WO1997033084A1 - Maschinengehäuse für hubkolbenmaschinen, insbesondere v-motoren - Google Patents

Maschinengehäuse für hubkolbenmaschinen, insbesondere v-motoren Download PDF

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WO1997033084A1
WO1997033084A1 PCT/EP1997/000696 EP9700696W WO9733084A1 WO 1997033084 A1 WO1997033084 A1 WO 1997033084A1 EP 9700696 W EP9700696 W EP 9700696W WO 9733084 A1 WO9733084 A1 WO 9733084A1
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WO
WIPO (PCT)
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bearing
flange
hollow
machine housing
crankshaft
Prior art date
Application number
PCT/EP1997/000696
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas EIDENBÖCK
Franz Malischew
Klaus Eigenfeld
Horst Henkel
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Fritz Winter Eisengiesserei Gmbh & Co. Kg
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/108—Siamese-type cylinders, i.e. cylinders cast together
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0009—Cylinders, pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/22—Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0002—Cylinder arrangements
    • F02F7/0012—Crankcases of V-engines

Definitions

  • the invention relates to a machine housing for reciprocating engines of the type described in the preamble of claim 1.
  • the high-stress engine block which is essentially formed from the cylinders with directly or centrally formed crankshaft bearings, preferably from iron material, and the less stressed housing walls are made from a lighter or particularly thin-walled material to train.
  • a machine housing is already known from EP-A 0 554 575, previously published in DE-U 94 12 637, for a liquid-cooled internal combustion engine, in which an engine block formed from gray cast iron is also cast into a light metal housing.
  • cylinders arranged in series are integrally arranged adjacent to one another. arranges and supports arranged, solidly designed storage chairs in the connection areas via spaced flat webs. Flat webs and storage chairs are integrally integrated in the transverse walls connected to them when poured into the light metal housing.
  • This support for the crankshaft bearings which is designed for reasons of strength and requires a lot of material, against a crankcase housing wall acts as the light metal housing acoustically stimulating structure-borne noise bridge.
  • an engine block with integrally formed cylinder heads is known from Japanese Patent Laid-Open 4-121 443 for a liquid-cooled internal combustion engine.
  • This design known as the "monoblock”
  • the monoblock comprises a base plate formed at the lower end of the cylinder liners, on which on the one hand a casing surrounding the monoblock is detachably fastened and on the other hand massive crankshaft bearing seats are arranged, the bearing covers of which are arranged over longitudinal webs in a storage frame designed disadvantageously in terms of material.
  • the invention has for its object to show for a lightweight machine housing of the type described in the preamble of claim 1 of a lightweight engine block with cylinders of high, by the cylinders significantly increased dimensional stability.
  • This object is achieved with claim 1 in that the flange plate is offset relative to the cylinder from its lower end to the upper end with its center of gravity seen on the end face at a distance on this side of the center plane of the bearing of the crankshaft bearing which is at least one the greatest possible distance of the centroid of a profile of the reinforcing element of the bearing frame on the other side of the bearing center plane ent ⁇ speaks, wherein the crankshaft bearings are connected via struts to the flange plate.
  • the basic idea of the invention is to arrange the engine block devices arranged in the longitudinal direction of the machine as far as possible relative to the axis of rotation of the crankshaft in a group to achieve a high moment of inertia and thus a high section modulus, the effective distances required for this, on the one hand, via the design of the bearing frame with at least one stiffening element provided particularly deeply underneath the crankshaft and, on the other hand, by means of a flange plate which is advantageously arranged so as to be displaced far away from the crankshaft axis of rotation in the direction of the vertical axis of the cylinder or cylinders.
  • the cylinder is omitted as an element which conveys essential strength, as a result of which the cylinder or cylinders can advantageously be made thin-walled.
  • piston stroke and cylinder diameter can be determined with the invention without taking into account the structural strength of the engine block, with the advantage that large-volume, powerful reciprocating piston engines can also be designed to be of relatively low construction.
  • the invention offers the advantage of a relatively thin-walled design of these devices (flange plate, stiffening elements) with high strength with the free choice of the largest possible distances of longitudinal machine-oriented devices from the plane of the crankshaft axis of rotation.
  • FIG. 1 shows an engine block in a perspective view with a casing partly shown for a V-engine
  • Figure 2 engine block and casing in cross section along the line 2-2 in Figure 1.
  • a machine housing 1 for a V-engine, liquid-cooled reciprocating piston internal combustion engine 2 comprises an engine block 3 and, in contrast, separate casing 4 formed integrally from housing walls and made of a lighter material than that of the engine block 3.
  • the engine block 3 is equipped with flange plates 5, each of which is connected on the one hand to cylinders 6 and on the other hand to split crankshaft bearings 7, the bearing caps 8 of which are arranged in a bearing frame 9 with machine-oriented stiffening elements 10.
