DE19704964A1

DE19704964A1 - Main bearing for IC engine

Info

Publication number: DE19704964A1
Application number: DE1997104964
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Poelzl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1997-02-10
Filing date: 1997-02-10
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2017-02-11
Also published as: DE19704964C2

Abstract

The cylinder block, and journal block (3) are made of light alloy, or aluminium. The main bearing is secured by two bolts (11) screwed into special plates (8) embedded in the block and threaded to secure the bolts. There is no thread support in the block itself. The plates are made of a harder material than the block and can take large tightening torque. The plates can be included in the block during casting, or can be inserted after casting by machining. The plates have a similar thermal expansion as the block and have a polygonal shape for maximum grip inside the block.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hauptlager einer Brennkraftma schine, bestehend aus einem Lagerstuhl im Zylinderkurbelgehäuse und einem Lagerdeckel, wobei der Lagerdeckel durch im wesentlichen senk recht zur Lagerteilungsebene angeordnete Schrauben am Lagerstuhl be festigt ist.The present invention relates to a main bearing of an internal combustion engine machine, consisting of a bearing bracket in the cylinder crankcase and a bearing cover, the bearing cover by substantially lower Be right to the bearing division level screws on the camp chair is consolidated.

Um die Leistungsfähigkeit von Brennkraftmaschinen zu verbessern, wird der Lagerstuhl nicht aus Grauguß sondern meist aus verhältnismäßig leichtem Aluminium gefertigt. Aluminium hat jedoch den Nachteil, daß es eine geringere Festigkeit aufweist als Grauguß. Daher können die zur Befestigung des Lagerdeckels verwendeten Schrauben, die in den La gerstuhl aus Aluminium eingreifen, nur eine begrenzte Zugkraft aufbrin gen. Daraus ergibt sich aber speziell bei den Hauptlagern von Dieselmoto ren das Problem, daß die Schraubverbindungen zwischen dem Lagerstuhl und dem Lagerdeckel bis an die Grenze ihrer Belastbarkeit beansprucht werden.In order to improve the performance of internal combustion engines, the camp chair is not made of gray cast iron, but mostly of proportionate made of light aluminum. However, aluminum has the disadvantage that it has a lower strength than gray cast iron. Therefore, the Attachment of the bearing cover used screws that in the La Intervene in the aluminum chair, apply only a limited amount of traction However, this results especially in the main camps of DieselMoto ren the problem that the screw connections between the camp chair and the bearing cap to the limit of their resilience will.

Um dieser Belastung zu begegnen, hat man in der Vergangenheit recht komplizierte Lagerverbände konzipiert, um den Kraftfluß im Lagerstuhl wenigstens einigermaßen gleichmäßig zu verteilen. Dabei wurden pro La gerverbund bis zu acht Schrauben eingesetzt. Diese Vorgehensweise ist jedoch ziemlich aufwendig und liefert zudem keine voll befriedigenden Er gebnisse.In the past, people were right to face this burden complicated bearing assemblies designed to control the flow of force in the camp chair to distribute at least reasonably evenly. Here were per La up to eight screws inserted. This procedure is however, quite complex and also does not provide fully satisfactory Er results.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hauptlager einer Brennkraftmaschine zu schaffen, welches selbst bei Verwendung von Aluminium den geforderten Beanspruchungen standhält. Against this background, it is an object of the present invention To create the main bearing of an internal combustion engine, which itself Use of aluminum withstands the required stresses.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Indem im Lagerstuhl beabstandet von der Lagerteilungsebene scheiben förmige Einsätze angeordnet sind, die in der Scheibenebene liegende Innengewinde aufweisen, welche mit den Außengewinden der Schrauben korrespondieren, wobei das Material der Einsätze eine größere Festigkeit aufweist als das Material des Lagerstuhls, kann der Lagerstuhl weiterhin aus einem leichten und relativ weichen Material wie Aluminium bestehen, während lediglich die Schrauben und die Einsätze aus anderen Materia lien gefertigt sind.This object is achieved by the features of patent claim 1. By in the storage chair spaced from the bearing division level shaped inserts are arranged, the lying in the disc plane Have internal thread, which with the external thread of the screws correspond, the material of the inserts having greater strength has than the material of the storage chair, the storage chair can continue are made of a light and relatively soft material like aluminum, while only the screws and inserts from other materia lien are made.

