DE4202444A1 - Zylinderblockaufbau - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zylinder­ blockaufbau nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Bei dem Zylinderblockaufbau sind insbesondere Kühlwasserdurchgänge so gebildet, daß Kühlwasser in das Innere eingeführt werden kann, indem ein hohles Teil mit bogenförmigen Führungsstücken in das obere Ende zwischen den Zylinderbohrungen eingefügt wird, und dadurch die oberen Enden der Zylinderbohrungen gleichmäßig kühlt und die thermische Verformung dieser Teile minimiert, so daß die Dauerhaftigkeit in einem Doppelzylinder­ block verbessert wird.

Bei einem normalen Doppelzylinderblock wird die Länge des Zy­ linderblockes in der Länge minimiert, indem der Abstand zwi­ schen den Zylinderbohrungen zum Verringern des Gewichtes mini­ miert wird.

In einem solchen Zylinderblock gibt es keinen Kühlwasser­ durchgang, der zwischen den benachbarten Zylinderbohrungen ge­ bildet ist. Wenn daher der Zylinderblock durch die Wärme er­ wärmt wird, die unausweichlich erzeugt wird, wenn der Motor betrieben wird, unterliegt er einer Formveränderung durch eine ungleichmäßige thermische Expansion, die zwischen einem Ab­ schnitt der Zylinderbohrung, bei dem kein Kühlwasserdurchgang vorhanden ist, und einem externen Abschnitt der Zylinderboh­ rung, bei dem ein Kühlwasserdurchgang vorhanden ist, auftritt. Wenn die Zylinderbohrungen dadurch verformt werden, dichtet der Kolbenring zu der Zylinderwand nicht mehr gleichmäßig ab, der auf der oberen Seite des Kolbens vorgesehen ist, der sich aufwärts und abwärts in dem Zylinder bewegt. Der Kolbenring berührt nur stellenweise die Zylinderwand, so daß der Kolben­ ring nicht mehr gleichmäßig an der Zylinderwand anliegt.

Beim Gießen eines Doppelzylinderblockes gibt es keinen zwi­ schen den Zylinderbohrungen in dem Wassermantelkern durch eine Sandform gestützten Sand. Daher unterliegt ihre Festigkeit der Gefahr, geschwächt und beschädigt zu werden. Beim Gießen wird sie so verformt, daß die Wanddicke der Bohrung nicht genau ausgeführt werden kann. Zum Lösen derartiger Probleme, wie sie oben ausgeführt sind, sind verschiedene Verfahren zum Verbes­ sern der Kühleffekte vorgeschlagen, in dem Kühlwasserdurch­ gänge zwischen den Zylinderbohrungen gebildet werden, so daß das Kühlwasser dazwischen durchgehen kann.

Eine Form eines derarigen Zylinderblockaufbaus ist ein Ver­ fahren, bei dem ein Kühlwasserdurchgang zwischen den Zylinder­ bohrungen gebildet wird, indem ein Keramikkern benutzt wird. Das Verfahren zum Gießen eines Zylinderblocks durch Zwischen­ setzen eines teuren Keramikkernes zwischen benachbarten Zylin­ derbohrungen, wenn ein gegossener Zylinderblock hergestellt wird, und Bilden eines Kühlwasserdurchganges, der eine Verbin­ dung zwischen dem linken und rechten Wassermantel zwischen den Zylinderbohrungen bildet, ist bekannt.

Dieses Verfahren bringt auch das Problem mit sich, daß es un­ wirtschaftlich ist, da der Keramikkern selbst sehr teuer ist, und daß es schwierig ist, den Keramikkern einzusetzen und zu fixieren, wenn ein Zylinderblock aufgebaut wird.

Bei einem anderen Verfahren wird ein Kühlwasserdurchgang zwi­ schen den Zylinderbohrungen gebildet, in dem ihnen eine Schräge mit einem Bohrer gegeben wird, wie es in dem US-Patent 43 69 739 beschrieben ist. Das Verfahren zum Bilden eines Kühlwasserdurchganges mit einem Bohrer mit einer Neigung von 20-30° von dem oberen Teil des Zylinderblockes nach dem Gießen ist ebenfalls bekannt.

