DE19944930C2 - Zylinder-Kurbelgehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zylinder-Kurbelgehäuse in Leicht­ metall-Druckguß mit den Merkmalen des Oberbegriffs des An­ spruchs 1.

Aus der DE 31 09 948 A1 ist ein derartiges Kurbelgehäuse be­ kannt, das sich insbesondere für einen Einsatz in einer schnelllaufenden Kolbenmaschine, insbesondere Brennkraftma­ schine, eignet. Das bekannte Kurbelgehäuse besteht aus Zy­ linderlaufbahnen, Kühlwassermantel, Seitenwänden und oberen Hauptlagerhälften sowie Lagerdeckeln, wobei die oberen Hauptlagerhälften und die Lagerdeckel aus Gußeisen-Legierung bestehen und separat sowie montierbar ausgebildet sind und mit Schrauben gegen das Kurbelgehäuse geschraubt sind. Die oberen Hauptlagerhälften und die Lagerdeckel enthalten die Kurbelwellenlagerungen. Eine relative grobe Vorbearbeitung dieser Kurbelwellenlagerungen kann unabhängig vom Kurbelge­ häuse erfolgen. Im Unterschied dazu muß eine hochgenau Nach­ bearbeitung bei am Kurbelgehäuse montierter Kurbelwellenla­ gerung, also bei montierten oberen Hauptlagerhälften und montierten Lagerdeckeln durchgeführt werden, um eine mög­ lichst genaue Flucht der einzelnen Kurbelwellenlagerungen zueinander zu erzielen. Dies ist bei schnelllaufenden Kol­ benmaschinen von besonderer Bedeutung. Nach dieser Nachbear­ beitung müssen beim bekannten Kurbelgehäuse zum Einsetzen der Kurbelwelle die Lagerdeckel entfernt werden. Da die La­ gerdeckel und die oberen Hauptlagerhälften mit gemeinsamen Schrauben am Kurbelgehäuse befestigt sind, werden durch die Demontage der Lagerdeckel auch die oberen Hauptlagerhälften vom Kurbelgehäuse gelöst. Die im Rahmen der teuren und hoch­ genauen Nachbearbeitung erzielte Flucht der Kurbelwellenla­ gerungen kann dann nur noch mit einem sehr hohen Aufwand wieder hergestellt werden.

Aus der DE 22 15 990 A ist ein weiteres Kurbelgehäuse be­ kannt, bei dem die oberen Hauptlagerhälften mittels Zugan­ kern am Kurbelgehäuse angeschraubt ist, die das Kurbelgehäu­ se von oben durchdringen. Die Lagerdeckel sind dann mit Schrauben von unten gegen die oberen Hauptlagerhälften ver­ schraubt, wobei die Schrauben und die Zuganker zueinander fluchten. Bei diesem bekannten Kurbelgehäuse können die obe­ ren Hauptlagerhälften für die Montage der Kurbelwelle am Kurbelgehäuse verbleiben, wodurch die fluchtende Ausrichtung der Kurbelwellenlagerungen erhalten bleibt.

Die Kurbelwellenlagerungen sind im Betrieb der Kolbenmaschi­ ne sehr hohen Belastungen ausgesetzt, die quer zur Längs­ richtung der Kurbelwelle und quer zur Längsrichtung der Schrauben verlaufen. Bei den bekannten Bauformen mit separat montierbaren oberen Hauptlagerhälften und Lagerdeckeln wei­ sen die Kurbelwellenlagerungen gegenüber diesen Belastungen keine besonders hohe Stabilität auf. Dementsprechend ist die Leistungsfähigkeit eines Kolbenmotors, der mit einem der be­ kannten Kurbelgehäuse ausgestattet ist, relativ gering.

Bei leistungsstärkeren Kolbenmaschinen besitzt das Leichtme­ tall-Kurbelgehäuse obere, angegossene Hauptlagerhälften, an die die Lagerdeckel angeschraubt sind. Zur Montage der Kur­ belwelle müssen die Kurbelwellenlagerungen geteilt sein.

