DE3829854C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Maschinengehäuse aus Leichtmetall gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Maschinengehäuse ist aus der DE-OS 32 20 775 bekannt. Hierbei ist der Deckel bzw. ein Teil des Deckels als eine mit der gesonderten Zylinder­ laufbuchse einstückig verbundene Deckwand zum Verschluß des Kühlmittelraumes zwischen dem Zylindergehäuse und der Zylinderlaufbuchse gestaltet. Nach dem Einsetzen der Zylinderlaufbuchse in eine Öffnung des Kurbelgehäuse­ teiles unter Zwischenschaltung einer elastischen Dich­ tung wird die Deckwand mit dem Zylindergehäuse ver­ schweißt. Nach entsprechender Bearbeitung dient die Deckwand der Auflage eines Zylinderkopfes.

Die an die Zylinderlaufbuchse einstückig angeformte Deckwand bedingt in nachteiliger Weise eine aufwendige Fertigung. Als weiterer Nachteil ist die Steckverbindung der Zylinderlaufbuchse im Kurbelgehäuseteil zu nennen, die zur Steifigkeit des Maschinengehäuses nicht wesent­ lich beiträgt.

Aus dem JP-Abstract 62-51739 ist ein in Guß ausgeführtes Maschinengehäuse mit einstückig angeordneten Zylinderlaufbuchsen bekannt. Zur Steigerung der Festigkeit ist das aus Leichtmetall gegossene Maschinengehäuse faserverstärkt, wobei das Maschinengehäuse im Randbereich jeder Zylinderlaufbuchse zusätzlich faserverstärkt ist. Der Aufwand zur Erzielung einer homogenen Verteilung der Kurzfasern in der Randzone jeder Zylinderlaufbuchse ist nicht unerheblich, wobei die Anzahl inhomogener Bereiche der Zylinderlaufbuchsen sowie die Verteilung dieser Bereiche die mittels dem Faserzusatz angestrebte Verbesserung vermindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Maschinengehäuse trotz einer relativ dünnwandigen, jedoch durch Faserzusatz hochfesten Zylinderlaufbuchse aus Leichtmetall eine hohe Steifigkeit durch einen festen Verbund aller Bauteile zu erzielen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die Einzelausbildung jeder faserverstärkten Leichtmetall-Zylinderlaufbuchse wird für jede dieser Buchsen ein homogenes Gefüge erzielt, wobei mit der Wahl eines Faseranteils für eine entsprechende Reduzierung der Längenänderung der Zylinderlaufbuchse gegenüber dem nicht faserverstärkten Zylindergehäuse eine erste wesentliche Maßnahme zur Reduzierung innerer Spannungen des Maschinengehäuses getroffen ist. Weiter sind mit der Wahl besonderer Anschlußbunde bei jeder Zylinderlaufbuchse zusätzlich Zonen hoher, aus der festen Verbindung resultierender Belastungen im Spannungsverlauf des Maschinengehäuses vermieden. Derartige örtliche Spannungen können weiter in vorteilhafter Weise nach Patentanspruch 2 durch Laser- oder Elektronenstrahl-Schweißen klein gehalten werden. Mit diesen bekannten Schweißverfahren kann die Schweißenergie über eine relativ lange Strahlstrecke dem Schweißgut zugeführt werden. Dieser Vorteil kann bei einer aus Gewichtsgründen kurzbauenden Brennkraftmaschine mit in Reihe angeordneten Zylindern von geringstmöglichem gegenseitigem Abstand unter Belassung eines Kühlmitteldurchganges zwischen den Zylinderbuchsen genutzt werden, wenn die im Kurbelgehäuseteil vorgesehenen Öffnungen zur Aufnahme der Zylinderlaufbuchsen in den einander zugewandten Bereichen von Querwänden für Kurbelwellenlager überdeckt werden. Damit können die Zylinderlaufbuchsen mit den Öffnungen nicht vom Kurbelgehäuseteil her verschweißt werden. Durch die weitere Ausgestaltung des Maschinengehäuses nach dem dritten Kennzeichenmerkmal des Patentanspruchs 1 mit einem vom Zylindergehäuse gesondert ausgebildeten Deckel kann jedoch jede Zylinderlaufbuchse über ihren kurbelgehäuseseitigen Bund mit dem Zylindergehäuse vom offenen Ende des Zylindergehäuses her verschweißt werden. Damit ist zwischen dem Maschinengehäuse und den Zylinderlaufbuchsen ein erster fester Verband geschaffen.

