CN1219966C - 液冷式内燃机的气缸体曲轴箱 - Google Patents

液冷式内燃机的气缸体曲轴箱 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种液冷式内燃机的气缸体曲轴箱，它可设计为复合铸件，其中，铝的发动机缸体被一镁壳体围绕。此气缸体曲轴箱按这样的方式设计，即，铝发动机缸体主要用于在气缸盖与曲轴轴承盖之间力的分配和导引冷却水，与此同时，镁壳体不导引冷却水而主要用于导引润滑油以及除此之外相应地设计为分担弯曲和扭转负荷。

Description

液冷式内燃机的气缸体曲轴箱
技术领域
本发明涉及一种液冷式内燃机的气缸体曲轴箱。
背景技术
为了减轻气缸体曲轴箱的重量，已知优选地用一种可承受高负荷的材料制成高负荷的主要由气缸和直接或间接成形的曲轴轴承构成的发动机缸体，以及低负荷的壳体壁单独用一种较轻的尤其制成薄壁的材料构成，与此同时考虑与材料相适应地分开导引液态工作介质。
由DE 4 306 269 A1已知一种液冷式内燃机的气缸体曲轴箱，其中，包括在一盖的曲轴一侧成形的轴承座和整体式位于轴承座上面的气缸套的发动机缸体被一壳体外套包络，其中壳体外套通过突缘与盖可密封地连接，以便将导引润滑油的曲轴腔与为气缸套配设的冷却剂腔分开。对于这种仅仅作为结构原理公开的气缸体曲轴箱，可考虑为发动机缸体和外套使用不同的材料，然而这种气缸体曲轴箱不能作为用于有运行能力的内燃机的实例。
而DE 4 409 750 A1则介绍了一种液冷式内燃机用的气缸体曲轴箱实例，它包括一个主要由镁构成的壳体和一个含有多个排列成行的气缸套的缸体。为了与材料相适应地分开导引液态工作介质，铝合金制的被镁围绕的缸体在气缸盖一侧的端部区内，有围绕互相连接的气缸套的包络壁，用于构成冷却剂腔，所以润滑油作为另一种液态工作介质优选地在设计在镁壳体中的通道内导引。尽管在此已知的气缸体曲轴箱中已保证，作为冷却剂的冷却水不在镁壳体内导引，但是这种按小重量结构方式组合有轴承座的镁壳体，不太适用于有高负荷的内燃机。
因此，EP 0 751 289 B1公开并说明了一种液冷式内燃机的气缸体曲轴箱，其中，采用一种铁质材料制成的包括一方面设在一盖上的轴承座和另一方面所设的气缸套的发动机缸体，它处于一个通过围铸制成的铝壳体内。由此文件的附图可以看出，没有表示的气缸盖用螺钉装在铝壳体上，而曲轴轴承的轴承盖与用铁质材料构成的轴承座用螺钉连接。因此，在气缸盖与曲轴轴承盖之间的力传递按不利的方式通过有不同热膨胀系数的材料延伸。这就要求例如一种用特别高的压力压紧的气缸盖密封装置。
按DE 195 40 763 C1的液冷式内燃机气缸体曲轴箱中避免了这一问题，其中，用铁质材料制成的包括一方面设在一盖上的轴承座和另一方面整体式设置的气缸套的发动机缸体，附加地设用于螺钉固定气缸盖的自由伸出的螺纹孔。这种重量较重的发动机缸体可被一铅或镁合金制的壳体围绕，不过在镁壳体的情况下，为了避免与冷却水有害的接触，应采取复杂的防腐措施。
发明内容
本发明的目的是，对于一种由铝和镁合金组合浇注制成的气缸体曲轴箱，在与材料相适应地分开导引所需要的液态工作介质的同时，显示出一种能可靠承力和力矩的结构。
为实现上述目的，本发明提供一种液冷式内燃机的气缸体曲轴箱，
-包括一个用铝合金制的发动机缸体，它有在曲轴侧成形在盖上的轴承座和整体式位于轴承座上面的气缸套，
-气缸套与成形在它上面的包络壁一起构成在气缸盖一侧的冷却剂腔的边界，其中
-成形在较短或较低的包络壁内起气缸盖螺栓连接装置作用的螺纹孔，通过设在气缸套上的腹板与盖传力连接；以及，此外
