EP0885354B1 - Carter pour moteurs a pistons alternatifs, notamment moteurs en v - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads having cooling means
- F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
- F02F1/108—Siamese-type cylinders, i.e. cylinders cast together
-
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/0009—Cylinders, pistons
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
- F02B75/18—Multi-cylinder engines
- F02B75/22—Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement
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- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/0002—Cylinder arrangements
- F02F7/0012—Crankcases of V-engines
Definitions
- the invention relates to a machine housing for reciprocating piston machines.
- EP-A which was previously published in relation to DE-U 94 12 637 0 554 575 already a machine housing for a liquid-cooled internal combustion engine known, in which also an engine block made of cast iron in a light metal housing is cast in.
- an engine block made of cast iron in a light metal housing is cast in.
- massive storage chairs To reduce the weight of the engine block cylinders arranged in series are arranged cohesively adjacent and carry arranged in the connection areas over spaced flat webs, massive storage chairs. Flat webs and storage chairs are used by Pour into the light metal housing in transverse walls connected to it integrally integrated. This, too, designed for strength reasons, material-intensive Support of the crankshaft bearings against a crankcase housing wall acts as the light metal housing acoustically stimulating structure-borne sound bridge.
- Japanese Patent Laid-Open 4-121 443 for a liquid-cooled Internal combustion engine an engine block with a molded cylinder head known.
- This design known as the "monoblock” includes one at the bottom of the cylinder liners formed bottom plate, on the one hand the Monoblock enclosing casing is releasably attached and on the other hand massive crankshaft bearings are arranged, the bearing cover over longitudinal webs in a disadvantageously designed storage frame are arranged.
- the invention is based, for a lightweight machine housing the task a lightweight engine block with high cylinders, through the cylinders to show insignificantly increased design strength.
- the basic idea of the invention is devices arranged in the longitudinal direction of the machine of the engine block as large as possible relative to the crankshaft axis of rotation spaced in a bandage to achieve a high moment of inertia and to arrange a high section modulus, the necessary for this effective distances on the one hand with the design of the bearing frame at least one stiffening element provided particularly deeply below the crankshaft and on the other hand by an advantageously simple in the direction of the vertical axis of the cylinder or cylinders from the crankshaft axis of rotation far away displaced flange plate are achieved.
- the stiffening element of the bearing frame integrated into a bandage Flange plate eliminates the cylinder as an essential element imparting strength, whereby the cylinder or cylinders can advantageously be made thin-walled.
- the piston stroke and cylinder diameter can also be taken into account with the invention to be determined on the structural strength of the engine block with the advantage that even large-volume, powerful reciprocating engines relatively low construction can be carried out.
- a lightweight engine block offers the invention with the free choice of the largest possible distances longitudinal machine Devices from the plane of the crankshaft axis of rotation the advantage of a relatively thin-walled design of these devices (Flange plate, stiffening elements) with high strength.
- a machine housing 1 for a liquid-cooled reciprocating piston internal combustion engine designed as a V-engine 2 comprises an engine block 3 and one opposite separate casing 4 formed in one piece from housing walls a material lighter than that of the engine block 3.
- the engine block 3 is equipped with flange plates 5, each with cylinders 6 on the one hand and split crankshaft bearings on the other 7 are connected, the bearing cover 8 thereof in a bearing frame 9 are arranged with machine longitudinal stiffening elements 10.
- the flange plates 5 are relative to the cylinders 6 from their lower ends to their upper ends offset with their respective Center of gravity seen on the face at intervals on this side of the bearing center plane 11 of the crankshaft bearings 7 arranged, these distances at least greatest possible distances between the centroids of the profiles of the stiffening elements 10 correspond to the bearing frame beyond the center plane 11 of the bearing, and wherein the crankshaft bearings 7 via struts 12 with the flange plates 5th are connected.
- the engine block 3 designed according to the invention forms a spatial association, the bending and torsional resistance moments advantageously without Integration of the cylinders 6 essentially via that of the bearing center plane 11 in each case the largest possible spaced machine-oriented devices of the Flange plate 5 in combination with the stiffening elements 10 of the bearing frame 9 are achieved.
- crankshaft bearings 7 each on both sides in hollow struts 13 arranged essentially in a machine transverse plane with the Flange plates 5 are integrally connected, each preferably bearing ring 7 'designed like a ring by means of radial flanges 14 a cylindrical or U-profile on the flange plate side forms with the hollow struts 13 in the connection area stiffening transitions 15.
- the engine block 3 is preferably at least in the circumference of the flange plates 5 with the crankshaft bearings 7 arranged over the hollow struts 13 inclusive of the bearing frame 9 in one piece, integrally made of vermicular gray cast iron (GGV) manufactured.
- GGV vermicular gray cast iron
- the bearing frame 9 separated from the engine block 3 by "cracking" is also included this by means of two crankshaft bearings 7 provided in the hollow struts 13 screw-in screw 20 connectable.
