HUBKOLBEN- VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINE

UMFASSEND SOWOHL GLEIT- ALS AUCH WÄLZLAGER

Die Erfindung betrifft eine Lagereinrichtung eines Kurbelgehäuses für eine Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Die DE 101 53 018 A1 offenbart eine Lagerung einer Kurbelwelle in einem

Triebwerksgehäuse einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, die in mehreren, voneinander beabstandeten Grundlagern gehalten ist. Dabei ist vorgesehen, dass die äußeren, gegenüberliegenden Grundlager als Wälzlager ausgebildet sind, während die zwischen beiden Wälzlagern liegenden inneren Grundlager als Gleitlager ausgebildet sind.

Der DE 10 2008 059 621 A1 ist eine Lagereinrichtung eines Kurbelgehäuses für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine als bekannt zu entnehmen. Die Lagereinrichtung umfasst eine Lagergasse, welche eine erste Lagerstelle mit einem ersten

innenumfangsseitigen Durchmesser aufweist. In dem ersten Durchmesser ist wenigstens ein Wälzlagerelement aufgenommen. Die Lagergasse weist ferner wenigstens eine in axialer Richtung auf die erste Lagerstelle folgende, zweite Lagerstelle mit einem zweiten innenumfangsseitigen Durchmesser auf. In dem zweiten Durchmesser ist wenigstens ein Gleitlagerelement aufgenommen.

Mittels des Wälzlagerelements und des Gleitlagerelements ist eine Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine an dem Kurbelgehäuse um eine Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar zu lagern.

Dabei weist das Wälzlagerelement einen dritten innenumfangsseitigen Durchmesser zur Aufnahme der Kurbelwelle auf. Das Gleitlagerelement weist einen vierten

innenumfangsseitigen Durchmesser zur Aufnahme der Kurbelwelle der Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine auf. Der erste Durchmesser und der zweite Durchmesser der ersten Lagerstelle bzw. der zweiten Lagerstelle sind im Vergleich zueinander unterschiedlich groß. Der dem

Wälzlagerelement zugeordnete, erste Durchmesser der ersten Lagerstelle ist dabei größer als der dem Gleitlagerelement zugeordnete, zweite Durchmesser der zweiten Lagerstelle. Hierdurch kann die Lagergasse nicht in einem Zug bzw. lediglich von einer Seite mittels eines Werkzeugs bei einem Prozessschritt insbesondere mechanisch bearbeitet werden. Zur insbesondere mechanischen Bearbeitung bei dem einen

Prozessschritt muss das Werkzeug umgespannt und/oder von zwei Seiten in die

Lagergasse eingeführt werden. Alternativ oder zusätzlich sind zwei voneinander unterschiedliche Werkzeuge oder Werkzeugteile bei dem einen Prozessschritt vonnöten, welche hinsichtlich ihres jeweiligen Außendurchmessers zumindest im Wesentlichen an den ersten Durchmesser bzw. an den zweiten Durchmesser angepasst sind. Dies führt zu einer kosten- und zeitintensiven Herstellung der Lagereinrichtung des Kurbelgehäuses.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lagereinrichtung der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass die Lagereinrichtung zeit- und

kostengünstiger herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Lagereinrichtung eines Kurbelgehäuses für eine

Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen

Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Zur Realisierung einer zeit- und kostengünstigeren Herstellung der Lagereinrichtung und damit des Kurbelgehäuses ist im Gegensatz zum Stand der Technik erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erste Durchmesser der ersten Lagerstelle und der zweite

Durchmesser der zweiten Lagerstelle im Wesentlichen gleich sind. Dabei ist dem

Gleitlagerelement ein Zwischenelement zugeordnet, unter dessen Vermittlung das Gleitlagerelement am zweiten Durchmesser der zweiten Lagerstelle und somit am Kurbelgehäuse abgestützt ist.

Es kann vorgesehen sein, dass das Zwischenelement separat vom Gleitlagerelement ausgebildet ist. Bei dem Zwischenelement handelt es sich somit um ein Adapterelement, welches in radialer Richtung der zweiten Lagerstelle zwischen dem Gleitlagerelement und dem zweiten innenumfangsseitigen Durchmesser angeordnet ist. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Zwischenelement und das Gleitlagerelement einstückig miteinander ausgebildet sind. Dies hält die Teileanzahl, das Gewicht sowie die Herstellkosten der erfindungsgemäßen Lagereinrichtung besonders gering.

