EP1283755A1 - Zylinderkurbelgehäuse für eine brennkraftmaschine - Google Patents
Zylinderkurbelgehäuse für eine brennkraftmaschineInfo
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- EP1283755A1 EP1283755A1 EP01938112A EP01938112A EP1283755A1 EP 1283755 A1 EP1283755 A1 EP 1283755A1 EP 01938112 A EP01938112 A EP 01938112A EP 01938112 A EP01938112 A EP 01938112A EP 1283755 A1 EP1283755 A1 EP 1283755A1
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- cylinder crankcase
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- walls
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- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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- 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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- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
- F02F2007/009—Hypereutectic aluminum, e.g. aluminum alloys with high SI content
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- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
Definitions
- the present invention relates to a cylinder crankcase for an internal combustion engine, the base body made of a first material and the cylinder walls made of a second material.
- the present invention further relates to a method for producing a cylinder crankcase.
- a reciprocating piston made of an aluminum alloy of an internal combustion engine with an at least partial tread reinforcement to increase wear resistance.
- the reinforcement can be designed as a synthetic resin-bonded graphite layer with embedded metal particles, a thin glued-on metal foil or an anchored metal plate.
- a cylinder crankcase for an internal combustion engine which has an easily machinable base body and wear-resistant cylinder running surfaces has and is simple and inexpensive to manufacture.
- a method for producing such a cylinder crankcase is also to be provided.
- the first part of the task is solved by providing a grid-like reinforcement between the two materials for the base body and the cylinder walls.
- these two materials can flow into one another in the area of the reinforcement during the manufacture of the cylinder crankcase, so that the second material for the cylinder walls is ideally anchored in the first material for the base body.
- the lattice-like reinforcement in the manufacture of the cylinder crankcase prevents the less wear-resistant first material for the base body from penetrating up to the cylinder wear surfaces which are subject to heavy wear.
- the lattice-like reinforcement consists of a highly thermally conductive material, a very good heat flow between the two materials is also possible in this area, which significantly reduces the thermal load on the cylinder crankcase and ensures a long service life.
- the lattice-like reinforcement is expediently designed as a wire mesh with a mesh size of approximately 0.1 to 1.0 millimeters.
- the exact size of the mesh size should be matched to the viscosities of the two materials in the molten state, so that the materials for the basic housing and the cylinder walls can just flow into one another through the meshes of the wire mesh.
- the lattice-like reinforcement particularly expediently has larger openings on the side facing the base body than on the side facing the cylinder walls.
- the reinforcement is thus tailored to the preferred case, that the material for the base body in the molten state has a lower viscosity than the material for the cylinder walls.
- the grid-like reinforcement leaves the web-like areas between adjacent cylinder walls free, so that they web-like Areas consist exclusively of the second material for the cylinder walls.
- branch channels and / or pouring nozzles are provided for introducing the second material for the cylinder walls.
- the object is achieved in that the grid-like reinforcement is inserted into a casting mold for the cylinder crankcase during the manufacture of the cylinder crankcase, whereupon the two materials are then introduced into the casting mold.
- the two materials for the base body and the cylinder walls in the molten state have clearly different viscosities, the first material for the base body in the melted state having a lower viscosity than the second material for the cylinder walls, then the material for the base body should be used first and then that Material for the cylinder walls are introduced into the mold. In this way, even with a particularly highly viscous second material, this material is prevented from being able to reach the area of the base body through the reinforcement, since only the cavities remaining in the casting mold are now filled for the cylinder walls.
- the two materials can also be introduced into the mold at the same time, provided their viscosities in the molten state do not differ too much from one another.
- the second material for the cylinder walls is introduced into the mold under increased pressure. This ensures that the wire mesh is not pressed against the wall of the mold, so that the wear resistance of the cylinder walls is not impaired, and that the second material covers the area between the base body or the Filled wire mesh and the mold completely, so that there are no air pockets.
- FIG. 2 shows a plan view of the cylinder crankcase from FIG. 1.
- the cylinder crankcase shown has a base body 1 made of an easily machinable first material A and cylinder walls 2 arranged therein made of a particularly low-wear second material B.
- the first material A is a remelting alloy that has a first viscosity VA in the molten state
- the second material B is a hypereutectic aluminum alloy that has a second viscosity VB in the molten state, the first viscosity VA being less than the second viscosity V ß .
- the base body 1 and the cylinder walls 2 or the first material A and the second material B are separated from one another by means of a lattice-like reinforcement 3 made of a closely woven wire mesh.
