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Diese Erfindung betrifft einen Motorblock
mit einem Verstärkungseinsatz
für die
Positionierung in einem Lagersattelbereich des Motorblocks, der
die Festigkeit und Dauerfestigkeit des Blocks erhöht, während die
gesamte Beanspruchung im Lager reduziert wird.
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Schwerlastdieselmotoren erzeugen
hohe Zylinderdrücke,
die eine große
Beanspruchung im Motorblock während
des Arbeitshubs des Kolbens hervorrufen. Diese Beanspruchung induziert
Biegebelastungen an der mit den Kolben verbundenen Kurbelwelle und
ihrerseits an den Kurbelwellenlagern. Motorblöcke sind typischerweise aus
einem Eisenmaterial, wie Gußeisen,
gebildet, das den durch den Druck hervorgerufenen Beanspruchungen
Stand halten kann. Motorblöcke
können
jedoch auch aus einem Material niedriger Dichte, wie einer Aluminiumlegierung,
anstelle von Gußeisen
hergestellt sein, um die Leistungsdichte, d. h. erzeugte PS pro
Pfund an Motorgewicht, vorteilhafterweise zu verringern. Aluminium
oder Aluminiumlegierungen haben den Nachteil, daß sie eine geringere Festigkeit
als Gußeisen
besitzen, wobei sie den Vorteil haben, daß sie ein geringes Gewicht
besitzen. Weiter weist eine Aluminiumlegierung einen relativ geringen
Elastizitätsmodul,
d. h. eine geringere Steifigkeit, verglichen mit Gußeisen auf,
was nachteilhafterweise zur einer übermäßigen Biegung und erhöhten Beanspruchung führt. Es
wurde festgestellt, daß die
erhöhte
Beanspruchung zu unakzeptabel hohen Biegekräften bzw. -belastungen an der
Kurbelwelle und zugeordneten Lagern führt. Weiter wurde festgestellt,
daß bei
bestimmten Hochlastanwendungen Gußeisenblöcke einer unakzeptablen Biegung
unterliegen.
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Zusätzlich werden die auf die Kurbelwelle während des
Arbeitshubs ausgeübten
Belastungen ihrerseits auf die Hauptlagerkappen übertragen, die die Kurbelwelle
am bzw. gegen den Motorblock sichern. Die Hauptlagerkappen sind
typischerweise mit dem Motorblock verschraubt durch Gewindeabschnitte,
die im Lagersattel gebildet sind. Die auf die Hauptlagerkappen ausgeübten Kräfte können groß genug
sein, um Ermüdungsrisse
in den Gewindeabschnitten der Lagersättel zu erzeugen, insbesondere wenn
die Gewinde in einem Aluminiummotorblock oder anderem Material niedriger
Dichte gebildet sind, was zwangsweise zu einem Ausfall des Motors
führt. Bei
Schwerlastdieselmotoren, die hohe Zusammenbaubelastungen zur Befestigung
der Hauptlagerkappe am Motorblock und auch große Spannungen an der verschraubten
Kappenschraubenverbindung des Hauptlagers am Block bei Arbeitshüben aufweisen, ist
es daher die Anwesenheit einer Aluminiumlegierung in dem Lagersattelbereich
unerwünscht,
wo die Kappenschraubenlöcher
gebildet sind. Weiter besteht noch ein Bedarf zur Verbesserung der
Spannungswiderstandsfähigkeit
von Gußeisenblöcken.
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Um die Festigkeit von Schraublöchern in
einem Motorblock zu erhöhen,
sind Versuche zur Positionierung von gehärteten Verstärkungen
in dem Lagersattelbereich unternommen worden, um einen sichereren
Anker für
die Hauptlagerkappenschrauben vorzusehen. Die US -A- 4,643,145 offenbart
ein derartiges Verfahren zur Verstärkung, das Eisenverstärkungen
mit Gewindevorsprüngen
zur Aufnahme von Kurbelwellenlagerkappenbolzen umfaßt, um so
einer Beschädigung
der Gewinde zu widerstehen und die von der Motorkurbelwelle verwsachten
Kräfte
zu lindern. Die Metallverstärkungen
sind in den Aluminiumblock eingegossen und mechanisch örtlich gehalten
durch den Aluminiumguß.
