EP0262597B1 - Cast engine block for a liquid-cooled internal-combustion engine with cylinder banks arranged in a v-configuration - Google Patents
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Definitions
- the Mün The openings 31 of the channels 21 to the exhaust-side parts 20 'of the coolant spaces 20 of the cylinder housings 6 are unthrottled with respect to the openings 32 of the channels 21 of the air-side parts 20 ". This creates a prerequisite for higher coolant portions in the exhaust-side parts 20' of the coolant spaces 20.
Description
Die Erfindung betrifft ein gegossenes Maschinengehäuse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a cast machine housing according to the preamble of patent claim 1.
Bei der bekannten Bauart gemäß der DE-C1 25 53 291weisendieüberdemKurbeigehäuseVförmig angeordneten Zylindergehäuse relativ niedrige innere Seitenwände auf, die miteinander durch eine im wesentlichen waagrechte Deckwand einstückig in Verbindung stehen. Diese Deckwand steht mit einer in Maschinenlängsrichtung verlaufenden Mittellängswand in Verbindung, die über der Stoßstelle der beiden zueinander geneigten Fußplatten errichtet ist. Diese Mittellängswand weist beiderseits in die Kühlmittelräume der Zylindergehäuse vorspringende Rippen auf, die im wesentlichen in Ebenen von im Kurbelgehäuse angeordneten Lagerstuhlwänden angeordnet sind. Am zylinderkopfseitigen Ende stehen die Rippen mit Schraubenpfeifen für die Zylinderkopfbefestigung in Verbindung. Weiter ist die Mittellängswand mit Durchbrechungen zur Verbindung der Kühlmittelräume versehen.In the known design according to DE-C1 25 53 291, the cylinder housings arranged in a V-shape above the crankcase have relatively low inner side walls which are connected to one another in one piece by a substantially horizontal top wall. This top wall is connected to a central longitudinal wall running in the machine longitudinal direction, which is erected above the joint of the two foot plates inclined towards one another. This central longitudinal wall has ribs projecting into the coolant spaces of the cylinder housings on both sides, which ribs are arranged essentially in planes of bearing frame walls arranged in the crankcase. At the end of the cylinder head, the ribs are connected with screw pipes for fastening the cylinder head. The central longitudinal wall is also provided with openings for connecting the coolant spaces.
Diese Ausgestaltung des Maschinengehäuses ist gießtechnisch aufwendig. Weiter ergibt die Mittellängswand beiderseits relativ große Kühlmittelräume in den Zylindergehäusen mit erheblichen Anteilen im Bereich des V-Raumes. Bei einem V-Motor mit im V-Raum angeordneter Luftzufuhreinrichtung und an den Außenseiten angeordneterAbgasführungen befindet sich demnach im durch die Luftzuführung kühleren Bereich des Maschinengehäuses relativ viel Kühlmittel. Ein weiterer Nachteil der bekannten Ausgestaltung des Maschinengehäuses ist darin zu sehen, daß die Kühlmittelpumpe das Kühlmittel unmittelbar in die relativ kühlen und relativ großen, beiderseits der Mittellängswand liegenden Anteile der Kühlmittelräume fördert und damit unterschiedliche Wärmespannungen zwischen den Innen- und den Außen-Seiten der V-förmig angeordneten Zylindergehäuse möglich sind.This configuration of the machine housing is complex in terms of casting technology. Furthermore, the central longitudinal wall on both sides results in relatively large coolant spaces in the cylinder housings with considerable proportions in the area of the V space. In the case of a V engine with an air supply device arranged in the V space and exhaust gas guides arranged on the outer sides, there is therefore a relatively large amount of coolant in the area of the machine housing which is cooler due to the air supply. Another disadvantage of the known design of the machine housing is the fact that the coolant pump conveys the coolant directly into the relatively cool and relatively large portions of the coolant spaces located on both sides of the central longitudinal wall and thus different thermal stresses between the inner and outer sides of the V -shaped cylinder housings are possible.
