DE19754008C1 - Hubkolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Gaswechselelemente, insbesondere Ventile aufnehmenden Zylinderkopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Hubkolbenbrennkraftmaschinen der vorgenannten Art sind aus der DE 31 22 533 A1 bekannt. Der über den Zylinderkopf abge­ deckte Zylinderblock bildet einen Teil des Kurbelgehäuses, wobei zwischen den Zylindern liegenden Lagerbrücken die Kurbelwellenlager zugeordnet sind, die einen oberen und einen unteren Lagerteil aufweisen, von denen die oberen Lagerteile gegen die Lagerbrücken verspannbar sind. Dies geschieht in einer ersten Ausgestaltung direkt über den Zylinderkopf durchsetzende Kopfschrauben, die als Zuganker kopfseitig gegen den Zylinderkopf abgestützt und mit ihrem Gewindeschaft in Gewindebohrungen der oberen Lagerteile einschraubbar sind. Diese Gewindebohrungen dienen von der Gegenseite als Aufnahme für den Gewindeschaft entgegengesetzt angesetzter Kopf­ schrauben, über die der jeweilige untere Lagerteil gegen den oberen Lagerteil verspannbar ist. Zur Ausrichtung der Lagerteile gegeneinander und gegenüber dem Zylinderblock als Teil des Kurbelgehäuses dienen zu den jeweiligen Schrauben koaxiale Paßbüchsen.

In einer weiteren Ausgestaltung wird die Funktion dieser Paßbüchsen zur Ausrichtung der Lagerteile gegeneinander und gegenüber dem Zylinderblock als Teil des Kurbelgehäuses von einer das obere Lagerteil durchsetzenden, mit Innengewinde versehenen Gewindehülse übernommen, die benachbart zum Kurbelgehäuse einen gegen den oberen Lagerteil sich abstützenden Bund aufweist und in die das untere Lagerteil gegen das obere Lagerteil verspannende Kopfschrauben einschraubbar sind. Von der Gegenseite wird die kopfseitig sich gegen den Zylinderkopf abstützende und den Zylinderblock als Teil des Kurbelgehäuses durchsetzende, einen Zuganker bildende Kopfschraube eingeschraubt, so daß das obere Lager­ teil über das untere Lagerteil gegen den Zylinderblock verspannt ist.

Bei beiden Ausgestaltungen ist das die Lagerung der Kurbel­ welle tragende Teil des Kurbelgehäuses von einer Ölwanne nach unten abgedeckt und in der Höhe bis in den mittleren Höhenbereich der Zylinder überdeckt, so daß sich im Überdeckungsbereich ein quasi doppelschaliges Kurbelgehäuse ergibt.

Abgesehen davon, daß ein derartiger Aufbau einer Hubkolben­ brennkraftmaschine insgesamt verhältnismäßig komplex und wenig montagefreundlich ist, bedingt die den Zylinderkopf durchsetzende und kopfseitig am Zylinderkopf angesetzte An­ ordnung der als Zuganker dienenden Kopfschrauben im Bereich des Zylinderkopfes auch erhebliche konstruktive Ein­ schränkungen.

Damit ist auch bei einer derartigen Ausgestaltung die bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen grundsätzlich gegebene Proble­ matik nicht gelöst, daß diese zwar bezüglich ihrer Gehäuse­ teile möglichst spannungsfrei gegeneinander befestigt sein sollten, die jeweiligen Spannelemente, wie Schrauben, Zug­ anker oder dergleichen aber so liegen sollten, daß sie, gerade auch im Zylinderkopfbereich, einerseits gut zugänglich sind, und zwar aus Montage- und Servicegründen, und anderer­ seits eine funktionsgerechte Anordnung der Gaswechsel­ steuerelemente wie auch der diesen zugeordneten Steuerglieder nicht beeinträchtigen. Gegebenenfalls sollte es sogar möglich sein, die den Gaswechselsteuerelementen zugeordneten Steuer­ glieder in einer vorgefertigten Einheit zusammenzufassen und diese Einheit mit dem Zylinderkopf zu verbinden. All dies soll möglich sein, ohne sonstige Funktionen, wie beispiels­ weise die Montagefreundlichkeit der gesamten Maschine oder deren Geräuschverhalten zu beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hubkolben­ brennkraftmaschine dahingehend zu verbessern, daß zum einen die konstruktive Ausbildung und damit die Montierbarkeit verbessert wird und desweiteren günstige Kräfteverhältnisse in den zusammengeschraubten Teilen erreicht werden.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Damit wird eine Lösung geschaffen, die es gestattet, den Zylinderkopf insgesamt als vormontierbare Einheit zu gestalten, soweit dies im Rahmen der jeweils eingesetzten Gaswechselsteuertechnik möglich ist und dieser vormontierten Einheit die Zuganker zuzuordnen, derart, daß beim Aufsetzen des Zylinderkopfes auf das Kurbelgehäuse die Zuganker entsprechend eingefädelt und anschließend von der Gegenseite her verspannt werden.

