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Dokumentenidentifikation DE19810790C2 27.07.2000
Titel Motorzylinderblock
Anmelder Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa, JP
Erfinder Murata, Satoshi, Yokohama, Kanagawa, JP
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Anmeldedatum 12.03.1998
DE-Aktenzeichen 19810790
Offenlegungstag 24.09.1998
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 27.07.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.07.2000
IPC-Hauptklasse F02F 1/10

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Zylinderblock gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Wie in der 1990 durch das Japanische Patentamt veröffentlichen JP 2-153249 gezeigt, umfaßt ein Zylinderblock eines wassergekühlten Motors einen Wassermantel um eine Zylinderwand, wobei die Wärme der Zylinderwand durch Zirkulation eines Kühlmittels durch diesen Wassermantel absorbiert wird.

In einer Bauform eines Motorzylinderblocks ist eine untere Wand des Wassermantels an einem Punkt in der Mitte entlang der Zylinderwand verbunden, und der Wassermantel ist nur um den oberen Teil der Zylinderwand ausgebildet. Auf diese Weise wird ein übermäßiges Kühlen der Zylinderwand verhindert, das Aufwärmen wird gefördert und die Abgasleistung und die Heizleistung werden verbessert.

Wenn jedoch die untere Wand des Wassermantels auf diese Weise in der Mitte entlang der Zylinderwand verbunden ist, dann wird die axiale Spannung einer Zylinderkopfschraube, die beim Anziehen der Zylinderkopfschraube oder beim Aufbringen eines Verbrennungsdrucks erzeugt wird, über die untere Wand des Wassermantels von einem Vorsprung für die Zylinderkopfschraube an den Mittelabschnitt der Zylinderwand übertragen. Im Ergebnis erzeugt eine Verformung der Zylinderwand einen erhöhten Oberflächenverschleiß der Zylinderbohrung oder einen erhöhten Verbrauch an Schmieröl.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die Übertragung der Axialspannung einer Zylinderkopfschraube an eine Zylinderwand und dadurch eine Verformung der Zylinderwand zu unterdrücken.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Dabei sieht diese Erfindung einen Zylinderblock für einen Motor der wassergekühlten Bauart mit einer Zylinderwand, mit einer äußeren Wand des Wassermantels, die die Zylinderwand in einem Abstand umgibt, und eine untere Wand des Wassermantels vor, die das untere Ende des Wassermantels mit der Zylinderwand verbindet, wobei Kühlmittel in einen durch die Zylinderwand, die untere Wand des Wassermantels und die äußere Wand des Wassermantels gebildeten Raum geleitet ist. Die untere Wand des Wassermantels weist einen gebogenen Abschnitt mit einem kurbelförmigen, senkrechten Querschnitt auf.

Entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung umfaßt die äußere Wand des Wassermantels einen Vorsprung für eine Zylinderkopfschraube, in den eine Zylinderkopfschraube eingeschraubt ist, und der gebogene Abschnitt ist unter dem unteren Ende des Vorsprungs für die Zylinderkopfschraube ausgebildet.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Abstände zwischen den Biegungen des gebogenen Abschnittes derart ausgestaltet, daß sie in Richtung der Zylinderwand größer werden.

Entsprechend einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist eine Stärke eines Abschnitts der Zylinderwand, mit der die untere Wand des Wassermantels verbunden ist, größer als die Dicke von anderen Abschnitten der Zylinderwand.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung nimmt eine Stärke der Zylinderwand von einem oberen Ende zu einem Abschnitt, mit dem die untere Wand des Wassermantels verbunden ist, fortlaufend zu.

Sowohl die Einzelheiten als auch andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden in der restlichen Beschreibung erläutert und in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise Querschnittsansicht durch einen Zylinder eines Zylinderblocks entsprechend einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 2 eine teilweise Querschnittsansicht durch einen Abschnitt zwischen den Zylindern des Zylinderblocks gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 3 (ist ähnlich der Fig. 2) eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform und

Fig. 4 (ist ähnlich der Fig. 1) eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform.

