DE102007041010A1 - Zylinderkurbelgehäuse für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Zylinderkurbelgehäuse für einen Verbrennungsmotor Download PDF

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Zylinderkurbelgehäuse (1) für einen Verbrennungsmotor, in das ein aus einem Stück bestehender Laufbuchsenverbund (9) im Druckgussverfahren eingegossen ist, der mindestens zwei in einer Reihe angeordnete und über Stege (2, 3, 4) miteinander verbundene Zylinderlaufbuchsen (5, 6, 7) aufweist. Ein preisgünstig herstellbares Zylinderkurbelgehäuse mit einem thermisch und mechanisch hochbelastbaren Laufbuchsenverbund ergibt sich, wenn die Seitenfläche des Laufbuchsenverbundes (9) eine Raustruktur aufweist und von einem vom Zylinderkurbelgehäuse (1) gebildeten Umgussmantel (26) umgeben ist und wenn in die Stege (2, 3, 4) jeweils ein Kühlmitteldurchlass (14, 15, 16) mit Öffnungen (31, 32) für das Ein- und Ausleiten des Kühlmittels eingeformt ist, wobei zumindest eine Öffnung (32) über den Umgussmantel (26) in die Ausnehmung (25) für den Wassermantel mündet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Zylinderkurbelgehäuse für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Aus der PCT-Anmeldung WO 2004/009986 A1 ist ein im Druckgussverfahren hergestelltes Zylinderkurbelgehäuse für einen Verbrennungsmotor bekannt, in das ein Laufbuchsenverbund eingegossen ist, der aus mehreren in einer Reihe angeordneten und über Stege miteinander verbundenen Zylinderlaufbuchsen besteht. Zur Kühlung sind in die Zylinderlaufbuchsen und in die Stege miteinander verbundene Kühlkanäle eingebracht, die einen Wassermantel bilden. Nachteilig ist hierbei zum einen, dass die Herstellung von Zylinderlaufbuchsen mit darin befindlichen Kühlkanälen sehr aufwändig ist. Zum anderen sind Zylinderlaufbuchsen mit in deren Wandung eingebrachten Kanälen nur dann zum Eingießen in ein im Druckgussverfahren herzustellendes Zylinderkurbelgehäuse verwendbar, wenn hierbei die Kanäle während des Druckgussverfahrens mit Sand oder Salz gefüllt werden, damit die im Bereich der Kanäle sehr dünnwandigen Zylinderlaufbuchsen während des Gießens keinen Schaden nehmen.
  • Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, und ein preisgünstig herstellbares Zylinderkurbelgehäuse mit einem thermisch und mechanisch hochbelastbaren Laufbuchsenverbund zum Eingießen in das Zylinderkurbelgehäuse im Druckgussverfahren zu schaffen.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches stehenden Merkmalen. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Hierbei werden aus Vollmaterial bestehende Zylinderlaufbuchsen ohne in deren Zylinderwände eingebrachte Kanäle verwendet, die stabil aufgebaut und preisgünstig herstellbar sind. Außerdem dichtet die Raustruktur der radial äußeren Seitenfläche insbesondere im Bereich der Grenzflächen zwischen den Stegen und dem Umgussmantel die in diesem Bereich durch die Stege und den Umgussmantel geführten Kühlmitteldurchlässe gegen einen Austritt des Kühlwassers ab.
  • Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen
  • 1 ein teilweise aufgeschnittenes Zylinderkurbelgehäuse mit mehreren, im Laufbuchsenverbund angeordneten Zylinderlaufbuchsen,
  • 2 eine vergrößerte Darstellung einer Ausgestaltung eines aus zwei Sacklochbohrungen bestehenden Kühlmitteldurchflusses und
  • 3 eine weitere Ausgestaltung eines aus einer durchgehenden Bohrung bestehenden Kühlmitteldurchflusses, die durch den Steg und durch den beidseitig des Steges befindlichen Umgussmantel geführt ist.
  • In 1 ist ein Zylinderkurbelgehäuse 1 dargestellt, das in der gewählten Darstellung teilweise aufgeschnitten ist, wobei die Schnittflächen schraffiert sind. Das Zylinderkurbelgehäuse 1 besteht aus einer untereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung und wird im Druckgussverfahren hergestellt, wobei in das Zylinderkurbelgehäuse 1 Zylinderlaufbuchsen 5, 6, 7 mit eingegossen werden, die in einer Reihe angeordnet und über Stege 2, 3, 4 miteinander verbunden sind, sodass sich ein Laufbuchsenverbund 9 ergibt. In der vorliegenden, teilweise aufgeschnittenen Darstellung des Zylinderkurbelgehäuses sind drei Zylinderlaufbuchsen 5, 6, 7 erkennbar.