- This wire mesh is designed such that it takes into account the different viscosities VA, VB of the two materials A, B by having larger openings on the side of the first material A for the base body 1 than on the side of the second material B for the cylinder walls 2.
- the wire mesh is shaped in such a way that it leaves the web-like areas 4 between adjacent cylinder walls 2 free and has only one saddle 5 there.
- the wire mesh consists of a highly thermally conductive material C, such as steel, and the two materials A, B merge into one another in the area of the lattice-like reinforcement 3 without air inclusions.
- the grid-like reinforcement 3 is first inserted into a casting mold and then the materials A, B for the base body 1 and the cylinder wall gene 2 introduced in the molten state on the respective side of the reinforcement 3 in the mold. It is advantageous if the second material B for the cylinder walls 2 is introduced into the casting mold with a slight time delay and / or with a slightly higher casting pressure in order to achieve a good confluence of the two materials A, B in the area of the reinforcement 3.
- the introduction of the first material A takes place in the area of the bearing frame walls of the base body 1 and the introduction of the second material B takes place via branch channels and / or pouring nozzles in the area of the crankcase of the base body 1.
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Abstract
Bei einem Zylinderkurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine, wobei der Grundkörper (1) aus einem ersten Material A und die Zylinderwandungen (2) aus einem zweiten Material B bestehen, wird vorgeschlagen, dass zwischen den beiden Materialien A, B eine gitterartige Bewehrung (3) vorgesehen ist. Und bei einem Verfahren zur Herstellung dieses Zylinderkurbelgehäuses wird vorgeschlagen, dass die gitterartige Bewehrung (3) in eine Gussform für das Zylinderkurbelgehäuse eingesetzt wird, woraufhin dann die beiden Materialien A, B in die Gussform eingebracht werden. Vorschlagsgemäss wird ein Zylinderkurbelgehäuse sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Zylinderkurbelgehäuses bereitgestellt, welche besonders einfach und kostengünstig realisierbar sind.
Description
Zylinderkurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine
B E S C H R E I B U N G
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zylinderkurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine, wobei der Grundkörper aus einem ersten Material und die Zylinderwandungen aus einem zweiten Material bestehen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses.
Es ist bekannt, in Zylinderkurbelgehäusen aus untereutektischem Aluminium Zylinderlaufbuchsen aus Grauguss einzugießen oder einzupressen, um die geforderte Verschleißfestigkeit sicherzustellen. Beim Eingießen oder Einpressen der Zylinderlaufbuchsen tritt jedoch häufig das Problem auf, dass zwischen dem Zylinderkurbelgehäuse und den Zylinderlaufbuchsen eine nur unzureichende mechanische Verbindung zustande kommt.
Des weiteren ist es bekannt, bei Zylinderkurbelgehäusen aus übereutekti- schem Aluminium verschleißfeste Zylinderlaufflächen durch galvanisches Beschichten oder durch Freilegen von eingelagerten Primärsiliziumpartikeln zu erhalten. Dies hat aber den Nachteil, dass die Zylinderlaufflächen nur eine äußerst dünne verschleißbeständige Schicht aufweisen, so dass an die Bearbeitung der Zylinderlaufflächen strengste Anforderungen gestellt werden müssen.
Außerdem ist es aus der Druckschrift DE 43 10 491 A1 bekannt, einen aus einer Aluminiumlegierung bestehenden Hubkolben einer Brennkraftmaschine zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit mit einer zumindest teilweisen Laufflächenbewehrung auszustatten. Dabei kann die Bewehrung als eine kunstharzgebundene Graphitschicht mit eingelagerten Metallpartikeln, eine dünne aufgeklebte Metallfolie oder eine verankerte Metallplatte ausgeführt sein.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zylinderkurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welches einen leicht bearbeitbaren Grundkörper sowie verschleißfeste Zylinderlaufflächen
aufweist und einfach sowie kostengünstig herstellbar ist. Außerdem soll auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Zylinderkurbelgehäuses bereitgestellt werden.
Gelöst wird der erste Teil der Aufgabe, indem zwischen den beiden Materialien für den Grundkörper und die Zylinderwandungen eine gitterartige Bewehrung vorgesehen ist. Dadurch können diese beiden Materialien bei der Herstellung des Zylinderkurbelgehäuses im Bereich der Bewehrung ineinander fließen, so dass eine ideale Verankerung des zweiten Materials für die Zylinderwandungen in dem ersten Material für den Grundkörper realisiert ist. Gleichzeitig wird durch die gitterartige Bewehrung bei der Herstellung des Zylinderkurbelgehäuses verhindert, dass das weniger verschleißarme erste Material für den Grundkörper bis zu den stark verschleißbeanspruchten Zylinderlaufflächen vordringen kann.