Die scheibenförmigen Einsätze können kreisrund ausgebildet sein. Somit lassen sich die für die Einsätze erforderlichen Ausnehmungen einfach durch Bohrungen fertigen. Außerdem ergibt sich durch die kreisrunde Form ein günstiger Kraftfluß innerhalb des Lagerstuhls, so daß durch das Einbringen der Einsätze keine Risse entstehen.The disk-shaped inserts can be circular. Consequently the recesses required for the inserts can be easily made manufacture by drilling. It also results from the circular Form a favorable flow of force within the camp chair, so that by the Inserting the inserts no cracks occur.

Bevorzugt sind die scheibenförmigen Einsätze jedoch unrund, das heißt zum Beispiel oval oder polygon ausgebildet. Die Ausnehmungen für die Einsätze können dabei durch Bohren und anschließendes Räumen her gestellt werden. Dieses Verfahren läßt sich gerade bei großen Stückzah len kostengünstig verwirklichen. Dadurch ist ein Verdrehen der scheiben förmigen Einsätze gegenüber dem Lagerstuhl ausgeschlossen und ge währleistet, daß die Innengewinde stets mit den übrigen Bohrungen für die Schrauben fluchten.However, the disk-shaped inserts are preferably out of round, that is to say for example oval or polygonal. The recesses for the Inserts can be made by drilling and then clearing them be put. This method can be used for large quantities len cost-effectively. This causes the discs to twist shaped inserts opposite the camp chair excluded and ge ensures that the internal thread always with the other holes for the screws are aligned.

Besonders bevorzugt weisen die unrunden Einsätze dabei in Zugrichtung der Schraube ihre maximale Auflagefläche auf, indem die Auflagefläche beispielsweise durch eine Flanke des Ovals oder durch eine Flanke des Polygons gebildet ist. So kann auch die Zug kraft der Schrauben maximiert werden, da der Einsatz auf einen möglichst großen Bereich des Lager stuhls wirkt.The non-circular inserts particularly preferably point in the direction of pull the screw its maximum contact surface by the contact surface for example by a flank of the oval or by a flank of the Polygons is formed. This also maximizes the tensile force of the screws be used on as large an area of the warehouse as possible chair works.

Liegen die scheibenförmigen Einsätze in einer gemeinsamen Ebene, so wirkt sich dies vorteilhaft auf die Spannungsverteilung innerhalb des La gerstuhls aus.If the disc-shaped inserts lie in a common plane, then this has an advantageous effect on the stress distribution within the La chair.

Werden die scheibenförmigen Einsätze direkt in den Lagerstuhl eingegos sen, so eröffnet dies die Möglichkeit, daß die Einsätze gegenüber dem Lagerstuhl Hinterschneidungen aufweisen können und somit keine zu sätzliche Fixierung benötigen. Zudem können durch das Eingießen der Einsätze auch kompliziertere, zum Beispiel mittels Computersimulation berechnete Ausgestaltungen der Einsätze, welche den Spannungsverhält nissen im Lagerstuhl perfekt angepaßt sind, Verwendung finden.The disc-shaped inserts are cast directly into the storage chair sen, this opens up the possibility that the operations against the Bearing chair can have undercuts and therefore none need additional fixation. In addition, by pouring the More complex operations, for example using computer simulation calculated configurations of the inserts, which the tension ratio nits in the camp chair are perfectly adapted, are used.

Alternativ können die scheibenförmigen Einsätze aber auch bearbeitet und nachträglich in den Lagerstuhl eingesetzt werden. Die Einsätze kön nen dabei zuerst mit einem Innengewinde ausgestattet und dann in die Aufnahmen im Lagerstuhl eingesteckt werden oder zuerst in die Aufnah men im Lagerstuhl eingesteckt und dann mit einem Innengewinde verse hen werden.Alternatively, the disk-shaped inserts can also be machined and can be retrofitted into the storage chair. The stakes can first equipped with an internal thread and then into the Recordings are inserted in the storage chair or first in the recording men inserted in the storage chair and then verse with an internal thread will be.

In die Innengewinde der Einsätze werden schließlich die Schrauben ein geschraubt, welche ein korrespondierendes Außengewinde tragen und den Lagerdeckel am Lagerstuhl befestigen.Finally, the screws are inserted into the internal thread of the inserts screwed, which carry a corresponding external thread and attach the bearing cap to the bearing bracket.