In Fig. 1 der Zeichnungen ist gezeigt, daß ein Zylinderblock 1 einen Wassermantel 2 außerhalb einer Zylinderwand 10 aufweist, die einen frei gleitenden Kolben aufnimmt. Der Wassermantel 2 weist eine äußere Wand 30 des Wassermantels auf, der einen oberen Abschnitt der Zylinderwand 10 in einem bestimmten Abstand umgibt, und eine untere Wand 20 des Wassermantels auf, der die äußere Wand 30 des Wassermantels mit der Zylinderwand 10 innerhalb eines Bereichs R verbindet, innerhalb dessen der Kolben sich hin und her bewegt. Der Bereich R, in dem sich der Kolben hin und her bewegt, ist zwischen einem Verdichtungsring 28 an der oberen Totpunktstellung des Kolbens und dem Grund eines Kolbenmantels 29 an der unteren Totpunktstellung des Kolbens definiert. In einen durch die Zylinderwand 10, durch die untere Wand 20 des Wassermantel und der äußeren Wand 30 des Wassermantels gebildeten Raum ist Kühlmittel geleitet.

Der Zylinderblock 1 ist von der Bauart mit offener Fläche, bei der das obere Ende des Wassermantels 2 offen ist. Der Zylinderblock 1 ist aus einer Aluminiumlegierung durch Druckgießen in einer Form gefertigt. Der Zylinderblock 1 weist außerdem ein Lager 17 zur Lagerung einer nicht gezeigten Kurbelwelle, ein Kurbelgehäuse 18 und eine Ölleitung 19 auf.

Kühlmittel fließt von einer Wasserpumpe, die nicht gezeigt ist, durch den Wassermantel 2 und zirkuliert um die Zylinderwand 10. Dieses Kühlmittel fließt durch eine Durchgangsöffnung von einer oberen Endöffnung 3 des Wassermantels 2 in einen Zylinderkopf in den Wassermantel, wobei es die Wärme der Zylinderwand 10 und auch die Wärme des Zylinderkopfes absorbiert.

Der Zylinderblock 1 weist eine Verbindung 11 auf, an der die Wände 10 von benachbarten Zylindern, wie in Fig. 2 gezeigt, aneinanderstoßen. Die Zylinderwände 10 sind so nah beieinander wie möglich angeordnet, um die Gesamtlänge des Motors zu verringern.

Ein Vorsprung 32 für eine Zylinderkopfschraube ist in der äußeren Wand 30 des Wassermantels ausgebildet, um ein Schraubloch 31 zum Einschrauben einer Zylinderkopfschraube bereitzustellen. Die Vorsprünge 32 für die Zylinderkopfschrauben sind zwischen den Zylindern und an den Enden der Zylinder angeordnet.

Ein gebogener Abschnitt 21 ist in der unteren Wand 20 des Mantels vorgesehen. Der Querschnitt des gebogenen Abschnittes 21 gleicht der einen Kurbel mit zwei Biegungen. Insbesondere weist der Querschnitt des gebogenen Abschnittes 21 eine senkrechte, im wesentlichen zur Zylinderwand 10 parallele Wand 25 und horizontale Wände 26, 27 auf die sich von den oberen und unteren Enden der senkrechten Wand 25 derart wegbiegen, daß sie im wesentlichen sekrecht auf sie stehen. Der in Umfangsrichtung äußere Rand der horizontalen Wand 26 ist um etwa 90° nach oben gebogen und mit dem unteren Ende der äußeren Wand 30 des Wassermantels verbunden. Der in Umfangsrichtung innere Rand der horizontalen Wand 27 ist in einer horizontalen Richtung mit der Zylinderwand 10 verbunden.

Der gebogene Abschnitt 21 ist in einem Abstand X vom unteren Ende des Vorsprungs 32 für die Zylinderkopfschraube ausgebildet, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Zwischen den Biegungen des gebogenen Abschnitts 21 gibt es Lücken X, Y in vertikaler Richtung, wobei Y sich näher an der Zylinderwand 10 befindet und größer ist als X. In horizontaler Richtung gibt es zwischen den Biegungen des gebogenen Abschnitts 21 Abstände A, B, wobei sich B näher an der Zylinderwand 10 befindet und größer ist als A.

Die Zylinderwand 10 ist derart ausgebildet, daß die Wandstärke des Abschnitts, mit dem die untere Wand 20 des Wassermantels verbunden ist, größer ist als die Wandstärke der anderen Abschnitte. Insbesondere erstreckt sich ein konvexer Abschnitt 13 bandartig um den äußeren Umfang der Zylinderwand 10, und der in Umfangsrichtung innere Rand der unteren Wand 20 des Wassermantels ist im wesentlichen mit der Mitte dieses konvexen Abschnittes 13 verbunden.

