CN2900814Y - 用于内燃机的汽缸套 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提出一种用于内燃机的汽缸套，其外表面包含一在整个轴长上延伸的平坦区域(61)，所述的汽缸套是作为一粗糙铸造衬套而形成的，该衬套的外表面具有在整个轴长上延伸的且由许多带有底切的隆起组成的一粗糙带，以此来保证在发动机工作时产生的燃烧热充分排放。

Description

用于内燃机的汽缸套
技术领域
本实用新型涉及一种用于内燃机的汽缸套。
背景技术
欧洲专利文献EP 0837235B1已揭露了一种与上述技术领域相称的由铁组成的汽缸套，该汽缸套通过其底部区域被浇铸到一铝制发动机体，且在这个底部区域上具有一环绕该衬套圆周的、横截面为钳状的啮合部分，该啮合部分有利于衬套在发动机体材料中的固定。通过这样可以避免在汽缸套和发动机体加热过程中，由于铁和铝的不同的膨胀系数，在汽缸套和发动机体之间形成一缝隙，该缝隙可能导致通过发动机体的热量排放的恶化及汽缸套的过热从而导致汽缸套的损坏。
然而在此仅仅是承受较低温度的衬套的底部区域被浇铸到发动机体。汽缸套的上部区域承受很高的温度，因为燃烧在此进行，而且由于侧面平坦化的区域而使得汽缸套被紧密相邻地放置在一起。因此，根据现有技术，该上部区域被一缝隙包围，用于冷却汽缸套的这部分区域的水将被导入到该缝隙中。这就产生一种非常耗费的结构，而且该结构给汽缸套的上部区域提供低的强度，由在此进行的燃烧的点燃压力导致的力将作用于该上部区域，且该上部区域是被水套围绕着。
发明内容
因此，本发明的任务在于，设计一种侧面平坦化的汽缸套，其可以节约空间地被安置，而且其是这样形成的，尽管是可以完全地被浇铸到发动机体上，却不会在发动机工作时产生因不足的热量排放而导致的温度问题。
为解决上述技术问题，本实用新型所述的汽缸套是作为粗糙铸造衬套而形成的，该衬套的外表面包含一个在整个长轴上延伸的且由许多带有底切的隆起11，12组成的粗糙带。本实用新型的符合目的的形状是从属权利要求的对象。
位于粗糙铸造衬套外表面的粗糙带提供一个很大的与发动机体材料接触的外表面，通过该外表面，燃烧热可以很好地被传导。此外，许多带有底切的隆起可得到衬套和发动机体之间的紧密夹紧，该夹紧可以阻止在由于衬套和发动机体的不同组成材料而导致的不同的膨胀系数下，在衬套和发动机体之间形成绝热的缝隙。
下面将借助附图说明本实用新型的几个实施例。
附图说明
图1显示一用于四汽缸发动机的由四个粗糙铸造衬套组成的衬套组；
图2用俯视图显示图1的粗糙铸造衬套组；
图3显示横穿衬套壁的横截面局部放大图，该部分粗糙带具有不规则分布的隆起；
图4显示横穿衬套壁的横截面局部放大图，该部分粗糙带具有规则分布的隆起；
图5显示平坦化的粗糙铸造衬套的形状，其中衬套壁厚变化，粗糙带深度不变，以及横截面外形为椭圆形；
图6显示平坦化的粗糙铸造衬套的形状，其中衬套壁厚变化，粗糙带深度不变，以及横截面外形由四段圆弧段组成；
图7显示平坦化的粗糙铸造衬套的形状，其中衬套壁厚变化，粗糙带深度不变，以及横截面外形由两段圆弧段和两段平段组成；
图8显示用于四汽缸发动机的具有符合图5的椭圆外部轮廓的四个粗糙铸造衬套的一种布局；
图9显示平坦化的粗糙铸造衬套的形状，其中衬套壁厚不变，粗糙带深度变化，以及横截面外形为椭圆形；
图10显示平坦化的粗糙铸造衬套的形状，其中衬套壁厚不变，粗糙带深度变化，以及横截面外形由四段圆弧段组成；
图11显示平坦化的粗糙铸造衬套的形状，其中衬套壁厚不变，粗糙带深度变化，以及横截面外形由两段圆弧和两段平段组成；