  • the flange plates 5 are offset according to the invention relative to the cylinders 6 from their lower ends to their upper ends with their respective surface foci seen on the end face at intervals on this side of the bearing center plane 11 of the crankshafts - Bearings 7 arranged, these distances at least the greatest possible distances between the focal points of the profiles of the reinforcement Fung elements 10 of the bearing frame on the other side of the bearing center plane surfaces 11 entspre ⁇ , and wherein the crankshaft 7 are connected via struts 12 to the flange plates. 5
  • the engine block 3 designed according to the invention forms a spatial Ver ⁇ band, the bending and torsional moments of resistance advantageously without the involvement of the cylinder 6 essentially over the machine longitudinally oriented devices of the flange plate 5, which are at the greatest possible distance from the bearing center plane 11, in combination with the stiffening elements 10 of the bearing frame. mens 9 are achieved.
  • crankshaft bearings 7 are integrally and integrally connected to the flange plates 5 by means of hollow struts 13 arranged on both sides essentially in a machine transverse plane, each preferably designed in the manner of a ring Bearing bracket T using radial flanges.
  • 14 a U-profile open on the cylinder or flange side forms, with the hollow struts 13, stiffening transitions 15 in the connection area.
  • each bearing cover 7 "or 8 has extensions 16 which are arranged at a distance from one another in the machine longitudinal direction and are directed laterally deep down relative to the bearing center plane 11 , wherein the relatively thin-walled extensions 16 by means of covers 17 form essentially closed hollow profiles 18, which are connected as stiffening elements 10 to triangular, thin-walled hollow beams 19 adapted to the extensions 16 in cross section.
  • the engine block 3 is preferably made at least in the circumference of the flange plates 5 with the crankshaft bearings 7 arranged via the hollow struts 13, including the bearing frame 9, in one piece and integrally from vermicular gray cast iron (GGV).
  • GGV vermicular gray cast iron
  • the bearing frame 9, which is separated from the engine block 3 by "cracking”, can be connected to this by means of two screw bolts 20 which are provided in the hollow struts 13 and are provided for each crankshaft bearing 7.
  • the screw bolts 20, which are preferably arranged essentially in the V-angle of the V-engine 2, obliquely penetrate the fracture separating surfaces, which are preferably arranged in the center plane 11 of the bearing, so that the transverse forces in each crankshaft bearing 7 via the tensioned fracture separating surfaces are securely with only two provided bolts 20 are transferred.
  • This reduced screwing effort advantageously results in a narrow bearing frame with stiffening elements 10 or hollow beams 19 that can be arranged deep below the bearing center plane 11.
  • the roof-like flange plates 5 are connected in a one-piece, integral manner to the crankshaft bearings 7 via their hollow longitudinal struts 13 via the hollow struts 13 which are arranged in a V-shaped manner.
  • the flange plates 5 which are connected in one piece in the middle, are connected to each bearing bracket T via this connection area by means of hollow supports 21.
  • These supports 21 are used to derive the force in the vertical axis of the V-engine 2 in order to avoid a buckling load on the hollow strut 13.
  • a longitudinal channel 22 is provided to stiffen the connection area of the flange plates 5, for example in cooperation with the hollow supports 21 Lubricating oil supply to the bearings 7 is used.
  • an engine block 3 is a spatial association of high bending and torsional stiffness. ability achieved. 5 thus rigidly connected cylinders 6 can be selected as required, either insertable or doctrine with the depending flange ⁇ .
  • the flange plates 5 prevail preferably obliquely to achieve a stiffer connection between the respective cylinders 6, and flange 5 against vibration during operation, which in addition at in series beab ⁇ stan Deten cylinders 6 via arranged in the row direction bridges 23 are reduced between the cylinders. 6
  • the cylinders 6 are free in the respective coolant without casting an additional material.
  • the flange plates 5 For a permanent connection of the engine block 3 to the one-piece sheathing 4, the flange plates 5 have cambered edges 24 in the longitudinal and transverse directions of the machine, each with large radii, which merge into one another at the machine housing corners over further, smaller radii. Further the edges 24 are e.g. designed as T-shaped flanges 25 in cross section. As an alternative to the flanges 25, the edges 24 can also have a fracture-rough surface for positive and non-positive connection with the light metal sheathing 4. Furthermore, the flanges 25 can also have a fracture-rough surface.
  • the engine block 3 can be assigned a casing 4 made of a light metal casting, which is made of outer and inner longitudinal and frontal housing walls, which impeded the cooling during shrinking due to the flange plates 5 of the engine block 3
  • Light metal sheathing 4 is evenly fluid-tightly connected to the flanges 25 of the flange plates 5 via the cambered edges 24 in a form-fitting and non-positive manner.
  • the sheathing 4 is further advantageously stiffened in that the cylinders 6, which are integrally and integrally connected to the flange plates 5, each end in a cooling space cover plate 27 provided with coolant openings 26, which is connected to the sheathing 4 in a one-piece, material connection.
  • inner longitudinal housing walls 28 with the bottom and top walls 29 and 30 crossing the V-space form a hollow support 31 stiffening the rows of cylinders 6, which acts as a coolant channel with, for example, pumps arranged on the front - Housing 32 is connected between integrally formed valve train shafts ( Figure 2).