Einem solchen Verfahren steht jedoch das Problem gegenüber, daß die Bohrtätigkeit nicht nur schwierig und kompliziert ist, sondern auch unökonomisch, da die Bohrer an ihrer Schneide häufig beschädigt werden, wobei der Kühlwasserdurchgang nicht als solcher dienen kann, wenn ein an der Schneide beschädigter Bohrer in dem Zylinderblock sich festgefressen hat.

Obwohl das Verfahren zum Bilden eines Kühlwasserdurchganges zwischen Zylinderbohrungen eines gegossenen Zylinderblockes mit einem seitlichen Schneider bekannt ist, tritt hier immer noch das Problem auf, daß beim Bilden des Kühlwasserdurchgan­ ges durch Bearbeiten eines gegossenen Zylinderblockes mit ei­ nem getrennten seitlichen Schneider so große Sorgfalt benö­ tigt, daß die Arbeitseffektivität gesenkt wird.

Das US-Patent 44 70 376 offenbart einen Zylinderblock, bei dem ein Kühlwasserdurchgang gebildet wird, indem ein verstärk­ tes Plattenteil mit einer Zahl von Öffnungen eingeführt wird, die zwischen den Zylinderbohrungen gebildet sind und sie mit den äußeren Wänden der Wassermäntel verbinden. Dieses stößt jedoch auf ein Problem insoweit, daß die Gefahr besteht, daß es sich bewegt beim Gießen, da seine gemeinsame Starrheit mit dem Wassermantelkern nicht so ausgeprägt ist.

Weiterhin ist es bekannt, einen Stahlstab zu benutzen, damit der Wassermantelkern bei einem Doppelzylinderblock sich nicht verformt. Obwohl der Stahlstab, dessen beiden Enden nach oben gebogen sind, zwischen die Bohrungen eines Wassermantelkernes eingeführt wird, wenn er mit dem Wassermantelkern gegossen wird, besteht immer noch die Gefahr, daß er sich bewegt, wenn Hochdrucksand in dem Verfahren des Herstellens eines Wasser­ mantelkernes eingespritzt wird. Weiterhin wird eine Stahl­ platte zwischen die Bohrungen des Wassermantelkernes einge­ führt, wenn ein Wassermantelkern gegossen wird, aber auch sie unterliegt der Gefahr, sich zu bewegen, wenn der Wassermantel­ kern hergestellt wird, da ihre gemeinsame Festigkeit mit dem Wassermantel nicht so ausgeprägt ist, und der schwach mit der Stahlstange oder der Stahlplatte verbundene Sand trennt sich davon während des Gießens und stört den Fluß des Kühlwassers, indem er sich mit dem geschmolzenen Eisen verbindet.

Nach den oben beschriebenen Verfahren wird ein Zylinderblock gegossen, indem ein separater Kern benutzt wird und der Kern hinterher herausgenommen werden muß, oder ein Kühlwasserdurch­ gang muß mit einem separaten Gerät gebildet werden, nachdem der Zylinderblock gegossen ist. Folglich sind diese Verfahren nicht nur aus dem Grunde unökonomisch, daß die Festigkeit und Dauerhaftigkeit des Zylinderblockes geschwächt wird und man­ gelhafte Zylinderblöcke in vielen Fällen erzeugt werden, son­ dern auch aus dem Grund, daß der Kühlwasserdurchgang nicht ge­ nau ist, und somit wird zu einem beträchtlichen Grade Arbeits­ kraft und Zeit verschwendet. Weiterhin erhöht die Benutzung eines teuren Kernes die Herstellungskosten.

Es ist daher die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, einen Zylinderblockaufbau vorzusehen, bei dem das obere Ende einer Zylinderbohrung gleichmäßig gekühlt wird, insbesondere soll verhindert werden, daß sich der Wassermantel verformt, wenn ein Zylinderblock gegossen wird und zwangsweise den Teilfluß des Kühlwassers verändert, wenn Kühlwasser in dem Mantel zirkuliert. Insbesondere soll dadurch die thermische Verformung des Teils verringert werden und folglich die Dauerhaftigkeit des Zylinderblockes verbessert werden.