Die Eisenverstärkungen
und der Aluminiumblock sind so gewählt, daß sie im wesentlichen die gleichen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten haben, wodurch Probleme überwunden
werden, die durch unterschiedliche Ausdehnung verursacht werden.
Das Erfordernis im wesentlichen gleicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten
beschränkt
jedoch die Möglichkeiten,
die für
das für
die Eisenverstärkungen
verwendete Material verfügbar
sind. Weiter wird die mechanische Verbindung zwischen den Verstärkungen
und dem Aluminium bestimmte Grenzflächendiskontinuitäten zwischen
den Oberflächen
inhärent
enthalten. Die von den Lagerkappenbolzen auf die Verstärkungen
ausgeübten starken
Beanspruchungen tendieren dazu, die Diskontinuitäten zwischen den Oberflächen zu
verstärken,
was dazu führt,
die mechanische Verbindung zwischen der Verstärkung und dem Aluminiumblock zu
schwächen.
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Die US -A- 5,501,529 offenbart einen
anderen Eiseneinsatz, der in dem Lagersattelbereich eines Aluminiummotorblocks
angeordnet ist, um das Kurbelwellenlager zu unterstützen bzw.
tragen, wo die Hauptlagerkappe am Metalleinsatz durch Hauptlagerkappenbolzen
befestigt ist, die in den Einsatz eingreifen. Der Metalleinsatz
ist in einer Gießform zum
Gießen
des Motorblocks plaziert, und geschmolzenes Aluminium wird um den
Metalleinsatz gegossen. Ein Metallpulver wird verwendet, um den
Metalleinsatz zu bilden, so daß seine
Oberfläche
nicht vollständig
dicht ist, was es dem geschmolzenen Aluminium gestattet, in die
Löcher
der Struktur des Einsatzes zu fließen, um den Einsatz am Motorblock
zu befestigen. Jedoch bildet diese Methode zur Befestigung des Metalleinsatzes
am Aluminiummotorblock eine mechanische Verbindung zwischen dem
Metalleinsatz und dem Motorblock ähnlich der bei der US -A- 4,643,145
gebildeten Verbindung. Diese Art mechanischer Verbindung hat wiederum
die Tendenz nachzugeben, wenn sie großen Beanspruchungen ausgesetzt
ist, die auf die Einsätze
von den Lagerkappenbolzen ausgeübt
werden.
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Ein anderer Typ einer Lagersattelverstärkung ist
in der US -A- 5,370,087 offenbart, wo ein Verbundmotor, der ein
gegossenes Kurbelwellengehäuse,
hergestellt aus einem leichten Verbundmaterial, mit einem metallischen
Lagereinsatz verbunden ist. Der metallische Einsatz ist an einer
Lagerkappe befestigt, so daß das
Kurbelwellenlager den metallischen Einsatz berührt. Herstellungstoleranzen
machen es jedoch schwierig, den metallischen Einsatz am gegossenen
Kurbelwellengehäuse
anzubringen und genau mit der Lagerkappe zum Eingriff mit den Lagern
auszurichten. Daher ist ein unnötig
hoher Grad an Präzision
erforderlich, wenn das gegossene Kurbelwellengehäuse um den Einsatz gebildet
wird, um eine richtige Ausrichtung des metallischen Einsatzes mit
der Lagerkappe und den Lagern sicherzustellen.
