EP0429918A1 - Kurbelschleifenrahmen für einen Kurbelschleifentrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Kurbelschleifenrahmen für einen Kurbelschleifentrieb einer Brennkraftmaschine Download PDF

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EP0429918A1
EP0429918A1 EP90121458A EP90121458A EP0429918A1 EP 0429918 A1 EP0429918 A1 EP 0429918A1 EP 90121458 A EP90121458 A EP 90121458A EP 90121458 A EP90121458 A EP 90121458A EP 0429918 A1 EP0429918 A1 EP 0429918A1
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EP
European Patent Office
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webs
slideway
crank loop
frame according
crank
Prior art date
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EP90121458A
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English (en)
French (fr)
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EP0429918B1 (de
Inventor
Alois Bauer
Wolfram Hellmich
Manfred Schindler
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Ficht GmbH
Original Assignee
Ficht GmbH
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/02—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with crankshaft
    • F01B9/023—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with crankshaft of Bourke-type or Scotch yoke

Definitions

  • the invention relates to a crank loop frame for a crank loop drive of an internal combustion engine for converting a reciprocating movement into a rotary movement.
  • An internal combustion engine of the generic type, the z. B. is described in DE-OS 34 33 510, has at least two opposite piston cylinder units on one axis, the rigidly attached piston rods are coupled via a crank loop drive arranged between the piston cylinder units.
  • the crank-loop drive with which the reciprocating movement of the piston rods is converted into a rotational movement, generally consists of a crank-loop frame, on the slideway webs of which the piston rods are also rigidly fastened on the outside and in the interior of which a sliding block sits, which is connected to the inside by the Slideway webs arranged slideways is guided and in which a crank pin of a crank drive performing the rotational movement is rotatably inserted, the axis of the crank pin extending transversely to the axis of the piston rods.
  • the object of the invention is to provide a crank loop frame that withstands the alternating loads of the internal combustion engine, so that blocking or destruction of the crank loop drive can be avoided.
  • the invention leaves the prescribed way to solve the problem by increasing the stability of the slideway frame webs and finds the solution surprisingly in a homogeneous rapid distribution of heat in the vicinity of the slideway frame webs.
  • this succeeds when using cross-sectionally H-shaped frame webs, in which the center of gravity of the surface lies just above the slideway, so that heat dissipation is distributed almost symmetrically both above and below the slideways for the heat to flow away or for the homogeneous distribution of heat Bridges are available.
  • These are not cooling fins or similar elements for dissipating heat, but webs of sufficient heat capacity for a homogeneous distribution of the heat above and below the slideway frame webs. This homogeneous heat distribution ensures a linear expansion of the slideway frame webs, so that the slideways remain flat and, in particular, deflection of the slideways is avoided.
  • the slideway frame webs For the homogeneous distribution of the heat, it is not absolutely necessary to design the slideway frame webs symmetrically in cross section. It may be appropriate e.g. B. the sliding block-side H-leg or the piston rod-side H-leg higher and / or the legs in the region of the piston rods higher than in the region of the end faces of the frame and / or to create additional masses with additional heat capacity in the region of the end faces, also in to achieve a homogeneous and rapid distribution of the heat flow in these areas.
  • a coating which is poorly heat-conducting can be provided on the slideway surface tung z. B. from Kermaik and / or a plate made of heat poorly conductive material z. B. made of ceramic so that only part of the heat generated flows into the frame.
  • the different thermal conductivity and / or heat capacity can, for. B. with a ceramic coating or a ceramic plate can be ensured that the plate of layers z.
  • ceramic foils of different thermal conductivity and / or heat capacity and / or in the longitudinal extent of platelets of different thermal conductivity and / or heat capacity is built up.
  • Another measure according to the invention to support the Effect of the means according to the invention for acting on the heat distribution in the crank loop frame provides for the tearing off of the lubricating film between slide block and slide track surfaces and the associated breakage and temperature peaks to be avoided, namely by the arrangement of recesses or so-called fittings in the slide track surfaces and / or in the sliding block surfaces facing the slideways, as are generally known between flat sliding elements for the same purpose.
  • crank loop frame With the invention it is thus possible not only to ensure the dimensional stability of the crank loop frame.
  • the invention also allows the crank loop frame to be of a lightweight construction that was previously not possible.
  • An inventive crank loop frame 1 for e.g. A reciprocating piston internal combustion engine described in DE-OS 34 33 510 with a crank loop drive generally has two opposing slideway frame webs 2, 3 and two end webs 4, 5 so that a frame interior 6 is formed.
  • the piston rods 7 of two piston cylinder units of the internal combustion engine, not shown, arranged opposite one another are arranged perpendicularly thereto.
  • the sliding block, not shown, of the crank loop drive sits in a manner known per se in the interior 6 of the crank loop frame 1. It is essential that the slideway frame webs 2, 3 are H-shaped in cross section (FIG.
