DE69102516T2

DE69102516T2 - Verfahren zur Herstellung eines Zylinderblockes einer Brennkraftmaschine.

Info

Publication number: DE69102516T2
Application number: DE69102516T
Authority: DE
Inventors: Inoue Yasushi
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1990-09-17
Filing date: 1991-09-11
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2011-09-12
Also published as: EP0476506A1; EP0476506B1; US5201115A; JPH0526224A; KR920006059A; DE69102516D1; KR950013205B1; JP3016900B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Her-Stellung eines Zylinderblocks eines Motors.

Beschreibung des Standes der Technik

Ein aus einer Leichtmetallegierung wie etwa einer Aluminiumlegierung gegossener Zylinderblock war bekannt. Der Guß-Zylinderblock aus Leichtmetallegierung weist weniger Steifigkeit auf als ein solcher aus Gußeisen, so daß sich der Lagerbereich verformen kann und gleichzeitig die Verschleißfestigkeit und die Lagerfestigkeit nicht gegeben sind, wenn der Wellenlagerbereich einer Kurbelwelle direkt von der Leichtmetallegierung unterstützt wird. Folglich wurde in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 61(1986)-45108 vorgeschlagen, in einen unteren Block Lagerdeckel einzugießen und den unteren Block an einem Zylinderblock-Körper zu befestigen, um die Kurbelwelle zu unterstützen, wodurch die Festigkeit des Lagerbereichs erhöht wird.
Herkömmlicherweise wird der gegossene untere Block einmal am Block-Körper befestigt, bevor die Kurbelwelle und ähnliches eingebaut werden, wobei in diesem Zustand der Lagerbereich bearbeitet wird, um einen vorgegebenen Rundheitsgrad der Lagerbereiche zu erzielen. Bei einem solchen herkömmlichen Verfahren zur Herstellung des Zylinderblocks kann sich jedoch die Rundheit des Lagerbereichs verschlechtern, wenn der untere Block nach der Bearbeitung vom Block-Körper entfernt wird, um die Kurbelwelle und ähnliches einzubauen.
Somit wird der in den unteren Block gegossene Lagerdeckel durch eine Schrumpfspannung verspannt und verformt, welche beim Abkühlen der Aluminiumlegierung nach dem Gießen entsteht. Selbst wenn der Lagerbereich bis zu einem vorgegebenen Rundheitsgrad bearbeitet wird, während der untere Block am Block-Körper befestigt ist, um die Verformung durch die Verspannung zu unterdrücken, kann sich durch die Restspannung der Lagerbereich verformen und dessen Rundheit verschlechtern, wenn der untere Block vom Block-Körper entfernt wird, da die Festigkeit des Lagerdeckels durch die Bearbeitung verringert wird, womit das Spiel zwischen dem Lagerbereich und dem Lagermetall nicht gleichmäßig sein kann und kein gleichmäßiger Ölfilm erzeugt werden kann, wenn der untere Block mit der dazwischen gelagerten Kurbelwelle am Block-Körper befestigt wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Im Hinblick auf die vorausgegangenen Betrachtungen und die Beschreibung ist es die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderblocks eines Motors mit einem gegossenen Lagerdeckel zu schaffen, das einen hohen Rundheitsgrad des Lagerbereichs sicherstellen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderblocks für einen Motor geschaffen, welcher einen Zylinderblock-Körper und einen unteren Block umfaßt, welche aus einer Aluminiumlegierung gegossen sind und miteinander verbunden sind, um dazwischen eine Kurbelwelle des Motors zu unterstützen, wobei die obere Hälfte eines Lagerbereichs zur Unterstützung der Kurbelwelle im Zylinderblock-Körper vorgesehen ist, während die untere Hälfte des Lagerbereichs von einem im unteren Block gegossenen Lagerdecke gebildet ist. Das Verfahren umfaßt die Schritte:
Gießen des Zylinderblock-Körpers und des unteren Blocks mit dem darin gegossenen Lagerdeckel,
Befestigen des Zylinderblock-Körpers und des unteren Blocks aneinander mittels Schraubbolzen,
Ausführen einer Bearbeitung erster Stufe des Lagerbereichs, wobei der Zylinderblock-Körper und der untere Block aneinander befestigt gehalten werden,
Lösen des unteren Blocks vom Zylinderblock-Körper nach der Bearbeitung erster Stufe des Lagerbereichs und Zulassen einer Verformung des unteren Blocks durch die durch die Schrumpfung der Aluminiumlegierung erzeugte Verspannung,
erneutes Befestigen des Zylinderblock-Körpers und des unteren Blocks aneinander mittels Schraubbolzen und
Ausführen einer Bearbeitung letzter Stufe des Lagerbereichs.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung der untere Block nach der Bearbeitung erster Stufe vom Zylinderblock-Körper gelöst wird und zugelassen wird, daß er sich durch die durch die Schrumpfung der Aluminiumlegierung erzeugte Verspannung verformt, bevor die Bearbeitung letzter Stufe ausgeführt wird, und da die Verringerung der Festigkeit des Lagerdeckels aufgrund der Bearbeitung in der letzten Stufe vernachlässigbar ist, kann sich der Lagerdeckel nicht weiter verformen, selbst wenn der untere Block vom Block-Körper gelöst wird, um die Kurbelwelle einzubauen. Folglich kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine hervorragende Rundheit des Lagerbereichs sichergestellt werden.
Wenn der untere Block vom Block-Körper gelöst ist, muß der erstere nicht vollkommen vom letzteren entfernt werden, solange sich der erstere durch die durch die Schrumpfung der Aluminiumlegierung erzeugte Verspannung ohne Behinderung durch den letzteren verformen kann. Der untere Block kann z.B. mittels der Schraubbolzen mit dem Block-Körper verbunden sein, solange die Schraubbolzen gelöst sind und der untere Block soweit vom Block-Körper gelöst ist, daß sich der untere Block frei verformen kann.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines Zylinderblocks eines V-Motors, auf den das Verfahren der vorliegenden Erfindung angewendet wird,
Fig. 2 ist eine Unteransicht des unteren Blocks des Zylinderblocks,
Fig. 3 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie III- III in Fig. 2,
Fig. 4 ist eine Längsschnittansicht des unteren Blocks,
Fig. 5 ist eine Vorderansicht des Lagerdeckels,
Fig. 6 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie VI- VI in Fig. 5,
Fig. 7 ist eine Vorderansicht, die den Zustand zeigt, in welchem der Block-Körper und der untere Block bei einem Verfahren zur Herstellung eines Zylinderblocks gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach der Bearbeitung erster Stufe belassen werden,
Fig. 8 ist eine Blockdarstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Zylinderblocks gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
Fig. 9 ist eine Blockdarstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Zylinderblocks gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

