DE10020438A1

DE10020438A1 - Method for fusion of cylinder liners in cylinders of crankcase of internal combustion engine involves cast material introduced in web area between two cylinder liners

Info

Publication number: DE10020438A1
Application number: DE2000120438
Authority: DE
Inventors: Alexander Berndt; Wolfgang Kizler
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2001-10-31

Abstract

The method for fusion of cylinder liners (1) in cylinders (6) of a crankcase (2) of an internal combustion engine involves cast material introduced in the web area (3) between two cylinder liners. In the area of at least one face side (4) of two adjacent cylinder liners casting aids such as web bridges (5) are cast and then finally further removed. The cylinder liners in an axial direction starting from their face side are fused on a length of at least ten per cent of their internal diameter. One or more casting aids are provided on the face side over the periphery of the cylinder liner.

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.The invention relates to a method for melting of cylinder liners in cylinders of a crankshaft housing ses a piston internal combustion engine, being in a Steqbe rich cast material between two cylinder liners is brought.

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.For engines with AL crankshaft housings, among other things Cylinder liners made of silicon-containing aluminum are used, since most aluminum alloys act as piston faces are not suitable. The finished liners can be in the mold can be attached to the quill intended for it. During the casting process, they become more liquid aluminum or less large areas melted and are thereby no longer solvable. If the crankcase is particularly short should be built, can be between the cylinder liners only a little or a thin layer of liquid aluminum collect. As a result, too little of the socket is melted. This can occur in engine operation due to the very high temperature load there and the dynami lead to damage to the bushing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zylinderlauf buchsen derart einzugießen, daß der Anschmelzvorgang mit dem umliegenden Kurbelwellengehäuse verbessert wird. The invention has for its object the cylinder barrel Pour sockets so that the melting process with the surrounding crankcase is improved.

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.The object is achieved in that in the loading rich at least one end of the cylinder liners Casting aids such as bridge bridges cast on and then again be removed. This ensures that in the above Area more casting agent is introduced. The enlarged cast medium volume and thus the increased heat input performs a melting of the above-mentioned web area. It is achieved that the cylinder liners in axial direction starting from the face of the cylinder liners to a length of at least 10% of their inside diameter are melted.

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.An additional heat input is according to a training thereby ensuring that the casting aids on the end face in the web area between the individual cylinder liners are or that one or more pouring aids on the front the circumference of the cylinder liner are arranged. The warmth Entry increases with additional casting agent or liquid Aluminum, so that the melting process of the cylinder liners is improved.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, daß die Gießhilfen stirnseitig über den Umfang der Zylinderlaufbuchse als Deckel oder deckel förmig ausgebildet sind.It is also advantageous for this that the casting aids are on the end face over the circumference of the cylinder liner as a cover or lid are formed.

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.According to a preferred embodiment of the invention Solution is finally provided that the casting aids out Starting from the front surface, the height is 30 mm to 50 mm sen and are rectangular in cross section.

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.Of particular importance for the present invention is that the casting aids in the direction of a crankshaft from egg ner inside of the cylinder liner to the inside of the extend adjacent cylinder liner and that the casting help concave or on the inside of the cylinder liner are adjusted. Thus the heat input in the web area expanded to a maximum.

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.It is also advantageous that the casting aids have a length between 20 mm and 60 mm or over a partial circumference of the Face of the cylinder liner between 20 ° and 90 ° are arranged.

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.When using die casting, the cylin used the liners on some types of crankshaft housings also cast over with the die-cast material. The poured Be rich is not allowed to be covered by the piston rings. The advantage of this design is that the contact surface to the cylinder head no material change and therefore none Column.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:Further advantages and details of the invention are in the Claims and explained in the description and in the Figures shown. It shows:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Kurbelwellengehäuses im Schnitt von der Seite, Fig. 1 is a perspective view of a crankcase in section from the side,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Zylin ders. Fig. 2 is a sectional view of a 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.In Fig. 1, 2 denotes a crankcase. The crankshaft housing 2 consists of a casting block with stiffening ribs 15 and cast cylinder liners. 1 On the top side, the crankshaft housing 2 has a flange surface 7 for connecting a cylinder head, not shown. The flange surface 7 is equipped with blind holes or blind hole threads 8 for receiving cylinder head screws. In addition to the blind hole threads 8 and Kühlmittelka channels or coolant transitions 9 are provided, which are in connection with the flanged cylinder head with its coolant channels in United connection.

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.On the lower side of the crankshaft housing 2 crankshaft bearings with bearing blocks 11 and bearing caps 13 are arranged for receiving a crankshaft, not shown. The bearing cover 13 are connected via a flange surface and bearing screw ben 12 to the bearing chairs 11 detachably.

