DE19949928A1 - Kurbelwellenlager - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wellenlager 5 für Brennkraftmaschinen mit Lagerteilen wie Lageroberteile 2 und Lagerdeckel 3, die über Lagerschrauben 4, 4' miteinander verbindbar und in einem Gehäuse 6 angeordnet sind, wobei das Lageroberteil 2 und der Lagerdeckel 3 aus gleichem Werkstoff gebildet sind und der Werkstoff von dem des Gehäuses 1, das aus Leichtmetall gebildet ist, verschieden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wellenlager für Brennkraft­ maschinen mit Lagerteilen wie Lageroberteile und Lagerdeckel, die über Lagerschrauben miteinander verbindbar und in einem Gehäuse angeordnet sind.

Es ist bereits ein Gehäuse für eine Brennkraftmaschine aus der DE 196 48 206 A1 bekannt, das einen Zylinderkopf und ein Zy­ linderkurbelgehäuse aufweist, welches mit Lagerschalen und mit Lagerdeckeln versehen ist, die gemeinsam das Kurbelwellenlager bilden. Zwischen den Lagerdeckeln und dem Zylinderkopf sind Zugankerschrauben vorgesehen, welche das Gehäuse unter Vor­ spannung zusammenhalten. Die Lagerdeckel sind von den Lager­ halbschalen durch Bruchtrennen unterbrochen. Dadurch ist es möglich, die Lagerbohrung zu bearbeiten, ohne daß die Zugan­ kerschrauben, während des Bearbeitungsvorgangs eingesetzt wer­ den müssen. Besondere Vorkehrungen zum Abstützen der Zuganker­ schrauben z. B. durch eine Dummy-Platte anstelle des Zylinder­ kopfs, sind nicht erforderlich.

Bei Verbrennungsmotoren wird das Kurbelwellenlager je zur Hälfte aus dem Kurbelgehäuse und aus dem Grundlagerdeckel bzw. einem Kurbelgehäuseunterteil gebildet, der aus Stahl gefertigt ist. Der aus Gewichtsgründen zur Zeit übliche Werkstoff für das Kurbelgehäuse ist Aluminium oder Magnesium. Diese Werk­ stoffe haben eine größere Wärmeausdehnung als Stahl. Somit än­ dert sich das Kurbelwellenlagerspiel mit der Temperatur des Verbrennungsmotors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kurbelwellenge­ häuse derart auszubilden und anzuordnen, daß das Kurbelwellen­ lagerspiel über den gesamten Temperaturbereich der Brennkraft­ maschine konstant bleibt.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß das La­ geroberteil und der Lagerdeckel aus gleichem Werkstoff gebil­ det sind, wobei der Werkstoff von dem des Gehäuses, das aus Leichtmetall gebildet ist, verschieden ist, und das Lagerober­ teil sowie der Lagerdeckel aus gleichem Stahlwerkstoff, wie GGG oder Sinterstahl, gebildet sind. Hierdurch wird erreicht, daß das Lageroberteil sowie der Lagerdeckel in etwa den glei­ chen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die Kurbelwelle haben. Das Kurbelwellenlagerspiel bleibt somit unabhängig von der Temperatur der Brennkraftmaschine konstant. Probleme durch den mit der dritten Potenz des Kurbelwellenlagerspiels steigenden Öldurchsatz sowie die aufgrund des Kurbelwellenlagerspiels entstehende Geräuschanregung werden somit vermieden.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, daß das Lageroberteil über eine Lagerschraube bzw. Zylinder­ kopfschraube mit dem Gehäuse verbunden ist. Das nun vom Gehäu­ se getrennte Lageroberteil kann somit an die Aufnahmefläche zur Anlage gebracht, dort verschraubt und als Aufnahme für den Lagerdeckel verwendet werden.

