Dokumentenidentifikation |
DE102004061672A1 13.07.2006 |
Titel |
Kurbelwellenlagerbrücke für eine Brennkraftmaschine |
Anmelder |
Dr.Ing.h.c. F. Porsche AG, 70435 Stuttgart, DE |
Erfinder |
Paul, Michael, 71287 Weissach, DE; Grünberger, Joachim, 74343 Sachsenheim, DE |
DE-Anmeldedatum |
22.12.2004 |
DE-Aktenzeichen |
102004061672 |
Offenlegungstag |
13.07.2006 |
Veröffentlichungstag im Patentblatt |
13.07.2006 |
IPC-Hauptklasse |
F02F 7/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
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IPC-Nebenklasse |
F16C 9/03(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE
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Zusammenfassung |
Diese Kurbelwellenlagerbrücke wurde für eine Brennkraftmaschine der Hubkolbenbauart entwickelt, welche Kurbelwellenlagerbrücke an einer Trennebene mit einem Zylinderkurbelgehäuse verbunden ist und äußere mit Abstand zu einer Längsachse einer Kurbelwelle verlaufende Längsträger aufweist, wobei zwischen den Längsträgern quer zur Längsachse ausgerichtete Lagerdeckel für die Kurbelwelle verlaufen, die mit Bohrungshälften von Lagerbohrungen für Kurbelzapfen der Kurbelwelle versehen sind. Um diese Kurbelwellenlagerbrücke zu optimieren, sind die Lagerdeckel der Kurbelwellenlagerbrücke in Richtung Längsachse der Kurbelwelle mit Verbindungselementen abgestützt, die sich zwischen den Längsträgern erstrecken. Darüber hinaus münden die Lagerdeckel zumindest im Bereich der Trennebene unter Vermittlung von Erweiterungen in die Längsträger ein.
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Beschreibung[de] |
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kurbelwellenlagerbrücke für eine
Brennkraftmaschine der Hubkolbenbauart nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
Eine bekannte Brennkraftmaschine der eingangs genannten Gattung,
EP 0 038 560 A1, weist ein Zylinderkurbelgehäuse
auf, das an einer Trennebene an eine Kurbelwellenlagerbrücke angeschlossen ist.
Zwischen Zylinderkurbelgehäuse und Kurbelwellenlagerbrücke ist eine Kurbelwelle
vorgesehen, deren Lagerzapfen von Bohrungen in quer zu einer Längsachse der Kurbelwelle
verlaufenden Lagerwangen des Zylinderkurbelgehäuses und der Kurbelwellenlagerbrücke
aufgenommen werden. Die Lagerwangen in der Kurbelwellenlagerbrücke sind als Lagerdeckel
ausgeführt, in die Bohrungshälften der Lagerbohrungen eingearbeitet sind. An den
äußeren Längsseiten der Kurbelwellenlagerbrücke werden die Lagerdeckel von Längsträgern
begrenzt, wobei die Längsträger die einzige Abstützung für die Lagerdeckel darstellen.
Aus der DE 34 26 208 C1
geht ein Kurbelwellenlager für eine Brennkraftmaschine hervor, bei der ein Kurbelgehäuse
und daran befestigte Lagerdeckel, die Teil einer Kurbelwellenlagerbrücke bilden
aus einer Leichtmetall-Legierung bestehen. Die Lagerdeckel sind als Umguß für eisenmetallische
Kerne ausgeführt, welche Kerne zur Steifigkeitserhöhung der Lagerdeckel bzw. der
Kurbelwellenlagerbrücke beitragen und darüber hinaus das Geräusche verursachende
Lagerspiel zwischen Lagerbohrung und Lagerzapfen einer Kurbelwelle reduzieren.
In der DE 43 30 565 C1
wird ein Kurbelwellenlager beschrieben, das in einem aus einer Leichtmetall-Legierung
hergestellten Gehäuse einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist und eine Lagerbohrung
für einen Kurbelzapfen umfasst. Bei diesem Kurbelwellenlager ist eine Vorrichtung
zur Verringerung der Lagerspielvergrößerung zwischen Lagerbohrung Kurbelzapfen wirksam.