Besteht die gitterartige Bewehrung aus einem gut wärmeleitfähigen Material, so ist in diesem Bereich zudem ein sehr guter Wärmefluss zwischen den beiden Materialien möglich, wodurch die thermische Belastung des Zylinderkurbelgehäuses wesentlich reduziert und eine hohe Lebensdauer sichergestellt ist.
Zweckmäßig ist die gitterartige Bewehrung als ein Drahtgewebe mit einer Maschenweite von ca. 0,1 bis 1 ,0 Millimetern ausgeführt. Das genaue Maß der Maschenweite sollte dabei auf die Viskositäten der beiden Materialien im geschmolzenen Zustand abgestimmt sein, damit die Materialien für das Grundgehäuse und die Zylinderwandungen gerade noch durch die Maschen des Drahtgewebes hindurch ineinander fließen können.
Besonders zweckmäßig weist die gitterartige Bewehrung auf der dem Grundkörper zugewandten Seite größere Öffnungen auf als auf der den Zylinderwandungen zugewandten Seite. Somit ist die Bewehrung auf den bevorzugten Fall abgestimmt,, dass das Material für den Grundkörper im geschmolzenen Zustand eine geringere Viskosität aufweist als das Material für die Zylinderwandungen.
Damit bei der Herstellung des Zylinderkurbelgehäuses keine Gießprobleme auftreten, lässt die gitterartige Bewehrung jeweils die stegartigen Bereiche zwischen benachbarten Zylinderwandungen frei, so dass diese stegartigen
Bereiche ausschließlich aus dem zweiten Material für die Zylinderwandungen bestehen.
Des weiteren sind zur Vermeidung von Gießproblemen bei der Herstellung des Zylinderkurbelgehäuses im Grundkörper Stichkanäle und/oder Eingießdüsen zum Einbringen des zweiten Materials für die Zylinderwandungen vorgesehen.
Verfahrensgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem bei der Herstellung des Zylinderkurbelgehäuses die gitterartige Bewehrung in eine Gussform für das Zylinderkurbelgehäuse eingesetzt wird, woraufhin dann die beiden Materialien in die Gussform eingebracht werden. Somit kann die Herstellung des Zylinderkurbelgehäuses einfach und kostengünstig erfolgen, da hierzu keine separaten Zylinderlaufbuchsen gefertigt und eingepasst werden müssen und auch keine aufwendige Bearbeitung der Zylinderlaufflächen zum Einsatz kommt.
Haben die beiden Materialen für den Grundkörper und die Zylinderwandungen im geschmolzenen Zustand deutlich unterschiedliche Viskositäten, wobei das erste Material für den Grundkörper im geschmolzenen Zustand eine geringere Viskosität aufweist als das zweite Material für die Zylinderwandungen, so sollte zuerst das Material für den Grundkörper und dann das Material für die Zylinderwandungen in die Gussform eingebracht werden. Auf diese Weise wird selbst bei einem besonders hochviskosen zweiten Material verhindert, dass dieses Material durch die Bewehrung hindurch in den Bereich des Grundkörpers gelangen kann, da nun lediglich die in der Gussform verbleibenden Hohlräume für die Zylinderwandungen ausgefüllt werden.
Natürlich können die beiden Materialien aber auch gleichzeitig in die Gussform eingebracht werden, sofern sich deren Viskositäten im geschmolzenen Zustand nicht zu stark voneinander unterscheiden.
Gemäß einer Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens wird das zweite Material für die Zylinderwandungen unter erhöhtem Druck in die Gussform eingebracht. Dadurch ist gewährleistet, dass das Drahtgewebe nicht an die Wand der Gussform gedrückt wird, so dass die Verschleißfestigkeit der Zylinderwandungen nicht beeinträchtigt wird, und dass das zweite Material den Bereich zwischen dem Grundkörper beziehungsweise dem
Drahtgewebe und der Gussform vollständig ausfüllt, so dass dort keine Lufteinschlüsse verbleiben.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 Einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Zylinderkurbelgehäuse; und
Figur 2 eine Draufsicht auf das Zylinderkurbelgehäuse aus Figur 1.