Ferner ist es vorteilhaft, daß der Lagerdeckel über die Lager­ schraube mit dem Lageroberteil und über einen Haltebolzen bzw. eine Querverschraubung mit einer Schürze des Kurbelwellenge­ häuses verbunden ist. Eine Versteifung in axialer Richtung der Kurbelwelle kann hierdurch gewährleistet werden.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, daß das Lageroberteil und der Lagerdeckel über die Lagerschraube im Kurbelwellengehäuse ver­ bunden werden. Somit bedarf es keiner Gewinde im Lagerober­ teil. Die Gewinde für die Lagerschrauben können in Verbindung mit der Bearbeitung der Aufnahmefläche des Gehäuses gefertigt und somit Kosten reduziert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, daß die Lagerschraube als Zugankerschraube ausgebildet ist, wobei die Lagerschraube und/oder die beiden Lagerhälften über den Haltebolzen fixiert sind. Hierbei entfallen sowohl die Gewinde im Lageroberteil als auch im Gehäuse. Zylinderkopf und beide Wellenlagerteile werden über die Zugankerschraube verspannt. Der Haltebolzen ist als Querverschraubung ausgebildet und dient zur Fixierung der Wellenlagerteile bei entnommener Zugankerschraube und aüch zur Fixierung der Zugankerschraube, was zu einer erheblichen Montageerleichterung führt.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, daß die Lagerschraube in einer Bohrung angeordnet ist, die mit einem Hauptölkanal in Durchflußverbindung steht, und daß das Wellenlager über einen Ölkanal mit der Bohrung in Durchfluß­ verbindung steht. Einerseits steht somit die Lagerschraube bzw. Zugankerschraube mit dem Ölkreislauf in Verbindung und wird entsprechend der Gehäusetemperatur vom Ölkreislauf miter­ wärmt. Die bestehende Spannkraft der Schraube kann dadurch konstanter gehalten werden als bei einer mit einem Luftspalt isolierten Schraube. Andererseits ist eine zusätzliche Schmierölquelle für das Wellenlager gegeben.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und An­ ordnung ist es von Vorteil, daß über die Lagerschrauben die einzelnen Wellenlager mit einem Leiterrahmen verschraubt sind, der als Ölhobel dient. Hierdurch wird die Steifigkeit der Wel­ lenlager in axialer Richtung der Kurbelwelle realisiert.

Vorteilhaft ist es ferner, daß das Gehäuse eine Aufnahmefläche aufweist, die mit dem Lageroberteil sowie dem Lagerdeckel zur Anlage gebracht und verbunden ist und daß das Lageroberteil nach oben hin an der Aufnahmefläche anliegt und seitlich mit der Gehäusewand einen Einpaß bildet, wobei vor und nach dem Einpaß ein Abstand zwischen den jeweiligen Lagerteilen und der Gehäusewand vorgesehen ist.

Der Übergang zwischen den Werkstoffen mit verschiedenen Wär­ meausdehnungskoeffizienten wird somit aus dem Bereich des Wel­ lenlagers entfernt und in den Bereich der Aufnahmefläche ge­ bracht. Die dort auftretenden Einflüsse aufgrund der Wärmeaus­ dehnung haben dadurch nur noch einen geringen Einfluß auf das Wellenlager.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Kurbel­ wellengehäuses mit Lageroberteil und Lagerdeckel,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Kurbel­ wellengehäuses mit Ölhobel und Einpaß,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Kurbel­ wellengehäuses mit Zugankerschraube.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Kurbelwellengehäuse dargestellt, das auf seiner oberen Stirnseite bzw. Flanschfläche 13 eine Boh­ rung bzw. eine Schraubenpfeife 17 aufweist, die zur Aufnahme einer Lagerschraube bzw. einer Zylinderkopfschraube 4' eines nicht dargestellten Zylinderkopfs dient. Die Lagerschraube 4' wird hierbei von einem Sacklochgewinde 14 in einem Lagerober­ teil 2 aufgenommen.

Auf einer gegenüberliegenden Seite bzw. unteren Flanschfläche des Kurbelwellengehäuses 1 sind das Lageroberteil 2 sowie ein Lagerdeckel 3 angeordnet. Das Lageroberteil 2 weist ein zwei­ tes Sacklochgewinde 8 auf, das zur Aufnahme einer Lagerschrau­ be 4 zur Befestigung des Lagerdeckels 3 dient.

