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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderblock und ein
Verfahren zur Herstellung desselben, und bezieht sich noch genauer
auf einen Zylinderblock, der eine Auskleidung bzw. Buchse aufweist,
die an einen Innenumfang eines gebohrten Lochs angeordnet ist, und
einem Kühlwassermantel, der auf der Außenseite
der Buchse in der radialen Richtung angeordnet ist, sowie auf ein Verfahren
zur Herstellung desselben.
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STAND DER TECHNIK
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Ein
Zylinderblock für eine Brennkraftmaschine wie eine Brennkraftmaschine
für ein Automobil umfasst im Allgemeinen eine Buchse, die
auf einer inneren Oberfläche eines gebohrten Lochs in Gleitkontakt
mit einem Kolben steht. Am Umfang des gebohrten Lochs ist ein Kühlwassermantel
vorgesehen, um ein Kühlmedium wie Wasser zum Fließen
zu veranlassen, um den Zylinderblock zu kühlen. Im Allgemeinen
wird ein solcher Zylinderblock durch Druckguss einer Aluminiumlegierung
als eines Formmaterials gebildet. In einer Druckgussform zum Formen des
Zylinderblocks wird ein Abschnitt zum Bilden des Kühlwassermantels
vorgesehen, um in eine Kavität bzw. Aussparung vorzustehen.
Wenn der Zylinderblock gebildet wird, in dem die Buchse durch Gießen eingeschlossen
ist, indem die Buchse in die Form eingesetzt und dann das Formmaterial
in die Aussparung eingespritzt und eingefüllt wird, schafft
der Umfang des gebohrten Lochs einen sogenannten Aufbau mit offenen
Boden, in dem der Kühlwassermantel so gebildet ist, dass
er an einer Endoberfläche des Zylinderblocks offen ist,
an welcher ein Zylinderkopf angebracht ist.
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Als
Druckgussform zum Bilden des Zylinderblocks ist auch eine bekannt,
in der ein Kern in der Umgebung des gebohrten Lochs zum Bilden des Kühlwassermantels
angeordnet ist. Wenn der Kern und die Buchse in der Form festgelegt
sind und das Formmaterial in die Kavität eingespritzt wird
und diese füllt, um die Buchse durch Um gießen
einzuschließen, wird ein sogenannter Aufbau mit geschlossenem
Boden geschaffen, in dem ein geschlossener Kühlwassermantel
innerhalb des Zylinderblocks auf einer Seite eines Endabschnitts
gebildet wird, an welchem der Zylinderkopf angebracht wird, ohne
eine Öffnung auf der Endoberfläche aufzuweisen.
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Weiterhin
ist auch ein Zylinderblock bekannt, in dem ein Kühlwassermantel
an einer Buchse gebildet wird, und die Buchse durch Gießen
eingeschlossen wird (siehe beispielsweise Patentdokument 1). Das
Patentdokument 1) offenbart einen Zylinderblockaufbau für
eine Brennkraftmaschine, der durch Druckguss eines leichten Legierungsmaterials
gebildet wird, wobei der Zylinderblockaufbau für eine Brennkraftmaschine
eine Kühlkammer umfasst, in der ein Kühlkammerbildungsteil,
das durch dasselbe leichte Legierungsmaterial wie jenes des Zylinderblocks
als einer Hauptkomponente gebildet wird, an dem Außenumfang
einer Zylinderbuchse angeklebt bzw. damit verschmolzen ist, die
eine obere Wand aufweist, welche mit einer Deckenwand einer Brennkammer
einer Brennkraftmaschine integriert ist, und in welcher die Zylinderbuchse
mit dem Kühlwassermantel durch Umgießen in dem
druckgegossenen Zylinderblock eingeschlossen ist.
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[Patentdokument 1]
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- Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP-A-2001-152959
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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[Durch die Erfindung zu lösendes
Problem]
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Nach
dem Stand der Technik wird der Kühlwassermantel im sogenannten
Aufbau mit offenem Boden so gebildet, dass er auf der Endoberfläche des
Zylinderblocks offen ist, sodass die Festigkeit des Zylinderblocks
gering ist. Wenn daher der Aufbau mit einem Zylinderkopf oder etwas Ähnlichem zusammenmontiert
wird, um als eine Brennkraftmaschine verwendet zu werden, wird der
Durchmesser des gebohrten Lochs zur Zeit der Verbrennung in der Zylinderkammer
erhöht oder verformt. Das führt beispielsweise
zu einem Problem einer möglicherweise verringerten Abdichtbarkeit
zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf und einem Problem
einer Erhöhung der Reibung oder von verstärkt
entweichendem Gas, wenn die Größe eines Kolbens
passend zu dem Durchmesser des gebohrten Lochs festgelegt wird,
das der Verformung unterzogen ist. Weiterhin wird ein Luft-Kraftstoffverhältnis
so festgelegt, dass die Verbrennungseffizienz verbessert wird, um
die Kraftstoffeffizienz der Brennkraftmaschine zu verbessern, und
der Innendruck eines Zylinders neigt dazu, durch die Verbrennung
in der Zylinderkammer entsprechend zu steigen. Daher gibt es in
den letzten Jahren einen erhöhten Bedarf an einer Erhöhung
der Festigkeit des Zylinderblocks. Wenn jedoch die Dicke erhöht
wird, um die Festigkeit des Zylinderblocks zu erhöhen,
treten ebenfalls Probleme hinsichtlich einer Erhöhung der
Kosten und einer Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz aufgrund
einer Erhöhung des Gewichts auf.
