Zylinder-Kurbelgehäuse
Die Erfindung betrifft ein Zylinder-Kurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine in Leichtbauweise mit zumindest einem in eine Außenstruktur eingegossenen Eingussstück. Weiters betrifft die Erfindung ein Maschinengehäuse, insbesondere Kurbelgehäuse oder Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, mit Verstärkungsrippen an zumindest einer äußeren Oberfläche.
Brennkraftmaschinen mit hohem Verbrennungsdruck, insbesondere Diesel- Brennkraftmaschinen, weisen aus Festigkeitsgründen einen hohen Anteil an Eisenwerkstoffen und somit ein relativ hohes Gewicht auf. Verschiedene Ansätze zur Reduzierung des Gewichtes sind bekannt.
Aus der AT 002.544 Ul ist ein Zylinder-Kurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine mit einer Zylinderblock und Kurbelwellenlagerwände beinhaltenden Tragstruktur und eine diese zum Teil umgebende Außenstruktur bekannt, wobei die Tragstruktur und die Außenstruktur aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Die Tragstruktur und die Außenstruktur spannen dabei im Bereich des Zylinderblockes einen Kühlwasserraum auf. Um Gewicht einzusparen, ist die Außenstruktur durch vorgeformte, schalenartige und dünnwandige Verkleidungsteile gebildet.
Weiters ist aus der EP 0 554 575 Bl eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der ein Zylinderbüchsenblock in einem Zylinderblockkörper eingegossen ist. Der Zylinderbüchsenblock ist dabei aus einem Material geformt, welches eine größere Festigkeit aufweist, als das um den Zylinderbüchsenblock gegossene Material. Der Zylinderbüchsenblock übernimmt hier die Tragfunktion für die Abstützung der Zündkraft und der Kolben.
Aus der DE 1 751 919 A ist ein Zylinderblock mit Kurbelgehäuse bekannt, bei dem der Kurbeltrieb durch ein getrennt herzustellendes Formteil aus Blech oder Kunststoff besteht. Zylinderblock und Lagerkörper, die die Lagerschalen aufnehmen, sind aus einem Gussteil hergestellt.
Die GB 2 147 662 A beschreibt einen Zylinderblock einer Brennkraftmaschine mit einem skelettartigen Tragrahmen aus Metall und einer diese umgebenden Außenstruktur aus Kunststoff. Der Tragrahmen beinhaltet die gesamten Hauptlagerwände und um eine Grundplatte angeordnete hohlzylindrische Säulen zur Aufnahme der Zylinderkopfschrauben, welche sich zwischen der Hauptlagerebene und der Zylinderkopfebene erstrecken. Da die die Stützkräfte für die Kurbelwelle aufnehmenden Hauptlagerwände zur Gänze durch den massiven Tragrahmen
gebildet sind, wird das Einsparungspotential an Gewicht aber nicht voll ausgenützt.
Durch die bekannten Zylinder-Kurbelgehäuse aus verschiedenen Werkstoffen lässt sich bereits eine gewisse Gewichtsreduktion erzielen.
Die DE 198 10 464 Cl zeigt ein Zylinder-Kurbelgehäuse mit einer Außenstruktur aus Leichtmetall und Eingussteilen mit einem hohen E-Modul. Die AT 003.675 Ul beschreibt ein ähnliches Zylinder-Kurbelgehäuse, bei welchem Eingussteile aus Stahlguss oder aus Gusseisen in einer Außenstruktur aus Leichtmetall eingegossen sind.
Aus der AT 003.760 Ul ist ein Zylinder-Kurbelgehäuse mit in eine Außenstruktur eingegossenen Eingussteilen bekannt, wobei die Eingussstücke einstofflich mit den Lagerbügeln ausgebildet und die Lagerbügel durch einen Bruchtrenn-Vor- gang von den Eingussstücken getrennt sind.
Mit diesem Kurbelgehäuse lassen sich bei geringem Baugewicht hohe Zylinderdrücke erzielen. Nachteilig ist, dass zwischen Eingussstücken und Außenstruktur lediglich eine formschlüssige Verbindung besteht, was Ursache von Leckagen sein kann. Ferner ist aus der DE 196 48 206 A ein Gehäuse für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der die Lagerhalbschalen und die Lagerdeckel als ein Stück gegossen sind und die Lagerdeckel nach Fertigbearbeitung der Lagerbohrung durch Bruchtrennen unterbrochen sind. Nach Einlegen von Lagerschalen werden Lagerhalbschalen und Lagerdeckel miteinander durch das Zylinder-Kurbelgehäuse und den Zylinderkopf durchdringende Zugankerschrauben auf ihren Bruchflächen verspannt. Des Weiteren ist es aus der JP 10-159648 A bekannt, einen Kurbelgehäuseunterteil aus partikelverstärktem Aluminium auszuführen.
Es ist bekannt, beispielsweise das Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit Verstärkungsrippen auszuführen, um die Struktursteifigkeit zu erhöhen. Verstärkungsrippen verlaufen zumeist im Wesentlichen parallel zur Hochachse oder Längsachse des Gehäuses. Durch diese Maßnahmen kann die Eigenfrequenz des Gehäuses angehoben werden, um ungewünschte Anregungen zu vermeiden. Dies ist allerdings nicht immer ausreichend.