  • the shrouded engine block 3 is assigned a separate connecting flange 36 for a transmission (not shown) on the output side, which is located in the center area and in both outer areas of the flange plate 5 above the crankshaft bearing 7 on the driven side and with the bearing frame 9 in the area of the hollow beams 19 below this bearing 7 each can be connected to the engine block 3 via screw connections 37.
  • the weight advantage that can be achieved with the invention is particularly evident in the case of multi-cylinder V-type reciprocating piston machines, but can also be advantageous for single-row machines with one or more cylinders.

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Abstract

Für ein Maschinengehäuse (1) für Hubkolbenmaschinen, insbesondere V-Motoren (2), mit einem Triebwerksblock (3) aus einem Eisenwerkstoff in einer Ummantelung (4) aus Leichtmetall angeordnet, wird zur Erzielung eines steifen, gewichtsreduzierten Triebwerksblockes (3) vorgeschlagen, daß eine einer Begrenzung des Kurbelraumes sowie der Verbindung mit der Ummantelung dienende Flanschplatte (5) relativ zu einem Zylinder von dessen unterem Ende hin zum oberen Ende versetzt mit ihrem stirnseitig gesehenen Flächenschwerpunkt in einem Abstand diesseits der Lagermittenebene eines Kurbelwellen-Lagers (7) angeordnet ist, der wenigstens einem größtmöglichen Abstand des Flächenschwerpunktes eines Versteifungsprofiles eines Lagerrahmens (9) jenseits der Lagermittenebene (11) entspricht, wobei die Kurbelwellen-Lager (7) über Streben mit der Flanschplatte (5) in Verbindung stehen.

Description

Maschinengehäuse für Hυbkolbenmaschinen, insbesondere V-Motoren
Die Erfindung bezieht sich auf ein Maschinengehäuse für Hubkolbenmaschinen der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Bauart.
Zur Gewichtsreduzierung eines Maschinengehäuses ist es grundsätzlich bekannt, den hochbelasteten, im wesentlichen aus den Zylindern mit unmittelbar oder mit- teibar angeformten Kurbelwellen-Lagern gebildeten Triebwerksblock vorzugsweise aus Eisenwerkstoff herzustellen, und die geringer belasteten Gehäusewände ge¬ sondert aus einem leichteren oder besonders dünnwandig verfertigten Material auszubilden.
Ein Beispiel dieses Bauprinzips für das Maschinengehäuse einer fiüssigkeitsge- kühlten Breπnkraftmaschine ist aus der GB-PS 678 903 bekannt, wobei die den Kurbelraum begrenzenden Gehäusewände sowie die zur Abdeckung der Zylinder- Kühlmittelräume dienenden Gehäusewände aus Metallblechen gefertigt sind. Dem¬ gegenüber ist der Triebwerksblock zur Erzieluπg der erforderlichen Festigkeit relativ massiv ausgebildet mit endseitigen Stirnwänden zwischen Deck- und Bodenplatten der Zylinder, wobei an der Bodenplatte gewichtige Lagerstühle einstückig angeord¬ net sind. Nachteile dieses bekannten Maschinengehäuses wie auch eines aus der GB-PS 695 972 bekannten Gehäuses sind jeweils eine mäßige Gewichtsreduzierung sowie Korrosions- und Dichtprobleme insbesondere in den Verbindungsstellen der Baugruppen aus unterschiedlichen Materialien. Hinzu treten ferner Akustik¬ probleme.
Zur Reduzierung insbesondere der Akustikprobleme ist aus der US 4 446 827 ein Maschineπgehäuse für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine bekannt, das einen der vorgenannten GB-PS 678 903 entsprechend massiv gestalteten Trieb¬ werksblock umfaßt, dem gesonderte Gehäusewäπde aus einem stark dämpfenden Material, wie Gummi, Kunststoff oder Harz zugeordnet sind.
Korrosions- und Dichtprobieme für ein aus unterschiedlichen Materialien gestaltetes Maschinengehäuse einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine sind gemäß dem deutschen Gebrauchsmuster DE-U 94 12 637 dadurch vermieden, daß ein aus Grauguß gefertigter Triebwerksblock von einem Leichtmetall-Gehäuse umgössen ist, wobei die Kühlmittelräume ausschließlich im Leichtmetall-Gehäuse ausgebildet sind. Nachteilig hierbei ist die massive Gestaltung des Triebwerksblockes mit an den Kurbelwellen-Lagerstühlen über stegförmige AbStützungen angeordnete Motorfußleisten, die im Ölwannen-Anschlußbereich des Leichtmetall-Gehäuses mit diesem stoffschlüssig verbunden sind. Mit dieser schwergewichtigen Gestaltung ergibt sich als weiterer Nachteil, daß diese mit den Lagerstühlen stoffschlüssig verbundenen Motorfußleisten als Körperschallbrücken wirken und zumindest die mit ihnen stoffschlüssig verbundenen Kurbelraumabdeckungen des Leichtmetall- Gehäuses akustisch anregen.
