DE3436872A1

DE3436872A1 - Zylinderblock fuer verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE3436872A1
Application number: DE19843436872
Authority: DE
Inventors: Junichi Niiza Saitama Araki; Yoshiaki Saitama Hidaka; Masayuki Tokio/Tokyo Tamura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1983-10-07
Filing date: 1984-10-08
Publication date: 1985-04-18
Also published as: GB8425207D0; US4644911A; GB2147662A; DE3436872C2; GB2147662B

Description

Patentanwälte DiPL.-:lKG."H..WEicKMA?m,:I>.tPL...PHYs. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing.'T. A.Weickma'nn/Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. LisKA, Diol.-Phys. Dr. J. Prechtel __

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Hondsa Giken Kogyo Kabushiki Kaisha

6-27-8, Jingumae, Shibuya-ku
Tokyo, Japan
Case 169/158

Zylinderblock für Verbrennungskraftmaschinen

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zylinderblock für Verbrennungskraftmaschinen sowie eine Verbrennungskraftmaschine mit einem derartigen Zylinderblock.

In Fahrzeugen, wie beispielsweise Automobilen, ist das Verhältnis des Gewichtes der Verbrennungskraftmaschine zum Gesamtgewicht des Fahrzeugs groß. Daher ist die Reduzierung des Gewichtes der Maschine ein wesentlicher Faktor bei der Verbesserung der Eigenschaften des Fahrzeugs.

Es ist bekannt, das Gewicht der Maschine'durch Verwendung leichter Materialien, wie beispielsweise einem synthetischen Harz oder Keramik, zu reduzieren. Beispielsweise beschreibt das japanische Gebrauchsmuster Nr. 56-165932 eine Verbrennungskraftmaschine, bei der die Außenwand eines Wasserrohrs und der Rand des Zylinderblocks aus synthetischem Harz hergestellt sind. Das japanische Gebrauchsmuster Nr. 54-180823 beschreibt eine Verbrennungskraftmaschine, bei der Ansaugrohr aus synthetischem Harz

hergestellt ist. Zwar wird bei diesen Verbrennungskraftmaschinen leichtes Material verwendet. Ihr Aufbau berücksichtigt jedoch nicht die geringere Zug- und Biegefestigkeit des leichten Materials. Dies kann bei einem unerwünschten Verbiegen der Maschinenkomponenten führen.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist ein Zylinderblock der eingangs genannten Art gemäß einem Aspekt der Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Verbrennungskraftmaschine durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 5 gekennzeichnet.

Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt einer Verbrennungskraftmaschine

gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt in der Ebene II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Zylinderrahmens sowie einer Zylinderhülse der Maschine nach 2Q Fig. 1; und

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Darstellung einer

der Verbrennungskraftmaschine nach Fig. 1 gleichartigen Verbrennungskraftmaschine gemäß einer op- zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Bei einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine bilden ein Zylinderblock 1, ein Zylinderkopf 2 sowie ein Kurbelgehäuse 3 die Hauptelemente einer Masheine E. Diese Maschine E besitzt Teile, die im Betrieb hohen Temperaturen ausgesetzt sind, sowie andere Teile, die eine hohe Zug- und Biegefestigkeit aufweisen müssen. Diese letztgenannten Teile werden daher aus Gußeisen hergestellt. Daher sind die einen Rahmen F des Zylinderblocks 1 und Zylinderhülsen 5 bildenden Teile aus Gußeisen hergestellt. Der verbleibende Teil der Maschine E, der im Betrieb relativ geringen Temperaturen ausgesetzt ist, ist aus hitzebeständigem Kunststoff, wie beispielsweise einem Phenolharz, hergestellt.

Der Rahmen F des Zylinderblocks 1 ist aus Gußeisen hergestellt und wird gemäß Fig. 3 durch einen jeden Zylinder ' umgebenden, im wesentlichen rechteckförmigen Gerüstrahmen gebildet. Der Rahmen F besitzt

(1) sechs an den Ecken der beiden Maschinenzylinder angeordnete Streben (6),

(2) die Seiten jedes benachbarten Paars von Streben 6 verbindende Rippenplatten 7,

(3) eine die Unterseite bedeckende Bodenwand 8 sowie

(4) obere Hälften 9 von Kurbelwellenlagern, welche die unteren Teile benachbarter Streben 6 verbinden.