Aufgabe der Erfindung ist es mit möglichst geringem Fertigungsaufwand geringes Gewicht bei hohen Zylinderdrücken zu erreichen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, auf möglichst einfache Weise eine weitere Versteifung des Maschinengehäuses zu erreichen und die Schallemissionen zu verringern.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das Eingussstück - zumindest teilweise - aus partikelverstärkten Leichtmetall, vorzugsweise aus einer partikel-
verstärkten Aluminium- oder Magnesiumlegierung, besteht. Das Eingussstück kann dabei aus gesinterten Leichtmetall bestehen. Die Partikel des partikelverstärkten Leichtmetalls können durch Leichtmetalloxide gebildet sein. Dadurch kann das Gewicht des Kurbelgehäuses wesentlich reduziert werden. Voraussetzung dafür, dass die partikelverstärkte Leichtmetalllegierung als Hauptlagerumfassung verwendet werden kann, ist eine hohe Schwingfestigkeit und eine niedrige Wärmedehnung, wodurch sich die günstigen Eigenschaften geringes Gewicht und hohe Steifigkeit (hoher E-Modul) mit geringer thermischer Dehnung kombinieren lassen. Somit lässt sich der Gewichtsnachteil von Eingussteilen auf Eisenbasis vermeiden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Außenstruktur aus dem gleichen Material wie das Eingussstück besteht. Auf diese Weise ist nicht nur eine formschlüssige, sondern auch eine metallische Bindung zwischen den Eingussstücken und der Außenstruktur erzielbar. Leckageprobleme durch dehnungsbedingte Spalte zwischen Außenstruktur und Eingussstücken lassen sich dadurch wirksam vermeiden.
Vorteilhaft ist es, wenn zumindest eine Hauptlagerwand ein Eingussstück aufweist, welches zumindest teilweise in eine Leichtbauaußenstruktur eingegossen ist. Es werden somit nur mehr die hochbeanspruchten Teile, welche die Kurbelwelle abstützen und die Verankerung für den Zylinderkopf bilden, als Eingussstücke ausgeführt, während die Außenstruktur selbst aus einem Werkstoff mit geringerem Gewicht ausgeführt wird.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass an jedem Eingussstück ein in eine Lagerbügel-Außenstruktur, vorzugsweise eines struktursteifen Bauteiles, eingegossenes Lagerbügel-Eingussstück befestigt ist.
Um eine sichere Befestigung des Zylinderkopfes bzw. der Lagerbügel zu erreichen, ist vorgesehen, dass das Eingussstück Schraubenbutzen zur Aufnahme von Zylinderkopfschrauben und/oder von Kurbelwellenlagerschrauben aufweist. Auch das Lagerbügel-Eingussstück weist Schraubenbutzen zur Aufnahme von Kurbelwellenlagerschrauben auf.
Eine hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht ergibt sich, wenn das Eingussstück und/oder das Lagerbügel-Eingussstück eine Gitterstruktur aufweist und die säulenartigen Schraubenbutzen über Stege miteinander verbunden sind. Genauso ist es möglich, dass das Eingussstück und/oder das Lagerbügel-Eingussstück einwandig ausgeführt ist und einen mittigen, normal zur Kurbelwellenachse angeordneten Wandbereich aufweist und vorzugsweise - in einem Querschnitt in einer durch die Kurbelwellenachse und eine Zylinderachse gebildeten Motorlängsebene betrachtet - ein I- oder T-Profil aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Eingussstück und/oder das Lagerbügel-Eingussstück doppelwandig ausgeführt ist und zwei miteinander verbundene, im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Wandbereiche aufweist. Diese doppelwandige Ausführung ermöglicht es, das Gewicht bei hoher Festigkeit auf das Mindestmaß zu reduzieren. Eine hohe Struktursteifigkeit wird erzielt, wenn das Eingussstück und/oder das Lagerbügel- Eingussstück - in einem Querschnitt in einer durch die Kurbelwellenachse und eine Zylinderachse gebildeten Motorlängsebene betrachtet - ein U-Profil aufweist. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Zwischenraum zwischen den beiden Wandbereichen mit dem Werkstoff der Außenstruktur ausgegossen ist und vorzugsweise im Zwischenraum ein besonders vorzugsweise durch eine Bohrung gebildeter Ölzuführkanal angeordnet ist, welcher einen Ölverteilerkanal mit dem Hauptlager verbindet. Das Schmieröl wird somit innerhalb des Materials der Außenstruktur vom Hauptverteilerkanal zu den einzelnen Kurbelwellenlagern geführt, ohne dass Trennfugen zufolge von Materialübergängen zwischen der Außenstruktur und dem Eingussstück passiert werden müssen. Auf diese Weise werden eventuelle Leckagen zufolge der Trennfugen vermieden. Diese Leckagen können auch verhindert werden, wenn das Eingussstück zumindest einen im Wesentlichen radial zum Kurbelwellenlager verlaufenden Butzen mit einer Material- ausnehmung aufweist, welcher mit dem Werkstoff der Außenstruktur ausgegossen ist und dieser Materialausguss einen radial zum Kurbelwellenlager führenden, vorzugsweise gebohrten Ölzuführkanal aufweist, der vom Eingussstück beabstandet ist und einen Ölverteilerkanal mit dem Kurbelwellenlager verbindet.