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Aus
den im Stand der Technik verwendeten Verfahren hat der sogenannte
Aufbau mit geschlossenem Boden, der durch Anordnen des Kerns in
der Druckgussform zum Bilden des Zylinderblocks gebildet wird, das
Problem, dass ein gewünschter Kühlwassermantel
nicht gebildet werden kann, weil der Kern gebogen oder in ähnlicher
Weise so verformt wird, dass er beschädigt wird, wenn geschmolzenes Metall
als das Formmaterial eingespritzt wird und die Kavität
mit einer vorab bestimmten Geschwindigkeit und einem vorab bestimmten
Druck füllt. Wenn die Einspritzfüllgeschwindigkeit
des geschmolzenen Metalls auf eine Einspritzgeschwindigkeit in der
Nähe eines Schwerkraftgusses unterhalb des Bereichs der Druckgussfertigung
verringert wird, um dieses Problem zu vermeiden, tritt das Problem
auf, dass sich die Produktivität verringert, wodurch die
Kosten steigen, weil die Zeit für jeden Gießzyklus
steigt und die Formgenauigkeit kleiner wird, wenn der Druck eines Speisers
verringert wird.
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Weiterhin
beschreibt das Patentdokument 1) bezüglich des Zylinderblocks,
in dem der Kühlwassermantel an der Buchse gebildet und
die Buchse durch Gießen mit dem Verfahren aus dem Stand
der Technik eingeschlossen wird, dass eine Kühlkammerbildungsplatte
auf den Außenumfang der Zylinderbuchse geschweißt
wird, um die Kühlkammer auf einer Außenumfangsoberfläche
der Zylinderbuchse zu bilden. Das bedeutet, dass nach dem Patentdokument
1) Probleme bezüglich einer Erhöhung der Anzahl
der Schritte und der Komplexität sowie der Kosten und eine
Verringerung der Festigkeit der Zylinderbuchse auftreten, weil es
notwendig ist, die Zylinderbuchse und die Kühlkammerbildungsplatte
separat herzustellen und weiterhin die Kühlkammerbildungsplatte
an der Zylinderbuchse anzuschweißen.
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Weil
die Temperatur im Allgemeinen auf einer Seite in der Nähe
des Zylinderkopfs des Zylinderblocks wie in einem Schaubild (B)
der 8 gezeigt aufgrund der Verbrennung auf der Seite
des oberen Totpunkts in der Zylinderkammer steigt, wenn der Zylinderblock
mit dem Zylinderkopf oder etwas Ähnlichem zusammenmontiert
wird, um als die Brennkraftmaschine verwendet zu werden, muss diese
Seite besonders gekühlt werden. Dagegen führt
eine Kühlung in ähnlicher Weise wie jene auf der
Seite in der Nähe des Zylinderkopfs auf der Seite der Kurbelwelle des
Zylinderblocks im Vergleich zu der Zylinderkopfseite zu einem Überkühlen.
Auf diese Weise war ein geeignetes Kühlen des Zylinderblocks,
in dem der Temperaturanstieg sich zwischen Abschnitten unterscheidet,
durch einen Kühlwassermantel mit einem einfachen Aufbau
auf eine gleichförmige Temperatur nicht durch eines der
Verfahren nach dem Stand der Technik möglich.
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Im
Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, einen Zylinderblock zu schaffen, der
eine Buchse und einen Kühlwassermantel aufweist, die einen
Aufbau mit geschlossenem Boden in einem einfachen Aufbau umfasst,
und der einen Aufbau aufweist, der eine hohe Festigkeit gewährleistet
und eine einfache Bildung bei niedrigen Kosten ermöglicht.
Außerdem ist es im Hinblick auf die vorstehend erläuterten
Probleme eine Aufgabe der Erfindung, einen Zylinderblock zu schaffen,
der einen Aufbau aufweist, der eine geeignete Kühlung mit
einem Kühlwassermantel in einem einfachen Aufbau ermöglicht.
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In
Anbetracht der vorstehend genannten Probleme ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Zylinderblocks
zu schaffen, der eine Buchse und einen Kühlwassermantel
aufweist, der einen Aufbau mit geschlossenem Boden in einem einfachen
Aufbau umfasst, und der eine hohe Festigkeit aufweist und eine einfache
Bildung bei niedrigen Kosten ermöglicht. Außerdem
ist es im Hinblick auf die vorstehend erläuterten Probleme
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum einfachen
Herstellen eines Zylinderblocks zu schaffen, der einen Aufbau aufweist,
der eine geeignete Kühlung mit einem Kühlwassermantel
in einem einfachen Aufbau ermöglicht.
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[Einrichtung zum Lösen des Problems]
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Um
einige der Aufgaben zu lösen, schafft eine Erfindung eines
Zylinderblocks nach Anspruch 1 einen Zylinderblock, der eine Buchse
aufweist, die an einem inneren Oberflächenumfang eines
gebohrten Lochs angeordnet ist, und einen Kühlwassermantel, der
auf der Außenseite der Buchse in einer radialen Richtung
angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zylinderförmiges
Teil, in dem ein Buchsenabschnitt und ein hohler Abschnitt, der
dazu fähig ist, den Kühlwassermantel zu bilden,
integriert an einem Endabschnitt desselben durch einen Biegevorgang gebildet
sind, in ein Zylinderblockherstellungsmaterial durch Gießen
eingeschlossen wird.
