DE10020438A1 - Verfahren zum Anschmelzen von Zylinderlaufbuchsen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anschmelzen von Zylinderlaufbuchsen 1 in Zylindern 6 eines Kurbelwellengehäuses 2 einer Kolben-Brennkraftmaschine, wobei in einen Stegbereich 3 zwischen zwei Zylinderlaufbuchsen 1 Gußmaterial eingebracht wird und im Bereich mindestens einer Stirnseite 4 der Zylinderlaufbuchsen 1 Gießhilfen wie Stegbrücken 5 angegossen und anschließend wieder entfernt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anschmelzen von Zylinderlaufbuchsen in Zylindern eines Kurbelwellengehäu­ ses einer Kolben-Brennkraftmaschine, wobei in einen Steqbe­ reich zwischen zwei Zylinderlaufbuchsen Gußmaterial einge­ bracht wird.

Bei Motoren mit AL-Kurbelwellengehäuse werden unter anderem Zylinderlaufbuchsen aus siliziumhaltigem Aluminium verwendet, da die meisten Aluminiumlegierungen selbst als Kolbenlaufflä­ che nicht tauglich sind. Die fertigen Laufbuchsen können in die Gießform auf dafür vorgesehene Pinolen aufgesteckt werden. Beim Gießvorgang werden sie von flüssigem Aluminium über mehr oder weniger große Bereiche angeschmolzen und sind dadurch nicht mehr lösbar. Wenn das Kurbelwellengehäuse besonders kurz gebaut werden soll, kann sich zwischen den Zylinderlaufbuchsen nur noch wenig bzw. eine dünne Schicht flüssiges Aluminium an­ sammeln. Das führt dazu, daß nach der Engstelle zu wenig von der Buchse angeschmolzen wird. Das kann im Motorbetrieb auf­ grund der dort sehr hohen Temperaturbelastung und der dynami­ schen Zünddruckbelastung zu Schäden der Buchse führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zylinderlauf­ buchsen derart einzugießen, daß der Anschmelzvorgang mit dem umliegenden Kurbelwellengehäuse verbessert wird.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß im Be­ reich mindestens einer Stirnseite der Zylinderlaufbuchsen Gießhilfen wie Stegbrücken angegossen und anschließend wieder entfernt werden. Hierdurch wird erreicht, daß in dem genannten Bereich mehr Gußmittel eingebracht wird. Das vergrößerte Guß­ mittelvolumen und der damit vergrößerte Wärmeeintrag gewähr­ leistet ein Anschmelzen des oben genannten stirnseitigen Steg­ bereichs. Es wird erreicht, daß die Zylinderlaufbuchsen in axialer Richtung ausgehend von der Stirnseite der Zylinder­ laufbuchsen auf eine Länge von mindestens 10% ihres Innen­ durchmessers angeschmolzen werden.

Ein zusätzlicher Wärmeeintrag wird gemäß einer Weiterbildung dadurch gewährleistet, daß die Gießhilfen stirnseitig im Steg­ bereich zwischen den einzelnen Zylinderlaufbuchsen vorgesehen sind oder daß eine oder mehrere Gießhilfen stirnseitig über den Umfang der Zylinderlaufbuchse angeordnet sind. Der Wärme­ eintrag erhöht sich mit zusätzlichem Gußmittel bzw. flüssigem Aluminium, so daß der Anschmelzvorgang der Zylinderlaufbuchsen verbessert wird.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, daß die Gießhilfen stirnseitig über den Umfang der Zylinderlaufbuchse als Deckel oder deckel­ förmig ausgebildet sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, daß die Gießhilfen ausge­ hend von der Stirnfläche eine Höhe von 30 mm bis 50 mm aufwei­ sen und im Querschnitt rechteckförmig ausgebildet sind.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, daß sich die Gießhilfen in Richtung einer Kurbelwelle von ei­ ner Innenseite der Zylinderlaufbuchse bis zur Innenseite der benachbarten Zylinderlaufbuchse erstrecken und daß die Gieß­ hilfen konkav ausgebildet bzw. an die Innenseite der Zylinder­ laufbuchse angepaßt sind. Somit wird der Wärmeeintrag im Steg­ bereich auf ein Maximum ausgedehnt.

