WO2001021967A1

WO2001021967A1 - Zylinder-kurbelgehäuse

Info

Publication number: WO2001021967A1
Application number: PCT/DE2000/003232
Authority: WO
Inventors: Christian Puchas
Original assignee: Kontec Gmbh
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2001-03-29
Also published as: DE19944930C2; DE19944930A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zylinder-Kurbelgehäuse (1) in Leichtmetall-Druckguß für eine schnelllaufende Kolbenmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, bestehend aus Zylinderlaufbahnen, Kühlwassermantel, Seitenwänden und oberen Hauptlagerhälften (2), sowie Lagerdeckeln (3). Die oberen Hauptlagerhälften (2) und die Lagerdeckel (3) bestehen aus Gußeisen-Legierung, sind separat sowie montierbar ausgebildet und sind mit Schrauben (4,5) gegen das Kurbelgehäuse (1) geschraubt. Um die Leistungsfähigkeit einer Kolbenmaschine, die mit einem derartigen Kurbelgehäuse (1) ausgestattet ist, zu steigern, sind die oberen Hauptlagerhälften (2) unabhängig von den Lagerdeckeln (3) gegen das Kurbelgehäuse (1) geschraubt, wobei äußere Schrauben (4) der oberen Hauptlagerhälften (2) weiter außen angeordnet sind als innere Schrauben (5) der Lagerdeckel (3).

Description

Zylinder-Kurbelgehäuse

Die Erfindung betrifft ein Zylinder-Kurbelgehäuse in Leichtmetall-Druckguß mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aus der DE 31 09 948 AI ist ein derartiges Kurbeigehause bekannt, das sich insbesondere für einen Einsatz in einer schnelllaufenden Kolbenmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, eignet. Das bekannte Kurbeigehause besteht aus Zylinderlaufbahnen, Kuhlwassermantel, Seltenwanden und oberen Hauptlagerhalften sowie Lagerdeckeln, wobei die oberen Hauptlagerhalften und die Lagerdeckel aus Gußeisen-Legierung bestehen und separat sowie montierbar ausgebildet sind und mit Schrauben gegen das Kurbeigehause geschraubt sind. Die oberen Hauptlagerhalften und die Lagerdeckel enthalten die Kurbelwellenlagerungen. Eine relative grobe Vorbearbeitung dieser Kurbelwellenlagerungen kann unabhängig vom Kurbeigehause erfolgen. Im Unterschied dazu muß eine hochgenau Nachbearbeitung bei am Kurbeigehause montierter Kurbelwellenlagerung, also bei montierten oberen Hauptlagerhalften und montierten Lagerdeckeln durchgeführt werden, um eine möglichst genaue Flucht der einzelnen Kurbelwellenlagerungen zueinander zu erzielen. Dies ist bei schnelllaufenden Kol- benmaschmen von besonderer Bedeutunα . Nach dieser Nachbear- beitung müssen oeim bekannten Kurbeigehause zum Einsetzen der Kurbelwelle die Lagerdeckel entfernt werden. Da die Lagerdeckel und die oberen Hauptlagerhalften mit gemeinsamen Schrauben am Kurbeigehause befestigt sind, werden durch die Demontage der Lagerdeckel auch die oberen Hauptlagerhalften vom Kurbeigehause gelost. Die im Rahmen der teuren und hochgenauen Nachbearbeitung erzielte Flucht der Kurbelwellenlagerungen kann dann nur noch mit einem sehr hohen Aufwand wieder hergestellt werden.

Aus der DE-OS 2 215 990 ist ein weiteres Kurbeigehause bekannt, bei dem die oberen Hauptlagerhalften mittels Zugankern am Kurbeigehause angeschraubt ist, die das Kurbelgehäuse von oben durchdringen. Die Lagerdeckel sind dann mit Schrauben von unten gegen die oberen Hauptlagerhalften verschraubt, wobei die Schrauben und die Zuganker zueinander fluchten. Bei diesem bekannten Kurbeigehause können die oberen Hauptlagerhalften für die Montage der Kurbelwelle am Kurbeigehause verbleiben, wodurch die fluchtende Ausrichtung der Kurbelwellenlagerungen erhalten bleibt.

Die Kurbelwellenlagerungen sind im Betrieb der Kolbenmaschi- ne sehr hohen Belastungen ausgesetzt, die guer zur Längsrichtung αer Kurbelwelle und quer zur Längsrichtung der Schrauben verlaufen. Bei den bekannten Bauformen mit separat montierbaren oberen Hauptlagerhalften und Lagerdeckeln weisen die Kurbelwellenlagerungen gegenüber diesen Belastungen keine besonders nohe Stabilität auf. Dementsprechend ist die Leistungsfähigkeit eines Kolbenmotors, der mit einem der bekannten Kurbeigehause ausgestattet ist, relativ gering.