Jede Strebe 6 ist zsuammen mit Ansätzen 6a und 6b in Form einer Säule ausgebildet. Jeder dieser Säulen ist ein zentrales am oberen und unteren Ende offenes Schraubenloch 10 vorgesehen. Die Rippenplatten 7 besitzen zur Reduzierung des Gesamtgewichts des Rahmens F in ihrem mittleren Bereich jeweils eine Öffnung 11. Die Bodenwand 8 ist zur

dichten Aufnahme eines Teils 5a der Zylinderhülse 5 mit einem Loch 12 versehen, was im folgenden noch genauer erläutert wird. Die obere Hälfte 9 des Kurbelwellenlagers besitzt eine vergrößerte Wanddicke und bildet eine halbkreisförmige Lagerfläche.

Die Zylinderhülse 5, welche aus Gußeisen hergestellt ist, besitzt gemäß Fig. 1 ein Endteil 5a. Dieses Endteil 5a trägt einen Dichtungsring 13, der die Hülse im Loch 12 in der Bodenwand 8 abdichtet.

Die Streben 6 sowie die Platten 7 des Rahmens F sind einstückig mit einer Außenwand W aus hitzebeständigem Kunststoff, wie beispielsweise ein warmaushärtendes synthetisches Harz, hergestellt, so daß die Öffnungen der Rippenplatten 7 durch die Außenwand W bedeckt sind. Zwischen der Außenwand W und den Zylinderhülsen 5 ist eine ringförmige Wasserhüllröhre (14) ausgebildet, deren oberes Ende offen ist, um mit einem Wasserrohr 15 in der Seite des Zylinderkopfs 2 zu kommunizieren.

Gemäß Fig. 1 erstreckt sich der untere Teil der aus synthetischem Harz hergestellten Außenwand W zur Bildung einer oberen Hälfte 3a des Kurbelgehäuses 3 nach unten und außen. Mit dieser oberen Hälfte 3a sind eine Rippe 34 sowie eine Abdeckwand 35 einstückig ausgebildet, wobei die Abdeckwand die Außenseite der oberen Hälfte 9 des Kurbelwellenlagers abdeckt.

Auf der linken Seite der Außenwand W ist gemäß Fig. 1 einstückig ein unterer Teil 16 eines Ansaugrohrs In in einem Abstand C von der Außenwand W angeordnet. Ein Luftfilter Ac ist über einen Dichtungsring 18 mit dem offenen unteren Ende des unteren Teils 16 des Ansaugrohrs verbunden.

Der aus Gußeisen hergestellte Zylinderkopf 2 besitzt eine mit einer Brennkammer 20 verbundene Einlaßöffnung 21. Das offene obere Ende der Einlaßöffnung 21 ist mit dem offenen Ende eines oberen Teils 17 des Ansaugrohrs In verbunden, wobei dieser obere Teil 17 aus hitzebeständigem Kunststoff, beispielsweise aus einem warmaushärtenden synthetischen Harz, hergestellt ist. Das offene obere Ende des oberen Teils 17 des Ansaugrohrs In ist über einen Dichtungsring 19 mit der Einlaßöffnung 21 verbunden, wobei der obere Teil gemäß Fig. 1 zur Bildung einer Schleife über den Zylinderkopf 2 gekrümmt ist. Das offene untere Ende des oberen Teils 17 ist mit dem unteren Teil 16 des Ansaugrohrs In verbunden, wie dies oben beschrieben wurde. Die schleifenförmige Gestalt des oberen Teils 17 des Ansaugrohrs In trägt zur Bildung einer kompakten Verbrennungskraftmaschine bei.

Der Zylinderkopf 2 besitzt ein Einlaßventil 22 zum Öffnen und Schließen der Einlaßöffnung 21, einen Ventilbetätigungsmechanismus 23 zur Betätigung des Einlaßventils 22 sowie eine Zündkerze 24. Eine Kraftstoffeinspritzdüse N ist im oberen Teil 17 des Ansaugrohrs In vorgesehen. Der Zylinderkopf 2 besitzt weiterhin eine parallel mit der Einlaßöffnung 22 verlaufende (nicht dargestellte) Abgasöffnung, ein (nicht dargestelltes) Abgasventil zum Öffnen und Schließen der Abgasöffnung sowie einen (nicht dargestellten) Ventilbetätigungsmechanismus zur Betätigung des Abgasventils. Eine aus warmaushärtendem synthetischem Harz hergestellte Kopfabdeckung 25 umschließt den Ventilbetätigungsmechanismus.