In Fig. 1 ist ein Zylinderblock 1 für einen V-Motor in der Mitte der Lagerbereiche 8 zur Unterstützung einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle in einen Block-Körper 2 und einen unteren Block 3 geteilt. Der Block-Körper 2 besitzt rechte und linke Zylinderreihen R und L, die um einen Winkel gegeneinander geneigt sind.
Der Block-Körper 2 und der untere Block 3 sind aus einer Aluminiumlegierung gegossen. Die obere Hälfte jedes Lagerbereichs 8 wird von einem Lagerelement 11 gebildet, während die untere Hälfte desselben von einem Lagerdeckel 12 gebildet ist. Obwohl nicht genau gezeigt, umfaßt das Lagerelement 11 einen halb-zylindrischen Lagerbereich und ein Paar von Befestigungsbereichen, die sich vom unteren Endbereich der Lagerbereiche in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Die Lagerelemente 11 sind aus Eisen oder einer Eisenlegierung gefertigt und sind in die Vorder- und Rückwandbereiche sowie in die Zwischenwandbereiche (Trennwand) zwischen den Zylindern des Zylinderblock- Körpers 2 gegossen.
Die Lagerdeckel 12 sind aus Eisen oder einer Eisenlegierung gefertigt und in den Vorderwandbereich 3a (siehe auch Fig. 2 bis 4), den Rückwandbereich 3b und die Zwischenwandbereiche 3c des unteren Blocks 3 gegossen. Die Wandbereiche 3a bis 3c sind mit linken und rechten Seitenwandbereichen 3d verbunden, während sich die Verbindungswandbereiche 3e zwischen den Wandbereichen 3a bis 3c in Längsrichtung des unteren Blocks 3 erstrecken.
Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, umfaßt der Lagerdeckel 12 einen halb-zylindrischen Lagerbereich 13 sowie große und kleine Vorsprungbereiche 14 und 15, die sich auf jeder Seite der Lagerbereiche 13 nach unten erstrecken. Der kleine Vorsprungbereich 15 ist an der Innenseite des großen Vorsprungbereichs 14 angebracht. Jeder der großen Vorsprungbereiche 14 ist mit einem Durchgangsloch 14a versehen, durch das ein Befestigungsbolzen 22 gesteckt ist, während jeder der kleinen Vorsprungbereiche 15 mit einem Durchgangsloch 15a versehen ist, durch das ein Befestigungsbolzen 21 gesteckt ist. An den unteren Enden der Durchgangslöcher 14a und 15a sind Bolzensitze 14b und 15b ausgebildet. Die Durchgangslöcher 15a werden nach dem Gießen des unteren Blocks 3 gebohrt. Eine Rippe 16 verbindet den großen Vorsprungbereich 14 und den Lagerbereich l3.
Der untere Block 3 ist mittels der Schraubbolzen 21 und 22 am Block-Körper 2 befestigt, welche durch die Durchgangslöcher 14a und 15a jedes Lagerbereiches 8 gesteckt sind.
Im folgenden wird nun mit Bezug auf Fig. 8 ein Verfahren zur Herstellung des Zylinderblocks 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Als erster Schritt werden aus einer Aluminiumlegierung der Block-Körper 2 und der untere Block 3 gegossen, wobei die Lagerelemente 11 und die Lagerdeckel 12 entsprechend in den Block-Körper 2 und den unteren Block 3 gegossen werden. Die Durchgangslöcher 14a jedes Vorsprungbereichs 14 dienen als Positionierhilfe für die Ausrichtung des Lagerdeckels 12 bezüglich der Gußform.
Durch die mit dem Abkühlen der Aluminiumlegierung nach dem Gießen entstehende Schrumpfspannung werden die unteren Enden der Vorsprungbereiche 14 und 15 an den gegenüberliegenden Seiten jedes Lagerdeckels 12 nach innen verspannt und verformt, während die oberen Endbereiche der Lagerbereiche jedes Lagerdeckels 12 nach außen verspannt und verformt werden.
Danach wird (als zweiter Schritt) der untere Block 3 mittels Schraubbolzen 21 und 22, wie in Fig. 1 gezeigt ist, am Block-Körper 2 befestigt.
Im befestigten Zustand werden die Lagerelemente 11 und die Lagerdeckel 12 bearbeitet, so daß der Innendurchmesser der Lagerbereiche 8, der jeweils durch das Lagerelement 11 und den Lagerdeckel 12 bestimmt ist, einen vorgegebenen Wert annimmt und die Rundheit jedes Lagerbereichs 8 verbessert wird. Somit wird als dritter Schritt die Bearbeitung erster Stufe ausgeführt. In der Bearbeitung erster Stufe werden die Grobbearbeitung und die Zwischenbearbeitung ausgeführt. Wenn z.B. der Innendurchmesser des Lagerbereichs 13 des Lagerdeckels 12 nach dem Gießen 62 mm beträgt und der Lagerbereich 13 auf 66 mm aufzuweiten ist, wird der Lagerbereich in der Bearbeitung erster Stufe auf 65,8 mm aufgeweitet.
