DE3426208C1 - Kurbelwellenlager fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Kurbelwellenlager fuer Brennkraftmaschinen

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DE3426208C1 DE3426208A DE3426208A DE3426208C1 DE 3426208 C1 DE3426208 C1 DE 3426208C1 DE 3426208 A DE3426208 A DE 3426208A DE 3426208 A DE3426208 A DE 3426208A DE 3426208 C1 DE3426208 C1 DE 3426208C1
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Herbert 7120 Bietigheim-Bissingen Ampferer
Klaus 7251 Hemmingen Gröger
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Dr Ing HCF Porsche AG
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    • F16C9/00Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/02Crankshaft bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0043Arrangements of mechanical drive elements
    • F02F7/0053Crankshaft bearings fitted in the crankcase
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kurbelwellenlager für Brennkraftmaschinen, die aus einer Leichtmetall-Legierung bestehen und durch Lagerabschnitte des Kurbelgehäuses sowie Lagerdeckeln gebildet werden, wobei die Lagerdeckel mittels mit im Abstand zueinander angeordneter Schrauben an den Lagerabschnitten gehalten sind, und wenigstens in den Lagerdeckeln ein Kern aus einem eisenmetallischen Werkstoff eingegossen ist, der von den Schrauben durchdrungene Bohrungen umfaßt
Bekannte Kurbelwellenlager der eingangs genannten Gattung (DE-OS 31 35 683) tragen, weil sie aus einer Leichtmetall-Legierung bestehen, zur Gewichtsreduktion einer Brennkraftmaschine bei. Allerdings wird dieser Vorteil mit dem Nachteil erkauft, daß diese leichtmetallischen Kurbelwellenlager sich bei entsprechender Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine relativ stark ausdehnen, also ihr ursprünglich vorgesehenes Toleranzfeld verlassen, was dazu führt, daß zwischen dem Kurbelwellenzapfen der Kurbelwelle und den besagten Lagern ein mechanisches Geräusch stark erhöhendes Lagerspiel auftritt.
Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bekannt (DE-OS 31 35 683), im Lagerdeckel der Kurbelwellenlager einen eisenmetallischen Kern einzugießen, der durch einen Streifen gebildet wird und sich quer zum Lagerdeckel sowie mit Abstand zum Kurbelwellenzapfen erstreckt. Da bei dieser Ausführung die leichtmetallische Lagerlauffläche des Lagerdeckels sich nach wie vor ausdehnt und der Streifen aufgrund seiner geringen Versteifungs- und Abstützfunktion eine wirkungsvolle Spielvergrößerung des Lagers nicht verhindert, wird die angestrebte Geräuschminderung mit den vorgeschlagenen Mitteln nicht erreicht.
Ein anderer bekannter Lagerdeckel (DE-AS 12 58 657) ist an seinem Fußteil mit einem aus Eisen bestehenden Metallstreifen versehen, der zum Ausgleich des Lagerspiels dient. Allerdings dürfte auch dieser Metallstreifen nicht verhindern können, daß sich die Lagerlauffläche im Rahmen unerwünschter Toleranzen ausdehnt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Kurbelwellenlager für Brennkraftmaschinen zu schaffen, die unter Beibehaltung eines günstigen Gewichtes so gestaltet sind, daß geräuscherhöhende Lagerspielveränderungen vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind darin zu
so sehen, daß der eisenmetallische Kern, der die Lagerlauffläche umfaßt und durch die Büchsen und das Querteil dem Lagerdeckel (der Bestandteil einer das Kurbelgehäuse versteifenden leichtmetallischen Brücke ist) eine hohe Steifigkeit verleiht, lediglich eine vertretbare, also keine störenden Lagergeräusche verursachende Lagerspielvergrößerung zuläßt. Dies wird noch unterstützt durch die Abstützung der Büchsen an den Lagerabschnitten bzw. der Spannmittel der Schrauben (Schraubenmutter, Schraubenkopf) an den Büchsen. Durch die
bo Querschnittswahl weist der Kern — bei relativ geringem Gewicht — eine hohe Festigkeit auf. Durch die Verzahnungen bildende Erweiterungen und Ausnehmungen entlang der Büchsen und die Durchgangsöffnung wird eine gute Verbindung zwischen dem Lager-
b5 decke! und dem Kern erzieh.