  • the slideway web 8 is arranged centrally between the leg webs 9, i.e. the height of the leg webs 9 above and below the slideway web 8 is the same. However, this symmetry can be different if the heat flow and / or the heat capacity and / or the heat distribution require it.
  • the slideway webs 8 form the opposing, flat slideways 10 in the frame interior for the sliding block.
  • crank loop frame 1 shown is in two parts, namely divided longitudinally, with one end web half 11 being provided on the end of the slideway frame webs 2, 3 and the end faces 12 of the end web halves 11 being set against one another in the division plane.
  • the slideway frame webs 2, 3 can be assembled by welding, preferably by electron beam welding (FIG. 4). It is also possible to manufacture the crank loop frame 1 in one piece.
  • the crank loop frame 1 is expediently made in two parts.
  • An advantageous combination for the purposes of the invention is shown in FIGS. 1, 2. It is carried out by means of two rectangular metallic tension band rings 13.
  • a U-shaped tension band bearing web 15 with flat outer surfaces 14, which extends in the longitudinal direction of the slideway frame webs 2, 3 is arranged on the front side of each end web half 11.
  • the tension band bearing webs 15 result in a tension band frame which is flat on the outside and on which the tension band is press-fitted.
  • spacer bolts 16 are arranged between the U-legs of adjacent tensioning band bearing webs 15 in the parting plane, which have a support disk 17 at their ends and expediently a bearing disk 18 of smaller diameter adjoining on the outside.
  • semicircular recesses 19 are made in the free end edges 20 of the tension band bearing webs 15.
  • the sliding block sits like in a cage, because the leg webs 9 facing the interior overlap the sliding block laterally.
  • the transition of the leg webs 9 on the interior side to the front web can be made halves 11 may be rounded, so that an oval hole 20a is formed.
  • crank loop frame 1 is open at the end, which favors the heat flow and heat distribution and also supports the lightweight construction.
  • the tension band 13 which is intended to absorb the thermal expansions and to ensure the securing of the bolts, has, in particular, the task of bridging the gap between the slideway frame webs 2, 3 in the division plane and ensuring rapid heat conduction and distribution.
  • the pin 16 also contributes to heat conduction and distribution.
  • a further advantageous assembly of the slideway frame webs 2, 3 takes place according to the embodiment shown in FIG. 3 by means of expansion screws 21.
  • a hole 22 is provided at the end in each slideway web 8, which is penetrated by the screw shaft of the expansion screw 21, the screw head 22 being on the outside of the frame supports the surface of the slideway web 8 and the respective end-side external thread 23 of two oppositely arranged expansion screws 21 engages in a corresponding internal thread of a cuboid connecting block 24, which bridges the division plane.
  • the connecting block 24 expediently rests on the inner surfaces of the end web halves 11 (FIG.
  • edges of semicircular recesses 19a arranged in the end web halves 11 being located in an annular groove 25 of a pin 26 arranged on the outside on the block 24, so that in this embodiment as well mutual displacement of the slideway webs 2,3 is prevented in the division plane.
  • leg webs 9 on the interior side it is advantageous on the inner surface of the leg webs 9 on the interior side to extend in the longitudinal direction, raised, flat guide or support webs 27 for the sliding block To be provided so that the sliding block is guided laterally and the heat transfer is also possible laterally, which favors the rapid heat conduction and distribution (Fig. 4.5).
  • Fig. 6a / b shows that according to the invention in the sliding surfaces 10 of the slideways of the slideway webs 8 and preferably also in the sliding surfaces 28 of the guide webs 27 pits or depressions 29 are introduced, which serve as an oil reservoir and prevent the lubricating film between the Sliding surfaces 10, 28 and the corresponding sliding stone surfaces tears off.
  • the shape, number and arrangement of the fittings 29 are chosen on the basis of empirical determinations. Due to the pitting or the avoidance of the film tear, heat peaks are excluded, which supports the rapid heat conduction and distribution.
  • cross-sectionally U-shaped sliding plates 30 made of a special metal or e.g. made of ceramic, which can be arranged with a contact surface 34 on the slideways 10.
  • They In their interior they have a sliding base surface 31 which extends parallel to the sliding surfaces 10 and supporting webs 27a which are bent at right angles to the interior 6.
  • the supporting webs 27a either form sliding surfaces for the sliding block or are used for the form-fitting mounting of the sliding plates 30 below the supporting webs 27.
  • the fastening of the sliding plates 30 to the slideway frame webs 2, 3 can be arbitrary.
  • the slideway webs 8 are gripped at the end with a bracket 32 or the front web halves 11 are gripped behind with angled tabs 33.
  • the slide plates 30 particularly support the homogeneous heat flow in the frame 1, but can also expediently serve to hinder the heat flow.
  • the construction of the sliding plates 30 can differ zonally in the longitudinal direction, so that the heat flow is influenced in a targeted manner.
