DE19926266C1 - Mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Eine mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylindern, die in zwei Zylinderreihen angeordnet sind, besitzt ein Kurbelgehäuse, das mit Querwänden versehen ist, an denen Kurbelwellenlager 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 Zylinderkopfschrauben in Gewindebohrungen des Kurbelgehäuses im Bereich der Querwände befestigt. Die Lagerdeckel oder Lagerbügel sind mit Lagerschrauben versehen. Für jeden Lagerdeckel sind jeweils vier Lagerschrauben vorgesehen, wobei jeweils zwei Lagerschrauben auf jeder Zylinderreihenseite angeordnet sind. Die jeweils äußere Lagerschraube einer Zylinderreihenseite ist aus der Mitte der Kurbelwellenlagerebene heraus axial auf eine Seite in Richtung der korrespondierenden äußeren Zylinderkopfschraube derselben Zylinderreihe verschoben. Die jeweils innere Lagerschraube der gleichen Zylinderreihe ist aus der Mitte der Kurbelwellenlagerebene heraus axial auf die andere Seite in Richtung der korrespondierenden inneren Zylinderkopfschraube der anderen Zylinderreihe verschoben.

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrzylindrige Hubkolben­ brennkraftmaschine nach der im Oberbegriff von Patentan­ spruch 1 näher definierten Art.

Eine gattungsgemäße Hubkolbenbrennkraftmaschine ist aus der DE-OS 24 32 569 bekannt. Bei einer derartigen Hubkolbenbrennkraftmaschine sind im allgemeinen je­ weils zwei Pleuel zweier einander gegenüberliegender Zylinder auf einem Kurbelzapfen der Kurbelwelle gela­ gert. Dies bedeutet, daß durch diese Anordnung jeweils die Zylinder der beiden Zylinderreihen um eine halbe Pleuellagerbreite aus der Mitte zwischen den Kurbel­ wellenlagern in Kurbelwellenachsrichtung versetzt sein müssen.

Die Kurbelwellenlager werden in Lagerstühlen bzw. Querwänden des Kurbelgehäuses aufgenommen bzw. sind an ihnen angeordnet. Die Querwände erstrecken sich quer zur Kurbelwellenachse jeweils zwischen den Zylindern einer Zylinderreihe. Die Zylinder sind dabei als Zy­ linderblöcke ausgebildet, die über symmetrisch an den Zylinderblöcken angeordnete Zylinderkopfschrauben in bzw. im Bereich der Querwände des Kurbelgehäuses befe­ stigt sind.

Nachteilig dabei ist, daß durch die versetzte Anord­ nung der Zylinder, d. h. durch den Zylinderversatz, kein geradliniger Kraftfluß zwischen den Zylinderblöc­ ken bzw. den Zylinderköpfen und den Kurbelwellenlagern bzw. den Lagerschrauben möglich ist. Es findet prak­ tisch ein schräger Kraftfluß in dem Kurbelgehäuse statt, durch den Querkräfte und Biegemomente im Kur­ belgehäuse auftreten. Aufgrund der dadurch entstehen­ den hohen Spannungen besteht in diesem Bereich eine Bruchgefahr, welche man durch entsprechende Verstei­ fungen des Kurbelgehäuses zu vermeiden sucht.

In der DE-OS 24 32 569 ist zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen worden, die Zylinderkopfschrauben inner­ halb der Zylinderblöcke zu den Zylinderbohrungsachsen in Kurbelwellenachsrichtung versetzt anzuordnen. Dabei sind die Zylinderkopfschrauben für jede Zylinderreihe in Richtung der Mitte der Querwände verschoben und alle Zylinderkopfschrauben greifen direkt in die Quer­ wände ein. Durch diese Ausbildung soll ein symmetri­ scher Kraftverlauf von den Zylinderblöcken zu den Kur­ belwellenlagern erreicht werden.

Nachteilig dabei ist jedoch, daß diese Ausgestaltung nicht bei allen Hubkolbenbrennkraftmaschinen möglich ist. Dies gilt insbesondere für Brennkraftmaschinen mit Einzelköpfen bzw. kleinen Zylinderabständen, wobei eine derartige Verschiebung der Zylinderkopfschrauben nicht möglich ist.