Bei leistungsstarkeren Kolbenmaschinen besitzt das Leichtmetall-Kurbelgehäuse obere, angegossene Hauptlagerhalften, an die die Lagerdeckel angeschraubt sind. Zur Montage der Kurbelwelle müssen die Kurbelwellenlagerungen geteilt sein.

Bei Leichtmetall-Kurbelgehäusen ist die Beherrschung der Kurbelwellen-Lagerspiele entscheidend. Ein Start bei Minusgraden ist nur möglich, wenn sich die Kurbelwelle noch drehen kann. Bei Betriebstemperatur ist die Warmeausdehnung der angegossenen Leichtmetall-Hauptlagerhalfte ungefähr doppelt so groß wie die der Kurbelwelle. Beim angeschraubten unteren Lagerdeckel aus Grauguß tritt gegenüber einer Stahl- Kurbelwelle keine Spielvergroßerung auf, da der Wärmeausdehnungskoeffizient von Stahl und Stahlguß bzw. Grauguß praktisch gleich ist.

Die durch die obere Leichtmetall-Hauptlagerhalfte verursachte größere Wärmedehnung hat dabei zur Folge, daß das Lager unrund wird, die Tragf higkeit sinkt, der Olbedarf steigt, eine größere Olpumpe mit mehr Reibleistung erforderlich wird, die Leckolverluste ansteigen, die Olverschaumung sich erhöht, die Oltemperatur ansteigt und die Olabscheidung nur mit großem Aufwand beherrschbar ist.

Ein anαerer Nachteil der oberen, angegossenen Hauptlager- halfte aus Leichtmetall ist die Bearbeitung der Lagerboh- rung. Da der untere Lagerdeckel in der Regel aus Stahlguß besteht, gibt es eine Mischbearbeitung unterschiedlicher Werkstoffe mit erschwerter spaterer Spanetrennun .

Erschwert ist auch die Bearbeitung der Zylinderlaufbahnen. Da die Stegbreite, also die Wandstarke zwischen zwei Zylm- derlaufbahnen m Langsebene der Kolbenmaschine erheblich geringer ist als die Kurbelwellenlagerbreite und das Druckgußwerkzeug keine Hinterschnitte zulaßt, ist für den Werkzeugauslauf der Zylinder-Feinbearbeitung viel Zerspanarbeit aufzubringen .

Bezüglich der Pumparbeit der Kolbenmaschine ist es vorteilhaft, wenn unterhalb des Laufbahnendes Durchtrittsoffnungen vorhanden sind. Da Druckgußwerkzeuge dies nicht ermöglichen, müssen Ausgleichsbohrungen spanabhebend gefertigt werden.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ein Zylinder-Kurbelgehäuse der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine damit ausgestattete Kolbenmaschine eine erhöhte Leistungsfähigkeit besitzt.

Dieses Problem wird erfmdungsgemaß durch ein Zylinder- Kurbelgehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost. Durch die weiter außen angeordneten äußeren Schrauben ergibt sich eine relativ breite Abstutzung der oberen Hauptlagerhalften am Kurbeigehause. Durch diese Bauweise können die im Betrieb von der Kurbelwelle auf die Kurbelwellenlager übertragenen Querkrafte sicher an das Kurbeigehause übertragen werden. Ein mit dem erfindungsgemaßen Kurbeigehause ausgestatteter Kolbenmotor kann somit eine höhere Leistung erzielen, wobei gleichzeitig die Lebensdauer des Motors gesteigert werden kann.

Da beim erfindungsgemaßen Zylinder-Kurbelgehäuse die oberen Hauptlagerhalften und die Lagerdeckel aus Gußeisen-Legierung bestehen, fallen geringere Druckguß-Werkzeugkosten an, wodurch relativ niedrige Herstellkosten für das Zylinder- Kurbeigehause möglich sind. Außerdem ist eine einfache Bearbeitung bei gleichzeitig hoher Funktionalitat und konstantem Lagerspiel möglich. Desweiteren wird der Einsatz einer kleineren Olpumpe mit geringerer Reibleistung ermöglicht, wahrend Pulsationsverluste relativ niedrig sind und sich eine relativ niedrige Oltemperatur mit relativ geringer Olver- schaumung einstellt.

Weitere wichtige Vorteile und Merkmale sowie vorteilhafte Ausfuhrungsformen ergeben sich aus den Unteranspruchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausfuhrungsform.

