DE3931678A1 - Zylinderblock fuer eine wassergekuehlte mehrzylinder-brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine einen Zylinderblock für eine wassergekühlte Mehrzylinder-Brennkraftmaschine ent­ sprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus Gewichtsgründen werden in zunehmendem Maße Leichtmetall- Zylinderblöcke eingesetzt. Bei Anwendung der Druckgußtechnik kann das Gußteil zwar verhältnismäßig preiswert hergestellt werden, jedoch treten bei der Bearbeitung der Zylinderlauf­ flächen erhebliche Probleme auf, da die Wandstärke der Zylinder aufgrund der Formschräge, die zum Ziehen der die Zylinderbohrungen bildenden Kerne erforderlich ist, im unteren Bereich der Zylinder verhältnismäßig groß ist, so daß zur Erzielung einer zylindrischen Bohrung viel Material abgetragen werden muß. Dabei werden häufig Lunker freige­ legt, die auch durch eine nachfolgende Beschichtung der Zylinderlauffläche nicht geschlossen werden können. Es ist daher erforderlich, Zylinderlaufbüchsen einzuziehen oder einzugießen. Dabei besteht wiederum das Problem, daß ein bestimmter Mindestabstand zwischen benachbarten Zylinder­ laufbüchsen nicht unterschritten werden kann, da sonst das Leichtmetallmaterial zwischen den Büchsen bereits bei der Herstellung reißt. Dies hat zur Folge, daß der Zylinderab­ stand und damit die Länge des Zylinderblocks vergrößert wird. Bei der Herstellung eines Leichtmetall-Zylinder­ blocks in Kokillengußtechnik bestehen diese Probleme nicht, da mit diesem Verfahren ein weitgehend lunkerfreies Gußteil erzeugt wird, so daß die Wände der Zylinderbohrungen mit einem härteren Werkstoff, beispielsweise Chrom oder einem keramischen Material, beschichtet werden können. Aller­ dings sind in Kokillengußtechnik hergestellte Zylinder­ blöcke um ein Vielfaches teurer als in Druckgußverfahren hergestellte Zylinderblöcke, so daß sie für Großserien nicht in Frage kommen.

Aus der JP-A 59-79 056 ist ein Zylinderblock bekannt, der eine die Zylinder umfassende Baueinheit aufweist, die unter Belassung eines Wassermantels in ein Gehäuse eingesetzt ist. Die Baueinheit wird von einzelnen Zylinderlaufbüchsen ge­ bildet, die an ihren oberen Enden an eine mit entsprechen­ den Öffnungen versehene Brücke angeschweißt sind. Diese Bau­ einheit wird derart in das Gehäuse eingesetzt, daß die unte­ ren Enden der Laufbüchsen in entsprechende Bohrungen im Ge­ häuse eingreifen und die Brücke in einer entsprechenden Aus­ sparung in der Oberseite des Gehäuses zu liegen kommt. Durch die Notwendigkeit, die Brücke im Gehäuse zu fixieren, muß der Zylinderblock als sogenannte "Closed-Deck"-Konstruk­ tion ausgeführt sein und es ist aufgrund der Hinter­ schneidung, die durch den die Brücke der Baueinheit auf­ nehmenden Rand bedingt ist, eine Herstellung des Gehäuses nur in Kokillenguß sinnvoll. Die Herstellung des Gehäuses in Kokillengußverfahren ist wiederum teuer. Außerdem läßt sich die oftmals bevorzugte "Open-Deck"-Konstruktion, bei der der Wassermantel des Zylinderblocks zum Zylinderkopf hin offen ist, nicht verwirklichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinder­ block der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der als "Open- Deck"-Konstruktion in Leichtmetall wesentlich kosten­ günstiger als bisher hergestellt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird das großvolumige Gehäuse im preiswerten Druckgußverfahren hergestellt und nur zur Herstellung der die Zylinder enthaltenden Baueinheit das teuere Kokillengußverfahren angewandt, das eine Beschichtung der Zylinderlaufflächen zuläßt, also keine Laufbüchsen er­ fordert. Dadurch werden die Kosten für die Herstellung des Zylinderblocks gegenüber dem Stand der Technik erheblich reduziert. Die die Zylinder umfassende Baueinheit steht frei in dem Gehäuse und wird beim Aufschrauben des Zylinderkopfes gegen die Zwischenwand des Gehäuses gedrückt. Dies bedeutet, daß die Baueinheit bis zum Zylinderkopf hin von Kühlwasser umströmt wird, wodurch die oberen, thermisch hoch bean­ spruchten Abschnitte der Zylinder besonders wirksam gekühlt werden.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Her­ stellung der die Zylinder umfassenden Baueinheit für den erfindungsgemäßen Zylinderblock, das durch die Merkmale des Anspruchs 3 gekennzeichnet ist. Es ist ersichtlich, daß sich das Bauteil mit sehr einfachen Verfahrensschritten und daher kostengünstig herstellen läßt.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zylinder­ blocks wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeich­ nungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht des Zylinderblocks,

Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie 2-2 in Fig. 1, und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von unten der die Zylinder umfassenden Baueinheit.

Der Zylinderblock besteht aus einem im Druckgußverfahren hergestellten Leichtmetall-Gehäuse 1 und einem im Kokillen­ gußverfahren hergestellten Leichtmetall-Bauteil 2, das die Zylinderbohrungen 3 enthält. Das Bauteil 2 ist unter Be­ lassung eines Wassermantels 4 freistehend in das Gehäuse 1 eingesetzt.