Genauso kann vorgesehen sein, dass der Zwischenraum zwischen den beiden Wandbereichen des Lagerbügel-Eingussstückes mit dem Werkstoff der Lagerbügel-Außenstruktur ausgegossen ist.
Im Rahmen der Erfindung ist weiters vorgesehen, dass die Eingussstücke und/ oder Lagerbügel-Eingussstücke mehrerer Kurbelwellenlager über Verbindungsstege miteinander verbunden sind und ein Tragskelett ausbilden. Durch die entstehende skelettartige Bauweise, bei der die Hauptlagerwände über die Verbindungsstege miteinander verbunden sind, wird einerseits die Steifigkeit erhöht und andererseits das Eingießen der Eingussstücke bzw. Lagerbügel-Eingussstücke in die Außenstruktur bzw. in die Lagerbügel-Außenstruktur erleichtert, da die Position der Eingussstücke bzw. Lagerbügel-Eingussstücke zueinander genau definiert ist. Um Schmierölleckage zufolge Trennfugen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn eine Ölverteilerleiste einteilig mit den Eingussstücken ausgebildet ist.
Bei Brennkraftmaschinen mit V-förmig angeordneten Zylindern ist vorgesehen, dass jedes Eingussstück zwei Paare von Schraubenbutzen für Zylinderkopf-
schrauben aufweist, wobei die Paare von Schraubenbutzen zueinander entsprechend dem V-Winkel geneigt und in unterschiedlichen Normalebenen auf die Kurbelwellenachse angeordnet sind. Zweckmäßigerweise ist dabei zwischen den Paaren von Schraubenbutzen im Bereich einer die Kurbelwellenachse beinhaltenden Motorhochebene jeweils ein Butzen für die Ölzufuhr zum Kurbelwellenlager vorgesehen.
In weiterer Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Eingussstück einstofflich mit dem Lagerbügel und zum Kurbelraum hin freistehend ausgebildet ist, und dass der Lagerbügel durch einen Bruchtrenn-Vorgang vom Eingussstück getrennt ist. Da der Lagerbügel durch einen Bruchtrenn-Vorgang vom eingegossenen Bereich des Eingussstückes abgetrennt wird, ergibt sich ein besonders guter Formschluss zwischen dem Lagerbügel und dem restlichen Eingussstück. Dies ermöglicht geringere Schraubenkräfte der Lagerbügelschrauben und damit eine Gewichtsreduktion durch eine schlankere Auslegung.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Eingussstück zumindest einen seitlichen Formschlussbereich zur formschlüssigen Verbindung mit der umgebenden Außenstruktur aufweist. Der Formschlussbereich kann dabei durch zumindest eine Nut, eine Rippe, einen Steg oder dgl. gebildet werden.
Um eine sichere Befestigung des Zylinderkopfes bzw. der Lagerbügel zu erreichen, ist vorgesehen, dass das Eingussstück Durchgangsbohrungen zur Aufnahme von Zylinderkopfschrauben und/oder Kurbelwellenlagerschrauben aufweist. Um eine separate Montage bzw. Demontage von Zylinderkopf und Kurbeltrieb zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn jede Durchgangsbohrung ein Gewinde zur Befestigung einer Zylinderkopfschraube und einer Kurbelwellenlager- schraube aufweist. Genauso ist eine im Eingussstück gesicherte Zuganker-Ver- schraubung möglich, um den Zylinderkopf und/oder den Kurbeltrieb zu montieren.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Eingussstück im Bereich des Hauptlagers eine zumindest teilweise mit dem Werkstoff der Außenstruktur ausgegossene radiale Öffnung aufweist, in welcher ein vorzugsweise durch eine Bohrung gebildeter Ölzuführkanal angeordnet ist, welcher einen Ölverteilerkanal mit einem Kurbelwellenlager verbindet. Das Schmieröl wird somit innerhalb des Materials der Außenstruktur vom Hauptverteilerkanal zu den einzelnen Kurbelwellenlagern geführt, ohne dass Trennfugen zufolge von Materialübergängen zwischen der Außenstruktur und dem Eingussstück passiert werden müssen. Auf diese Weise werden eventuelle Leckagen zufolge der Trennfugen vermieden.
Die Außenstruktur besteht vorteilhafterweise zumindest überwiegend aus Leichtmetall, wie etwa einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung. Eine besonders leichte Bauweise lässt sich erreichen, wenn die Außenstruktur und/oder die La- gerbügelaußenstruktur aus Leichtmetallschaum, vorzugsweise Aluminiumschaum, besteht.
Um eine weitere Versteifung des Maschinengehäuses zu erreichen, ist vorgesehen, dass die Verstärkungsrippen zumindest eine nach außen offene zellenartige Oberflächenstruktur mit zumindest abschnittsweise geschlossenen Umfangslinien ausbilden.