图12显示用于四汽缸发动机的具有符合图9的椭圆外部轮廓的四个粗糙铸造衬套的一种布局；
图13显示粗糙铸造衬套的形状，其中衬套壁厚变化，粗糙带深度不变，但在相对的平坦化的那些衬套区域的外表面没有粗糙铸造结构，以及横截面外形为椭圆形；
图14显示粗糙铸造衬套的形状，其中衬套壁厚变化，粗糙带深度不变，但在相对的平坦化的那些衬套区域的外表面没有粗糙铸造结构，以及横截面外形由四段圆弧段组成；
图15显示粗糙铸造衬套的形状，其中衬套壁厚变化，粗糙带深度不变，但在相对的平坦化的那些衬套区域的外表面没有粗糙铸造结构，以及横截面外形由两段圆弧段和两段平段组成；
图16显示两个通过平坦化的区域组合起来的粗糙铸造衬套；
图17显示两个借助两个桥组合起来的粗糙铸造衬套；
图18显示一种用于组合粗糙铸造衬套的桥的形状；
图19显示另一种用于组合粗糙铸造衬套的桥的形状；
图20显示具有用侧视图表示的平坦区域的粗糙铸造衬套，该平坦区域在其下面部分具有一台阶；
图21显示具有用俯视图表示的平坦区域的粗糙铸造衬套的局部放大图，在该平坦区域的下面部分可看到台阶；
图22显示具有用俯视图表示的平坦区域的粗糙铸造衬套，在该平坦区域的下面部分可看到台阶；
图23显示用侧视图表示的粗糙铸造衬套，其中在平坦区域的下面部分具有一台阶；
图24显示图23中用侧视图表示的粗糙铸造衬套沿A-A的截面图，其中在平坦区域的下面部分具有一台阶；
图25显示两个在平坦区域之间具有一间隔元件的相互连接的粗糙铸造衬套；
图26显示图25的间隔元件的一个放大图。
附图标记
X：腹板宽度
Y：粗糙带深度
Z：两个粗糙铸造衬套之间的间隔
1-4：粗糙铸造衬套
5：衬套组
6-8：壁厚
9，10：横截面
11，12：隆起
13，14：底切
15-17：衬套，汽缸套
18：衬套组
19，19′，19″：衬套壁
20：粗糙带
21-24：衬套16外形的各段
25-28：衬套17外形的各段
29-31：衬套，汽缸套
32：衬套壁
33，33′，33″：粗糙带
34：衬套组
35-37：衬套，汽缸套
38，39：衬套35的平坦化区域
40，41：衬套36的平坦化区域
42，43：衬套37外形轮廓的各段
44：粘合或者焊层
45，45′，46，46′：桥
47-50：顶面
51，52：衬套，汽缸套
53，53′：台阶
54，54′：台阶53的平坦化区域
55：间隙距离
56：壁厚
57：粗糙带深度
58：汽缸直径
60：腹板宽度
61：平坦区域
62：间隔元件
63，64：平坦化区域
具体实施方式
图1用透视图及图2用俯视图显示了一个由四个粗糙铸造衬套1至4组成的衬套组5。这四个粗糙铸造衬套1至4具有在其整个轴长上延伸的被粗糙化的外表面。其中，相互邻接在一起的衬套1至4的共有的衬套壁区域具有一腹板宽度x，该宽度与粗糙铸造衬套的其他部分的壁厚一致。
这个衬套组5将在一个唯一的铸造工艺中由铝硅合金制成，这里可以应用铸锭铸造工艺或者消失模铸造工艺。两种铸造工艺都可以从现有技术中得到(对于消失模铸造工艺可以参见文献DE 19958185A1)，在这里就不详细叙述。在发动机体的制造过程中，整个衬套组5将被放入预定的铸模并且用浇铸材料重铸。
在图3和图4中描述的横穿粗糙铸造衬套壁的横截面9和10显示了粗糙带的形状，在这里，横截面9中的粗糙带具有不规则分布的隆起11而横截面10具有规则分布的隆起12。在这两种情况下，隆起11和12都是这样构成的：由这些隆起将形成底切13，14，底切的作用在于将粗糙铸造衬套固定在发动机体的重铸材料中。隆起11和12的高度以及因此而形成的粗糙带的深度y的值为0.2mm到2mm。