  • Das Zylinderkurbelgehäuse 1 weist Ölrücklaufkanäle 17, 18, 19, 20 und weiterhin Verschraubungsbohrungen 21, 22, 23, 24 auf. Darüber hinaus ist in das Zylinderkurbelgehäuse 1 eine Ausnehmung 25 für einen Wassermantel eingeformt, von dem die Zylinderlaufbuchsen 5, 6, 7 zum Zweck der Kühlung umgeben sind. Auf Seiten der Zylinderlaufbuchsen 5, 6, 7 wird die Ausnehmung 25 von einem Umgussmantel 26 begrenzt, von dem die Zylinderlaufbuchsen 5, 6, 7 und die dazwischen angeordneten Stege 2, 3, 4 umgeben sind, sodass im Ausführungsbeispiel gemäß 1 trockene Zylinderlaufbuchsen 5, 6, 7 vorliegen.
  • Die radial äußeren Mantelflächen 10, 11, 12 der Zylinderlaufbuchsen 5, 6, 7 weisen, wie insbesondere in 2 gut erkennbar dargestellt ist, eine Raustruktur mit einer Tiefe zwischen 0,2 mm und 1,5 mm auf, die Hinterschneidungen aufweist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Tiefe der Raustruktur im Mittel 0,5 mm. Durch die Raustruktur der Mantelflächen 10, 11, 12 wird eine form- und kraftschlüssige Verbindung zischen den Zylinderlaufbuchsen 5, 6, 7 und dem Umgussmantel 26 des Zylinderkurbelgehäuses 1 erreicht.
  • Der von den Zylinderlaufbuchsen 5, 6, 7 gebildete Laufbuchsenverbund 9 wird im Niederdruckgussverfahren oder im Schwerkraftgussverfahren hergestellt. Verwendet wird hierzu eine übereutektische Aluminium-Silizium-Legierung, die neben Aluminium 15% bis 21% Silizium, 1% bis 5% Magnesium und 2% bis 5% Kupfer enthält. Die Aluminium-Silizium-Legierung kann weiterhin 0,7% bis 1,5% Eisen und 0,3% bis 0,7% Mangan enthalten.
  • Zur besseren Kühlung der Zylinderlaufbuchsen 5, 6, 7 sind in die Stege 2, 3, 4 Kühlmitteldurchlässe 14, 15, 16 eingebracht.
  • Der Kühlmitteldurchlass 16 ist in 2 vergrößert dargestellt und besteht wie auch die übrigen Kühlmitteldurchlässe 14 und 15 aus einer in die zylinderkopfseitige Stirnseite 30 des Steges 4 eingebrachten, ersten Sacklochbohrung 27 mit einer Öffnung 31 in der zylinderkopfseitigen Stirnseite 30 des Steges 4 und aus einer von der zylinderbuchsenseitigen Begrenzungsfläche 28 der Ausnehmung 25 aus über den Umgussmantel 26 in den Steg 4 eingebrachten, zweiten Sacklochbohrung 29 mit einer Öffnung 32 im Umgussmantel 26, wobei die beiden Sacklochbohrungen 27 und 29 so ausgerichtet sind, dass die zweite Sacklochbohrung 29 in das untere Ende der ersten Sacklochbohrung 27 mündet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Sacklochbohrungen 27 und 29 einen Durchmesser von 2,5 mm auf, wobei die Breite der Stege 2, 3, 4 jeweils 7 mm beträgt.
  • Der Durchfluss des Kühlmittels, Wasser, durch den Kühlmitteldurchlass 16 findet (siehe 2) im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Richtung der Pfeile 31 und 32 statt, da beim fertig montierten Verbrennungsmotor, wobei der in den Figuren nicht dargestellte Zylinderkopf auf dem Zylinderkurbelgehäuse 1 montiert ist, der Druck des in der Ausnehmung 25 befindlichen Kühlwassers ausreichend groß ist, um einen Teil des Kühlwassers durch die Sacklochbohrungen 29 und 27 zu treiben und damit den oberen Bereich des Steges 4 zu kühlen, der einer der thermisch am höchsten belasteten Teile eines Verbrennungsmotors ist.
  • 3 zeigt eine Ausgestaltung des Zylinderkurbelgehäuses 1, bei dem die in die Stege 2, 3, 4 eingeformten Kühlmitteldurchlässe 33 zwei Öffnungen 34, 35 aufweisen, die beide über den Umgussmantel 26 in die Ausnehmung 25 für den Wassermantel münden. Hergestellt werden können die Kühlmitteldurchlässe 14, 15, 16 und 33 sowie die Sacklochbohrungen 27 und 29 durch Erodieren.
