DE3601383A1 - Kurbelgehaeuse mit eingegossenen kuehlraeumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kurbelgehäuse mit im Zylinder­ bereich angeordneten Kühlräumen gemäß Oberbegriff des er­ sten Anspruchs.

Kurbelgehäuse mit gegossenen Kühlräumen sind bei trockenen und integrierten Zylinderrohren bekannt (siehe z.B. Prof. Pischinger, Vorlesungsumdruck "Verbrennungsmotoren", Band 1, Lehrstuhl für angewandte Thermodynamik, RWTH Aachen, Selbstverlag 1977). Beim Gießen dieser Kurbelgehäuse wird ein die Form des Kühlraums aufweisender Gußkern in der Gußform an der Stelle positioniert, an der später der Kühlraum liegen soll. Dieser Gußkern muß Durchbrüche zur Außenkontur der Gußform haben, um den Kern beim Gießen la­ gern und den Kernsand nach dem Gießen entfernen zu können. Ein komplettes Entfernen der Sandreste ist jedoch nicht möglich, da der Kühlraum nur durch die Durchbrüche gerei­ nigt werden kann und demnach nicht an allen Stellen ein­ sehbar ist. Der verbleibende, durch die Reinigung nicht entfernte Sand behindert den Wärmetransport vom Kühlraum­ außenmantel an die Kühlflüssigkeit. Somit ist durch den verbleibenden Sand eine ungewollte Wärmeisolierung ge­ schaffen worden. Die Durchbrüche müssen durch z.B. Kern­ lochstopfen nach der Reinigung verschlossen werden. Ein weiterer Nachteil ist, daß bedingt durch die Reinigungs­ probleme, die einen einfach aufgebauten Kern erfordern, die Wärmeübertragung im Kühlraum nicht durch eine Oberflä­ chenvergrößerung der zum Brennraum gewandten Seite des Kühlraumes gesteigert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Kurbelgehäusen mit im Zylinderbereich angeordneten Kühlräumen deren wärmeüber­ tragende Fläche zu vergrößern, ohne daß wärmeisolierende Stellen auftreten, bei gleichzeitiger Vereinfachung des Einbaus.

Dadurch, daß als Kühlraum zumindest ein metallischer Hohl­ körper in das Kurbelgehäuse eingegossen ist, können die wärmeübertagenden Flächen vergrößert werden, ohne daß wär­ meisolierende Stellen auftreten, da ein Entfernen des Kernsandes entfällt. Ferner ist aufgrund dieser nicht mehr nötigen Reinigung der Einbau wesentlich vereinfacht.

Vorteilhafterweise ist der Hohlkörper aus Stahl gefertigt. Es ist auch zweckmäßig, wenn der Hohlkörper aus einem ge­ schichteten Blechpaket oder Rohren, insbesondere Rohr­ schlagen besteht. Sind die eingegossenen Rohrschlangen als Kühlraum um das Zylinderrohr gewickelt, so ist es von Vor­ teil, wenn die Rohrschlangen zweier benachbarter Zylinder in Bezug auf die Zylinderachse entgegengesetzt gewunden sind. Denn dadurch ist eine Schachtelung der Rohrschlangen möglich, wodurch eine größere Packungsdichte erreicht wird.

Sinnvollerweise sind der Einlaß und der Auslaß des Hohl­ körpers beim Gießen verschlossen. Zweckmäßigerweise werden der Einlaß und der Auslaß durch Anbohren der Hohlkörper gebildet. Von Vorteil ist es ebenso, den Einlaß und den Auslaß vor dem Eingießen mit Stopfen zu verschließen und dabei die Schweißnähte der Stopfen so anzuordnen, daß sie beim Bearbeiten des Kurbelgehäuses in einem Arbeitsgang mitentfernt werden, und dadurch, nach Herausnahme der Stopfen der Einlaß bzw. Auslaß geöffnet ist. Eine Verun­ reinigung des Kühlraums durch Späne ist dadurch weitgehend verhindert, so daß auf besondere Reinigungsmaßnahmen ver­ zichtet werden kann.

Bei der Rohrschlangenausführung treten die verschlossenen Rohrenden vorteilhafterweise aus der Kurbelgehäusekontur heraus und liegen in Zugrichtung für den Ober- und Unter­ kasten. Diese Rohrenden werden sinnvollerweise durch span­ los schneidende Rohrschneidevorrichtungen abgeschnitten, wodurch auch auf eine Reinigung verzichtet werden kann.

Vorteilhafterweise ist der Kühlraum und damit der Hohlkör­ per an zumindest einer seiner ihn begrenzenden Flächen mit Kühllamellen versehen. Dadurch wird die Oberfläche dieser Flächen stark vergrößert, wodurch größere Wärmemengen übertragen oder aber Kühlflüssigkeiten mit schlechterem Wärmeübergang (z.B. Öl) verwendet werden können.