- the preferably in the V angle of V-engine 2 essentially arranged bolts 20 preferably pass through fracture separating surfaces arranged obliquely in the center plane 11 of the bearing, with which the lateral forces in each crankshaft bearing 7 over the braced Fracture separating surfaces securely with only two bolts 20 provided are transferred. This reduced screwing effort results in an advantageous Way a narrow bearing frame with deep below the center of the bearing 11 stiffening elements 10 or hollow beams 19 that can be arranged.
- the roof-like flange plates are arranged 5 over their outer longitudinal areas with the crankshaft bearings 7 over accordingly the bolt 20 V-shaped hollow struts 13 in one-piece material Connection.
- essentially parallel hollow struts 13 in the middle flange plates 5 connected in one piece additionally via this connection area by means of hollow supports 21 with each bearing chair 7 'in connection.
- These supports 21 are used for power dissipation in the vertical axis of the V-engine 2 to avoid a buckling load on the hollow struts 13.
- a longitudinal channel 22 is provided, for example in cooperation with the hollow supports 21 of the lubricating oil supply to the bearings 7 is used.
- the invention is without the cylinders 6 Engine block 3 as a spatial association of high bending and torsional rigidity achieved.
- This can be used either with the respective or depending on the need Flange plate 5 fixed cylinder 6 can be selected.
- the flange plates 5 preferably pass obliquely Achieving a stiffer connection between the respective cylinder 6 and Flange plate 5 against operating vibrations, which are additionally spaced in series Cylinders 6 between bridges 23 arranged in the row direction between the cylinders 6 are reduced.
- the cylinders 6 are without casting an additional Material free in the respective coolant.
- the flange plates 5 For a permanent connection of the engine block 3 with the one-piece casing 4 have the flange plates 5 in the machine longitudinal and transverse directions in each case by means of large radii cambered edges 24 on the machine housing corners merge into other, smaller radii. They are further Edges 24 e.g. designed as T-shaped flanges 25 in cross section. Alternatively to the Flanges 25, the edges 24 can also have a rough surface for positive and non-positive connection with the light metal casing 4. Furthermore, the flanges 25 can also have a rough surface.
- the engine block can 3 one made of outer and inner longitudinal and front housing walls assigned one-piece casing 4 from a light metal casting be, which when cooling in the shrinking through the flange 5 of the Engine block 3 handicapped light metal casing 4 over the convex Edges 24 uniformly form-fit and non-positively with the flanges 25 of the Flange plates 5 is connected liquid-tight.
- the casing 4 is further advantageously stiffened in that the Flange plates 5 cylinders 6 integrally connected by a material fit, each in one with coolant openings 26 provided cold room cover plate 27 which with the casing 4 in one-piece material connection.
- connection points 34 for ancillaries and / or support brackets via adjacent hollow struts 13 arranged pins 35 are connected preferably serve the arrangement of screw points.
- the weight advantage achievable with the invention comes in particular in the case of multi-cylinder V-type reciprocating machines are particularly useful, but can also be advantageous for single-row machines with one or more cylinders.
Claims (14)
- Carter de moteur à pistons linéaires, comprenant :un bloc-moteur (3) relié à une culasse particulière, ce bloc étant équipé de parois de boítier particulières d'une enveloppe (4) en un matériau différent,le bloc-moteur (3) comporte une plaque à bride (5) pour porter un cylindre (6) et pour le relier à la paroi du boítier, ainsi que des paliers divisés (7) pour le vilebrequin,les chapeaux (8, 7") des paliers étant prévus dans un châssis de palier (9) avec au moins un élément de rigidification (10) dirigé dans la direction longitudinale du moteur,les paliers de vilebrequin (7) sont reliés à la plaque à bride (5) par des entretoises (12, 13) reliées à la plaque (5) séparément du cylindre,et la plaque à bride (5) est réalisée comme élément de support pour un cylindre (6) et son extrémité inférieure est décalée par rapport à son extrémité supérieure,on réalise la plus grande distance possible entre le centre de gravité de surface de la plaque à bride (5) vu du côté frontal, et le plan médian (11) des paliers (7) du vilebrequin,au moins cette distance d'un centre de gravité de surface vu du côté frontal d'un profil de l'élément de rigidification (10) du châssis de palier (9), correspond au plan médian de palier (11).
