DE10032845A1 - Cylinder crankcase of internal combustion engine includes cylinder block section manufactured from wear-resistant hypereutectic aluminum-silicon-alloy and cast in low pressure, squeeze casting or pressure die casting process - Google Patents

Abstract

The cylinder crankcase of an internal combustion engine consists of a cylinder block section(4), manufactured from a wear-resistant hypereutectic aluminum-silicon-alloy and cast in a low pressure, squeeze casting or pressure die casting process and which also bounds the cooling water chamber(10), and a crank housing section(6) which forms a crank space and bearing pedestal for the crankshaft. The crank housing section is a sand cast component and may be made from a magnesium based alloy.

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrzylindriges Zylinderkurbelgehäuse einer Verbrennungskraftmaschine, welches mehrteilig ausgebildet ist.The invention relates to a multi-cylinder Cylinder crankcase of an internal combustion engine, which is formed in several parts.

Mehrteilige Zylinderkurbelgehäuse sind bekannt. DE 44 08 137 A1 beschreibt ein Zylinderkurbelgehäuse, bei dem eine im Strangpress- oder Stranggießverfahren vorgeformte Zylindereinheit in ein Gehäuseteil eingesetzt ist, das einerseits den Kurbelraum mit Lagerstuhl bildet und sich andererseits bis zum zylinderkopfseitigen Ende erstreckt. Die vorgeformte Zylindereinheit fungiert dabei gewissermaßen als nasse Laufbüchse, da der Kühlwasserraum einerseits von der Zylindereinheit und andererseits von dem vorstehend erwähnten Gehäuseteil begrenzt wird. Die Zylindereinheit muss dabei in aufwendiger Weise gegen den anderen Gehäuseteil abgedichtet sein, um eine Abdichtung des Kühlwasserraums zu erreichen. Die Dichtung muss daher zwangsläufig im Bereich temperaturkritischer Bereiche angeordnet werden, was erhebliche Schwierigkeiten mit sich bringt. Außerdem treten bei nassen Laufbuchsen im Betrieb Verformungen auf, die sich wiederum negativ auf die Abdichtung auswirken und das Abdichtungsproblem verschärfen. Vorstehendes gilt sowohl bei Open Deck- als auch bei Closed Deck-Bauweise.Multi-part cylinder crankcases are known. DE 44 08 137 A1 describes a cylinder crankcase, in which a Extruded or continuous casting process preformed Cylinder unit is inserted into a housing part that on the one hand forms the crank chamber with a bearing chair and itself on the other hand extends to the cylinder head end. The pre-shaped cylinder unit acts as a kind of wet liner, because the cooling water chamber on the one hand from the Cylinder unit and on the other hand from that mentioned above Housing part is limited. The cylinder unit must be in sealed in a complex manner against the other housing part  to seal the cooling water chamber. The Seal must therefore inevitably in the area temperature-critical areas are arranged, which is significant Brings difficulties. Also kick when wet Bushings in operation on deformations, which in turn negatively impact the seal and the sealing problem tighten. The above applies to both open deck and with closed deck construction.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den vorstehend geschilderten Nachteilen zu begegnen. Desweiteren soll eine optimale Gestaltbarkeit des Zylinderkurbelgehäuses im Hinblick auf die Werkstoffwahl und die eingesetzten Gießverfahren erreicht werden.Proceeding from this, the present invention has the object to address the disadvantages described above. Furthermore, an optimal design of the Cylinder crankcase with regard to the choice of materials and the casting process used can be achieved.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Zylinderkurbelgehäuse einer Verbrennungskraftmaschine bestehend aus einem aus verschleißfester übereutektischer Aluminium-Silizium-Legierung hergestellten und im Niederdruck-, Squeeze-Casting- oder Druckgußverfahren gegossenen Zylinderblockteil, welches auch den Kühlwasserraum vollständig begrenzt, und aus einem Kurbelgehäuseteil, welches einen Kurbelraum mit den Lagerstühlen für die Lagerung der Kurbelwelle bildet.This object is achieved by a cylinder crankcase Internal combustion engine consisting of one wear-resistant hypereutectic aluminum-silicon alloy manufactured and in low pressure, squeeze casting or Die casting process cast cylinder block part, which also completely limited the cooling water space, and from one Crankcase part, which a crankcase with the Storage chairs for the crankshaft bearing forms.