Weiter ist aus der gegenüber dem DE-U 94 12 637 vorveröffentlichten EP-A 0 554 575 für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine bereits ein Maschinen- gehäuse bekannt, bei dem ebenfalls ein aus Grauguß gebildeter Triebwerksblock in ein Leichtmetall-Gehäuse eingegossen ist. Zur Gewichtsreduzierung des Trieb¬ werksblockes sind in Reihe angeordnete Zylinder stoffschlüssig benachbart ange- ordnet und tragen in den Verbindungsbereichen über beabstandete Flachstege an¬ geordnete, massiv gestaltete Lagerstühle. Flachstege und Lagerstühle werden beim Eingießen in das Leichtmetall-Gehäuse in mit diesem verbundenen Querwänden stoffschlüssig integriert. Auch diese aus Festigkeitsgründen gestaltete, materialauf- wendige Abstützung der Kurbelwellen-Lager gegen eine Kurbelraum-Gehäusewand wirkt als das Leichtmetall-Gehäuse akustisch anregende Körperschallbrücke.
Schließlich ist aus der japanischen Patent-Offenlegung 4-121 443 für eine flüssig¬ keitsgekühlte Brennkraftmaschine ein Triebwerksblock mit angeformten Zyliπder- köpf bekannt. Diese als "Monoblock" bekannte Gestaltung umfaßt eine am unteren Ende der Zylinderbuchsen ausgebildete Bodenplatte, an der zum einen eine den Monoblock umschließende Ummantelung lösbar befestigt ist und an der anderer¬ seits massiv ausgebildete Kurbelwellen-Lagerstühle angeordnet sind, deren La¬ gerdeckel über Längsstege in einem nachteilig materialaufwendig gestalteten La- gerrahmen angeordnet sind.
Bei dem vorstehend aufgezeigten Stand der Technik ist als gemeinsames Merkmal erkennbar, daß die für einen Triebwerksblock erforderliche Biege- und Torsions- steifigkeit vorwiegend über miteinander verbundene Zylinder erzielt ist, und zwar entweder über deren siamesische Anordnung oder deren Anordnung zwischen ein- stückig-stoffschlüssig verbundenen Deck- und Boden-Flanschplatten, die zusätzlich über Stirnplatten verbunden sind. Einen besonders steifen, aber durch den anstelle der Deck-Flanschplatte vorgesehenen, einstückig-stoffschlüssig angeordneten Zylinderkopf auch schwergewichtigen Triebwerksblock mit einem massiven Lager- rahmen für die Lagerdeckel der Kurbelwellen-Lager zeigt die oben genannte gat¬ tungsbildende japanische Patent-Offenlegung 4-121 443.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein leichbauendes Maschinenge¬ häuse der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Bauart einen mit Zylindern leichtgewichtigen Triebwerksblock von hoher, durch die Zylinder unwe¬ sentlich gesteigerter Gestaltfestigkeit aufzuzeigen. Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelöst und zwar dadurch, daß die Flanschplatte relativ zum Zylinder von dessen unterem Ende hin zum oberen Ende versetzt mit ihren stirnseitig gesehenen Flächenschwerpunkt in einem Abstand diesseits der Lagermittenebene der Kurbelwellen-Lager angeordnet ist, der wenig- stens einem größtmöglichen Abstand des Flächenschwerpunktes eines Profils des Versteifungselementes des Lagerrahmens jenseits der Lagermittenebene ent¬ spricht, wobei die Kurbelwellen-Lager über Streben mit der Flanschplatte verbunden sind.
Der Grundgedanke der Erfindung ist, in Maschinenlängsrichtung angeordnete Ein¬ richtungen des Triebwerksblockes relativ zur Kurbelwellen-Drehachse größtmöglich beabstandet in einem Verband zur Erzielung eines hohen Trägheitsmomentes und damit eines hohen Widerstandsmomentes anzuordnen, wobei die hierfür erforder¬ lichen wirksamen Abstände einerseits über die Gestaltung des Lagerrahmens mit zumindest einem besonders tief unterhalb der Kurbelwelle vorgesehenen Verstei¬ fungselement und andererseits durch eine vorteilhaft einfach in Richtung der Hoch¬ achse des Zylinders bzw. der Zylinder von der Kurbelwellendrehachse weit entfernt verlagert angeordneten Flanschplatte erzielt sind. Durch die erfindungsgemäß mit dem Versteifungselement des Lagerrahmens in einen Verband eingebundene Flanschplatte entfällt der Zylinder als wesentliches Festigkeit vermittelndes Ele¬ ment, wodurch der bzw. die Zylinder vorteilhaft dünnwandig ausgebildet werden können.