Bei dieser Ausführungsform ist die Steifigkeit der unteren Wand 20 des Wassermantels aufgrund des an der unteren Wand 20 des Wassermantels ausgebildeten, gebogenen Abschnittes 21 niedrig. Dies unterdrückt die Übertragung der Spannung der Zylinderkopfschraube in axialer Richtung, die beim Festziehen der Zylinderkopfschraube oder beim Aufnehmen eines Verbrennungsdrucks erzeugt wird, vom Vorsprung 32 der Zylinderkopfschraube über die äußere Wand 30 des Wassermantels und die untere Wand 20 des Wassermantels an die Zylinderwand 10, und dadurch wird eine Verformung der Zylinderwand 10 verhindert. Mit anderen Worten wird die relative Verschiebung des Vorsprungs 32 der Zylinderkopfschraube bezüglich der Zylinderwand 10 aufgrund einer Änderung der in axialer Richtung verlaufenden Spannung der Zylinderkopfschraube durch die elastische Verformung des gebogenen Abschnittes 21 der unteren Wand 20 des Wassermantels aufgefangen. Dies verhindert eine Verformung der Zylinderwand 10.

Der gebogene Abschnitt 21 ist in einem Abstand X vom unteren Ende des Vorsprungs 32 für die Zylinderkopfschraube ausgebildet, die Verformung der unteren Wand 20 des Wassermantels wird erleichtert und die Verformung der Zylinderwand 10 unterdrückt.

Der Abstand Y der vertikalen Abstände X, Y zwischen den Biegungen des gebogenen Abschnittes 21 befindet sich näher an der Zylinderwand 10 und ist größer als X und fördert dadurch die Verformung des gebobenen Abschnittes 21 und das Unterdrücken der Übertragung der Axialspannung von der Zylinderkopfschraube an die Zylinderwand 10.

Der Abstand B der vertikalen Abstände A, B zwischen den Biegungen des gebogenen Abschnittes 21, der näher an der Zylinderwand 10 und größer als A ist, fördert dadurch ebenfalls die Verformung des gebogenen Abschnittes 21 und unterdrückt die Übertragung der Axialspannung von der Zylinderkopfschraube an die Zylinderwand 10.

Aufgrund des konvexen Abschnittes 13, der sich bandartig um den äußeren Umfang der Zylinderwand 10 erstreckt, wird außerdem die Stärke des Abschnittes der Zylinderwand 10 größer, mit der der Wassermantel 20 verbunden ist, und dadurch wird die Steifigkeit der Zylinderwand 10 wirksam dort erhöht, wo sie durch die untere Wand 10 des Wassermantels belastet ist. Dies ermöglicht es, die durchschnittliche Stärke der Zylinderwand 10 kleiner zu machen und den Motor mit geringerem Gewicht zu bauen.

Aufgrund der Tatsache, daß sich die Struktur der Zylinderwand 10 nicht leicht verformt, wird ein Oberflächenverschleiß der Zylinderbohrung vermieden, die Kolbenreibung verringert und der Teibstoffverbrauch des Motors reduziert. Des weiteren leckt weniger Schmieröl aus dem Spalt in das Kurbelgehäuse, da dieser Spalt gleichförmig ist, und der Ölverbrauch wird verringert.

Dadurch, daß der gebogene Abschnitt 21 in der unteren Wand 20 des Wassermantels ausgebildet ist, wird die Querschnittsfläche der Strömungsbahn des unteren Abschnittes des Wassermantels 2 kleiner, was die Menge an Kühlmittel erhöht, die durch den oberen Abschnitt des Wassermantels 2 zirkuliert. Aus diesem Grund wird die Kühlung des oberen Abschnittes der Zylinderwand 10, die dem Verbrennungsgas ausgesetzt ist, verbessert und die Temperaturverteilung der Zylinderwand 10 wird einheitlich.

Fig. 3 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform weist die untere Wand 20 des Wassermantels drei gebogene Abschnitte 21, 22, 23 auf, von denen ein jeder einen kurbelförmigen, vertikalen Querschnitt aufweist.

Die Abstände X, Y, Z, W in vertikaler Richtung zwischen den Biegungen der gebogenen Abschnitte 21, 22, 23 werden in Richtung der Zylinderwand 10 größer (X < Y < Z < W).

