DE4433801C1

DE4433801C1 - Lagergestell für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4433801C1
Application number: DE19944433801
Authority: DE
Inventors: Johannes Wuest
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1994-09-22
Filing date: 1994-09-22
Publication date: 1995-11-02
Anticipated expiration: 2014-09-23

Description

Die Erfindung betrifft ein Lagergestell für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Boxermotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 34 26 208 C1 ist ein Kurbelwellenlager für eine Brennkraftmaschine bekannt, das aus einem Kurbelgehäuse und einem Lagerdeckel gebildet wird. Das Kurbelgehäuse besteht aus einem Leichtmetall bzw. einer Leichtmetallegierung und der Lagerdeckel weist einen integrierten eisenmetallischen Kern auf, der in den Lagerdeckel eingegossen ist. Der Lagerdeckel kann auch Bestandteil einer das Kurbelgehäuse versteifenden Brücke sein, die mehrere Lagerdeckel trägt und aus einer Leichtmetallegierung besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lagergestell mit Lagerbrücken für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei der die Lagerbrücke eine optimale Steifheit gegen Betriebskraft aufbringt und die Lagerung durch eine thermische Ausdehnung keine Beeinträchtigung erfährt, wobei außerdem erreicht werden soll, daß zwischen dem verbundenen Kurbelgehäuse und dem Lagergestell keine wesentlichen Ausdehnungsunterschiede bestehen.

Der mit der Erfindung hauptsächlich erzielte Vorteil besteht darin, daß die Herstellungsweise des Lagergestells bzw. der Lagerbrücke vereinfacht wird. Gleichzeitig wird eine hohe Steifigkeit der Lagerbrücke sowie eine Kraftübertragung zwischen dem aus einem eisenmetallischen Werkstoff bestehenden Einlegeteil und des aus Leichtmetall bzw. einer Leichtmetallegierung bestehenden Umgußteils bzw. der Lagerbrücke gewährleistet. Hierdurch wird erreicht, daß in Längsrichtung Ausdehnungsunterschiede zwischen angeschraubtem Kurbelgehäuse und Lagergestell weitestgehend vermieden werden. Da über die mit eisenmetallischem Werkstoff kombinierte Leichtmetall-Lagerbrücke auch die Betriebskräfte von der Kurbelwellenlagerung ins Kurbelgehäuse übertragen werden, muß sichergestellt sein, daß die Betriebskräfte sicher vom eisenmetallischen Einlegeteil in das Aluminium-Umgußteil der Lagerbrücke gelangen kann. Dies ist problematisch, da sich zwischen Leichtmetall und Eisen keine innere Verbindung ergibt und deshalb die Fugen zwischen Aluminium und Eisen bevorzugt nur auf Druck zu belasten sind.

Durch die konstruktive Ausführung mit durchgehenden Lagergestellschrauben auf dem Aluminium-Umgußteil wird insbesondere beim Boxermotor gewährleistet, daß die Einlegeteile immer unter Druck stehen und die Betriebskräfte nur als Schwankung dieses Druckniveaus wirken können. Dadurch kann sich kein Spalt zwischen dem Einlegeteil und dem Aluminium-Umgußteil der Lagerbrücke bilden.

Relativ große Durchbrüche und relativ große Flächen in der Profilrippe des Eingußteils senkrecht zur Hauptkraftrichtung unterstützen die sichere Kraftübertragung von dem Einlegeteil aus Eisen ins Umgußteil aus Leichtmetall.

Ist der Verband noch nicht verschraubt und wird Kräften ausgesetzt, z. B. zur Bearbeitung der Lagerbohrung, so sichert die großflächige und kräftig umgossene Profilrippe, die zusätzlich großflächige Durchbrüche besitzt, daß sich das Einlegeteil nicht aus dem Umgußteil herauslösen kann.

Das Einlegeteil selbst ist vorzugsweise als T-förmiges Profil ausgebildet, so daß es eine möglichst große Steifheit gegen eine Betriebskraft aufbringt und auch eine thermische Ausdehnung des Leichtmetalls nicht bis zur Lagerbohrung weitergegeben wird, was im wesentlichen durch den umlaufenden Steg des Einlegeteils bewirkt wird. Im Bereich der Durchgangsbohrungen für die Hauptlagergestellschrauben weist der Steg an beiden Seiten Verdickungen auf, um eine Durchtrennung zu vermeiden. In diesem Bereich muß ebenfalls eine etwa senkrecht zur Verschraubungsrichtung stehende Stirnfläche am Einlegeteil vorgesehen werden, um ein Abgleiten des Leichtmetall-Umgußteils unter Schraubenkraft zu verhindern.