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Außerdem
schafft eine Erfindung eines Verfahrens zur Herstellung eines Zylinderblocks
zur Lösung einiger der Aufgaben nach Anspruch 3 ein Verfahren
zum Herstellen eines Zylinderblocks, der eine Buchse aufweist, die
auf einer inneren Umfangsoberfläche eines gebohrten Lochs
angeordnet ist, und einen Kühlwassermantel, der auf einer
Außenseite der Buchse in einer radialen Richtung angeordnet
ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endabschnitt eines zylinderförmigen
Teils einem Biegevorgang unterzogen ist, um integriert einen Buchsenabschnitt
und einen hohlen Abschnitt zu bilden, der dazu fähig ist, den
Kühlwassermantel zu bilden, und dass das zylinderförmige
Teil nach Abschluss des Biegevorgangs durch Gießen in ein
Zylinderblockbildungsmaterial umschlossen wird.
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[Effekte der Erfindung]
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Nach
der Erfindung des Zylinderblocks nach Anspruch 1 kann ein Zylinderblock,
der die Buchse und den Kühlwassermantel umfasst, der einen
Aufbau mit einem geschlossenen Boden aufweist, in einem einfachen
Aufbau erzeugt werden, der gebildet wird, indem das zylinderförmige
Teil, in welchem der Buchsenabschnitt und der hohle Abschnitt, der
dazu fähig ist, den Kühlwassermantel zu bilden,
durch den Biegevorgang an dem Endabschnitt integriert gebildet werden,
durch Gießen mit dem Zylin derblockausbildungsmaterial umschlossen
werden. Der Zylinderblock weist einen Aufbau auf, der eine hohe
Festigkeit schafft und eine einfache Bildung bei niedrigen Kosten
ermöglicht.
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Nach
der Erfindung des Verfahrens zur Herstellung eines Zylinderblocks
nach Anspruch 3 kann das Verfahren zur Herstellung eines Zylinderblocks, welcher
die Buchse und den Kühlwassermantel aufweist, und der einen
Aufbau mit geschlossenem Boden aufweist, und der einen Aufbau hat,
welcher eine hohe Festigkeit schafft und eine einfache Bildung bei niedrigen
Kosten ermöglicht, den Zylinderblock in einem einfachen
Aufbau schaffen, in welchem der Endabschnitt des zylinderförmigen
Teils dem Biegevorgang unterzogen wird, um den Buchsenabschnitt
und den hohlen Abschnitt zu gestalten, der dazu fähig ist, den
Kühlwassermantel integriert zu bilden, und wobei das zylinderförmige
Teil vom Zylinderblockbildungsmaterial durch Gießen nach
dem Biegevorgang umschlossen wird.
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[Beispielhafte Form der Erfindung]
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Nachstehend
werden einige Aspekte der Erfindung, die als in der vorliegenden
Anmeldung beanspruchbar angesehen werden (die nachstehend auch als ”beanspruchbare
Erfindung” bezeichnet werden, was zumindest ”die
vorliegende Erfindung” oder ”die Erfindung der
vorliegenden Anmeldung” umfasst, die im Schutzbereich der
beigefügten Ansprüche beschrieben ist und die
eine Erfindung eines engeren Konzepts der Erfindung der vorliegenden Anmeldung
oder eine Erfindung eines breiteren Konzepts oder eines anderen
Konzepts der Erfindung der vorliegenden Anmeldung umfassen können)
als Beispiele gezeigt und beschrieben. In einer den Ansprüchen ähnlichen
Weise werden die jeweiligen Aspekte in Punkte unterteilt, zu denen
jeweils eine Nummer gehört, und als von einem anderen Punkt
abhängig beschrieben, wenn dies notwendig ist. Dies dient dem
einfachen Verständnis der beanspruchbaren Erfindung, und
es ist nicht beabsichtigt, dadurch die Kombination von Komponenten,
welche die beanspruchbare Erfindung bilden, auf jene der jeweiligen nachstehend
beschriebenen Punkte zu begrenzen. Das bedeutet, dass die beanspruchbare
Erfindung in Anbetracht der Beschreibungen, welche die jeweiligen
Punkte begleiten, der Beschreibung der Ausführungsform
und ähnlicher Teile betrachtet werden sollte. Wenn dies
mit der Deutung konsistent ist, kann auch ein Aspekt, in dem eine
andere Komponente zusätzlich zu den jeweiligen Punkten
hinzugefügt wird, oder ein Aspekt, in dem eine Komponente
von den jeweiligen Punkten ausgelassen wird, ebenfalls ein Aspekt
der beanspruchbaren Erfindung sein. Man bemerke, dass in den jeweiligen
nachstehend beschriebenen Punkten Punkt (1) dem Anspruch 1 entspricht,
Punkt (3) dem Anspruch 2 entspricht, Punkt (4) dem Anspruch 3 entspricht
und Punkt (6) dem Anspruch 4 entspricht.
- (1)
Ein Zylinderblock, der eine Buchse aufweist, die auf einer inneren
Umfangsoberfläche eines gebohrten Lochs angeordnet ist,
und einen Kühlwassermantel, der auf einer Außenseite
der Buchse in einer radialen Richtung angeordnet ist, ist dadurch
gekennzeichnet, dass ein zylinderförmiges Teil, in welchem
ein Buchsenabschnitt und ein hohler Abschnitt, der dazu fähig
ist, den Kühlwassermantel zu bilden, integriert an einem
Endabschnitt desselben durch einen Biegevorgang gebildet werden,
mit einem Zylinderblockbildungsmaterial durch Gießen umschlossen
ist.