    • 1
    Zylinderkurbelgehäuse
    2, 3, 4
    Steg
    5, 6, 7
    Zylinderlaufbuchse
    9
    Laufbuchsenverbund
    10, 11, 12
    Mantelflächen der Zylinderlaufbuchsen
    14, 15, 16
    Kühlmitteldurchlass
    17, 18, 19, 20
    Ölrücklaufkanal
    21, 22, 23, 24
    Verschraubungsbohrung
    25
    Ausnehmung für einen Wassermantel
    26
    Umgussmantel
    27
    erste Sacklochbohrung
    28
    Begrenzungsfläche
    29
    zweite Sacklochbohrung
    30
    Stirnseite des Steges 4
    31, 32
    Öffnung des Kühlmitteldurchlasses 16
    33
    Kühlmitteldurchlass
    34, 35
    Öffnungen des Kühlmitteldurchlasses 33
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - WO 2004/009986 A1 [0002]

Claims (9)

  1. Zylinderkurbelgehäuse (1) für einen Verbrennungsmotor, das aus einer Aluminium-Silizium-Legierung besteht, und in das ein aus einem Stück bestehender Laufbuchsenverbund (9) im Druckgussverfahren eingegossen ist, der aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung besteht, und der mindestens zwei in einer Reihe angeordnete und über Stege (2, 3, 4) miteinander verbundene Zylinderlaufbuchsen (5, 6, 7) aufweist, wobei die teils von den radial äußeren Mantelflächen (10, 11, 12) der Zylinderlaufbuchsen (5, 6, 7) und teils von den angrenzenden Flächen der Stege (2, 3, 4) gebildete Seitenfläche des Laufbuchsenverbundes (9) eine Raustruktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenfläche des Laufbuchsenverbundes (9) von einem vom Zylinderkurbelgehäuse (1) gebildeten Umgussmantel (26) umgeben ist, der zylinderbuchsenseitig eine in das Zylinderkurbelgehäuse (1) eingeformte Ausnehmung (25) für einen Wassermantel begrenzt, und dass in die Stege (2, 3, 4) jeweils mindestens ein Kühlmitteldurchlass (14, 15, 16, 33) mit Öffnungen (31, 32, 34, 35) für das Ein- und Ausleiten des Kühlmittels eingebracht ist, wobei zumindest eine Öffnung (32, 34, 35) über den Umgussmantel (26) in die Ausnehmung (25) für den Wassermantel mündet.
  2. Zylinderkurbelgehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmitteldurchlass (33) zwei Öffnungen (34, 35) aufweist, die beide über den Umgussmantel (26) in die Ausnehmung (25) für den Wassermantel münden.
  3. Zylinderkurbelgehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmitteldurchlass (14, 15, 16) zwei Öffnungen (31, 32) aufweist, von denen eine Öffnung (31) in die zylinderkopfseitige Stirnseite (30) des jeweiligen Steges (2, 3, 4) und die andere Öffnung (32) über den Umgussmantel (26) in die Ausnehmung (25) für den Wassermantel mündet.
  4. Zylinderkurbelgehäuse (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmitteldurchlässe (14, 15, 16) jeweils aus einer in die zylinderkopfseiti ge Stirnseite des jeweiligen Steges (2, 3, 4) eingebrachten, ersten Sacklochbohrung (27) und aus einer von der zylinderbuchsenseitigen Begrenzungsfläche (28) der Ausnehmung (25) für den Wassermantel aus über den Umgussmantel (26) in den jeweiligen Steg (2, 3, 4) eingebrachten, zweiten Sacklochbohrung (29) bestehen, wobei die erste und die zweite Sacklochbohrung (27, 29) derart angeordnet sind, dass das Bohrungsende der ersten Sacklochbohrung (27) in das Bohrungsende der zweiten Sacklochbohrung (29) mündet.
  5. Zylinderkurbelgehäuse (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der ersten und zweiten Sacklochbohrung (27, 29) 2 bis 4 mm und die Breite der Stege (2, 3, 4) 5 bis 8 mm betragen.
  6. Zylinderkurbelgehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmitteldurchlässe (14, 15, 16, 33) durch Erodieren hergestellt sind.
  7. Zylinderkurbelgehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminium-Silizium-Legierung, aus der der Laufbuchsenverbund (9) besteht, 15% bis 21% Silizium, 1% bis 5% Magnesium, 2% bis 5% Kupfer und ansonsten Aluminium enthält.
  8. Zylinderkurbelgehäuse (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminium-Silizium-Legierung zusätzlich 0,7% bis 1,5% Eisen und 0,3% bis 0,7% Mangan enthält.
  9. Zylinderkurbelgehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radial äußeren Mantelflächen (10, 11, 12) der Zylinderlaufbuchsen (5, 6, 7) eine Raustruktur mit einer Tiefe zwischen 0,2 mm und 1,5 mm und mit Hinterschneidungen aufweisen.
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