Weiterhin soll verhindert werden, daß Sandkörner, die beim Herstellen des Wassermantels eingeschleudert werden, in ein hohles Teil geschwemmt werden, wobei Einführstifte eingeführt sind, die bei einer Temperatur von 200 - 1400°C wärmefest sind, in das zwischen den Bohrungen innerhalb des Wassermantels angeordnete hohle Teil, so daß leicht ein Kühlwasserdurchgang innerhalb des hohlen Teiles gebildet wird, indem verursacht wird, daß die Einführstifte durch die Wärme zerstört werden, während gegossen wird, und daß die primäre Funktion des hohlen Teiles getreu ausgeführt werden kann, nachdem der Zylinderblock gegossen ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Zylinderblockaufbau mit den Ansprüchen des Patentanspruches 1 gelöst.

Insbesondere wird ein Kühlwasserdurchgang gebildet, indem ein hohles Teil eingeführt wird, dessen beide Enden mit den Was­ sermänteln zwischen den Zylinderbohrungen in Verbindung stehen, die zueinander benachbart sind, und der Wassermantelkern wird an der Verformung gehindert, indem beide Enden des hohlen Teiles darin vergraben werden, wenn der Zylinderblock gegossen wird, und bogenförmige Führungsteile so gebildet sind, daß sie den Fluß des Kühlwassers verändern, indem sie Führungsteile werden, nachdem Sand entfernt ist.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen gekennzeichnet.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines hohlen Teiles und von Einführstiften gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines wesentlichen Einführstiftes;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 4 eine Draufsicht, die zeigt, daß die hohlen Teile in den Wassermantelkern eingeführt sind;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Zylinderblocks gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in Fig. 5 und

Fig. 7 eine Querschnittsansicht des hohlen Teiles entlang der Linie C-C in Fig. 5.

In einem Zylinderblock 9 sind eine Zahl von Bohrungen 11, 11′, . . . benachbart zueinander vorgesehen und Mäntel zum Auf­ nehmen des Wassers (im folgenden Wassermäntel genannt) 10, 10′ sind um die Zylinderbohrungen 11, 11′, . . . herum gebildet.

Ein hohles Teil 1 ist an dem oberen Ende eines Wandteiles zwi­ schen den Zylinderbohrungen 11, 11′, . . . angeordnet, und beide Enden des hohlen Teiles 1 stehen mit den Wassermänteln 10, 10′ in Verbindung.

Wie in Fig. 1 und Fig. 3 gezeigt ist, behält das hohle Teil 1 seine eigene Form fest, indem ein plattenförmiges Teil so längs gebogen ist, daß ein Kühlwasserdurchgang 4 auf der Innenseite gebildet werden kann, und indem das Ende einer Wand 2 aufwärts gebogen wird und dann das Ende der anderen Wand 2′ da eingeführt wird.

Damit weiterhin verhindert wird, daß sich beide Wände 2, 2′ aufgrund der intensiven Wärme verformen, die erzeugt wird, wenn geschmolzenes Eisen gegossen wird, ist ein konkaves Teil 5 in der Mitte der anderen Wand 2′ gebildet und an beiden Wänden 2, 2′ durch Punktschweißen angeschweißt. An beiden Enden des hohlen Teiles, die mit den Wassermänteln 10, 10′ in Verbindung stehen, ist eine Zahl von Bogenführungsstücken 3, 3′ vorgesehen, die Verformung verhindern können, indem sie in dem Wassermantelgießkern 8 eingelassen sind und den Fluß des Kühlwassers verändern, indem sie konkave Führungsstücke werden, nachdem der Sand entfernt ist, wobei sie einstückig gebildet sind.

Es gibt Führungsstücke 3, 3′, die an beiden Enden des hohlen Teiles 1 wie oben beschrieben gebildet sind, und welche, die auf eine Weise gebildet sind, daß mehr als ein Führungsstück 3 an einer Wand 2 gebildet ist und mehr als ein Führungsstück 3′ an der anderen Wand 2′ gebildet ist, wobei Führungsstücke 3, 3′ auf der hinteren Seite so gebildet sind, daß sie zu den zuvor erwähnten symmetrisch ausgebildet sind, wenn man auf sie von der Vorderseite der Zeichnung schaut.

