DE3632072A1 - Lagerausbildung fuer die kurbelwelle einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerausbildung für die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei einer bekannten Lagerausbildung dieser Art erstrecken sich die Schrauben parallel zur Lagertrennebene. Die Quer­ verschraubung hat den Vorteil, daß die Blockdurchbiegung eingeschränkt und dadurch das Geräuschverhalten verbessert wird. Außerdem kann die Querverschraubung dazu dienen, den Lagerdeckel in seitlicher Richtung zu fixieren. Eine solche Fixierung ist trotz einer Verschraubung mittels senkrecht zur Lagertrennebene angeordneten Schrauben­ bolzen erforderlich, weil bei einer Erwärmung auf Be­ triebstemperatur die Querausdehnung des Lagerstuhls größer als diejenige des Lagerdeckels ist, so daß die zwischen den Lagerstuhlfortsätzen gebildete Aussparung zur Aufnahme des Lagerdeckels dessen Querabmessung um eine Spaltbreite übersteigt, die sich aus der Betriebs­ temperatur und den unterschiedlichen Wärmedehnungs­ koeffizienten errechnen läßt. Ein weiterer Vorteil der Querverschraubung besteht darin, daß sie zu einer Druckvorspannung des Lagerstuhls insbesondere auch im Bereich der Lagerstuhlkehle am Übergang zu den Lagerstuhlfortsätzen führt, wodurch einer vor allem bei Zugspannungen vorhandenen Neigung zur Rißbildung vorgebeugt wird, was bei Verwendung von Leichtmetall­ blöcken bedeutsam ist. Dazu ist ein gewisser Abstand der Schrauben von der Lagertrennebene zwischen dem Lagerstuhl und dem Lagerdeckel erforderlich.

Der zur Lagertrennebene vorhandene Abstand der Schrauben, in deren Bereich der Lagerdeckel fest mit den Lager­ stuhlfortsätzen verbunden ist, hat aber auch eine un­ günstige Auswirkung, da sich wegen der unterschied­ lichen Wärmedehnungskoeffizienten die Lagerstuhlfort­ sätze stärker als der Lagerdeckel längen und über die Schrauben den Lagerdeckel mitnehmen und geringfügig vom Lagerstuhl abheben, wodurch das Lagerspiel der Kurbel­ welle vergrößert und der Motor laut wird. Dieser Effekt tritt trotz der Verschraubung mittels der senkrecht zur Lagertrennebene angeordneten Schraubenbolzen ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Lageranordnung auf einfache Weise so aus­ zubilden, daß unter Beibehaltung der Vorteile der Quer­ verschraubung einer Lagerspielvergrößerung bei der Er­ wärmung auf die Betriebstemperatur wirksam begegnet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schrauben unter einem Winkel zur Lagertrennebene geneigt angeordnet sind, so daß auf den Lagerdeckel eine senkrecht auf die Lagertrennebene hin gerichtete Spann­ kraftkomponente ausgeübt wird, die einem Abheben des Lagerdeckels vom Lagerstuhl durch unterschiedliche Längendehnung bei der Erwärmung auf die Betriebs­ temperatur entgegenwirkt.

Die schräg angeordneten Schrauben führen zu einer auf die Lagertrennebene gerichtete Druckvorspannung in den mit den Lagerstuhlfortsätzen zusammenwirkenden seit­ lichen Lagerdeckelbereichen, welche die im Vergleich zu den Lagerstuhlfortsätzen geringere Wärmedehnung auszugleichen vermag, so daß sich der Lagerdeckel auch bei Betriebstemperatur nicht vom Lagerstuhl ab­ hebt.

Es ist ersichtlich, daß - bei einem vorbestimmten An­ zugsdrehmoment der Schrauben - ein um so größerer Dehnungsunterschied aufgefangen werden kann, je größer der Neigungswinkel der Schrauben gegenüber der Lager­ trennebene ist. Dementsprechend ist der Neigungswinkel der Schrauben abhängig von den Ausdehnungskoeffizienten und den auftretenden Temperaturen des Lagerstuhls und des Lagerdeckels.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt die Lagerausbildung in einem Querschnitt durch den Lagerstuhl und den Lagerdeckel.

Der Lagerstuhl 1 für die Kurbelwelle 2 bzw. ihren Lager­ zapfen ist Teil eines im übrigen nicht dargestellten Motorblocks aus Leichtmetall, besteht also beispiels­ weise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Der Lagerstuhl 1 weist zwei Lagerstuhlfortsätze 3 auf, die sich auf verschiedenen Seiten der durch die Kurbel­ wellenmitte verlaufenden senkrechten Mittelebene 4 gegenüberliegen. Die Fortsätze ragen nach unten über die Lagertrennebene 5 hinaus, die mit dem Boden 6 einer zwischen den Lagerstuhlfortsätzen 3 gebildeten Aussparung 7 des Lagerstuhls 1 zur Aufnahme eines Lagerdeckels 8 aus Grauguß zusammenfällt. Die Innen­ fläche 9 des Lagerdeckels 8 liegt wie dargestellt am Lagerstuhlboden 6 an. In diesem sowie in der Innen­ fläche 9 des Lagerdeckels 8 sind halbkreisförmige Aus­ nehmungen angebracht, so daß die Kurbelwelle 2 zwischen dem Lagerstuhl 1 und dem Lagerdeckel 8 unter Vorhanden­ sein eines Lagerspalts 10 gelagert ist.