在图5至15用横截面描述的平坦化的粗糙铸造衬套可以由铸铁构成且优先地采用离心铸造工艺制造。但它们也可由铝硅合金组成，铝硅合金开辟在铸锭铸造工艺、离心铸造工艺或者消失模铸造工艺来制造粗糙铸造衬套的可能性。在这里，衬套可以在铸造工艺过程中已经得到最终的一面或两面平坦化的外形。但也存在这样的可能性，在铸造工艺之后通过机械加工(铣切)将衬套平坦化。
在由轻金属(比如铝、镁或者它们的合金)构成的发动机体的制造过程中，一方面有这种可能性，将衬套插到铸造工具的顶尖座套筒上，并对准使衬套被平坦化的区域相对放置，然后用发动机体的轻金属材料重铸衬套。另一方面，衬套可以通过其平坦区域并排连接在一起，也就是说，通过其平坦化的外围表面相互熔焊、钎焊或者粘合在一起，这样就形成了衬套在断面上的眼镜形状的布局。然后，这样得到的衬套组将被放入到铸造工具，并用发动机体的轻金属重铸。
下列在图5至7、9至11及13至15中描述的粗糙铸造衬套的可能的形状是：
图5描述了一衬套15，该衬套具有横截面为椭圆的外形、可变的衬套壁19厚度和不变的粗糙带20深度。
图6描述一衬套16，该衬套具有可变的衬套壁19′厚度、不变的粗糙带20深度以及一横截面由四个近似相同大小的圆弧段21至24组成的外形，在这里，衬套壁19′的较厚区域向外是以相对的圆弧段21和22为界，衬套壁19′的较薄区域向外是以相对的圆弧段23和24为界，也就是说衬套壁的平坦化区域向外是以这些圆弧段为界。
图7描述一衬套17，该衬套具有可变的衬套壁19″厚度、不变的粗糙带20深度以及一横截面由两个相对的圆弧段25、26，和两个相对的平段27、28共同组成的。在这里，衬套17的相对的被平坦化的区域向外是以平段27、28为界。
图8显示将具有椭圆外形的粗糙铸造衬套15以节约空间的方式相邻并排布置的一种可能性，因此形成一适合四汽缸发动机的衬套组18。在此，衬套15的平坦化区域是以椭圆轮廓的短轴区域为界，在布置衬套15成为衬套组18的过程中，这些平坦化区域将相间隔地相对放置。
图9描述一衬套29，该衬套具有不变的衬套壁32厚度、可变的粗糙带33深度以及一横截面为椭圆的外形轮廓，这个轮廓与图5的衬套的外形相同。
图10描述一衬套30，该衬套具有不变的衬套壁32厚度、可变的粗糙带33′深度以及一横截面由圆弧段组成的外形轮廓，此外形轮廓与图6的衬套16的外形相同。
图11描述一衬套31，该衬套具有不变的衬套壁32厚度、可变的粗糙带33″深度以及一横截面由分别两两相对的两个圆弧段和两个平段组成的外形，此外形与图7描述的衬套17的外形相同。
图9至11描述的粗糙铸造衬套29至31将用离心铸造工艺制造，在这里，粗糙带33、33′和33″的变化可以通过相应调整工艺参数来实现。
图12显示将四个图9显示的粗糙铸造衬套29组合成一衬套组34的一种布局，这里的衬套组与图8描述的用于四汽缸发动机的衬套组相似。在此，图中显示类型的粗糙铸造衬套可以0.5mm至0.05mm的间隔相邻并排布置。
图13描述一衬套35，该衬套具有可变的衬套壁厚度、不变的粗糙带深度以及一椭圆外形轮廓，该外形轮廓与图5描述的衬套15的外形轮廓相同。这里相对的平坦化的衬套区域38和39不具有粗糙铸造结构。
图14描述一衬套36，该衬套具有可变的衬套壁厚度、不变的粗糙带深度以及一横截面由若干个圆弧段组成的外形轮廓，此外形轮廓与图6描述的衬套16的外形相同。其中，相对的平坦化的衬套区域40和41不具有粗糙铸造结构。