-铝的发动机缸体浇铸在一个用镁合金制的壳体内，壳体有一个作为曲轴箱边界的壳体壁段，它们
-通过具有浇涛在其中的轴承座的横向连接区互相连接；此外
-设计有油路的镁壳体在第一个端部区借助一整体结构的端侧框加强，而镁壳体
-在另一个第二端部区，围绕着通过肋支承在铝的发动机缸体上设置的螺纹孔，螺纹孔用于可拆地连接离合器或传动装置壳，最后，
-镁壳体与铝发动机缸体通过分布地设在该缸体中的、可被镁合金充填的通孔和通道附加地连接。
本发明的优点是，一方面设计有冷却剂腔的用铝合金制的发动机缸体承受气缸盖与曲轴轴承盖之间的传递作用力，而另一方面在围铸壳体的镁合金时，通过可充填的通孔和通道与铝的发动机缸体构成一抗弯和抗扭的单元，这一效果通过有目的地详细设计镁壳体而得到有利的支持。
附图说明
下面借助于附图中表示的实施例说明本发明。其中：
图1  气缸体曲轴箱透视图；
图2  按本发明的发动机缸体透视图；
图3  沿图2中的线III-III通过发动机缸体的剖面；
图4  沿图1所示气缸体曲轴箱中的线IV-IV的剖面；以及
图5  通过一种略加修改的设计的气缸体曲轴箱详细剖面。
具体实施方式
用于详细表示的液冷式内燃机的气缸体曲轴箱1包括一个用铝合金制成的发动机缸体2，缸体2有一个在曲轴侧成形在一盖3上的轴承座4和整体式位于轴承座上面的气缸套5，气缸套5与成形在它上面的包络壁6、6′一起构成在气缸盖一侧的冷却剂腔7、7′的边界。
在较短或较低的包络壁6、6′内成形起气缸盖螺栓连接装置作用的螺钉孔8，它们通过设在气缸套5上的腹板9与盖3建立到轴承座4的传力连接。由此以有利的方式保证，在未进一步表示的内燃机的未表示的气缸盖与对应于轴承座4的轴承盖之间的拉和/或压负载作用，仅仅在高强度的铝发动机缸体2内延伸。
为了获得一种重量轻和尽管如此高刚度的气缸体曲轴箱，将铝的发动机缸体2浇注在一个用镁合金制的壳体10内，壳体10有一个作为曲轴箱11边界的壳体壁段12、12′。
由图4可进一步看出，彼此处于相对位置的壳体壁段12、12′互相通过横向连接区13连接，在加强壳体壁段12、12′的横向连接区13内铸入相关的轴承座4。在壳体段12、12′的横向连接区13与被围绕的轴承座4之间，按有利的方式实施收缩连接，这种热压配合有助于力和力矩在铝的发动机缸体2和镁壳体10上的分配。
设计有仅用于导引润滑油的油路14、15的镁壳体10，在第一端部区借助一整体设置的端侧框16加强，尤其提高抗扭刚度。
在另一个第二端部区，镁壳体10围绕着借助肋17支承在铝发动机缸体2上地设置的螺纹孔18，螺纹孔18用于可拆式地连接图中未表示的离合器或传动装置壳。
为了在镁壳体10与铝发动机缸体2之间获得附加的夹紧，附加地采用分布地设在铝发动机缸体2中的浇注时可被镁合金充填的通孔和通道，如后面所说明的那样。
由图2可见，铝发动机缸体2包括盖3和互相连接的气缸套5，因此，包络壁6、6′构成通过连接的气缸套5彼此分开的冷却剂腔7、7′的边界。由图2还可看出，排气侧的冷却剂腔7′设有穿过镁壳体10的铝输入接管19，此外，吸气侧的冷却剂腔7有一个设在铝发动机缸体2的第一端部区内的排出上升通道20，它与在气缸盖一侧的一个接头连接。
由图1和4可以看出，铝发动机缸体2的气缸套5和包络壁6、6′与镁壳体10在气缸盖一侧齐平地终止在一公共的密封面21内，其中，为了接近密封面处附加的连接，镁壳体10借助于在包络壁6、6′外侧、密封面21下方、连接螺纹孔8的突缘23内在浇铸时可充填的通孔22，附加地形锁合连接。