Da im Zylinderblockteil keine dickwandigen Bereiche wie Lagerstuhlwände etc. vorhanden sind, ist im Niederdruck- oder Sqeeze-Cast-Verfahren ein direkter Anschnitt auf die Zylinderrohre möglich, der sich kühltechnisch - aufgrund der Symmetrie der Rohre - sehr einfach beherrschen lässt sowie zu extrem reduzierten Taktzeiten gegenüber einem konventionell angeschnittenen monolithischen Motorblock führt.Since there are no thick-walled areas such as in the cylinder block part Bearing chair walls etc. are available in low pressure or Sqeeze-cast procedure a direct gate to the Cylinder tubes possible, the cooling technology - due to the  Symmetry of the tubes - very easy to control and to extremely reduced cycle times compared to a conventional one leaded monolithic engine block leads.

Bei dem erfindungsgemäßen Zylinderkurbelgehäuse brauchen keine Dichtungselemente in temperaturkritischen Bereichen angeordnet zu werden, da der Kühlwasserraum von der kopfseitigen Abdeckung abgesehen vollständig in dem Zylinderblockteil gebildet bzw. durch das Zylinderblockteil begrenzt ist. Durch die Integration der Zylinderrohre in Form einer monolithischen Ausbildung des Zylinderblockteils erweisen sich die die Zylinderlaufflächen begrenzenden Wandungen als hinreichend verwindungsstabil. Durch die separate Herstellung des Zylinderblockteils kann eine gießtechnisch schwieriger zu beherrschende übereutektische Aluminium-Silizium-Legierung vorzugsweise im Niederdruck-, Squeeze-Casting- oder Druckgußverfahren sehr viel einfacher vergossen werden. Das Kurbelgehäuseteil ist bei hoher Komplexität vorzugsweise ein Sandgußteil, da im Sandgießverfahren eine aufwendige Formgebung möglich ist, d. h. insbesondere tiefe Hinterschnitte ausgebildet werden können. Im Sandgießverfahren können außerdem durch die thermische Isolationswirkung des Formsands sehr dünne Wandungen dargestellt werden.In the cylinder crankcase according to the invention do not need Sealing elements arranged in temperature-critical areas to be, since the cooling water space from the top cover apart from being completely formed in the cylinder block part or is limited by the cylinder block part. Through integration the cylinder tubes in the form of a monolithic formation of the The cylinder block parts turn out to be the cylinder liners bounding walls as sufficiently torsionally stable. By the separate production of the cylinder block part can casting-technically more difficult to control hypereutectic Aluminum-silicon alloy preferably in low pressure, Squeeze casting or die casting is much easier be shed. The crankcase part is high Complexity preferably a sand casting, because in Sand casting process a complex shape is possible, d. H. in particular deep undercuts can be formed. in the Sand casting can also be done by thermal Insulating effect of the molding sand on very thin walls being represented.

Aufgrund des geringen Temperaturniveaus im Kurbelraumbereich sind zudem hochfeste, duktile Aluminium-Legierungen verwendbar sowie Legierungen auf Magnesium-Basis. Due to the low temperature level in the crankcase area high-strength, ductile aluminum alloys can also be used as well as magnesium-based alloys.  

Zylinderblockteil und Kurbelgehäuseteil sind vorzugsweise mittels mechanischer Befestigungsmittel, insbesondere Zugankerschrauben, gegeneinander fixiert.Cylinder block part and crankcase part are preferred by means of mechanical fasteners, in particular Tie bolts, fixed against each other.