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Es gab auch Versuche, die Bindung
zwischen metallischen Einsätzen
und Motorblöcken
zu verbessern, um eine größere strukturelle
Integrität
zu erzeugen. Beispielsweise offenbart die US -A- 5,333,668 ein Verfahren
zur metallurgischen Bindung eines Motorzylinderbuchseneinsatzes
an einen Aluminiummotorblock, der um den Einsatz gegossen ist, wobei
der Einsatz mit einem metallischen Bindungsmaterial, wie Zink, vor
dem Gießen
des Aluminiummotorblocks beschichtet ist. Das geschmolzene Aluminiummaterial
bindet dann metallurgisch an dem Bindungsmaterial, mit dem der Einsatz
beschichtet ist. Die US -A- 5,333,668 bildet die metallische Bindung
zwischen den Zylinderbuchseneinsatz und dem Motorblock, um eine
kontinuierlichere Bindung zu schaffen, wodurch ein effektiverer
Wärmeübergang von
dem Zylinderbuchseneinsatz zum Motorblock gestattet wird. Weiter
werden Zylinderbuchseneinsätze
verwendet, um eine Widerstandskraft gegen Abrieb innerhalb des Zylinders
eines Aluminiummotorblocks zu schaffen, sie sind jedoch keinen großen vertikalen
Beanspruchungen ausgesetzt, wie sie in der Lagersattelregion des
Motorblocks bei Schwerlastdieselmotoren auftreten.
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Im Lichte des Vorgenannten besteht
klarerweise ein Bedarf an einer Verstärkung, die in dem Lagersattelbereich
eines Motorblocks mit einer verbesserten Bindung zwischen der Verstärkung und
dem Motorblock angeordnet und in der Lage ist, die Bindung bei hohen
Motorlasten aufrechtzuerhalten. Weiter besteht ein Bedarf an einer
gehärteten
Verstärkung
mit dieser verbesserten Bindung, die es gestattet, einen Motorblock
in hochbeanspruchten Bereichen der Hauptlagersattelregion des Motorblocks
selektiv zu verstärken.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, die genannten Nachteile beim Stand der Technik zu überwinden,
insbesondere einen Motorblock mit einem verbesserten Lagersattelverstärkungseinsatz
für einen
Motorblock anzugeben, der selektiv positioniert ist, um hochbeanspruchte
Bereiche der Lagersattelregion des Motorblocks zu verstärken, und einen
Motorblock mit verstärkten
Lagersattelbereichen anzugeben, der relativ kostengünstig und
einfach herstellbar ist.
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Die obige Aufgabe wird durch einen
Motorblock gemäß Anspruch
1 gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Vielzahl von zylindrischen Verstärkungseinsätzen ist
vorzugsweise von in dem Lagersattelbereich des Motorblocks gebildeten
Bohrungen angeordnet. Jeder der zylindrischen Verstärkungseinsätze ist
innerhalb einer entsprechenden, im Motorblock gebildeten Bohrung
angeordnet und erstreckt sich aufwärts von einem Abschnitt des
Motorblocks, der mit der Hauptlagerkappe in Eingriff steht. Die
Einsätze
sind separat gebildet, und ein Abschnitt des Motorblocks erstreckt
sich zwischen den zylindrischen Verstärkungseinsätzen und der Hauptlagerschale,
die die Kurbelwelle umgibt. Die zylindrischen Verstärkungseinsätze sind
mit einem Bindungsmaterial beschichtet, das mit dem Motorblock metallurgisch
verbunden ist. Die zylindrischen Verstärkungseinsätze erstrecken sich entlang
von Achsen, die nicht parallel zueinander sind. Die zylindrischen
Verstärkungseinsätze umfassen
eine Gewindeausnehmung zur Aufnahme einer Hauptlagerkappenschraube,
die eine Hauptlagerkappe am Motorblock befestigt, wobei die untere
Oberfläche
der zylindrischen Verstärkungseinsätze an einem
benachbar ten Abschnitt der Hauptlagerkappe anliegt. Diese Ausnehmung
kann in die Einsätze
maschinell oder spannabhebend eingearbeitet sein, nachdem die Einsätze mit dem
Block verbunden worden sind. Diese zylindrischen Einsätze können auch
in ihrer Lage eingegossen sein.