图2和3表示，螺纹孔8设计为使包络壁6、6′外侧突出，以及，螺纹孔分别通过两个在冷却腔7、7′下方彼此隔开间距设在气缸套5上的腹板9与盖3传力连接，其中，两个腹板9一方面与气缸套一部分和另一方面与连接腹板的隔壁24，构成一个在围绕铝发动机缸体2浇注镁壳体10时可充填浇注材料的通道25(图4)，用于使镁壳体10大体在二分之一壳体高度处与铝发动机缸体2形锁合地夹紧。
尤其如图2所示，为了局部增大镁壳体10横向连接区13的横截面，轴承座4在两个端侧各有一槽状凹陷26，因此以有利的方式在横向连接区13内获得一横截面增厚的翼缘，用于有利地增强壳体10的壳体壁段12、12′。鉴于在铝轴承座4内的轴承盖螺纹孔，所以凹陷26在曲轴一侧的边界27，设在离可分式曲轴轴承29的轴承中面有足够距离处，以保证在轴承座4内的轴承盖螺纹孔28的承载能力。
为了提高镁壳体10的横向连接区13与铝轴承座4的形锁合夹紧力，轴承座4按图2有带通孔31的侧向凸肩30，在浇注镁壳体10时这些通孔31可充填浇注材料。采用这种设计，使镁壳体10即使在下端也与铝发动机缸体2夹紧。
尤其由图3可见，气缸套5在盖3与相关的冷却剂腔7、7′下侧之间，有大体设在螺纹孔8的腹板9之间中央的加强肋32。这些用于增强气缸套5的加强肋32，按有利的方式增大用于力锁合地连接镁壳体10的铝发动机缸体2的表面。
为了附加地加固或增强气缸体曲轴箱1，与轴承座4对应的图中未表示的轴承盖组合在图中未表示的轴承底板内，以及曲轴轴承29为了达到较小的工作间隙包括必要时由一种铁质材料构成的浇注件。
最后，为了进一步增强抗弯曲和扭转负荷的能力，在镁壳体10内设沿两个纵侧分布地排列的通风通道33和回油通道15，它们各有一种横向于发动机纵轴线定向的矩形横截面34，其中，通道15、33的壁与壳体纵向肋35连接，以及在通道与纵向肋35的连接区，设针对铝螺钉设计的螺纹凸耳36，用于连接发动机支承件和/或辅助设备。
为了获得能承受高负荷的连接部位，可在一个或多个设在铝发动机缸体2上的轴承座4上，设侧向定向的穿过镁壳体10的销柱37，销柱各有一尤其用于旋入铝螺钉的螺纹孔，用于固定单独的装置(图5)。
最后，为了获得材料统一的密封面21，还可以规定，铝发动机缸体2在包络壁6、6′处有设计为与气缸套5齐平的覆盖镁壳体10的密封突缘38。
在前面早已提及的容纳轴承座4的轴承底板优选地也用镁合金制造。
按本发明结构的气缸体曲轴箱1设计为，液态工作介质中的冷却水仅仅在铝的构件内导引，而润滑油则主要在镁构件中输送。
作为铝合金优选地考虑一种共晶的或过共晶的阿鲁西尔铝硅合金化合物。

Claims (11)

1.液冷式内燃机的气缸体曲轴箱，
-包括一个用铝合金制的发动机缸体(2)，它有在曲轴侧成形在盖(3)上的轴承座(4)和整体式位于轴承座上面的气缸套(5)，
-气缸套(5)与成形在它上面的包络壁(6，6′)一起构成在气缸盖一侧的冷却剂腔(7、7′)的边界，其中
-成形在较短或较低的包络壁(6、6′)内起气缸盖螺栓连接装置作用的螺纹孔(8)，通过设在气缸套(5)上的腹板(9)与盖(3)传力连接；以及，此外
-铝的发动机缸体(2)浇铸在一个用镁合金制的壳体(10)内，壳体(10)有一个作为曲轴箱(11)边界的壳体壁段(12、12′)，它们
-通过具有浇涛在其中的轴承座(4)的横向连接区(13)互相连接；此外
-设计有油路(14、15)的镁壳体(10)在第一个端部区借助一整体结构的端侧框(16)加强，而镁壳体(10)
