DE19813051C1

DE19813051C1 - Crankcase for internal combustion engine

Info

Publication number: DE19813051C1
Application number: DE1998113051
Authority: DE
Inventors: Erhard Rau
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1998-03-25
Publication date: 1999-09-16
Anticipated expiration: 2018-03-26

Abstract

The crankcase has bearing supports formed from alloy bearing carriers (2,3) attached by screws (4,5). Between the carriers and crankcase is an insert (6,7) of different material with mating teeth (8,9). The tooth height (h) is greater than the diameter of the screws. the screws extend across the teeth between their tip and foot sections.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kurbelgehäuse zur Lagerung der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a crankcase for storing the Crankshaft of an internal combustion engine according to the preamble of Claim 1.

Aus der DE 195 37 191 A1 ist eine Kurbelwellenlagerung in ei nem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine bekannt, die einen ersten, in das Kurbelgehäuse integrierten Lagerabschnitt und einen zweiten, als Lagerdeckel ausgebildeten Lagerabschnitt aufweist, der auf den gehäuseintegrierten Lagerabschnitt auf geschraubt ist. In beiden Lagerabschnitten ist ein Einlegteil aufgenommen, das aus einem eisenmetallischen Werkstoff be steht, wohingegen die Lagerabschnitte aus einer Leichtmetall legierung gegossen sind. Durch die Wahl unterschiedlicher Werkstoffe für die Lagerabschnitte und die Einlegteile er reicht man eine hohe Festigkeit und Steifigkeit bei geringem Gewicht.DE 195 37 191 A1 describes a crankshaft bearing in egg Known crankcase of an internal combustion engine, the one first bearing section integrated into the crankcase and a second bearing section designed as a bearing cover has, which on the housing-integrated bearing section is screwed. There is an insert in both bearing sections added that be made of a ferrous metallic material stands, whereas the bearing sections made of a light metal alloy are cast. By choosing different ones Materials for the bearing sections and the insert parts you have a high strength and stiffness with little Weight.

Um eine feste Verbindung zwischen den Einlegteilen und den Lagerabschnitten zu erhalten, sind die einander zugewandten Seitenflächen der Einlegteile und der Lagerabschnitte profi liert mit ineinandergreifenden Vorsprüngen und Ausnehmungen versehen, wodurch sich eine zahnähnliche Struktur im angren zenden Bereich zwischen Einlegteil und Lagerabschnitt ergibt.To ensure a firm connection between the inserts and the To receive storage sections are facing each other Side surfaces of the inserts and the bearing sections profi with interlocking projections and recesses provided, which creates a tooth-like structure in the angren zenden area between insert and bearing section results.

Diese Kurbelwellenlagerung hat den Nachteil, daß duch Vibra tionen und infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnung des Einlegteils und der Lagerabschnitte ein unvertretbar großes Lagerspiel entstehen kann, das zu einem erhöhten Ölverbrauch und zu unerwünschter Geräuschentwicklung führt.This crankshaft bearing has the disadvantage that Vibra tion and due to the different thermal expansion of the Insert part and the bearing sections an unacceptably large Bearing play can arise, which leads to increased oil consumption and leads to unwanted noise.

Gemäß einer anderen, aus der DE 195 45 000 C1 bekannten Aus führung wird das Einlegteil aus Eisenmetall in einen Leicht metall-Lagerdeckel eingegossen, wobei das Einlegteil als Hohlprofil mit großräumigen Ausnehmungen ausgeführt ist, die im endbearbeiteten Zustand des Lagerdeckels mit Leichtmetall ausgefüllt sind. Durch die Ausbildung als Hohlprofil erhält man jedoch nur eine geringe Steigerung der Steifigkeit.According to another known from DE 195 45 000 C1 the insert made of ferrous metal is guided in a lightweight poured metal bearing cover, the insert as Hollow profile is carried out with large recesses in the finished condition of the bearing cover with light metal are filled out. By training as a hollow profile however, only a slight increase in stiffness.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, Lagerspiel bei Kur belwellenlagern bei zugleich verbesserter Steifigkeit zu ver meiden.The invention is based on the problem of bearing play during a cure belwellenlager ver with improved rigidity avoid.

Dieses Problem wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentan spruchs 1 gelöst.This problem is solved in a generic device with the characterizing features of the patent spell 1 solved.