Durch einen lediglich in den Lagerdeckeln vorgesehenen Kern tritt schon eine beachtliche Geräuschreduktion bei Brennkraftmaschinen mit einem Leichtmetall-
Kurbeigehause bzw. Leichtmetall-Kurbelwellenlagern zutage. Sie läßt sich noch optimieren, wenn auch in den l.agerabschnitten des Kurbelgehäuses ein derartiger Kern vorgesehen wird. Sind dabei die den Lagerdeckel in Lage haltenden Schrauben im Gewinde des Lagerabschnittes und in dessen Kern eingedreht, so ist eine gute Verbindung geschaffen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das nachstehend näher beschrieben ist. ίο
Es zeigt
Fig. 1 einen Teilquerschnitt einer Brennkraftmaschine im Bereich eines Kurbelwellenlagers, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 11- II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fi g. 1, F i g. 4 eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Kerns eines Lagerdeckels des Kurbelwellenlagers.
Von einer nicht näher dargestellten mehrzylindrigen Brennkraftmaschine 1 wird ein aus einer Leichtmetall-Legierung bestehendes Kurbelgehäuse 2 gezeigt, wovon eine Wand 3 sich zwischen ebenfalls nicht angedeuteten Zylindern erstreckt. Am mit Versteifungsrippen 4 versehenen Kurbelgehäuse 2 angebracht ist ein Kurbelwellenlager 5, das durch einen Lagerabschnitt 6 des Kurbelgehäuses 2 — diese Teile sind einstückig miteinander verbunden — und einem Lagerdeckel 7 gebildet wird. Beide Lagerteile sind in einer horizontalen Ebene A-A aneinandergesetzt.
Der Lagerdeckel 6 kann Bestandteil einer das Kurbelgehäuse versteifenden Brücke sein, die mehrere Lagerdeckel trägt und aus einer Leichtmetall-Legierung besteht. Solche Brücken sind in der EP-PS 00 38 560 und in der DE-PS 22 57 651 beschrieben.
Der Lagerdeckel 7 ist am Lagerabschnitt 6 mittels senkrecht zur Ebene A-A wirkender und mit Abstand zueinander angeordneter Schrauben 8, 9 gehalten. Außerdem umfaßt der Lagerdeckel 7 einen eisenmetallischen Kern 10 — Werkstoff Grauguß —, der in besaglen Lagerdeckel eingegossen ist. Ein nur andeutungsweise gezeigter Kurbelwellenzapfen 11 einer Kurbelwelle wird vom Kern 10 unmittelbar umgeben, d. h., letzterer weist eine Lauffläche 12 und eine Schmiernut 13 für den Kurbelzapfen 11 auf. Am Kern 10 angebracht sind darüber hinaus Büchsen 14, 15, die Bohrungen 16, 17 für die Schrauben 8, 9 aufweisen. Die mit einem Ouerteil 18 verbundenen Büchsen 14.15 erstrecken sich über die gesamte Höhe des Lagerdeckels 7 und stützen sich am Lagerabschnitt 6 direkt ab. Am gegenüberliegenden Ende der Büchsen 14, 15 stützen sich Spannmittel 19; 20 ab, die im Ausführungsbeispiel durch Muttern dargestellt sind, wobei zwischen diesen und den Büchsen 14, 15 Sicherungsringe 21, 22 vorgesehen sind. Denkbar wäre auch, daß die Spannmittel durch Schraubenköpfe gebildet werden.
Das Querteil 18 ist — wie aus F i g. 2 ersichtlich — im Querschnitt doppel-T-förmig ausgebildet. Dadurch wird nicht nur eine ausreichend gute Steifigkeit erzielt, sondern der Werkstoff des Lagerdeckels 7 kann in die Vertiefungen 23, 24 des Kerns 10 eindringen, was eine gute Verbindung zwischen beiden Teilen schafft.
Zum gleichen Zweck sind an den Büchsen 14, 15 Erweiterungen 25 und Ausnehmungen 26 vorgesehen, die zur Bildung einer Verzahnung winkelig ausgestaltet sind. Diese Erweiterungen 25 und Ausnehmungen 26 sind ringartig an den Büchsen 14, 15 vorgesehen b5 (F ig. 3). Darüber hinaus sind am Kern 10 — in Längsrichtung Kurbelwelle gesehen — Durchgiingsöffnungen 27, 28 angebracht, durch die eine ineinandergreifende Verbindung zwischen dem Lagerdeckel 7 und dem Kern 10 erzielt wird.