图15描述一衬套37，该衬套具有可变的衬套壁厚度、不变的粗糙带深度以及一横截面由两个圆弧段和两个平段组成的外形轮廓，此外形轮廓与图7描述的衬套17的外形相同。在这里，对于在依次布置好的衬套组中的第一或最后一个衬套，可以使外形轮廓的平段43具有粗糙铸造结构而相对的平段42不具有粗糙铸造结构。在此，粗糙铸造衬套35至37的外形轮廓中的不具有粗糙铸造结构的那些段38至42可以在铸造过程中已经制造出来。但是也可以将衬套的整个外围表面都先制成粗糙铸造结构，接着再把将要被平坦化的衬套区域的粗糙铸造结构铣切去除。
在图7、11和15中描述的衬套17、31和37，其外形轮廓具有平段27、28、42和43，可以在这些平段上通过粘合、钎焊或者熔焊相互连接在一起，这样就形成横截面为眼镜形状的衬套结构。这可以带来好处，即在发动机体制造过程中可以同时安放多个衬套到铸造机床上，这样可以加速发动机体的制造并降低成本。在图16中，相对的平坦化的衬套区域在衬套组装之前将分别被涂上一层粘合层或者焊层。
在浇铸到发动机体之前将衬套相互连接起来的另一种可能性是如图17所描述的。这里将利用桥45和46，这些桥将被粘合或焊接在衬套51和52的顶面47和48以及顶面49和50的相邻区域上，从而将衬套51和52连接起来。
按照图18，桥45和46可以具有圆片的形状。按照图19，桥45′和46′也可以是矩形片状。这些桥是由轻金属或者一种轻金属合金制成的。
当在铸造之前将衬套固定到顶尖座套筒时，衬套之间的间隙不可以任意小，以便发动机体的轻金属流入衬套间的空隙，填充衬套间的空间，并在冷却之后实现一衬套间的牢固连接。如果要将衬套在相对的外围区域平坦化，那么为此就必需设法使衬套在安装过程中在顶尖座套筒上始终占有一个明确定义的转动位置，以使衬套的平坦化区域之间的间隙保持其最大宽度，且不因部分转动的衬套而被缩小或者被完全封闭。这可以通过这样来实现，即相对的衬套外围表面的平坦区域在其下部朝向曲轴的区域具有台阶53、53′，这些台阶在图20、23和24以侧视图，在图21和22以俯视图来描述的。台阶53、53′同样具有被平坦化的区域54、54′(见图20、23、24)，该平坦化区域在将衬套推到顶尖座套筒时，必须对准使其相互平行，以使衬套和顶尖座套筒相配，从而确保衬套相互间始终占有一个明确定义的转动位置。补充地，衬套也可以通过台阶53，53′的平坦化区域54，54′相互并排连接起来，也就是说相互粘合或焊接起来。
理想地，间隙距离55为1mm至3.5mm，当粗糙铸造衬套的壁厚56为2.5mm，且粗糙带深度57为1.5mm时。当衬套的汽缸直径为58mm至82mm时，腹板宽度为5.5mm。在这里可实现的汽缸距离59为87.5mm。
从图23中的侧视图和图24的正视图可容易看出形成于衬套外围表面的平坦区域61，与其他衬套外围表面相反，该区域不具有粗糙带。
使粗糙铸造衬套的平坦区域保持间隔并且确保将衬套布置在一个明确定义的相对转动位置上的另一个解决方案在于，根据图25和26，放置在平坦化区域63和64之间的一个间隔元件62。这个方案又有其优点，即在相互保持间隔的衬套的平坦化区域63和64之间为将被引入到发动机体的冷却孔留有空间。
根据在附图中未描述的粗糙铸造衬套的形状，相互并排布置的衬套的外表面的相对放置的区域可以凹形形成。

Claims (26)

1.用于内燃机的汽缸套，所述汽缸套的外表面包含至少一个在整个长轴上延伸的平坦化区域(27，28，38-43，54，54′，61)，以及在其下部朝向曲轴的区域至少包含一个啮合部分，所述啮合部分包含至少一个带有底切的突出部，其特征在于，所述的汽缸套为粗糙铸造衬套，该衬套的外表面包含一个在整个长轴上延伸的且由许多带有底切的隆起(11，12)组成的粗糙带。