Nachdem das hohle Teil 1, in das Einführstifte 6, die aus einem komprimierten Material wie Papier oder Styroschaum mit einem Wärmewiderstand von 200 - 1400°C gemacht sind und bei einer Metallschmelztemperatur brennen oder schmelzen, in die Führungsstücke 3, 3′ eingeführt sind, das auf solche Weise ge­ bildet ist, in eine Wassermantelkernherstellungsform einge­ bracht ist, werden Sandkörner unter hohem Druck eingebracht.

Die Sandkörner werden durch die Einführstifte 6 zurückgehalten, und dadurch wird verhindert, daß sie in das hohle Teil 1 fließen, und ein Wassermantelgießkern 8 wird durch Einspritzen von Sand unter solchen Bedingungen gebildet. Wenn als nächstes geschmolzenes Eisen eingespritzt wird, verbindet sich das hohle Teil 1 mit dem geschmolzenen Eisen des Zylinderblockes 9 und nimmt in sich das obere Ende des Wandteiles zwischen den Zylinderbohrungen 11, 11′ auf.

Nach dem Gießen hören die Einführstifte 6 auf zu existieren wegen der Temperatur des geschmolzenen Eisens, und das hohle Teil 1 bildet einen Wasserdurchgang 4, der mit den Wassermän­ teln 10, 10′ in Verbindung steht.

Für die vorliegende Ausführungsform ist es geeignet, daß die Form der Einführstifte 6 innerhalb der Führungsstücke 3, 3′, die an dem hohlen Teil 1 gebildet sind, hohl ist, wie es in Fig. 1 ist, oder massiv ist, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

Beim Gießen eines Zylinderblockes unter Benutzung des auf sol­ che Weise gebildeten hohlen Teiles 1 wird, wenn der Wasserman­ telgießkern 8 des Zylinderblockes 9 hergestellt wird, der Was­ sermantelgießkern unter einer Bedingung hergestellt, bei der die an beiden Enden des hohlen Teiles 1 gebildeten Führungs­ stücke 3, 3′ in das obere Ende zwischen die Wassermantelgieß­ kernherstellungsformen eingeführt sind, so daß sie in dem Was­ sermantelgießkern 8 aufgenommen sind. Wenn danach geschmolzenes Eisen durch das gewöhnliche Verfahren eingespritzt wird, verbindet sich das hohle Teil 1 mit dem geschmolzenen Eisen des Zylinderblocks 9 und ist in dem oberen Ende des Wandabschnittes zwischen den Zylinderbohrungen 11, 11′ aufgenommen.

Bei dem Vorgang des Einspritzens geschmolzenen Eisens werden, wie oben ausgeführt ist, die Führungsstücke 3, 3′ an beiden Enden des hohlen Teiles 1 in dem Wassermantelkern 8 aufgenom­ men.

Somit wird der Wassermantelkern 8 daran gehindert, sich zu verformen, und ein genaues Zylinderblockgießen ist dadurch er­ zielbar.

Wenn der Formsand des Wassermantelkernes 8 und Ähnliches, nachdem das Gießen durch das genannte Verfahren beendet ist, entfernt wird, ist ein Zylinderblock 9 gefertigt, wie er in Fig. 5 und Fig. 6 gezeigt ist. Bezüglich des Flusses von Kühlwasser in dem Zylinderblock 9 wird ausgeführt, daß gekühl­ tes Kühlwasser von dem Radiator zu den Wassermänteln 10, 10, durch eine Wasserpumpe geführt wird und in den Wassermänteln zirkuliert, wobei der Zylinderblock dadurch gekühlt wird.

Bei dem Kühlvorgang eines solchen Zylinders 9 bilden beide En­ den des hohlen Teiles 1, das einen Kühlwasserdurchgang 4 zwi­ schen den Zylinderbohrungen 11, 11′ bildet, daran die Füh­ rungsstücke 3, 3′, die als konkave Führungsstücke in einem Zu­ stand dienen können, in dem sie mit den Wassermänteln 10, 10′ in Verbindung stehen. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, wird etwas Kühlwasser zwangsweise zu dem Kühlwasserdurchgang 4 durch die Führungsstücke 3, 3′ gelenkt, und dadurch kann das Kühlen die­ ses Teiles gleichmäßig erzielt werden.