Vorteilhaft ist es ferner, daß die Gießhilfen eine Länge zwi­ schen 20 mm und 60 mm aufweisen oder über einen Teilumfang der Stirnseite der Zylinderlaufbuchse zwischen 20° und 90° ange­ ordnet sind.

Bei der Verwendung von Druckguß werden die eingesetzten Zylin­ derlaufbuchsen bei manchen Ausführungen von Kurbelwellengehäu­ sen auch vom Druckgußwerkstoff übergossen. Der übergossene Be­ reich ist darf nicht von den Kolbenringen überstrichen werden. Der Vorteil dieser Ausführung liegt darin, dass die Kontakt­ fläche zum Zylinderkopf keinen Materialwechsel und damit keine Spalte aufweist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Kurbelwellengehäuses im Schnitt von der Seite,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Zylin­ ders.

In Fig. 1 ist mit 2 ein Kurbelwellengehäuse bezeichnet. Das Kurbelwellengehäuse 2 besteht aus einem Gußblock mit Verstei­ fungsrippen 15 und eingegossenen Zylinderlaufbuchsen 1. Auf der Oberseite weist das Kurbelwellengehäuse 2 eine Flanschflä­ che 7 zum Anschluß eines nicht dargestellten Zylinderkopfs auf. Die Flanschfläche 7 ist mit Sacklochbohrungen bzw. Sack­ lochqewinden 8 zur Aufnahme von Zylinderkopfschrauben ausge­ stattet. Neben den Sacklochgewinden 8 sind auch Kühlmittelka­ näle bzw. Kühlmittelübergänge 9 vorgesehen, die bei auf­ geflanschtem Zylinderkopf mit dessen Kühlmittelkanälen in Ver­ bindung stehen.

Auf der unteren Seite des Kurbelwellengehäuses 2 sind Kurbel­ wellenlager mit Lagerstühlen 11 und Lagerdeckeln 13 für die Aufnahme einer nicht dargestellten Kurbelwelle anqeordnet. Die Lagerdeckel 13 sind über eine Flanschfläche und Lagerschrau­ ben 12 mit den Lagerstühlen 11 lösbar verbunden.

Oberhalb des Lagerstuhls 11 weist das Kurbelwellengehäuse 2 eine Gasaustauschbohrung 14 auf, die einen Gasaustausch zwi­ schen verschiedenen Kurbelwellengehäusekammern gewährleistet. Ebenfalls auf der Unterseite des Kurbelwellengehäuses 1 ist eine Flanschfläche für ein nicht dargestelltes Kurbelwellenge­ häuseunterteil vorgesehen.

An der rechten und linken Seite ist das Kurbelwellengehäuse 2 mit zahlreichen Versteifungsrippen 15 ausgestattet, die zu ei­ nem Teil parallel zu einer Zylindermittelachse und zum anderen Teil parallel zu einer Kurbelwellenachse verlaufend angeordnet sind.

Das hier dargestellte Kurbelwellengehäuse 2 weist eingegossene Zylinderlaufbuchsen 1 auf, die mit einer jeweiligen Stirnsei­ te 4 plan zur Flanschfläche 7 angeordnet sind, d. h. die Stirnseite 4 liegt auf der gleichen Querebene wie die Flanschfläche 7.

Im Bereich der Stirnseiten 4 bzw. in einem Stegbereich 3 der Zylinder zwischen den Zylinderlaufbuchsen 1 sind Gießhilfen 5, 5' vorgesehen. Die Gießhilfen 5, 5' überdecken den Stegbe­ reich 3 bis in eine Höhe von 30 mm bis 50 mm über die Flanschfläche 7. Die vordere Gießhilfe 5 ist im Querschnitt rechteckförmig ausgebildet und erstreckt sich in Richtung der Kurbelwelle von einer Innenseite 16 der Zylinderlaufbuchse zur benachbarten Innenseite 16' der Zylinderlaufbuchse. Die hinte­ re Gießhilfe 5' ist in ihrem Querschnitt von oben konkav aus­ gebildet und an die Außenfläche der angrenzenden Zylinderlauf­ buchse 1 angepaßt. Beide Gießhilfen 5, 5' weisen eine Länge zwischen 20 mm und 60 mm auf bzw. sind über einen Umfang oder Teilumfang der Stirnseite 4 der Zylinderlaufbuchse 1 zwischen 20° und 90° angeordnet, wobei der Bohrungsdurchmesser 80 mm bis 100 mm beträgt.