Infolgedessen, dass der erste innenumfangsseitige Durchmesser und der zweite innenumfangsseitige Durchmesser zumindest im Wesentlichen gleich sind, kann die Lagergasse bei einem Prozessschritt in lediglich einem Zug und von lediglich einer Seite insbesondere mechanisch bearbeitet werden. Mit anderen Worten kann ein Werkzeug zum Bearbeiten der Lagergassen bzw. des ersten Durchmessers und des zweiten Durchmessers lediglich von einer Seite in die Lagergasse eingeführt werden und muss beim Bearbeiten im Rahmen des einen Prozessschrittes nicht umgespannt werden.

Darüber hinaus ist es nicht vorgesehen und nicht vonnöten, dass das Werkzeug beispielsweise abgestuft ausgebildet ist. Das Werkzeug ist hinsichtlich seines

Außendurchmessers an den ersten Durchmesser und den zweiten Durchmesser im Wesentlichen angepasst und muss somit keine zwei unterschiedlichen

Außendurchmesser aufweisen. Darüber hinaus kann die Lagergasse im Rahmen des einen Prozessschrittes mit dem lediglich einen Werkzeug bearbeitet werden. Dies bedeutet, dass für den einen Prozessschritt keine zwei voneinander unterschiedlichen Werkzeuge oder Werkzeugteile vorgesehen und vonnöten sind.

Bei dem Prozessschritt handelt es sich beispielsweise um einen Honen, Schleifen, Bohren oder dergleichen der Lagerstellen, was aufgrund des dem ersten Durchmesser hinsichtlich seiner Größe zumindest im Wesentlichen entsprechenden, zweiten

Durchmessers zeit-und kostengünstig durchführbar ist.

Insbesondere ist es aufgrund der entsprechenden Ausgestaltung des ersten

Durchmessers und des zweiten Durchmessers möglich, eine besonders genaue

Fertigung der Lagergasse zu realisieren, sodass Toleranzen besonders gering gehalten werden können. Insbesondere ist es möglich, eine besonders hohe und genaue

Fluchtung der ersten Lagerstelle und der zweiten Lagerstelle zueinander zu realisieren. Dies kommt der Lagerung der Kurbelwelle an der Lagergasse zugute.

Mittels der erfindungsgemäßen Lagereinrichtung ist eine so genannte Mischlagerung der Kurbelwelle realisiert. Dabei ist die Kurbelwelle über das Wälzlagerelement wälzgelagert und über das Gleitelement gleitgelagert. Dies führt zu einer kostengünstigen und somit besonders reibungsarmen Lagerung der Kurbelwelle, woraus ein geringer Kraftstoffverbrauch sowie geringe C0 ₂ -Emissionen der Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine resultieren.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und

Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen

Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Fig. 1 bis 4 dienen dabei zur Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine schematische und teilweise geschnittene Perspektivansicht eines Kurbelgehäuses für eine Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine, mit einer Lagereinrichtung zur Lagerung einer Kurbelwelle der Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine, wobei die Lagereinrichtung eine Lagergasse mit mehreren Lagerstellen mit voneinander

unterschiedlichen, innenumfangsseitigen Durchmessern zur Aufnahme von jeweiligen Lagerelementen aufweist, wodurch eine zweistufige Bearbeitung der Lagergasse erforderlich ist;

Fig. 2 eine schematische und teilweise geschnittene Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des Kurbelgehäuses gemäß Fig. 1 ;

Fig. 3a und 3b jeweils eine schematische und teilweise geschnittene

Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des

Kurbelgehäuses gemäß Fig. 1 und 2 zur Veranschaulichung der zweistufigen Bearbeitung der Lagergasse;

Fig. 4 eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer

Lagereinrichtung eines Kurbelgehäuses für eine Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine, mit einer Lagergasse mit einer

Mehrzahl von Lagerstellen, welche voneinander unterschiedliche, innenumfangsseitige Durchmesser aufweisen, die eine zweistufige Bearbeitung der Lagergasse erfordern;

Fig. 5 eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer weiteren

Ausführungsform der Lagereinrichtung gemäß Fig. 4, wobei die Lagerstellen zumindest im Wesentlichen gleiche, innenumfangsseitige Durchmesser aufweisen, sodass eine einstufige Bearbeitung der Lagergasse möglich ist; und

Fig. 6 eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer weiteren

Ausführungsform der Lagereinrichtung gemäß Fig. 5.