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.Above the bearing block 11 , the crankshaft housing 2 has a gas exchange bore 14 which ensures gas exchange between different crankshaft housing chambers. Also on the underside of the crankshaft housing 1 , a flange surface is provided for a lower part of the crankshaft housing, not shown.

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. On the right and left side, the crankshaft housing 2 is equipped with numerous stiffening ribs 15 , which are arranged parallel to a central axis of the cylinder and partly parallel to a crankshaft axis.

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.The crankshaft housing 2 shown here has cast-in cylinder liners 1 , which are arranged flat with a respective front face 4 to the flange surface 7 , ie the end face 4 lies on the same transverse plane as the flange surface 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.Casting aids 5 , 5 'are provided in the area of the end faces 4 or in a web area 3 of the cylinders between the cylinder liners 1 . The casting aids 5 , 5 'cover the web area 3 to a height of 30 mm to 50 mm above the flange surface 7 . The front casting aid 5 is rectangular in cross section and extends in the direction of the crankshaft from an inside 16 of the cylinder liner to the adjacent inside 16 'of the cylinder liner. The rear re pouring aid 5 'is formed in its cross section from above concave and adapted to the outer surface of the adjacent cylinder barrel 1 . Both casting aids 5 , 5 'have a length between 20 mm and 60 mm or are arranged over a circumference or partial circumference of the end face 4 of the cylinder liner 1 between 20 ° and 90 °, the bore diameter being 80 mm to 100 mm.

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. Fig. 2 shows three cylinders arranged side by side in section. With 1 the cylinder liner of the middle cylinder 6 is designated. It borders on the left and right sides of the respective cylinder liner 1 ', 1 "or the web area 3 , 3 ' of the adjacent cylinders 6 ', 6 ".

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.On the upper flange surface 7 , two different embodiments of the casting aids 5 , 5 'are shown. The right pouring aid 5 is rectangular in cross section and is arranged di rectly over the web region 3 'between the middle and the right cylinders 6 , 6 '. The left casting aid 5 'is designed here with a trapezoidal or changing cross section, since it extends over a partial circumference of the cylinders 6 , 6 ' according to FIG. 1. It is also arranged directly above the web area 3 between the left and the middle cylinder of FIGS. 6 ', 6 . The web area 3 , 3 'between the Zy alleviate 6 , 6 ', 6 "is between 2 mm and 3 mm wide, so that a melting of the cylinder liners 1 in this area is only possible with casting aids.

Im unteren Teil der Fig. 2 sind die Lagerstühle 11 und die Lagerdeckel 13 der Kurbelwelle dargestellt.In the lower part of Fig. 2, the bearing seats 11 and the bearing cap 13 of the crankshaft are shown.

Claims

1. A method for melting cylinder liners ( 1 ) in cylinders ( 6 ) of a crankcase ( 2 ) of a piston internal combustion engine, casting material being introduced into a web region ( 3 ) between two cylinder liners ( 1 ), characterized in that in the region at least one The end face ( 4 ) of two adjacent cylinder liners ( 1 ) pouring aids like web bridges ( 5 ) are cast on and then removed again.

2. The method according to claim 1, characterized in that the cylinder liners ( 1 ) in the axial direction from the end face ( 4 ) of the cylinder liners ( 1 ) to a length of at least 10% of their inner diameter are zen.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the casting aids ( 5 ) are provided on the end face in the web region ( 3 ) between the individual cylinder liners ( 1 ).

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that one or more casting aids ( 5 ) are arranged on the end face over the order of the cylinder liner ( 1 ).

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the casting aids ( 5 ) end face over the circumference of the Zylin derlaufbuchse ( 1 ) are designed as a cover or lid-shaped.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the casting aids ( 5 ) with a bore diameter of 70 mm to 100 mm starting from the end face ( 7 ) have a height of 30 mm to 50 mm.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the casting aids ( 5 ) are ausgebil det rectangular in cross section.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the casting aids ( 5 ) in the direction of a crankshaft from an inside ( 16 ) of the cylinder liner ( 1 ) to the inside ( 16 ') of the adjacent cylinder liner ( 1 ) he stretch .

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the casting aids ( 5 ) are concave and are adapted to the inner side ( 16 ) of the cylinder liner ( 1 ).

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the casting aids ( 5 ) have a length between 20 mm and 60 mm with a bore diameter of 70 mm to 100 mm.

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the casting aids ( 5 ) over a partial circumference of the end face te ( 4 ) of the cylinder liner ( 1 ) are arranged between 20 ° and 90 °.