Die Oberflächestruktur kann regelmäßig oder unregelmäßig sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Oberflächenstruktur, zumindest abschnittsweise, wabenartig geformt ist, wobei vorzugsweise die Oberflächenstruktur, zumindest abschnittsweise, sechseckig ausgebildet ist. Mit der Wabenstruktur kann bei gleichem Gewicht eine wesentlich höhere Steifigkeit der Außenwand des Maschinengehäuses erreicht werden als mit herkömmlicher Verrippung. Durch die erzielte höhere Eigenfrequenz kann die Schallabstrahlung entscheidend verringert werden.
Eine weitere Verbesserung kann erreicht werden, wenn die Oberfläche des Maschinengehäuses und/oder die Oberflächenstruktur bombiert ausgebildet ist. Der Höhenverlauf der Verstärkungsrippen kann dabei der Bombierung angepasst sein. Die Verstärkungsrippen können dabei eine Höhe aufweisen, die das Drei- bis Fünffache der Wandstärke des Maschinengehäuses beträgt. Die Höhe der Verstärkungsrippen kann dabei auch unterschiedlich sein.
Die besten Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn der Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Verstärkungsrippen mindestens dem fünffachen, vorzugsweise maximal dem fünfzehnfachen der Wandstärke des Maschinengehäuses entspricht. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Dicke der Verstärkungsrippen mindestens der Wandstärke des Maschinengehäuses, vorzugsweise maximal der doppelten Wandstärke des Maschinengehäuses entspricht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Zylinder-Kurbelgehäuses in einer ersten Ausführungsvariante;
Fig. 2 eine Schrägansicht von Eingussstücken dieses Zylinder-Kurbelgehäuses;
Fig. 3 einen Querschnitt durch das Zylinder-Kurbelgehäuse gemäß der Linie III-III in den Fig. 4 und Fig. 5;
Fig. 4 einen Längsschnitt durch das Zylinder-Kurbelgehäuse gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3;
Fig. 5 eine Längsschnitt durch das Zylinder-Kurbelgehäuse gemäß der Linie V-V in Fig. 3;
Fig. 6 eine Schrägansicht von Eingussstücken eines erfindungsgemäß ausgeführten Zylinder-Kurbelgehäuse in einer zweiten Ausführungsvariante;
Fig. 7 einen Schnitt durch das Zylinder-Kurbelgehäuse gemäß der Linie VII-VII in den Fig. 8 und Fig. 9;
Fig. 8 das Zylinder-Kurbelgehäuse in Längsschnitten gemäß den Linie VIII-VIII bzw. IX-IX in Fig. 7;
Fig. 9 das Zylinder-Kurbelgehäuse in Längsschnitten gemäß den Linie VIII-VIII bzw. IX-IX in Fig. 7;
Fig. 10 eine Schrägansicht von Eingussstücken eines erfindungsgemäß ausgeführten Zylinder-Kurbelgehäuse in einer dritten Ausführungsvariante;
Fig. 11 das entsprechende Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Schnitt gemäß der Linie XI-XI in den Fig. 12 und Fig. 13;
Fig. 12 das Zylinder-Kurbelgehäuse in Längsschnitten gemäß den Linien XII-XII bzw. XIII-XIII in Fig. 11;
Fig. 13 das Zylinder-Kurbelgehäuse in Längsschnitten gemäß den Linien XII-XII bzw. XIII-XIII in Fig. 11;
Fig. 14 eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Zylinder-Kurbelgehäuse in einer vierten Ausführungsvariante;
Fig. 15 eine Schrägansicht eines Eingussstückes dieses Zylinder-Kurbelgehäuses;
Fig. 16 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Querschnitt gemäß der Linie XVI-XVI in Fig. 21;
Fig. 17 einen Schnitt durch das Zylinder-Kurbelgehäuse gemäß der Linie XVII-XVII in Fig. 16;
Fig. 18 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Schnitt gemäß der Linie XVIII-XVIII in Fig. 21;
Fig. 19 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Schnitt gemäß der Linie XIX-
XIX in Fig. 18;
Fig. 19a ein Detail des Zylinder-Kurbelgehäuses aus Fig. 19;
Fig. 20 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Schnitt gemäß der Linie XX-
XX in Fig. 21;
Fig. 21 eine Teil-Draufsicht des in Fig. 14 gezeigten Zylinder-Kurbelgehäuses;
Fig. 22 eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Zylinder-Kurbelgehäuses in einer fünften Ausführungsvariante;
Fig. 23 eine Schrägansicht von Eingussstücken dieses Zylinder-Kurbelgehäuses;
Fig. 24 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Querschnitt gemäß der Linie XXIV-XXIV in den Fig. 26 und Fig. 27;
Fig. 25 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Querschnitt gemäß der Linie XXV-XXV in Fig. 26 und Fig. 27;
Fig. 26 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Längsschnitt gemäß der Linie XXVI-XXVI in Fig. 24 und Fig. 25;
Fig. 27 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Längsschnitt gemäß der Linie XXVII-XXVII in Fig. 24 und Fig. 25;
Fig. 28 eine dreidimensionale Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Zylinder-Kurbelgehäuses in einer weiteren Ausführungsvariante;
Fig. 29 eine Schrägansicht eines Eingussstückes samt Lagerbügel;
Fig. 30 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Längsschnitt gemäß der Linie XXX-XXX in Fig. 31;
Fig. 31 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Querschnitt gemäß der Linie XXXI-XXXI in Fig. 30;
Fig. 32 ein als Kurbelgehäuse ausgebildetes Maschinengehäuse in einer Schrägansicht;
Fig. 33 das Kurbelgehäuse in einer Seitenansicht;
Fig. 34 das Kurbelgehäuse in einem Schnitt gemäß der Linie XXXIV-XXXIV in Fig. 33;
Fig. 35 das Kurbelgehäuse in einem Schnitt gemäß der Linie XXXV-XXXV in Fig. 34;
Fig. 36 das Kurbelgehäuse in einem Schnitt gemäß der Linie XXXVI-XXXVI in Fig. 34;
Fig. 37 ein Detail der Oberfläche des Kurbelgehäuses in einer Schrägansicht;
Fig. 38 eine Draufsicht auf die Oberfläche aus Fig. 37;
Fig. 39 einen Schnitt durch die Außenwand gemäß der Linie XXXIX-XXXIX in Fig. 38; und
Fig. 40 einen weiteren Schnitt durch die Außenwand gemäß der Linie XL- XL in Fig. 38.