Weiter können mit der Erfindung Kolbenhub und Zylinderdurchmesser ohne Be- rücksichtigung auf die Gestaltfestigkeit des Triebwerksblockes festgelegt werden mit dem Vorteil, daß auch großvolumige, leistungsstarke Hubkolbenmotoren relativ niedrig bauend ausgeführt werden können. Bezüglich eines leichtbauenden Trieb¬ werksblockes bietet die Erfindung mit der freien Wahl größtmöglicher Abstände ma- schinenlängsgerichteter Einrichtungen von der Ebene der Kurbelwellen-Drehachse den Vorteil einer relativ dünnwandigen Ausgestaltung dieser Einrichtungen (Flanschplatte, Versteifungselemente) bei hoher Festigkeit. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Maschinengehäuses sind in den Ansprüchen 2 bis 12 angegeben mit der Zielsetzung, durch einstückig-stoff- schlüssig miteinander verbundene offene und hohle Profile sowohl für den vor¬ zugsweise aus einem Grauguß hergestellten Triebwerksblock als auch für die aus Gehäusewänden einstückige Ummantelung aus einem Leichtmetall jeweils bei ge¬ ringem Materialaufwand eine hohe Gestaltfestigkeit beider Baugruppen einzeln und in funktioneller Verbindung zu erzielen.
Die Erfindung ist anhand eines bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Bei- spiels beschrieben. Es zeigt:
Figur 1 Für einen V-Motor einen Triebwerksblock in perspektivischer Ansicht mit teilweise gezeigter Ummantelung,
Figur 2 Triebwerksblock und Ummantelung im Querschnitt gemäß der Linie 2-2 in Figur 1.
Ein Maschinengehäuse 1 für eine als V-Motor gestaltete, flüssigkeitsgekühlte Hub¬ kolben-Brennkraftmaschine 2 umfaßt einen Triebwerksblock 3 und eine demge- genüber gesonderte, aus Gehäusewänden einstückig gebildete Ummantelung 4 aus einem gegenüber dem des Triebwerksblockes 3 leichteren Material. Zur Verbindung mit der Ummantelung 4 ist der Triebwerksblock 3 mit Flanschplatten 5 ausgerüstet, die jeweils einerseits mit Zylindern 6 und andererseits mit geteilten Kurbelwellen- Lagern 7 in Verbindung stehen, wobei deren Lagerdeckel 8 in einem Lagerrahmen 9 mit maschinenlängsgerichteten Versteifungselementen 10 angeordnet sind.
Zur Erzielung eines leichtbauenden Triebwerksblockes 3 bei hoher Biege- und Tor- sionssteifigkeit sind die Flanschplatten 5 erfindungsgemäß relativ zu den Zylindern 6 von deren unteren Enden hin zu deren oberen Enden versetzt mit ihren jeweils stirnseitig gesehenen Flächenschweφunkten in Abständen diesseits der Lagermit¬ tenebene 11 der Kurbelwellen-Lager 7 angeordnet, wobei diese Abstände wenig¬ stens größtmöglichen Abständen der Flächenschweφunkte der Profile der Verstei- fungselemente 10 des Lagerrahmens jenseits der Lagermittenebene 11 entspre¬ chen, und wobei die Kurbelwellen-Lager 7 über Streben 12 mit den Flanschplatten 5 verbunden sind.
Der erfindungsgemäß gestaltete Triebwerksblock 3 bildet einen räumlichen Ver¬ band, dessen Biege- und Torsions-Widerstandsmomente vorteilhafterweise ohne Einbindung der Zylinder 6 im wesentlichen über die von der Lagermittenebene 11 jeweils größtmöglich beabstandeten maschinenlängsgerichteten Einrichtungen der Flanschplatte 5 in Kombination mit den Versteifungselementen 10 des Lagerrah- mens 9 erzielt sind.
Ein geringes Gewicht bei hoher Steifigkeit ist in weiterer erfindungsgemäßer Aus¬ gestaltung dadurch erreicht, daß die Kurbelwellen-Lager 7 jeweils über beidseitig im wesentlichen in einer Maschinenquerebene angeordnete Hohlstreben 13 mit den Flanschplatten 5 einstückig-stoffschlüssig verbunden sind, wobei jeder vorzugs¬ weise halbringartig gestaltete Lagerstuhl T mittels Radialflanschen. 14 ein zylinder- bzw. flansch plattenseitig offenes U-Profil bildet mit die Hohlstreben 13 im An¬ schlußbereich aussteifenden Übergängen 15.
Weiter ist für eine Steifigkeit bei geringem Gewicht unter Ausnützung eines durch eine nicht gezeigte ölwanne gegebenen Bauraumes vorgesehen, daß jeder La¬ gerdeckel 7" bzw. 8 gegenseitig in Maschinenlängsrichtung beabstandet angeord¬ nete, relativ zur Lagermittenebene 11 nach seitwärts tief unten gerichtete Fortsätze 16 aufweist, wobei die relativ dünnwandig gestalteten Fortsätze 16 mittels Ab- deckungen 17 im wesentlichen geschlossene Hohlprofile 18 bilden, die mit im Querschnitt den Fortsätzen 16 angepaßt dreieckförmigen, dünnwandig ausgebilde¬ ten Hohlbalken 19 als Versteifungselemente 10 in Verbindung stehen.