Fig. 1 zeigt ein Kurbelgehäuse 10 für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine eines beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens. Das Kurbelgehäuse 10 weist eine Lagereinrichtung 12 zur Lagerung einer in Fig. 1 nicht dargestellten Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine auf. Die Lagereinrichtung 2 umfasst eine Lagergasse 14 mit einer Mehrzahl von Lagerstellen 16, 18. Die Kurbelwelle ist an der Lagergasse 14 um eine Drehachse 15 relativ zum Kurbelgehäuse 10 drehbar zu lagern. Die Kurbelwelle sowie das Kurbelgehäuse 10 weisen eine Steuerseite 20, auf welcher Nockenwellen der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mittels eines

Steuertriebs von der Kurbelwelle antreibbar sind. Die Kurbelwelle und das Kurbelgehäuse 10 weisen ferner eine so genannte Abtriebsseite 22 auf, auf welcher von der Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine bereitgestellte Drehmomente von der Kurbelwelle abführbar sind. Dazu weist die Kurbelwelle beispielsweise einen Kurbelwellenflansch auf, über welchen die Kurbelwelle mit einer Getriebeeingangswelle drehfest gekoppelt oder koppelbar ist.

Wie in Zusammenschau mit Fig. 4 erkennbar ist, ist der - ausgehend von der Steuerseite 20 in axialer Richtung der Lagergasse 14 und damit der Kurbelwelle - ersten Lagerstelle 16, der zweiten Lagerstelle 16, der vierten Lagerstelle 16 und der fünften Lagerstelle 16 ein jeweiliges Wälzlagerelement 24 zugeordnet. Dies bedeutet, dass die Lagerstellen 16 als Wälzlagerstellen ausgebildet sind, welche eine Wälzlagerung der Kurbelwelle am Kurbelgehäuse 10 ermöglichen. Der dritten Lagerstelle 18 ist ein Gleitlagerelement 26, welches auch als Gleitlagerschale bezeichnet wird, zugeordnet, sodass die dritte Lagerstelle 18 als Gleitlagerstelle zum Lagern der Kurbelwelle am Kurbelgehäuse 10 ausgebildet ist.

Wie insbesondere Fig. 4 zu entnehmen ist, weisen die Lagerstellen 16 einen jeweiligen, ersten innenumfangsseitigen Durchmesser D1 auf. Die ersten Durchmesser D1 der Lagerstellen 16 sind dabei zumindest im Wesentlichen gleich. Die dritte Lagerstelle 18 weist einen zweiten innenumfangsseitigen Durchmesser D2 auf, welcher kleiner ist als die ersten Durchmesser D1. Wie insbesondere Fig. 4 ferner zu entnehmen ist, sind die Wälzlagerelemente 24 in dem jeweiligen ersten Durchmesser D1 aufgenommen, während das Gleitlagerelement 26 in dem korrespondierenden, zweiten Durchmesser D2 aufgenommen ist.

Die Wälzlagerelemente 24 weisen einen jeweiligen, dritten innenumfangsseitigen

Durchmesser D3 auf, in welchem die Kurbelwelle aufzunehmen ist. Ferner weist die das Gleitlagerelement 26 einen vierten innenumfangsseitigen Durchmesser D4 auf, in welchem die Kurbelwelle aufnehmbar ist. Mit anderen Worten ist die Kurbelwelle in ihrem in der Lagergasse 14 gelagerten Zustand mit jeweiligen Außenumfangsbereichen in den Durchmessern D3, D4 aufgenommen. Dabei können die dritten Durchmesser D3 und der vierte Durchmesser D4 im Wesentlichen gleich sein. Die dritten Durchmesser D3 können sich jedoch auch von dem vierten Durchmesser D4 unterscheiden.

Infolgedessen, dass sich die ersten Durchmesser D1 vom zweiten Durchmesser D2 unterscheiden, ist eine zweistufige Bearbeitung der Lagergasse 14 im Rahmen eines Prozessschrittes erforderlich. Im Rahmen des Prozessschrittes werden die Lagerstellen 16, 18 bzw. ihre innenumfangsseitigen Durchmesser D1 , D2 geschliffen, gehont oder dergleichen mechanisch bearbeitet.

Zum mechanischen Bearbeiten im Rahmen des einen Prozessschrittes ist beispielsweise ein in Fig. 1 gezeigtes Werkzeug 28 vorgesehen, welches außenumfangsseitig in ersten Teilbereichen 30 an die ersten Durchmesser D1 und in einem zweiten Teilbereich 32 an den zweiten Durchmesser D2 im Wesentlichen angepasst und somit gestuft ausgebildet ist. Dabei wird das Werkzeug 28 - wie in Fig. 1 und 4 durch Richtungspfeile angedeutet ist - von zwei Seiten, d.h. von der Steuerseite 20 und von der Abtriebsseite 22 in die Lagergasse 14 eingeführt, um die Durchmesser D1 , D2 bzw. das Kurbelgehäuse 10 an seinen Durchmessern D1 , D2 im Rahmen des einen Prozessschrittes mechanisch zu bearbeiten. Aufgrund der gestuften Ausbildung des Werkzeugs 28 sowie dessen Einführung in die Lagergasse 14 von zwei Seiten ist die Herstellung der Lagereinrichtung 12 zeit- und kostenintensiv.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kurbelgehäuses 10 mit der