Die Verspannung erfolgt bei einem ein Kurbelgehäuseoberteil und ein Kurbelgehäuseunterteil umfassenden Kurbelgehäuse zweckmäßiger Weise gegen die Unterseite des Kurbelgehäuseunterteiles, so daß das die Zylinder aufnehmende Kurbelgehäuseoberteil zwischen Zylinderkopf und Kurbelgehäuseunterteil eingespannt wird und lediglich auf Druck belastet ist, was sich im Hinblick auf die Belastung des Kurbelgehäuseoberteils günstig auswirkt und es vor allen Dingen auch möglich macht, ungleichmäßige, befestigungsbedingte Belastungen innerhalb des Kurbelgehäuse­ oberteiles und dadurch bedingte Verzüge desselben und der Zylinder weitgehend zu vermeiden. Auch geräuschlich wirkt sich eine derartige Ausgestaltung günstig aus, insbesondere dann, wenn das Kurbelgehäuseunterteil als entsprechend steife Einheit ausgebildet ist, und wenn die Verspannung des Kurbelgehäuseoberteiles zwischen Zylinderkopf und Kurbelgehäuseunterteil sowohl zylinderkopfseitig wie auch seitens des Kurbelgehäuseunterteiles in Bereichen erfolgt, die in sich möglichst steif sind und zwischen den einander gegenüberliegenden Längsseiten zugeordneten, einander entsprechenden, durch Zuganker gebildeten Zugstreben jeweils eine entsprechende Abstützbrücke bilden.

Seitens des Kurbelgehäuseunterteiles erweist es sich diesbezüglich als zweckmäßig, wenn die Zuganker im Bereich der Lagerstühle der Kurbelwelle verschraubt sind, und seitens des Zylinderkopfes, wenn eine entsprechende Anordnung im Bereich der Lagerböcke der Nockenwelle vorgenommen wird.

Soweit die Nockenwellen einem gesonderten Lagergehäuse zugeordnet werden erweist es sich als zweckmäßig, den Zylinderkopf im Verschraubungsbereich der Zuganker unterhalb der Aufsatzebene für das Lagergehäuse entsprechend brückenartig zu verstärken, wobei es sich dann als vorteilhaft erweist, die Verschraubung des Lagergehäuses gegenüber dem Zylinderkopf seitlich außerhalb der Zuganker vorzunehmen. Für die Zugankeranordnung erweist es sich als zweckmäßig, wenn die Zuganker, bezogen auf die Zylinderbohrungen, quasi auf einer Tangente liegen, die parallel zu Längsachse der Brennkraftmaschine an die Zylinder gelegt ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Im übrigen wird die Erfindung nachfolgend noch anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 bis Fig. 3 den Motorblock einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, aufgebaut aus einem Zylinderkopf (Fig. 1) und einem Kurbelgehäuse, das aus einem Kurbelgehäuseoberteil (Fig. 2) und einem Kurbelgehäuseunterteil (Fig. 3) besteht, wobei die Darstellung jeweils schematisiert und perspektivisch ist,

Fig. 4 eine schematisierte und vereinfachte Schnittdarstellung des Kurbelgehäuseunterteils entsprechend einer Schnittführung IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung entsprechend der Schnittlinie V-V in Fig. 3,

Fig. 6 einen Schnitt durch den Zylinderkopf gemäß Fig. 1 im Bereich eines Nockenwellenlagerbockes, wie durch die Schnittlinie VI-VI in Fig. 1 angedeutete und

Fig. 7 eine Ansicht des Kurbelgehäuseoberteiles gemäß Fig. 2, wobei lediglich der Bereich um den mittleren Zylinder der insgesamt dreizylindrigen Brennkraftmaschine dargestellt ist.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen in Fig. 1 den Zylinderkopf 1 und in Fig. 2 und 3 das Kurbelgehäuseoberteil 2 und das Kurbelgehäuseunterteil 3 eines Kurbelgehäuses einer dreizylindrigen Brennkraftmaschine mit Wasserkühlung und dem Zylinderkopf 1 zugeordneten, nicht dargestellten Gaswechselsteuerelementen.