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In
einer Erfindung nach dem Punkt (1) wird der hohle Abschnitt, der
dazu fähig ist, den Kühlwassermantel zu bilden,
integriert in einem Endabschnitt des Buchsenabschnitts durch den
Biegevorgang des Zurückfaltens des Endabschnitts des zylinderförmigen
Teils gebildet. Durch Umschließen des zylinderförmigen
Teils durch Gießen und Bilden eines Lochs, das mit dem
hohlen Abschnitt durchgängig ist, wird der Kühlwassermantel
einfach gebildet, um den Zylinderblock zu schaffen, der die Buchse
und den Kühlwassermantel aufweist. Weil der Abschnitt des zylinderförmigen
Teils nach dem Biegevorgang zu einer Rippenform wird, die sich in
der radialen Richtung des gebohrten Lochs erstreckt, steigt die
Festigkeit des Zylinderblocks.
- (2) Der Zylinderblock
nach Punkt (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Größe
des hohlen Abschnitts in der radialen Richtung sich abhängig von
einer Position in einer axialen Richtung unterscheidet.
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In
einer Erfindung nach dem Punkt (2), der auf der Erfindung nach (1)
basiert, unterscheidet sich die Größe des hohlen
Abschnitts in der radialen Richtung abhängig von der Position
in der axialen Richtung in Übereinstimmung mit Abschnitten,
die sich bezüglich des Temperaturanstiegs des Zylinderblocks
unterscheiden. Folglich kann der Zylinderblock geeignet auf eine
gleichförmige Temperatur gekühlt werden.
- (3) Der Zylinderblock nach entweder Punkt (1) oder
(2) ist dadurch gekennzeichnet, dass der hohle Abschnitt an beiden
Enden des zylinderförmigen Teils gebildet wird.
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In
einer Erfindung nach Punkt (3), die auf der Erfindung nach entweder
Punkt (1) oder Punkt (2) basiert, werden beide Endabschnitte des
zylinderförmigen Teils durch den Biegevorgang zurückgefaltet,
um integriert die hohlen Abschnitte zu bilden, die dazu fähig
sind, den Kühlwassermantel in beiden Endabschnitten der
Buchsenabschnitte zu bilden. Durch Umschließen des zylinderförmigen
Teils durch Gießen und Bilden eines Lochs durchgängig
mit dem hohlen Abschnitt auf einer Zylinderkopfseite wird der Kühlwassermantel
einfach gebildet. Durch Belassen des hohlen Abschnitts auf einer
Seite des Kurbelwellengehäuses, wie er ist, ohne ein Loch
zu bilden, das mit dessen Innenseite durchgängig ist, wird
ein Raum innerhalb des Zylinderblocks gebildet, der als eine Isolierschicht
dienen kann. Daher kann der Zylinderblock geeignet auf eine gleichförmige
Temperatur gekühlt werden, indem die Zylinderkopfseite
gekühlt wird und Wärme auf der Seite des Kurbelwellengehäuses
des Zylinderblocks gehalten wird. In dem Fall, in dem die Größen
der jeweiligen hohlen Abschnitte in der radialen Richtung sich abhängig
von der Position in der axialen Richtung in Übereinstimmung
mit dem Temperaturanstieg des Zylinderblocks unterscheiden, kann
der Zylinderblock auf eine geeignete Temperatur angepasst werden.
- (4) Ein Verfahren zum Herstellen eines Zylinderblocks,
der eine Buchse, die auf einer inneren Umfangsoberfläche
eines gebohrten Lochs angeordnet ist, und einen Kühlwassermantel
aufweist, der auf einer Außenseite der Buchse in einer
radialen Richtung angeordnet ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass
ein Endabschnitt eines zylinderförmigen Teils einem Biegevorgang
unterzogen wird, um integriert einen Buchsenabschnitt und einen hohlen
Abschnitt zu bilden, der dazu fähig ist, den Kühlwassermantel
zu bilden, und dadurch, dass das zylinderförmige Teil nach
dem Biegevorgang mit einem Zylinderblockbildungsmaterial durch Gießen
umschlossen wird.
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In
einer Erfindung nach dem Punkt (4) wird der Endabschnitt des zylinderförmigen
Teils durch den Biegevorgang zurückgefaltet, um integriert
den hohlen Ab schnitt zu bilden, der dazu fähig ist, den Kühlwassermantel
an einem Endabschnitt des Buchsenabschnitts zu bilden. Durch Festlegen
des zylinderförmigen Teils in einer Form, um es mit einem
Zylinderblockbildungsmaterial zu umschließen und ein durchgängiges
Loch mit dem hohlen Abschnitt wie notwendig zu bilden, wird der
Kühlwassermantel einfach ausgebildet. So wird der Zylinderblock
hergestellt, der die Buchse und den Kühlwassermantel umfasst.
Weil der Abschnitt des zylinderförmigen Teils nach dem
Biegevorgang zu einer Rippenform wird, die sich in der radialen
Richtung des gebohrten Lochs erstreckt, kann der Zylinderblock hergestellt werden,
der eine hohe Festigkeit aufweist.