Lagereinrichtung 12, dessen Lagergasse 14 Lagerstellen 16, 18 umfasst. Vorliegend sind die erste Lagerstelle 16 und die fünfte Lagerstelle 16 als Wälzlagerstellen mit einem korrespondierenden Wälzlagerelement 24 ausgebildet, während die zweite Lagerstelle 18, die dritte Lagerstelle 18 und die vierte Lagerstelle 18 als Gleitlagerstellen mit einem jeweiligen Gleitlagerelement 26 ausgebildet sind. Entsprechend weisen die Lagerstellen 16 einen jeweiligen, ersten innenumfangsseitigen Durchmesser D1 auf, während die Lagerstellen 18 einen jeweiligen, zweiten innenumfangsseitigen Durchmesser D2 aufweisen. Dabei sind die zweiten Durchmesser D2 zumindest im Wesentlichen gleich. Ebenso sind die ersten innenumfangsseitigen Durchmesser D1 zumindest im

Wesentlichen gleich. Die ersten Durchmesser D1 unterscheiden sich jedoch von den zweiten Durchmessern D2. Dabei sind die ersten Durchmesser D1 größer als die zweiten Durchmesser D2. Dies führt - wie in Fig. 2 durch Richtungspfeile angedeutet ist - zu der zeit- und kostengünstigen Herstellung der Lagereinrichtung 12, da das Werkzeug 28 sowohl von der Steuerseite 20 als auch von der Abtriebsseite 22 in die Lagergasse 14 einzuführen ist. Ferner ist das Werkzeug 28 wiederum gestuft ausgebildet und weist in den Teilbereichen 30, 32 voneinander unterschiedliche Außendurchmesser auf.

Fig. 3a und 3b zeigen eine weitere Ausführungsform des Kurbelgehäuses 10 mit der Lagereinrichtung 12, bei deren Lagergasse 14 die erste Lagerstelle 16, die dritte

Lagerstelle 16 und die fünfte Lagerstelle 16 als Wälzlagerstelle mit einem jeweiligen Wälzlagerelement 24 und die zweite Lagerstelle 18 sowie die vierte Lagerstelle 18 als Gleitlagerstelle mit einem jeweiligen Gleitlagerelement 26 ausgebildet sind. Die

Lagerstellen 16 weisen wiederum den jeweiligen, ersten innenumfangsseitigen

Durchmesser D1 auf, während die Lagerstellen 18 den jeweiligen, zweiten

innenumfangsseitigen Durchmesser D2 aufweisen.

Zur mechanischen Bearbeitung der Lagergasse 14 sind nun zwei Werkzeuge 28', 28" vorgesehen. Zum Bearbeiten der Wälzlagerstellen werden die Gleitlagerstellen demontiert, woraufhin das hinsichtlich seines Außendurchmessers an die ersten

Durchmesser D1 angepasste Werkzeug 28' in die Lagergasse 14 bzw. in die Lagerstellen 16 eingeführt wird. Die Lagerstellen 16 werden somit in einem ersten Zug bearbeitet. Anschließend werden die Lagerstellen 18 montiert, woraufhin die Lagerstellen 18

(Gleitlagerstellen) in einem zweiten Zug mittels des Werkzeugs 28" mechanisch bearbeitet werden. Dazu wird das Werkzeug 28" in die Lagergasse 14 eingeführt. Da die Lagerstellen 16 (Wälzlagerstellen) den größeren, ersten Durchmesser D1 aufweisen, und das Werkzeug 28" hinsichtlich seines Außendurchmessers an den kleineren, zweiten Durchmesser D2 angepasst ist, werden die Lagerstellen 16 beim mechanischen

Bearbeiten der Lagerstellen 18 nicht an ihrem ersten Durchmesser D1 mechanisch bearbeitet. Daraus ist es ersichtlich, dass die Herstellung des Kurbelgehäuses 10 bzw. dessen Lagereinrichtung 12 gemäß Fig. 3a und 3b insofern zeit- und kostenaufwändig ist, als eine zweistufige bzw. zweizügige, mechanische Bearbeitung der Lagergasse 14 sowie die zwei Werkzeuge 28', 28" vorgesehen sind und eine gewünschte Toleranz der Bauteile nicht einfach einzuhalten ist.

