DE19835977C1 - Mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylindern - Google Patents

Abstract

Eine mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine ist mit V-förmig angeordneten Zylindern, die in zwei Zylinderreihen angeordnet sind, und mit einem Kurbelgehäuse versehen. Das Kurbelgehäuse weist Querwände auf, an denen Kurbewellenlager der Kurbelwelle angeordnet sind. Zur Befestigung von Lagerdeckeln oder Lagerbügeln der Kurbelwellenlager sind Lagerschrauben in Bohrungen der Querwände des Kurbelgehäuses eingesetzt. Zylinderblöcke für die Zylinder, die jeweils einen Zylinderversatz gegenüber den Lagermittenebenen der Kurbelwellenlager aufweisen, sind über Zuganker bildenden Zylinderkopfschrauben in Gewindebohrungen der Querwände des Kurbelgehäuses befestigt. Die Bohrungen für die Lagerschrauben in den Querwänden des Kurbelgehäuses sind jeweils aus den Mitten der Kurbelwellenlagerebene axial in Richtung des jeweiligen Zylinderversatzes zu den Zylinderkopfschrauben hin verschoben.

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrzylindrige Hubkolben­ brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylindern nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definier­ ten Art.

Eine gattungsgemäße Hubkolbenbrennkraftmaschine ist aus der DE 24 32 569 C2 bekannt. Bei einer Hubkolben­ brennkraftmaschine dieser Art sind im allgemeinen je­ weils zwei Pleuel zweier einander gegenüberliegender Zylinder auf einem Kurbelzapfen der Kurbelwelle gela­ gert. Durch diese Anordnung sind jeweils die Zylinder der beiden Zylinderreihen um eine halbe Pleuellager­ breite aus der Mitte zwischen den Kurbelwellenlagern in Kurbelwellenachsrichtung versetzt. Die Kurbelwel­ lenlager werden in Querwände aufgenommen, die quer zur Kurbelwellenachse jeweils zwischen den Zylindern einer Zylinderreihe und am Ende der Zylinderreihe für beide Zylinderreihen als gemeinsame Querwände vorgesehen sind. Die Zylinder sind dabei als Zylinderblöcke aus­ gebildet, die über symmetrisch an den Zylinderblöcken angeordnete Zylinderkopfschrauben, welche Zuganker bilden, an den Querwänden befestigt sind.

Durch die versetzte Anordnung der Zylinder, d. h. durch den Zylinderversatz, ist kein geradliniger Kraftfluß zwischen den Zylinderblöcken bzw. den Zylinderköpfen und den Kurbelwellenlagern möglich. Es findet prak­ tisch ein schräger Kraftfluß in dem Kurbelgehäuse statt mit daraus resultierenden Querkräften und Biege­ momenten. Aufgrund der dadurch entstehenden hohen Spannungen besteht in diesem Bereich eine Gefahr von Brüchen, die man durch eine entsprechende Versteifung des Kurbelgehäuses in dem gefährdeten Bereich vermei­ den muß.

Zur Lösung dieses Problems ist in der DE 24 32 569 C2 bereits vorgeschlagen worden, die Zuganker bzw. die Zylinderkopfschrauben innerhalb der Zylinderblöcke zu den Zylinderbohrungsachsen in Kurbelwellenachsrichtung versetzt anzuordnen. Dabei sind die Zuganker für jede Zylinderreihe in Richtung der Mitte der Querwände ver­ schoben und alle Zuganker sind direkt in die Querwände eingreifend vorgesehen. Durch diese Ausbildung wird ein symmetrischerer Kraftverlauf von den Zylinderblöc­ ken zu den Kurbelwellenlagern erreicht.