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

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Die Erfinder haben erkannt, daß bei einer an sich be­ kannten Verbindung der Lagerdeckel oder Lagerbügel mit dem Kurbelgehäuse über vier Lagerschrauben, wobei je­ weils in bekannter Weise zwei Lagerschrauben seitlich neben der Kurbelgehäuselängsachse auf jeder Zylinder­ reihenseite angeordnet sind, der Kraftfluß von den jeweils äußeren Zylinderkopfschrauben zu den jeweils außenliegenden bzw. weiter entfernt von der Kurbelge­ häuselängsachse liegenden Lagerschrauben verläuft. Der Kraftfluß von den jeweils inneren Zylinderkopfschrau­ ben verläuft jedoch zu den innenliegenden Lagerschrau­ ben, d. h. den Lagerschrauben, die näher an der Längs­ achse des Kurbelgehäuses liegen. Allerdings geht der Kraftfluß zu der anderen Seite der Zylinderreihe, wäh­ rend bei den jeweils äußeren Zylinderkopfschrauben der Kraftfluß auf der gleichen Zylinderreihenseite ver­ bleibt.

Unter Berücksichtigung dieser Erkenntnis wird deshalb erfindungsgemäß nunmehr vorgeschlagen, die jeweils äußere Lagerschraube einer Zylinderreihenseite aus der Mitte der Kurbelwellenlagerebene heraus axial in Rich­ tung auf die korrespondierende äußere Zylinderkopf­ schraube derselben Zylinderreihe zu verschieben. Umge­ kehrt werden die jeweils inneren Lagerschrauben erfin­ dungsgemäß aus der Mitte der Kurbelwellenlagerebene in die andere Richtung auf die korrespondierenden inneren Zylinderkopfschrauben der anderen Zylinderreihe ver­ schoben.

Mit anderen Worten: Die Lage der Lagerschrauben wird so aufgefächert, daß sie sich dem Kraftverlauf bzw. Kraftfluß optimal anpassen. Während die äußeren Zylin­ derkopfschrauben praktisch in Richtung des jeweiligen Zylinderversatzes verschoben werden, erfolgt die Ver­ schiebung für die inneren Zylinderkopfschrauben genau in die andere Richtung, damit diese noch näher an die Zylinderkopfschrauben der anderen Zylinderreihe heran­ gerückt werden.

Durch die erfindungsgemäße Verschiebung der Bohrungen für die Lagerschrauben in den Querwänden verringern sich die Querabstände bzw. axialen Abständen zwischen den Zylinderkopfschrauben und den Lagerschrauben deut­ lich, was bedeutet, daß damit die Querkräfte und Bie­ gemomente stark reduziert werden, da ein besserer bzw. symmetrischer Kraftverlauf erreicht wird. Auf diese Weise werden insbesondere bei Kurbelgehäusen aus dünn­ wandigem Grauguß oder aus Aluminium Überlastungen bzw. Brüche vermieden.

Die äußeren Lagerschrauben können dabei jeweils um ein Maß a aus der Mitte der Kurbelwellenlagerebene axial und die jeweils inneren Lagerschrauben um das Maß b aus der Mittel der Kurbelwellenlagerebene verschoben sein. Aufgrund konstruktiver Gegebenheiten wird dabei das Maß a im allgemeinen größer wählbar sein als das Maß b. Dies bedeutet, wenn die Verschiebung der Boh­ rungen soweit axial erfolgen kann, daß sich die Zylin­ derkopfschrauben und die Lagerschrauben, welche sich in der gleichen Querwand bzw. deren Verlängerung im Kurbelgehäuse nach oben befinden, wenigstens annähernd in der gleichen Querebene befinden, ein Kraftfluß nur in vertikaler Richtung ohne die Erzeugung irgendwel­ cher Querkräfte oder Biegemomente erfolgt.

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 einen Querschnitt durch das Kurbelgehäuse ei­ ner erfindungsgemäßen Hubkolbenbrennkraftma­ schine und

Fig. 4 in Prinzipdarstellung ausschnittsweise eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Querwand des Kurbelgehäuses nach der Fig. 3.