Schließlich ist zwar bei der bekannten Bauartzur Reduzierung der Länge des Maschinengehäuses ein Teil des Spiralgehäuses der Kühlmittelpumpe in der Stirnwand im Bereich eines Zylindergehäuses integriert. Der eingangs genannten Druckschrift ist jedoch kein Hinweis darüber zu entnehmen, wie die Kühlmittelpumpe in Relation zu einem vor der Stirnwand angeordneten Hüllgetriebe zum Antrieb obenliegender Steuerwellen vorteilhaft anzuordnen und auszubilden ist.Finally, in the known design for reducing the length of the machine housing, part of the spiral housing of the coolant pump is integrated in the end wall in the region of a cylinder housing. However, the document mentioned at the outset does not provide any information as to how the coolant pump can advantageously be arranged and designed in relation to an envelope gear arranged in front of the end wall for driving overhead control shafts.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Maschinengehäuse mit einer geänderten Kühlmittelführung auszubilden, die zur Vermeidung ungleicher Wärmespannungen eine bevorzugte Beaufschlagung heißer Zonen des Maschinengehäuses gestattet, die ferner kleinere Kühlmittelräume in den Zylindergehäusen bei gießtechnisch einfacher Gestaltung hochbelastbarer innerer Seitenwände des Zylindergehäuses ermöglicht und die schließlich bei einem V-Motor mit durch ein Hüllgetriebe angetriebenen, obenliegenden Steuerwellen bei konstruktiv einfachen Maßnahmen eine vom Hüllgetriebe unabhängig zugängliche Kühlmittelpumpe gestattet.The invention has for its object to provide a machine housing with a modified coolant guide, which allows a preferential exposure to hot zones of the machine housing to avoid uneven thermal stresses, which also allows smaller coolant spaces in the cylinder housing with simple design of heavy-duty inner side walls of the cylinder housing and finally at a V-engine with overhead control shafts driven by a sheathing gear permits a coolant pump that is independently accessible from the sheathing gear with structurally simple measures.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved in a generic device by the features specified in the characterizing part of patent claim 1.
Die Kühlmittelzufuhr zu den Maschinengehäusen an den pumpenfernen Enden ermöglicht zusammen mit einer im V-Raum des Maschinengehäuses angeordneten Verbindungsleitung zwischen den Kanälen und der Kühlmittelpumpe eine freie Gestaltung der Kühlmittelräume in den Zylindergehäusen, wobei die inneren Seitenwände der Zylindergehäuse jeweils vom zylinderkopfseitigen Anschluß bis zur Verbindung mit den Fußplatten frei von Durchbrechungen ausgebildet werden können. Damit werden Belastungen vom Zylinderkopf durch die Seitenwände über die Fußplatten in Lagerstuhlwände des Kurbelgehäuses bei günstiger Spannungsverteilung übertragen. Mit den gesondert ausbildbaren Kühlmittelräumen der Zylindergehäuse können ferner die Seitenwände zur Erzielung eines kleinen Kühlmittelmantels um die Zylinder an diese nahe herangerückt werden, wobei die Seitenwände zur Selbstaussteifung ohne zusätzliche Rippen in den Zylindern zugeordnete bogenförmige Abschnitte unterteilt sind. Liegen zudem die Stoßstellen zweier bogenförmiger Abschnitte einer Seitenwand in einer Ebene einer Lagerstuhlwand, so wird mit an den Stoßstellen angeordneten Schraubenpfeifen für die Zylinderkopfbefestigung eine vorteilhafte Kraftfortleitung in die Lagerstuhlwände des Kurbelgehäuse ohne zusätzliche Verstärkungen erreicht. Die vorbeschriebenen Maßnahmen ergeben bei hoher mechanischer Belastbarkeit des Maschinengehäuses für dieses eine gießtechnisch vorteilhaft einfache Gestaltung. Diese wird weiter durch eine mittels Steckverbindung anordbare Kühlmittelpumpe gefördert, an deren Gehäuse weitere Teile der Kühlmittelführung integriert sind.The coolant supply to the machine housings at the ends remote from the pump, together