Aufgrund der scheibenförmigen Einsätze besteht das tragende Gewinde des Hauptlagers aus einem Material mit größerer Festigkeit. Zudem ist durch die Einsätze die Angriffsfläche der Zugkraft wesentlich vergrößert. Daher können die Schrauben mit einem weitaus größeren Drehmoment angezogen werden. Somit ist ein Lagerverbund verwirklicht, welcher ins besondere den bei Dieselbrennkraftmaschinen auftretenden hohen Bean spruchungen gerecht wird.Due to the disc-shaped inserts, there is a load-bearing thread the main bearing from a material with greater strength. In addition is through the inserts, the surface area of the tensile force is significantly increased. Therefore, the screws with a much greater torque be attracted. Thus, a warehouse network is realized, which ins especially the high bean that occurs in diesel engines justice.

Vorteilhaft entspricht die Dicke der scheibenförmigen Einsätze ungefähr der Dicke des Lagerdeckels. Dadurch ist zwischen den Einsätzen und dem Lagerdeckel eine im wesentlichen homogene Flächenpressung ge währleistet.The thickness of the disk-shaped inserts advantageously corresponds approximately the thickness of the bearing cap. This is between the inserts and the bearing cover a substantially homogeneous surface pressure ge ensures.

Zweckmäßig sind die Einsätze in den Ausnehmungen dauerhaft fixiert.The inserts are expediently permanently fixed in the recesses.

In einer besonders günstigen Ausführungsform weist das Material der Ein sätze einen etwa gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf wie das Material des Lagerstuhls. Dadurch werden thermische Spannungen, wel che die Belastbarkeit des Lagerverbunds beeinträchtigen könnten, ver mieden.In a particularly favorable embodiment, the material of the one set up about the same coefficient of thermal expansion as that Material of the camp chair. Thereby thermal stresses, wel che could impair the resilience of the bearing assembly, ver avoided.

Die vorliegende Erfindung ist unter Bezugnahme auf die nachfolgende Zeichnungsfigur näher erläutert. Die Figur zeigt einen Schnitt durch ein Hauptlager einer Brennkraftmaschine in etwa maßstabsgetreuer, stark vereinfachter Darstellung.The present invention is with reference to the following Drawing figure explained in more detail. The figure shows a section through Main bearing of an internal combustion engine, roughly to scale, strong simplified representation.

Das Hauptlager 1 einer Brennkraftmaschine wird im wesentlichen von ei nem Lagerstuhl 2 im Zylinderkurbelgehäuse und einen brückenförmigen Lagerdeckel 3 gebildet. Dabei kann der Lagerstuhl 2 durch Gußtechnik oder mechanische Bearbeitung gefertigt sein.The main bearing 1 of an internal combustion engine is essentially formed by a bearing block 2 in the cylinder crankcase and a bridge-shaped bearing cap 3 . The bearing bracket 2 can be manufactured by casting technology or mechanical processing.

Lagerschalen des Hauptlagers 1 sind nicht dargestellt.Bearing shells of the main bearing 1 are not shown.

Der Lagerstuhl 2 und der Lagerdeckel 3 weisen jeweils zwei miteinander fluchtende Bohrungen 4 bzw. 5 auf, die senkrecht zur Lagerteilungsebene 6 verlaufen. Am Ende der Bohrungen 4 weist der Lagerstuhl 2 außerdem zwei scheibenförmige Ausnehmungen 7 für die formschlüssige Aufnahme von zwei scheibenförmigen Einsätzen 8 auf. Die beiden scheibenförmigen Einsätze 8 sind beabstandet von der Lagerteilungsebene 6 angeordnet und liegen in einer gemeinsame Ebene, die parallel zur Zeichnungsebene beziehungsweise senkrecht zur Lagerteilungsebene 6 orientiert ist.The bearing bracket 2 and the bearing cover 3 each have two mutually aligned bores 4 and 5 , which run perpendicular to the bearing division plane 6 . At the end of the bores 4 , the bearing block 2 also has two disk-shaped recesses 7 for the positive reception of two disk-shaped inserts 8 . The two disk-shaped inserts 8 are arranged at a distance from the bearing division plane 6 and lie in a common plane which is oriented parallel to the plane of the drawing or perpendicular to the bearing division plane 6 .

Die Ausnehmungen 7 für die unrunden Einsätze 8 sind durch Bohren und anschließendes Räumen hergestellt.The recesses 7 for the non-circular inserts 8 are made by drilling and subsequent broaching.

Diese Einsätze 8 bestehen nicht aus Aluminium wie der Lagerstuhl 2, sondern aus einem anderen Material mit einer höheren Festigkeit und ei nem etwa gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten.These inserts 8 are not made of aluminum as the bearing chair 2 , but from another material with a higher strength and egg nem approximately the same coefficient of thermal expansion.