Diese Vorrichtung ist als ein ringartiges zwischen Lagerbohrung und Kurbelzapfen
arbeitendes Kompensatorglied ausgeführt, das aus einem Werkstoff mit einem relativ
großen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besteht.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine mit einem Zylinderkurbelgehäuse
verbundene Kurbelwellenlagerbrücke durch gezielte konstruktive Maßnahmen hinsichtlich
Festigkeit und unerwünschter Vergrößerung der Bohrungshälfte der Lagerbohrung zu
entwickeln.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs
1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüche
enthalten.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin
zu sehen, dass aufgrund der besonderen konstruktiven Auslegung der aus einer Leichtmetall-Legierung
hergestellten Kurbelwellelagerbrücke letztere besonders steif und fest ist sowie
ein vorteilhaft niederes Gewicht aufweist. Der steife Rahmenverbund mit den Verbindungselementen
zwischen den Lagerstühlen der Kurbelwellenlagerbrücke lässt sich aufwandsarm ohne
zusätzliche Bimetalleffekte verursachende Einrichtungen – eisenmetallische
umgossene Einlegeteile – realisieren. Die Verbindungselemente bzw. die sie
bildenden relativ dünnwandigen Teile wirken nicht nur als Ölhobel, sondern diese
Verbindungselemente sind in der Weise ausgebildet und angeordnet, dass sich teils
verhältnismäßig große Öldurchtrittskanäle ergeben wodurch auch noch Pumpverluste
reduziert werden. Darüber hinaus trägt dieser tragwerkartige Rahmenverbund in Verbindung
mit den Temperatur behandelten Lagerstühlen aus der Leichtmetall-Legierung dazu
bei, dass über die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine eine gleichmäßig kontrollierte
Vergrößerung der Lagerbohrung erfolgt d.h. eine sonst übliche Ovalisierung der besagten
Lagerbohrung wird zumindest reduziert ist.
In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt,
das nachstehend erläutert wird.
Es zeigen:
1 einen schematischen Schnitt durch eine
Brennkraftmaschine mit der Kurbelwellenlagerbrücke nach der Erfindung,
2 einen Schnitt nach der Linie II-II
der 1 in größerem Maßstab,
3 einen Schnitt nach der III-III der
2,
4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV
der 2,
5 einen Schnitt nach der Linie V-V der
2,
6 eine schematische Ansicht von oben
auf die Kurbelwellenlagerbrücke der 1.
Eine Brennkraftmaschine 1 der Hubkolbenbauart mit mehreren
Zylindern ist zum Einbau in ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug ausgebildet und umfasst
zwei in V-Form angeordnete Zylinderreihen 2 und 3, in denen Kolben
4 und 5 arbeiten. Die Kolben 4 und 5 sind unter
Zwischenschaltung von Pleuelstangen 6 und 7 mit einer Kurbelwelle
8 verbunden, die in Pfeilrichtung A rotiert und von Kurbelwellenlagern
9 aufgenommen ist. Die Kurbelwellenlager 9 werden durch ein Zylinderkurbelgehäuse
10 und eine Kurbelwellenlagerbrücke 11, beide bestehen aus einer
Leichtmetall-Legierung und sind in einer Trennebene B-B zusammengesetzt, gebildet,
und sie nehmen mit Lagerbohrungen 12 nicht gezeigte Lagerzapfen der eine
Längsachse C-C – 2 – umfassenden Kurbelwelle
8 auf. Hierzu ist die Kurbelwellenlagerbrücke 11 mit quer zur
Längsachse C-C verlaufenden Lagerdeckeln 13, 14, 15,
16 und 17 versehen, die jeweils Bohrungshälften 18 besitzen.
Die Lagerdeckel 13, 14, 15, 16 und
17 werden an äußeren Längsseiten LI und LII von Längsträgern
19 und 20 begrenzt und besagte Lagerdeckel münden zumindest im
Bereich der Trennebene B-B unter Vermittlung von verdickungsartigen Erweiterungen
21 in die Längsträger 19 und 20 ein. Die Erweiterungen
21 weisen – von oben auf die Kurbelwellelagerbrücke gesehen –
Y-Form auf, und sie verjüngen sich zu einer Trennebene D-D der Kurbelwellenlagerbrücke
11 hin – 5 -, an die eine Ölwanne Öw
angeschlossen ist. In Richtung der Längsachse C-C der Kurbelwelle 8 sind
die Lagerdeckel mit Verbindungselementen 22, 23, 24 und
25 abgestützt, die sich zwischen Längsträgern 19 und
20 erstrecken und aus einem Stück mit den Lagerdeckel 13,14,
15,16 und 17 hergestellt sind.
