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Flüssigkeitsgekühlter Zylinder, vorzugsweise für Hochleistungs-Brennkraftmasehinen.
Die Erfindung bezieht sich auf flüssigkeitsgekühlte Zylinder, vorzugsweise Leichtmetallzylinder für Hochleistungs-Brennkraftmasehinen, mit einem Köpfe und Mäntel umfassenden Zylindergehäuse und von unten eingezogenen, sogenannten trockenen Zylinderlaufbüchsen, d. h. Laufbüehsen, die in die geschlossenen Kühlflüssigkeitsmäntel eingesetzt sind und von der Kühlflüssigkeit nicht unmittelbar umspült werden.
Gemäss der Erfindung werden die Laufbüchsen mit einem am Fussende vorgesehenen, nur über einen Teil ihrer Länge sich erstreckenden Gewinde von vorzugsweise nur wenigen Gewindegängen eingeschraubt, wobei die Randkanten der im Bereich der Verbrennungsräume liegenden Büchsen- mündungen sich gasdicht gegen die in den Gehäusebohrungen sich ergebenden Schultern anlegen. Des weiteren besteht die Erfindung darin, dass der Zylinderblock aus einen Material von einer grösseren Wärmedehnungszahl besteht als die Laufbüehsen und das Einschrauben bei einer über der höchsten Kühlmitteltemperatur liegenden Temperatur vorgenommen ist, so dass nach erfolgter Abkühlung, z. B. auf Betriebstemperatur, zufolge der verschiedenen Wärmedehnungszahlen des Zylinderblocks und der Laufbüchsen die letzteren durch Schrumpfung festgepresst werden.
Infolge des Gewindes sind die Laufbüchsen in der Lage, die bei der Explosion entstehenden grossen Zugkräfte aufzunehmen, ohne dass die Gefahr besteht, dass der Zylinderblock von den Laufbüchsen abgestreift wird, falls die Schrumpfung allein zum Festhalten nicht mehr ausreicht.
Trockene Zylinderbüchsen müssen an den flüssigkeitsgekühlten Zylinderblockwandungen satt unter Pressung anliegen, um einen guten Wärmeübergang zu sichern. Nach einer bekannten Ausführung erstreckt sich das Gewinde über die ganze Länge der Laufbüchse. Dies hat den Nachteil, dass das Gewinde auf eine sehr lange Strecke eingeschraubt werden muss. Haben Laufbüchse und Kühlwassermantel verschiedene Wärmedehnungszahlen, so ergeben sich bei der Erwärmung Unterschiede in der Gewindesteigung, die beim Einschrauben Schwierigkeiten bereiten und zur Folge haben können, dass die erst teilweise eingeschraubte Laufbüchse auf halbem Wege stecken bleibt.
Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist schon vorgeschlagen worden, nur den obersten Teil der Laufbüchse, d. h. den Teil gegen den Verbrennungsraum zu, mit Gewinde zu versehen. Dann muss der glatte Teil der Laufbüchse mindestens den Aussendurchmesser des Gewindes erhalten, und infolgedessen wird diese Laufbüchse erheblich stärker und schwerer werden als eine Laufbüchse nach irgendeiner andern Bauart. Ganz glatte Laufbüchsen ohne Gewinde, die also nur durch Einpressen oder Einschrumpfen befestigt sind, haben zwar einen guten Wärmeübergang, sie bleiben aber nicht dauernd dicht, da sie sich nach mehrmaligem Erwärmen und Abkühlen in der Längsrichtung verschieben.
Durch die so entstehende Fuge in der Laufbahn zwischen Laufbüchse und Gusskörper dringen erfahrungsgemäss die Brenngase hinter die Laufbüchse, und damit ist der Wärmeabfluss in den Gusskörper und die Kühlflüssigkeit unterbrochen und ein Heisslaufen nicht zu vermeiden.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens dargestellt. Fig. 1 zeigt eine glatte Laufbüchse, die nur ein Gewinde zum Einschrauben aufweist, während Fig. 2 eine Laufbüchse mit einem Bund unterhalb des Gewindes wiedergibt.
In den Zylindergusskörper b ist die Laufbüchse c mit Gewinde e eingeschraubt. Das Gewinde e am unteren Teil der Laufbüchse c ist kurz und umfasst nur wenige Gewindegänge, so dass nach einigen Umdrehungen die Laufbüchse c mit ihrer oberen Ringfläche d am Gusskörper b fest anliegt. Gemäss der Erfindung ist der äussere Durchmesser der Laufbüchse im kalten und im Betriebszustand etwas grösser
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als die Bohrung im Zylinderblock, ebenso ist die Laufbüchse, von der Ringfläche d bis zum unteren
Gewindeende gerechnet, länger als die entsprechende Bohrung im Zylinderblock.
Das Einschrauben der Laufbüchse in die kleinere Bohrung des Zylinderblocks wird durch Erwärmung der Teile auf eine weit über der Kühlmitteltemperatur liegende Temperatur ermöglicht, wobei sich der Aluminiumzylinderblock infolge seiner höheren Wärmedehnungszahl erheblich stärker ausdehnt als die stählernen Laufbüchsen. Nach der Abkühlung entsteht durch die radiale Zusammenziehung des Zylinderblocks an der zylindrischen Berührungsfläche a und durch die axiale Zusammenziehung an der Ringfläche d eine starke Pressung, die eine sichere Abdichtung herbeiführt. Die Abmessungen sind so berechnet, dass schon die bei der Abkühlung auf Betriebstemperatur eintretende Schrumpfung eine ausreichende Pressung zur Folge hat.
Mit dem Bund h sitzt die Laufbüchse auf dem Gehäuse k auf, mit dem sie durch Schrauben i verbunden ist.
Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist die Zylinderlaufbüchse unterhalb des Gewindes mit einem Bund t versehen, der mit der Ringfläche g gegen den Zylinderblock abdichtet. Wie beim ersten Aus- führungsbeispiel werden auch in diesem Falle Länge und Durchmesser der Laufbüchse grösser bemessen als die entsprechende Bohrung im Zylinderblock, die Büchsen werden bei höherer Temperatur eingeschraubt und durch die Schrumpfung bei der Abkühlung festgepresst. Nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel setzt sieh die Laufbüchse beim Einschrauben zunächst nur mit der Fläche g auf den Zylinderblock auf ; erst nachdem eine gewisse Abkühlung eingetreten ist, setzt sich der Zylinderblock bei d auf die Laufbüchse auf.
Bei dieser Ausführungsform entstehen drei Abdichtungsflächen : die zylindrische Abdichtungsfläche a und die beiden Ringflächen d und g. Der Zylinderbund i kann auch in eine entsprechende Eindrehung des Zylinderblocks eingelassen werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Flüssigkeitsgekühlter Zylinder, vorzugsweise für Hochleistungs-Brennkraftmasehinen, mit in ein Köpfe und Mäntel umfassendes Zylindergehäuse von unten her eingezogenen, sogenannten trockenen Laufbuchsen, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbüchsen mit einem am Fussende vorgesehenen, nur über einen Teil ihrer Länge sich erstreckenden Gewinde (e) von vorzugsweise nur wenigen Gewindegängen in die Kühlwassermäntel eingeschraubt sind, wobei sich die Randkanten (d) der im Bereich der Verbrennungsräume liegenden Büehsenmündungen gasdicht gegen die in den Gehäusebohrungen sich ergebenden Schultern anlegen.