Desweiteren erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Kühlwasserraum als vom zylinderkopfseitigen Ende des Zylinderblockteils ausgehende, sich in Hubrichtung erstreckende und sacklochförmig in dem Zylinderblockteil auslaufende Ausnehmung ausgebildet ist, welche die jeweiligen Zylinderräume in Umfangsrichtung zumindest nahezu vollständig umgibt.Furthermore, it proves to be advantageous if the Cooling water space than from the cylinder head end of the Outgoing cylinder block part, extending in the stroke direction and ending in a blind hole in the cylinder block part Recess is formed, which the respective cylinder spaces at least almost completely surrounds in the circumferential direction.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen und aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zylinderkurbelgehäuses. In der Zeichnung zeigt:Further features, details and advantages of the invention result from the appended claims and from the graphic representation and subsequent description of a preferred embodiment of the invention Cylinder crankcase. The drawing shows:

Fig. 1 eine Schnittansicht mit senkrecht zur nicht dargestellten Kurbelwelle verlaufender Schnittebene; und Fig. 1 is a sectional view perpendicular to the crankshaft, not shown extending cutting plane; and

Fig. 2 eine Schnittansicht einer weiteren sehr ähnlichen Ausführungsform mit zwischen zwei Zylindern parallel zur Schnittebene von Fig. 1 verlaufender Schnittebene. FIG. 2 shows a sectional view of a further very similar embodiment with a sectional plane running between two cylinders parallel to the sectional plane of FIG. 1.

Die Figuren zeigen ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnetes mehrteiliges Zylinderkurbelgehäuse bestehend aus einem Zylinderblockteil 4 und einem Kurbelgehäuseteil 6. Das Zylinderblockteil 4 ist vorzugsweise im Niederdruck, Squeeze- Casting- oder Druckgußverfahren aus einer verschleißfesten übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung, insbesondere AlSi17Cu4Mg, als einteiliges monolithisches Gußstück, d. h. mit integrierten Zylinderrohren hergestellt. Dieses begrenzt sowohl die jeweiligen Zylinderräume 8 des mehrzylindrigen Blocks als auch einen Wasserraum 10. Der Wasserraum 10 erstreckt sich vom zylinderkopfseitigen Ende 12 des Zylinderblockteils 4 in Hubrichtung in Richtung auf das Kurbelgehäuseteil 6. Der Kühlwasserraum 10 endet im Querschnitt der Figuren betrachtet sacklochförmig und ist daher vollständig von dem Zylinderblockteil 4 begrenzt. Er wird, wie auch die jeweiligen Zylinderräume 8, von einem nicht dargestellten Zylinderkopfteil nach oben hin abgeschlossen.The figures show a multi-part cylinder crankcase, designated overall by reference number 2 , consisting of a cylinder block part 4 and a crankcase part 6 . The cylinder block part 4 is preferably made in the low pressure, squeeze casting or die casting process from a wear-resistant hypereutectic aluminum-silicon alloy, in particular AlSi17Cu4Mg, as a one-piece monolithic casting, ie with integrated cylinder tubes. This limits both the respective cylinder spaces 8 of the multi-cylinder block and a water space 10 . The water space 10 extends from the end 12 of the cylinder block part 4 in the stroke direction in the direction of the crankcase part 6 . The cooling water chamber 10 , viewed in the cross section of the figures, ends in a blind hole shape and is therefore completely delimited by the cylinder block part 4 . Like the respective cylinder spaces 8 , it is closed at the top by a cylinder head part, not shown.

Das Kurbelgehäuseteil 6 ist in einem einfachen und kostengünstigen Gießverfahren, bei hoher Komplexität vorzugsweise im Sandguß, hergestellt. Da die Anforderungen des Kurbelgehäuseunterteils an die Gefügeausbildung und die Restporosität regelmäßig geringer sind als für das Zylinderblockteil, welches die Laufflächen bildet, kann das kostengünstige und einfach durchführbare Sandgieß- oder Schwerkraftgießverfahren angewandt werden. Dies bringt desweiteren den Vorteil mit sich, dass beliebige Hinterschnittsformen ausgebildet werden können.The crankcase part 6 is produced in a simple and inexpensive casting process, with high complexity, preferably in sand casting. Since the requirements of the crankcase lower part for the structure and the residual porosity are regularly lower than for the cylinder block part, which forms the running surfaces, the inexpensive and easy to carry out sand casting or gravity casting process can be used. This also has the advantage that any undercut shape can be formed.