Das in den Figuren 1, sowie 3 bis 5 dargestellte Zylinder-Kurbelgehäuse 1 für eine Reihen-Brennkraftmaschine ist in Leichtbauweise ausgeführt und weist eine Außenstruktur 2 aus Aluminium oder Magnesium auf. Im Bereich der Hauptlagerwände 3 ist jeweils in die Außenstruktur 2 ein Eingussstück 4 eingegossen, wobei das Eingussstück 4 Schraubenbutzen 5 zur Aufnahme von Zylinderkopfschrauben 6 aufweist. Weiters weist das Eingussstück 4 Schraubenbutzen 7 zur Aufnahme von Kurbelwellenlagerschrauben 8 auf, über welche ein in eine Lagerbügel-Außenstruktur 9 eingegossenes Lagerbügel-Eingussstück 10 am Zylinder- Kurbelgehäuse 1 befestigt werden kann. Die Lagerbügel-Außenstruktur 9 kann durch einzelne Lagerbügel, oder einem struktursteifen, mehrere Lagerbügel miteinander verbindenden Bauteil 11, wie beispielsweise einen Leiterrahmen, gebildet sein. Wie das Eingussstück 4, so weist auch jedes Lagerbügel-Eingussstück 10 Schraubenbutzen 12 zur Aufnahme der Kurbelwellenlagerschrauben 8 auf .
In dem in den Fig. 1 bis Fig. 5 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind die Eingussstücke 4 und die Lagerbügel-Eingussstücke 10 doppelwandig ausgeführt und weisen im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Wandbereiche 4a, 4b bzw. 10a, 10b auf, welche über die Schraubenbutzen 5, 7 bzw. 12 miteinander verbunden sind. Die Wandbereiche 4a des Eingussstückes 4 und 10a des La-
gerbügel-Eingussstückes 10 einerseits und die Wandbereiche 4b des Eingussstückes 4 und 10b des Lagerbügel-Eingussstückes 10 sind jeweils im Wesentlichen in einer Normalebene Ia, Ib auf die Kurbelwellenachse 18 angeordnet.
Bei dem in den Fig. 6 bis Fig. 9 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel entspricht das Zylinder-Kurbelgehäuse 1 im Wesentlichen der anhand der Fig. 1 bis Fig. 5 beschriebenen Ausführungsvariante. An den Schraubenbutzen 7 der Eingussstücke 4 sind dabei über Kurbelwellenlagerschrauben 8 in eine Lagerbügel- Außenstruktur 109 eingegossene Lagerbügel-Eingussstücke 110 eines struktursteifen Bauteiles 111 befestigt, die doppelwandig ausgeführt sind und in einem Querschnitt in einer durch die Kurbelwellenachse 18 und die Zylinderachsen 19a eines Zylinders 19 gebildeten Motorlängsebene 18a ein U-Profil haben. Die Wandbereiche 110a und 110b jedes Lagerbügel-Eingussstückes 110 werden dabei durch einen zylindrischen Wandbereich 110c im Bereich des Kurbelwellenlagers 15, der sich zwischen den Schraubenbutzen 112 für die Kurbelwellenlagerschrauben 8 erstreckt, verbunden. Durch den zylindrischen Wandbereich 110c wird eine zusätzliche Abstützung für das Kurbelwellenlager 15 erreicht.