Bei Leichtmetall-Kurbelgehäusen ist die Beherrschung der Kurbelwellen-Lagerspiele entscheidend. Ein Start bei Minus­ graden ist nur möglich, wenn sich die Kurbelwelle noch dre­ hen kann. Bei Betriebstemperatur ist die Wärmeausdehnung der angegossenen Leichtmetall-Hauptlagerhälfte ungefähr doppelt so groß wie die der Kurbelwelle. Beim angeschraubten unteren Lagerdeckel aus Grauguß tritt gegenüber einer Stahl- Kurbelwelle keine Spielvergrößerung auf, da der Wärmeausdeh­ nungskoeffizient von Stahl und Stahlguß bzw. Grauguß prak­ tisch gleich ist.

Die durch die obere Leichtmetall-Hauptlagerhälfte verursach­ te größere Wärmedehnung hat dabei zur Folge, daß das Lager unrund wird, die Tragfähigkeit sinkt, der Ölbedarf steigt, eine größere Ölpumpe mit mehr Reibleistung erforderlich wird, die Leckölverluste ansteigen, die Ölverschäumung sich erhöht, die Öltemperatur ansteigt und die Ölabscheidung nur mit großem Aufwand beherrschbar ist.

Ein anderer Nachteil der oberen, angegossenen Hauptlager­ hälfte aus Leichtmetall ist die Bearbeitung der Lagerboh­ rung. Da der untere Lagerdeckel in der Regel aus Stahlguß besteht, gibt es eine Mischbearbeitung unterschiedlicher Werkstoffe mit erschwerter späterer Spänetrennung.

Erschwert ist auch die Bearbeitung der Zylinderlaufbahnen. Da die Stegbreite, also die Wandstärke zwischen zwei Zylin­ derlaufbahnen in Längsebene der Kolbenmaschine erheblich ge­ ringer ist als die Kurbelwellenlagerbreite und das Druckguß­ werkzeug keine Hinterschnitte zuläßt, ist für den Werkzeug­ auslauf der Zylinder-Feinbearbeitung viel Zerspanarbeit auf­ zubringen.

Bezüglich der Pumparbeit der Kolbenmaschine ist es vorteil­ haft, wenn unterhalb des Laufbahnendes Durchtrittsöffnungen vorhanden sind. Da Druckgußwerkzeuge dies nicht ermöglichen, müssen Ausgleichsbohrungen spanabhebend gefertigt werden.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ein Zylinder-Kurbelgehäuse der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine damit ausgestattete Kolbenmaschine ei­ ne erhöhte Leistungsfähigkeit besitzt.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Zylinder- Kurbelgehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die weiter außen angeordneten äußeren Schrauben ergibt sich eine relativ breite Abstützung der oberen Hauptlager­ hälften am Kurbelgehäuse. Durch diese Bauweise können die im Betrieb von der Kurbelwelle auf die Kurbelwellenlager über­ tragenen Querkräfte sicher an das Kurbelgehäuse übertragen werden. Ein mit dem erfindungsgemäßen Kurbelgehäuse ausge­ statteter Kolbenmotor kann somit eine höhere Leistung erzie­ len, wobei gleichzeitig die Lebensdauer des Motors gestei­ gert werden kann.

Da beim erfindungsgemäßen Zylinder-Kurbelgehäuse die oberen Hauptlagerhälften und die Lagerdeckel aus Gußeisen-Legierung bestehen, fallen geringere Druckguß-Werkzeugkosten an, wo­ durch relativ niedrige Herstellkosten für das Zylinder- Kurbelgehäuse möglich sind. Außerdem ist eine einfache Bear­ beitung bei gleichzeitig hoher Funktionalität und konstantem Lagerspiel möglich. Desweiteren wird der Einsatz einer klei­ neren Ölpumpe mit geringerer Reibleistung ermöglicht, wäh­ rend Pulsationsverluste relativ niedrig sind und sich eine relativ niedrige Öltemperatur mit relativ geringer Ölver­ schäumung einstellt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstandes nach Anspruch 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Entsprechend Fig. 1 ist eine obere Hauptlagerhälfte 2 einer Kurbelwellenlagerung getrennt und montierbar in Gußeisen- Legierung ausgebildet und gegen ein Zylinder-Kurbelgehäuse 1 aus Leichtmetall mit äußeren Schrauben 4 geschraubt. Da nun die Wärmeausdehnung der oberen Hauptlagerhälfte 2 in Gußei­ sen-Legierung der Wärmeausdehnung der Kurbelwelle ent­ spricht, ergibt sich auch kein vergrößertes Heißlagerspiel.