Die Führung der Schraube durch die ineinandergreifende Zahn struktur von Lagerabschnitt und Einlegteil sorgt für einen dauerhaft festen Verbund zwischen dem Lagerabschnitt und dem Einlegteil, wobei durch der Spannkraft der Schraube eine mög liche Spaltbildung und daraus resultierendes Lagerspiel weit gehend unterbunden wird. Zugleich weist die Vorrichtung eine hohe Steifigkeit auf, da das Einlegteil in massiver Bauweise ausgeführt werden kann.Guide the screw through the interlocking tooth structure of the bearing section and insert ensures a permanently firm bond between the bearing section and the Insert part, a possible due to the tension of the screw gap formation and the resulting bearing play far is prevented. At the same time, the device has a high rigidity, since the insert is of solid construction can be executed.

Die Zahnstruktur ist mit einer den Schraubendurchmesser über steigenden Zahnhöhe versehen und die Schraube ist ausschließ lich durch den Zahnbereich der Zahnstruktur geführt, indem die Mantelfläche der Schraube mit Abstand sowohl zum Zahnkopf als auch zum Zahnfuß der Zähne der Zahnstruktur liegt. In dieser Aus führung ist die Schraube etwa mittig durch die abwechselnd ineinandergreifenden Zähne gelegt, wodurch sich ein optimal fester Verbund zwischen dem Einlegteil und dem Lagerabschnitt ergibt.The tooth structure is over with the screw diameter increasing tooth height and the screw is excluded Lich led through the tooth area of the tooth structure by the outer surface of the screw at a distance from both the tooth head as well as the tooth base of the teeth of the tooth structure. In this out the screw is approximately alternately through the middle interlocking teeth, which creates an optimal firm bond between the insert and the bearing section results.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist die Zahn struktur des Einlegteils eine aufgerauhte Oberfläche auf, wo durch sich bei einem Eingießen des Einlegeteils in den Lager abschnitt eine feste Haftung ergibt.In a further advantageous embodiment, the tooth structure of the insert a roughened surface on where by pouring the insert into the bearing section results in firm liability.

Der das Einlegteil aufnehmende Lagerabschnitt, insbesondere ein Lagerdeckel des Kurbelgehäuses, besteht bevorzugt aus ei ner Aluminium- oder einer Magnesiumlegierung. Das Einlegteil weist einen davon abweichenden Werkstoff auf und besitzt zweckmäßig eine geringere Wärmeausdehnung und/oder einen hö heren Elastizitätsmodul als der Lagerabschnitt. Der höhere Elastizitätsmodul sorgt für eine höhere Stabilität und Stei figkeit des aus Lagerabschnitt und Einlegteil gebildeten Ver bundes, die geringe Wärmeausdehnung für eine gleichbleibend spielfreie Lagerung der Kurbelwelle. In vorteilhafter Ausfüh rung besteht das Einlegteil aus Sphäroguß, der sich über die vorbeschriebenen Eigenschaften hinaus auch durch gute Bear beitbarkeit und Schwingungsdämpfung auszeichnet.The bearing section receiving the insert, in particular a bearing cap of the crankcase, preferably consists of egg aluminum or magnesium alloy. The insert has a different material and owns expediently a lower thermal expansion and / or a height elastic modulus than the bearing section. The higher one Elasticity module ensures greater stability and stiffness ability of the Ver formed from the bearing section and insert federal, the low thermal expansion for a constant play-free bearing of the crankshaft. In an advantageous embodiment tion consists of spheroidal graphite cast iron, which extends over the above-mentioned properties also through good Bear excellence and vibration damping.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeich nung zu entnehmen, in der ein Schnitt durch eine Kurbelwel lenlagerung dargestellt ist.Further advantages and practical embodiments are the further claims, the description of the figures and the drawing can be seen in the section through a crankshaft Len storage is shown.