Um den Schweißstrahl durch konstruktive Gestaltung der Zylinderlaufbuchse nicht abzulenken, ist der kurbelgehäuseseitige Bund nach Patentanspruch 3 im Durchmesser größer gewählt als der deckelseitige Bund, wodurch die gesamte Schweißenergie des Schweißstrahles auf die Schweißstelle konzentriert bleibt. Da ferner, wie oben bereits ausgeführt, die Schweißenergie über eine erheblich lange Strahlstrecke zugeführt werden kann, lassen sich am Maschinengehäuse relativ hohe Wände des Zylindergehäuses einstückig ausbilden, was weiter für die Steifigkeit günstig ist.

Schließlich wird der Deckel sowohl mit den Zylinderlauf­ buchsen als auch mit den Wänden des Zylindergehäuses jeweils vorzugsweise durch Schweißen fest verbunden und somit ein fester Verbund aller Bauteile erreicht. Zur Steigerung der Steifigkeit ist hierbei der Deckel ein jeweils in Quer- und Längsrichtung im Querschnitt U-förmig gestaltetes Druckgußteil mit in der Deckwand vorgesehenen Öffnungen für die Zylinderlaufbuchsen. Die Gestaltung des Deckels als im wesentlichen wannenförmi­ ges Druckgußteil steigert die Biege- und Torsionsfestig­ keit des Maschinengehäuses und ermöglicht beispielsweise die Anordnung von zur Schweiß-Stoßstelle parallelen, umlaufenden Rippen an den Wänden des Zylindergehäuses und des Deckels, die auch der Unterdrückung von Schwin­ gungen dienen.

Die erfindungsgemäße, mehrteilige Gestaltung des Maschinengehäuses in Kombination mit einzeln gefertigten, faserverstärkten Leichtmetall-Zylinderlaufbuchsen ergibt mit der Anwendung der Laser- oder Elektronenstrahl- Schweißung ein durch Fehlen von Inhomogenitäten gleichmäßig hochbelastbares Maschinengehäuse.

Die Erfindung ist in einer Prinzip-Zeichnung darge­ stellt.

Ein im Querschnitt dargestelltes Maschinengehäuse 1 in Druckguß aus Leichtmetall für eine nicht näher darge­ gestellte, flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine umfaßt ein Kurbelgehäuseteil 2 und ein bei 3 geteilt ausgebil­ detes Zylindergehäuse 4 mit einem gesonderten Deckel 5. Das Kurbelgehäuse 2 weist im Bereich von einstückig angeformten Wänden 6 des Zylindergehäuses 4 zwischen diesen eine Öffnung 7 auf. Diese dient der Aufnahme einer faserverstärkt ausgebildeten Leichtmetall-Zylin­ derlaufbuchse 8.

Bei einem Maschinengehäuse 1 für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit in Reihe angeordneten Zylinder­ laufbuchsen 8 weist das Kurbelgehäuse 2 zwischen benach­ barten Zylinderlaufbuchsen 8 jeweils eine Querwand 9 auf mit einer Lagerstelle 10 für eine nicht gezeigte Kurbel­ welle. Sind die Zylinderlaufbuchsen 8 zur Erzielung einer kurzbauenden Brennkraftmaschine eng benachbart angeordnet, so bedingen die Öffnungen 7 in benachbarten Bereichen in der Querwand 9 eine Ausnehmung 11. Das Einsetzen der Zylinderlaufbuchsen 8 erfolgt daher über das durch den gesonderten Deckel 5 oben offene Zylinder­ gehäuse 4. Mittels eines Bundes 12 ist die Zylinderlauf­ buchse 8 in der Öffnung 7 des Kurbelgehäuseteiles 2 zentriert. Sie ist weiter mit dem Kurbelgehäuseteil 2 bzw. dem Maschinengehäuse 1 bei 13 durch Elektronen­ strahlschweißen fest verbunden, wobei der Elektronen­ strahl über das offene Zylindergehäuse 4 zugeführt wird.