Das Lagergestell besteht insgesamt aus einem Leichtmetall bzw. einer Aluminiumlegierung und das Einlegeteil aus einem eisenmetallischen Werkstoff, z. B. GGG, geschmiedeter Stahl oder auch aus einem Sinterstahl. Diese Einlegeteile werden im unbearbeiteten Zustand in eine Kokille eingelegt und mit Leichtmetall umgossen. Das Einlegeteil wird hierbei nicht allseitig umgossen sondern nur bündig, d. h. die Stirnflächen der Vorsprünge und des Profilsteges sind von außen frei von Leichtmetall und sichtbar.

Das Einlegeteil weist zur abgestimmten Verbindung mit dem Leichtmetall-Umgußteil beabstandete Durchbrüche auf, die auf einem Kreisbogen um den Steg herum angeordnet sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Lagergestell mit z. B. drei dargestellten Lagerstühlen,

Fig. 2 einen Längsschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die eine Hälfte einer Lagerbrücke nach der Linie III-III der Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt durch zwei zusammengeschraubte Hälften einer Lagerbrücke,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Lagerbrücke,

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5,

Fig. 7 eine Ansicht auf eine Lagerbrückenhälfte in Pfeilrichtung X gesehen,

Fig. 8 einen Schnitt durch einen T-förmig profilierten Träger der Lagerbrücke nach der Linie VIII-VIII der Fig. 5,

Fig. 9 einen Schnitt durch den Träger der Lagerbrücke nach der Linie IX-IX der Fig. 5, und

Fig. 10 einen Schnitt durch den Träger der Lagerbrücke nach der Linie X-X der Fig. 5.

Das Lagergestell 1 besteht aus mehreren Lagerbrücken 2, die aus je zwei Hälften 3, 4 zusammengesetzt sind und eine Lagerbohrung 5 für eine Kurbelwelle aufweisen. Die Verbindung der Lagerbrückenhälften 3, 4 erfolgt über durchgehende Lagergestellschrauben 6, 7, die in Bohrungen 6a, 7a angeordnet sind. Die Lagerbrücke 2 umfaßt ein integriertes Einlegeteil 8 aus einem eisenmetallischen Werkstoff und ist mit einem Leichtmetall bzw. einer Leichtmetallegierung umgossen, woraus das gesamte Lagergestell 1 besteht.

Das Einlegeteil 8 der Lagerbrücke 2 besteht aus einem im Querschnitt profilierten Profilträger, vorzugsweise aus einem T-Profil und umfaßt einen die Lagerbohrung 5 bildenden umlaufenden Steg 9 und eine umlaufende Rippe 10. Diese verläuft halbkreisförmig um den Steg 9 herum und weist Durchbrüche 11, 12 und Verdickungen 13, 14 und 15 auf. Das Einlegeteil 8 wird als Rohgußteil verwendet, in eine Kokille eingelegt und mit einem Umgußteil 18 aus Leichtmetall zur Bildung der Lagerbrücke 2 umgossen.

Der Steg 9 und die Verdickungen 13, 14 und 15 weisen eine annähernd gleiche Dicke auf und sind bündig von Leichtmetall umgossen. Die Stirnflächen der Verdickungen 13, 14 und 15 sowie die Stirnfläche S des Steges 9 sind am Umgußteil 18 der Lagerbrücke 2 von außen sichtbar. Zur Arbeitsvereinfachung ist das Einlegeteil 8 symmetrisch zur Mittenebene X-X (Fig. 6) ausgebildet.

Die Durchbrüche 12 in der Rippe 10 beidseitig der Ebene X-X sind im Abstand zueinander angeordnet, wobei die Durchbrüche 11 im Bereich der Durchgangsbohrungen 6a, 7a zwischen den Verdickungen 13 und 14 vorgesehen sind. Diese Durchbrüche 11 und 12 sind auf einem Radius R angeordnet, der einen gemeinsamen Mittelpunkt mit dem Radius r des Steges 9 besitzt.

Beim Herstellen der Lagerbrücke 2 das Einlegeteil 8 wird mit Leichtmetall umgossen, wobei die Durchbrüche 11 und 12 hierbei ausgegossen werden und die Verdickungen 13, 14 und 15 umgossen sind, so daß sich eine verkrallende Verbindung zwischen dem Einlegeteil 8 und dem Umgußteil 18 ergibt. Hierdurch kann die Bohrung 6a, 7a im Leichtmetallumgußteil 18 (Fig. 3) eingebracht werden und gleichzeitig auch in die Verdickungen 13, 14 des Einlegeteils 8.

Das Umgußteil 18 umgibt das Einlegeteil 8 in seiner ebenen Aufspannebene 19 zum Kurbelgehäuse mit Leichtmetall, so daß die Lagestellschrauben 6, 7 sich mit Kopf 21 und Mutter 21a am Umgußteil 18 abstützen können und gegen dieses verspannbar sind, wie insbesondere Fig. 4 näher zeigt.