Nach dem dritten Schritt werden (als vierter Schritt) die Schraubbolzen 21 und 22 um ein vorgegebenes Maß gelöst, wobei der untere Block 3 Vibrationen ausgesetzt wird, indem die Seitenwände des unteren Blocks 3 mit einem Klopfhammer oder ähnlichem angeschlagen werden, wodurch sich der untere Block 3 vom Block-Körper 2 löst und von diesem wegbewegt wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Der untere Block 3 wird in diesem Zustand belassen, wobei zugelassen wird, daß er sich durch die Restspannung verformt. Wenn die Schraubbolzen 21 und 22 einfach gelöst werden, kann der untere Block 3 noch im Oberflächenkontakt mit dem Block-Körper 2 stehen und kann sich durch die Restspannung nicht ausreichend verformen. Deshalb wird dem unteren Block 3 mit dem Hammer oder ähnlichem ein Schlag zugefügt, um den unteren Block 3 ausreichend vom Block-Körper 2 zu lösen.
Dann werden als fünfter Schritt die Schraubbolzen 21 und 22 wieder angezogen, um den unteren Block 3 wieder am Block-Körper 2 zu befestigen. Danach wird (als sechster Schritt) der Lagerbereich 8 der Bearbeitung letzter Stufe unterzogen. In der Bearbeitung letzter Stufe wird z.B. der Lagerbereich 13 bis zur endgültigen Größe von 66 mm und bis zur endgültigen Rundheit bearbeitet.
Während der Lagerbereich 8 der Bearbeitung letzter Stufe unterzogen wird, werden die Durchgangslöcher 15a in den kleinen Vorsprungbereichen 15 gebohrt, während die Durchgangslöcher 14a in den großen Vorsprungbereichen 15 erneut geformt und begradigt werden.
Im unteren Block 3, in welchen der Lagerdeckel 12 aus Eisen oder einer Eisenlegierung gegossen ist, verformt sich der Lagerdeckel 12 durch die durch die Schrumpfung der Aluminiumlegierung nach dem Gießen entstehende Restspannung, wobei das Maß der Verformung des Lagerdeckels 12 von der Steifigkeit des Lagerdeckels 12 abhängt. Falls wie bei dem herkömmlichen Verfahren in der Bearbeitung letzter Stufe der Lagerbereich 8 mit am Block-Körper 2 befestigtem unteren Block 3 bearbeitet wird, ohne eine Verformung des unteren Blocks 3 zu erlauben, verformt sich der untere Block 3 und die Rundheit des Lagerbereichs 8 verschlechtert sich, wenn der untere Block 3 vom Block-Körper 2 entfernt wird, um die Kurbelwelle oder ähnliches einzubauen, da die Steifigkeit des Lagerdeckels 12 durch die Bearbeitung verändert wurde. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der untere Block 3 einmal vom Block-Körper 2 gelöst, wobei ihm erlaubt wird, sich während der Bearbeitung zu verformen, so daß sich die Rundheit des Lagerbereichs 8 nach der Bearbeitung nicht mehr verändert. Somit sollten die Bearbeitungsgrade der Bearbeitung erster Stufe und der Bearbeitung letzter Stufe unter Berücksichtigung des Maßes der Verformung, welche eintritt, wenn der untere Block 3 einmal vom Block-Körper 2 gelöst wird, festgelegt werden.
Obwohl der untere Block 3 in der in der Fig. 8 gezeigten Ausführungsform durch Lockern der Schraubbolzen 21 und 22 vom Block-Körper 2 gelöst wird, jedoch noch mittels der Schraubbolzen 21 und 22 mit dem Block-Körper 2 verbunden bleibt, können die Schraubbolzen 21 und 22 vollständig aus den Block-Körper 2 herausgezogen werden und der untere Block 3 kann vollständig vom Block-Körper 2 entfernt oder getrennt werden, um dem Lagerdeckel 12 zu erlauben, sich durch die Restspannung zu verformen, wie in Fig. 9 gezeigt ist.
Das in der Fig. 8 gezeigte Verfahren besitzt jedoch gegenüber dem in der Fig. 9 gezeigten Verfahren den Vorteil, daß die Anzahl der Schritte kleiner und die Produktionseffizienz größer ist.
Obwohl das Verfahren der vorliegenden Erfindung oben in Verbindung mit einem V-Motor beschrieben worden ist, kann die vorliegende Erfindung auch auf andere Motortypen wie z.B. einen Reihenmotor angewendet werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Zylinderblocks für einen Motor, der einen Zylinderblock-Körper sowie einen unteren Block aufweist, die aus einer Aluminiumlegierung gegossen und aneinander befestigt sind, um dazwischen eine Kurbelwelle des Motors zu unterstützen, wobei die obere Hälfte eines Lagerbereichs zur Unterstützung der Kurbelwelle im Zylinderblock-Körper und die untere Hälfte des Lagerbereichs durch einen im unteren Block gegossenen Lagerdeckel gebildet sind, cbe das Verfahren die Schritte umfaßt:

