-
Kolbenmaschine mit einem zur wahlweisen Aufnahme von Kraft- und Arbeitszylindern
eingerichteten Kurbelgehäuse Die Erfindung betrifft die Ausbildung des Kurbelgehäuses
von Kolbenkraftmaschinen oder Kolbenkraft-und -arbeitsmaschinen, wobei dasselbe
Gehäuse bei verschiedenartiger Verwendung der Maschine und auch unter wesentlich
voneinander abweichenden Betriebsbedingungen verwendbar sein soll. Die Vorteile
eines solchen Gehäuses ergeben sich aus der Wirtschaftlichkeit der Großserienfertigung
umfangreicher und komplizierter Gußteile, die im vorliegenden Fall auch auf den
bisher ausgenommenen Bereich jener Maschinen ausgedehnt wird, die zufolge der sich
durch die Vielfalt der Einsatzbedingungen und des Verwendungszweckes ergebenden
konstruktiven Abweichungen nur in verhältnismäßig kleinen Stückzahlen herzustellen
sind. Bisher führte dieser Umstand dazu, daß drei oder vier verschiedene Gehäusetypen
hergestellt werden mußten, während bei Anwendung der erforderlichen Merkmale mit
einer einzigen Gehäuseform das Auslangen gefunden wird. Die hieraus folgende Steigerung
der Herstellungsziffer für ein nach der Erfindung ausgebildetes Gehäuse auf das
Drei- bis Vierfache der Herstellungszahl jeder der bisherigen besonderen Gehäusearten
führt zur Großserienherstellung mit ihren unter anderen fertigungstechnischen Vorteilen.
Darüber hinaus ergeben sich bei Anwendung der erfinderischen Merkmale Vorteile hinsichtlich
der festigkeitsmäßigen Gestaltung des Maschinengehäuses.
-
Der bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorschläge überspannte
Bereich umfaßt das Gebiet der Brennkraftmaschinen mit wahlweise in V-Form oder in
nur einer Reihe angeordneten Zylindern und gleichzeitig die Kombination der in einem
Aggregat vereinigten Arbeits- und Antriebsmaschine, für welche der Motorkompressor
mit in V-Form angeordneten Reihen von Motor- und Verdichterzylindern bezeichnend
ist, wobei in allen Fällen dank der Ausbildung des Gehäuses freigestellt bleibt,
ob die Maschine bzw. deren Motorteil nach dem Zwei- oder Viertaktverfahren arbeitet.
Darüber hinaus läßt das erfindungsgemäße Gehäuse bei allen seinen Verwendungsmöglichkeiten
offen, für die Kühlung der Maschine bzw. des Aggregates Luft oder Flüssigkeit zu
verwenden, wodurch in weitegn Grenzen eine Anpassung an verschiedene Betriebsbedingungen
erfolgen kann.
-
Das Kurbelgehäuse der erfindungsgemäßen Maschine, das zur Aufnahme
von zwei in V-Form angeordneten Zylinderreihen eingerichtet ist, besitzt, wie dies
für ein Kurbelgehäuse einer Zweitakt-V-Brennkraftmaschine mit Gleichstromspülung
bereits in Erwägung gezogen wurde, beiderseits der Durchtrittsöffnungen, durch die
die Enden der Zylinder in das Kurbelgehäuse ragen, Versteifungen mit geschlossenem,
vorzugsweise rechteckigem Querschnitt, die entlang der Anbauebene zwischen den Zylindern
und deal Gehäuse verlaufen und über die ganze Länge des Maschinengehäuses reichen.