Auf gegenüberliegenden Seiten der Mittelebene 4 und der Kurbelwelle 2 sind im Lagerstuhlboden 6 Gewinde­ bohrungen 11 angebracht, in die jeweils eine Stift­ schraube 12 eingeschraubt ist, die sich durch eine Bohrung 14 im Lagerdeckel 8 erstreckt und auf deren unteren Ende Muttern 15 aufgeschraubt sind. Zur zu­ sätzlichen Anpressung des Lagerdeckels 8 an den Lager­ stuhlboden 6 sind unter einem Winkel α zur Lagertrenn­ ebene 5 geneigte Schrauben 16 vorgesehen, die sich durch eine entsprechend geneigte Bohrung 17 im betreffenden Lagerstuhlfortsatz 3 erstrecken und in eine entsprechend geneigte Gewindebohrung 18 des Lagerdeckels 8 einge­ schraubt sind. Dabei stützt sich der Kopf 19 der Schrauben 16 über eine Unterlegscheibe 20 an einer Spannfläche 21 des Lagerstuhlfortsatzes 3 ab.

Unter der Wirkung der angezogenen Schrauben 16 werden die im Schraubenbereich vorgesehenen Anlageflächen 22 am Lagerdeckel 8 und 23 am Lagerstuhlfortsatz 3 fest aufeinander gepreßt. Gleichzeitig bewirken die Schrauben 16 infolge ihrer schrägen Anordnung aber auch ein zu­ sätzliches Anpressen des Lagerdeckels 8 an den Lager­ stuhlboden 6. Wenn sich nun die Anordnung auf die Be­ triebstemperatur erwärmt, erfahren der Lagerstuhl 1 und der Lagerdeckel 8 auf Grund ihrer unterschied­ lichen Wärmedehnungskoeffizienten unterschiedliche Dehnungen sowohl in Querrichtung parallel zur Lager­ trennebene 5 wie in Längsrichtung parallel zur Mittel­ ebene 4. Die unterschiedliche Querausdehnung hat zur Folge, daß sich die beiden Lagerstuhlfortsätze 3 im Bereich des Lagerstuhlbodens vom Lagerdeckel 8 abheben, was aber unschädlich ist, da die Flächen 22 des Lager­ deckels 8 durch die Schrauben 16 in Anlage an den Flächen 23 gehalten werden und somit der Lagerdeckel 8 in seiner gegenüber dem Lagerstuhl 1 ausgerichteten Stellung verbleibt.

Für die Längsdehnung ist der mit d bezeichnete Ab­ stand der Schrauben 16 bzw. der miteinander verspannten Anlageflächen 22 und 23 von der Lagertrennebene 5 zu betrachten. Innerhalb dieses Bereichs erfahren die Lagerstuhlfortsätze 3 eine größere Längendehnung in der Zeichnung nach unten als der Lagerdeckel 8, so daß dieser normalerweise bei entsprechender Erwärmung von den Schrauben 16 vom Lagerstuhlboden 6 abgezogen würde. Infolge der Neigung der Schrauben 16 und der da­ durch hervorgerufenen Spannkraftkomponente P, mit welcher der Lagerdeckel 8 an den Lagerstuhlboden 6 angedrückt ist, wird ein Abheben des Lagerdeckels 8 und die daraus resultierende Vergrößerung des Lager­ spaltes 10 und der Motorgeräusche vermieden. Ersicht­ lich können der Neigungswinkel α und das Anzugsdreh­ moment der Schrauben 16 in Abstimmung auf den Abstand d, die Wärmedehnungskoeffizienten der Lagerstuhlfort­ sätze 3 und des Lagerdeckels 8 sowie die auftretenden Betriebstemperaturen so gewählt werden, daß ein Ab­ heben des Lagerdeckels 8 vom Lagerstuhl 1 völlig vermieden wird.

Claims (1)

1. Lagerausbildung für die Kurbelwelle (2) einer Brenn­ kraftmaschine mit einem an den Motorblock angeformten Lagerstuhl (1) und einem auf den Lagerstuhl ausge­ richteten Lagerdeckel (8), der mit dem Lagerstuhl (1) durch Schrauben (16) verspannt ist, die sich durch Bohrungen (17) in den Lagerdeckel (8) gabelartig auf gegenüberliegenden Seiten übergreifenden Lagerstuhl­ fortsätzen (3) erstrecken und in in einem Abstand zur Lagertrennebene (5) vorgesehenen Gewindebohrungen des Lagerdeckels (8) eingeschraubt sind, wobei der Motor­ block mit dem Lagerstuhl und der Lagerdeckel aus Werk­ stoffen mit unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffi­ zienten, insbesondere aus Leichtmetall und aus Grau­ guß, bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (16) unter einem Winkel (α) zur Lagertrennebene (5) geneigt angeordnet sind, so daß auf den Lagerdeckel (8) eine senkrecht auf die Lager­ trennebene (5) hin gerichtete Spannkraftkomponente (P) ausgeübt wird, die einem Abheben des Lagerdeckels (8) vom Lagerstuhl (1) durch unterschiedliche Längen­ dehnung bei der Erwärmung auf die Betriebstemperatur entgegenwirkt.