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Title:
CYLINDER CRANKCASE COMPRISING A CYLINDER LINER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/066480
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cylinder crankcase (4) comprising at least one cylinder liner (2) that is cast into the cylinder crankcase (4). Said cylinder liner (2) extends from a cylinder head end (6) to an oil chamber end (8) within the cylinder crankcase (4) while being provided with an interior face (10) and an exterior face (14). The invention is characterized in that the cylinder liner (2) is longer along the interior face (10) in an axial direction than on the exterior face (14), at least at one end thereof. The transition from the interior face (10) to the exterior face (14) is embodied in circulatory, concentric steps (22).

Inventors:
HEES EUGEN (DE)
SCHAEFER HELMUT (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/013573
Publication Date:
July 21, 2005
Filing Date:
November 30, 2004
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER CHRYSLER AG (DE)
HEES EUGEN (DE)
SCHAEFER HELMUT (DE)
International Classes:
B22D19/00; F02F1/10; (IPC1-7): F02F1/10; B22D19/00
Foreign References:
DE19755557C11999-02-04
US5445210A1995-08-29
US4794884A1989-01-03
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 13 30 November 1998 (1998-11-30)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 013, no. 420 (M - 872) 19 September 1989 (1989-09-19)
Attorney, Agent or Firm:
Närger, Ulrike (Intellectual Property Management IPM - C106, Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Zylinderkurbelgehäuse mit mindestens einer Zylinderlauf buchse (2), die in das Zylinderkurbelgehäuse (4) einge gossen ist und die Zylinderlaufbuchse (2) im Zylinderkur belgehäuse (4) von einer Zylinderkopfseite (6) zu einer Ölraumseite (8) verläuft, wobei die Zylinderlaufbuchse (2) eine Innenseite (10) aufweist, die ein Zylinderrohr (12) bildet und eine Außenseite (14) aufweist, die vom Zylinderkurbelgehäuse (4) umgossen ist, dadurch gekennzeichnet dass die mindestens eine Zylinderlaufbuchse (2) an min destens einem Ende (16,18) an der Innenseite (10) in axi aler Richtung länger ist als an der Außenseite (14) und dass der Übergang von der Innenseite (10) zur Außenseite (14) in Form von umlaufenden, konzentrischen Stufen (22) erfolgt.
2. Zylinderkurbelgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass das mindestens eine, Stufen (22) aufweisende Ende (16,18) der Zylinderlaufbuchse (2) ein ölraumseitiges En de (16) ist.
3. Zylinderkurbelgehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass die Anzahl der Stufen (22) pro Ende (16,18) zwischen 2 und 6 beträgt.
4. Zylinderkurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass die Stufen (22) durch einen gestuften Abstechmeißel (24) in die Zylinderlaufbuchse (2) eingebracht werden.
5. Zylinderkurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass die Stufen (22) durch einen gestuften Abstechmeißel (24) in die Zylinderlaufbuchse (2) beim Abtrennen der Zy linderlaufbuchse (2) von einem Rohr (26) eingebracht wer den.
Description:
Zylinderkurbelgehäuse mit Zylinderlaufbuchse Die Erfindung betrifft ein Zylinderkurbelgehäuse mit mindes- tens einer Zylinderlaufbuchse nach dem Oberbegriff des An- spruchs 1.

Zur Begegnung der hohen Verschleißbedingung, die in modernen Motoren im Bereich der Zylinderlauffläche auftreten, werden insbesondere in Leichtmetallmotoren Zylinderlaufbuchsen ein- gesetzt, die gegenüber dem Umgussmaterial eine höhere Ver- schleißbeständigkeit aufweisen.

Eine grundsätzliche Herausforderung beim Eingießen von Zylin- derlaufbuchsen in ein Zylinderkurbelgehäuse besteht darin, eine gute Verbindung zwischen dem Zylinderkurbelgehäuse und der Zylinderlaufbuchse zu schaffen. Hierbei muss bereits beim Eingießen des Zylinderkurbelgehäuses möglichst eine feste Verbindung hergestellt werden.

Eine Verbesserung der Verbindung zwischen Zylinderkurbelge- häuse und Zylinderlaufbuchse kann beispielsweise durch eine Oberflächenbehandlung der Zylinderlaufbuchse erzielt werden, hierbei sei exemplarisch die DE 101 53 305 AI genannt. Ande- rerseits kann durch die geometrische Ausgestaltung des Gieß- werkzeuges der Schmelzenfluss in derart gesteuert werden, dass entlang der Außenseite der Zylinderlaufbuchse eine mög- lichst hohe Strömungsgeschwindigkeit erzielt wird und dadurch eine störende Oxidhaut auf der Oberfläche der Zylinderlauf- buchse aufgebrochen wird. Ein Beispiel für diese Maßnahme wird in der DE 101 53 721 Al gegeben. In der DE 198 53 803 Cl ist eine Zylinderlaufbuchse offenbart, die an einer Ölraum- seite des Zylinderkurbelgehäuses eine Fase aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte An- bindung zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Zylinderkur- belgehäuse bereitzustellen.

Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Zylinderkurbelgehäuse mit mindestens einer Zylinderlaufbuchse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Das Zylinderkurbelgehäuse nach Patentanspruch 1 weist mindes- tens eine Zylinderlaufbuchse auf. Die folgende Anordnung der Zylinderlaufbuchsen ist somit für alle Brennkraftmaschinen beliebiger Anzahl von mit Zylinderlaufbuchsen geeignet. Die Zylinderlaufbuchse ist in das Zylinderkurbelgehäuse eingegos- sen, wobei die Zylinderlaufbuchse im Zylinderkurbelgehäuse von einer Zylinderkopfseite zu einer Ölraumseite verläuft.

Die Zylinderlaufbuchse weist eine Innenseite auf, die ein so- genanntes Zylinderrohr bildet und sie weist eine Außenseite auf, die von Zylinderkurbelgehäuse direkt umgossen ist.

Das Zylinderkurbelgehäuse nach Anspruch 1 zeichnet sich da- durch aus, dass die Zylinderlaufbuchse an mindestens einem Ende, d. h. entweder ölraumseitig oder zylinderkopfseitig an der Innenseite, in axialer Richtung gesehen, länger ist als an der Außenseite. Hierbei ist der Übergang von der Innensei- te zur Außenseite in Form von umlaufenden, konzentrischen Stufen ausgestaltet.

Beim Eingießen des Gießmetalls in einen Formhohlraum zur Aus- bildung des Zylinderkurbelgehäuses trifft die Schmelze auf die, bereits im Formhohlraum fixierte Zylinderlaufbuchse, wo- bei der Schmelzenfluss in derart gerichtet ist, dass er zu- erst auf ein Ende der Zylinderlaufbuchse zielt. Durch die Stufen, die an diesem Ende der Zylinderlaufbuchse angebracht sind, wird die Schmelze verwirbelt, wodurch die Oxidhaut, die auf der Oberfläche der Zylinderlaufbuchse vorhanden ist, in diesen Bereich aufgebrochen wurde und ein besseres Anschmel- zen des Gießmetalles an die Zylinderlaufbuchse erzielt wird.

Gegenüber einer Zylinderlaufbuchse, die an ihrer Unterseite rechtwinklig ausgestaltet ist, weist die erfindungsgemäße ab- gestufte Zylinderlaufbuchse den Vorteil auf, dass ein Setzen der Zylinderlaufbuchse in Richtung eines Ölraumes des Zylin- derkurbelgehäuses unterbunden wird. Dies liegt daran, dass der Bereich, der durch die abgestufte Zylinderlaufbuchse aus- gespart ist, durch das Gießmetall ausgefüllt ist und somit im festen Zusammenhang mit dem eigentlichen Körper des Zylinder- kurbelgehäuses steht. Ein Abrutschen der Zylinderlaufbuchse wird durch diesen Umguss verhindert. Durch die Abstufung der Zylinderlaufbuchse wird ein Setzen der Zylinderlaufbuchse stärker unterbunden, als wenn die Buchse mit einer herkömmli- chen geraden Fase ausgestaltet wäre.

Gegenüber einer geraden Fase weist die Stufenform des Buchse- nendes noch den Vorteil auf, dass eine Anschmelzoberfläche, die der Schmelze zur Verbindung mit der Zylinderlaufbuchse zur Verfügung steht, vergrößert wird. Beispielsweise beträgt die Vergrößerung der Anschmelzoberfläche gegenüber einer 45°-Fase bei einer rechtwinkligen Stufenform das wurzelzwei- fache, demnach also eine Vergrößerung um etwa 40%.

In einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung sind die Stufen an die Zylinderlaufbuchse an einer Ölraumseite an- gebracht, da der Anguss der Schmelze und somit der Schmelzen- strom bei den meisten Zylinderkurbelgehäusen von einer Öl- raumseite her erfolgt. Grundsätzlich kann es jedoch auch zweckmäßig sein, bei einer anderen Angießtechnik die Zylin- derkopfseite der Zylinderlaufbuchse stufig auszugestalten. In diesem Fall würde bezüglich des Angießens der Schmelze die selbe vorteilhafte Wirkung, nämlich das bessere Angießen bei einer höheren Angießoberfläche erzielt.

Es hat sich sowohl von der Seite der Herstellungstechnik als auch von der Wirkungsweise der Stufen im eingegossenen Zu- stand herausgestellt, dass eine vorteilhafte Anzahl an Stufen pro Ende zwischen zwei und sechs beträgt.

