Bezeichnung: Zylinderblock für eine Brennkraftmaschine
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft einen Zylinderblock für eine Brenn- kraftmaschine, mit wenigstens zwei aneinandergrenzenden Zylindern, die von einem Wassermantel umschlossen sind und die sich auf dem Oberteil des Kolbengehäuses abstützen.
Bei Kolbenmotoren, insbesondere Kolbenmotoren für Personen- kraftfahrzeuge, ist man bestrebt, das Gewicht weitestgehend zu reduzieren. Man war daher dazu übergegangen, die Zylin¬ derblöcke aus Leichtmetall herzustellen, was jedoch zur Folge hatte, daß zwei Materialien verwendet werden müssen, da die Laufbüchsen weiterhin aus entsprechenden Grauguß- gualitäten herzustellen waren.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Zylin¬ derblock der eingangs bezeichneten Art als Leichtblock mit hoher Gestaltfestigkeit zu konzipieren, der aus Grau- guß herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils die Außenseite des Wassermantels in der Teilungs¬ ebene zwischen zwei Zylindern eine im Querschnitt U-förmige Verstärkungsrippe aufweist, die sich in den Bereich des Kurbelgehäuseoberteils fortsetzt. Diese Ausge¬ staltung bewirkt, -daß die zwischen dem Zylinderkopf und der Kurbelwellenlagerung wirksamen und vom Zylinderblock aufzunehmenden Kräfte in erster Linie über diese Verstär¬ kungsrippen aufgenommen werden können, so daß alle übrigen Wandteile spürbar dünner gestaltet werden können. Das für die U-förmigen Verstärkungsrippen aufzubringende Materialgewicht ist geringer als das über eine Verringerung der Wandstärken des Kurbelgehäuseoberteils sowie; des zwischen Kurbelgehäuseoberteil und Wassermantel liegenden Gehäusemantels. Vorteilhaft ist es hierbei, daß die Innen¬ seite des U-Profils am oberen Ende in Verlängerung der Bohrungen für die Zylinderkopfschrauben verläuft. Bei Reihenmotoren endet die Innenseite des U-Profils am unteren Ende in Verlängerung der Bohrungen für die Befestigungs- schrauben der Kurbelwellenlagerung. Bei V-Motoren endet das U-Profil jeweils im Bereich der Kurbelwellenlagerung. Da die Zylinderkopfschrauben einerseits und der Bereich der Kurbelwellenlagerung andererseits die im Betrieb wirkenden Kräfte in erster Linie aufzunehmen haben, ergibt sich ein definierter, geradliniger Kraftfluß zwischen
Zylinderkopf und Kurbelwellenlagerung, der eine Festigkeits¬ berechnung mit hinreichender Genauigkeit ermöglicht, so daß bei der Bemessung der übrigen weitgehend flächigen und als Mantel dienenden Teile des Zylinderblocks die Wandstärke praktisch nur noch im Hinblick auf eine einwand¬ freie Gießbarkeit zu berücksichtigen ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Verstärkungsrippen jeweils auf der Oberseite des Lagersteges für das Kurbelwellen¬ lager bis in den Fußbereich des Zylinderblocks verlaufen. Die hierdurch bewirkte Erhöhung der Gestaltfestigkeit
erlaubt ebenfalls eine entsprechende Gewichtsreduzierung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in der Teilungsebene auf der Innenseite des Gehäuse- mantels jeweils eine an die Verεtärkungsrippe des Fußbe¬ reichs anschließende Mantelrippe vorgesehen ist. Hierdurch wird bei der gegebenen Dünnwandigkeit des Gehäusemantels, insbesondere bei Reihenmotoren mit mindestens zwei Zylindern und V-Motoren, eine Aussteifung erreicht, durch die die Schwingwilligkeit dieser Mantelfläche reduziert und somit ein Dröhnen vermieden wird. Zweckmäßig weist auch die Mantelrippe ein im Querschnitt U-förmiges Profil auf.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß wenigstens eine der im Querschnitt U-förmigen Verstärkungsrippen zumindest im Bereich der benachbarten Zylinder mittels einer Abdeckung als geschlos¬ sener Kanal ausgebildet ist, der am oberen Ende im Bereich der Anschlußebene für den Zylinderkopf mit einer Einlaß- Öffnung und am unteren Ende mit einer Auslaßöffnung ver¬ sehen ist und einen ölrücklaufkanal bildet. Hierdurch ist es möglich, unter Ausnutzung der bereits vorhandenen Verstärkungsrippen, in den Zylinderblock wenigstens einen ölrücklaufkanal zu integrieren, der aufgrund der vorhande- nen Querschnitte ein großes Schluckvermögen aufweist und damit für einen schnellen Rücklauf des Schmieröls aus dem Nockenwellenbereich sorgt. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn der ölrücklaufkanal im Bereich unter¬ halb der Zylinder sich als vorgegossener Kanal am Gehäuse- mantel fortsetzt. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn hierzu die am Gehäusemäntel zu Zwecken der Verstei¬ fung vorgesehene, im Querschnitt U-förmige Mantelrippe verwendet wird, die in gleicher Weise wie die Verstärkungs¬ rippe im Zylinderbereich benutzt wird.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Vierzylinder¬ reihenmotor,
Fig. 2 eine Stirnansicht in Richtung des Pfeiles X in Fig. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt gem. der Linie
III-III in Fig. 1,
Fig. 4 einen Querschnitt gem. der Linie
IV-IV in Fig. 1,
Fig. 5 einen Querschnitt gem. der Linie
V-V in Fig. 1,
Fig. 6 einen Horizontalschnitt gem. der Linie
VI-VI in Fig. 3,
Fig. 7 eine Aufsicht auf einen Vierzylinder- Reihenmotor mit angegossenem ölrück¬ laufkanal,
Fig. 8 einen Vertikalschnitt durch den Zylinder¬ block gem. Fig. 7 entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7,
Fig. 9 einen Horizontalschnitt gem. der Linie
IX-IX in Fig. 3.