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Nachfolgend wird die vorliegende
Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf bevorzugte, in der Zeichnung
gezeigte Ausführungsformen
erklärt.
Es zeigt:
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1 eine
Schnittansicht eines Motorblocks mit einem monolithischen Verstärkungseinsatz,
der in der Lagersattelregion davon angeordnet ist, für erläuternde
Zwecke;
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2 eine
Schnittansicht des Motorblocks und des Verstärkungseinsatzes von 1 mit einer daran angebrachten
Lagerkappe;
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3 eine
Schnittansicht eines Motorblocks mit einem monolithischen Verstärkungseinsatz,
der in der Lagersattelregion davon angeordnet ist, für erläuternde
Zwecke;
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4 eine
Schnittansicht eines Motorblocks mit mehreren Verstärkungseinsätzen, die
in der Lagersattelregion davon angeordnet sind, gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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5 eine
Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform eines Motorblocks
und von Verstärkungseinsätzen von 4.
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Hier beziehen sich die Bezeichnungen "oben" und "unten" auf eine Orientierung
eines Motorblocks wie in 1 dargestellt,
wo sich der Sattelbereich zur Aufnahme einer Kurbelwelle nach unten öffnet; d.
h. eine untere Oberfläche
berührt
die Kurbelwelle oder ihre Lagerschale.
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Bezugnehmend nun auf 1 ist ein Motorblock 10 mit
einem Verstärkungseinsatz 12 dargestellt,
der in der Kurbelwellenlagersattelregion einer Querwand oder einem
Querriegel 13 des Motorblocks 10 angeordnet ist.
Der Motorblock 10 wird typischerweise eine Vielzahl von
Querwänden
mit jeweils einer Lagersattelregi on umfassen, die an beabstandeten
Stellen entlang der Länge
einer Kurbelwelle angeordnet sind, die vom Block gelagert ist. Obwohl
nur eine Querwand 13 gezeigt ist, sollte verstanden werden,
daß der
Einsatzaufbau der vorliegenden Erfindung bei den Lagersattelregionen
von beliebigen oder allen der Querwände des Motorblocks eingesetzt
werden kann.
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Der Verstärkungseinsatz 12 ist
gebildet aus einem hochfesten, dauerfesten Material, um die Festigkeit
und Steifigkeit der Lagersattelregion selektiv zu erhöhen. Da
Aluminiumlegierungen einen geringeren Elastizitätsmodul als Gußeisen,
das konventionell zur Herstellung von Motorblöcken aufgrund seiner hohen
Festigkeit verwendet worden ist, aufweisen, tendieren aus Aluminiumlegierungen
hergestellte Motorblöcke
dazu, ein größeres Maß an vertikaler Streckung
oder Verschiebung während
des Arbeitshubs innerhalb des Motorzylinders zu besitzen. Weiter
können
Gußeisenmotorblöcke auch
unakzeptable Level von vertikaler Streckung erfahren oder können Ermüdungsrisse
aufgrund übermäßiger Spannung entwickeln.
Der Verstärkungseinsatz 12 ist
daher aus einem Material mit einem größeren Elastizitätsmodul als
der Modul des Motorblockmaterials hergestellt, um die gesamte Biegung
des Motorblocks im Vergleich zu einem nichtverstärkten Motorblock zu reduzieren.