  • the sliding plates 30 can, however, also be constructed in layers perpendicular to their longitudinal extension in order to be able to influence the heat flow in a targeted manner in this direction as well.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kurbelschleifenrahmen für einen Kurbelschleifentrieb einer Brennkraftmaschine zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Rotationsbewegung, wobei die Brennkraftmaschine mindestens zwei auf einer Achse sich gegenüberliege Kolbenzylinder-Einheiten aufweist, deren starr am Kolben befestigte Kolbenstangen über den zwischen den Kolbenzylindereinheiten angeordneten Kurbelschleifentrieb gekoppelt sind, der aus dem Kurbelschleifenrahmen besteht, an dessen Gleitbahnstegen außenseitig die Kolbenstangen ebenfalls starr befestigt sind und in dessen Innenraum ein Gleitstein sitzt, der durch innenseitig an den Gleitbahnstegen angeordnete Gleitbahnen geführt wird und in dem drehbar ein Kurbelzapfen eines die Rotationsbewegung ausführenden Kurbelabtriebs steckt, wobei sich die Achse des Kurbelzapfens quer zur Achse der Kolbenstangen erstreckt, wobei sowohl oberhalb als auch unterhalb der Gleitbahn der Gleitbahnramenstege des Kurbelschleifenrahmens Stege ausreichender Wärmekapazität für eine homogene Verteilung der Wärme angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kurbelschleifenrahmen für einen Kurbelschleifentrieb einer Brennkraftmaschine zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Rotationsbewegung.
  • Eine Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art, die z. B. in der DE-OS 34 33 510 beschrieben wird, weist mindestens zwei auf einer Achse sich gegenüberliegende Kolbenzylindereinheiten auf, deren starr befestigte Kolbenstangen über einen zwischen den Kolbenzylindereinheiten angeordneten Kurbelschleifentrieb gekoppelt sind. Der Kurbelschleifentrieb, mit dem die hin- und hergehende Bewegung der Kolbenstangen in eine Rotationsbewegung umgewandelt wird, besteht in der Regel aus einem Kurbelschleifenrahmen, an dessen Gleitbahnstegen außenseitig die Kolbenstangen ebenfalls starr befesigt sind und in dessen Innenraum ein Gleitstein sitzt, der durch innenseitig an den Gleitbahnstegen angeordnete Gleitbahnen geführt wird und in dem drehbar ein Kurbelzapfen eines die Rotationsbewegung ausführenden Kurbelabtriebes steckt, wobei sich die Achse des Kurbelzapfens quer zur Achse der Kolbenstangen erstreckt.
  • Bei derartigen Brennkraftmaschinen treten, wie auch bei allen anderen Brennkraftmaschinen, schnell wechselnde Lagerbelastungen auf. Solche Belastungen können zu erheblichen Leistungsverlusten und zur Zerstörung des Kurbelschleifentriebes führen. Sie machen sich bei den gattungsgemäßen Brennkraftmaschinen u. a. insbesondere auch zwischen den dem Kurbelschleifenrahmen zugeordneten Gleitflächen des Gleitsteins und den Gleitbahnen der Gleitbahnenstege des Kurbelschleifenrahmens durch Reibungswärme zeitlich unterschiedlicher Temperatur- und Wärmemenge bemerkbar trotz optimierter vorhandener Lagerspiele und Schmiermittelfilme. Insbesondere Wechselbelastungen bei hohen Arbeitstaktgeschwindigkeiten bzw. hohen Drehzahlen führen zu erhöhter Reibungswärme, die nicht aus der berechenbaren ohnehin auftretenden erhöhten Wärme bei hohen Taktgschwindigkeiten resultiert.
  • Im Rahmen der Suche nach Möglichkeiten diese erhöhte Reibungswärne zu vermeiden, konnte als deren Ursache eine Durchbiegung der Gleitbahnrahmenstege ermittelt werden, die sogar zu einem Abriß des Schmierfilmes und Kavitation zwischen den Gleitbahnen des Kurbelschleifenrahmens und den Gleitoberflächen des Gleitsteins führte, mit der Folge des Blockierens und gegebenenfalls einer Zerstörung des Kurbelschleifentriebs.
  • Um diesem seit langem bekannten Problem zu begegnen, hat man durch Verstärkung der Rahmenkonstruktion versucht, die Durchbiegungen zu vermeiden. Zum Beispiel wurden im Querschnitt U-förmige oder sogar Doppel-T-förmige Gleitbahnrahmenstege verwendet, die z. B. in der DE-OS 34 33 510 in Fig. 1 bzw. in der DEOS 34 47 663 in Fig. 3 erkennbar sind. Bekannt geworden sind auch im Querschnitt kastenförmige Gleitbahnrahmenstege. Trotz Verwendung dieser Stege mit den größtmöglichen Widerstandsmomenten gegen Durchbiegung konnte man dem Problem nicht beikommen.