- (5) Das
Verfahren zum Herstellen eines Zylinderblocks nach Punkt (4) ist
dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt des zylinderförmigen Teils
dem Biegevorgang so unterzogen wird, dass eine Größe
des hohlen Abschnitts in einer Radialrichtung sich abhängig
von einer Position in einer axialen Richtung unterscheidet.
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In
einer Erfindung nach Punkt (5), die auf der Erfindung nach Punkt
(4) basiert, wird der Endabschnitt des zylinderförmigen
Teils dem Biegevorgang so unterzogen, dass die Größe
des hohlen Abschnitts in der radialen Richtung sich abhängig
von der Position in der axialen Richtung abhängig von Abschnitten
unterscheidet, die sich im Temperaturanstieg des Zylinderblocks
unterscheiden. Folglich kann der Zylinderblock hergestellt werden,
der einen Aufbau aufweist, welcher eine geeignete Kühlung
ermöglicht, um eine gleichförmige Temperatur zu
erzielen.
- (6) Das Verfahren zum Herstellen
eines Zylinderblocks nach entweder Punkt (4) oder Punkt (5) ist dadurch
gekennzeichnet, dass beide Enden des zylinderförmigen Teils
dem Biegevorgang unterzogen werden, um den Buchsenabschnitt und
die hohlen Abschnitte zu bilden, die dazu fähig sind, den
Kühlwassermantel zu bilden.
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In
einer Erfindung nach Punkt (6), die auf der Erfindung nach entweder
Punkt (4) oder (5) basiert, werden die hohlen Abschnitte, die dazu
fähig sind, den Kühlwassermantel zu bilden, integriert
in beiden Endabschnitten des Buchsenabschnitts durch den Biegevorgang
des Zurückfaltens beider Endabschnitte des zylinderförmigen
Teils gebildet. Wenn das zylinderförmige Teil in der Form
festgelegt ist, können die bei den Endabschnitte sowohl
auf der Zylinderkopfseite als auch auf der Seite des Kurbelwellengehäuses
angeordnet sein. Durch Einspritzen und Füllen des Zylinderblockbildungsmaterials
in einen Hohlraum der Gießform, in welcher das zylinderförmige
Teil eingelegt ist, um durch Gießen umschlossen zu werden
und ein Loch zu bilden, das mit dem hohlen Abschnitt auf der Zylinderkopfseite
durchgängig ist, kann der Kühlwassermantel einfach
gebildet werden. Durch Belassen des hohlen Abschnitts auf der Kurbelwellengehäuseseite,
wie er ist, ohne ein Loch zu bilden, das durchgängig mit
dessen Innenseite ist, wird ein Raum innerhalb des Zylinderblocks gebildet,
der als eine isolierende Schicht dienen kann. Daher kann der Zylinderblock
mit einem Aufbau hergestellt werden, der geeignet auf eine gleichförmige
Temperatur gekühlt werden kann, indem die Zylinderkopfseite
gekühlt wird und Wärme auf der Seite des Kurbelwellengehäuses
des Zylinderblocks zurückgehalten wird. In dem Fall, in
welchem die Größen der jeweiligen hohlen Abschnitte
in der radialen Richtung, die durch den Biegevorgang gebildet werden,
sich abhängig von der Position und der axialen Richtung
in Übereinstimmung mit dem Temperaturanstieg des Zylinderblocks
unterscheiden, kann der Zylinderblock so hergestellt werden, dass
er einen Aufbau aufweist, der auf eine geeignete Temperatur angepasst
werden kann.
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KURZE ERLÄUTERUNG
DER FIGUREN
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1 ist
eine Schnittansicht zur Veranschaulichung eines zylinderförmigen
Teils eines Zylinderblocks nach einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Draufsicht des Zylinderblocks nach der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine teilweise geschnittene Ansicht entlang der Linie A-A der 2 zum
Veranschaulichen des Zylinderblocks nach der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
eine teilweise geschnittene Ansicht zur Veranschaulichung eines
modifizierten Beispiels des Zylinderblocks nach der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine teilweise geschnittene Ansicht zur Veranschaulichung eines
anderen modifizierten Beispiels des Zylinderblocks nach der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
eine geschnittene Ansicht zur Veranschaulichung eines zylinderförmigen
Teils des Zylinderblocks nach einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
eine teilweise geschnittene Ansicht zur Veranschaulichung der zweiten
Ausführungsform des Zylinderblocks der vorliegenden Erfindung;
und
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8 ist
eine veranschaulichende Ansicht, die Änderungen der Temperatur
abhängig von Positionen in Zylinderblöcken nach
der vorliegenden Erfindung und dem Stand der Technik zeigt.
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[Erläuterung der Bezugszeichen]
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- 1: Zylinderblock, 2: zylinderförmiges
Teil, 3: Zylinderblockbildungsmaterial, 20: Buchsenabschnitt, 21: Hohler
Abschnitt, H: gebohrtes Loch (hole), WJ: Kühlwassermantel
(water jacket), L: Buchse (liner), HI: wärmeisolierende
Schicht (heat insulating layer)
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BESTE MODI ZUR AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Zunächst
wird eine erste Ausführungsform eines Zylinderblocks der
vorliegenden Erfindung und ein Verfahren zur Herstellung desselben
genau auf der Grundlage der 1 bis 5 beschrieben.
In den Figuren zeigen dieselben Bezugszeichen ähnliche
oder entsprechende Abschnitte.