-在另一个第二端部区，围绕着通过肋(17)支承在铝的发动机缸体(2)上设置的螺纹孔(18)，螺纹孔用于可拆地连接离合器或传动装置壳，最后，
-镁壳体(10)与铝发动机缸体(2)通过分布地设在该缸体(2)中的、可被镁合金充填的通孔和通道附加地连接。
2.按照权利要求1所述的气缸体曲轴箱，其特征为：
-铝发动机缸体(2)包括盖(3)和互相连接的气缸套(5)，以及
-包络壁(6、6′)构成通过相应地分段连接的气缸套(5)彼此分开的冷却剂腔(7、7′)的边界，其中
-在排气侧的冷却剂腔(7′)设有穿过镁壳体(10)的铝输入接管(19)，而
-在吸气侧的冷却剂腔(7)有一个设在铝发动机缸体(2)第一端部区内的排出上升通道(20)。
3.按照权利要求1所述的气缸体曲轴箱，其特征为：
-铝发动机缸体(2)的气缸套(5)和包络壁(6、6′)与镁壳体(10)在气缸盖一侧齐平地终止在一公共的密封面(21)内，其中，
-镁壳体(10)借助于在包络壁(6、6′)外侧、密封面(21)下方、连接螺纹孔(8)的突缘(23)内在浇注时可充填的通孔(22)，附加地形锁合连接。
4.按照权利要求1所述的气缸体曲轴箱，其特征为：
-螺纹孔(8)设计为使包络壁(6、6′)外侧突出，以及
-螺纹孔分别通过在冷却剂腔(7、7′)下方彼此隔开间距地设在气缸套(5)上的两个腹板(9)与盖(3)传力连接，其中
-两个腹板(9)一方面与气缸套一部分和另一方面与连接腹板的隔壁(24)构成一个在围绕铝发动机缸体浇注镁壳体(10)时可充填浇注材料的通道(25)，用于使壳体(10)与发动机缸体(2)进一步形锁合地夹紧。
5.按照权利要求1所述的气缸体曲轴箱，其特征为：
-为了局部增大镁壳体(10)横向连接区(13)的横截面，轴承座(4)在两个端侧各有一槽状凹陷(26)，其中
-凹陷(26)在曲轴轴承一侧的边界(27)设在离一可分式曲轴轴承(29)的轴承中心面有足够距离处，以保证在轴承座(4)内的轴承盖螺纹孔(28)的承载能力。
6.按照权利要求5所述的气缸体曲轴箱，其特征为：
-轴承座(4)有带通孔(31)的侧向凸肩(30)，
-在浇注镁壳体(10)时这些通孔(31)可充填浇注材料，用于使镁壳体(10)的横向连接区(13)与铝轴承座(4)形锁合地夹紧。
7.按照权利要求4所述的气缸体曲轴箱，其特征为：气缸套(5)在盖(3)与相关的冷却剂腔(7、7′)下侧之间，有设在螺纹孔(8)成对腹板(9)之间大致居中的加强肋(32)。
8.按照权利要求1所述的气缸体曲轴箱，其特征为：
-与轴承座(4)对应的轴承盖组合在一轴承底板内，以及曲轴轴承包括用铁质材料构成的浇注件。
9.按照权利要求1所述的气缸体曲轴箱，其特征为：
-在镁壳体(10)内设沿两个纵侧分布地排列的通风和回油通道(33、15)，它们各有
-一个横向于发动机纵轴线定向的矩形横截面(34)，其中
-通道(15、33)的壁与壳体纵向肋(35)连接，以及
-在连接区设两个针对铝螺钉设计的螺纹凸耳(36)，用于连接发动机支承件和/或辅助设备。
10.按照权利要求1所述的气缸体曲轴箱，其特征为：在一个或多个设在铝发动机缸体(2)上的轴承座(4)上，设侧向定向的穿过镁壳体(10)的销柱(37)，销柱各有一个用于旋入铝螺钉的螺纹孔，用以固定单独的装置。
11.按照权利要求1至10中一项所述的气缸体曲轴箱，其特征为：铝发动机缸体(2)在包络壁(6、6′)处有设计为与气缸套(5)齐平的覆盖镁壳体(10)的密封突缘(38)。
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