  • Aufgabe der Erfindung ist, einen Kurbelschleifenrahmen zu schaffen, der den Wechselbelastungen der Brennkraftmaschine widersteht, so daß ein Blockieren bzw. ein Zerstören des Kurbelschleifentriebs vermieden werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung verläßt den vorgezeichneten Weg, das Problem durch Erhöhung der Stabilität der Gleitbahnrahmenstege zu lösen und findet die Lösung in überraschender Weise in einer homogenen schnellen Verteilung der Wärme in der Umgebung der Gleitbahnrahmenstege. Insbesondere gelingt dies bei der Verwendung von im Querschnitt H-förmigen Rahmenstegen, bei denen der Flächenformschwerpunkt kurz oberhalb der Gleitbahn liegt, so daß für das Abfließen der Wärme bzw. für die homogene Verteilung der Wärme sowohl oberhalb als auch unterhalb der Gleitbahnen nahezu symmetrisch verteilt wärmeaufnehmende Stege zur Verfügung stehen. Es handelt sich dabei nicht um Kühlrippen od. dgl. Elemente zum Abführen von Wärme, sondern um Stege ausreichender Wärmekapazität für eine homogene Verteilung der Wärme oberhalb und unterhalb der Gleitbahnrahmenstege. Diese homogene Wärmeverteilung sorgt für eine geradlinige Ausdehnung der Gleitbahnrahmenstege, so daß die Gleitbahnen ebenflächig bleiben und insbesondere eine Durchbiegung der Gleitbahnen vermieden wird.
  • Für die homogene Verteilung der Wärme ist es nicht unbedingt erforderlich, die Gleitbahnrahmenstege im Querschnitt symmetrisch auszugestalten. Es kann zweckmäßig sein, z. B. die gleitsteinseitigen H-Schenkel oder die kolbenstangenseitigen H-Schenkel höher und/oder die Schenkel im Bereich der Kolbenstangen höher als im Bereich der Stirnseiten des Rahmens auszubilden und/oder zusätzliche Massen mit zusätzlicher Wärmekapazität im Bereich der Stirnseiten zu schaffen, um auch in diesen Bereichen eine homogene und schnelle Verteilung des Wärmeflusses zu erreichen.
  • Nach einer besondere Ausführungsform der Erfindung kann zusätzlich zu den beschriebenen Maßnahmen vorgesehen sein, auf der Gleitbahnoberfläche eine die Wärme schlecht leitende Beschich tung z. B. aus Kermaik und/oder eine Platte aus die Wärme schlecht leitendem Material z. B. aus Keramik anzuordnen, so daß nur ein Teil der entstehenden Wärme in den Rahmen fließt. Dabei besteht in vorteilhafter Weise sogar die Möglichkeit, die Wärmeleitfähigkeit der Beschichtung bzw. der Platte in Längserstreckung der Gleitbahnen zonal derart unterschiedlich vorzusehen, daß dadurch die homogene Verteilung der Wärme in den Gleitrahmenstegen unterstützt wird. Die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit und/oder Wärmekapazität kann z. B. bei einer Keramikbeschichtung oder einer Keramikplatte dadurch gewährleistet werden, daß die Platte aus Schichten z. B. Keramikfolien unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit und/oder Wärmekapazität und/oder in der Längserstreckung aus Plättchen unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit und/oder Wärmekapazität aufgebaut ist.
  • Mit Hilfe der beschriebenen Beschichtung und/oder Platten gelingt es sogar, die Wärme in der Beschichtung bzw. in der Platte derart zu verteilen und zu speichern, daß nur eine geringe, in den Gleitbahnrahmenstegen kein Verziehen bzw. keine Durchbiegung hervorrufende Wärmeaufnahme stattfindet, so daß gegebenenfalls auch Gleitbahnrahmenstege bekannter Bauart Verwendung finden können.
  • Im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Mitteln zum Einwirken auf die Wärmeverteilung im Kurbelschleifrahmen ist vorteilhaft, den Rahmen, wie an sich aus der DE-OS 34 33 510 bekannt, geteilt auszubilden und Befestigungsmittel zum Zusammenhalten der Rahmenteile vorzusehen, die die wärmebedingten Bewegungen der Rahmenteile ausgleichen können. Demgemäß ist vorteilhaft, z. B. dehnbare Spannbänder oder Dehnschrauben für die Befestigung der Rahmenteile an den Stirnflächen des Kurbelschleifenrahmens zu verwenden, die derart angeordnet sind, daß sie die durch Wärme bedingte Ausdehnung des Rahmens senkrecht zur Ebene der Gleitbahnen kompensieren können.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme zur Unterstützung der Wirkung der erfindungsgemäßen Mittel zum Einwirken auf die Wärmeverteilung im Kurbelschleifenrahmen sieht vor, den Abriß des Schmierfilms zwischen Gleitstein- und Gleitbahnoberflächen und damit zusammenhängende Bruch- und Temperaturspitzen zu vermeiden, und zwar durch die Anordnung von Ausnehmungen bzw. sogenannten Pittings in den Gleitbahnoberflächen und/oder in den den Gleitbahnen zugewandten Gleitsteinoberflächen, wie sie an sich zwischen ebenen Gleitelementen allgemein zum gleichen Zweck bekannt sind.