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Ein
Zylinderblock 1 der vorliegenden Erfindung umfasst kurz
gesagt eine Buchse L, die auf einer inneren Umfangsoberfläche
eines gebohrten Lochs H angeordnet ist, und einen Kühlwassermantel
WJ, der auf der Außenseite der Buchse in der radialen Richtung
angeordnet ist, in welchem ein hohler Abschnitt 21, der
dazu fähig ist, den Kühlwassermantel WJ zu bilden,
integriert in einem Endabschnitt oder beiden Endabschnitten eines
Buchsenabschnitts 20, der die Buchse L bildet, durch einen
Biegevorgang des Zurückfaltens eines Endabschnitts eines
zylinderförmigen Teils 2 gebildet ist, und wobei das
zylinderförmige Teil 2 mit einem Zylinderblockbildungsmaterial 3 durch
Gießen umschlossen wird.
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Das
Verfahren zum Herstellen eines Zylinderblocks der vorliegenden Erfindung
ist ein Verfahren zum Herstellen des Zylinderblocks 1,
der kurz gesagt die Buchse L aufweist, die auf der inneren Umfangsoberfläche
des gebohrten Lochs H angeordnet ist, und den Kühlwassermantel
WJ, der auf der Außenseite der Buchse L in der radialen
Richtung angeordnet ist, in welcher der hohle Abschnitt 21,
der dazu fähig ist, den Kühlwassermantel WJ zu
bilden, integriert in den Endabschnitt des die Buchse L bildenden
Buchsenabschnitts 20 durch den Biegevorgang des Zurückfaltens
eines Endabschnitts oder beider Endabschnitte des zylinderförmigen
Teils gebildet ist, und in welchem das zylinderförmige
Teil 2, das dem Biegevorgang unterzogen wird, in einer
Form eingesetzt wird, um mit dem Zylinderblockbildungsmaterial 3 durch
Gießen bzw. Druckguß umschlossen zu werden.
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Für
das Zylinderblockbildungsmaterial 3 wird eine Aluminiumlegierung
wie beispielsweise die Legierung JIS-A 390 verwendet.
Für das zylinderförmige Teil 2 wird dasselbe
Material wie für das Zylinderblockbildungsmaterial 3 oder
ein Material wie eine andere Aluminiumlegierung oder Stahl verwendet, wenn
dies zweckmäßig ist. Mindestens ein Abschnitt, welcher
die Buchse L des zylinderförmigen Teils 2 bildet,
wird so gebildet, dass er eine gleichförmige Dicke t20
von 3 bis 5 mm über die gesamte Länge beispielsweise
in einem Zustand vor dem Biegevorgang in Anbetracht einer Fertigungszugabe
für einen Fertigungsvorgang wie einen Schleifvorgang aufweist, der
nach einem Einschließen durch Gießen durchzuführen
ist. Das zylinderförmige Teil 2 weist eine vorab festgelegte
Länge in der axialen Richtung und einen Innendurchmesser
in Überein stimmung mit einem Außendurchmesser
eines Kolbens zur Montage als eine Brennkraftmaschine auf.
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In
der in 1 gezeigten Ausführungsform wird das
zylinderförmige Teil 2 dem Biegevorgang unterzogen,
in welchem ein äußeres Ende bzw. eine Endspitze
desselben (die obere Endspitze in 1) in der
radialen Richtung durch einen Pressvorgang, Drückvorgang
oder etwas Ähnliches so in der radialen Richtung hin zur
Außenseite gefaltet wird, dass ein Außenseitenabschnitt 23 zu
einem Außenumfangsabschnitt des Buchsenabschnitts mit einem vorab
festgelegten Zwischenraum (in dem Fall der in 1 gezeigten
Ausführungsform) parallel wird, und eine Endoberfläche 2a die äußere
Umfangsoberfläche des Buchsenabschnitts 20 berührt.
Ein mittlerer Abschnitt und die andere Endspitze (die untere Endspitze
in 1), die dem Biegevorgang des Zurückfaltens
nicht unterzogen sind, werden direkt zum Buchsenabschnitt 20.
Weil der Durchmesser des Außenabschnitts 23 sich
in der Umfangsrichtung durch den Biegevorgang des Zurückfaltens
des zylinderförmigen Teils 2 zur Außenseite
in der radialen Richtung besonders vergrößert
und verbreitert wird, ändert sich eine Dicke t23 des Außenabschnitts 23 so,
dass sie dünner als die Dicke t20 des Buchsenabschnitts wird.
Ein Bodenabschnitt 24 und ein Endspitzenabschnitt 22 bilden
eine Flanschform, die sich in der radialen Richtung erstreckt. Durch
die äußere Umfangsoberfläche des Buchsenabschnitts 20,
den Bodenabschnitt 24, den äußeren Abschnitt 23 und
den Endspitzenabschnitt 22 wird (in dem Fall der Ausführungsform,
die in 1 gezeigt ist) der hohle Abschnitt 21 integriert
in einem Ende des Buchsenabschnitts 20 gebildet. Man bemerke,
dass ein Vorgang wie ein Verschweißen der Endoberfläche 2a des
zylinderförmigen Teils 2 mit der äußeren
Umfangsoberfläche des Buchsenabschnitts 20 nicht
notwendig ist, weil der hohle Abschnitt 21 durch Eingießen
mit dem Zylinderblockbildungsmaterial 3 wie später
beschrieben zu einem hermetisch verschlossenen Raum wird, und ein
Vorgang des Erzielens von Kontakt in einem Ausmaß, dass
geschmolzenes Metall des Zylinderblockbildungsmaterials 3 nicht
in die Innenseite eindringt, reicht aus.