Gemäß Fig. 1 besitzt der aus Gußeisen hergestellte Rahmen F weiterhin einen Kurbelwellen-Lagerblock 26. Dieser Kurbelwellen-Lagerblock 26, der Zylinderblock 1 sowie der Zylinderkopf 2 werden durch Schrauben 30 und Muttern 31 in Klemmverbindung zueinander gehalten. Die Schrauben 30 sind durch im Kurbelwellen-Lagerblock 26 ausgebildete

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Schraubenlöcher 27, die in den Streben 6 des Rahmens F ausgebildeten Schraubenlöcher 1O sowie durch im Zylinderkopf 2 ausgebildete Schraubenlöcher 29 eingesetzt. Dies trägt zur Zug- und Biegefestigkeit der Maschine bei.

Der Kurbelwellen-Lagerblock 26 wird durch mehrere untere Kurbelwellen-Lagerhälften 26a gebildet, welche an die im Rahmen F ausgebildeten oberen Kurbelwellen-Lagerhälften 9 angepaßt sind. Die unteren Kurbelwellen-Lagerhälften 26a sind mittels Schrauben 32 an den entsprechenden oberen Kurbelwellen-Lagerhälften 9 befestigt. Dies trägt weiterhin zur Festigkeit des Motors bei.

Die aus warmaushärtendem synthetischem Kunststoff hergestellte obere Kurbelkastenhäfte 3a ist über einen Dichtungsring 33 an einer unteren Kurbelkastenhälfte 3b befestigt, die ebenfalls aus warmaushärtendem synthetischem Kunststoff hergestellt ist. Die untere Kurbelkastenhäfte 3b besitzt eine Abdeckwand 37, die sich über Rippen 36 in den Kurbelkasten 3 erstreckt. Diese Abdeckwand 37 deckt den Außenumfang sowie die Unterseite des Kurbelwellen-Lagerblockes 26 ab. Eine Kurbelwelle 40 ist drehbar im Lagerblock 26 gelagert. Der Lagerblock 26 enthält ein ein Lagerloch 38 bildendes Lager 39. Ein Verbindungsstab 41 verbindet die Kurbel der Kurbelwelle 40 mit dem Kolben 4, der gleitend in der Zylinderhülse 5 angeordnet ist. Eine aus einer Stahlplatte hergestellte Ölwanne 42 ist über einen Dichtungsring 43 mit der unteren Kurbelkastenhälfte 3b verbunden.

Mit Ausnahme des Rahmens F sowie der Zylinderhülse 5 sind also der Zylinderblock 1 der Maschine sowie das Ansaugrohr In aus hitzebeständigem Kunststoff, wie beispielsweise warmaushärtendem synthetischem Harz, hergestellt, wodurch das Gesamtgewicht der Maschine verringert wird. Die Verwendung eines im wesentlichen rechteckförmigen Rahmens F

für den Zylinderblock 1 gewährleistet eine ausreichende Festigkeit für den Maschinenbetrieb bei beträchtlicher Gewichtsreduzierung. Wärmeaushärtende Kunststoffe können für die Außenwand W verwendet werden, da dieser Teil nicht auf hohe Temperaturen erhitzt und durch das durch die Wasserhüllröhre 14 fließende Kühlwasser gekühlt wird, wobei der hitzebeständige Kunststoff Zug- und Biegefestigkeit gewährleistet. Das Ansaugrohr In wird durch die es durchströmende Ansaugluft gekühlt, wobei der hitzebeständige Kunststoff wiederum Zug- und Biegefestigkeit gewährleistet.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform werden im Gegensatz zu der einstückigen ersten Ausführungsform die Zylinderhülse 5 und der Zylinderkopf 2 getrennt hergestellt. Der obere Teil der Zylinderhülse 5 ist in einer Ausnehmung 46 in der Unterseite des Zylinderkopfes 2 eingepaßt. Der Zylinderkopf 2 sowie die Zylinderhülse sind durch eine Dichtung 45 abgedichtet.

Die Verbrennungskraftmaschine gemäß den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen besitzt also eine Ausführung des Zylinderblocks aus einem aus Metall hergestellten Gerüstrahmen und einer aus hitzebeständigem Kunststoff ausgebildeten Außenwand, wobei zwischen der Außenwand und der Zylinderhülse eine Wasserhüllröhre zur Führung von Kühlwasser ausgebildet ist. Dies ermöglicht die Herstellung eines größeren Teils des Zylinderblocks aus hitzebeständigem Kunststoff mit geringem spezifischen Gewicht, wodurch das Gesamtgewicht der Verbrennungskraftmaschine wesentlich reduziert wird.