  • Mit der Erfindung gelingt es somit, nicht nur die Formstabilität des Kurbelschleifenrahmens zu gewährleisten. Die Erfindung gestattet darüber hinaus auch eine bisher nicht mögliche Leichtbauweise des Kurbelschleifenrahmens.
  • Anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1a,b
    perspektivisch einen Kurbelschleifenrahmen sowie einen Querschnitt durch einen Kurbelschleifenrahmensteg;
    Fig. 2
    eine perspektivische Explosionsdarstellung des Kurbelschleifenrahmens nach Fig. 1;
    Fig. 3a,b
    eine Seitenansicht eines Kurbelschleifenrahmens teilweise im Schnitt sowie einen Querschnitt entlang der Linie IIIb-IIIb in Fig. 3a;
    Fig.4
    perspektivisch eine weitere Ausführungsform des Kurbelschleifenrahmens;
    Fig. 5
    perspektivisch einen Längsschnitt durch den Kurbelschleifenrahmen nach Fig. 4;
    Fig. 6a
    perspektivisch einen Längsschnitt durch den Kurbelschleifenrahmen mit Pittings in den Gleitbahnen;
    Fig. 6b
    einen Ausbruch aus einem Gleitbahnbereich im Längsschnitt;
    Fig. 7
    perspektivisch Gleitbahnplatten.
  • Ein erfindungsgemäßer Kurbelschleifenrahmen 1 für z.B. eine in der DE-OS 34 33 510 beschriebene Hubkolben-Brennkraftmaschine mit Kurbelschleifentrieb weist in der Regel zwei sich gegenüberliegende Gleitbahnrahmenstege 2,3 sowie zwei Stirnstege 4,5 auf, so daß ein Rahmeninnenraum 6 gebildet wird. In der Längsmitte der Gleitbahnrahmenstege 2,3 sind außenseitig senkrecht dazu die Kolbenstangen 7 zweier sich gegenüberliegend angeordneter nicht dargestellter Kolbenzylindereinheiten der Brennkraftmaschine angeordnet. Der nicht dargestellte Gleitstein des Kurbelschleifentriebs sitzt in an sich bekannter Weise im Innenraum 6 des Kurbelschleifenrahmens 1. Wesentlich ist, daß die Gleitbahnrahmenstege 2,3 im Querschnitt H-förmig ausgebildet sind (Fig. 1b), und den horizontalen Gleitbahnsteg 8 sowie die beiden an den Längsrändern des Gleitbahnstegs 8 sitzenden vertikalen Schenkelstege 9 aufweisen. Der Gleitbahnsteg 8 ist mittig zwischen den Schenkelstegen 9 angeordnet, d.h. die Höhe der Schenkelstege 9 oberhalb und unterhalb des Gleitbahnstegs 8 ist gleich. Diese Symmetrie kann jedoch - falls es der Wärmefluß und/oder die Wärmekapazität und/oder die Wärmeverteilung erfordern - anders sein.
  • Die Gleitbahnstege 8 bilden die sich gegenüberliegenden, ebenflächigen Gleitbahnen 10 im Rahmeninnenraum für den Gleitstein.
  • Der abgebildete Kurbelschleifenrahmen 1 ist zweiteilig, und zwar längsmittig geteilt, ausgeführt, wobei endseitig an den Gleitbahnrahmenstegen 2,3 jeweils eine Stirnsteghälfte 11 vorgesehen ist, und die Stirnflächen 12 der Stirnsteghälften 11 in der Teilungsebene gegeneinander gesetzt sind.
  • Die Gleitbahnrahmenstege 2,3 können durch Schweißung, vorzugsweise durch Elektronenstrahlschweißung (Fig. 4), zusammengesetzt sein. Ebenso ist es möglich, den Kurbelschleifenrahmen 1 einstückig herzustellen.
  • Zweckmäßigerweise ist der Kurbelschleifenrahmen 1 jedoch zweiteilig ausgeführt. Eine für die Zwecke der Erfindung vorteilhafte Zusammenfügung ist in den Fig. 1, 2 dargestellt. Sie erfolgt mittels zweier rechteckiger metallischer Spannbandringe 13. Für die Lagerung der Spannbandringe 13 ist stirnseitig an jeder Stirnsteghälfte 11 ein sich in Längsrichtung der Gleitbahnrahmenstege 2,3 erstreckender - in der Stirnansicht betrachtet - U-förmiger Spannbandlagersteg 15 mit ebenen Außenflächen 14 angeordnet. Im zusammengesetzten Zustand der Gleitbahnrahmenstege 2,3 ergeben die Spannbandlagerstege 15 einen außenseitig ebenflächigen Spannbandrahmen, auf dem das Spannband mit Preßsitz lagert.