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Als
Nächstes wird in Übereinstimmung mit der Anzahl
von Zylindern einer oder eine Vielzahl der zylinderförmigen
Teile 2 in die Form der Brennkraftmaschine eingesetzt,
das geschmolzene Metall des Zylinderblockbildungsmaterials 3 wird
eingespritzt und in den Hohlraum durch das Druckgussverfahren oder
auf ähnliche Weise eingespritzt und eingefüllt, und
das Zylinderblockbildungsmaterial 3 wird verfestigt und herausgenommen.
Auf der Außenseite eines Endes des Buchsenabschnitts 20 in
der radialen Richtung wird der hohle Abschnitt 21 gebildet,
der durch das Zylinderblockbildungsmaterial 3 hermetisch
abgeschlossen ist. Dann werden, wie in den 2 und 3 gezeigt,
ein Loch 5 in der horizontalen Richtung, das in den hohlen
Abschnitt 21 des zylinderförmigen Teils 2 mündet,
der in dem Endabschnitt angeordnet ist, quer in den Zylinderblock 1 und
eine Vielzahl von Löchern 6 in der senkrechten Richtung
(der Richtung der Plattendicke des Bodenabschnitts 24),
die in den Bodenabschnitt 24 des hohlen Abschnitts 21 jedes
zylinderförmigen Teils 2 münden, auf
einer oberen Oberfläche des Zylinderblocks 1 gebohrt.
Das Loch 5 dient zur Verbindung mit einer Pumpe, um ein
Kühlmedium zuzuführen/abzuführen, und
das Loch 6 dient zur Verbindung mit dem hohlen Abschnitt 21 des
benachbarten zylinderförmigen Teils 2 über
einen Leitungspfad, der in dem Zylinderkopf vorgesehen ist. Durch
das Bohren des Lochs 5 und der Löcher 6 wird
der hohle Abschnitt 21 zum Kühlwassermantel WJ
zum Zuführen und Zirkulieren des Kühlmediums.
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Im
wie vorstehend beschrieben hergestellten Zylinderblock 1 werden
der Buchsenabschnitt 20 und der hohle Abschnitt 21 an
dessen Endabschnitt integriert durch den Biegevorgang des Zurückfaltens
des zylinderförmigen Teils 2 gebildet. Somit werden
der Zylinderblock 1, der die Buchse L und den Kühlwassermantel
WJ mit einem Aufbau mit geschlossenem Boden umfasst, nur mit den
wenigen Schritten des Einschließens des zylinderförmigen
Teils 2 in das Zylinderblockbildungsmaterial 3 durch
Gießen und Bohren des Lochs 5 und der Löcher 6,
welche den hohen Abschnitt 21 verbinden, in den notwendigen
Teilen einfach hergestellt. Weil die vorliegende Erfindung keinen
Kern zum Bilden des Kühlwassermantels wie im Stand der
Technik benötigt, muss der Einspritzfülldruck
oder die Geschwindigkeit des geschmolzenen Materials des Zylinderblockbildungsmaterials 3 nicht niedrig
festgelegt werden, wenn das zylinderförmige Teil 2 durch
Gießen eingeschlossen wird. Daher kann die Zeit für
einen Fertigungszyklus verkürzt werden, um die Kosten zu
verringern, und der Zylinderblock 1 kann mit hoher Genauigkeit
hergestellt werden. Weiterhin wird der gesamte Zylinderblock 1 nicht
dick ausgebildet, weil der Bodenabschnitt 24 und der Endspitzenabschnitt 22,
welche den hohlen Abschnitt 21 bilden, eine Flanschform
bilden, die sich in der radialen Richtung in dem Zylinderblock 1 der
vorliegenden Erfindung erstreckt, und die Festigkeit wird geschaffen,
um einem Luft/Ölverhältnis bzw. einer Kompression
ausrei chend zu widerstehen, selbst wenn der Innendruck des Zylinders
aufgrund der Verbrennung in der Brennkammer steigt. Daher kann die
Kraftstoffeffizienz erhöht werden. Außerdem verbessert
sich die Wärmeabstrahlung zusammen mit einer Erhöhung der
Wärmeleitfähigkeit des Zylinderblocks 1,
weil die Dicke t23 des äußeren Abschnitts 23,
der den hohlen Abschnitt 21 bildet, kleiner wird.
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Man
bemerke, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend
beschriebene Ausführungsform beschränkt ist, und
das zylinderförmige Teil 2, in dem der hohle Abschnitt 21 gebildet
wird, der den Kühlwassermantel WJ über die gesamte Länge
der Buchse L in der axialen Richtung bildet, kann wie in 4 gezeigt
durch Gießen umschlossen sein. Der äußere
Abschnitt 23 des hohlen Abschnitts 21 ist nicht
auf jenen beschränkt, in welchem das zylinderförmige
Teil dem Biegevorgang unterzogen wird, damit es zur äußeren
Umfangsoberfläche des Buchsenabschnitts 20 parallel
ist, und ein Biegevorgang, in welchem ein großer Durchmesser
auf einer Zylinderkopfmontageseite 23a und ein kleiner Durchmesser
auf einer Kurbelwellengehäusemontageseite 23b geschaffen
wird, ist wie in 5 gezeigt ebenfalls möglich.
