RECIPROCATING PISTONS INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Abstract: 1. Reciprocating piston internal combustion engine, the cylinder linings (28) of which have a cylinder bore diameter of 400 mm and more and whose pistons are articulated on a crankshaft (5) by means of connecting rods, the crankshaft being mounted in a machine frame (1) cast in one piece, and carried by bearing caps (6) fixed from below, wherein the bearing caps (6) have through-holes (20) for passing tie rods (21) through to secure them to the machine frame (1) and wherein the cylinder linings (28) are fixed on the machine frame (1) by tie rods (30) carrying nuts (36) on threaded shanks (34) at least on their upper ends and penetrating, by means of through-holes (31), cylinder heads (29) fixed on top, characterised by the combination of the following features : a) the one-piece machine frame (1) is cast from simple grey cast iron (GG25 or GG20) b) for securing the bearing caps (6) the one-piece machine frame (1) has through-holes (19) in alignment with their through-holes (20) for passing through correspondingly long tie rods (21) which completely penetrate the through-holes (19, 20) not having any thread, and at each end respectively carry a nut (24, 25) on a threaded shank (22, 23), one of which nuts (24) is supported on a corresponding contact surface (26) on the upper side of the machine frame (1), and the other of which (25) is supported on the lower side (27) of a bearing cap (6), c) the one-piece machine frame (1) has an intermediate partition (3) approximately on a level with its neutral bending zone, on which the tie rods (30) leading to a cylinder head (29) are fixed with their lower ends, d) all the tie rods (21; 30) extend beyond the nuts (24; 36) at least with their threaded shanks (22; 34) arranged at the upper ends, and with this projecting part form a supporting upstand for fixing and retaining a tie rod clamping- or nut-loosening device.

Description: Hubkolbenbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, deren Zylinder einen Bohrungsdurchmesser von etwa 400 mm und mehr besitzen. Hubkolbenbrennkraftmaschinen dieser Grössenordnung besitzen in der Regel ein mehrteiliges Maschinengestell, dessen einzelne Teile durch Schrauben bzw. Zuganker miteinander verbunden sind. Die Kurbelwelle ist hängend über von unten her angesetzte Lagerdeckel oder stehend über von oben her angesetzte Lagerdeckel am Maschinengestell gelagert. Als Grundlagerschrauben sind dabei Stiftschrauben verwendet, die in Sacklochgewindebohrungen im Lagerstuhl eingeschraubt sind. Die Zylinderkopfschrauben sind ebenfalls als Stiftschrauben ausgebildet und in den Obergurt des Maschinengestelles in entsprechende Sacklochgewindelöcher eingeschraubt. Für diese Art der Befestigung der Lagerdeckel und Zylinderköpfe müssen maschinengestellseitig gewisse Vorkehrungen getroffen sein. Da durch die besagte Schraubverbindung die einzelnen Maschinengestellteile nicht nur auf Druck, sondern auch beim Arbeitstakt auf Zug beansprucht werden, ist für das Maschinengestell in jedem Fall ein hochwertiges Gussmaterial erforderlich. Einfacher Grauguss würde den erforderlichen Belastungen nicht standhalten. Ausserdem sind Gussanhäufungen im Bereich der Sacklochgewindebohrungen unumgänglich, was üblicherweise zu relativ schwierig zu giessenden Formen führt. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, für Hubkolbenbrennkraftmaschinen der eingangs definierten Grössenordnung ein Bauprinzip vorzuschlagen, durch das gegenüber nach bislang bekannten Bauprinzipien hergestellten Brennkraftmaschinen eine wesentlich kostengünstigere, wirtschaftlichere Herstellung, insbesondere des Maschinengestelles möglich ist, ausserdem das Ausschussrisiko bei der Maschinengestellfertigung stark verminderbar, weniger Material erforderlich und damit Gewicht einzusparen ist und über dies sowohl für Erstmontage von Kurbelwelle, Zylinderbuchsen und Zylinderköpfen als auch für Wartungsarbeiten günstige Verhältnisse gewährleistet sind. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine der eingangs definierten Grössenordnung durch die Kombination der in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Durch den Entfall von grossen Gewinden im gegossenen Maschinengestell ergeben sich gegenüber einem konventionellen, zugankerlosen Gestell geringere Gussanhäufungen. Das Gussausschussrisiko sinkt; es ergeben sich fertigungstechnische Vereinfachungen. Gegenüber einem konventionellen mehrteiligen, zugankerzusammengehaltenen Maschinengestell besteht der Hauptvorteil in der Einteiligkeit des Maschinengestells durch den Wegfall bekannt nachteiliger Trennfugen. Durch das Angreifen der zum Zylinderkopf führenden Zuganker am Zwischenboden des Maschinengestells wird am Obergurt desselben eine Reduzierung der auftretenden dynamischen Spannungen erzielt; letzteres deshalb, weil die Beanspruchungen, herrührend aus Zugankerspannkraft und Zylinderbuchsenauflagepressung, sowohl auf den Obergurt des Maschinengestells, als auch den Zwischenboden aufgeteilt werden. Da die Zündkräfte weitgehend von den die Lagerdeckel haltenden Zugankern aufgenommen werden und sich deshalb im Gussmaterial des Maschinengestells vergleichsweise geringe dynamische Spannungen ergeben, die ausserdem durch die Druckvorspannung in den Bereich höherer Dauerfestigkeitswerte verlagert werden, kann das Maschinengestell gegenüber einem konventionellen zugankerlosen, gegossenen Maschinengestell entsprechend leichter ausgebildet und auch entsprechend einfacheres Gussmaterial verwendet werden. Die Verlängerung der Gewindezapfen zumindest am oberen Ende det Zuganker um ein gewisses Mass über die Muttern hinaus ermöglicht das Ansetzen einer Zugankerspann- bzw. Mutterlösevorrichtung. Dies stellt insbesondere bei Brennkraftmaschinen der gattungsgemässen Grössenordnung einen erheblichen Vorteil dar, weil das Hantieren mit schweren Werkzeugen im Triebraum entfällt. Darüber hinaus ermöglicht das Bauprinzip der Durchgangsbohrungen des Maschinengestells und der Lagerdeckel durchdringenden Zuganker eine relativ einfache Montage der Kurbelwelle. Nachstehend ist das erfindungsgemässe Bauprinzip für Hubkolbenbrennkraftmaschinen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig.1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Hubkolbenbrennkraftmaschine nach dem erfindungsgemässen Bauprinzip, Fig.2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Hubkolbenbrennkraftmaschine nach dem erfindungsgemässen Bauprinzip. In den beiden Figuren der Zeichnung ist jeweils eine Hubkolbenbrennkraftmaschine teilweise im Schnitt und nur mit jenen Teilen dargestellt, die für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind. Die Erfindung ist im Zusammenhang mit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine zu sehen, deren Zylinder einen Bohrungsdurchmesser von etwa 400 mm und mehr besitzen und deren Kolben über Pleuel an einer Kurbelwelle angelenkt sind. In den Figuren sind gleiche bzw. einander entsprechende Teile. mit gleichen Bezugszeichen