  • Um zu verhindern, daß die Gleitbahnrahmenstege 2,3 in der Teilungsebene verrutschen, sind zwischen den U-Schenkeln benachbarter Spannbandlagerstege 15 in der Teilungsebene Abstandhalterbolzen 16 angeordnet, die an ihren Enden eine Stützscheibe 17 und zweckmäßigerweise eine sich außenseitig anschließende Lagerscheibe 18 geringeren Durchmessers aufweisen. Für die Lagerscheiben 18 sind halbkreisförmige Ausnehmungen 19 in die freien Endkanten 20 der Spannbandlagerstege 15 eingebracht. Im zusammengebauten Zustand des Kurbelschleifenrahmens 1 (Fig. 1) stützen sich die Stützscheiben 17 gegen die Innenfläche der Spannbandlagerstege 15 ab, während die Lagerscheiben 18 formschlüssig in den Ausnehmungen 19 lagern und vom Spannbandring 13 außenseitig abgedeckt sind. Diese Spannbandmontage ermöglicht ein einfaches und schnelles Zusammenfügen der Einzelteile des Kurbelschleifenrahmens 1 und eine Ausdehnung des Kurbelschleifenrahmens 1 in zu den Kolbenstangen 7 achsparalleler Richtung.
  • Im Innenraum 6 des erfindungsgemäßen Kurbelschleifenrahmens 1 sitzt der Gleitstein wie in einem Käfig, weil die zum Innenraum weisenden Schenkelstege 9 den Gleitstein seitlich übergreifen.
  • Aus fertigungstechnischen und Stabilitäts-Gründen kann der Übergang der innenraumseitigen Schenkelstege 9 zu den Stirnsteg hälften 11 abgerundet ausgebildet sein, so daß ein ovales Loch 20a gebildet wird.
  • Stirnseitig ist der Kurbelschleifenrahmen 1 offen, was den Wärmefluß und die Wärmeteilung begünstigt und außerdem die Leichtbauweise unterstützt.
  • Das Spannband 13, das die Wärmedehnungen auffangen und die Bolzensicherung gewährleisten soll, hat aber insbesondere auch die Aufgabe, den den Wärmefluß behindernden Spalt zwischen den Gleitbahnrahmenstegen 2,3 in der Teilungsebene zu überbrücken und für eine schnelle Wärmeleitung und -verteilung zu sorgen. In gleicher Weise trägt auch der Bolzen 16 zur Wärmeleitung und - verteilung bei.
  • Eine weitere vorteilhafte Zusammenfügung der Gleitbahnrahmenstege 2,3 erfolgt gemäß der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform mittels Dehnschrauben 21. Dabei ist endseitig in jedem Gleitbahnsteg 8 ein Loch 22 vorgesehen, das vom Schraubenschaft der Dehnschraube 21 durchgriffen wird, wobei sich der Schraubenkopf 22 rahmenaußenseitig auf der Oberfläche des Gleitbahnstegs 8 abstützt und das jeweilige endseitige Außengewinde 23 von zwei sich gegenüberliegend angeordneten Dehnungsschrauben 21 in ein entsprechendes Innengewinde eines quaderförmigen Verbindungsblocks 24 greift, der die Teilungsebene überbrückt. Der Verbindungsblock 24 liegt zweckmäßigerweise an den Innenflächen der Stirnsteghälften 11 an (Fig. 3b), wobei Kanten von in den Stirnsteghälften 11 angeordneten halbkreisförmigen Ausnehmungen 19a in einer Ringnut 25 eines außenseitig am Block 24 angeordneten Zapfens 26 lagern, so daß auch bei dieser Ausführungsform ein gegenseitiges Verschieben der Gleitbahnrahmenstege 2,3 in der Teilungsebene verhindert ist.
  • Vorteilhaft ist, an der Innenfläche der innenraumseitigen Schenkelstege 9 sich in Längsrichtung erstreckende, erhabene, ebenflächige Führungs- bzw. Stützstege 27 für den Gleitstein vorzusehen, so daß der Gleitstein seitlich geführt wird und der Wärmeübergang auch seitlich möglich ist, was die schnelle Wärmeleitung und -verteilung begünstigt (Fig. 4,5).