Nachteilig dabei ist jedoch, daß diese Ausgestaltung nicht bei allen Hubkolbenbrennkraftmaschinen möglich ist. Insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit Einzel­ köpfen bzw. kleinem Zylinderabstand ist eine derartige Verschiebung der Zylinderkopfschrauben nicht möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftma­ schine zu schaffen, bei der weitgehend unabhängig von der Ausgestaltung und Größe von Zylinderblöcken und Kurbelgehäusen ein möglichst symmetrischer Kraftverlauf von den Zylinderblöcken zu den Kurbelwellenlagern erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Verschiebung der Bohrungen für die Lagerschrauben und den daraus resultierenden deutlich verringerten Querabständen zwischen den Zy­ linderkopfschrauben und den Lagerschrauben, wodurch Querkräfte und Biegemomente stark reduziert werden, wird ein besserer bzw. symmetrischerer Kraftverlauf erreicht. Auf diese Weise werden insbesondere bei Kur­ belgehäusen aus dünnwandigem Grauguß und aus Aluminium Überlastungen bzw. Brüche vermieden.

Im Unterschied zum Stand der Technik, bei welchem eine Verbindungslinie zwischen jeweils zwei sich gegenüber­ liegenden Bohrungen - bezogen auf die Längsachse des Kurbelgehäuses - normal bzw. rechtwinklig zur Längs­ achse der Kurbelwellenachse liegt, ist diese nunmehr schräg verlaufend.

Wenn die Möglichkeit besteht, die Querwände wenigstens in dem Bereich der Bohrungen für die Lagerschrauben breiter auszuführen, dann können die Bohrungen soweit axial in Richtung des jeweiligen Zylinderversatzes verschoben werden, daß sich die Zylinderkopfschrauben und die Lagerschrauben, welche sich in der gleichen Querwand befinden, wenigstens annähernd in der glei­ chen Querebene befinden, womit ein Kraftfluß nur in vertikaler Richtung ohne die Erzeugung irgendwelcher Querkräfte oder Biegemomente erfolgt. Dies ist insbe­ sondere dann der Fall, wenn jeweils eine Lagerschraube unter einer Zylinderkopfschraube liegt.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungs­ beispiel der Erfindung prinzipmäßig beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Kurbelgehäuses mit einem Zylinderkopf nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Kurbelgehäuse nach der Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Zylin­ derkopf und einem Kurbelgehäuses und

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Kurbelgehäuse nach der Fig. 3.

Wie aus den Fig. 1 und 2 erkennbar ist, sind bei einer mehrzylindrigen Hubkolbenbrennkraftmaschine mit V-förmig in zwei Zylinderreihen in Zylinderblöcken 1 angeordneten Zylindern 1a, Zylinderkopfschrauben 2, die Zuganker bilden, in Querwände 3 eines Kurbelgehäu­ ses 4 eingeschraubt. An den Querwänden 3 sind Kurbel­ wellenlager 7 für eine nicht dargestellte Kurbelwelle angeordnet. Zur Befestigung von Lagerdeckeln, die auch als Lagerbügel, Lagerunterteil oder Kurbelgehäuseun­ terteil ausgebildet bzw. bezeichnet sein können, sind Lagerschrauben 5 in Bohrungen 6, die sich ebenfalls in den Querwänden 3 befinden, gesteckt. Die Lagerschrau­ ben 5 können in Gewindebohrungen in den Querwänden 3 eingeschraubt sein. Ebenso können die Lagerschrauben 5 als Durchgangsschrauben ausgebildet sein, welche - je nach Schraubenrichtung - auf der Unterseite oder der Oberseite des Kurbelgehäuses 4 mit einer Schraubenmut­ ter versehen sind.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, liegen die Zylinderkopfschrauben 2 aufgrund des zwangsweisen Versatzes der Zylinder 1a gegenüber der Mitte der Kur­ belwellenlager 7 und damit auch der Querwände 3 in axialer Richtung versetzt zur jeweiligen Mittenebene. Die Pfeile in den Fig. 1 und 2 zeigen den Versatz.

Wie aus dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, sind die Bohrungen 6 für die Lager­ schrauben 5 in den Querwänden 3 des Kurbelgehäuses 4 jeweils aus den Mitten der Kurbelwellenlagerebenen axial in Richtung des jeweiligen Zylinderversatzes (siehe Darstellungen der Zylinder 1a in der Fig. 2 und Fig. 4) zu den Zylinderkopfschrauben 2 hin verschoben. Bei einer genügenden Breite der Querwände 3 - zumin­ dest im Bereich der Bohrungen 6 - können die Bohrungen soweit aus der Mittenebene verschoben werden, daß sich durch ein Übereinanderliegen von Lagerschrauben 5 und Zylinderkopfschrauben 2 nahezu ein gerader Kraftfluß ergibt.