Fig. 2 zeigt drei nebeneinander angeordnete Zylinder im Schnitt. Mit 1 ist die Zylinderlaufbuchse des mittleren Zylin­ ders 6 bezeichnet. Sie grenzt auf der linken und rechten Seite an die jeweilige Zylinderlaufbuchse 1', 1" bzw. den Stegbe­ reich 3, 3' der benachbarten Zylinder 6', 6" an.

Auf der oberen Flanschfläche 7 sind zwei verschiedene Ausfüh­ rungsformen der Gießhilfen 5, 5' dargestellt. Die rechte Gieß­ hilfe 5 ist im Querschnitt rechteckförmig ausgebildet und di­ rekt über dem Stegbereich 3' zwischen dem mittleren und dem rechten Zylinder 6, 6' angeordnet. Die linke Gießhilfe 5' ist hier mit trapezförmigem bzw. sich veränderndem Querschnitt ausgebildet, da sie sich gemäß Fig. 1 über einen Teilumfang der Zylinder 6, 6' erstreckt. Sie ist ebenfalls direkt über dem Stegbereich 3 zwischen dem linken und dem mittleren Zylin­ der 6', 6 angeordnet. Der Stegbereich 3, 3' zwischen den Zy­ lindern 6, 6', 6" ist zwischen 2 mm und 3 mm breit, so daß ein Anschmelzen der Zylinderlaufbuchsen 1 in diesem Bereich nur durch Gießhilfen möglich ist.

Im unteren Teil der Fig. 2 sind die Lagerstühle 11 und die Lagerdeckel 13 der Kurbelwelle dargestellt.

Claims (11)

1. Verfahren zum Anschmelzen von Zylinderlaufbuchsen (1) in Zylindern (6) eines Kurbelwellengehäuses (2) einer Kolben- Brennkraftmaschine, wobei in einen Stegbereich (3) zwischen zwei Zylinderlaufbuchsen (1) Gußmaterial eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich mindestens einer Stirnseite (4) von jeweils zwei nebeneinander liegenden Zylinderlaufbuchsen (1) Gießhil­ fen wie Stegbrücken (5) angegossen und anschließend wieder entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderlaufbuchsen (1) in axialer Richtung ausgehend von der Stirnseite (4) der Zylinderlaufbuchsen (1) auf eine Länge von mindestens 10% ihres Innendurchmessers angeschmol­ zen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießhilfen (5) stirnseitig im Stegbereich (3) zwischen den einzelnen Zylinderlaufbuchsen (1) vorgesehen sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Gießhilfen (5) stirnseitig über den Um­ fang der Zylinderlaufbuchse (1) angeordnet sind.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießhilfen (5) stirnseitig über den Umfang der Zylin­ derlaufbuchse (1) als Deckel oder deckelförmig ausgebildet sind.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießhilfen (5) bei einem Bohrungsdurchmesser von 70 mm bis 100 mm ausgehend von der Stirnfläche (7) eine Höhe von 30 mm bis 50 mm aufweisen.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießhilfen (5) im Querschnitt rechteckförmig ausgebil­ det sind.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gießhilfen (5) in Richtung einer Kurbelwelle von einer Innenseite (16) der Zylinderlaufbuchse (1) bis zur In­ nenseite (16') der benachbarten Zylinderlaufbuchse (1) er­ strecken.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießhilfen (5) konkav ausgebildet und an die Innensei­ te (16) der Zylinderlaufbuchse (1) angepaßt sind.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießhilfen (5) bei einem Bohrungsdurchmesser von 70 mm bis 100 mm eine Länge zwischen 20 mm und 60 mm aufweisen.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießhilfen (5) über einen Teilumfang der Stirnsei­ te (4) der Zylinderlaufbuchse (1) zwischen 20° und 90° ange­ ordnet sind.