Das Kurbelgehäuse 1 einer Brennkraftmaschine besteht aus ei nem in das Kurbelgehäuse 1 integrierten ersten Lagerabschnitt 2 und einem als Bedplate bzw. Grundlagerdeckel 13 ausgebilde ten zweiten Lagerabschnitt 3, zwischen denen im Bereich eines Lagerstuhls eine Lagerbohrung 14 zur Aufnahme einer Kurbel welle ausgebildet ist. Der zweite Lagerabschnitt 3 ist über Schrauben 4, 5 am ersten, gehäusefesten Lagerabschnitt 2 lös bar gehalten. Der erste und der zweite Lagerabschnitt 2, 3 sind aus Leichtmetall gefertigt, insbesondere aus einer Alu miniumlegierung oder einer Magnesiumlegierung.The crankcase 1 of an internal combustion engine consists of egg nem integrated in the crankcase 1 first bearing section 2 and a trained as a bedplate or base bearing cover 13 th second bearing section 3 , between which a bearing bore 14 for receiving a crank shaft is formed in the region of a bearing block. The second bearing section 3 is held by screws 4 , 5 on the first, housing-fixed bearing section 2 detachable bar. The first and the second bearing section 2 , 3 are made of light metal, in particular of an aluminum alloy or a magnesium alloy.

Im zweiten Lagerabschnitt 3 sind Einlegteile 6, 7 aufgenom men, die aus einem sich von dem Werkstoff der Lagerabschnitte 2, 3 unterscheidenden Werkstoff bestehen und insbesondere ei ne geringere Wärmeausdehnung und einen höheren Elastizitäts modul aufweisen. Die aneinandergrenzenden Seitenflächen zwi schen dem zweiten Lagerabschnitt 3 und den Einlegteilen 6, 7 weisen jeweils eine Zahnstruktur 8, 9 auf und sind nach Art eines Reißverschlusses ineinander verzahnt, wodurch eine hohe Festigkeit des Verbundes aus zweitem Lagerabschnitt 3 und den Einlegteilen 6, 7 gegeben ist.In the second bearing section 3 , insert parts 6 , 7 are taken up, which consist of a material differing from the material of the bearing sections 2 , 3 and in particular have a lower thermal expansion and a higher modulus of elasticity. The adjoining side surfaces between the second bearing section 3 and the insert parts 6 , 7 each have a tooth structure 8 , 9 and are interlocked in the manner of a zipper, whereby a high strength of the composite of the second bearing section 3 and the insert parts 6 , 7 is given .

Im folgenden wird die Zahnstruktur 9 und die Verschraubung beider Lagerabschnitte einschließlich des Einlegteils am Bei spiel des im Bild rechts angeordneten Einlegteils 7 exempla risch beschrieben.In the following, the tooth structure 9 and the screw connection of both bearing sections including the insert on the example of the insert 7 arranged on the right in the picture is described as an example.

Die aneinandergrenzenden Seitenflächen des Lagerabschnitts 3 und des Einlegteils 7 bestehen jeweils aus übereinanderlie genden zahnartigen Vorsprüngen und Ausnehmungen, wobei die Vorsprünge und Ausnehmungen von Lagerabschnitt 3 und Einleg teil 7 zueinander komplementär ausgebildet sind und ein Vor sprung des Einlegteils 7 in eine Ausnehmung des Lagerab schnitts 3 bzw. umgekehrt eingreift.The adjoining side surfaces of the bearing section 3 and the insert 7 each consist of superimposed tooth-like projections and recesses, the projections and recesses of the bearing section 3 and insert 7 being complementary to one another and a pre jump of the insert 7 into a recess of the bearing section 3 or vice versa.