2.根据权利要求1所述的汽缸套，其特征在于，所述的隆起(11，12)的高度为0.2mm至2mm。
3.根据权利要求1或2所述的汽缸套，其特征在于，一横截面为椭圆的外形轮廓。
4.根据权利要求3所述的汽缸套，其特征在于，在粗糙带深度不变时，所述汽缸套的外形是通过一沿圆周变化的衬套壁厚来形成的。
5.根据权利要求3所述的汽缸套，其特征在于，在衬套壁不变时，所述汽缸套的外形是通过一沿圆周变化的粗糙带深度形成的。
6.根据权利要求3所述的汽缸套，其特征在于，在汽缸套的下部朝向曲轴箱的带有一台阶(53)的一侧的所述的至少一平坦化区域设有一径向向外的平坦化区域(54)。
7.根据权利要求3所述的汽缸套，其特征在于，所述的汽缸套是由铝硅合金组成的。
8.根据权利要求3所述的汽缸套，其特征在于，所述的汽缸套是由烧结金属组成的。
9.根据权利要求1或2所述的汽缸套，其特征在于，一外形轮廓，所述的外形轮廓横截面由四个相同大小的圆弧段组成。
10.根据权利要求9所述的汽缸套，其特征在于，在粗糙带深度不变时，所述汽缸套的外形是通过一沿圆周变化的衬套壁厚来形成的。
11.根据权利要求9所述的汽缸套，其特征在于，在衬套壁不变时，所述汽缸套的外形是通过一沿圆周变化的粗糙带深度形成的。
12.根据权利要求9所述的汽缸套，其特征在于，在汽缸套的下部朝向曲轴箱的带有一台阶(53)的一侧的所述的至少一平坦化区域设有一径向向外的平坦化区域(54)。
13.根据权利要求9所述的汽缸套，其特征在于，所述的汽缸套由铸铁组成。
14.根据权利要求9所述的汽缸套，其特征在于，所述的汽缸套是由铝硅合金组成的。
15.根据权利要求9所述的汽缸套，其特征在于，所述的汽缸套是由烧结金属组成的。
16.根据权利要求1或2所述的汽缸套，其特征在于，一外形轮廓，所述的外形轮廓横截面由两个相对的圆弧段(25，26)和两个相对的平段(27，28)组成。
17.根据权利要求16所述的汽缸套，其特征在于，在粗糙带深度不变时，所述汽缸套的外形是通过一沿圆周变化的衬套壁厚来形成的。
18.根据权利要求16所述的汽缸套，其特征在于，在衬套壁不变时，所述汽缸套的外形是通过一沿圆周变化的粗糙带深度形成的。
19.根据权利要求16所述的汽缸套，其特征在于，在汽缸套的下部朝向曲轴箱的带有一台阶(53)的一侧的所述的至少一平坦化区域设有一径向向外的平坦化区域(54)。
20.根据权利要求16所述的汽缸套，其特征在于，所述的汽缸套是由铝硅合金组成的。
21.根据权利要求16所述的汽缸套，其特征在于，所述的汽缸套是由烧结金属组成的。
22.根据权利要求1，2，4，5，10，11，17，18中的任意一项所述的汽缸套，其特征在于，在汽缸套的下部朝向曲轴箱的带有一台阶(53)的一侧的所述的至少一平坦化区域设有一径向向外的平坦化区域(54)。
23.根据权利要求22所述的汽缸套，其特征在于，所述的汽缸套是由铝硅合金组成的。
24.根据权利要求22所述的汽缸套，其特征在于，所述的汽缸套是由烧结金属组成的。
25.根据权利要求1，2，4，5，10，11，17，18中的任意一项所述的汽缸套，其特征在于，所述的汽缸套是由铝硅合金组成的。
26.根据权利要求1，2，4，5，10，11，17，18的任意一项所述的汽缸套，其特征在于，所述的汽缸套是由烧结金属组成的。
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