  • Fig. 6a/b zeigt, daß nach der Erfindung in den Gleitflächen 10 der Gleitbahnen der Gleitbahnstege 8 und vorzugsweise auch in den Gleitflächen 28 der Führungsstege 27 Pittings bzw. Vertiefungen 29 eingebracht sind, die als Ölreservoir dienen und verhindern, daß der Schmierfilm zwischen den Gleitflächen 10,28 und den entsprechenden Gleitsteinflächen abreißt. Die Form, Anzahl sowie Anordnung der Pittings 29 wird aufgrund empirischer Ermittlungen gewählt. Durch die Pittings bzw. durch die Vermeidung des Filmabrisses werden Wärmespitzen ausgeschlossen, was die schnelle Wärmeleitung und -verteilung unterstützt.
  • In Fig. 7 sind im Querschnitt U-förmige Gleitplatten 30 aus einem besonderen Metall oder z.B. aus Keramik abgebildet, die mit einer Anlagefläche 34 auf den Gleitbahnen 10 angeordnet werden können. Sie weisen in ihrem Innenraum eine sich parallel zu den Gleitflächen 10 erstreckende Gleitbasisfläche 31 sowie randlich rechtwinklig zum Innenraum 6 abgebogene Stützstege 27a auf. Die Stützstege 27a bilden entweder Gleitflächen für den Gleitstein oder dienen zur formschlüssigen Lagerung der Gleitplatten 30 unterhalb der Stützstege 27. Die Befestigung der Gleitplatten 30 an den Gleitbahnrahmenstegen 2,3 kann beliebig sein. Zweckmäßigerweise erfolgt ein endseitiges Umklammern der Gleitbahnstege 8 mit einem Bügel 32 oder ein Hintergreifen der Stirnsteghälften 11 mit abgewinkelten Lappen 33. Die Gleitplatten 30 unterstützen insbesondere den homogenen Wärmefluß in dem Rahmen 1, können aber zweckmäßigerweise auch dazu dienen, den Wärmefluß zu behindern. Der Aufbau der Gleitplatten 30 kann in Längsrichtung zonal unterschiedlich sein, so daß der Wärmefluß gezielt beeinflußt wird. Die Gleitplatten 30 können aber auch senkrecht zu ihrer Längserstreckung schichtweise aufgebaut sein, um auch in diese Richtung den Wärmefluß gezielt beeinflußen zu können.

Claims (26)

  1. Kurbelschleifenrahmen für einen Kurbelschleifentrieb einer Brennkraftmaschine zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Rotationsbewegung, wobei die Brennkraftmaschine mindestens zwei auf einer Achse sich gegenüberliegende Kolbenzylinder-Einheiten aufweist, deren starr am Kolben befestigte Kolbenstangen über den zwischen den Kolbenzylindereinheiten angeordneten Kurbelschleifentrieb gekoppelt sind, der aus dem Kurbelschleifenrahmen besteht, an dessen Gleitbabnstegen außenseitig die Kolbenstangen ebenfalls starr befestigt sind und in dessen Innenraum ein Gleitstein sitzt, der durch innenseitig an den Gleitbahnstegen angeordnete Gleitbahnen geführt wird und in dem drehbar ein Kurbelzapfen eines die Rotationsbewegung ausführenden Kurbelabtriebs steckt, wobei sich die Achse des Kurbelzapfens quer zur Achse der Kolbenstangen erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl oberhalb als auch unterhalb der Gleitbahn (10) der Gleitbahnrahmenstege (2,3) des Kurbelschleifenrahmens (1) Stege (9) ausreichender Wärmekapazität für eine homogene Verteilung der Wärme angeordnet sind.
  2. Kurbelschleifenrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitbahnrahmenstege (2,3) im Querschnitt H-förmig ausgebildet sind und den horizontalen Gleitbahnsteg (8) sowie die beiden an den Längsrändern des Gleitbahnstegs (8) sitzenden vertikalen Schenkelstege (9) aufweisen.
  3. Kurbelschleifenrahmen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gleitsteinseitigen H-Schenkel (9) höher ausgebildet sind als die kolbenstangenseitigen H-Schenkel (9).
  4. Kurbelschleifenrahmen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kolbenstangenseitigen H-Schenkel (9) höher ausgebildet sind als die gleitsteinseitigen H-Schenkel (9).
  5. Kurbelschleifenrahmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkelstege (9) im Bereich der Kolbenstangen (7) höher als im Bereich der Stirnstege (4,5) des Kurbelschleifenrahmens ausgebildet sind.
  6. Kurbelschleifenrahmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Massen mit zusätzlicher Wärmekapazität im Bereich der Stirnstege (4,5) vorgesehen sind.
  7. Kurbelschleifenrahmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Gleitbahnoberfläche (10) der Gleitbahnrahmenstege (2,3) eine die Wärme schlecht leitende Beschichtung angeordnet ist.
  8. Kurbelschleifenrahmen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus Keramik besteht.
  9. Kurbelschleifenrahmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Gleitbahnoberfläche (10) der Gleitbahnrahmenstege (2,9) eine Platte aus die Wärme schlecht leitendem Material angeordnet ist.