Die Einsätze 8 sind als Polygone bzw. als abgerundete Dreiecke ausge bildet, wobei jeweils eine Flanke 9 des Dreiecks im wesentlichen parallel zur Lagerteilungsebene 6 orientiert ist. Die Einsätze 8 tragen außerdem je ein in der Scheibenebene liegendes Innengewinde 10. Die Innengewinde 10 können zusammen mit den Bohrungen 4 oder aber separat angefertigt werden.The inserts 8 are formed out as polygons or as rounded triangles, one flank 9 of the triangle being oriented essentially parallel to the bearing division plane 6 . The inserts 8 also each have an internal thread 10 lying in the disk plane. The internal thread 10 can be made together with the holes 4 or separately.

Der Lagerstuhl 2 und der Lagerdeckel 3 sind durch ein Paar Schrauben 11, die ein mit dem Innengewinde 10 des Einsatzes 8 korrespondierendes Außengewinde 12 aufweisen, miteinander verbunden. Dazu greifen die Schrauben 11 in die Bohrungen 5 im Lagerdeckel 3, in die Bohrungen 4 im Lagerstuhl 2 und schließlich in das Innengewinde 10 im Einsatz 8 ein. The bearing block 2 and the bearing cover 3 are connected to one another by a pair of screws 11 , which have an external thread 12 corresponding to the internal thread 10 of the insert 8 . For this purpose, the screws 11 engage in the holes 5 in the bearing cover 3 , in the holes 4 in the bearing block 2 and finally in the internal thread 10 in the insert 8 .

Durch die besondere Anordnung der Einsätze 8 bilden die parallel zur La gerteilungsebene 6 bzw. senkrecht zur Zugrichtung der Schrauben 11 an geordneten Flanken 9 der dreieckigen Einsätze 8 eine maximale Auflage fläche für die auftretenden Zugkräfte.Due to the special arrangement of the inserts 8 , the parting plane 6 parallel to the bearing plane 6 or perpendicular to the direction of pull of the screws 11 on ordered flanks 9 of the triangular inserts 8 form a maximum contact surface for the tensile forces occurring.

Claims

1. Main bearing of an internal combustion engine, consisting of

- A bearing bracket ( 2 ) in the cylinder crankcase and
- a bearing cover ( 3 ),
- wherein the bearing cap (3) is fixed by chair substantially perpendicular to the bearing division plane (6) arranged screws (11) on the bearing (2),
characterized in that
- In the bearing bracket ( 2 ) spaced from the bearing division level ( 6 ) disc-shaped inserts ( 8 ) are arranged, which have beneben in the disc lying internal thread ( 10 ), which correspond to the external threads ( 12 ) of the screws ( 11 ), the material the inserts ( 8 ) have a greater strength than the material of the bearing chair ( 2 ).

2. Main bearing according to claim 1, characterized in that the disc-shaped inserts ( 8 ) are circular.

3. Main bearing according to claim 1, characterized in that the disc-shaped inserts ( 8 ) are oval.

4. Main bearing according to claim 1, characterized in that the disc-shaped inserts ( 8 ) are ausgebil det as a rounded polygon.

5. Main bearing according to claim 1, 3 or 4, characterized in that the disc-shaped inserts ( 8 ) in the pulling direction of the screws ( 11 ) have their maximum contact surface.

6. Main bearing according to one of claims 1 to 5, characterized in that the disc-shaped inserts ( 8 ) lie in a common plane.

7. Main bearing according to one of claims 1 to 6, characterized in that the disc-shaped inserts ( 8 ) are poured into the bearing bracket ( 2 ).

8. Main bearing according to one of claims 1 to 6, characterized in that the disc-shaped inserts ( 8 ) are retrofitted into the bearing block ( 2 ).

9. Main bearing according to one of claims 1 to 8, characterized in that the recesses ( 7 ) for the disk-shaped inserts ( 8 ) in the bearing bracket ( 2 ) are produced by drilling and closing spaces.

10. Main bearing according to one of claims 1 to 9, characterized in that the thickness of the disc-shaped inserts ( 8 ) corresponds approximately to the thickness of the bearing cover ( 3 ).

11. Main bearing according to one of claims 1 to 10, characterized in that the inserts ( 8 ) in the bearing block ( 2 ) are permanently fixed.

12. Main bearing according to one of claims 1 to 11, characterized in that the material of the inserts ( 8 ) has approximately the same coefficient of thermal expansion as the material of the La gerstuhls ( 2 ).