Die Abstände A, B, C, D in einer horizontalen Richtung zwischen den Biegungen der gebogenen Abschnitte 21, 22, 23 werden ebenfalls in Richtung der Zylinderwand 10 größer (A < B < C < D).

Entsprechend dieser Ausführungsform wird die Verformung der gebogenen Abschnitte 21, 22, 23 gefördert und die Verformung auf die gebogenen Abschnitte verteilt.

Fig. 4 zeigt eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform. Die Zylinderwand 10 im Zylinderblock 1 ist bei dieser Ausführungsform verjüngend ausgestaltet. Die Stärke der Zylinderwand 10 wird ausgehend vom oberen Ende in Richtung eines Abschnittes, an dem sie in Kontakt mit der unteren Wand 20 des Wassermantels kommt, fortlaufend größer.

Da die Stärke der Zylinderwand 10 in dem Abschnitt größer ist, in dem sie in Kontakt mit der unteren Wand 20 entsprechend dieser Ausführungsform kommt, wird die Steifigkeit der Zylinderwand 10 dort erhöht, wo sie durch die untere Wand 20 des Wassermantels belastet ist. Im Ergebnis kann die durchschnittliche Stärke der Zylinderwand 10 kleiner und der Motor leichtgewichtiger gemacht werden.

Die Form, die zur Ausbildung des Wassermantels 2 verwendet wird, wird beim Gießen des Zylinderblocks 1 der Bauart mit offener Fläche in Richtung nach oben herausgezogen und, da die zum Ausbilden des Wassermantels 2 verwendete Form eine sich verjüngende Form aufweist, ist das Herausnehemen aus der Form leicht zu bewerkstelligen, so daß die Produktivität der Zylinderblöcke erhöht ist.

Da die Zylinderwand 10 in einer sich verjüngenden Form ausgestaltet ist, ist der Querschnitt der Strömungsbahn des unteren Abschnittes des Wassermantels 2 kleiner und die Kühlmittelmenge, die durch den oberen Abschnitts des Wassermantels 2 zirkuliert, wird hierdurch vergrößert. Aus diesem Grunde wird die Kühlung des oberen Abschnittes der Zylinderwand 10, die dem Verbrennungsgas ausgesetzt ist, erhöht, und die Temperaturverteilung der Zylinderwand 10 wird vereinheitlicht.


Anspruch[de]
  1. 1. Zylinderblock (1) für einen Motor der wassergekühlten Bauart mit einer Zylinderwand (10), einer äußeren Wand (30) eines Wassermantels, die die Zylinderwand (10) in einem Abstand umgibt, und mit einer unteren Wand (20) des Wassermantels, die das untere Ende der äußeren Wand (30) des Wassermantels mit der Zylinderwand (10) verbindet, wobei Kühlmittel in einen durch die Zylinderwand (10), die untere Wand (20) des Wassermantels und die äußere Wand (30) des Wassermantels gebildeten Raum geleitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Wand (20) des Wassermantels einen gebogenen Abschnitt (21) mit einem kurbelförmigen, vertikalen Querschnitt aufweist.
  2. 2. Zylinderblock (1) eines wassergekühlten Motors nach Anspruch 1, wobei die äußere Wand (30) des Wassermantels einen Vorsprung (32) für eine Zylinderkopfschraube aufweist, in den eine Zylinderkopfschraube eingeschraubt ist, und wobei der gebogene Abschnitt (21) unter dem unteren Ende des Vorsprungs (32) für die Zylinderkopfschraube ausgebildet ist.
  3. 3. Zylinderblock (1) eines wassergekühlten Motors nach Anspruch 1, wobei Abstände zwischen den Biegungen des gebogenen Abschnittes (21) derart ausgestaltet sind, daß sie in Richtung der Zylinderwand (10) größer werden.
  4. 4. Zylinderblock (1) eines wassergekühlten Motors nach Anspruch 1, wobei eine Stärke eines Abschnitts der Zylinderwand (10), mit der die untere Wand (20) des Wassermantels verbunden ist, derart zu bemessen ist, daß sie größer als die Stärke anderer Abschnitte der Zylinderwand (10) ist.
  5. 5. Zylinderblock (1) eines wassergekühlten Motors nach Anspruch 1, wobei eine Stärke der Zylinderwand (10) von einem oberen Ende in Richtung eines Abschnitts, mit dem die untere Wand (20) des Wassermantels verbunden ist, fortlaufend zunimmt.






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