Gießen des Zylinderblock-Körpers und des unteren Blocks mit dem darin gegossenen Lagerdeckel,

Befestigen des Zylinderbicck-Körpers und des unteren Blocks aneinander mittels Schraubbolzen,

Ausführen einer Bearbeitung erster Stufe des Lagerbereichs, wobei der Zylinderblock-Körper und der untere Block aneinander befestigt gehalten werden,

Lösen des unteren Blocks vom Zylinderblock-Körper nach der Bearbeitung erster Stufe des Lagerbereichs und Zulassen einer Verformung des unteren Blocks durch die durch eine Schrumpfung der Aluminiumlegierung erzeugte Beanspruchung,

erneutes Befestigen des Zylinderblock-Körpers und des unteren Blocks aneinander mittels Schraubbolzen und

Ausführen einer Bearbeitung letzter Stufe des Lagerbereichs, wobei der Zylinderblock-Körper und der untere Block aneinander befestigt gehalten werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem der untere Block nach der Bearbeitung erster Stufe des Lagerbereichs vom Zylinderblock-Körper gelöst wird, indem die Schraubbolzen gelockert werden, und in den die Verformung des unteren Blocks zugelassen wird, während dieser an den Schraubbolzen unter dem Zylinderblock-Körper hängend gehalten wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, in dem der untere Block angeschlagen wird, nachdem die Schraubbolzen gelockert worden sind, so daß sich die Oberflächen des unteren Blocks und des Zylinderblock-Körpers, die miteinander in Kontakt sind, werd der untere Block und der Zylinderblock-Körper aneinander befestigt sind, voneinander entfernen.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, in den der untere Block nach der Bearbeitung erster Stufe des Lagerbereichs vom Zylinderblock-Körper gelöst wird, indem die Schraubbolzen gelöst und herausgezogen werden und der untere Block vom Zylinderblock-Körper vollständig getrennt wird.