Weiterhin sind erfindungsgemäß im Kühlraum Strömungskörper angeordnet. Durch diese Strömungskörper kann die Strö­ mungsgeschwindigkeit der hindurchfließenden Kühlflüssig­ keit beeinflußt, d.h. erhöht werden. Weiterhin wird zu­ gleich auch die wärmeabgebende Oberfläche des Kühlraums vergrößert.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Be­ schreibung und den Zeichnungen, die Ausführungsformen der Erfindung zeigen und nachfolgend näher beschrieben sind. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Kurbelgehäuse mit im Zylin­ derbereich eingegossenen Rohrschlangen,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Kurbelgehäuse mit im Zylinderbereich eingegossenen, geschachtelten Rohr­ schlangen,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Zylinderreihe in Axial­ richtung mit eingegossenen, geschachtelten Rohr­ schlangen,

Fig. 4 einen Schnitt durch ein Kurbelgehäuse mit einem im Zylinderbereich eingegossenen, geschichteten Blechpaket als Hohlkörper,

Fig. 5 einen Schnitt durch ein Kurbelgehäuse mit einem im Zylinderbereich eingegossenen, geschichteten Blechpaket und verschiedenen Kühlmittelzu- und -abflüssen.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Kurbelgehäuse 1 mit einer im Zylinderbereich eingegossenen Rohrschlange 5, die um das Zylinderrohr 8 gewickelt ist. Ein Ende 9 der Rohr­ schlange 5 ist aus dem Zylinderrohr 8 bzw. dem Kurbelge­ häuse 1 herausgeführt und mündet z.B. in eine nicht ge­ zeichnete Hauptölbohrung. Vor dem Gießen ist dieses Ende 9 verschlossen und wird nach dem Gießen vorteilhafterweise durch eine spanlos schneidende Rohrschneidevorrichtung ge­ öffnet. Durch diese Maßnahme gelangen keine Späne in die Rohrschlange 5, so daß eine Reinigung entfällt. An der dem einen Ende 9 entgegengesetzten Seite ist durch ein nach­ trägliches Anbohren ein Kühlmittelzu- oder -abfluß 3 ge­ schaffen worden. Dabei ist eine Bohrung 10 in Zylinder­ achsrichtung 6 angebracht, welche die Rohrschlange 5 axial durchstößt. Diese Bohrung 10 trifft kühlmittelführend, nachdem alle Windungen der Rohrschlange 5 durchstoßen sind, auf eine in Längsrichtung der Zylinderreihe oder des Zylinders angeordnete Längsbohrung 11.

Fig. 2 zeigt ebenfalls im Zylinderbereich eingegossene Rohrschlangen 5, wobei der Zwischenbereich 12 zweier Zy­ linderrohre abgebildet ist. Vorteilhafterweise ist die Rohrschlange 13 des einen Zylinders und die Rohrschlange 14 des benachbarten Zylinders entgegengesetzt gewunden. Dadurch können die Rohrschlangen geschachtelt und damit die Packungsdichte erhöht werden.

In Fig. 3 ist die erwähnte geschachtelte Anordnung der Rohrschlangen 5 in einer Draufsicht auf eine Zylinderreihe 15 in Axialrichtung gezeigt. Auch hier sind die Rohr­ schlangen 5 zweier benachbarter Zylinder entgegengesetzt gewunden, so daß im Zwischenbereich 12 eine höhere Packungsdichte erreicht wird. Die Rohrenden 16 sind dabei aus dem Kurbelgehäuse 1 herausgeführt und dienen beim Gie­ ßen als Abstützung, d.h. durch die Rohrenden 16 werden die Rohrschlangen 5 in der Gußform gehalten. Dabei ist darauf zu achten, daß sie an der für die Kühlung richtigen Stel­ len positioniert sind. Die Rohrenden 16 sind zweckmäßiger­ weise beim Gießen verschlossen.

Fig. 4 zeigt als Kühlräume eingegossene geschichtete Blechpakete 4. Dies Blechpakete 4 bestehen aus einzelnen Hohlringen 17, die zu einem Blechpaket zusammengesetzt sind. Dabei sind die einzelnen Hohlringe 17 konzentrisch übereinander angeordnet und durch z.B. einer Lötung 18 miteinander fest verbunden. Jeder Hohlring 17 besteht aus einer Deckelplatte 19 und einer daran befestigten Boden­ platte 20. Durch den von der Bodenplatte 20 und der Deckelplatte 19 gebildeten Kühlraum 2 fließt im Betrieb der Brennkraftmaschine die Kühlflüssigkeit. Die Deckel­ platte 19 kann an der Bodenplatte 20 durch z.B. eine Lö­ tung, Klebung, Quetschung oder ähnliches befestigt sein. An der obersten Deckelplatte 21 des Blechpaketes 4, einem nicht gezeigten Zylinderkopf benachbart, ist eine Halte­ rung 22 angeordnet, die über den Außenrand des Kurbelge­ häuses 1 gelegt ist. Diese Halterung 22 dient beim Gießen als Abstützung des Blechpaktes 4 in der Gußform. Als Kühl­ mittelein- und -auslaß dient eine nach dem Gießen ange­ brachte Bohrung 10, die alle Hohlringe 17 in Axialrichtung durchstößt. Unterhalb des Blechpaketes 4 in Richtung einer nicht gezeigten Kurbelwelle, mündet die Bohrung 10 in eine Längsbohrung 11 ein. Je nach den Erfordernissen kann die Längsbohrung 11 oder die Bohrung 10 den Ein- bzw. Auslaß für die Kühlflüssigkeit bilden. Zur Vergrößerung der Ober­ fläche und der Strömungsgeschwindigkeit sind in den ein­ zelnen Hohlringen Strömungskörper 7 angeordnet. Vorteil­ hafterweise sind in dem Kühlraum, d.h. den Hohlringen 17 an zumindest einer seiner ihn begrenzenden Flächen Kühlla­ mellen angeordnet. Diese Kühllamellen können demnach ent­ weder außerhalb oder innerhalb der die Kühlräume 2 begren­ zenden Wand an dieser angeordnet sein. Es ist sinnvoll, die Hohlkörper aus Stahl zu fertigen. Es können aber auch andere Metalle benutzt werden.