Jede Zylinderbohrung 3 ist an ihrem unteren Ende mit einer Eindrehung 5 versehen, in die eine Leichtmetallbüchse 6 ein­ gespreßt ist, die von der Unterseite 7 des Bauteils 2 vor­ steht. Das Gehäuse 1 weist eine Zwischenwand 8 auf, in der für jede Zylinderbohrung 3 ein kreisförmiger Durchbruch 9 vorgesehen ist, in welchen sich die Büchse 6 erstreckt. Im zusammengebauten Zustand sitzt das Bauteil 2 auf der Zwischenwand 8 des Gehäuses 1 auf und seine Oberfläche 10 liegt in einer Ebene mit der Oberfläche 11 des Gehäuses 1. Das Bauteil 2 wird durch den Zylinderkopf 12 (Fig. 2) beim Festziehen der Zylinderkopfschrauben 13 auf die Zwischen­ wand 8 gedrückt. Ein die Büchse 6 umgebender Gummiring 14 sorgt für die Abdichtung des Wassermantels 4 vom Kurbelraum 15 des Gehäuses 1. Anstelle eines Gummiringes 14 für jede Büchse 6 könnte auch eine sich über die gesamte Unterseite 7 der Baueinheit 2 erstreckende Flachdichtung mit Öffnungen für die Büchse 6 vorgesehen werden.

Der dargestellte Zylinderblock ist eine Open-Deck-Konstruk­ tion, bei der der Wassermantel 4 des Zylinderblocks oben offen und in Verbindung mit Kühlwasserräumen 16 im Zylin­ derkopf 12 steht.

Die Herstellung des Bauteils 2 erfolgt derart, daß zunächst ein Gußrohling mit den Zylinderbohrungen 3 in Leichtmetall- Kokillenguß erzeugt wird. Dann werden die Oberseite 10 und die Unterseite 7, die parallel zueinander verlaufen, in einem Arbeitsgang flächig überfräst, so daß die Höhe des Bauteils 2 exakt dem Abstand der Oberfläche der Wand 8 des Gehäuses 1 von seiner Oberfläche 11 entspricht. Darauf werden die Eindrehungen 5 an den unteren Enden der Zylinder­ bohrungen vorgesehen und die Büchsen 6 in die Eindrehungen eingepreßt. Im nächsten Arbeitsgang werden die Zylinder­ bohrungen 3 und die Büchsen 6 gemeinsam ausgedreht. Dann werden die Wände der Zylinderbohrungen 3 und der einge­ preßten Büchsen 6 mit einem harten Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften, wie Chrom, Siliziumnitrid, Aluminium­ nitrid und dergleichen, beschichtet und schließlich die beschichteten Wände fein bearbeitet, beispielsweise ge­ hont. Das derart fertiggestellte Bauteil 2 wird dann in der vorher beschriebenen Weise in das Gehäuse 1 eingesetzt.

Der Zylinderblock besteht vollständig aus Leichtmetall. Durch die Aufteilung des Zylinderblocks in ein im Druck­ gußverfahren hergestelltes Gehäuse und ein im Kokillenguß hergestelltes, die Zylinderbohrungen enthaltendes Bauteil wird trotzdem eine kostengünstige Produktion ermöglicht.

Claims (3)

1. Zylinderblock für eine wassergekühlte Mehrzylinder- Brennkraftmaschine, mit einer die Zylinder umfassenden Baueinheit (2), die unter Belassung eines Wassermantels (4) in ein Gehäuse (1) eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (1) in Leichtmetall-Druckgußtechnik und die Baueinheit (2) in Leichtmetall-Kokillengußtechnik hergestellt sind, daß jede Zylinderbohrung (3) an ihrem unteren Ende eine Eindrehung (5) zur Aufnahme einer nach unten vorstehenden Leichtmetallbüchse (6) aufweist,
daß das Gehäuse (1) eine Zwischenwand hat, auf der das Bau­ teil (2) aufsitzt und die für jede Zylinderbohrung (3) mit einem kreisförmigen Durchbruch (9) versehen ist, in den sich die Büchse (6) erstreckt, daß die Oberfläche (10) des Bauteils (2) mit der Oberfläche (11) des Ge­ häuses (1) in einer Ebene liegt und daß jede Büchse (6) an ihrem vorstehenden Ende von einer Dichtung (14) um­ geben ist, die den Spalt zwischen der Unterseite (7) des Bauteils (2) und der Zwischenwand (8) abdichtet.

2. Zylinderblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (14) zwischen der Unterseite (7) des Bauteils (2) und der Zwischenwand (8) des Gehäuses (1) von einzelnen, die vorstehenden Enden der Büchsen (6) umgebenden Gummiringen gebildet ist.

3. Verfahren zur Herstellung einer Baueinheit für einen Zylinderblock nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) Herstellen eines Gußrohlings mit den Zylinderboh­ rungen in Leichtmetall-Kokillenguß,
• b) flächiges Überfräsen des Gußrohlings oben und unten,
• c) Vorsehen einer Eindrehung am unteren Ende jeder Zylinderbohrung,
• d) Einpressen von Büchsen in die Eindrehungen
• e) gemeinsames Ausdrehen der Zylinderbohrungen und der Büchsen,
• f) Beschichten der Wände der Zylinderbohrungen und der eingepreßten Büchsen mit einem harten Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften, und
• g) Feinbearbeiten der beschichteten Wände.