In der in den Fig. 10 bis Fig. 13 dargestellten dritten Ausführungsvariante sind die in die Außenstruktur 202 des Zylinder-Kurbelgehäuses 201 im Bereich der Hauptlagerwände 203 eingegossenen Eingussstücke 204 einwandig ausgeführt. Das Eingussstück 204 weist in einem Querschnitt in der durch die Kurbelwellenachse 218 und die Zylinderachse 219a eines Zylinders 219 gebildeten Motorlängsebene 218a ein Doppel-T- bzw. I-Profil auf, wobei am inneren und am äußeren Rand des im Bereich der Hauptlagerebene 215a angeordneten mittigen Wandbereiches 204a jeweils ein gurtartiger zylindrischer Wandbereich 204b bzw. 204c angeordnet ist. Der innere Wandbereich 204b befindet sich nahe dem Kurbelwellenlager 215. Innerer und äußerer Wandbereich 204b, 204c werden zusätzlich zum mittleren Wandbereich 204a über Stege 204d miteinander verbunden.
Jedes Eingussstück 204 weist wie in den bereits beschriebenen Ausführungsvarianten Schraubenbutzen 205 und 207 zur Aufnahme von Zylinderkopfschrauben
206 bzw. Kurbelwellenlagerschrauben 208 auf. Mit 217 ist ein in das Eingussstück 204 gebohrter Ölzuführkanal bezeichnet, welcher Schmieröl aus einem Öl- verteilerkanal 216 der Lagerschale 214 des Kurbelwellelagers 215 zuführt. Mittels den Kurbelwellenlagerschrauben 208 sind am Eingussstück 204 Lagerbügel-Eingussstücke 210 befestigt, welche in eine Lagerbügelaußenstruktur 209 eines struktursteifen Bauteiles 211 eingegossen sind. Zur Aufnahme der Kurbelwellenlagerschrauben 208 weist jedes Lagerbügel-Eingussstück 210 Schraubenbutzen
207 auf. Analog zum in die Außenstruktur 202 des Zylinderkurbelgehäuses 201 eingegossenen Eingussstück 204 hat jedes Lagerbügeleingussstück 210 einen im
Bereich der Hauptlagerebene 215a angeordneten mittigen Wandbereich 210a, an dessen Ränder jeweils ein gurtartiger zylindrischer innerer Wandbereich 210b und ein äußerer Wandbereich 210c anschließt. Zur Versteifung des Lagerbügel- Eingussstückes 210 sind weiters Stege 21Od vorgesehen.
Die Fig. 14 bis Fig. 23 zeigen eine vierte Ausführungsvariante für eine Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylindern 319. Das Zylinder-Kurbelgehäuse 301 weist im Bereich der Hauptlagerwände 303 jeweils ein in eine Außenstruktur 302 eingegossenes Eingussstück 204 auf. Pro Zylinderbank sind am Eingussstück 304 zwei säulenartige Schraubenbutzen 305 für nicht weiter dargestellte Zylinderkopfschrauben vorgesehen. Im Bereich der Anschlussfläche für den Lagerbügel sind weitere Schraubenbutzen 307 zur Aufnahme von Kurbel- wellenlagerschrauben 308 angeordnet. Über die Kurbelwellenlagerschrauben 308 wird am Eingussstück 304 ein in eine Lagerbügel-Außenstruktur 309 eingegossenes Lagerbügel-Eingussstück 310 eines struktursteifen Bauteiles 311 befestigt. Das Eingussstück 304 ist entsprechend dem aus Fig. 21 hervorgehenden Zylinderversatz der Zylinder 219 von gegenüberliegenden Zylinderbänken geschwungen geformt, so dass die Schraubenbutzen 305, die unterschiedlichen Zylinderbänken angehören, in unterschiedlichen Normalebenen 301a, 301b außerhalb der Hauptlagerebene 315a angeordnet sind. Jedes Eingussstück 304 weist in der dargestellten Ausführung einen einwandigen Aufbau mit einem mittigen Wandbereich 304a auf, wobei an die Ränder des mittigen Wandbereiches 304a gurtartige Wandbereiche 304b, 304c, 304d und 304e anschließen. Das Eingussstück 304 weist zumindest in einer Motorlängsebene 318a, welche durch die Kurbelwellenachse 318 und die Zylinderachse 319a eines Zylinders 319 aufgespannt ist, ein I-Profil auf, wie aus Fig. 15 hervorgeht.
Im Bereich einer die Kurbelwellenachse 318 beinhaltenden Motorhochebene 318b weist das Eingussstück 304 einen etwa radial zum Kurbelwellenlager 315 verlaufenden Butzen 320 mit einer Materialausnehmung auf, welche beim Gießvorgang des Zylinder-Kurbelgehäuses 301 mit dem Werkstoff der Außenstruktur 302 ausgegossen wird. In diesen Materialausguss wird ein zur Lagerschale 314 des Kurbelwellenlagers 315 führender Ölzuführkanal 317 gebohrt, welcher vom im Bereich der Motorhochebene 218b angeordneten Ölverteilerkanal 316 ausgeht. Wie in Fig. 19a gezeigt ist, ist der Ölzuführkanal 317 ist dem Materialausguss des Butzens 320 so eingeformt, dass die Wände des Ölzuführkanals 317 ausschließlich durch die Außenstruktur 302 gebildet werden und somit keine Trennfugen zwischen Außenstruktur 302 und dem Eingussstück 304 im Bereich der Schmierölzuführung für das Kurbelwellenlager 315 auftreten. Leckagen zufolge Trennfugen werden somit vermieden.