angezogen. Mit 1 ist dabei ein Maschinengestell und mit 2 dessen Obergurt bezeichnet. Das Maschinengestell 1 weist erfindungsgemäss etwa in Höhe seiner biegeneutralen Zone einen Zwischenboden 3 auf, dessen Unterseite mit 4 bezeichnet ist. Entsprechend einem weiteren Kriterium der Erfindung ist das Maschinengestell 1 einteilig und aus einfachem Grauguss, beispielsweise solchem der Bezeichnung GG 25 oder GG 20, gegossen. Darüber hinaus ist - ebenfalls erfindungsgemäss - die Kurbelwelle 5 hängend über von unten her angesetzte Lagerdeckel 6 am Maschinengestell 1 gelagert. Hierzu weist letzteres oberhalb seiner mit 7 angezogenen Grundplatte im Kurbelraum Einbuchtingen mit seitlichen Anlageflächen 8, 9, 10 und 11 sowie beiderseits einer oberen Kurbelwellenlagerhälfte 12 zueinander fluchtende obere Anlageflächen 13, 14 auf. An diesen Anlageflächen 8, 9, 10, 11, 13 und 14 liegen die Lagerdeckel 6 mit ihren Seitenflächen 15, 16 sowie mit ihrer senkrecht zu den Seitenflächen 15, 16 stehenden Oberseite 17 derart an, dass sich die in den Lagerdeckeln 6 befindlichen unteren Kurbelwellenlagerhälften 18 mit der jeweils zugehörigen oberen Kurbelwellenlagerhälfte 11 ergänzen. Entsprechend einem weiteren erfindungsgemässen Kriterium weisen die Lagerdeckel 6 zu ihrer Befestigung am Maschinengestell 1 ebenso wie dieses keine Gewinde, sondern jeweils zueinander fluchtende Durchgangsbohrungen 19 und 20 zur Hindurchführung von Zugankern 21 auf. Letztere durchdringen dabei erfindungsgemäss die Durchgangsbohrungen 19 und 20 vollständig und tragen an jedem Ende auf Gewindezapfen 22, 23 je eine Mutter 24, 25; dabei stützt sich die auf dem Gewindezapfen 22 sitzende obere Mutter 24 an einer Anlagefläche 26 an der Oberseite des Obergurtes 2 am Maschinengestell 1, die am Gewindezapfen 23 sitzende untere Mutter dagegen an einer Anlagefläche 27 an der Lagerdeckelunterseite ab. Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die mit 28 bezeichneten Zylinderbuchsen durch oben aufgesetzte Zylinderköpfe 29 ebenfalls über Zuganker 30 am Maschinengestell festgelegt, wobei die Zuganker 30 ebenfalls Durchgangsbohrungen 31 in den Zylinderköpfen 29, 32 in den Oberteilen der Zylinderbuchsen 28 und 33 im Maschinengestell 1 durchdringen sowie an ihren oberen und unteren Enden jeweils einen Gewindezapfen 34 bzw. 36 aufweisen von denen zumindest die oberen (34) Muttern 36 tragen. Letztere stützen sich an Anlageflächen 37 an der Oberseite der Zylinderköpfe 29 ab. An ihren unteren Enden sind die Zuganker 30 erfindungsgemäss am Zwischenboden 3 des Maschinengestells 1 axial festgelegt. Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig.1 durchdringt dabei jeder Zuganker 30 die zugehörige, auch den Zwischenboden 3 durchsetzende Durchgangsbohrung 33 und trägt auf seinem unteren Gewindezapfen 35 eine Mutter 38, die sich an der Unterseite 4 des Zwischenbodens 3 abstützt. Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig.2 dagegen durchdringt jeder Zuganker 30 zwar auch die zugehörige Durchgangsbohrung 33 im Maschinengestell 1, jedoch ist die Durchgangsbohrung 33 hier im Bereich des Zwischenbodens 3 mit einem Gewinde versehen, in dem der Zuganker 30 mit seinem am unteren Ende sitzenden Gewindezapfen 35 festgelegt ist. Entsprechend einem weiteren Kriterium der Erfindung ist jeder Zuganker 21 bzw. 30 zumindest mit seinem am oberen Ende sitzenden Gewindezapfen 22 bzw. 34 über die Mutter 24 bzw. 36 hinaus verlängert und bildet mit diesem überstehenden Teil einen Tragsockel zum Ansetzen und Halten einer