Die Schraube 5 verläuft mittig durch Bohrungen in der Zahn struktur 9, wobei der Durchmesser d der Schraube 5 geringer bemessen ist als die Zahnhöhe h zwischen einem ersten äuße ren, seitlich gelegenen Punkt 11 am Fuß eines Zahns bzw. ei ner Ausnehmung am Lagerabschnitt 3 und einem zweiten, gegen überliegenden äußeren Punkt 12 am Kopf eines Zahns am Lager abschnitt 3; hierbei ist zu berücksichtigen, daß der Punkt 11 am Fuß einer Ausnehmung am Lagerabschnitt 3 zugleich den Kopf eines eingreifenden Zahns des Einlegteils 7 und der gegen überliegende Punkt 12 am Kopf eines Zahns am Lagerabschnitt 3 zugleich den Fuß einer Ausnehmung am Einlegteil 7 markiert. Aufgrund des geringeren Durchmessers d der Schraube 5 vergli chen mit der Zahnhöhe h liegt die Mantelfläche 10 der Schrau be mit seitlichem Abstand zu den Punkten 11 und 12. Die Zähne bzw. Ausnehmungen sind jeweils gleichförmig mit gleicher la teraler Ausdehnung ausgebildet, so daß die Fußpunkte der Aus nehmungen bzw. die Kopfpunkte der Zähne jeweils in einer Ebe ne parallel zur Mantelfläche der Schraube 5 liegen. Die ein zelnen Zähne verjüngen sich zum Zahnfuß hin, so daß diese Form der Verzahnung sich besonders für ein Eingießen des Ein legteils 7 in den zweiten Lagerabschnitt 3 eignet.The screw 5 runs centrally through bores in the tooth structure 9 , the diameter d of the screw 5 being smaller than the tooth height h between a first lateral point 11 at the foot of a tooth or a recess in the bearing section 3 and a second, opposite outer point 12 at the head of a tooth on the bearing section 3 ; It should be taken into account here that the point 11 at the foot of a recess on the bearing section 3 also marks the head of an engaging tooth of the insert part 7 and the opposite point 12 on the head of a tooth on the bearing section 3 also marks the foot of a recess on the insert part 7 . Due to the smaller diameter d of the screw 5 compared with the tooth height h, the lateral surface 10 of the screw lies at a lateral distance from points 11 and 12 . The teeth or recesses are each formed uniformly with the same la teral extension, so that the base points of the recesses or the head points of the teeth are each in a plane ne parallel to the lateral surface of the screw 5 . The individual teeth taper towards the base of the tooth, so that this form of toothing is particularly suitable for pouring the insert 7 into the second bearing section 3 .

Über die Schraube 5 wird der zweite Lagerabschnitt 3 ein schließlich dem Einlegteil 7 fest am ersten Lagerabschnitt 2 gehalten. Infolge der Spannkraft der Schraube 5 und der Lage der Schraube 5 durch die Zahnstruktur 9 wird eine Spaltbil dung zwischen dem Einlegteil 7 und dem zweiten Lagerabschnitt 3 verhindert.Via the screw 5, the second bearing portion 3 is finally held an the insert member 7 fixed on the first bearing portion. 2 Due to the clamping force of the screw 5 and the position of the screw 5 through the tooth structure 9 , a gap formation between the insert 7 and the second bearing section 3 is prevented.

Das Einlegteil 7 bildet ein Segment von etwa 90° der Lager bohrung 14.The insert 7 forms a segment of about 90 ° of the bearing bore 14 .

Das Einlegteil 6 in der linken Bildhälfte der Figur ist ge genüber dem Einlegteil 7 geringfügig modifiziert ausgebildet. Die Zahnstruktur 8 des Einlegteils 6 weist eine aufgerauhte Oberfläche auf, um eine bessere Haftung zwischen Einlegteil und zweitem Lagerabschnitt 3 zu erreichen. Auf der der Lager bohrung 14 zugewandten Seite ist ein weiteres Gehäusebauteil 15 vorgesehen, das mit dem zweiten Lagerabschnitt 3 verbunden ist und auf seiner radial innenliegenden Seite die Lagerboh rung 14 begrenzt. Zur Steigerung der Haftung weist das Ein legteil 6 auch auf der dem Gehäusebauteil 15 zugewandten Sei te eine aufgerauhte Oberfläche auf.The insert 6 in the left half of the figure is slightly modified compared to the insert 7 ge. The tooth structure 8 of the insert part 6 has a roughened surface in order to achieve better adhesion between the insert part and the second bearing section 3 . On the bearing bore 14 facing side, a further housing component 15 is provided, which is connected to the second bearing section 3 and tion 14 limited on its radially inner side, the Lagerboh. In order to increase the liability, the insert 6 also has a roughened surface on the housing component 15 facing Be.

Die einzelnen Zähne der Zahnstruktur 8 verjüngen sich zum Zahnkopf hin. Mit dieser Zahnform kann das Einlegteil auch erst nach dem Gießen des zweiten Lagerabschnitts 3 mit diesem verbunden werden.The individual teeth of the tooth structure 8 taper towards the tooth head. With this tooth shape, the insert can only be connected to the second bearing section 3 after it has been cast.

