DE1954318C3 - Vorrichtung zur Lagerung der Kurbelwelle am Gestell eines Reihenoder V-Motors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung der Kurbelwelle am Gestell eines Reihen- oder V-Motors unter Verwendung sowohl zur Auflagefläche des Gestells senkrecht, im allgemeinen überhaupt lotrecht verlaufender Befestigungsschrauben als auch beiderseits an den Längsseiten des Motors sitzender, bis in den Hauptlagerdeckel reichender Ankerschrauben, wobei zwischen denjenigen seitlichen, mit der Kurbelwelle parallelen Seitenflächen der Hauptlagerdeckel, welche Flächen durch die Ankerschrauben mit den entsprechenden inneren Seitenflächen am Gestell

ίο verschraubt werden, und diesen letztgenannten Flächen ein Spiel vorhanden ist, welches erst durch das Anziehen der Ankerschrauben bis zur satten Auflage der Seitenflächen der Hauptlagerdeckel und des Gestells gegeneinander zusammengezogen wird, so, daß das

ι '■> Gestell dadurch vorgespannt wird.

Bei solchen Kurbelwellenlagern ist es erwünscht, eine Vorspannung des Gestells im Bereich des Lagers zu erzielen, derart, daß auf der den Lagerschalen zugewandten Seite der neutralen Biegezone des Gestells eine Druckspannung herrscht, die dazu führt, daß die durch die Bewegung der Kolben über die Pleuelstangen auf die Kurbelwelle und über das Lager auf das Gestell übertragenen Belastungen weitgehend kompensiert werden, so daß das Gehäuse im Mittel

2"> zumindest angenähert bei laufendem Motor spannungsfrei ist.

Diese Vorspannung wird bei der aus der GB-PS 10 09 977 bekannten Lagervorrichtung dadurch erzeugt, daß durch Anziehen der Ankerschrauben das Gestell so

->o in Anlage mit dem Hauptlagerdeckel gebracht wird, daß das ursprünglich vorhandene Spiel zwischen dem Gestell und dem Lagerdeckel aufgehoben wird. Damit die hieraus resultierende Vorspannung möglichst gleichmäßig um das Lager herum, d. h. symmetrisch zur

JS vertikalen Längsmittelebene des Gestells verteilt wird, ist es notwendig, den Lagerdeckel vor dem Anziehen der Ankerschrauben möglichst exakt bezüglich dieser Mittelebene zu zentrieren.

Diese Zentrierung wird bei der bekannten Vorrichte tung dadurch erreicht, daß das Gestell im Bereich der oberen Ecken des im vertikalen Schnitt quer zur Längsmittelebene des Gestells etwa rechteckigen Lagerdeckels zu beiden Seiten desselben vertikale Widerlagerflächen vorgesehen sind, die von den

*5 unteren, im ungespannten Zustand in einem Abstand von dem Lagerdeckel befindlichen Seitenflächenabschnitten durch eine verhältnismäßig breite Nut abgesetzt sind, so daß das Gestell zwischen seinen oberen und unteren Anlageflächen nicht an dem

so Lagerdeckel anliegt. Damit die erwähnte Zentrierung des Lagerdeckels gewährleistet ist, müssen die oberen Widerlagerflächen mindestens punktweise schon dann zu beiden Seiten des Lagerdeckels anliegen, wenn die Ankerschrauben, mit deren Hilfe die Vorspannung erzeugt werden soll, noch nicht angezogen sind.