Zugankerspann--bzw.Mutterlösevorrich- tung. Bei letzterer handelt es sich um ein hydraulisch betätigbares Spezialwerkzeug, das in der Regel zusammen mit der Maschine an einen Kunden ausgeliefert wird. Bezugszeichenliste 1 Maschinengestell 2 Obergurt an 1 3 Zwischenboden 4 Unterseite von 3 5 Kurbelwelle 6 Lagerdeckel 7 Grundplatte von 1 8 Anlagefläche seitlich an 1 9 II 10 " 11 in 12 obere Kurbelwellenlagerhälfte 13 obere Anlagefläche an 1 1 4 II 15 Seitenfläche an 6 16 6 17 Oberseite von 6 18 untere Kurbelwellenlagerhälfte 19 Durchgangsbohrung in 1 20 " " 6 21 Zuganker 22 Gewindezapfen 23 24 Mutter auf 22 25 Mutter auf 23 26 Anlagefläche an 1 für 24 27 Anlagefläche an 6 für 25 28 Zylinderbuchsen 29 Zylinderköpfe 30 Zuganker 31 Durchgangsbohrung in 29 für 30 32 Durchgangsbohrung in 28 für 30 33 Durchgangsbohrung in 1 für 30 34 Gewindezapfen oben an 30 35 Gewindezapfen unten an 30 36 Muttern 37 Anlagefläche an Ober seite von 29

Claims: Patentansprüche: 1 . Hubkolbenbrennkraftmaschine, deren Zylinder einen Bohrungsdurchmesser von etwa 400 mm und mehr besit zen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) ein einteiliges, gegossenes Maschinengestell (1), b) als Material für das Maschinengestell (1) ist einfacher Grauguss verwendet, c) eine hängend über von unten her angesetzte Lager deckel (6) am Maschinengestell (1) gelagerte Kurbelwelle (5) d) die Lagerdeckel (6) weisen zu ihrer Befestigung am Maschinengestell (1) ebenso wie dieses keine Gewinde, sondern jeweils zueinander fluchtende Durchgangsbohrungen (19, 20) zur Hindurchfüh rung von Zugankern (21) auf, e) die Zuganker (21) durchdringen die Durchgangs bohrungen (19, 20) vollständig und tragen an je dem Ende auf Gewindezapfen (22, 23) je eine Mutter (24, 25), die sich an einer entsprechen den Anlagefläche (26) an der Oberseite des Maschinengestells (1) bzw. (27) an der Lager deckelunterseite abstützt, f) die Zylinderbuchsen (28) sind durch oben aufge setzte Zylinderköpfe (29) ebenfalls über Durch gangsbohrungen (31, 32, 33) durchdringende, zu mindest an ihren oberen Enden auf Gewindezapfen (34) Muttern (36) tragende Zuganker (30) am Maschinengestell (1) festgelegt. g) das Maschinengestell (1) weist etwa in Höhe sei ner biegeneutralen Zone einen Zwischenboden (3) auf, an dem die zum Zylinderkopf (29) führenden Zuganker (30) mit ihren unteren Enden festgelegt sind, h) alle Zuganker (21, 30) sind zumindest mit ihren an den oberen Enden angeordneten Gewindezapfen (22, 34) über die Muttern (24, 36) hinaus ver längert und bilden mit diesem überstehenden Teil einen Tragsockel zum Ansetzen und Halten einer Zugankerspann- bzw. Mutterlösevorrichtung. 2. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die zu den Zylinderköp fen (29) führenden Zuganker (30) mit ihren am unte ren Ende gegebenen Gewindezapfen (35) Durchgangs bohrungen (33) im Zwischenboden (3) durchdringen und über sich an der Zwischenbodenunterseite (4) abstützende Muttern (38) axial festgelegt sind. 3. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die zu den Zylinderköp fen (29) führenden Zuganker (30) mit ihren am un teren Ende gegebenen Gewindezapfen (35) in den Zwischenboden (3) durchdringenden Gewindebohrun gen (33) axial festgelegt sind. 4. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass das Maschinengestell (1) aus Material der Bezeichnung GG 25 oder GG 20 gegossen ist.

Inventors: LOCHBICHLER, WOLFRAM, PFLEIDERER, ERNST
Applicants: M.A.N. - B&W DIESEL GMBH
Application year: 1983
Main classification: F02F1
IPC codes: F16C9, F02F7, F02F1