Der in Fig. 1 in der Aufsicht dargestellte Zylinderblock 1 ist aus einer für Zylindergehäuse verwendeten Graugußquali¬ tät, ■beispielsweise Compact-Graphit-Guß (CGG) hergestellt. Die Zylinder 2 sind einstückig mit dem Zylinderblock 1 verbunden und stützen sich zusammen mit dem Wassermantel 3 auf den Lagerstegen 4 für die Kurbelwellenlager ab. Die Lagerstege 4 verlaufen schräg nach außen bis in den Fußbe-
v
5 reich 5 des Zylinderblocks 1. Zur Abdeckung des Kurbel¬ raumes ist ein sich über die ganze Länge des Zylinderblocks erstreckender Gehäusemantel 6 vorgesehen, der ausgehend vom Fußbereich 5 bis an das untere Ende des Wassermantels verläuft (Fig. 4).
Um nun das Gewicht des Zylinderblocks reduzieren zu können, ist, wie aus Fig. 1 bis Fig. 5 ersichtlich, im Bereich der Teilungsebene zwischen zwei aneinandergrenzenden Zylindern 2 nur eine Verstärkungsrippe 7 statt einer
Schottwand vorgesehen, die sich bis in den Bereich des Lagersteges 4 nach unten fortsetzt. Diese Verstärkungsrippe 7 ist, wie der in Fig". 1 als Ausbruch dargestellte Teil¬ horizontalschnitt gem. der Linie I-I in Fig. 5 erkennen läßt, im Querschnitt U-förmig ausgebildet. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß die Innenseite des U-Profils am oberen Ende in Verlängerung der Bohrungen 8 für die Zylinderkopfschrauben und am unteren Ende in Verlängerung der Bohrungen 9 für die Befestigungsschrauben der Kurbel- wellenlagerung verläuft. Damit bildet die Verstärkungsrippe mit ihrem U-förmigen Querschnitt einen geradlinig verlau¬ fenden Zuggurt, durch den die zwischen dem Zylinderkopf und dem Kurbelwellenlager wirksam werdenden Kräfte unmittel¬ bar aufgenommen werden. Dementsprechend kann die Wandstärke des Gehäusemantels 6 reduziert werden.
Wie Fig. 4 und 5 ebenfalls erkennen lassen, ist zur weite¬ ren Gewichtsreduzierung auch der Lagersteg 4 selbst als U-förmiges Profil ausgebildet, wobei sich das Profil nach oben hin öffnet. In gleicher Weise ist auch der Verbindungssteg 10 zwischen den beiden außenliegenden Lagerstegen 4 als nach oben offenes U-Profil ausgebildet, wie dies aus Fig. 4 und 5 ebenfalls ersichtlich ist.
Um nun ein "Dröhnen" des sehr dünnwandigen Gehäuseman¬ tels weitgehend zu unterbinden, ist dieser, wie Fig. 1 erkennen läßt, jeweils im Bereich eines Zylinders nach außen ausgebaucht, so daß hier durch die gewölbte Form
die Schwingwilligkeit reduziert wird. Um hier noch zu einer größeren Versteifung zu gelangen, ist es zweckmäßig, ebenfalls im Bereich der Teilungsebene den Gehäusemantel 6 mit einer Verstärkungsrippe 11 zu versehen, wie sie in Fig. 5 für die rechte Seite des Gehäusemantels gestrichelt angedeutet ist. Es kann sich hierbei um eine einfache aber auch um eine im Querschnitt U-förmige Rippe handeln.