Geht man beispielsweise davon aus, daß die Widerlagerflächen mit ihren unteren Kanten ab dem Lagerdeckel anliegen — es können auch weiter oberhalb liegende Anlagestellen vorhanden sein —, so bilden diese Anlagestellen, wenn das Gestell in Richtung auf den Lagerdeckel gebogen wird, Biegezentren, unterhalb weicher das Gestell von seiner neutralen Biegezone aus gesehen auf der dem Lagerdeckel zugewandten Seite auf Druck vorgespannt ist, oberhalb welcher aber das Gestell auf Zug vorgespannt ist, d. h. in der unter dem Gesichtspunkt der Kompensation der Arbeitsbelastung falschen Richtung. Dies hat aber zur Folge, daß durch die gewählte Art der Zentrierung der

gewünschte Effekt der Druckvorspannung bei der bekannten Vorrichtung in den meisten Fällen nahezu vollständig aufgehoben wird,

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei guter Zentrierung des Lagerdeckels gewährleistet, daOi das Gestell im gesamten Lagurbereich im obengenannten Sinne auf Druck vorgespannt ist

Diese Aufgaoe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der obere Teil des Hauptlagerdeckels entlang der beiden Seitenkanten eine erhöhte Partie aufweist und die Auflagefläche des Gestells entsprechende Nuten trägt, um dadurch an beiden Seitenkanten der Auflagefläche eine einzige rechtwinklig angrenzende, in vertikaler Richtung relativ niedrige, aufwärtsstrebende Führungsfläche zu schaffen, die durch eine erweiterte Nut von der Seitenfläche getrennt ist.

Dadurch ist eine Anordnung der Zentrierfläche in einem außerhalb des Biegebereichs des Gestells liegenden Raum geschaffen, die daher auch keinen nachteiligen Einfluß auf den Verlauf der durch die Vorspannung des Gestells zu erzielenden Druckspannung ausüben kann. Es sind keine Widerlagerstellen vorhanden, an denen sich das Vorzeichen der Druckspannung umkehren könnte, wenn die Schenkel des Gestells durch Anziehen der Ankerschrauben in Anlage mit den Anlageflächen am unteren Ende des Lagerdekkels gezwungen werden. Da sich die Zentrierfläche in einem für die Biegung neutralen Gebiet befindet, wird auch die Zentrierung beim Anziehen der Ankerschrauben nicht beeinträchtigt und eine gleichmäßige Verteilung der erwünschten Druckspannung um das Lager herum erzielt. Die diesbezüglichen Nachteile der bekannten Vorrichtung, die im Ergebnis in einer starken Ermüdung des Gestells im Bereich der Ecken des Lagerdeckels bestehen, werden dadurch weitestgehend vermieden.

Zwar ist aus der US-PS 23 34 916 bekannt, die Zentrierung eines Lagerdeckels dadurch zu erzielen, daß dieser zu beiden Seiten seiner Lager-Halbschale mit Zapfen oder Vorsprüngen versehen ist, die formschlüssig in Vertiefungen oder sich über die Breite einer Verstärkungsleiste des Gesteiis erstreckende Nute eingelassen sind, jedoch ist bei dieser bekannten Vorrichtung nicht daran gedacht, durch Unterdrückung eines zuvor vorhandenen Spiels eine Vorspannung des Gesteiis zu erzielen, so daß die erfindungsgemäße Zentrierung schon aus diesem Grunde durch die Vorrichtung nach der US-PS 23 34 916 nicht nahegelegt sein kann, ganz abgesehen davon, daß die Kombination der Vorrichtung nach der GB-PS 10 09 977 mit der Zentrierung nach der US-PS 23 34 916 auch nicht zu dem gewünschten Erfolg führen könnte.

Würde nämlich der Lagerdeckel der Vorrichtung nach der GB-PS 10 09 977 an seinen oberen Ecken, wie es durch die US-PS 23 34 916 bekannt ist, mit Zentrierzapfen oder -leisten verschen, die in entsprechend formschlüssig angepaßte Vertiefungen des Gestells eingreifen würden, so wären wieder notwendigerweise auf der Außenseite dieser Vorsprünge obere WiderlagerflAchen vorhanden, deren Wirkung beim Verspannen nach unten ragender Teile des Gestells dieselbe wäre wie die der Widerlagerflächen oder -stellen der Vorrichtung nach der GB-PS 10 09 977.