Ein Aluminium- oder Aluminiumlegierungsmotorblock kann beispielsweise
mit einem Einsatz verstärkt
werden, der aus Stahl, Edelstahl, Grauguß, duktilem Eisen bzw. Kugelgraphitguß oder anderem Material
mit einem größeren Elastizitätsmodul
als Aluminium, wie ein Metallmatrixverbund, hergestellt ist. Ein
Gußeisenmotorblock
kann auch mit einem Einsatz verstärkt werden, der aus Stahl,
Edelstahl oder einem anderen Material mit einem größeren Elastizitätsmodul
als Grauguß,
zum Beispiel eine Metallegierung, hergestellt ist. Die Reduzierung
der Biegung des Motorblocks verhindert, daß die Kurbelwelle und entsprechende
Lager unakzeptablen Biegebelastungen ausgesetzt werden.
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Der Verstärkungseinsatz 12 ist
im Motorblock 10 benachbart zu der Lage angeordnet, wo eine
Motorkurbelwelle am Motorblock 10 befestigt wird. Der Motorblock 10 umfaßt einen
halbkreisförmigen
Abschnitt 14, der darin zur Aufnahme der Kurbelwelle gebildet
ist, und der Verstärkungseinsatz 12 weist
eine ähnliche
halbkreisförmige
Region 16 in dem Bereich benachbart zu dem halbkreisförmigen Abschnitt 14 auf.
Der Verstärkungseinsatz 12 umfaßt abgewandte
lineare Seitenflächen 18a und 18b,
die sich entlang zueinander nichtparalleler Ebenen erstrecken. Obwohl
der Verstärkungseinsatz 12 unterhalb
einer Zylinderbohrung 20 angeordnet dargestellt ist, kann
der Verstärkungseinsatz 12 in
einer beliebigen Querwand 13 innerhalb des Motorblocks 10 entlang
der Länge
der Kurbelwelle angeordnet sein.
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Der Verstärkungseinsatz 12 ist
vorzugsweise mit einer komplexen Geometrie ausgebildet, um Festigkeit
und Steifigkeit in verschiedenen Richtungen aufzuweisen. Die Form
des Verstärkungseinsatzes 12 sieht
eine optimale Festigkeit und Steifigkeit für den Motorblock in den gewünschten
Richtungen vor, um den Spannungen, denen der Motorblock 10 ausgesetzt
ist, zu widerstehen. Die linearen Seitenflächen 18a und 18b sind
zueinander geneigt, wobei die Breite des Verstärkungseinsatzes vorzugsweise
mit der Erstreckung der linearen Seitenflächen 18a und 18b weg
von einer unteren Querfläche 22 zunimmt, um
Verschiebungskräften
zu widerstehen, die in Richtung der unteren Oberfläche 22 auf
den Verstärkungseinsatz 12 ausgeübt werden,
und um eine größere mechanische
Bindung mit dem Motorblock 10 zu bilden.
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Bei der in 1 für
Erklärungszwecke
gezeigten Ausführungsform
ist der Einsatz 12 als ein monolithisches Materialstück ausgebildet
und in seiner Lage in die Lagersattelregion des Motors eingegossen,
wo das Motorblockmaterial um den Verstärkungseinsatz 12 herumgegossen
ist. Der Verstärkungseinsatz
kann weiter mit einem Bindungsmaterial, wie Zink, Zinklegierungen,
Nickel, Silber, Kupferlötlegierungen
oder einem anderen Material, das eine metallurgische Bindung mit
dem Motorblockmaterial bilden kann, wenn dieses um den Verstärkungseinsatz
herum gegossen wird, beschichtet sein, um den Verstärkungseinsatz
in seiner gewünschten
Position weiter zu sichern. Wenn das geschmolzene Motorblockmaterial,
wie Aluminium oder Gußeisen, in
die Gießform
gegossen wird, um den Verstärkungseinsatz 12 zu
umgeben, verbindet sich das geschmolzene Motorblockmaterial mit
dem Bindungsmaterial, mit dem der Verstärkungseinsatz 12 beschichtet
ist, um die metallurgische Bindung zu bilden. Weiter können Nuten
an der äußeren Oberfläche des
Verstärkungseinsatzes 12 gebildet
sein, um die mechanische Bindung zum Motorblock zu verstärken, da
das geschmolzene Motorblockmaterial diese Nuten füllen wird,
wenn der Motorblock um den Verstärkungseinsatz
gegossen wird.