Zur Verstärkung der Rippen 10 sind randseitig der beiden Durchbrüche 12 die schmalen Verdickungen 15 vorgesehen, die mit dem Außenrand 20 der Rippe 10 bündig abschließen. Die Verdickungen 14 stehen dagegen mit ihren Stirnflächen 21 über den Außenrand 20 hervor, d. h. die Flächen 21 sind annähernd parallel zur Trennebene 22 der beiden Lagerbrückenhälften 3 und 4 angeordnet.

Die Verdickungen 13 in der Verbindungsebene 22 der Lagerbrückenhälften 3, 4 sind als treppenförmige Ansätze ausgestaltet, wobei die erste Stufe 23 den Anlageflansch zur Verbindung der beiden Hälften 3, 4 der Lagerbrücken 2 bildet. Die zweite Stufe 24 weist eine Stirnfläche 25 auf, die parallel zur Trennebene 22 der beiden Lagerbrückenhälften ausgeführt ist.

Claims

1. Lagergestell für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Boxermotor, aus zwei Hälften bestehend mit mehreren Lagerbrücken, wobei jede Hälfte einer Lagerbrücke ein Einlegeteil aus einem eisenmetallischen Werkstoff aufnimmt, welches eine Lagerschale für eine Kurbelwelle bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil (8) der Lagerbrücke (2) aus einem halbkreisringförmigen profilierten Träger mit einer im Abstand zur Lagerbohrung (5) umlaufenden Rippe (10) besteht, in der Durchbrüche (11, 12) und Verdickungen (13, 14 und 15) angeordnet sind und daß die Lagerbrücke (2) durchgehende Lagergestellschrauben (6, 7) aufweist, die das Einlegeteil (8) durchdringen und sich unmittelbar am Umgußteil (18) der aus einem Leichtmetall bestehenden Lagerbrückenhälften (3, 4) abstützen, wobei die Einlegeteile (3) sich in einer Trennebene (22) gegenüberstehen.

2. Lagergestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger des Einlegeteils (8) aus einem im Querschnitt T-förmigen Profil besteht und ein Steg (13) des Profils eine Lagerschale (L) bildet, zu dem die Rippe (10) im rechten Winkel angeordnet ist und sich im Halbkreis um die Lagerbohrung (5) herum erstreckt.

3. Lagergestell nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rippe (10) beabstandet zueinander beidseitig einer Mittenebene (X-X) die Durchbrüche (12) vorgesehen und auf einem Kreisbogenabschnitt um den Steg (9) herum angeordnet sind und im Steg (9) auslaufen.

4. Lagergestell nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (11) jeweils im Bereich der Durchgangsbohrungen (6a, 7a) für die Lagergestellschrauben (6 und 7) vorgesehen sind und beidseitig dieser Durchbrüche (11) einerseits der Steg (9) eine Verdickung (13) und andererseits die Rippe (10) eine Verdickung (14) aufweist.

5. Lagergestell nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickungen (13, 14 und 15) in der Rippe (10) und im Steg (9) sowie die Durchbrüche (11) die Bohrungen (6a, 7a) für die Lagergestellschrauben (6, 7) aufnehmen.

6. Lagergestell nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die randseitig der Rippe (10) angeordneten Verdickungen (14) über den Außenrand (20) herausragen und die äußeren frei liegenden Stirnflächen (21) in etwa parallel zur Trennebene (22) der Lagerbrückenhälften (3, 4) verlaufen.

7. Lagergestell nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickungen (13) im Steg (9) aus einem treppenförmigen Ansatz bestehen, wobei die erste Stufe (23) eine Anlagefläche in der Trennebene (22) bildet und die zweite Stufe (24) Stirnflächen (25) aufweist, die parallel zu der Trennebene (22) verlaufen.

8. Lagergestell nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Verdickungen (13, 14) für die Bohrungen (6a, 7a) mindestens zwei Durchbrüche (12) angeordnet sind, die am verbleibenden Rippenaußenrand (2b) weitere Verdickungen (15) aufweisen.

9. Lagergestell nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil (8) in einer zur Verbindungsebene (22) der beiden Lagerbrückenhälften (3 und 4) rechtwinkeligen Mittenebene (X-X) symmetrisch ausgebildet ist.

10. Lagergestell nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil (8) als Rohgußteil in der Lagerbrücke (2) angeordnet und von dem Umgußteil (18) umgeben ist.

11. Lagergestell nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (9) etwa eine gleiche Dicke wie die Vorsprünge (13, 14) aufweist und bündig mit einem Leichtmetall umgossen ist, wobei die Stirnseiten (S) des Steges (9) und der Vorsprünge (13, 14, 15) freiliegend vom Umgußteil (18) sind.