Durch Ausbildung des metallischen Gerüstrahmens in rechteckiger Form als Umhüllung für die metallische Zylinderhülse ist eine Kompensation hinsichtlich Zug- und Biegefestigkeit für die Verwendung eines hitzebeständigem

Kunststoffs für die Außenwand gewährleistet. Das Gewicht des Zylinderblocks ist wesentlich reduziert, wobei die gewünschten physikalischen Eigenschaften, wie Festigkeit, Hitzebeständigkeit, Abnutzungsbeständigkeit und Schlagfestigkeit, erhalten bleiben. Dies gewährleistet eine in einem Fahrzeug ausgezeichnet verwendbare Maschine.

Bei der ersten Ausführungsform der Maschine ist ein einstückiger Aufbau eines Teils des Zylinderblockes und eines Teils des Ansaugrohrs aus hitzebeständigem synthetischem Harz vorgesehen, wodurch das Gewicht der Maschine weiter reduziert wird. Die einstückige Ausbildung des Ansaugrohrs mit dem Zylinderblock führt zu einer wechselseitigen Verstärkung, wodurch die Zug- und Biegefestigkeit dieser Teile erhöht wird. Aufgrund des einstückigen Aufbaus ist auch eine getrennte Befestigung des Ansaugrohrs an der Maschine nicht notwendig, wodurch die Maschinenbreite verringert wird.

Durch Ausbildung des Ansaugrohrs aus einem synthetischen Harz wird die Vibrationsabsorption gegenüber bekannten metalligen Ansaugrohren verbessert. Dies ermöglicht eine Verlängerung des Ansaugrohrs bei Aufrechterhaltung einer verbesserten Vibrationsabs'orption.

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Claims

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Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha

6-27-8, Jingumae, Shibuya-ku
Tokyo, Japan
Case 169/158

Zylinderblock für Verbrennungskraftmaschinen

Patentansprüche

Γ1J Zylinderblock für eine Verbrennungskraftmaschine, gekennzeichnet durch einen aus Metall hergestellten rechteckförmigen Gerüstrahmen (F), eine aus Metall hergestellte, einen Kolben gleitend aufnehmende Zylinderhülse (5), die in den Gerüstrahmen (F) eingepaßt ist und dabei einen freien Raum zwischen sich und dem Rahmen (F) beläßt, und eine aus hitzebeständigem Kunststoff hergestellte Außenwand (W), die derart einstückig mit dem Gerüstrahmen (F) ausgebildet ist, daß sie den Außenumfang des Gerüstrahmens (F) umgibt und zwischen sich und der Zylinderhülse (5) eine strömendes Kühlwasser aufnehmende Wasserhüllröhre (14) bildet.
2. Zylinderblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß.der Metall-Gerüstrahmen (F) aus mehreren um den Außenumfang der Zylinderhülse (5) verteilten Streben (6), die Streben (6) miteinander verbindenden Rippenplatten (7) und einer ihre Bodenfläche bedeckenden

Bodenplatte (8) gebildet ist und daß in der Bodenplatte eine Öffnung (12) zur dichten Montage der Zylinderhülse (5) vorgesehen ist.
3. Zylinderblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zylinderhülse (5) einstückig mit einem Zylinderkopf (2) ausgebildet ist.
4. Zylinderblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Zylinderhülse (5) eine Fläche zur dichten Montage an einen Zylinderkopf (2) aufweist.
5. Verbrennungskraftmaschine mit einem Zylinderkopf (2) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch auf dem Rahmen

(F) montierten Zylinderkopf (2), ein Kurbelwellenlager (26) sowie wenigstens vier Schrauben (30), die sich durch parallel zur Zylinderhülse (5) verlaufende Teile des Rahmens (F) erstrecken, um den Zylinderkopf (2), den Rahmen (F) und das Kurbelwellenlager (26) fest miteinander zu verbinden.
6. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurbelwellenlager (26) für den Einbau einer Kurbelwelle als geteiltes Lager ausgebildet ist.
7. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (F) wenigstens vier Ansätze (6a, 6b) aufweist, die jeweils ein Loch (10) zur Aufnahme einer der Schrauben (30) aufweisen.
8. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche

5 bis 7, gekennzeichnet durch ein Ansaugrohr (In) das benachbart zum Zylinderblock (1) angeordnet und einstückig mit der Außenwand (D) aus hitzebeständigem Kunststoff hergestellt ist.

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Verbrennungskraftmaschine, gekennzeichnet durch ein Ansaugrohr (In), von dem ein Teil an der Seite eines Zylinderblocks (1) angeordnet ist, und durch eine einstückige Ausbildung eines Teils des Zylinderblocks (1) und eines Teils des Ansaugrohrs (In) aus hitzebeständigem Kunststoff.