Bei der i*us (lern Buch »Der Aufbau der rasch laufenden Verbrennungskraftmaschine«, Springer-Verlag, 1964, Seiten 442 und 443, von Scheiterlein bekannten Vorrichtung wird die Zentrierung von Lagerdeckel und Gestell mittels durch die horizontale Anlagefläche von Lagerdeckel und Gestell in vertikaler Richtung zu beiden Seiten der Lagerschalen hindurchtretende Zentrierbuchsen erreicht. Würde das Gestell durch Ausspannen eines Spiels zwischen nach unten ragenden Schenkeln des Gestells und dem Lagerdeckel vorgespannt, so würden die äußeren Kanten der Anlageflächen des Lagerdeckels an dem Gestell ebenfalls als Widerlagerstellen mit der oben in

ίο Verbindung mit der GB-PS 10 09 977 oder der US-PS 23 34 916 beschriebenen nachteiligen Wirkung hinsichtlich des Spannungsverlaufs bilden.

Die Erfindung wird folgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eingehend beschrieben.

is Fig. 1 zeigt einen senkrecht zur Längsachse des Motors laufenden Querschnitt durch einen V-Motor. Die linke und die rechte Hälfte des Schnitts liegen in verschiedenen Ebenen. Die Zylinder schließen einen Winkel voti 45° ein, und der Hauptlagerdeckel ist auf erfindungsgemäße, besonders vorteiLüfte Art befestigt. F i g. 2 zeigt denselben Motor im selbei. Schnitt wie in Fig. 1, jedoch ist bei dieser Ausführungsform der Hauptlagerdeckel auf andere Art und Weise angeordnet

F i g. j zeigt den gemäß F i g. 2 befestigten Hauptlagerdeckel von unten betrachtet

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist die Auflagefläche 7 des Gestells 4 beiderseits der Gestell-Mittellinie durch eine erweiterte Nut 3 von der Führungsfläche 6 des Gestells

JO 4 getrennt. Um das Zentrieren der Lagerschale zu erleichtern, wird am oberen Ende der erweiterten Nut 3 eine abwärtsgerichtete Fläche, die sogenannte zweite Führungsfläche 5 geschaffen, die rechtwinklig an die Auflagefläche 7 des Gestells 4 angrenzt Zusätzlich ist an

J5 der entsprechenden Räche des Hauptlagerdeckels ein über die gesamte Länge beider Seitenkanten reichendes erhabenes Element 10 ausgebildet dessen Innenfläche bei aufgesetztem Hauptlagerdeckel gegen ate erwähnte zweite Führungsfläche 5 des Gestells zu liegen kommt, und das ein präzises Zentrieren der Lagerschalen beim Einbau ermöglicht.

Die Nut 3, deren freie Fläche unbearbeitet gelassen werden kann, schwingt sich mit einem genügend großen Krümmungsradius und in einem genügend weiten Abstand vom Hauptlagerdeckel 1 von der Führungsfläche 5 zunächst eine kurze Strecke aufwärts und sodann abwärts und endet auf der Führungsfläche 6 des Gestells. Solange die Schrauben nicht angezogen sind, besteht zwischen den Führungsflächen 6 und den entsprechenden Flächen des Hauptlagerdeckels ein gewisses Spiel, dessen Größe von der gewünschten Druck-Vorspannung abhängt, welche durch Anziehen der Schrauben in einem Maße, daß die beiden genannten Flächen miteinander in Kontakt kommen, bewirkt wird. Die Führungsflächen 6 und die Auflagefläche 7 sind die Flächen, die im wesentlichen die bei laufendem Motor entstehenden Seitenkräfte aufnehmen; dagegen wird die Führungsfläche 5 nicht besonders stark beansprucht, so daß sie in vertikaler Richtung verhältnismäßig niedrig gehalten werden kann.