with a connecting line arranged in the V-space of the machine housing between the channels and the coolant pump, allows the coolant spaces in the cylinder housings to be freely designed, the inner side walls of the cylinder housings in each case from the connection on the cylinder head to the connection with the base plates can be formed free of openings. In this way, loads from the cylinder head are transmitted through the side walls via the base plates in the bearing block walls of the crankcase with favorable stress distribution. With the separately formable coolant spaces of the cylinder housings, the side walls can further be moved close to the cylinders in order to achieve a small coolant jacket, the side walls being divided into self-stiffening associated arcuate sections without additional ribs in the cylinders. If, in addition, the joints of two arcuate sections of a side wall lie in one plane of a bearing chair wall, screw pipes arranged at the joints for the cylinder head attachment achieve an advantageous transmission of force into the bearing chair walls of the crankcase without additional reinforcements. The above-described measures result in a mechanically advantageous simple design for the machine housing with a high mechanical load capacity. This is further promoted by a coolant pump that can be arranged by means of a plug connection, on the housing of which further parts of the coolant guide are integrated.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Further refinements of the invention are described in the subclaims.
So wird in einer Ausgestaltung für die der Zuführung des Kühlmittels in die Kühlmittel räume der Zylindergehäuse dienenden Kanäle vorgeschlagen, daß diese an ihren Mündungen das Kühlmittel zu relativ heißen Zonen ungedrosselt zuführen, während das Kühlmittel zu relativ kühlen Zonen gedrosselt zugeführt wird. Diese Maßnahme dient zur Erzielung gleichmäßiger Wärmespannungen im Maschinengehäuse. Zur gegenseitigen Aussteifung der V-förmig angeordneten Zylindergehäuse weist das Maschinengehäuse an beiden Enden in der Spitze des V-Raumes jeweils einen Flansch mit einer Durchbrechung auf. Die Durchbrechungen können der Anordnung einer gesonderten Leitung zur Führung des Kühlmittels vom pumpenseitigen Ende zum getriebeanschlußseitigen Ende des Maschinengehäuses dienen. Sie können jedoch auch als Zu- und Ablauf-Öffnungen eines von Abschnitten der inneren Seitenwände und einem die Seitenwände verbindenden Verschlußdeckel gebildeten Kanals dienen. Zur Vermeidung gesonderter Kanäle sind die der Kühlmittelzuführung in die Kühlmittelräume der Zylindergehäuse dienenden Kanäle nach einem anderen Merkmal der Erfindung in der getriebeanschlußseitigen Stirnwand des Maschinengehäuses eingeformt und werden durch eine gemeinsame, mit dem entsprechenden Flansch zwischen den Zylindergehäusen verschraubbare Abdeckung verschlossen. Mit den als Vertiefungen gestalteten Kanälen können durch gießtechnisch einfache Maßnahmen die an den Mündungen vorgesehenen Drosseleinrichtungen zu relativ kühlen Bereichen des Maschinengehäuses auf einfache Weise ausgebildet werden. Der Flansch am pumpenseitigen Ende dient der mechanischen Entlastung einer relativ dünnen Abschlußwand eines für das Hüllgetriebe vorgesehenen Getriebekastens mit gesondertem Deckel. In die Abschlußwand ist nach einem weiteren Merkmal ein Teil eines Spiralgehäuses der Kühlmittelpumpe integriert, während der andere Teil des Spiralgehäuses zur Erzielung einer kurzen Baulänge des Maschinengehäuses in der Stirnwand im Bereich eines Zylindergehäuses integriert ist. Bei durch einen kleinen Kühlmittelraum relativ schmalbauendem Zylindergehäuse kommt die Kühlmittelpumpe beispielsweise mit einem als ölgeschmierten Kettentrieb ausgebildeten Hüllgetriebe in enge Nachbarschaft. Um einerseits beide Funktionsbereiche unabhängig voneinander zugänglich zu machen und andererseits