Die Verbindungselemente 22, 23, 24 und
25 erstrecken sich über eine wesentliche Breite zwischen den Längsträgern
19 und 20, wobei jedes Verbindungselement z.B. 24 einen
ersten Elementabschnitt 26 und einen zweiten Elementabschnitt
27 aufweist, die einen ersten Öldurchtrittskanal 28 begrenzen.
Darüber hinaus sind zwischen den Elementabschnitte 26 und 27 und
den Längsträgern 19 und 20 ein zweiter Öldurchtrittskanal
29 und ein dritter Öldurchtrittskanal 30 vorgesehen. Aus
3 ist ersichtlich, dass die Elementabschnitte
26 und 27 relativ dünnwandig und im Querschnitt mit die Festigkeit
erhöhenden Profilierungen 31 und 32 versehen sind. So ist der
erste Elementabschnitt 26 im Querschnitt T-förmig – liegendes T –
ausgeführt, und zwar in der Weise, dass ein Schenkel 33 ungefähr parallel
zur Trennebene B-B und ein Steg 34 in etwa im rechten Winkel zum Schenkel
33 verläuft. Der zweite Elementabschnitt 27 ist dagegen nahezu
C-förmig gestaltet. Außerdem sind freie Enden 35 und 36 der Elementabschnitte
26 und 27 als Ölhobel ausgebildet, die an Abstreifkonturen Ak
der Pleuelstangen 6 und 7 herangeführt sind.
Aus 6 geht hervor wie durch gezielte
Temperaturbehandlung der Lagerdeckel 13 bis 17 die Festigkeitseigenschaften
von letzteren optimiert werden. Dabei werden bei der Herstellung durch kontrollierte
Abkühlung – gerichtete Erstarrung der Leichtmetallschmelze – der Kurbelwellenlagerbrücke
11, und zwar durch Anbringung von ersten Kühlelemente 37 und zweiten
Kühlelementen 38 bspw. an Seitenwände 39 und 40 bzw.
Bohrungshälften 18 der Lagerdeckel 16 bis 20 besagte
Festigkeitseigenschaften günstig beeinflusst. Die ersten und zweiten Kühlelemente
37 und 38 bestehen aus eisenmetallischem Werkstoff, wobei die
ersten Kühlelemente 37 Platten sind, die beiderseits der Lagerdeckel z.B.
16 an die Seitenwände 39 und 40 angesetzt werden. Dagegen
sind die zweiten Kühlelemente 38 als Zylinder mit kreisförmigem Querschnitt
ausgebildet und mit der Form der Bohrungshälften 18 der Lagerdeckel
13 bis 17 versehen.
In die Lagerdeckel 13 bis 17 der Kurbelwellenlagerbrücke
11 sind Erleichterungsausnehmungen 41 integriert –
4 und 5 -, die unterhalb
der Bohrungshälften 18 in besagten Lagerdeckeln vorgesehen und von der
Trennebene D-D aus eingebracht sind. Die Erleichterungseinrichtungen 41,
deren Größe empirische oder rechnerisch festlegbar sind, sind im Querschnitt U-förmig
ausgeführt, und sie erstrecken sich zwischen Durchgangsbohrungen 42 und
43, die zur Aufnahme von Befestigungsschrauben dienen. Mit den Befestigungsschrauben
wird die Kurbelwellenlagerbrücke 11 am Zylinderkurbelgehäuse
10 der Brennkraftmaschine 1 in Lage gehalten.