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Der Verstärkungseinsatz 12 umfaßt die untere
Querfläche 22,
die sich zwischen den linearen Seitenflächen 18a und 18b und
benachbart zu der Kurbelwelle erstreckt, die sich unterhalb der
Lagersattelregion des Motorblocks erstreckt. Ein Abschnitt des Motorblocks 10 erstreckt
sich vorzugsweise zwischen der unteren Oberfläche 22 des Verstärkungseinsatzes 12 und
einer Hauptlagerschale 24, die die Kurbelwelle umgibt,
wie in 2 dargestellt.
Durch Bildung eines Abschnitts des Motorblocks 10 zwischen
der unteren Oberfläche 22 des
Verstärkungseinsatzes 12 und
der Hauptlagerschale 24 und der Hauptlagerkappe 26 kann
ein genaues Passungsverhältnis
zwischen dem Motorblock 10 und den anderen Komponenten
gleichbleibend erreicht werden, wenn der Motorblock 10 hergestellt
wird, da die Gießform
für den
Motorblock 10 genau in einer gleichbleibenden Weise hergestellt
werden kann. Jedoch ist zu verstehen, daß der Verstärkungseinsatz alternativ so angeordnet
werden kann, daß er
direkt an der Hauptlagerschale 24 anliegt, um eine zusätzliche
Abriebwiderstandsfähigkeit
zu schaffen. Entsprechend kann der Verstärkungseinsatz alternativ so
angeordnet sein, daß er
direkt die Hauptlagerkappe 26 berührt.
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Wie in 2 gezeigt,
umfaßt
der Verstärkungseinsatz 12 ein
Paar von Gewindeausnehmungen 28, die in der unteren Oberfläche 22 gebildet sind,
wobei die Gewindeausnehmungen 28 auf entgegengesetzten
Seiten der halbkreisförmigen
Region 16 gebildet sind. Jede der Gewindeausnehmungen 28 nimmt
eine Hauptlagerkappenschraube 30 auf, die die Hauptlagerkappe
26 am Motorblock 10 befestigt. Die Hauptlagerkappenschraube 30 erstreckt
sich durch eine Ausnehmung 32, die in dem Abschnitt des
Motorblocks 10 unterhalb der unteren Oberfläche 22 des
Verstärkungseinsatzes 12 und
in Verlängerung
zu der Ausnehmung 28 gebildet ist. Da die Verbrennungsbelastung
vom Arbeitshub über
die Kurbelwelle auf die Hauptlagerkappe 26 und davon auf
die Hauptlagerkappenschrauben 30 übertragen wird, ist es vorteilhaft,
wenn die Hauptlagerkappenschrauben in den Verstärkungseinsatz 12 gewindemäßig eingreifen,
um die erforderliche hohe Festigkeit und Dauerfestigkeit zu schaffen,
um zu verhindern, daß Ermündungsrisse
von dem Gewindeeingriff mit dem Motorblock 10 ausgehen.
Die Gewindegänge
im Verstärkungseinsatz 12 schaffen
eine zusätzliche
Widerstandsfestigkeit gegen Beschädigung, Abnutzung oder sogar
Ausreißen
und verhindern daher eine Schwächung
der Verbindung an den Kappenschrau ben 30, wodurch eine
sichere Befestigung der Hauptlagerkappe 26 und der Kurbelwelle über den
Motorbetrieb sichergestellt wird.