Das Kurbelgehäuseunterteil 3 weist Lagerstühle 4 mit Lageraufnahmen 5 für eine nicht dargestellte, in Längsrichtung der Brennkraftmaschine verlaufende Kurbelwelle auf, und diese Lagerstühle 4 liegen zwischen seitlichen Tragbalken 6 und 7 (siehe hierzu insbesondere Fig. 5), die bevorzugt als Aggregateaufnahmen, so beispielsweise für eine Ölpumpe 8 dienen und an die radial innen ein Kurbelwannenboden 9 anschließt, zu dem ein Kurbelgehäuseboden beabstandet angebracht ist, der mit 10 bezeichnet ist und der im wesentlichen in Verlängerung der radial äußeren Seiten der Tragbalken 6 und 7 angeordnet ist, wobei dieser Kurbelgehäuseboden 10 in Fig. 3 mit einem Abschnitt 11 sichtbar ist, der über den in der Darstellung gemäß Fig. 3 vorne liegenden Lagerstuhl 4 axial vorsteht. Der Abstand zwischen dem Kurbelwannenboden 9, der in der Schnittdarstellung gemäß Fig. 4 nur mit einer Begrenzungslinie erkennbar ist, und dem Kurbelgehäuseboden 10 nimmt gegen das in der Darstellung gemäß Fig. 3 rückwärtige Ende des Kurbelgehäuseunterteiles 3 zu, wie ein Vergleich der Fig. 4 und 5 zeigt, wobei durch die Absenkung im rückwärtigen Bereich ein Ölsumpf 12 entsteht, während der durch den Kurbelwannenboden 9 begrenzte Bereich, in dem die Kurbelwelle liegt, im wesentlichen ölfrei gehalten ist, so daß die erfindungsgemäße doppelwandige Ausgestaltung des Kurbelgehäuseunterteiles eine Trockensumpfschmierung ermöglicht, bei der die Ölförderung über die Ölpumpe 8 vorgenommen wird. Der Zulauf auf die Ölpumpe 8 erfolgt über einen aus Fig. 4 ersichtlichen Kanal 13, der an eine Sammelrinne 14 anschließt, die den Kurbelwannenboden 9 untergreifend im Bereich von dessen Anschluß an den Tragkanal 7 vorgesehen ist, wobei der Kurbelwannenboden 9 in nicht dargestellter Weise im Anschlußbereich an den Tragkanal 7 auf den Sammelkanal 14 Ölrücklauföffnungen aufweist.

Wie die Fig. 4 und 5 erkennen lassen, ist der Kurbelgehäuseboden 10 im Bereich der Lagerstühle 4 gegen den Kurbelwannenboden 9, der die Lagerstühle 4 an der Unterseite im wesentlichen umgreift, eingezogen, wobei pfeifenartige Aufnahmen 15 entstehen, die gegen die Umgebung der Brennkraftmaschine offen sind und an den Lagerstühlen 4 enden. Auf diese pfeifenartigen Aufnahmen 15 münden die in den Lagerstühlen 4 vorgesehenen Aufnahmebohrungen 16 für hier nicht dargestellte Zuganker aus, wobei die Aufnahmebohrungen 16 in Richtung auf das Kurbelgehäuseoberteil 2 auf im Querschnitt erweiterte Schächte 17 ausmünden, denen im Kurbelgehäuseoberteil 2 schachtartige Ausnehmungen 18 entsprechen, die im Querschnitt größer sind als die durch sie hindurchzuführenden Zuganker. Hierdurch können die Ausnehmungen 18 nicht nur die Zuganker aufnehmen, sondern Zusatzfunktionen erfüllen, so beispielsweise als Rücklaufbohrungen für umlaufendes Öl und/oder als Entlüftungsöffnungen dienen.