Die erweiterte Nut 3 wird vorteilhafterweise möglichst weitgehend ausgerundet. Der große Vorteil einer solchen erweiterten Nut besteht darin, daß sie gerundet werden kann, ohne daß die Führung des Lagerdeckels 1 am Gestell 4 dadurch leidet, denn bei dieser Ausführungsform bleibt der Abstand zwischen der Auflagefläche 7 und der Führungsfläche 5 trotz der

Rundung konstant.

Wie die Figuren erkennen lassen, bilden die gedachten Verlängerungen der zu beiden Seiten des Motors sitzenden Schrauben miteinander einen Winkel, dessen Halbierende gleichzeitig die Halbierende des V-Winkels in der längsgerichteten vertikalen Mittelebene ist. Weiter ist der von den gedachten Verlängerungen der Schrauben 2 gebildete Winkel gleichgerichtet mit der Spitze des V-Winkels, d. h. er ist im allgemeinen nach unten gerichtet. Der von den Schrauben 2 eingeschlossene Winkel wird mit Vorteil so gewählt, daß erwähnte Schrauben das Übertragen der Explosionskräfte vom Gestell 4 auf den Hauptlagerdeckel I fördern, um so den Verband zwischen den beiden letztgenannten Konstruktionselementen zu festigen und die in den Versteifungsrippen des Gestells 4 auftretenden Kräfte abzuleiten. Der von den Schrauben 2 eingeschlossene Winkel hängt somit, was seinen Grad an Eignung betrifft, nicht allein von dem von den Zylindern gebildeten V-Winkeln ab. Allgemein kann freilich gesagt werden, daß der von den Schrauben 2 eingeschlossene Winkel mit Vorteil um so größer gewählt wird, je größer der V-Winkel ist. Der von den Schrauben 2 gebildete Winkel kann, sofern ein sehr großer V-Winkel, z. B. 90°, vorliegt, sogar Werte bis zu 180° annehmen. Bei Reihenmotoren, deren V-Winkel gleich Null ist, kommen für den von den Schrauben 2 gebildeten Winkel natürlich lediglich relativ niedrige Werte in Frage.

Wie aus den in den Fig.2 und 3 gezeigten Ausführungsformen ersichtlich ist, sind die Führungsflächen 5' und 6' so zylindrisch gerundet, daß die Mittelachse der zylindrischen Flächen lotrecht zum Gestell 4 und der Auflagefläche 7 sowie zusätzlich in der längsgerichteten Mittelebene des Gestells 4 und in der zuletztgenannten Ebene senkrecht stehenden Mittelebene des Lagerdeckels 1 liegen. Der Lagerdeckel 1 wird vertikal an das Gestell 4 geführt und mit Hilfe eines Zapfens arretiert, um ein Verdrehen um die Mittelachse zu verhindern. Der erwähnte Zapfen wird in die Bohrung 9 eingeführt, die sich teils unten am Gestell 4, teils unten am Lagerdeckel I befindet, und die parallel zu den Führungsflächen 5 und 6, d. h. also im ϊ allgemeinen vertikal verläuft.

Diese Anordnung soll das Herstellen eines symmetrischen Spielraumes zwischen den Führungsflächen 6' des Gestells 4 und den entsprechenden Flächen des Lagerdeckels erleichtern. Durch die Symmetrie wird

in beim Zusammenführen der erwähnten Flächen durch Anziehen der Schrauben ? im Kurbelkasten auf beiden Seiten eine gleichstarke Druck-Vorspannung erzielt. In diesem Fall werden beide Führungsflächen 5' und 6' mit Hilfe von Werkzeugen, die im selben Arbeitsgang auf derselben Spindel sitzen, bearbeitet, so daß sich automatisch eine gegenseitige Zentrierung ergibt.