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Der Verstärkungseinsatz 12 ist
geformt, um die Reduzierung der Spannung in der Lagersattelregion
des Motorblocks 10 zu maximieren, wobei auch die variierende
Form des Motorblocks 10 berücksichtigt wird. Wie in 1 und 2 gezeigt, ist der Verstärkungseinsatz 12 geformt,
um eine zunehmenden Breite zu haben, wenn sich der Verstärkungseinsatz 12 von
der unteren Oberfläche 22 weg
erstreckt, wobei diese Form unterstützt zu verhindern, daß der Verstärkungseinsatz 12 von
seiner Position innerhalb des Motorblocks 10 verschoben
wird. Weiter umfaßt der
Verstärkungseinsatz 12 gekrümmte Abschnitte 34a und 34b,
die aufeinander zulaufen, wenn sich der Verstärkungseinsatz 12 zu
einer oberen Oberfläche 36 hin
erstreckt. Die gekrümmten
Abschnitte 34a und 34b sind geformt, um verringerte
Breiten des Motorblocks 10 und im Motorblock 10 gebildete
Durchlässe
bzw. Kanäle
unterzubringen.
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Ein anderer Verstärkungseinsatz, der Spannungen
in der Lagersattelregion des Motorblocks 10 reduziert,
während
eine starke Bindung mit dem Motorblock 10 gebildet wird,
um einer Verschiebung zu widerstehen, ist in 3 gezeigt. Der Verstärkungseinsatz 37 ist
sehr ähnlich
dem Verstärkungseinsatz 12 der
ersten Ausführungsform
mit der Ausnahme, daß der
Einsatz 37 einander zulaufende lineare Seitenflächen 38a und 38b umfaßt, die
sich von der unteren Oberfläche 22 in
einer zulaufenden Weise im Gegensatz zu einer divergierenden Weise
erstrekken. Die Breite des Verstärkungseinsatzes 37 verringert
sich, wenn er sich zu der oberen Oberfläche 36 erstreckt,
wie in 3 dargestellt.
Diese "A"-Form positioniert
das Einsatzmaterial nur in den Bereichen des Lagersattels, die am
stärksten
einer Verstärkung und
Versteifung bedürfen,
wobei Material zur Positionierung der Bohrungen 39 bereitgestellt
wird. Folglich reduziert dieser "A"-Formaufbau das Gewicht des Motorblocks
relativ zu der Ausführungsform
der 1 und 2.
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Bezugnehmend auf 4, wird nun eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei der Verstärkungseinsatz
eine Vielzahl von zylindrischen Verstärkungseinsätzen 40 umfaßt, die
in Bohrungen 42 positioniert sind, die in dem Lagersattelbereich
des Motorblocks 10 gebildet sind. Jeder der zylindrischen
Verstärkungseinsätze 40 ist
innerhalb der entsprechenden Bohrung 42 angeordnet, die
im Motorblock 10 gebildet ist, aufwärtserstreckend von einem Abschnitt 44 des
Motorblocks 10, der mit der Hauptlagerkappe 26 in
Eingriff tritt. Die Bohrungen 42 sind gebildet, um es einem
Abschnitt des Motorblocks 10 zu gestatten, sich zwischen
den zylindrischen Verstärkungseinsätzen 40 und
dem halbkreisförmigen
Abschnitt 14, der in dem Motorblock 10 benachbart
zu der Hauptlagerschale 24 gebildet ist, zu erstrecken.
Nachdem der Motorblock 10 gegossen ist, werden die Bohrungen 42 in
den Motorblock 10 gebohrt und die zylindrischen Verstärkungseinsätze 40 innerhalb
der Bohrungen 42 positioniert. Alternativ können die
Bohrungen 42 auch in den Block 10 gegossen sein.