Die Erfindung wurde für das Ausführungsbeispiel eines Reihenmotors erläutert. Sie läßt sich jedoch entsprechend mit ihren Vorteilen auch bei V-Motoren anwenden.
In Fig. 7 ist wiederum in einer Aufsicht ein Zylinderblock 12 für einen Vierzylinder-Reihenmotor dargestellt, der aus einer für Zylindergehäuse verwendeten Graugußqualität, beispielsweise mit Compact-Graphit-Guß (CGG) hergestellt ist. Der Aufbau entspricht im wesentlichen dem Aufbau des anhand von Fig. 1 beschriebenen Zylinderblocks, so daß hierauf verwiesen werden kann. Für gleiche Bauelemente sind hierbei gleiche Bezugszeichen verwendet. Im Bereich der Teilungsebene zwischen zwei aneinandergrenzenden Zylindern 2 ist auch bei dieser Ausführungsform wiederum nur eine Verstärkungsrippe 7 statt einer Schottwand vorge¬ sehen, die sich bis in den Bereich des Lagersteges nach unten fortsetzt. Diese Verstärkungsrippen 7 sind, wie bereits anhand der Ausführungsform gem. Fig. 1 und den zugehörigen weiteren Zeichnungen beschrieben, im Querschnitt U-förmig ausgebildet. Auch hier sind die Verstärkungsrippen 7 so ausgebildet, daß sie am oberen Ende in ihrer Verlängerung in die Bohrungen 8 für die Zylinderkopfschrauben auslaufen.
In Abwandlung der Ausführungsform gem. Fig. 1 ist bei der Ausführungsform gem. Fig. 7 jedoch die Verstärkungs¬ rippe 7.1 im Mittelbereich des Zylinderblocks 12 mit einer Abdeckung 13 versehen, so daß diese Verstärkungs¬ rippe 7.1 als geschlossener Kanal ausgebildet ist. Am oberen Ende ist die Abdeckung 13, wie Fig. 8 zeigt, um den Ansatz 14 für die zugehörige Bohrung 8 nach außen
herumgeführt, so daß sich eine in der Anschlußebene 15 für den Zylinderkopf liegende Einlaßöffnung 16 bildet.
Dieser durch die Abdeckung 13 gebildete geschlossene Kanal erstreckt sich bei dem dargestellten Ausführungs- beispiel, wie Fig. 8 erkennen läßt, zunächst über den vertikalen Längsbereich der Zylinder. Im Ubergangsbereich zum Gehäusemantel 6 setzt sich der Kanal dann auf der Innenseite des Gehäusemantels 6 fort, wobei hierzu durch eine entsprechende Abdeckung 18 die auf der Innenseite des Gehäusemantels in diesem Bereich vorhandene Verstär¬ kungsrippe 11 verwendet wird, die zumindest an dieser Stelle einen U-förmigen Querschnitt aufweist. Am unteren Ende, d. h. im Fußbereich 5 ist dann in ähnlicher Weise wie im Bereich der Anschlußebene 15, ein entsprechender Durchbruch vorgesehen, der eine Auslaßöffnung 19 bildet. Auf diese Weise steht ein durchgehender Kanal zur Verfügung, durch den das im Zylinderkopfbereich anfallende öl abgeführt werden kann.
Zur Bildung dieses ölrücklaufkanals ist es nicht erforder¬ lich, daß im Gehäusemantel 6 Verstärkungsrippen vorgesehen sind. Es ist auch möglich, hier nur zum Zwecke der Bildung eines Rücklauf anals einen entsprechend an den Gehäuseman- tel 6 angegossenen Rücklaufkanal vorzusehen, wobei dieser ölrücklaufkanal nicht zwingend, wie in Fig. 8 dargestellt, auf der Innenseite des Gehäusemantels verlaufen muß, sondern auch im Zusammenhang mit der Umgehung der sich in Längsrichtung durch den gesamten Zylinderblock erstrecken- den Druckölbohrung 17 auf der Außenseite des Gehäusemantels 6 verlaufen kann.
Da, wie die anhand von Fig. 1 bis 6 dargestellte Ausführungs¬ form erkennen läßt, sich die U-förmigen Verstärkungsrippen 7 auch im Bereich des Lagersteges 4 bis zum Fußteil 5 erstrecken, besteht in Abwandlung des vorstehend beschriebe-
nen Ausführungsbeispiels gem. Fig. 7 und 8 auch die Möglich¬ keit, auch diesen unteren Bereich mit einer entsprechenden Abdeckung zu versehen und so als ölrücklaufkanal auszubilden,
In Fig. 9 ist die Ausgestaltung der Verstärkungsrippen 7 einerseits und die Ausgestaltung der mittleren Verstärkungs- rippe 7.1 zur Bildung eines ölrücklaufkanals andererseits im Schnitt dargestellt.