Fig. 5 zeigt nun eine Möglichkeit, die Lagereinrichtung 12 und damit das Kurbelgehäuse 10 wesentlich zeit- und kostengünstiger herzustellen. Wie Fig. 5 zu entnehmen ist, sind die ersten innenumfangsseitigen Durchmesser D1 und der zweite innenumfangsseitige Durchmesser D2 zumindest im Wesentlichen gleich groß. Dadurch können sowohl die Lagerstellen 16 (Wälzlagerstellen) als auch die Lagerstelle 18 (Gleitlagerstelle) in einem Zug mittels lediglich eines Werkzeugs und von lediglich einer Seite, d.h. von der

Steuerseite 20 oder von der Abtriebsseite 22, mechanisch bearbeitet werden. Ferner ist nicht vorgesehen, dass das Werkzeug die Teilbereiche 30, 32 mit den unterschiedlichen Außendurchmessern aufweist. Vielmehr ist das Werkzeug an die zumindest im

Wesentlichen gleichen innenumfangsseitigen Durchmesser D1 , D2 außenumfangsseitig angepasst. Wie durch einen Richtungspfeil in Fig. 5 angedeutet ist, kann das Werkzeug beispielsweise von der Steuerseite 20 in die Lagergasse 14 eingeführt werden, um somit die Lagergasse 14 bzw. die Lagerstellen 16, 18 an ihren Durchmessern D1 , D2 in einem Zug im Rahmen eines Prozessschritts mechanisch zu bearbeiten.

Da Wälzlagerstellen (Lagerstellen 16) in der Regel einen größeren innenumfangsseitigen Durchmesser erfordern als eine Gleitlagerstelle (Lagerstelle 18), ist - wie in

Zusammenschau mit Fig. 4 erkennbar ist - ein Zwischenelement 34 vorgesehen, unter dessen Vermittlung das Gleitlagerelement 26 am zweiten Durchmesser D2 der

Lagerstelle 18 abgestützt ist. Vorliegend sind das Gleitlagerelement 26 und das

Zwischenelement 34 einstückig miteinander ausgebildet, sodass - mit anderen Worten - das Gleitlagerelement 26 in radialer Richtung der korrespondierenden Lagerstelle 18 dicker ausgebildet ist als das Gleitlagerelement 26 gemäß Fig. 4. Dies hält die

Teileanzahl und die Kosten der Lagereinrichtung 12 gering. Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Lagereinrichtung 12 gemäß Fig. 5, wobei das Gleitlagerelement 26 und das Zwischenelement 34 separat voneinander ausgebildet sind. Dies birgt den Vorteil, dass das Gleitlagerelement 26 gemäß Fig. 4 verwendet werden kann, sodass beispielsweise über unterschiedliche Hubkolben- Verbrennungskraftmaschinen hinweg eine hohe Gleichteileanzahl realisierbar ist. Das Zwischenelement 34, welches in radialer Richtung der Lagerstelle 18 zwischen dem Gleitlagerelement 26 und dem zweiten Durchmesser D2 bzw. dem Kurbelgehäuse 10 angeordnet ist, fungiert hierbei als Adapterstück, welches den geringeren

Außendurchmesser des Gleitlagerelements 26 im Vergleich zu den Wälzlagerelementen 24 ausgleicht, sodass das Gleitlagerelement 26 an dem gegenüber Fig. 4 größeren, zweiten Durchmesser D2 abgestützt werden kann.

Die jeweiligen, innenumfangsseitigen Durchmesser D1 , D2 sind bezogen auf die

Hochrichtung des Kurbelgehäuses 10 oberseitig beispielsweise durch einen jeweiligen Lagerstuhl 36 (Fig. 1 bis 3b) und unterseitig durch einen jeweiligen, korrespondierenden Lagerdeckel 38 (Fig. 1 bis 3b) der Lagereinrichtung 12 gebildet. Die Lagerstelle 36 und die korrespondierenden Lagerdeckel 38 stellen dabei Lagersegmente dar, welche miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschraubt, sind.

Bezugszeichenliste

10 Kurbelgehäuse

12 Lagereinrichtung

14 Lagergasse

15 Drehachse

16 Lagerstelle

18 Lagerstelle

20 Steuerseite

22 Abtriebsseite

24 Wälzlagerelement

26 Gleitlagerelement

28, 28', 28" Werkzeug

30 Teilbereich

32 Teilbereich

34 Zwischenelement

36 Lagerstuhl

38 Lagerdeckel

D1 erster Durchmesser

D2 zweiter Durchmesser

D3 dritter Durchmesser

D4 vierter Durchmesser