In den Fig. 1 und 2 ist prinzipmäßig eine mehrzy­ lindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine nach dem Stand der Technik mit V-förmig in zwei Zylinderreihen 1a und 1b in Zylinderblöcken angeordnete Zylinder 2 ersicht­ lich. In den Zylinderblöcken der Zylinderreihen 1a und 1b sind Zylinderkopfschrauben 3 in entsprechenden Boh­ rungen angeordnet. Die Zylinderkopfschrauben 3 sind in Querwände 4 eines Kurbelgehäuses 5 bzw. in das Kurbel­ gehäuse in den Bereich von Querwänden 4 eingeschraubt. In bzw. an den Querwänden 4 sind als Lagerstühle Kur­ belwellenlager 7 für eine nicht dargestellte Kurbel­ welle angeordnet. Zur Befestigung von Lagerdeckeln, die auch als Lagerbügel, Lagerunterteil oder Kurbelge­ häuseunterteil ausgebildet bzw. bezeichnet sein kön­ nen, sind in Bohrungen 6 der Querwände 4 Lagerschrau­ ben 8 eingeschraubt. Die Lagerschrauben 8 können in Gewindebohrungen in den Querwänden 4 eingeschraubt sein oder auch als Durchgangsschrauben ausgebildet sein, welche - je nach Schraubenrichtung - auf der Unterseite oder der Oberseite des Kurbelgehäuses 5 mit einer Schraubenmutter versehen sind.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Zylinderkopf­ schrauben 3 aufgrund des zwangsweisen Versatzes der Zylinder 2 gegenüber der Mitte der Kurbelwellenlager 7 und damit auch der Querwände 4 in axialer Richtung versetzt zur jeweiligen Mittenebene liegen.

Aus den Fig. 3 und 4 ist nun die erfindungsgemäße Lösung ersichtlich. Dabei zeigt die Fig. 3 einen Quer­ schnitt durch das Kurbelgehäuse 5 mit einem Lagerdec­ kel 9, der mit vier Lagerschrauben 8a und 8b, die in Gewindebohrungen der Querwand 4 geschraubt sind, mit dem Kurbelgehäuse 5 verbunden ist. Dabei sind jeweils zwei Lagerschrauben 8a und 8b beidseits der Kurbelge­ häuselängsachse 10 angeordnet bzw. jeder Zylinderrei­ henseite 1a bzw. 1b zugeordnet. Zur Unterscheidung und für die nachfolgende Erläuterung sind die beiden inne­ ren Lagerschrauben mit dem Bezugszeichen "8a" und die beiden äußeren Lagerschrauben mit dem Bezugszeichen "8b" bezeichnet. In gleicher Weise sind die jeweils außenliegenden Zylinderkopfschrauben - bezogen auf die Kurbelgehäuselängsachse 10 - mit dem Bezugszeichen "3b" und die innenliegenden Zylinderkopfschrauben mit dem Bezugszeichen "3a" bezeichnet.

Zur Vereinfachung sind in der Fig. 3 nur die beiden Zylinderkopfschrauben 3a und 3b für die Zylinderreihe 1a dargestellt. Ebenso sind aus dem gleichen Grund in der Fig. 4 in der Draufsicht auf die Querwand 4 die Zylinderkopfschrauben 3a und 3b mit angedeutet. In beiden Figuren sind die Kraftverläufe bzw. die Kraft­ flüsse durch Pfeile angegeben.

Wie insbesondere aus der Fig. 3 ersichtlich ist, ver­ läuft der Kraftfluß von der inneren Zylinderkopf­ schraube 3a der - in der Zeichnung rechten - Zylinder­ reihe 1a zu der Lagerschraube 8a auf der anderen Seite der Kurbelgehäuselängsachse 10 und damit zu der - in der Zeichnung linken - Zylinderreihe 1b. Umgekehrt verläuft der Kraftfluß von der Zylinderkopfschraube 3a - der in der Zeichnung linken - Zylinderreihe 1b zu der Lagerschraube 8a auf der anderen Seite, nämlich in der Zeichnung der rechten Seite des Kurbelgehäuses 5 und ist damit der Zylinderreihe 1a zugeordnet.

Der Kraftfluß der jeweils äußeren Zylinderkopfschraube 3b ist zu den jeweils dazugehörigen äußeren Lager­ schrauben 8b auf der gleichen Seite der Kurbelgehäuse­ längsachse 10 gerichtet.