Vorzugsweise ist der Triebwerksblock 3 zumindest im Umfang der Flansch platten 5 mit den über die Hohlstreben 13 angeordneten Kurbelwellen-Lagern 7 einschließlich des Lagerrahmens 9 einstückig-stoffschlüssig aus vermicularen Grauguß (GGV) gefertigt. Zur Teilung der Kurbelwellen-Lager 7 ist der Lagerrahmen 9 mit den Lagerdeckeln 7" vorzugsweise mittels Bruchtrennen von den Lagerstühlen 7' gesondert, wobei zur Bruchtrennung das in der deutschen Patent-Anmeldung P 195 47 389 vorgeschlagene Verfahren zur Ausbildung von Bruchtrennkerben insbesondere in Kombination mit einer der in der PCT-Anmeldung PCT/EP 95/00875 vorgeschlagenen Vorrichtung zur Anwendung kommt.
Der durch "Cracken" vom Triebwerksblock 3 abgetrennte Lagerrahmen 9 ist mit diesem mittels zweier je Kurbelwellen-Lager 7 vorgesehener, in die Hohlstreben 13 einschraubbarer Schraubbolzen 20 verbindbar. Die vorzugsweise im V-Winkel des V-Motors 2 im wesentlichen angeordneten Schraubbolzen 20 durchsetzen die vor¬ zugsweise in der Lagermittenebene 11 angeordneten Bruchtrennflächen schief, womit die Querkräfte in jedem Kurbelwellen-Lager 7 über die verspannten Bruchtrennflächen sicher mit den lediglich zwei vorgesehenen Schraubbolzen 20 übertragen sind. Dieser verringerte Verschraubungsaufwand ergibt in vorteilhafter Weise einen schmal bauenden Lagerrahmen mit tief unterhalb der Lagermitten¬ ebene 11 anordbaren Versteifungselementen 10 bzw. Hohlbalken 19.
Wie aus den Figuren ersichtlich, stehen die dachartig angeordneten Flanschplatten 5 über ihre äußeren Längsbereiche mit den Kurbelwellen-Lagern 7 über entspre- chend den Schraubbolzen 20 V-förmig angeordneten Hohlstreben 13 in einstückig- stoffschlüssiger Verbindung. Zwischen den vorteilhafterweise zu den Achsen der Zylinder 6 im wesentlichen parallel angeordneten Hohlstreben 13 stehen die mittig einstückig verbundenen Flanschplatten 5 über diesen Verbindungsbereich zusätz¬ lich mittels hohl ausgebildeter Stützen 21 mit jedem Lagerstuhl T in Verbindung. Diese Stützen 21 dienen der Kraftableitung in Hochachse des V-Motors 2 zur Ver¬ meidung einer Knickbelastung der Hohlstrebeπ 13. Zur Aussteifung des Verbin¬ dungsbereiches der Flanschplatten 5 ist ein Längskanal 22 vorgesehen, der bei¬ spielsweise im Zusammenwirken mit den hohlen Stützen 21 der Schmieröl-Zufuhr zu den Lagern 7 dient.
Wie weiter vorne bereits angesprochen, ist mit der Erfindung ohne die Zylinder 6 ein Triebwerksblock 3 als ein räumlicher Verband von hoher Biege- und Torsionsstei- figkeit erzielt. Damit können je nach Bedarf entweder einsetzbare oder mit der je¬ weiligen Flanschplatte 5 fest verbundene Zylinder 6 gewählt werden. Im letzt¬ genannten Fall durchsetzen diese die Flanschplatten 5 vorzugsweise schief zur Erzielung einer steiferen Verbindung zwischen jeweiligem Zylinder 6 und Flanschplatte 5 gegen Betriebsschwingungen, die zusätzlich bei in Reihe beab¬ standeten Zylindern 6 über in Reihenrichtung angeordnete Brücken 23 zwischen den Zylindern 6 reduziert sind. Weiter stehen die Zylinder 6 ohne Umguß eines zu¬ sätzlichen Materials frei im jeweiligen Kühlmittel.
Für eine dauerhafte Verbindung des Triebwerksblockes 3 mit der einstückigen Um¬ mantelung 4 weisen die Flanschplatten 5 in Maschinenlängs- und -querrichtung jeweils mittels großer Radien bombierte Ränder 24 auf, die an den Maschinenge¬ häuse-Ecken über weitere, kleinere Radien ineinander übergehen. Weiter sind die Ränder 24 z.B. als im Querschnitt T-förmige Flansche 25 gestaltet. Alternativ zu den Flanschen 25 können die Ränder 24 auch eine bruchrauhe Oberfläche aufwei¬ sen zur form- und kraftschlüssigen Verbindung mit der Leichtmetall-Ummantelung 4. Ferner können auch die Flansche 25 eine bruchrauhe Oberfläche aufweisen.
Mit dieser Ausgestaltung der Ränder 24 an den Flanschplatten 5 kann dem Trieb- werksblock 3 eine aus äußeren und inneren längsseitigen sowie stirnseitigen Ge¬ häusewänden einstückige Ummantelung 4 aus einem Leichtmetallguß zugeordnet werden, wobei die beim Abkühlen im Schrumpfen durch die Flanschplatten 5 des Triebwerksblockes 3 behinderte Leichtmetall-Ummantelung 4 über die bombierten Ränder 24 vergleichmäßigt form- und kraftschlüssig mit den Flanschen 25 der Flanschplatten 5 fiüssigkeitsdicht verbunden ist.