Die zylindrischen Verstärkungseinsätze 40 sind
mit einem Bindungsmaterial beschichtet, das eine metallurgische
Bindung mit dem Motorblockrnaterial durch Erhitzen bildet. Dies sichert
die Verstärkungseinsätze 40 in
den entsprechenden Bohrungen 42. Die zylindrischen Verstärkungseinsätze 40 sind
jeweils entlang einer zentralen Achse positioniert, die sich geneigt
aufwärts
von einer unteren Oberfläche 48 des
Einsatzes erstreckt. Vorzugsweise erstrecken sich die Einsätze 40 in
einer konvergierenden, nicht parallelen Art zu der Spitze bzw. dem
oberen Ende des Motorblocks. Dieser Positionierwinkel tendiert dazu,
die Einsätze 40 gegen
nach unten wirkende Belastungskräfte
zu sichern, wodurch eine Beschädigung
oder Schwächung
der Verbindung verhindert wird. Jeder zylindrische Verstärkungseinsatz 40 umfaßt eine
Gewindeausnehmung 46 zur Aufnahme einer Hauptlagerkappenschraube 30,
die eine Hauptlagerkappe 26 am Motorblock 10 befestigt.
Diese sind vorzugsweise maschinell oder spanabhebend in die Einsätze eingearbeitet,
nachdem die Einsätze
in ihren Endlagen eingebaut bzw. gebunden sind. Die untere Oberfläche 48 jedes
zylindrischen Verstärkungseinsatzes 40 liegt
an einem benachbarten Abschnitt der Hauptlagerkappe an. Bei einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung können
die zylindrischen Verstärkungseinsätze 40 in
ihren (gewünschten)
Lagen eingegossen sein. Dies erübrigt das
Erfordernis, die Bohrungen 42 zu bohren.
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Die Lage der zylindrischen Verstärkungseinsätze 40 verstärkt die
Lagersattelregion des Motorblocks 10 optimal, um eine zusätzliche
vertikale Steifigkeit und Festigkeit in dieser Region zu schaffen. Die
Länge des
zylindrischen Verstärkungseinsatzes 40 reduziert
eine Biegung des Motorblocks, indem die gesamte Spannung in dieser
Region reduziert wird. Entsprechend den oben beschriebenen Ausführungsformen
sind die zylindrischen Verstärkungseinsätze 40 aus
einem hochfesten, dauerfesten Material mit einem höheren Elastizitätsmodul
als der Modul des Motorblockmaterials hergestellt, um die Gesamtbiegung
des Motorblocks verglichen mit einem nicht verstärkten Motorblock zu reduzieren.
Diese Ausführungsform
ist besonders deshalb vorteilhaft, da die Lagersattelbereiche von
existierenden Motoren mit den Verstärkungseinsätzen 14 nachgerüstet werden können.
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Wie in 4 gezeigt,
können
die zylindrischen Verstärkungseinsätze 40 zueinander
geneigt sein, um sich an die Form des Motorblocks 10 anzupassen,
wobei sie eine ausreichende Länge
aufweisen, um die erforderliche vertikale Verstärkung zu schaffen. Die zylindrischen
Verstärkungseinsätze 40 und
Ausnehmungen 42 können
auch mehrere Durchmesser aufweisen, wobei ein Abschnitt größeren Durchmessers
in der Nähe
der unteren Oberfläche des
zylindrischen Verstärkungseinsatzes 40 existiert, wie
in 5 angedeutet. Der
größere Durchmesser d1 schafft ein ausreichendes Materialvolumen,
um die Bildung der Ausnehmungen 46 und eine effektive Halterung
der Hauptlagerkappenschrauben 30 zu gestatten. Der Durchmesser
der zylindrischen Verstärkungseinsätze 40 nimmt
weiter von der Oberfläche 48 ab,
um einen Abschnitt geringeren Durchmessers mit einem Durchmesser
d2 zu bilden. Durch Bildung des Abschnitts
geringeren Durchmessers an dem oberen Abschnitt der Querwand 13 können sich die
zylindrischen Verstärkungseinsätze 40 eine
ausreichende Strecke in die Querwand 13 erstrecken, um
die erforderliche zusätzliche
vertikale Steifigkeit und Festigkeit zu schaffen, ohne in existierende Durchlässe bzw.
Kanäle
und in den Motorblock . designte Formen störend einzugreifen.