Die Zylinderlaufbuchse 8 weist am anderen Ende einen Bund 14 auf, der mit einer Öffnung 15 in einer Deck­ wand 16 des gesonderten Deckels 5 korrespondiert. Der deckelseitige Bund 14 ist im Durchmesser kleiner gewählt als der kurbelgehäuseseitige Bund 12, um eine Ablenkung des Schweißstrahles beim Schweißen des Bundes 12 mit dem Kurbelgehäuseteil 2 zu vermeiden. Über den Bund 14 ist die Zylinderlaufbuchse 8 mit dem Deckel 5 ebenfalls durch Elektronenstrahlschweißen bei 17 fest verbunden.

Der Deckel 5 ist ein in Quer- und Längsrichtung jeweils im Querschnitt U-förmig gestaltetes Druckgußteil, dessen Wandabschnitte 6′ bei 3 mit den übrigen Wänden 6 des Zylindergehäuses 4 durch Elektronenstrahlschweißen fest verbunden sind. Das Zylindergehäuse 4 begrenzt mit dem Deckel 5 einen Kühlmittelraum 18.

Beim Maschinengehäuse 1 für eine mehrzylindrige Brenn­ kraftmaschine mit in Reihe angeordneten Zylinderlauf­ buchsen 8 sind diese vom Kühlmittel des Kühlmittelrau­ mes 18 allseitig umspült. Ferner ist der Faseranteil der Zylinderlaufbuchsen 8 so gewählt, daß diese im betriebs­ warmen Zustand im wesentlichen eine den Wänden 6,6′ des Zylindergehäuses 4 entsprechende Längenänderung aufwei­ sen. Weiter kann durch geeignete Wahl des Faseranteiles der Zylinderlaufbuchse 8 der Wärmedurchgang so bestimmt sein, daß unter Vermeidung einer klopfenden Verbrennung der Wärmeverlust durch Übergang an das Kühlmittel reduziert ist.

Claims (4)

1. Maschinengehäuse aus Leichtmetall, insbesondere in Druckguß, für flüssigkeitsgekühlte Brennkraftma­ schinen, umfassend ein Kurbelgehäuseteil (2) und ein Zylin­ dergehäuse (4) mit einem Deckel (5) sowie eine gesonderte Zylinderlaufbuchse (8) aus Leicht­ metall, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leichtmetall-Zylinderlaufbuchse (8) faser­ verstärkt ausgebildet ist mit einem eine den Wänden (6, 6′) des Zylindergehäuses (4) entsprechenden Längenänderung bewirkenden Faseranteil und
daß die Zylinderlaufbuchse (8) kurbelgehäuseseitig und deckelseitig je einen Bund (12, 14) zur festen Verbindung mit dem Zylindergehäuse (4) und dem Deckel (5) aufweist, wobei der Deckel (5) ein vom Zylindergehäuse (4) gesondert ausgebildetes und im Querschnitt im wesentlichen U-förmig gestaltetes Druckgußteil ist mit einer in der Deckwand (16) angeordneten Öffnung (15) für die Zylinderlaufbuchse (8) bzw. deren Bund (14).

2. Maschinengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die festen Verbindungen mittels Laser- oder Elektronenstrahlen bewirkte Schweißverbindungen sind.

3. Maschinengehäuse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kurbelgehäuseseitige Bund (12) im Durchmesser größer gewählt ist als der deckelseitige Bund (14).

4. Maschinengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über den Faseranteil der Zylinderlaufbuchse (8) der Wärmedurchgang bestimmt ist.