eine direkte gegenseitige Abdichtung von Schmieröl und Kühlmittel zu vermeiden, weist der Getriebekasten im Bereich des Spiralgehäuses einen für eine Steckanordnung der Kühlmittelpumpe geeigneten Kragen auf, und ferner eine vom Kragen beabstandet angeordnete Seitenwand zur dichten Auflage des Getriebekasten-Deckels. Damit sind in vorteilhafter Weise beide Funktionsbereiche getrennt zugänglich, wobei zur vereinfachten Handhabung der steckbaren Kühlmittelpumpe diese gegenüber dem Kragen durch einen bekannten O-Ring abgedichtet wird. Damit ist zusätzlich ein Funktionsbereich ohne Auswirkung auf die Dichtmittel des anderen Funktionsbereiches zugänglich.So it is proposed in an embodiment for the supply of the coolant into the coolant spaces of the cylinder housing serving channels that these feed the coolant to relatively hot zones unthrottled, while the coolant is supplied throttled to relatively cool zones. This measure is used to achieve uniform thermal stresses in the machine housing. To mutually stiffen the V-shaped cylinder housings, the machine housing has a flange with an opening at both ends in the tip of the V-space. The openings can be used to arrange a separate line for guiding the coolant from the pump-side end to the gearbox connection-side end of the machine housing. However, they can also be used as inlet and outlet openings of one of sections of the inner side walls and one Serve connecting the cover formed channel serve. In order to avoid separate channels, the channels serving the coolant supply into the coolant spaces of the cylinder housing are molded according to another feature of the invention in the end wall of the machine housing on the transmission connection side and are closed by a common cover which can be screwed to the corresponding flange between the cylinder housings. With the channels designed as recesses, the throttling devices provided at the mouths can be designed to relatively cool areas of the machine housing in a simple manner by measures which are simple in terms of casting technology. The flange at the pump end serves to relieve the mechanical strain on a relatively thin end wall of a gearbox provided for the enveloping gearbox with a separate cover. According to a further feature, part of a spiral housing of the coolant pump is integrated into the end wall, while the other part of the spiral housing is integrated in the end wall in the region of a cylinder housing in order to achieve a short overall length of the machine housing. In the case of a cylinder housing that is relatively narrow due to a small coolant chamber, the coolant pump comes into close proximity, for example with an enveloping gear designed as an oil-lubricated chain drive. In order on the one hand to make both functional areas accessible independently of each other and on the other hand to avoid a direct mutual sealing of lubricating oil and coolant, the gear box in the area of the volute casing has a collar suitable for a plug-in arrangement of the coolant pump, and also a side wall spaced apart from the collar for tight support of the gearbox cover. This advantageously allows both functional areas to be accessed separately, with the plug-in coolant pump being sealed off from the collar by a known O-ring in order to simplify handling. This means that a functional area is also accessible without affecting the sealant in the other functional area.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1 ein Maschinengehäuse für einen V-Motor in perspektivischer Vorderansicht mit getrennt dargestellten Einzelteilen und
- Fig. 2 das Maschinengehäuse nach Fig. 1 in perspektivischer Rückansicht mit weiteren Einzelteilen.
- Fig. 1 shows a machine housing for a V-engine in a perspective front view with parts shown separately and
- Fig. 2 shows the machine housing of FIG. 1 in a perspective rear view with further individual parts.