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Anspruch[de] |
- Kurbelwellenlagerbrücke für eine Brennkraftmaschine der Hubkolbenbauart,
die an einer Trennebene mit einem Zylinderkurbelgehäuse verbunden ist und äußere
mit Abstand zu einer Längsachse einer Kurbelwelle verlaufende Längsträger aufweist,
wobei zwischen den Längsträgern quer zur Längsachse ausgerichtete Lagerdeckel für
die Kurbelwelle verlaufen, die mit Bohrungshälften von Lagerbohrungen für Kurbelzapfen
der Kurbelwelle versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerdeckel
(13, 14, 15, 16 und 17) der Kurbelwellenlagerbrücke
(11) in Richtung Längsachse (C-C) der Kurbelwelle (8) mit Verbindungselementen
(22, 23, 24 und 25) abgestützt sind, die sich
zwischen den Längsträgern (19 und 20) erstrecken und dass die
Lagerdeckel (13 bis 17) zumindest im Bereich der Trennebene (B-B)
unter Vermittlung von Erweiterungen (21) in die Längsträger (19
und 20) einmünden.
- Kurbelwellenlagerbrücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
sich die Verbindungselemente (22, 23, 24 und
25) über die wesentliche Breite zwischen den Längsträgern (19
und 20) erstrecken.
- Kurbelwellenlagerbrücke nach den Ansprüchen 1 und
2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Verbindungselement (z.B. 24) einen
ersten Elementabschnitt (26) und einen zweiten Elementabschnitt (27)
aufweist, zwischen denen wenigstens ein erster Öldurchtrittskanal (28)
vorgesehen ist.
- Kurbelwellenlagerbrücke n ach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den Elementabschnitten (27) und den benachbarten Längsträgern
(19 und 20) ein zweiter Öldurchtrittskanal (28) und ein
dritter Öldurchtrittskanal (29) vorgesehen sind.
- Kurbelwellenlagerbrücke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Elementabschnitte (26 und 27) relativ dünnwandig und im Querschnitt
mit die Festigkeit erhöhenden Profilierungen (31 und 32) versehen
sind.
- Kurbelwellenlagerbrücke nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Elementabschnitt (26) im Querschnitt T-förmig ausgeführt ist,
wobei ein Schenkel (34) etwa parallel zur Trennebene (B-B) und ein Steg
(33) im rechten Winkel zum Schenkel (34) verläuft.
- Kurbelwellenlagerbrücke nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Elementabschnitt (27) im Querschnitt in etwa C-förmig ausgebildet
ist.
- Kurbelwellenlagerbrücke nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet,
dass freie Enden (35 und 36) der Elementabschnitte (26
und 27) als Ölhobel für zwischen den Lagerdeckeln sich bewegenden Pleuelstangen
(6 und 7) der Brennkraftmaschine (1) ausgebildet sind.
- Kurbelwellenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch
gezielte Temperaturbehandlung der Lagerdeckel (13 bis 17) die
Festigkeitseigenschaften von letzteren optimiert werden, wobei die Temperaturbehandlung
Erwärmen und Abkühlen umfasst.
- Kurbelwellenlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Festigkeitseigenschaften der Lagerdeckel (13 bis 17) durch gezielte
Vorsehung von ersten und zweiten Kühlelementen (37 und 38) an
besagten Lagerdeckeln (13 bis 17) bei der Herstellung der Kurbelwellenlagerbrücke
(11) erhöht werden.
- Kurbelwellenlager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
erste Kühlelemente (37) an Seitenwänden (39 und 40) der
Lagerdeckel (13 und 17) vorgesehen werden.
- Kurbelwellenlager nach den Ansprüchen 1 und 11, dadurch gekennzeichnet,
dass die zweiten Kühlelemente (3) beiderseits der Bohrungshälften (18)
der Lagerdeckel (13 bis 17) angesetzt werden.
- Kurbelwellenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in
die Lagerdeckel (13 bis 17) der Kurbelwellenlagerbrücke (11)
Erleichterungsausnehmungen (41) eingearbeitet sind.
- Kurbelwellenlager nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die
Erleichterungsausnehmungen (41) unterhalb der Bohrungshälften (18)
in den Lagerdeckeln (13 bis 17) vorgesehen sind.
- Kurbelwellenlager nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die
Erleichterungsausnehmungen (41) im Querschnitt U-förmig ausgeführt sind.
- Kurbelwellenlager nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Erleichterungsausnehmungen (41) sich zwischen
Durchgangsbohrungen (42 und 43) für Befestigungsschrauben der
Kurbelwellenlagerbrücke (11) erstrecken.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen
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Patent Zeichnungen (PDF)
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