Gemäß Fig.4 ist die Lauffläche 12 des Kerns 10 einem Legerbereich 29 des Quertc-ils 18 zugeordnet, der den Kurbelwellenzapfen 11 ringförmig umgibt. Unterhalb des Lagerbereiches 29 sind Rippen 30, 31 vorgesehen, die schmäler sind als der Lagerbereich 29 und an diesem auslaufen. An den Rippen 30, 3 i sind die Durchgangsöffnungen 27,28 vorgesehen.
Mit dem so ausgebildeten Lagerdeckel 6 werden hinsichtlich Geräuschabsenkung an Brennkraftmaschinen gute Ergebnisse erzielt. Sie können noch optimiert werden, indem der Lagerabschnitt 6 ebenfalls mit einem Kern 32 versehen wird (Fig. 1, linke Hälfte). Die Büchsen 33 des Kerns 32 erstrecken sich nur über einen Teilbereich ßdes Lagerabschnitts 5. Allerdings sind die Bohrungen 16,17 im Kern 32 und Lagerabschnitt 6 fortgeführt und darüber hinaus mit Gewinden 34, 35 versehen. In diese sind die Schrauben 8, 9 eingedreht, so daß sie mit dem Kern 32 und dem Lagerabschnitt 6 zusammenarbeiten.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Kurbelwellenlager für Brennkraftmaschinen, die aus einer Leichtmetall-Legierung bestehen und durch Lagerabschnitte eines Kurbelgehäuses sowie Lagerdeckeln gebildet werden, wobei die Lagerdekkel mittels im Abstand zueinander angeordneter Schrauben an den Lagerabschnitten gehalten sind und wenigstens in den Lagerdeckeln ein Kern aus einem eisenmetallischen Werkstoff eingegossen ist, der von den Schrauben durchdrungene Bohrungen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (10) Büchsen (14, 15) zur Aufnahme der Schrauben (8, 9) sowie ein sich zwischen den Büchsen (14,15) erstreckendes Querteil (18) aufweist, das einen Kurbelwellenzapfen (11) unmittelbar umgibt, wobei die Büchsen (14, 15) sich an den an die horizontale Ebene (A-A) angrenzenden Lagerteilen (Lagerabschnitt 6 und/oder Lagerdeckel 7) abstützen.
2. Kurbelwellenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Büchsen (14, 15) Spannmittel (19,20) der Schrauben (8,9) abstützen.
3. Kurbelwellenlager nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (10) aus einer Grauguß-Legierung besteht.
4. Kurbelwellenlager nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß das Querteil (18) — im Querschnittgesehen — doppel-T-förmig ausgebildet ist.
5. Kurbelwellenlager nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (10) entlang der Büchsen (14, 15) mit vorzugsweise winkeligen Erweiterungen (25) und/oder Ausnehmungen (26) versehen ist, die zur Verzahnung des Kerns (10) mit dem Lagerdeckel (7) dienen.
6. Kurbelwellenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer ineinandergreifenden Verbindung zwischen jedem Lagerdekkel (7) und dem Kern (10) an letzterem ein oder mehrere Durchgangsöffnungen (27, 28) vorgesehen sind.
7. Kurbelwellenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in den Lagerdeckel (7) wie auch in den Lagerabschnitten (6) jeweils ein Kern (10 bzw. 32) eingegossen ist.
8. Kurbelwellenlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchsen (33) für die Bohrungen (14,15) im Kern (32) des Lagerabschnitts (6) sich lediglich über einen Teilbereich (B) von letzterem erstrecken, wobei im Lagerabschnitt (6) die Bohrungen (14,15) fortgeführt sind.
9. Kurbelwellenlager nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (7, 8) mit im Kern (32) und im Lagerabschnitt (6) vorgesehenen Gewinden (34.35) zusammenwirken.
10. Kurbelwellenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Querteil (18) des Kerns (10) über Rippen (30, 31) an den Büchsen (14, 15) abgestützt ist.
11. Kurbelwellenlager nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerdeckel (7) Bestandteil einer Brücke aus einer Leichtmetall-Legierung sind.
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