Das dargestellte Zylinderkurbelgehäuse weist einen Grundkörper 1 aus einem leicht bearbeitbaren ersten Material A und darin angeordnete Zylinderwandungen 2 aus einem besonders verschleißarmen zweiten Material B auf. Das erste Material A ist eine Umschmelzlegierung, die im geschmolzenen Zustand eine erste Viskosität VA aufweist, und das zweite Material B ist eine übereutektische Aluminiumlegierung, die im geschmolzenen Zustand eine zweite Viskosität VB aufweist, wobei die erste Viskosität VA geringer ist als die zweite Viskosität Vß.
Der Grundkörper 1 und die Zylinderwandungen 2 beziehungsweise das erste Material A und das zweite Material B sind mittels einer gitterartigen Bewehrung 3 aus einem engmaschigen Drahtgewebe voneinander getrennt. Dieses Drahtgewebe ist so ausgelegt, dass es die unterschiedlichen Viskositäten VA, VB der beiden Materialien A, B berücksichtigt, indem es zur Seite des ersten Materials A für den Grundkörper 1 größere Öffnungen aufweist als zur Seite des zweiten Materials B für die Zylinderwandungen 2. Zudem ist das Drahtgewebe so geformt, dass es die stegartigen Bereiche 4 zwischen benachbarten Zylinderwandungen 2 freilässt und dort lediglich eine Einsattelung 5 aufweist.
Damit zwischen den beiden Materialien A, B ein guter Wärmeübergang möglich ist, besteht das Drahtgewebe aus einem gut wärmeleitfähigen Material C, wie zum Beispiel Stahl und gehen die beiden Materialien A, B im Bereich der gitterartigen Bewehrung 3 ohne Lufteinschlüsse ineinander über.
Für die Herstellung des dargestellten Zylinderkurbelgehäuses wird zunächst die gitterartige Bewehrung 3 in eine Gussform eingesetzt und werden daraufhin die Materialien A, B für den Grundkörper 1 und die Zylinderwandun-
gen 2 im geschmolzenen Zustand auf der jeweiligen Seite der Bewehrung 3 in die Gussform eingebracht. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das zweite Material B für die Zylinderwandungen 2 leicht zeitversetzt und/oder mit leicht höherem Gießdruck in die Gussform eingebracht wird, um im Bereich der Bewehrung 3 ein gutes Ineinanderfließen der beiden Materialien A, B zu erreichen. Das Einbringen des ersten Materials A erfolgt im Bereich der Lagerstuhlwände des Grundkörpers 1 und das Einbringen des zweiten Materials B erfolgt über Stichkanäle und/oder Eingießdüsen im Bereich des Kurbelhauses des Grundkörpers 1.
Claims
1. Zylinderkurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine, wobei der Grundkörper aus einem ersten Material und die Zylinderwandungen aus einem zweiten Material bestehen,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den beiden Materialien (A, B) eine gitterartige Bewehrung (3) vorgesehen ist.
2. Zylinderkurbelgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gitterartige Bewehrung (3) aus einem gut wärmeleitfähigen Material besteht.
3. Zylinderkurbelgehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gitterartige Bewehrung (3) als ein Drahtgewebe mit einer Maschenweite von ca. 0,1 bis 1 ,0 Millimetern ausgeführt ist.
4. Zylinderkurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gitterartige Bewehrung (3) so ausgestaltet ist, dass sie auf der dem Grundkörper (1) zugewandten Seite größere Öffnungen aufweist als auf der den Zylinderwandungen (2) zugewandten Seite.
Zylinderkurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gitterartige Bewehrung (3) die stegartigen Bereiche (4) zwischen benachbarten Zylinderwandungen (2) frei lässt.
6. Zylinderkurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Grundkörper (1) Stichkanäle und/oder Eingießdüsen zum Einbringen des zweiten Materials (B) für die Zylinderwandungen (2) vorgesehen sind.
7. Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gitterartige Bewehrung (3) in eine Gussform für das Zylinderkurbelgehäuse eingesetzt wird, woraufhin dann die beiden Materialien (A, B) in die Gussform eingebracht werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst das erste Material (A) für den Grundkörper (1) und dann leicht zeitversetzt das zweite Material (B) für die Zylinderwandungen (2) in die Gussform eingebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material (B) unter leicht erhöhtem Druck in die Gussform eingebracht wird.
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DE102021112326A1 (de) | Zylindergehäuse und Motorblock für einen Verbrennungsmotor |
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