Am unteren Ende des Kurbelwellengehäuses 1 ist auf jeder Seite des Kurbelwellengehäuses 1 eine Schürze 15 vorgesehen, die zur Aufnahme einer Querverbindung dient, die als Querverschrau­ bung 16 ausgebildet ist und den Lagerdeckel 3 fixiert dient. Die Querverschraubung 16 ist hierbei gemäß Fig. 1 horizontal angeordnet. Für die Demontage kann Querverschraubung 16 gegen eine längere Querverschraubung 16 ausgetauscht werden, die ge­ mäß Fig. 3 mit ihrem Bolzenende bis an die Lagerschraube 4 reicht und diese bei der Demontage sichert.

Das im Kurbelwellengehäuse 1 aufgenommene Lageroberteil 2 so­ wie der Lagerdeckel 3 sind über die Lagerschrauben 4, 4' und die Querverschraubung 16 gegen eine Aufnahmefläche 7 zur Anla­ ge gebracht. Das Lageroberteil 2 wird hierbei gemäß Fig. 1 von der Lagerschraube bzw. Zylinderkopfschraube 4' gehalten und seitlich durch die Aufnahmefläche 7 bzw. einen Einpaß fixiert. Der Lagerdeckel 3 wird von der Lagerschraube 4 am Lagerober­ teil 2 bzw. über die Bruchfläche 19 im Lageroberteil 2 fi­ xiert.

Gemäß Fig. 2 sind das Lageroberteil 2 und der Lagerdeckel 3 gemeinsam mit der Lagerschraube 4 im Kurbelwellengehäuse 1 bzw. an der Aufnahmefläche 7 befestigt. Der Zylinderkopf wird hierbei getrennt über eine Sacklochbohrung 12 in der oberen Flanschfläche 13 montiert.

Die Aufnahmefläche 7 ist im wesentlichen rechteckförmig ausge­ bildet. Gemäß Fig. 1 verläuft die obere Seite der Aufnahmeflä­ che 7 parallel zur Flanschfläche 13 des Kurbelwellengehäu­ ses 1. Die seitliche Grenze bilden zwei Seitenflächen 18' der Gehäusewand, die gemäß Fig. 1 mit der jeweiligen Seitenflä­ che 18 des Lagerteils über ihre gesamte Länge in Kontakt sind. Die Seitenfläche 18' verläuft senkrecht zur oberen Seite der Aufnahmefläche 7 bis über eine Bruchlinie 19 zwischen Lager­ oberteil 2 und Lagerdeckel 3. An dieser Stelle knickt die Sei­ tenfläche 18' im rechten Winkel ab und bildet somit über einen Radius 20 die Innenfläche der Schürze 15.

Die Seitenfläche 18' der Gehäusewand kann aber auch wesentlich kürzer ausgebildet sein (Fig. 2). Die seitliche Begrenzung wird dann über jeweils einen Einpaß 21 gebildet. Der Einpaß 21 ist derart ausgebildet, daß zwischen den Seitenfläche 18' der Gehäusewand und den beiden Lagerhälften 2, 3 bzw. deren Sei­ tenfläche 18 bis auf den Einpaß 21 kein Kontakt besteht bzw. daß auf der übrigen Länge zwischen den Seitenfläche 18' der Gehäusewand und den beiden Lagerhälften 2, 3 ein Abstand vor­ gesehen ist. Der obere Lagerteil 2 weist eine Montagefase 22 auf.

Gemäß Fig. 3 werden Lageroberteil 2 und Lagerdeckel 3 über ei­ ne gemeinsame Lagerschraube 4, die als Zugankerschraube ausge­ bildet ist, gehalten. Die Zugankerschraube dient hierbei gleichzeitig als Zylinderkopfschraube.

Im Kurbelwellengehäuse 1 ist ein Hauptölkanal 10 vorgesehen, der mit dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine in Wirkverbin­ dung steht. Die Bohrung bzw. die Schraubenpfeife 17 für die Lagerschraube bzw. Zylinderkopfschraube 4 steht mit dem Haup­ tölkanal 10 in Durchflußverbindung, so daß über einen Ölka­ nal 11 zwischen einem Wellenlager 5 und der Schraubenpfeife 17 ein Ölfluß realisiert wird.