Wie oben beschrieben ist, wird, wenn ein Zylinderblock 9 ge­ gossen wird, durch die Einführstifte 6 in den Führungsstücken 3, 3′ des hohlen Teiles 1 verhindert, daß Sandkörner in das hohle Teil 1 eintreten können, und zur gleichen Zeit verhindert das hohle Teil, daß sich der Wassermantelgießkern 8 verformt, indem beide Enden des hohlen Teiles 1 darin aufgenommen sind, so daß ein Kühlwasserdurchgang leicht gebildet werden kann und intensive Wärme zwischen den Zylinderbohrungen 11, 11′, die ein Problem für den Zylinderblock sein kann, gleichmäßig abgekühlt wird.

Daher ist die vorliegende Erfindung ein ökonomischer Beitrag, der die thermische Verformung der Zylinderbohrungen 11, 11′ minimiert und den Ölverbrauch senkt, indem der Kolbenring fest an der inneren Wand des Zylinders anliegt.

Claims (6)

1. Zylinderblockaufbau mit:

• - einer Mehrzahl von Zylinderbohrungen (11, 11′), die unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind,
• - an der linken und rechten Seite der Zylinderbohrungen (11, 11′) angeordneten Kühlwassermänteln (10, 10′),
  gekennzeichnet durch:
• - ein hohles Teil (1) mit einem Bogenführungsstück (3, 3′) an beiden Enden, das so in das obere Ende zwischen den Zylinderbohrungen (11, 11′) eingeführt ist, daß es einen Kühlwasserdurchgang (4) bildet, indem beide Enden des hohlen Teiles (1) in dem Wassermantelgießkern (8) aufgenommen sind, und
• - Einführstifte (6), die in die Führungsstücke (3, 3′) an beiden Enden des hohlen Teiles (1) eingeführt sind, die mit den Wasser­ mänteln (10, 10′) in Verbindung stehen, zum Verhindern, daß Sand­ körner in das hohle Teil (1) strömen, die unter hohem Druck einge­ spritzt werden, wenn der Wassermantelgießkern (8) hergestellt wird.

2. Zylinderblockaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hohle Teil (1) es ermöglicht, daß seine eigene Form fest aufrechterhalten bleibt, indem ein platten­ förmiges Teil etwas entlang seiner Länge so gebogen wird, daß ein Kühlwasserdurchgang an der inneren Seite gebildet werden kann, und indem das Ende einer Wand (2) aufwärts gebogen wird und dann das Ende der anderen Wand (2′) dahinein eingeführt wird, und damit verhindert wird, daß sich beide Wände (2, 2′) aufgrund der inten­ siven Wärme verformen, die erzeugt wird, wenn geschmolzenes Eisen eingespritzt wird, indem ein konkaves Teil (5) in der Mitte der anderen Wand (2′) gebildet wird und beide Wände (2, 2′) durch Punktschweißen miteinander verschweißt werden, und an beiden Enden des hohlen Teiles (1), die mit den Wassermänteln (10, 10′) in Ver­ bindung stehen, eine Mehrzahl von Bogenführungsstücken (3, 3′) ge­ bildet werden, die die Verformung des Wassermantelgießkernes (8) verhindern können, indem sie darin aufgenommen werden, und den Fluß des Kühlwassers ändern können, indem sie konkave Führungsstücke werden, nachdem der Sand entfernt ist, wobei sie einstückig ausgebildet werden.

3. Zylinderblockaufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenführungsstücke (3, 3′), die an beiden Enden des hohlen Teiles (1) gebildet sind, auf solche Weise gebildet sind, daß mehr als ein Führungsstück (3) an der einen Wand (29) gebildet ist und daß mehr als ein Führungsstück (3′) an der anderen Wand (2′) gebildet ist, wobei beide Seiten so gebildet sind, daß sie zueinander symmetrisch sind.

4. Zylinderblockaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführstifte (6) brennen und auf­ hören, zu existieren, wenn das Gießen beendet ist, indem sie wär­ mebeständig bei Temperaturen von 200 bis 1400°C sind und bei 1400°C brennen.

5. Zylinderblockaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführstifte (6) aus einem kom­ primierten Material wie Papier oder Styropor gemacht sind.

6. Zylinderblockaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführstifte (6) entweder hohl oder massiv (7) gebildet sind.