Insbesondere wenn die Zylinderlaufbuchse von einem Rohr abge- trennt wird, ist es hierfür zweckmäßig, einen gestuften Ab- stechmeißel anzuwenden. Hierbei wird allein durch das Abste- chen der Zylinderlaufbuchse von dem Rohr bereits die Stufung eingebracht, was einen zusätzlichen Arbeitsschritt verhindern kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert.

Dabei zeigen : Fig. 1, eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Zylinderkurbelgehäuse mit einer Zylinderlaufbuchse, Fig. 2, eine Darstellung einer gestuften Zylinderlaufbuchse Fig. 3 a bis c, drei Variationen der Stufenform, abweichend von der rechteckigen Stufenform, Fig. 4, das Abtrennen einer Zylinderlaufbuchse von einem Rohr mit einem abgestuften Drehmeißel.

In Figur 1 ist eine schematisierte, vereinfachte Abbildung eines Zylinderkurbelgehäuses mit einem Zylinderrohr 12, das von einer, in das Zylinderkurbelgehäuse 4 eingegossenen Zy- linderlaufbuchse 2 gebildet wird, dargestellt. Die Zylinder- laufbuchse 2 weist ein Ende 18 auf, das sich an einer Zylin- derkopfseite 6 des Zylinderkurbelgehäuses 4 befindet und sie weist ein Ende 16 auf, das sich an einer Ölraumseite 8 des Zylinderkurbelgehäuses 4 befindet (ölraumseitiges Ende 16).

Die Zylinderlaufbuchse 2 weist eine Innenseite 10 auf, die das Zylinderrohr 12 umgibt, wobei in dem Zylinderrohr 12 ein Kolben 28 axial bewegbar angeordnet ist. Ferner weist die Zy- linderlaufbuchse 2 eine Außenseite 14 auf, an die das Zylin- derkurbelgehäuse 4 durch Umgießen angegossen ist.

Am ölraumseitigen Ende 16 ist die Zylinderlaufbuchse 2 in derart ausgestaltet, dass sie an ihrer Innenseite 10 bezüg- lich der axialen Richtung 20 länger ist als an der Außenseite 14. Der Übergang erfolgt durch, in diesem Fall vier recht- winklige, radial umlaufenden Stufen 22.

Die Pfeile 30 veranschaulichen schematisch den Verlauf eines Schmelzenstroms beim Gießen des Zylinderkurbelgehäuses 4.

Dieser Schmelzenstrom trifft auf die Stufen 22 der Zylinder- laufbuchse 2. Durch das Auftreffen des flüssigen Metalles, in diesem Beispiel eine Aluminiumlegierung, wird dieses verwir- belt, wobei eine, auf der Oberfläche der Zylinderlaufbuchse anhaftende Oxidhaut aufgebrochen wird. Beim Erstarren des Gießmetalles entsteht eine feste, durch Legieren hervorgegan- gene Verbindung zwischen der Zylinderlaufbuchse 2 und dem Zy- linderkurbelgehäuse 4.

Die Vorsprünge 32, die einen Teil des Zylinderkurbelgehäuses 4 bilden, verhindern weiterhin, dass die Zylinderlaufbuchse 2 unter Krafteinwirkung in Richtung der Ölraumseite 8 bewegt wird. Somit wird ein sogenanntes Setzen der Zylinderlaufbuch- se 2 verhindert.

In Figur 2 ist ein Teilschnitt durch eine Zylinderlaufbuchse 2 dargestellt, die ebenfalls rechtwinklige Stufen aufweist.

Die Figuren 3 a bis c zeigen Stufenformen, die von dem recht- winkligen Querschnitt abweichen. Grundsätzlich kann es zweck- mäßig sein, dass wie in Figur 3 dargestellt, die Stufenkanten abgerundet sind. Ebenfalls kann es zweckmäßig sein, insbeson- dere unter Berücksichtung der Fertigungstechnik, dass die Stufen sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung von einer Rechtwinkligkeit abweichen (Figur 3b, 3c).

In Figur 4 ist schematisch ein Rohr 26 dargestellt, von dem eine Zylinderlaufbuchse abgetrennt wird. Hierzu wird ein Ab- stechmeißel 24 eingesetzt, der eine gestufte Kontur 34 auf- weist, die beim Abdrehen der hier nicht dargestellten Zylin- derlaufbuchse 2 die Abstufung 22 einbringt. Der gestufte Drehmeißel 24 hat den Vorteil, dass die Stufung 22 direkt beim Abdrehen der Zylinderlaufbuchse eingebracht wird. Ein möglicher zusätzlicher Verfahrensschritt, der eventuell durch das nachträgliche Einbringen der Stufen nötig wäre, wird so vermieden.