- Carter de moteur selon la revendication 1,
caractérisé en ce quechaque palier (7) est relié des deux côtés par des entretoises creuses (13) prévues essentiellement dans un plan transversal du moteur, en faisant corps avec la plaque à bride (5) par une liaison par la matière et,chaque appui de palier (7') en forme de demi-anneau constitue avec une bride radiale (14), un profil en U ouvert en forme de plaque à bride, avec les transitions (15') rigidifiant au moins par segments les traverses creuses (13). - Carter de moteur selon les revendications 1 et 2,
caractérisé en ce quechaque chapeau de palier (7") comporte des prolongements (16) dirigés latéralement vers le bas, et qui sont écartés par rapport au plan médian de palier (11), etles prolongements à paroi relativement mince (16) forment avec des recouvrements (17), des profils creux (18) essentiellement fermés, qui communiquent avec des poutres creuses (19) à paroi mince à section essentiellement triangulaire constituant des éléments de rigidification (10). - Carter de moteur selon les revendications 1 à 3,
caractérisé en ce quela plaque à bride (5) est formée en une seule pièce en fonte grise avec les paliers de vilebrequin (7) prévus sur les entretoises creuses (13), y compris le châssis de palier (9), etle châssis de palier (9) avec les chapeaux de palier (7") est séparé des appuis de palier par une séparation par rupture, etle châssis de palier se relie au bloc-moteur (3) à l'aide de vis (20) qui se vissent dans les entretoises creuses (13), deux vis étant prévues par palier (7) du vilebrequin. - Carter de moteur selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce quedes plaques à bride (5) sont reliées en leur centre en une seule pièce, ces plaques étant disposées en forme de toit dans le cas d'un moteur (2) en V, etpar cette zone de liaison, on a une liaison par les appuis creux (21), avec chaque appui de palier (7'), etchaque palier de vilebrequin (7) est relié par deux entretoises creuses (13) en forme de V dans le plan transversal du moteur, avec les zones longitudinales extérieures proches des brides de la plaque à bride (5) selon une liaison en une seule pièce par la matière. - Carter de moteur selon la revendication 5,
caractérisé en ce queles plaques à bride (5) sont reliées par un canal longitudinal (22) qui, en coopérant avec les appuis creux (21) sert à l'alimentation en huile de graissage des paliers de vilebrequin (7). - Carter de moteur selon les revendications 5 et 6,
caractérisé en ce queles plaques à bride (5) en forme de toit de chaque cylindre (6) de chaque ligne, sont traversées en biais et sont reliées avec celui-ci en une seule pièce par la matière et,les cylindres (6) d'une rangée, écartés les uns des autres, sont reliés par des ponts (23) prévus dans la direction de la ligne. - Carter de moteur selon les revendications 5 à 7,
caractérisé en ce queles plaques à bride (5) reliées présentent chaque fois des bords bombés (24) de grand rayon dans la direction longitudinale et dans la direction transversale du moteur,ces bords étant reliés aux coins du carter du moteur par d'autres rayons,les bords (24) sont réalisés sous la forme d'une bride (25) à section en T. - Carter de moteur selon les revendications 5 à 8,
caractérisé en ce qu'une enveloppe (4) en une seule pièce avec les parois des carters extérieurs et intérieurs longitudinaux et frontaux, en métal léger, est reliée aux brides (25) des plaques à bride (5) par coulée selon une liaison de forme et de force, étanche au liquide, etles cylindres (6) associés aux plaques à bride (5) sont munis chaque fois d'un ou plusieurs passages (26) pour le fluide de refroidissement et se terminent par la plaque de recouvrement (27) de l'enceinte de refroidissement reliée en une seule pièce par la matière, avec l'enveloppe (4) en métal léger. - Carter de moteur selon les revendications 5 à 9,
caractérisé en ce que
les surfaces de liaison des bords (24) et/ou des brides (25) des plaques à bride (5) présentent une surface rugueuse de rupture avec l'enveloppe (4) en métal léger. - Carter de moteur selon les revendications 5 à 10,
caractérisé en ce queles parois de boítier intérieures longitudinales (28) forment avec les parois de fond et de couverture (29, 30) traversant le volume en V, une poutre creuse (31) qui rigidifie la ligne des cylindres (6),cette poutre servant de canal de liquide de refroidissement communiquant avec un boítier de pompe (32) prévu sur la face frontale, en faisant corps avec les puits d'entraínement de soupape. - Carter de moteur selon l'une des revendications 5 à 11,
caractérisé en ce que
l'enveloppe (4) présente, entre une bride de bâche à huile (33) prévue au niveau du plan médian (11) des paliers et la liaison par brides avec les plaques à bride (5), des points de raccordement (34) pour les accessoires et/ou des appuis pour des tourillons (35) prévus sur les entretoises creuses voisines (13). - Carter de moteur selon l'une des revendications 5 à 12,
caractérisé en ce qu'en sortie, le bloc-moteur (3) muni de l'enveloppe comporte une bride de raccordement (36),dans la zone centrale et au niveau des deux zones d'extrémité des plaques à bride (5) au-dessus du palier (7) du vilebrequin du côté de sortie, etavec le châssis de palier (9) au niveau de la poutre creuse (19) en dessous de ce palier (7), la poutre est reliée au bloc-moteur (3) par des liaisons à vis (37). - Carter de moteur selon les revendications 5 à 13,
caractérisé en ce qu'
au niveau de leur périphérie extérieure, les cylindres (6), dégagés de toute partie coulée, en une matière complémentaire, sont soumis au fluide de refroidissement en particulier du moteur à combustion interne à pistons linéaires (2).
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