DE10006000A1 - Zylindergehäuse für Hubkolbenmaschinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zylindergehäuse für Hubkolbenmaschinen, insbesondere ein Zylinderkurbelgehäuse für Brennkraftmaschinen, mit zumindest einer Bohrung, in die eine Laufbuchse mit Presssitz eingesetzt ist, wobei zur Verbesserung der Montage der Laufbuchse und zur Erzielung einer kostengünstigen Fertigung die Bohrung und die Laufbuchse über die Laufbuchsenlänge (I) in zumindest zwei verschiedenen Durchmessern (d¶1¶, d¶2¶) ausgeführt sind, wobei der Abschnitt (I¶1¶) mit größerem Durchmesser der Bohrung (14) zum Abschnitt (I¶2¶) mit kleinerem Durchmesser der Laufbuchse (16) maßgeblich etwa als Schiebesitz ausgeführt ist. Zur Verringerung der Einpresskräfte ist die Laufbuchse (16) mit im Querschnitt sägezahnförmigen Rillen versehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zylindergehäuse für Hubkolbenmaschinen, insbe­ sondere ein Zylinderkurbelgehäuse für Hubkolben-Brennkraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei Hubkolbenmaschinen, insbesondere bei Hubkolben-Brennkraftmaschi­ nen, ist es bekannt, die Zylinderlauffläche für den im Zylinder gleitenden Kol­ ben in einer Laufbuchse auszubilden, wobei die Laufbuchse in das Zylinder­ gehäuse eingesetzt ist. Bei trockenen Laufbuchsen ist es unter anderem be­ kannt, die zumindest eine Laufbuchse mit geringfügiger maßlicher Über­ deckung zur Bohrung herzustellen und dann in das Zylindergehäuse einzu­ pressen. Dabei sind aber enge Fertigungstoleranzen einzuhalten, die z. B. für eine Serienfertigung ungünstig sind. Schwer beherrschbar sind auch die Einpresskräfte und die Werkstoffspannungen im Bereich des Pressverbun­ des, insbesondere beim Zusammentreffen ungünstiger Toleranzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Zylindergehäuse insbe­ sondere für Hubkolben-Brennkraftmaschinen vorzuschlagen, mit dem ggf. auch bei Verwendung dünnwandiger Laufbuchsen eine prozesssichere Montage unter Vermeidung hoher Einpresskräfte und Werkstoffspannungen erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die zumindest eine Bohrung und die zumindest eine Laufbuchse über die Laufbuchsenlänge in zumindest zwei verschiedene Durchmesser auszuführen, wobei der Abschnitt mit größerem Durchmesser der Bohrung zum Abschnitt mit kleinerem Durchmesser der Laufbuchse maßlich etwa als Schiebesitz ausgeführt ist. Mit dieser Maß­ nahme kann die Laufbuchse z. B. etwa über ihre halbe Länge mit einer rela­ tiv losen Passung in die Bohrung des Zylindergehäuses ggf. vollständig kraftfrei eingeschoben werden, wobei vorteilhaft bereits eine zuverlässige axiale Führung der Laufbuchse gegeben ist. Über die zweite Hälfte ihrer Länge kann die Laufbuchse dann in die gestufte Bohrung eingepresst wer­ den, wobei sich nunmehr über die gesamte Länge der herstellungstechnisch vorgegebene Presssitz einstellt. Es versteht sich, dass ggf. auch mehr als zwei Abstufungen vorgesehen sein können, woraus noch geringere Press­ tiefen resultieren.

Bevorzugt kann die Bohrung jedoch zwei verschiedene Durchmesser auf­ weisen, die im wesentlichen jeweils der halben Laufbuchsenlänge entspre­ chen, wodurch sich sowohl eine ausreichende axiale Führung der Lauf­ buchse beim Einsetzen in die Bohrung ergibt, jedoch der Fertigungsaufwand an der Bohrung und am Außenumfang der Laufbuchse nur geringfügig er­ höht ist.

Die Durchmesserdifferenz z. B. der Bohrung ist < 1 mm, vorzugsweise 0,1- 0,2 mm.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass der Außenumfang der Laufbuchse und/oder die Bohrung mit Vertiefungen, ins­ besondere mit sägezahnartigen Rillen versehen sind. Diese Rillen bzw. Zähne können sich in einem definierten Ausmaß beim Einpressen der Lauf­ buchse verformen, wodurch in fertigungstechnisch vorteilhafter Weise die Herstellgenauigkeit vermindert bzw. die Fertigungstoleranzen vergrößert werden können. Zudem werden die Einpresskräfte vermindert, was insbe­ sondere bei der Verwendung dünnwandiger Laufbuchsen von besonderen Vorteil ist. Durch die sägezahnartige Ausbildung mit definierten Flankenwin­ keln der Rillen tritt zudem ein Verklammerungseffekt ein, der nach dem Ein­ pressen der Laufbuchse bei Vermeidung unzulässiger Werkstoffspannungen einen absoluten Festsitz der Laufbuchse sicherstellt.