Handelt es sich um Maschinen mit Ventilsteuerung bzw. um einen ventilgesteuerten
Motorteil eines Aggregates, so dient nach der Erfindung die an der äußeren Längsseite
der stehenden Zylinderreihe gelegene Versteifung zur Sammlung bzw. Ableitung des
von den Ventilantrieben abfließenden Öles, wobei die Ventilstößel durch entsprechende
Durchtrittsöffnungen in dieser Versteifung hindurchgehen. Den Durchtrittsöffnungen
für die Ventilstößel entsprechend weisen die anderen längsliegenden Versteifungen
ebenfalls Öffnungen auf, die in die Anbauebene der Zylinder münden und verschließbar
sind. Die Hohlräume der mit Bezug auf die Zylinderreihen beiden innenliegenden Versteifungen
stehen durch Querkanäle des Kurbelgehäuses miteinander in Verbindung. Die zuletzt
genannten Versteifungen, die nicht von Ventilstößeln durchsetzt werden, dienen samt
den erwähnten Querkanälen für den Fall, daß die Maschine mit Wasserkühlung versehen
ist, als Kühlwasserführung, durch die die Kühlmäntel der jeweils am Kurbelgehäuse
angebauten Zylinderreihe bzw. Zylinderreihen mit Kühlwasser versorgt werden.
-
Zur vollen Ausnutzung der sich aus der Querschnittsform ergebenden
Versteifungswirkung kann, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, die Längserstreckung
der Querschnittsform jeder Versteifung
parallel zu den Achsen der
benachbarten Zylinderreihe liegen, wie dies bereits bei einer bekannten Kurbelgehäusebauart
vorgeschlagen worden ist, bei der jedoch nur im Bereich zwischen den Zylindern parallel
zur Gehäusewand verlaufende innenliegende Rippen vorgesehen sind.
-
Es ist bekannt, an Kurbelgehäusen in Längsrichtung durchlaufende Versteifungshohlräume
vorzusehen, die entweder in den Seitenwänden des Gehäuses selbst oder außen an diesen
Seitenwänden durch seitlich abstehende Fußleisten gebildet werden. Die Anordnung
der Versteifungen entlang den Anbauebenen der Zylinderreihen, von der die Erfindung
ausgeht, zeichnet sich gegenüber diesen bekannten Ausführungen dadurch aus, daß
die Versteifungswirkung gleichzeitig den Seitenwänden und den die Zylinder tragenden
Abschlußplatten des Kurbelgehäuses zugute kommt. Es ergeben sich damit insbesondere
gegeniiber den gebräuchlichen Gehäusen luftgekühlter Brennkraftmaschinen gleicher
Bauart geringere Wanddicken; auf die bisher erforderlichen Versteifungsrippen und
-flansche kann verzichtet werden.
-
Im Hinblick darauf, daß die von den Ventilstößeln durchsetzte Versteifung
der Sammlung und Ableitung des Schmiermittels dient, weicht die Erfindung erheblich
von dem früheren Vorschlag ab, zur Versorgung von seitlich am Kurbelgehäuse angebauten
Hilfsmaschinen mit Schmieröl im Kurbelgehäuse Hohlräume vorzusehen, die in Längsrichtung
der Maschine deren Länge durchlaufen und in welchen 1lassenausgleichswellen das
Motorgehäuse durchsetzen. Diese Hohlräume sind dabei im Inneren des Motorgehäuses,
etwa in halber Höhe desselben, angeordnet und liegen somit im Gegensatz zu der bei
der Erfindung vorausgesetzten Gehäuseausbildung in erheblichem Abstand von der Anbaufläche
für die Motorzylinder. Hierdurch geht einerseits für diese Anbauflächen die versteifende
Wirkung dieser Hohlräume verloren und wird andererseits die Biegungssteifigkeit
des Gehäuses nicht in dem Ausmaß erhöht, wie dies bei den Gehäusen der erfindungsgemäßen
Bauart erreicht ist.
-
Bei Wasserkühlung der Maschine und Anordnung der Kühlmittelpumpe in
einem der stirnseitigen Deckel des Kurbelgehäuses ist in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung in dem die Pumpe enthaltenden Deckel zur Zuführung des Kühlwassers
ein Kanal vorgesehen, der die Pumpe mit der am tiefsten liegenden wasserführenden
Versteifung verbindet, von der die Kühlflüssigkeit durch die innenliegenden Versteifungen
und deren Verbindungskanäle in die hintereinandergeschalteten Kühlmäntel der beiden
Zylinderreihen gelangt; es kann dabei der Kühlkreislauf so eingerichtet sein, daß
die dem Kühlwassereintritt zunächst liegende Reihe die Arbeitszylinder der Kolbenmaschine,
enthält.