Mit Hilfe des in die Bohrung 9 eingeführten Zapfens wird auf einfache Weise verhindert, daß sirh Hrr Lagerdeckel 1 um die Mittelachse der zylinderförmigen Fläche verdreht. Eine derartige Arretierung gestaltet sich viel wirtschaftlicher und auch sicherer als eine bloße Verriegelung mit Hilfe der Schrauben 8, denn das genaue Plazieren der Bohrungen für diese Schrauben 8 gegenüber den Führungsflächen ist äußerst schwierig

r· und muß von Hand und Bohrung für Bohrung ausgeführt werden.

Die vorgenannten Ausführungsformen sollen lediglich als Beispiel dienen. Es sei hier besonders erwähnt, daß in den Bereich der vorliegenden Erfindung alle

i« Vorrichtungen zur Befestigung des Hauptlagerdeckels am Block eines V- oder Reihenmotors gehören, bei denen sowohl Befestigungsschrauben, die gegenüber der Auflagefläche des Hauptlagers senkrecht und im allgemeinen überhaupt lotrecht verlaufen al? auch von

)i beiden Längsseiten des Motors bis in den Hauptlagerdeckel reichende Ankerschrauben verwendet werden, und bei denen das Gestell durch Anziehen der Ankerschrauben druck-vorgespannt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zur Lagerung der Kurbelwelle am Gestell eines Reihen- oder V-Motors unter Verwendung sowohl zur Auflagefläche des Gestells senkrecht, im allgemeinen überhaupt lotrecht verlaufender Befestigungsschrauben als auch beiderseits an den Längsseiten des Motors sitzender, bis in den Hauptlagerdeckel reichender Ankerschrauben, wobei zwischen denjenigen seitlichen, mit der Kurbelwelle parallelen Seitenflächen der Hauptlagerdeckel, welche Flächen durch die Ankerschrauben mit den entsprechenden inneren Seitenflächen am Gestell verschraubt werden, und diesen letztgenannten Flächen ein Spiel vorhanden ist, welches erst durch das Anziehen der Ankerschrauben bis zur satten Auflage der Seitenflächen der Hauptlagerdeckel und des Gestells gegeneinander zusammengezogen wird, so, daß das Gestell dadurch vorgespannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Hauptlagerdeckels (1) entlang der beiden Seitenkanten eine erhöhte Partie (10) aufweist und die Auflagefläche (7) des Gestells entsprechende Nuten trägt, um dadurch an beiden Seitenkanten der Auflagefläche (7) je eine rechtwinklig angrenzende, in vertikaler Richtung relativ niedrige, aufwärts strebende Führungsfläche (5) zu schaffen, die durch eine erweiterte Nut (3) von der Seitenfläche (6) getrennt ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 die erweiterte Nut (3) gerundet ist.

3. Vorrichtung n&~h einen oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerschrauber (2) beiderseits der !ausgerichteten vertikalen Mittelebene des Gestells (4) symmetrisch so angeordnet sind, daß ihre gedachten Verlängerungen einen Winkel einschließen, dessen Halbierende in dieser Ebene liegt, und dessen Scheitel die gleiche Richtung wie die Spitze des V-Winkels aufweist, und dessen Größe direkt proportional der Größe dieses V-Winkels ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten- und/oder die Führungsflächen des Gestells (4) zylinderförmig (ausgebildet) sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mittelachse der zylinderförmigen Flächen (5' und/oder 6') des Gestells (4) in der zur Auflagefläche (7) des Gestells (4) senkrecht stehenden längsgerichteten Mittelebene des Gestells (4) und in der querlaufenden Mittelebene des Lagerdeckels (1) befindet.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Zapfen, die bei Führung des Lagerdeckels (1) in vertikaler Richtung an der unteren Partie des Lagerdeckels (1) parallel zu den Seiten und Führungsflächen (6' und 5') in teils im Gestell (4), teils im Lagerdeckel (1) befindlichen Bohrungen (9) eingeführt werden, um Drehen des Lagerdeckels (1) um die Mittelachse erwähnter zylinderförmiger Flächen (5' und 6') zu verhindern.