In Fig. 2 ist zwischen Lagerdeckel 3 und Lagerschraube 4 ein Leiterrahmen bzw. ein Ölhobel 9 vorgesehen. Über den Leiter­ rahmen 9 und die Lagerschraube 4 wird der Lagerdeckel 3 gegen das Lageroberteil 2 verspannt. Der Leiterrahmen 9 dient hier­ bei zusätzlich als Lagerbrücke zwischen den einzelnen Kurbel­ wellenlager und versteift diese in axialer Richtung der Kur­ belwelle.

Zwischen der rechten und der linken Lagerschraube 4 ist das Wellenlager 5 für eine nicht dargestellte Kurbelwelle vorgese­ hen. Sie wird im wesentlichen durch zwei halbrunde Ausnehmun­ gen im Lagerdeckel 3 und im Lageroberteil 2 gebildet. Zur Sta­ bilisierung des Kurbelwellengehäuses in Richtung der Kurbel­ wellenachse dient zum einen die Querverschraubung 16, die den Lagerdeckel 3 mit der Schürze 15 verbindet, und zum anderen oder auch ausschließlich der Leiterrahmen 9, der die einzelnen Wellenlager 5 untereinander verbindet.

Claims (11)

1. Wellenlager (5) für Brennkraftmaschinen mit Lagerteilen wie Lageroberteile (2) und Lagerdeckel (3), die über Lagerschrau­ ben (4, 4') miteinander verbindbar und in einem Gehäuse (6) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Lageroberteil (2) und der Lagerdeckel (3) aus gleichem Werkstoff gebildet sind, wobei der Werkstoff von dem des Ge­ häuses 1, das aus Leichtmetall gebildet ist, verschieden ist.

2. Wellenlager für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, . daß das Lageroberteil (2) und der Lagerdeckel (3) aus gleichem Stahlwerkstoff, wie GGG oder Sinterstahl, gebildet sind und Lageroberteil (2) sowie Lagerdeckel (3) nach der Herstellung durch Bruchtrennen geteilt werden.

3. Wellenlager für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß das Lageroberteil (2) über eine Lagerschraube (4') oder Zylinderkopfschraube mit dem Gehäuse (6) verbunden ist.

4. Wellenlager für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerdeckel (3) über die Lagerschraube (4) mit dem La­ geroberteil (2) und über einen Haltebolzen (16) mit einer Schürze (15) des Kurbelwellengehäuses (1) verbunden ist.

5. Wellenlager für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß das Lageroberteil (2) und der Lagerdeckel (3) über die La­ gerschraube (4) im Kurbelwellengehäuse (1) verbunden werden.

6. Wellenlager für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschraube (4) als Zugankerschraube ausgebildet ist, wobei die Lagerschraube (4) und/oder die beiden Lager­ hälften (2, 3) über den Haltebolzen (16) fixiert sind.

7. Wellenlager für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschraube (4, 4') in einer Bohrung (17) angeordnet ist, die mit einem Hauptölkanal (10) in Durchflußverbindung steht.

6. Wellenlager für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellenlager (5) über einen Ölkanal (11) mit der Boh­ rung (17) in Durchflußverbindung steht.

9. Wellenlager für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß über die Lagerschrauben (4) die einzelnen Wellenlager (5) mit einem Leiterrahmen (9) verschraubt sind, der als Ölhobel dient.

10. Wellenlager für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) eine Aufnahmefläche (7) aufweist, die mit dem Lageroberteil (2) sowie dem Lagerdeckel (3) zur Anlage ge­ bracht und verbunden ist.

11. Wellenlager für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß das Lageroberteil (2) nach oben hin an der Aufnahmeflä­ che (7) anliegt und seitlich mit der Gehäusewand (18') einen Einpaß (21) bildet, wobei vor und nach dem Einpaß (21) ein Ab­ stand zwischen den jeweiligen Lagerteilen (2, 3) und der Ge­ häusewand (18') vorgesehen ist.