Das Lagerbügel-Eingussstück 310 weist einen fachwerkartigen Aufbau auf, wie Fig. 14, Fig. 15 und Fig. 18 zeigt. Die säulenartigen Schraubenbutzen 312 für die Kurbelwellenlagerschrauben 308 werden dabei über Stege 310a, 310b, 310c und 31Od miteinander verbunden, wobei der dem Kurbelwellenlager 315 am nächsten liegende Steg 310b zwischen den Schraubenbutzen 312 eine etwa zylindrische Form aufweist. Die Zwischenräume zwischen den Stegen 310a und 310b sowie zwischen den Stegen 310c und 31Od sind mit dem Werkstoff der Lagebügel-Außenstruktur 309 ausgefüllt, was sich vorteilhaft für die formschlüssige Bindung zwischen dem Lagerbügel-Eingussstück 310 und der Lagerbügel-Außenstruktur 309 auswirkt.
Die Fig. 22 und Fig. 24 bis Fig. 27 zeigen ein Zylinder-Kurbelgehäuse 401 in einer fünften Ausführungsform für eine Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylindern 419. Dabei sind die im Bereich der Hauptlagerwände 403 angeordneten Eingussstücke 404 über Verbindungsstege 421, 422 miteinander zu einem Tragskelett 423 verbunden, wie aus Fig. 23 ersichtlich ist. Die Verbindungsstege 421, 422 befinden sich im Bereich von Schraubenbutzen 405 für nicht weiter dargestellte Zylinderkopfschrauben. Das gesamte Tragskelett 423 ist in die Außenstruktur 402 des Zylinder-Kurbelgehäuses 401 eingegossen. Einstückig mit den Eingussstücken 404 ist eine Ölverteilerleiste 416 ausgebildet, welche im Bereich jedes Eingussstückes 404 über jeweils einen in das Eingussstück 404 integrierten Ölzuführkanal 417 mit dem jeweiligen Kurbelwellenlager 415 strö- mungsverbunden ist. Die Ölverteilerleiste 416 bildet zugleich eine Längsversteifung für das Tragskelett 423.
Jedes Eingussstück 404 ist im Ausführungsbeispiel einwandig ausgebildet und weist im Bereich der Hauptlagerebene 415a einen etwa mittigen Wandbereich 404a auf. Im Bereich dieses Wandbereiches 404a sind weitere Schraubenbutzen 407 zur Aufnahme von Kurbelwellenlagerschrauben 408 vorgesehen. Im Bereich der Kurbelwellenlager 415 schließen an die mittleren Wandbereiche 404a zylindrische Wandbereiche 404b zur Aufnahme von nicht weiter dargestellten Lagerschalen für das Kurbelwellenlager 215 an (Fig. 27).
Über die Kurbelwellenlagerschrauben 408 werden in eine Lagerbügel-Außerstruktur 409 eines struktursteifen Bauteiles 411 eingegossene Lagerbügel-Eingussstücke 410 am Tragskelett 423 befestigt. Die Lagerbügel-Eingussstücke 410 sind im vorliegenden Fall doppelwandig ausgeführt und weisen in einem Schnitt in der Motorlängsebene 418a oder in der Motorhochebene 418b einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf. Die beiden von einander beabstandeten parallelen Wandbereiche 410a und 410b befinden sich jeweils in Normalebenen 401a, 401b auf die Kurbelwellenachse 418 und sind über einen Wandbereich 410c im Bereich des jeweiligen Kurbelwellenlagers 415 miteinander verbunden.
Der Zwischenraum zwischen den Wandbereichen 410a, 41Ob und 41Oc sowie zwischen den Schraubenbutzen 412 zur Aufnahme der Kurbelwellenlagerschrau- ben 408 ist mit dem Werkstoff der Lagerbügel-Außenstruktur 409 ausgefüllt.
Das in den Figuren 28, 30 und 31 dargestellte Zylinder-Kurbelgehäuse 501 ist in Leichtbauweise ausgeführt und weist eine Außenstruktur 502 aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung auf. Im Bereich der Hauptlagerwände 503 ist jeweils in die Außenstruktur 502 ein Eingussstück 504 eingegossen, wobei das Eingussstück 504 Durchgangsbohrungen 505a zur Aufnahme von nicht weiter dargestellten Zylinderkopfschrauben bzw. Lagerbügelschrauben aufweist. Jede Durchgangsbohrung 505a weist ein Gewinde 505b auf, in welches von einer Seite eine Zylinderkopfschraube zur Befestigung eines nicht weiter dargestellten Zylinderkopfes und von der anderen Seite eine Lagerbügelschraube zur Befestigung eines Lagerbügels 510 eingeschraubt werden kann. Der Zylinderkopf, das Zylinder-Kurbelgehäuse 501 und die Lagerbügeln 510 können auch durch Zugankerschrauben miteinander verbunden sein.