Die Ummantelung 4 ist weiter vorteilhaft dadurch ausgesteift, daß die mit den Flanschplatten 5 einstückig-stoffschlüssig verbundenen Zylinder 6 jeweils in einer mit Kühlmittel-Durchbrechungen 26 versehenen Kühlraum-Deckplatte 27 enden, die mit der Ummantelung 4 in einstückig-stoffschlüssiger Verbindung steht. Zur weiteren Aussteifung der Ummantelung 4 und damit des Maschinengehäuses 1 bilden innere längsseitige Gehäusewände 28 mit den V-Raum querenden Boden- und Deckwänden 29 und 30 einen die Reihen der Zylinder 6 aussteifenden Hohl- träger 31 , der als Kühlmittelkanal mit einem z.B. stirnseitig angeordneten Pumpen- gehäuse 32 zwischen einstückig angeformten Ventiltriebschächten in Verbindung steht (Figur 2).
Für die Erzielung einer leichtbauenden Ummantelung 4 ist ferner vorgesehen, daß diese zwischen einem im Bereich der Lagermittenebene 11 vorgesehenen Ölwan- nenflansch 33 und der Verbindung mit den Flanschen 25 der Flanschplatten 5 an¬ geordnete Anschlußstellen 34 für Nebenaggregate und/oder Tragstützen über an benachbarten Hohlstreben 13 angeordnete Zapfen 35 in Verbindung stehen, die vorzugsweise der Anordnung von Verschraubungsstelien dienen.
Um größere Belastungen von der Leichtmetall-Ummantelung 4 fernzuhalten, ist dem ummantelten Triebwerksblock 3 abtriebseitig ein gesonderter Anschlußflansch 36 für ein nicht gezeigtes Getriebe zugeordnet, der im Mittenbereich und in beiden Außenbereichen der Flanschplatte 5 oberhalb des abtriebseitigen Kurbelwellen- Lagers 7 und mit dem Lagerrahmen 9 im Bereich der Hohlbalken 19 unterhalb die- ses Lagers 7 jeweils über Schraubverbindungen 37 mit dem Triebwerksblock 3 verbindbar ist.
Der mit der Erfindung erzielbare Gewichtsvorteil kommt insbesondere bei mehr- zylindrigen Hubkolbenmaschinen der V-Bauart besonders zum Tragen, kann aber auch für einreihige Maschinen mit ein bis mehreren Zylindern vorteilhaft sein.

Claims

Patentansprüche
1. Maschinengehäuse für Hubkolbenmaschinen, insbesondere V-Motoren,
das einen mit gesonderten Gehäusewänden einer Ummantelung (4) in Verbindung stehenden Triebwerksblock aus gegenüber dieser unterschiedlichem Werkstoff umfaßt, und
- der Triebwerksblock (3) an einer dem Anschluß von Gehäusewänden dienenden Flanschplatte (5) einerseits mit einem Zylinder (6) und andererseits mit geteilten Kurbelwellen-Lagern (7) in Verbindung steht, wobei
- dereπ Lagerdeckel (8 bzw. 7") in einem Lagerrahmen (9) mit zumin¬ dest einem maschinenlängsgerichteten Versteifungselement (10) an¬ geordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flanschplatte (5) relativ zum Zylinder (6) von dessen unte¬ rem Ende hin zum oberen Ende versetzt mit ihrem stirnseitig gese- henen Flächenschwerpunkt in einem Abstand diesseits der Lager¬ mittenebene (1 1) der Kurbelwellen-Lager (7) angeordnet ist, der
wenigstens einem größtmöglichen Abstand des Flächenschwerpunk- tes eines Profils des Versteifungselementes (10) des Lagerrahmens
(9) jenseits der Lagermittenebene (11) entspricht, wobei
die Kurbelwellen-Lager (7) über Streben (12 bzw. 13) mit der Flanschplatte (5) verbunden sind.
2. Maschinengehäuse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Lager (7) über beidseitig im wesentlichen in einer Maschi- nenquerebene angeordnete Hohlstreben (13) mit der Flanschplatte (5) einstückig-stoffschlüssig verbunden ist, und
daß jeder halbringartig gestaltete Lagerstuhl (7') mittels Radialflan¬ sche (14) ein flanschplattenseitig offenes U-Profil bildet mit die Hohlstreben (13) zumindest abschnittsweise aussteifenden Über- gangen (15).
3. Maschinengehäuse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Lagerdeckel (7") gegenseitig beabstandet angeordnete, relativ zur Lagermittenebene (11) nach seitwärts unten gerichtete Fortsätze (16) aufweist, und
daß die relativ dünnwandigen Fortsätze (16) mittels Abdeckungen (17) im wesentlichen geschlossene Hohlprofile (18) bilden, die mit im Querschnitt im wesentlichen dreieckförmigen, dünnwandig ausgebildeten Hohlbalken (19) als Versteifungselemente (10) in Ver¬ bindung stehen.