Wie ersichtlich, liegt dabei eine Verbindungslinie, die man zwischen jeweils zwei sich gegenüberliegenden Bohrungen 6 legt, wobei mit gegenüberliegend als Be­ zugsachse die Längsachse des Kurbelgehäuses 4 gemeint ist, in einem Winkel gegenüber der Querebene des Kur­ belgehäuses 4 und zwar symmetrisch zur Längsachse des Kurbelgehäuses 4.

Bezogen auf das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 wird hierzu eine Bohrung 6 nach rechts und die andere Bohrung nach links entsprechend der Zylinder­ versätze verschoben. Die Verschiebung jeder Bohrung 6 aus der Lagermittenebene ist dabei maximal nur bis zur Hälfte des Zylinderversatzes erforderlich.

Selbstverständlich bleiben die Kurbelwellenlager 7 in ihrer bekannten Position, d. h. sie liegen in einer Normalebene bzw. senkrecht zur Längsachse des Kurbel­ gehäuses.

In Abhängigkeit von den Platzverhältnissen kann der Versatz durch eine entsprechende starke Verschiebung der Bohrungen 6 vollkommen oder nahezu weitgehend auf­ gehoben werden. Sofern keine Ausgleichs- bzw. Gegenge­ wichte an der Kurbelwelle vorhanden sind, können die entsprechenden Querwände 3 im Bereich der Bohrungen 6 breiter ausgeführt werden. Die gleiche Möglichkeit ist auch gegeben, wenn Gegengewichte an diesen Stellen entsprechend abgeschrägt oder abgesetzt sind.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung erhält man einen Kraftfluß ohne Biegung. So stützt sich der jeweilige Zylinderkopf über die Zylinderkopfschrauben 2 auf dem Kurbelgehäuse 4 ab, wobei die Kraft am Ende der Zylin­ derkopfschraubengewinde über die Lagerschrauben 5 auf den Lagerdeckel bzw. die Lagerbügel oder das Kurbelge­ häuseunterteil und von da aus auf die Kurbelwelle und über die Pleuel zum Kolben weitergeleitet wird, von wo aus der Gasdruck wieder dagegendrückt und somit der Kraftfluß für den Zylinderkopf geschlossen ist.

Claims (4)

1. Mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit V- förmig angeordneten Zylindern, die in zwei Zylin­ derreihen angeordnet sind, und mit einem Kurbelge­ häuse, das mit Querwänden versehen ist, an denen Kurbelwellenlager der Kurbelwelle angeordnet sind, wobei zur Befestigung von Lagerdeckeln oder Lager­ bügeln der Kurbelwellenlager Lagerschrauben in Bohrungen der Querwände des Kurbelgehäuses einge­ setzt sind, und wobei Zylinderblöcke für die Zy­ linder, die jeweils einen Zylinderversatz gegen­ über den Lagermittenebenen der Kurbelwellenlager aufweisen, über Zuganker bildende Zylinderkopf­ schrauben in Gewindebohrungen der Querwände des Kurbelgehäuses befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (6) für die Lagerschrauben (5) in den Querwänden (3) des Kurbelgehäuses (4) jeweils aus der Mitte der Kurbelwellenlagerebene axial in Richtung des jeweiligen Zylinderversatzes zu den Zylinderkopfschrauben (2) hin verschoben sind.

2. Mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungslinie zwischen jeweils zwei sich gegenüberliegenden Bohrungen (6) - bezogen auf die Längsachse des Kurbelgehäuses (4) - in einem Win­ kel gegenüber der Querebene des Kurbelgehäuses (4) liegt.

3. Mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (6) für die Lagerschrauben soweit verschoben sind, daß sich jeweils die Zylinder­ kopfschrauben (2) und die Lagerschrauben (5), die sich in der gleichen Querwand (3) befinden, wenig­ stens annähernd in der gleichen Querebene des Kur­ belgehäuses (4) befinden.

4. Mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände (3) im Bereich der Bohrungen (6) für die Lagerschrauben (5) eine größere axiale Er­ streckung aufweisen als in den übrigen Bereichen.