Das Eingussstück 504 und der Lagerbügel 510 sind in einem Stück hergestellt und in einem darauffolgenden Bruchtrennvorgang voneinander getrennt worden. Mit Bezugszeichen 504' ist die Bruchtrennfläche des Eingussstückes 504 und mit Bezugszeichen 510' die Bruchtrennfläche des Lagerbügels 510 bezeichnet. Um die Bruchtrennung im eingegossenen Zustand durchführen zu können, ist das Eingussstück zum Kurbelraum 521 hin freigestellt.
Das Eingussstück 504 weist einen seitlichen Formschlussbereich 513 auf, über welchen das Eingussstück 504 mit der Außenstruktur 502 fest verbunden ist. Der Formschlussbereich 513 kann aus Rippen, Gurten, Stegen oder dgl. bestehen.
Das Eingussstück 504 weist im Bereich des Kurbelwellenlagers 515 eine vom Werkstoff der Außenstruktur 502 zumindest zum Teil ausgegossene radiale Öffnung 520 auf. Dieser Materialausguss weist einen radial zur Lagerschale 514 des Kurbelwellenlagers 515 führenden gebohrten Ölzuführkanal 517 auf, welcher von einer parallel zur Kurbelwellenachse 518 angeordneten Ölverteilerkanal 516 ausgeht. Der Ölzuführkanal 517 ist in den Materialausguss so eingeformt, dass die Wände des Ölzuführkanals 517 ausschließlich durch die Außenstruktur 502 gebildet werden, und somit keine Trennfugen zwischen der Außenstruktur 502 und dem Eingussstück 504 im Bereich der Schmierölzuführung für das Kurbelwellenlager 515 auftreten. Leckagen zufolge Trennfugen werden somit vermieden.
Die Außenstruktur 2, 202, 302, 402, 502 und/oder die Lagerbügel-Außenstruktur 9, 109, 209, 309, 409 besteht aus einem Leichtmetall, beispielsweise aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung. Als Werkstoff für das Eingussstück 4, 204, 304, 404, 504 und das Lagerbügel-Eingussstück 10, 110, 210, 310, 410 wird
partikelverstärktes Leichtmetall, z.B. eine partikelverstärkte Aluminium- oder Leichtmetalllegierung, mit hoher Zugfestigkeit und niedriger Wärmedehnung eingesetzt. Die thermische Dehnung sollte dabei nahe bei Stahl liegen. Die Wechselfestigkeit bei 1500C sollte bei der von GJS (Grauguss mit Kugelgrafit) liegen. Mit dem erfindungsgemäßen Zylinder-Kurbelwellengehäuse 1, 201, 301, 401 können bei geringem Motorgewicht hohe Zylinderdrücke realisiert werden. Das Zylinder-Kurbelgehäusekonzept eignet sich daher besonders für selbstzündende Brennkraftmaschinen.
Das im Ausführungsbeispiel durch ein Kurbelgehäuse 602 gebildete Maschinengehäuse 601 weist eine durch Verstärkungsrippen 603 gebildete nach außen offene Oberflächenstruktur 604 auf, wobei die Verstärkungsrippen 603 Strukturen mit geschlossenen Umfangslinien definieren. Im Ausführungsbeispiel ist die Oberflächenstruktur 604 wabenartig ausgebildet, wobei die Waben 605 im Wesentlichen sechseckig geformt und großteils regelmäßig angeordnet sind.
Die Außenwand 606 des Kurbelgehäuses 602 weist Bombierungen 607 zur Erhöhung der Struktursteifigkeit aus. Eine Bombierung 607 der Außenwand 606 ist im Detail in den Fig. 37 bis Fig. 40 dargestellt.
Pro wabenartiger Zelle sind zumindest zwei Verstärkungsrippen 603 parallel zu einander angeordnet. Der Abstand a zweier Verstärkungsrippen 603 zueinander beträgt das fünf- bis fünfzehnfache der Wandstärke s der Außenwand 606. Die Höhe h der Verstärkungsrippen 603 beträgt das drei- bis fünffache der Wandstärke s der Außenwand 606. Die Rippendicke d beträgt zwischen der Wandstärke s und der doppelten Wandstärke s der Außenwand 606.
Die durch wabenartige geschlossene Zellen 605 gebildete Oberflächenstruktur 604 trägt wesentlich zur Erhöhung der Eigenfrequenz des Maschinengehäuses 601 bei. Dadurch kann die Schallabstrahlung bedeutend reduziert werden.
Die Zellen 605 können auch unregelmäßig angeordnet sein. Es ist auch eine vom Sechseck abweichend Form möglich. Die besten Ergebnisse lassen sich allerdings mit einer regelmäßigen sechseckförmigen Wabenstruktur erreichen.
Der Verlauf der Höhen h der Verstärkungsrippen 603 kann im Bereich der Bombierungen 607 dieser folgen oder unterschiedlich ausgebildet sein. Die Größe der Bombierung H der Außenwand 606 liegt im Bereich der Höhe h der Verstärkungsrippen 603.
Die Erfindung ist aber nicht auf Kurbelgehäuse beschränkt, sondern lässt sich ebenso vorteilhaft bei anderen Maschinengehäusen, beispielsweise Zylinder-
köpfen, Zylinderkopfhauben, Leiterrahmen, Bed-Plates, Versteifungsrahmen im Kurbelgehäuse und dergleichen anwenden.