Unter Berücksichtigung dieser Kraftflußverläufe werden nun die Lagerschrauben 8a und 8b bzw. die dazugehöri­ gen Bohrungen in der Querwand 4 entsprechend verscho­ ben, damit sie jeweils näher an die axial versetzt dazu liegenden Zylinderkopfschrauben 3a und 3b heran­ geführt sind.

Aus der Fig. 4 ist dies ersichtlich. Dies bedeutet, daß die jeweils äußere Lagerschraube 8b jeder Zylin­ derreihenseite 1a bzw. 1b aus der Mitte der senkrecht zur Kurbelgehäuselängsachse 10 verlaufenden Kurbelwel­ lenlagerebene 11 heraus axial um das Maß a in Richtung auf die korrespondierende äußere Zylinderkopfschraube 3b derselben Zylinderreihe, d. h. in Richtung des Zy­ linderversatzes, verschoben ist. Die jeweils innere Lagerschraube 8a ist, bezogen auf die verschobene Lage der Zylinderkopfschraube 3b der gleichen Zylinderreihe 1a bzw. 1b, aus der Mitte der Kurbelwellenlagerebene 11 heraus axial auf die andere Seite um das Maß b ver­ schoben, womit sie entsprechend axial näher an die korrespondierende innere Zylinderkopfschraube 3a der jeweils anderen Zylinderreihe 1b bzw. 1a zu liegen kommt.

Mit anderen Worten: Die Lagerschrauben 8a und 8b mit den dazugehörigen Bohrungen sind um die Mitte der Kur­ belwellenlagerebene 11 abwechselnd aufgefächert. Die Lagerbohrungen 8a und 8b der gleichen Zylinderreihen­ seite, z. B. der Zylinderreihe 1a, befinden sich somit auf verschiedenen Seiten der Kurbelwellenlagerebene 11.

In der Praxis wird das Maß a größer sein als das Maß b, denn im äußeren Bereich der Querwand 4 besteht die Möglichkeit, die Querwand entsprechend dicker auszuge­ stalten, weil in diesem Bereich Gegengewichte einer nicht dargestellten Kurbelwelle oder deren Wangen we­ niger stören.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung erhält man einen Kraftfluß ohne wesentliche Biegung. So stützt sich der jeweilige Zylinderkopf über die Zylinderkopfschrauben 3a und 3b auf dem Kurbelgehäuse 5 ab, wobei die Kraft am Ende der Zylinderkopfschraubengewinde über die La­ gerschrauben 8a und 8b auf den Lagerdeckel 9 und von da aus auf die Kurbelwelle und über die Pleuel zum Kolben weitergeleitet werden, von wo aus der Gasdruck wieder dagegendrückt und somit der Kraftfluß für den Zylinderkopf geschlossen ist.

Claims (3)

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, Zylinderkopfschrauben in Gewindebohrun­ gen des Kurbelgehäuses im Bereich der Querwände befestigt sind, wobei die Lagerdeckel oder Lager­ bügel mit Lagerschrauben versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Lagerdeckel (9) jeweils vier Lager­ schrauben (8a, 8b) vorgesehen sind, wobei jeweils zwei Lagerschrauben (8a, 8b) auf jeder Zylinderrei­ henseite (1a, 1b) angeordnet sind, wobei die je­ weils äußere Lagerschraube (8b) einer Zylinderrei­ henseite (1a bzw. 1b) aus der Mitte der Kurbelwel­ lenlagerebene (11) heraus axial auf eine Seite in Richtung der korrespondierenden äußeren Zylinder­ kopfschraube (3b) derselben Zylinderreihe (1a bzw. 1b) und die jeweils innere Lagerschraube (8a) der gleichen Zylinderreihe (1a bzw. 1b) aus der Mitte der Kurbelwellenlagerebene (11) heraus axial auf die andere Seite in Richtung der korrespondieren­ den inneren Zylinderkopfschraube (3a) der anderen Zylinderreihe (1b bzw. 1a) verschoben ist.

2. Mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Lagerschrauben (8b) jeweils um ein Maß a aus der Mitte der Kurbelwellenlagerebene (11) axial und die jeweils inneren Lagerschrauben (8a) um das Maß b aus der Mitte der Kurbelwellenla­ gerebene (11) verschoben sind.

3. Mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß a größer ist als das Maß b.