  10. Kurbelschleifenrahmen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus Keramik besteht.
  11. Kurbelschleifenrahmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung bzw. die Platte in der Längserstreckung der Gleitbahnen zonal unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten aufweist.
  12. Kurbelschleifenrahmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung bzw. die Platte quer zur Längserstreckung zonal unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten aufweist.
  13. Kurbelschleifenrahmen nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikbeschichtung bzw. die Keramikplatte aus Schichten aus Keramikfolien unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit und/oder Wärmekapazität aufgebaut ist.
  14. Kurbelschleifenrahmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelschleifenrahmen (1) zweiteilig, und zwar längsmittig geteilt, ausgeführt ist, wobei endseitig an den Gleitbahnrahmenstegen (2,3) jeweils eine Stirnsteghälfte (11) vorgesehen ist und die Stirnflächen (12) der Stirnsteghälften (11) in der Teilungsebene gegeneinander gesetzt sind.
  15. Kurbelschleifenrahmen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitbahnrahmenstege (2,3) durch Schweißung, vorzugsweise durch Elektronenstrahlschweißung, zusammengesetzt sind.
  16. Kurbelschleifenrahmen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitbahnrahmenstege (2,3) stirnseitig mit jeweils einem Spannbandring (13) zusammengehalten werden.
  17. Kurbelschleifenrahmen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß für die Lagerung der Spannbandringe (13) stirnseitig an jeder Stirnsteghälfte (11) ein sich in Längsrichtung der Gleitbahnrahmenstege (2,3) erstreckender - in der Stirnansicht betrachtet - U-förmiger Spannbandlagersteg (15) mit ebenen Außenflächen (14) angeordnet ist.
  18. Kurbelschleifenrahmen nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den U-Schenkeln benachbarter Spannbandlagerstege (15) in der Teilungsebene Abstandshalterbolzen (16) angeordnet sind, die an ihren Enden eine Stützscheibe (17) und zweckmäßigerweise eine sich außenseitig anschließende Lagerscheibe (18) geringeren Durchmessers aufweisen, wobei für die Lagerscheiben (18) halbkreisförmige Ausnehmungen (19) in die freien Endkanten (20) der Spannbahnlagerstege (15) eingebracht sind, und sich die Stützscheiben (17) gegen die Innenfläche der Spannbahnlagerstege (15) abstüt zen, während die Lagerscheiben (18) formschlüssig in den Ausnehmungen (19) lagern und vom Spannbahnring (13) außenseitig abgedeckt sind.
  19. Kurbelschleifenrahmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitbahnrahmenstege (2,3) stirnseitig mittels Dehnschrauben (21) zusammengefügt sind.
  20. Kurbelschleifenrahmen nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Gleitbahnsteg (8) ein Loch (22) vorgesehen ist, das vom Schraubenschaft der Dehnschraube (21) durchgriffen wird, wobei sich der Schraubenkopf (21a) rahmenaußenseitig auf der Oberfläche des Gleitbahnstegs (8) abstützt und das jeweilige endseitige Außengewinde (23) von zwei sich gegenüberliegend angeordneten Dehnschrauben (21) in ein entsprechendes Innengewinde eines quaderförmigen Verbindungsblocks (24) greift, der die Teilungsebene überbrückt.
  21. Kurbelschleifenrahmen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsblock (24) an den Innenflächen der Stirnsteghälften (11) anliegt, wobei Kanten von in den Stirnsteghälften (11) angeordneten halbkreisförmigen Ausnehmungen (19a) in einer Ringnut (25) eines außenseitig am Block (24) angeordneten Zapfens (26) lagern.
  22. Kurbelschleifenrahmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenfläche der innenraumseitigen Schenkelstege (9) sich in Längsrichtung erstreckende erhabene, ebenflächige Führungsstege (27) für den Gleitstein vorgesehen sind.
  23. Kurbelschleifenrahmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gleitflächen (10) der Gleitbahnstege (8), und vorzugsweise auch in den Gleitflächen (28) der Führungsstege (27) Pittings (29) angebracht sind.
  24. Kurbelschleifenrahmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (30) im Querschnitt U-förmig ausgebildet sind und mit einer Anlagefläche (34) auf den Gleitbahnen (10) angeordnet sind, wobei sie in ihrem Innenraum eine sich parallel zu den Gleitflächen erstreckende Gleitbasisfläche (31) sowie randlich rechtwinklig zum Innenraum (6) abgebogene Stützstege (27a) aufweisen.
  25. Kurbelschleifenrahmen nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitplatten (30) endseitig Bügel (32) zum Umklammern der Gleitbahnstege aufweisen.
  26. Kurbelschleifenrahmen nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitplatten (30) zum Hintergreifen der Stirnsteghälften (11) abgewinkelte Lappen (33) aufweisen.
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