4 Maschinengehäuse nach den Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Flanschplatte (5) mit den über die Hohlstreben (13) ange¬ ordneten Kurbelwellen-Lagern (7) einschließlich des Lagerrahmeπs (9) einstückig aus einem Grauguß gebildet ist, und
daß der Lagerrahmen (9) mit den Lagerdeckeln (7") mittels Bruchtrennen von den Lagerstühlen (7') gesondert und
mit dem Triebwerksblock (3) mittels zweier je Kurbelwellen-Lager (7) vorgesehener, in die Hohlstreben (13) einschraubbarer Schraubbol¬ zen (20) verbindbar ist.
5. Maschinengehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem V-Motor (2) dachartig angeordnete Flanschplatten (5) mittig in einstückiger Verbindung stehen und
über diesen Verbindungsbereich mittels hohl ausgebildeter Stützen (21) mit jedem Lagerstuhl (7") verbunden sind, und
jedes Kurbelwellen-Lager (7) über zwei in einer Maschinenquerebene V-förmig angeordnete Hohlstreben (13) mit flanschnahen äußeren Längsbereichen der Flanschplatten (5) in einstückig-stoffschlüssiger Verbindung steht. 6. Maschinengehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Flanschplatten (5) mittig über einen Läπgskanal (22) in Ver- bindung stehen, der
im Zusammenwirken mit den hohlen Stützen (21) der Schmierölzu¬ fuhr zu den Kurbelwellen-Lagern (7) dient.
7. Maschinengehäuse nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die dachartig angeordneten Flanschplatten (5) von den jeweili¬ gen Zylindern (6) jeder Reihe jeweils schief durchsetzt mit diesen in einstückig-stoffschlüssiger Verbindung stehen, und
daß gegenseitig in Reihe beabstandete Zylinder (6) über in Reihen¬ richtung angeordnete Brücken (23) miteinander verbunden sind.
8. Maschinengehäuse nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die verbundenen Flanschplatten (5) in Maschinenlängs- und -Querrichtung jeweils mittels großer Radien bombierte Ränder (24) aufweisen, die
- an den Maschinengehäuse-Ecken über weitere Radien in Verbindung stehen, wobei
die Ränder (24) als im Querschnitt T-förmige Flansche (25) gestaltet sind. Maschinengehause nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß eine aus äußeren und inneren langsseitigen sowie stirnseitigen Gehausewanden einstuckige Ummantelung (4) aus Leichtmetall mit den Flanschen (25) der Flanschplatten (5) mittels Gießverfahren in flussigkeitsdichter, form- und kraftschlussiger Verbindung steht, und
daß die in den Flanschplatten (5) angeordneten Zylinder (6) jeweils in einer gegebenenfalls mit Kühlmitteldurchbrechungen (26) versehe¬ nen, mit der Leichtmetall-Ummantelung (4) einstuckig-stoffschlussig verbundenen Kύhlraum-Deckplatte (27) enden
Maschinengehause nach den Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungsflächen der Rander (24) und/oder der Flansche (25) der
Flanschplatten (5) mit der Leichtmetall-Ummantelung (4) eine bruchrauhe Oberfläche aufweisen.
Maschinengehäuse nach den Ansprüchen 5 bis 10, dadurch gekennzeich- net,
daß die inneren langsseitigen Gehäusewände (28) mit den V-Raum querenden Boden- und Deckwänden (29, 30) einen die Reihen der Zylinder (6) aussteifenden Hohlträger (31) bilden, der
als Kühlmittelkanal mit einem stirnseitig angeordneten Pumpenge¬ hause (32) zwischen einstückig angeformten Ventiltriebschächten in Verbindung steht.
Maschinengehause nach den Ansprüchen 5 bis 11 , dadurch gekennzeich¬ net, daß an der Ummantelung (4) zwischen einem im Bereich der Lagermit¬ tenebene (11) vorgesehenen Ölwannenflansch (33) und der Fianschverbin- düng mit den Flanschplatten (5) vorgesehene Anschlußstellen (34) für Nebenaggregate und/oder Tragstützen über an benachbarten Hohlstreben (13) angeordnete Zapfen (35) in Verbindung stehen.
13. Maschiπengehäuse nach den Ansprüchen 5 bis 12, dadurch gekennzeich¬ net,
daß dem ummantelten Triebwerksblock (3) abtriebseitig ein geson¬ derter Anschlußflansch (36) zugeordnet ist, der
im Mittenbereich und in beiden Außenbereichen der Flanschplatten (5) oberhalb des abtriebseitigen Kurbelwellen-Lagers (7) und
mit dem Lagerrahmen (9) im Bereich der Hohlbalken (19) unterhalb dieses Lagers (7) jeweils über Schraubverbindungen (37) mit dem Triebwerksblock (3) verbindbar ist.
14. Maschinengehäuse nach den Ansprüchen 5 bis 13, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Zylinder (6) an ihren Außenumfängen jeweils frei von einem Umguß aus einem zusätzlichen Material angeordnet von einem Kühlmittel, insbesondere der Hubkolben-Brennkraftmaschine (2), beaufschlagt sind.
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