Es kann angezeigt sein, beide Einlegteile 6 und 7 zu einem gemeinsamen, einteiligen Bauteil zusammenzufassen. Außerdem kann auch im ersten, gehäusefesten Lagerabschnitt 2 ein der Lagerbohrung 14 benachbartes Einlegteil vorgesehen sein, so daß die Lagerbohrung 14 über ihren gesamten Umfang von Ein legteilen eingefaßt ist.It may be appropriate to combine both insert parts 6 and 7 into a common, one-part component. In addition, a bearing hole 14 may be provided adjacent insert member in the first, housing-fixed bearing portion 2 so that the bearing bore is bordered 14 over its entire circumference by a shim members.

Die Einlegteile sind aus einem Werkstoff mit höherem Elasti zitätsmodul und/oder geringerer Wärmeausdehnung als die Leichtmetallegierung der beiden Lagerabschnitte 2, 3 gefer tigt. Als Werkstoffe für die Einlegteile kommen Sphäroguß (Blockguß), Sinterstahl, Feinstanz-Stahl, Verbundwerkstoffe mit gegebenenfalls gerichtet eingebrachten Fasern, sprühkom paktierte Werkstoffe, Gradientenwerkstoffe, Formgedächtnisle gierungen oder lagerspielregulierende Metallregeleinsätze zur thermischen Korrektur des Lagerspiels in Betracht.The inserts are made of a material with a higher modulus of elasticity and / or lower thermal expansion than the light metal alloy of the two bearing sections 2 , 3 . Ductile iron (ingot casting), sintered steel, fine-punched steel, composite materials with possibly incorporated fibers, spray-compacted materials, gradient materials, shape memory alloys or bearing-regulating metal control inserts for thermal correction of the bearing play are suitable as materials for the insert parts.

Die Einlegteile können ganz oder teilweise umgossen sein. In einer anderen Ausführung sind die Einlegteile nicht eingegos sen, sondern in den Lagerabschnitt eingesetzt. Es können eine oder mehrere Primärverschraubungen vorgesehen sein. Weiterhin können teilweise gegossene Profile zur Steifigkeitserhöhung bzw. für die Ölabstreifung vorhanden sein.The insert parts can be completely or partially cast. In In another version, the insert parts are not cast in sen, but used in the storage section. There can be one or several primary screw connections can be provided. Farther can use partially cast profiles to increase stiffness or for oil wiping.

Claims

1. crankcase for mounting the crankshaft of an internal combustion engine, with two in the area of a bearing block via screws ( 4 , 5 ) connected bearing sections ( 2 , 3 ) made of light metal, between which at least one insert ( 6 , 7 ) from one of the bearing sections ( 2 , 3 ) differen NEN material is included, the adjacent side surfaces of a bearing section ( 2 , 3 ) and the insert ( 6 , 7 ) have a tooth structure ( 8 , 9 ) and interlock like a zipper, characterized in that the tooth height (h) of the teeth of the tooth structure ( 8 , 9 ) exceeds the diameter (d) of the screw ( 4 , 5 ) and that at least one screw ( 4 , 5 ) through the interlocking tooth structure ( 8 , 9 ) of the bearing section ( 2 , 3 ) and insert ( 6 , 7 ) is guided such that the lateral surface ( 10 ) of the screw ( 4 , 5 ) lies at a distance from both the tooth head and the tooth base of the tooth structure ( 8 , 9 ).

2. Crankcase according to claim 1, characterized in that the tooth structure ( 8 ) of the insert ( 6 ) has a roughened surface.

3. Crankcase according to one of claims 1 or 2, characterized in that a bearing section ( 3 ) forms a base bearing cover ( 13 ) of the crankcase ( 1 ).

4. Crankcase according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bearing sections ( 2 , 3 ) consist of an aluminum alloy.

5. Crankcase according to one of claims 1 to 4, characterized in that the bearing sections ( 2 , 3 ) consist of a magnesium alloy.

6. Crankcase according to one of claims 1 to 5, characterized in that the insert ( 6 , 7 ) has a lower thermal expansion than the bearing sections ( 2 , 3 ).

7. Crankcase according to one of claims 1 to 6, characterized in that the insert ( 6 , 7 ) has a higher modulus of elasticity than the bearing sections ( 2 , 3 ).

8. Crankcase according to one of claims 1 to 7, characterized in that the insert ( 6 , 7 ) consists of nodular cast iron.