-
Umfaßt schließlich die Kolbenmaschine nach der Erfindung nur wassergekühlte
Motorzylinder, die in einer Reihe angeordnet sind, und sind deshalb die zur Aufnahme
von weiteren Zylindern vorgesehenen Öffnungen des Kurbelgehäuses verschlossen, so
sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Verschlüsse als Hohldeckel ausgebildet,
durch deren Hohlraum der Kühlmittelkreislauf geschlossen ist.
-
Im folgenden ist die Erfindung an Hand von Ausbildungsformen erläutert,
die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigt Fig.
1 den Querschnitt durch einen Motorkompressor mit Wasserkühlung, Fig. 2 einen Schnitt
nach der Linie II-II der Fig. 1 und Fig. 3 die Verwendung des bereits in Fig. 1
dargestellten Gehäuses bei einem luftgekühlten Motorkompressor; die Förderung und
Führung des Kühlmittels zu den Zylinderreihen ist in Fig. 4 dargestellt: Fig. 4
veranschaulicht gleichzeitig die Verwendung des erfindungsgemäßen Gehäuses bei einem
Einreihenmotor.
-
In allen Fällen bezeichnet 1 das Maschinengehäuse, dessen Versteifungen
2 bis 5 beiderseits jeder der beiden Zylinderreihen verlaufen. Die Zylinderbüchse
6 des Motorteiles und 7 des Kompressorteiles der dargestellten Aggregate reichen
mit ihren inneren Enden in das Kurbelgehäuse und sind im Falle der Anwendung der
Flüssigkeitskühlung (Fig. 1 und 2) von dem Kühlmantel 8 bzw. 9, der als ein vom
Gehäuse 1 getrennter Aufsatzteil ausgebildet ist, umgeben. Der Zylinderkopf 10 des
Motorteiles, der bei der in Fig. 1 dargestellten Ausbildung nach dem Viertaktverfahren
arbeitet, enthält Ventile 11, deren Antrieb über die seitlich des Kühlwassermantels
der Motorzylinder liegenden Stößel 12 erfolgt. Um dann, wenn der Motorteil des Aggregates
nach dem Zweitaktverfahren betrieben werden soll, lediglich die außerhalb des Gehäuses
liegenden Teile austauschen zu müssen und um die auf der Seite der Ventilstößel
liegenden Kanäle 2 auch dann zur Sammlung und Führung des vom `'entilantrieb durch
den Stößelraum 13 abfließenden Schmiermittels verwenden zu können, ist die Stößelführung
14 unterhalb des Kanals 2 angeordnet. Durch den Kanal 2 gelangt das abfließende
Schmieröl -zweckmäßig an den stirnseitigen Mündungen des Kanals 2 - in den Olsammelraum
15 am Grund des die Kurbelwelle 16 enthaltenden Gehäuses.
-
Die Kanäle 3 bis 5 dienen bei Wasserkühlung außer zur Versteifung
des Gehäuses 1 zur Führung und Verteilung des Kühlwassers. Das Kühlwasser wird bei
dem in Fig.4 dargestellten Beispiel von der Kühlwasserpumpe 18 durch den Kanal 19
vom --'-#iischlußstutzen 20 des nicht dargestellten Wasservorratsbehälters oder
Kühlers angesaugt und durch den weiteren Kanal 21 den Kühlwasserkanälen des Gehäuses
zugeführt. Zweckmäßig tritt es an deren tiefster Stelle, im vorliegenden Fall also
in den Kanal s, ein. Wie aus Fig. 1 zu erkennen, strömt das durch den Kanal 5 über
sämtliche Kompressorzylinder verteilte Wasser durch Verbindungsöffnungen 22 in die
Kühlmäntel 9 um die Kompressorzylinder über, um hieraus durch die Kühlwasserkanäle
23 in den höher liegenden Kanal 4 zu gelangen. Wie aus Fig.2 ersichtlich, zwingen
Querwände 24 dem Kühlwasser den Weg durch die Kanäle 23 auf. Durch die oberen Verbindungsöffnungen
25 tritt das Wasser in den Kanal 4 ein, von wo es durch Querkanäle 26 in den Verteilkanal
3 für die Motorzylinder gelangt, durch welchen Kanal es ebenfalls über die Länge
des Gehäuses auf die einzelnen Zylinder des Motorteiles verteilt wird. Nach dem
Passieren des Kühlmantels 8 und der Kanäle in den Zylinderköpfen des Motorteiles
wird das Kühlwasser in üblicher, nicht dargestellter Weise wieder dem Vorratsbehälter
oder Kühler zugeleitet.