Den Aufnahmebohrungen 16 im Kurbelgehäuseunterteil 3 entsprechen für die nicht dargestellten Zuganker im Zylinderkopf 1, wie in Fig. 6 dargestellt, Sackloch­ bohrungen 19, die im Bereich der Lagerbrücken 20 des Zylinderkopfes 1 vorgesehen sind, die Lagerstellen 21 für nicht dargestellten Nockenwellen enthalten. Wie Fig. 7 veranschaulicht, liegen die zylinderkopfseitigen Sacklochbohrungen 19 und die Aufnahmebohrungen 16 im Kurbelgehäuseunterteil bezogen auf die Längserstreckung der Brennkraftmaschine in zur Längsmittelebene der Brennkraftmaschine parallelen Ebenen, welche die jeweilige Zylinderbohrung 22 etwa tangieren, so daß sich sehr günstige Abstützverhältnisse ergeben, wobei dadurch, daß die nicht dargestellten Zuganker zylinderkopfseitig lediglich von der Unterseite des Zylinderkopfes her zugänglich sind und unterhalb der Ebene der Lagerstellen 21 für die Nockenwellen enden, für die Anbringung der Nockenwellen und deren Lagerung in den Lagerböcken 20 die größtmögliche Gestaltungsfreiheit gegeben ist.

Für die Montage können die Zylinderköpfe mit den in diese eingesetzten Zugankern auf das Kurbelgehäuseoberteil 2 aufgesetzt werden, wobei die Zuganker das Kurbelgehäuseoberteil 2 und das Kurbelgehäuseunterteil 3 durchdringen und über ihre in die Aufnahmen 15 hineinragenden Enden verspannt werden können, wobei die Verspannung über herkömmliche Muttern oder dergleichen erfolgen kann.

Der Aufbau der Brennkraftmaschine bei der erfindungsgemäßen Lösung ist sehr einfach gestaltet, wobei das Kurbelgehäuseoberteil 2 zwischen Zylinderkopf 1 und Kurbelgehäuseunterteil 3 lediglich eingespannt und keinen Zugkräften unterworfen ist. Schwellende von Druck auf Zug wechselnden Belastungen können damit weitgehend vermieden werden. Zylinderkopfseitig ergibt die erfindungsgemäße Ausgestaltung breiteste Gestaltungsmöglichkeiten, wobei die Führung der Zuganker auch gewährleistet, daß diese thermisch nur gering und entsprechend in den jeweiligen Bauteilen belastet sind. Infolgedessen sind durch die erfindungsgemäße Lösung auch die temperaturbedingten Spannungsschwankungen gering, da die Erwärmung der Zuganker homogen und gleichzeitig mit den Gehäuseteilen erfolgt. Dadurch ergeben sich auch im zeitligen Ablauf gleichmäßige Spannungen in den Bauteilen.

Claims (7)

1. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Gaswechselsteuer­ elemente, insbesondere Ventile aufnehmenden Zylinderkopf und einem Kurbelgehäuse, bei dem Zylinderkopf und Kurbelgehäuse über Zuganker gegeneinander verspannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuganker im unteren, dem Kurbelgehäuse (2, 3) zugewandten Bereich des Zylinderkopfes (1) verankert und über das Kurbelgehäuse (2, 3) durchlaufend gegen die Unterseite des Kurbelgehäuses (2, 3) verspannbar sind.

2. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurbelgehäuse aus einem. Kurbelgehäuseoberteil (2) und einem Kurbelgehäuseunterteil (3) besteht und daß das Kurbelgehäuseoberteil (2) über die Zuganker zwischen Zylinderkopf (1) und Kurbelgehäuseunterteil (3) einspannbar ist.

3. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuganker in den Zylinderkopf (1) eingeschraubt sind.

4. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zylinderkopfseitige Verschraubung der Zuganker unterhalb der Lagerebene von in Zylinderkopf (1) angeordneten, der Gaswechselsteuerung zugeordneten Nockenwellen liegt.

5. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuganker in Sacklochbohrungen (19) des Zylinderkopfes (1) eingeschraubt sind.

6. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuganker zylinderkopfseitig in Lagerböcken (20) der Nockenwellenlagerstellen und kurbelgehäuseseitig gegen Lagerstühle (4) der Kurbelwelle abgestützt sind.

7. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurbelgehäuseunterteil (3) doppelwandig ausgebildet ist und daß die die Lageraufnahmen (5) der Kurbelwelle bildenden Lagerstühle (4) zur Begrenzung der Kurbelwanne von einem Kurbelwannenboden (9) umschlossen sind, zu dem ein äußerer Kurbelgehäuseboden (10) beabstandet angeordnet ist und daß der Kurbelgehäuseboden (10) im Bereich der die Lagestühle (4) durchsetzenden Bohrungen (16) für die Zuganker gegen den Kurbelwannenboden (9) eingezogen ist, derart, daß die den Zugankern zugehörigen Schraubelemente in taschenförmig eingezogenen Aufnahmen (15) liegen, die durch die Lagerstühle (4) begrenzt sind.