Fig. 1 zeigt eine Befestigung von Zylinderblockteil 4 und Kurbelgehäuseteil 6 mittels Schrauben 18, welche von der Kurbelgehäuseseite her in einen Gewindeabschnitt des Zylinderblockteils 4 eingeschraubt sind. Fig. 2 zeigt in anderer Schnittebene eine Ausführungsform, bei der von der Zylinderblockseite Zugankerschrauben durch Öffnungen 20 hindurchgeführt und in Gewindeabschnitte 22 in dem Kurbelgehäuseteil 6 eingeschraubt sind. Mittels dieser Zugankerschrauben kann gleichzeitig das nicht dargestellte Zylinderkopfteil gegen das Zylinderblockteil 4 befestigt werden. Desweiteren dargestellt ist eine Schmierölzuführöffnung 24, welche zum Lagerstuhl des Kurbelgehäuseteils 6 führt. Die Gewindeöffnungen 26 dienen zum Befestigen des nicht dargestellten Kurbelwellenlagerdeckels. Fig. 1 shows a fastening of the cylinder block portion 4 and the crankcase portion 6 by means of screws 18 which are screwed in from the crankcase side in a threaded portion of the cylinder block member 4. Fig. 2 shows in another sectional plane an embodiment in which tie bolts are passed through openings 20 from the cylinder block side and are screwed into threaded sections 22 in the crankcase part 6 . By means of these tie bolts, the cylinder head part (not shown) can be fastened against the cylinder block part 4 at the same time. Also shown is a lubricating oil supply opening 24 which leads to the bearing bracket of the crankcase part 6 . The threaded openings 26 serve to fasten the crankshaft bearing cover, not shown.

Claims (7)

1. Zylinderkurbelgehäuse (2) einer Verbrennungskraftmaschine, bestehend aus einem aus verschleißfester übereutektischer Aluminium-Silizium- Legierung hergestellten und im Niederdruck-, Squeeze- Casting- oder Druckgußverfahren gegossenen Zylinderblockteil (4), welches auch den Kühlwasserraum (10) vollständig begrenzt, und aus einem Kurbelgehäuseteil (6), welches einen Kurbelraum und die Lagerstühle für die Kurbelwelle bildet.1. cylinder crankcase ( 2 ) of an internal combustion engine, consisting of a wear-resistant hypereutectic aluminum-silicon alloy and cast in the low pressure, squeeze casting or die casting process cylinder block part ( 4 ), which also completely limits the cooling water chamber ( 10 ), and from a crankcase part ( 6 ) which forms a crank chamber and the bearing seats for the crankshaft. 2. Zylinderkubelgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlwasserraum (10) als vom zylinderkopfseitigen Ende des Zylinderblockteils (4) ausgehende, sich in Hubrichtung erstreckende und sacklochförmig in dem Zylinderblockteil (4) auslaufende Ausnehmung, welche die jeweiligen Zylinderräume (8) wenigstens nahezu vollständig umgibt, ausgebildet ist.2. cylinder block housing according to claim 1, characterized in that the cooling water chamber ( 10 ) as from the cylinder head end of the cylinder block part ( 4 ) extending in the stroke direction and in the cylinder block part ( 4 ) tapered recess, which the respective cylinder spaces ( 8 ) at least surrounds almost completely, is formed. 3. Zylinderkurbelgehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelgehäuseteil (6) ein Sandgußteil ist.3. Cylinder crankcase according to claim 1 or 2, characterized in that the crankcase part ( 6 ) is a sand casting. 4. Zylinderkurbelgehäuse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelgehäuseteil aus einer anderen Aluminium-Legierung besteht als das Zylinderblockteil.4. cylinder crankcase according to claim 1, 2 or 3, characterized characterized in that the crankcase part from a  aluminum alloy other than that Cylinder block part. 5. Zylinderkurbelgehäuse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelgehäuseteil aus einer Legierung auf Magnesium-Basis besteht.5. cylinder crankcase according to claim 1, 2 or 3, characterized characterized in that the crankcase part from a Magnesium-based alloy. 6. Zylinderkurbelgehäuse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (4, 6) mittels mechanischer Befestigungsmittel (18) gegeneinander fixiert sind.6. Cylinder crankcase according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the housing parts ( 4 , 6 ) are fixed to one another by means of mechanical fastening means ( 18 ). 7. Zylinderblockteil, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschnitte des Gußstücks direkt auf dem Zylinderrohr liegen.7. cylinder block part, characterized in that the Gate of the casting directly on the cylinder barrel lie.