Ein gegossenes Maschinengehäuse 1 für eine flüssigkeitsgekühlte, nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine 2 mit V-förmiger Zylinderanordnung umfaßt ein Kurbelgehäuse 3, das über mit Zylindern 4 in Verbindung stehenden Fußplatten 5 mit Zylindergehäusen 6 zusammenwirkt. Den Zylindergehäusen 6 sind nach dem Querstrom-Prinzip gestaltete Zylinderköpfe (nicht dargestellt) zugeordnet, wobei die Luftansauganlage der Brennkraftmaschine 2 oberhalb des V-Raumes des Maschinengehäuses 1 an die Zylinderköpfe angeschlossen ist. Die Abgasführungen der Zylinderköpfe der Brennkraftmaschine 2 sind an den Außenseiten angeordnet. Weiter sind die Zylinderköpfe mit durch ein Hüllgetriebe 7 antreibbaren Steuerwellen ausgerüstet. Für das Hüllgetriebe 7 ist ein gesondertes Getriebegehäuse 8 vorgesehen.A cast machine housing 1 for a liquid-cooled internal combustion engine 2 (not shown in more detail) with a V-shaped cylinder arrangement comprises a crankcase 3, which cooperates with
In einer vorderen Stirnwand 9 des Maschinengehäuses 1 ist im Stirnbereich eines Zylindergehäuses 6 ein Spiralgehäuse 10 einer Kühlmittelpumpe 11 teilweise integriert. Der andere, abschließende Teil 12 des Spiralgehäuses 10 ist in einer Abschlußwand 13 eines Getriebekastens 14 des Getriebegehäuses 8 ausgebildet. Über die im wesentlichen der Fläche der Stirnwand 9 des Maschinengehäuses 1 entsprechenden Abschlußwand 13 ist der Getriebekasten 14 an der Stirnwand 9 lösbar befestigt. Weiter umfaßt der Getriebekasten 14 mit den äußeren Stirnwandkonturen im wesentlichen angepaßte Seitenwände 15 sowie einen gesonderten Deckel 16. In der Abschlußwand 13 des Getriebekastens 14 ist ferner ein Druckstutzen 17 des Spiralgehäuses 10 integriert, der mit einer Anschlußöffnung 18 korrespondiert, die in einem im Bereich der Spitze der V-förmig angeordneten Zylindergehäuse 6 vorgesehenen Flansch 19 angeordnet ist.A
Die Zylindergehäuse 6 begrenzen für die Zylinder 4 Kühlmittelräume 20. Für den Zulauf des Kühlmittels zu den Kühlmittelräumen 20 der Zylindergehäuse 6 sind am anderen, von der Kühlmittelpumpe 11 entfernten Ende des Maschinengehäuses 1 Kanäle 21 angeordnet (Fig. 2). Die Kanäle 21 sind als durch eine Abdeckung 22 abdeckbare Vertiefungen bzw. Durchbrechungen 23 in der getriebeanschlußseitigen Stirnwand 24 des Maschinengehäuses 1 ausgebildet. Ein nahe der getriebeanschlußseitigen Stirnwand 24 angeordneter, weiterer Flansch 25 im Bereich der Spitze der V-förmig angeordneten Zylindergehäuse 6 begrenzt die Kanäle 21 bzw. Vertiefungen 23 und weist eine Zulauföffnung 26 für die Kanäle 21 auf. Zwischen frei von Durchbrechungen mit den Fußplatten 5 des Kurbelgehäuses 3 bzw. der Zylindergehäuse 6 in Verbindung stehenden inneren Seitenwänden 27 der Zylindergehäuse 6 ist eine die Kanäle 21 bzw. die Zulauföffnung 26 mit dem Druckstutzen 17 bzw. die diesem zugeordnete Anschlußöffnung 18 verbindende Kühlmittelleitung 28 angeordnet. Die Kühlmittelleitung 28 ist von den Flanschen 19 und 25 sowie den spitz aneinanderstoßenden Teilen der inneren Seitenwände 27 der Zylindergehäuse 6 begrenzt, wobei zwischen den Flanschen 19 und 25 an den inneren Seitenwänden 27 angeordnete Leisten 29 zusammen mit den Flanschen eine Auflage für einen Verschlußdeckel 30 bilden. In einer anderen Ausgestaltung kann die Kühlmittelleitung ein die Anschlußöffnung 18 des vorderen Flansches 19 mit der Zulauföffnung 26 des hinteren Flansches 25 verbindendes Rohr sein (nicht dargestellt).The