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung dargestellt .

Entsprechend Fig. 1 ist eine obere Hauptlagerhalfte 2 einer Kurbelwellenlagerung getrennt und montierbar m Gußeisen- Legierung ausgebildet und gegen ein Zylinder-Kurbelgehäuse 1 aus Leichtmetall mit äußeren Schrauben 4 geschraubt. Da nun die Warmeausdehnung der oberen Hauptlagerhalfte 2 m Gußeisen-Legierung der Warmeausdehnung der Kurbelwelle entspricht, ergibt sich auch kein vergrößertes Heißlagerspiel .

Ein Lagerdeckel 3 ist ebenfalls in Gußeisen-Legierung hergestellt unα ist mit inneren Schrauben 5 durch die obere Hauptlagerhalfte 2 gegen das Zylinder-Kurbelgehäuse 1 geschraubt, wobei die inneren Schrauben 5 bezüglich der Kurbelwelle weiter innen, also naher an der Kurbelwelle, angeordnet sinα als die äußeren Schrauben .

In vorteilnafter Weise werden obere Hauptlagerhalfte 2 und Lagerdeckel 3 aus einem gemeinsamen Rohteil hergestellt, wobei die Teilung dieses Rohteils zur Ausbildung der oberen Hauptlagerhalfte 2 und des Lagerdeckels 3 kostengünstig durch Brucntrennung (Cracken) in einer Ebene 6 erfolgt.

Sehr von Vorteil ist, daß die oberen Hauptlagerhalfter 2 und die Lagerdeckel 3 getrennt vom sperrigen Kurbeigehause 1 bearbeitet werden können.

Bei der Montage der oberen Hauptlagerhalfte 2 wird diese beispielsweise über Paßhulsen 7 mit dem Zylmder- Kurbelgehause 1 justiert.

Das erfmdungsgemaße Zylinder-Kurbelgehäuse 1 ergibt ein wesentlich vereinfachtes Druckguß-Werkzeug. Die große Mate- rialanhaufung von angegossenen Hauptlagerhalften entfallt, so das ein lunkerfreier Guß ohne gesteuerte Abkühlung m der Druckgußform möglich wird. Oberhalb der oberen Hauptlager- halften 2 ist nun zwischen den Schraubenpfeifen der inneren Schrauben 5 eine große druckgußfähige Durchtrittsoffnung vorhanden, die sich gunstig auf die Pumparbeit der Kolben und auf die Pulsation auswirkt. Die Bearbeitung der Zylinderlaufbahnen ist wesentlich vereinfacht, da jetzt ein idealer Werkzeugauslauf vorhanden ist, weil die obere Hauptla- gerhalfte 2 erst nach der Bearbeitung der Zylinderlaufbahnen montiert wird.

Claims

Anspr che

1. Zylinder-Kurbelgehäuse m Leichtmetall-Druckguß für eine schnelllaufende Kolbenmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, bestehend aus Zylinderlaufbahnen, Kuhlwassermantel, Seltenwanden und oberen Hauptlagerhalften (2) sowie Lagerdeckeln (3), wobei die oberen Hauptlagerhalften (2) und die Lagerdeckel (3) aus Gußeisen-Legierung bestehen und separat sowie montierbar ausgebildet sind und mit Schrauben (4, 5) gegen das Kurbeigehause (1) geschraubt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Hauptlagerhalften (2) unabhängig von den Lagerdeckeln (3) gegen das Kurbeigehause (1) geschraubt sind, wobei äußere Schrauben (4) der oberen Hauptlagerhalften (2) weiter außen angeordnet sind als innere Schrauben (5) der Lagerdeckel ( 3) .

2. Zylinder-Kurbelgehäuse nach Anspruch 1, dadurch geken zeichne , daß die Lagerdeckel (3) mit den inneren Schrauben (5) durch die oberen Hauptlagerhalften (2) gegen das Zylmder- Kurbelgehause (1) geschraubt sind.

3. Zylmder-Kurbelgehause nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Hauptlagerhalfte (2) und der Lagerdeckel (3) aus einem gemeinsamen Rohteil hergestellt sind und die Teilung des Rohteils durch Bruchtrennung (Cracken) der Ebene ( 6) erfolgt .

4. Zylmder-Kurbelgehause nach einem der Ansprucne 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß obere Hauptlagerhalfte (2) und Lagerdeckel (3) getrennt vom Zylmder-Kurbelgehause (1) bearbeitet sind.

5. Zylmder-Kurbelgehause nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Hauptlagerhalfte (2) über Paßhulsen (7) mit dem Zylmder-Kurbelgehause (1) justiert ist.