Durch Bilden des hohlen Abschnitts 21 wie in 5 gezeigt
wird die Zylinderkopfmontageseite des Zylinderblocks 1 effizient
gekühlt und ein Überkühlen der Kurbelwellengehäusemontageseite
kann verhindert werden.
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Als
Nächstes wird eine zweite Ausführungsform des
Zylinderblocks 1 der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage
der 6 bis 8 genau beschrieben. Man bemerke,
dass in dieser Ausführungsform Abschnitte, welche ähnlich
denen der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform
sind oder diesen entsprechen, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet
werden und die entsprechenden Beschreibungen ausgelassen werden.
Nur sich unterscheidende Abschnitte werden beschrieben.
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In
der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform wird
das zylinderförmige Teil mit dem hohlen Abschnitt 21 in
einem Ende des Buchsenabschnitts 20 (siehe 1)
gebildet. Dagegen wird das zylinderförmige Teil 2 nach
dieser Ausführungsform einem Biegevorgang des Zurückfaltens beider
Enden unterzogen, um hohle Abschnitte 21 zu bilden, die ähnliche
Längen in der axialen Richtung an beiden Enden des Buchsenabschnitts 20 aufweisen,
wie in 6 gezeigt. Durch die ähnlichen hohlen Abschnitte 21,
die auf diese Weise an beiden Enden gebildet werden, muss die Rich tung
des Einbringens in die Form für das Umschließen
durch Gießen mit dem Zylinderblockbildungsmaterial 3 nicht
begrenzt werden. Ein mittlerer Abschnitt, der dem Biegevorgang des
Zurückfaltens nicht unterzogen wird, wird direkt zum Buchsenabschnitt 20.
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In
der zweiten Ausführungsform werden die Löcher 5 und 6 wie
in 7 gezeigt in einer ähnlichen Weise wie
jener der ersten Ausführungsform in dem hohlen Abschnitt 21 auf
der Seite der Zylinderkopfmontage (obere Seite in 7)
gebildet, um den Kühlwassermantel WJ zu bilden, und der
hohle Abschnitt 21 auf der Seite des Kurbelwellengehäuses (untere
Seite in 7) wird ohne Bohren der Löcher 5 und 6 belassen,
wie er ist. Der hohle Abschnitt 21 auf der Seite des Kurbelwellengehäuses
wird ein Raum, der hermetisch durch das Umschließen durch Gießen
mit dem Zylinderblockbildungsmaterial 3 abgedichtet ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die zweite Ausführungsform
beschränkt und ein Biegevorgang, um einen größeren
Durchmesser auf der Seite der Zylinderkopfbaugruppe und einen kleineren Durchmesser
auf der Seite der Kurbelwellengehäusebaugruppe in dem äußeren
Abschnitt 23 des hohlen Abschnitts 21 zu erhalten,
der auf mindestens der Zylinderkopfseite angeordnet ist, ist ebenfalls
in einer ähnlichen Weise wie jener möglich, die
in 5 gezeigt ist, wenn dies notwendig ist.
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Der
hohle Abschnitt 21 auf der Seite des Kurbelwellengehäuses
des Zylinderblocks 1 nach der zweiten Ausführungsform
ist ein hermetisch abgeschlossener Raum und wirkt daher als eine
wärmeisolierende Schicht HI. Daher wird eine Seite des
oberen Totpunkts, das bedeutet, die Zylinderkopfseite, wo sich die
Temperatur aufgrund der Verbrennung in der Zylinderkammer erhöhen
wird (siehe obere Seite des Schaubilds (B) in 8)
geeignet durch den Kühlwassermantel WJ gekühlt,
der auf dem hohlen Abschnitt 21 gebildet wird. Weil die
Wärme durch die wärmeisolierende Schicht HI geeignet
zurückgehalten wird, die aus dem hohlen Abschnitt 21 auf
der Seite des Kurbelwellengehäuses gebildet wird, auf welcher
sich die Temperatur im Vergleich zu der Seite des Zylinderkopfs
des Zylinderblocks 1 nicht so stark erhöht (siehe
untere Seite des Schaubilds (B) in der 8), ergibt
sich insgesamt eine ungefähr gleichförmige Temperaturverteilung
unabhängig von der Position des Zylinderblocks 1,
wie durch (A) in 8 gezeigt.
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Zusammenfassung
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Es
wird ein Zylinderblock geschaffen, der eine Buchse und einen Kühlwassermantel
aufweist, welcher einen Aufbau mit einem geschlossenen Boden in
einer einfachen Konfiguration umfasst und der einen Aufbau aufweist,
der hohe Festigkeit zulässt und eine einfache Gestaltung
zu niedrigen Kosten ermöglicht.
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Ein
Zylinderblock 1 der vorliegenden Erfindung umfasst eine
Buchse L, die auf einer inneren Umfangsoberfläche eines
gebohrten Lochs H angeordnet ist, und einen Kühlwassermantel
WJ, der auf der Außenseite der Buchse in der radialen Richtung angeordnet
ist. Durch einen Biegevorgang des Zurückfaltens eines Endabschnitts
eines zylinderförmigen Teils 2 wird ein hohler
Abschnitt 21, der dazu fähig ist, den Kühlwassermantel
WJ zu bilden, integriert in einem Endabschnitt oder beiden Endabschnitten eines
Buchsenabschnitts 20 gebildet, welcher die Buchse L bildet,
und das zylinderförmige Teil 2 wird durch Gießen
mit einem Zylinderblockbildungsmaterial 3 umschlossen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2001-152959
A [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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