Um gleichmäßigere Wärmespannungen im Maschinengehäuse 1 zu erreichen, sind die Mündungen 31 der Kanäle 21 zu den abgasseitigen Teilen 20' der Kühlmittelräume 20 der Zylindergehäuse 6 gegenüber den Mündungen 32 der Kanäle 21 der luftseitigen Teile 20" ungedrosselt. Damit ist eine Voraussetzung für höhere Kühlmittelanteile in den abgasseitigen Teilen 20' der Kühlmittelräume 20 geschaffen.In order to achieve more uniform thermal stresses in the machine housing 1, the Mün The
Zur Erzielung einer weiteren gießtechnischen Vereinfachung des Maschinengehäuses 1 ist die ein Radiallaufrad 31 aufweisende Kühlmittelpumpe 11 mit einem einen Saugraum und Leitungsstutzen 32, 33 und 34 umfassenden Gehäuse 35 ausgestattet. Über den Leitungsstutzen 32 fließt das aus den Zylinderköpfen der Brennkraftmaschine 2 zurückfließende Kühlmittel zu. Mit 33 ist der Leitungsstutzen für den Kühlervorlauf bezeichnet, während mit 34 der Leitungsstutzen für den Kühlerrücklauf belegt ist. Die vorgenannten Leitungsstutzen 32, 33 und 34 können mit einer einen nicht dargestellten Thermostaten enthaltenen Mischkammer 36 kühlmittelführend in Verbindung stehen. Mit 37 ist schließlich der Zulauf von der Mischkammer 36 zum Saugraum (nicht dargestellt) bezeichnet, wobei der Zulauf 37 bis zum Erreichen der Regeltemperatur des Thermostaten als Kurzschlußleitung dient. Um eine vom Getriebegehäuse 8 des Hüllgetriebes 7 unabhängig zugängliche Kühlmittelpumpe 11 zu erreichen, ist die Kühlmittelpumpe 11 in dem in der Abschlußwand 13 des Getriebekastens 14 integrierten Teil 12 des Spiralgehäuses 10 steckbar angeordnet. Hierfür weist der Teil 12 des Spiralgehäuses 10 eine Durchbrechung 38 auf, an die sich axial ein Kragen 39 anschließt. Der Kragen 39 am Getriebekasten 14 wirkt über seinen Innenumfang mit einem zylindrischen Bund 40 der Kühlmittelpumpe 11 zusammen. Zur Abdichtung der gesteckt angeordneten Kühlmittelpumpe 11 kann ein im Bereich des Bundes 40 angeordneter O-Ring dienen. Vom Kragen 39 beabstandet ist am Getriebekasten 14 eine weitere Seitenwand 41 angeordnet, die stirnseitig eine Dichtfläche 42 zur Auflage des Deckels 16 aufweist. Damit ist gegenüber der Kühlmittelpumpe 11 für das Getriebegehäuse 8 des Hüllgetriebes 7 eine gesonderte Abdichtung erreicht. Neben einer unabhängigen Zugänglichkeit der Kühlmittelpumpe 11 einerseits und des Ölgetriebes 7 andererseits ist ferner erreicht, daß bei einer schadhaften Abdichtung eine direkte Verbindung zwischen dem Schmieröl und dem Kühlmittel vermieden ist.In order to achieve a further simplification of the machine housing 1 in terms of casting technology, the coolant pump 11, which has a
Befestigungsmittel für die Kühlmittelpumpe 11 am Getriebekasten 14 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.Fasteners for the coolant pump 11 on the
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