In der Fig. 5 ist ein ähnliches Blechpaket 4 gezeigt, wie in Fig. 4, nur mit verschiedenartiger Kühlmittelzu- bzw. -abführung.

Fig. 5a zeigt ein Blechpaket 4, wobei die oberste, dem nicht gezeigten Zylinderkopf zugewandte Deckelplatte eine zylinderförmige Erweiterung 23 aufweist, die über den Oberrand 24 des Kurbelgehäuses 1 hinausragt. Diese Erwei­ terung 23 kann während einer Bearbeitung des Kurbelgehäu­ ses 1 z.B. spanlos geöffnet werden und als Einlaß bzw. Auslaß für das Kühlmittel dienen. In der Bodenplatte 20 jedes Hohlringes 17 ist eine rohrförmige Öffnung 25 ange­ ordnet, die durch die Deckelplatte 19 des benachbarten Hohlringes 17 hindurchstoßend in dessen Kühlraum 2 führt. Dadurch sind alle Hohlringe 17 miteinander kühlmitteltra­ gend verbunden. Die unterste, der nicht gezeigten Kurbel­ welle zugewandten Bodenplatte ist gleichfalls wie die eben beschriebene obere Deckelplatte mit einer zylinderförmigen Erweiterung 26 versehen, die mit einer Längsbohrung 11, die als Einlaß bzw. Auslaß dient, verbunden ist.

In Fig. 5b ist das eingegossene Blechpaket 4 an der Außen­ wand abgeschnitten, so daß die einzelnen Verbindungsstel­ len der Hohlringe 17 nicht mehr zu sehen sind. Durch die­ ses Abschneiden sind die Hohlringe 17 nach außen hin ge­ öffnet und münden in einen Raum 27, der durch einen Körper 28, der am Kurbelgehäuse 1 kühlwasserdichtend befestigt ist, und dem Kurbelgehäuse 1 begrenzt ist. Dieser Körper 28 weist zwei Öffnungen 29 auf, die als Zufluß bzw. Abfluß für die Kühlflüssigkeit dienen. Gestrichelt gezeichnet ist ein Kühler 30, der z.B. als Ölkühler ausgebildet die Kühl­ flüssigkeit herunterkühlt. Vorzugsweise wird bei dieser Ausführung Öl als Kühlflüssigkeit verwendet.

Mit dieser Erfindung ist erstmals eine Möglichkeit ge­ schaffen, die wärmeübertragende Fläche bei integrierten Kühlräumen stark zu vergrößern, ohne daß wärmeisolierende Stellen im Kühlraum auftreten bei gleichzeitiger Vereinfa­ chung des Einbaus.

Die eben beschriebenen erfindungsgemäß als Kühlräume die­ nenden eingegossenen metallischen Hohlkörper können auch in den Zylinderkopf eingegossen werden, und dort z.B. den Kipphebelraum, die Ein- bzw. Auslaßventile, das Einspritz­ ventil oder den Abgaskanal kühlen. Ferner ist dieses Sy­ stem sowohl für Einzel- als auch Reihenzylinderköpfe oder das Zylinderrohr bestens geeignet.

Claims (9)

1. Kurbelgehäuse mit im Zylinderbereich angeordnetem Kühlraum (2) mit zumindest einem Einlaß und einem Auslaß, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlraum (2) zumindest ein metallischer Hohlkörper in das Kurbelgehäuse (1) eingegos­ sen ist.

2. Kurbelgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Hohlkörper aus Stahl gefertigt ist.

3. Kurbelgehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hohlkörper aus einem geschichtetem Blechpaket (4) besteht.

4. Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper aus Rohren insbe­ sondere Rohrschlangen (5) besteht.

5. Kurbelgehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rohrschlangen (5) zweier benachbarter Zylin­ der in Bezug auf die Zylinderachsen (6) entgegengesetzt gewunden sind.

6. Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Einlaß und der Auslaß beim Gießen verschlossen sind.

7. Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Einlaß und der Auslaß durch Anbohren der Hohlkörper gebildet sind.

8. Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper an zumindest ei­ ner seiner ihn begrenzenden Flächen mit Kühllamellen ver­ sehen ist.

9. Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß im Kühlraum (2) Strömungskörper (7) angeordnet sind.