-
Wird das Gehäuse bei einer Einreihenbrennkraftmaschine verwendet,
so bedarf es hierzu lediglich der in Fig. 4 erkennbaren Ergänzungsteile. In diesem
Fall werden die sonst zur Aufnahme der Zylinder 7 dienenden Öffnungen des beim vorliegenden
Beispiel waagerechten Gehäuseansatzes durch Deckel 17 verschlossen, deren
Hohlraum 27 die Verbindung zwischen den in diesem Falle übereinanderliegenden Kanälen
4 und 5 herstellt. Die sich hierbei ergebenden Strömungswiderstände für das Kühlmittel
sind lediglich
von der konstruktiven Ausbildung der Abschlußteile
abhängig, können aber - da keine Beschränkungen der konstruktiven Ausbildung zu
berücksichtigen sind - in jedem Fall vernachlässigbar klein gehalten werden.
-
Entsprechend dem Grundgedanken der Erfindung kann nach Fig. 3 das
Gehäuse auch bei Luftkühlung verwendet werden. In dieser Darstellung sind die gleichen
Teile mit den bereits anläßlich der anderen Figuren erklärten Ziffern bezeichnet,
woraus sich die Wirkungsweise auch dieser Ausbildung ergibt.
-
Die Motorzylinder 28 und die Kompressorzylinder 29 sind nunmehr mit
Kühlrippen versehen. Die t!bertrittsöffnungen 22, 25, 30 der Versteifungskanäle
sind in diesem Falle durch Stopfen 31 verschlossen. Die Rückführung des vom Ventilantrieb
stammenden Schmieröles erfolgt durch die hülsenförmigen Verschalungen 32 der Ventilstößel
12. In bewährter `''eise ist das Kühlluftgebläse 33 in dem der Verteilung der Kühlluft
dienenden Gehäuse 34 zwischen den Zylinderreihen angeordnet.
-
Wird das Gehäuse mit nur einer einzigen Zylinderreihe, also bei einem
Einreihenmotor verwendet, so treten an die Stelle der Kompressorzylinder Abschlußplatten,
da im Gegensatz zu den bei Wasserkühlung unter den gleichen Bedingungen anzuordnenden
Teilen Hohlräume zur Verbindung der Übertrittsöffnungen 22 und 25 entfallen. An
die Stelle des Kühlluftgehäuses 34 nach Fig. 3 tritt in diesem Fall eine Verschalung,
durch die die gesamte vom Gebläse geförderte Luft den Motorzylindern zugeführt wird.
-
Die vorstehend angeführten konstruktiven Mittel beziehen sich nur
auf Anwendungsbeispiele der Erfindung, ohne deren Anwendung in irgendeiner Richtung
zu umgrenzen. So ist selbstverständlich die Anwendung der erfinderischen Maßnahmen
bei der Gestaltung des Kurbelgehäuses von V-Motoren, bei welchen also überhaupt
keine Arbeitszylinder am Gehäuse angebaut werden, mit den gleichen Vorteilen verbunden,
wie sie in den beschriebenen Beispielen eines Motorkompressors und eines Einreihenmotors
erkennbar sind. Im übrigen ist die Anwendung der Erfindung nicht auf Motorkompressoren
beschränkt, sondern sie ist bei allen Aggregaten von Vorteil, bei welchen das gleiche
Gehäuse wahlweise bei Luft- oder Wasserkühlung Verwendung findet, da in diesen Fällen
eine Versteifung des Gehäuses mit Rücksicht auf die Einleitung der durch die Zylinderschrauben
übertragenen Kräfte in das Kurbelgehäuse eine erhebliche Verbesserung des Motorgehäuses
ergibt.