Ein Lagerdeckel 3 ist ebenfalls in Gußeisen-Legierung herge­ stellt und ist mit inneren Schrauben 5 durch die obere Hauptlagerhälfte 2 gegen das Zylinder-Kurbelgehäuse 1 ge­ schraubt.

In vorteilhafter Weise werden obere Hauptlagerhälfte 2 und Lagerdeckel 3 aus einem gemeinsamen Rohteil hergestellt, wo­ bei die Teilung dieses Rohteils zur Ausbildung der oberen Hauptlagerhälfte 2 und des Lagerdeckels 3 kostengünstig durch Bruchtrennung (Cracken) in einer Ebene 6 erfolgt.

Sehr von Vorteil ist, daß die oberen Hauptlagerhälften 2 und die Lagerdeckel 3 getrennt vom sperrigen Kurbelgehäuse 1 be­ arbeitet werden können.

Bei der Montage der oberen Hauptlagerhälfte 2 wird diese beispielsweise über Paßhülsen 7 mit dem Zylinder- Kurbelgehäuse 1 justiert.

Das erfindungsgemäße Zylinder-Kurbelgehäuse 1 ergibt ein we­ sentlich vereinfachtes Druckguß-Werkzeug. Die große Mate­ rialanhäufung von angegossenen Hauptlagerhälften entfällt, so daß ein lunkerfreier Guß ohne gesteuerte Abkühlung in der Druckgußform möglich wird. Oberhalb der oberen Hauptlager­ hälften 2 ist nun zwischen den Schraubenpfeifen der inneren Schrauben 5 eine große druckgußfähige Durchtrittsöffnung vorhanden, die sich günstig auf die Pumparbeit der Kolben und auf die Pulsation auswirkt. Die Bearbeitung der Zylin­ derlaufbahnen ist wesentlich vereinfacht, da jetzt ein idea­ ler Werkzeugauslauf vorhanden ist, weil die obere Hauptla­ gerhälfte 2 erst nach der Bearbeitung der Zylinderlaufbahnen montiert wird.

Claims (5)

1. Zylinder-Kurbelgehäuse (1) in Leichtmetall-Druckguß für eine schnelllaufende Kolbenmaschine, insbesondere Brennkraftma­ schine, bestehend aus Zylinderlaufbahnen, Kühlwassermantel, Seitenwänden und oberen Hauptlagerhälften (2) sowie Lager­ deckeln (3), wobei die oberen Hauptlagerhälften (2) und die Lagerdeckel (3) aus Gußeisen-Legierung bestehen und separat sowie montierbar ausgebildet sind und mit Schrauben (4, 5) gegen das Kurbelgehäuse (1) geschraubt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Hauptlagerhälften (2) unabhängig von den La­ gerdeckeln (3) gegen das Kurbelgehäuse (1) geschraubt sind, wobei äußere Schrauben (4) der oberen Hauptlagerhälften (2) weiter außen angeordnet sind als innere Schrauben (5) der Lagerdeckel (3).

2. Zylinder-Kurbelgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerdeckel (3) mit den inneren Schrauben (5) durch die oberen Hauptlagerhälften (2) gegen das Zylinder- Kurbelgehäuse (1) geschraubt sind.

3. Zylinder-Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Hauptlagerhälfte (2) und der Lagerdeckel (3) aus einem gemeinsamen Rohteil hergestellt sind und die Tei­ lung des Rohteils durch Bruchtrennung (Cracken) in der Ebene (6) erfolgt.

4. Zylinder-Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß obere Hauptlagerhälfte (2) und Lagerdeckel (3) getrennt vom Zylinder-Kurbelgehäuse (1) bearbeitet sind.

5. Zylinder-Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Hauptlagerhälfte (2) über Paßhülsen (7) mit dem Zylinder-Kurbelgehäuse (1) justiert ist.