Wenn das Zylindergehäuse und die Laufbuchse aus einer Aluminiumlegie­ rung hergestellt sind und die Laufbuchsen relativ dünnwandig sind, kann ggf. zusätzlich die Laufbuchse am Endbereich mit dem Zylindergehäuse strahl­ verschweißt sein (z. B. mittels Elektronenstrahl- oder Laserstrahlschweißung). Ferner kann ggf. die Laufbuchse zusätzlich mittels eines Kle­ bers in der Bohrung gehalten sein. Dabei ergibt die mit Vertiefungen ausge­ führt Oberfläche der Laufbuchse und/oder des Zylindergehäuses noch den Vorteil, dass der Kleber in den Vertiefungen eingebettet bleibt und somit eine zuverlässige Klebeverbindung ermöglicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzel­ heiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Zylinderkurbelgehäuse einer mehrzylindri­ gen Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer durch Presssitz gehal­ tenen und eingeschweißten Laufbuchse; und

Fig. 2 eine Einzelheit Z gemäß Fig. 1 der Laufbuchse.

Fig. 1 zeigt ein im Querschnitt teilweise dargestelltes Zylinderkurbelgehäuse 10 einer mehrzylindrigen Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Zylinder­ kurbelgehäuse 12 aus einer Aluminiumlegierung mit einem Siliziumgehalt von 12% und einer in die Bohrung 14 des Zylinderkurbelgehäuses 12 einge­ setzten, rohrförmigen Laufbuchse aus einer übereutektischen Aluminium- Silizium-Legierung.

Der Außenumfang der Laufbuchse 16 und die Bohrung 14 sind in verschie­ denen Durchmessern d gefertigt, und zwar jeweils über etwa die halbe Lauf­ buchsenlänge l. Zum besseren Verständnis ist in der Fig. 1 diese Durchmes­ serdifferenz übertrieben gezeichnet. Bei der eingezeichneten Trennungslinie 18 ist ein gefaster Übergang 16a an der Laufbuchse 16 vorgesehen, desglei­ chen an dem unteren stirnseitigen Ende der Laufbuchse 16.

Dementsprechend sind der Abschnitt l₁ der Bohrung 14 und der korrespon­ dierende Abschnitt l₁ der Laufbuchse 16 mit geringer maßlicher Überdeckung zur Erzielung eines Presssitzes ausgeführt; gleiches gilt für die Abschnitte l₂.

Hingegen ist die Durchmesserdifferenz von d₁ zu d₂ derart, dass der Ab­ schnitt l₂ der Laufbuchse 16 im Abschnitt l₁, der Bohrung 14 einen losen Schiebesitz ergibt (z. B. ist d₁ der Bohrung 14 0,1 mm < d₂ der Laufbuchse 16).

Daraus resultiert, dass die Laufbuchse 16 in der Zeichnung von oben (Pfeil 24) über ihre halbe Länge l nahezu kraftfrei in die Bohrung 14 einschiebbar ist, und zwar bis die untere Stirnseite der Laufbuchse 16 die Trennungslinie 18 erreicht hat. Damit ist die Laufbuchse 16 bereits exakt vorfixiert, bevor Presskräfte aufgebracht werden. Dann ist die Laufbuchse 16 mittels eines nicht dargestellten Presswerkzeuges einzupressen, wobei in der eingezeich­ neten Position über deren gesamte Länge ein Presssitz zur Bohrung 14 bzw. im Zylinderkurbelgehäuse 12 vorliegt.

Die Laufbuchse 16 kann vor ihrer Montage mit einem geeigneten Metallkle­ ber bestrichen werden (nicht dargestellt) und/oder an ihrem oberen Endbe­ reich z. B. durch Elektronenstrahl-Schweißnähte 20 mit dem Zylinderkurbel­ gehäuse 12 verschweißt werden. Ggf. kann die Laufbuchse 16 im Bereich dieser Schweißnähte eine noch größere Wandstärke aufweisen, die dann nach der Montage der Laufbuchse 16 abgedreht wird.

Gemäß Fig. 2 ist der Außenumfang der Laufbuchse 16 mit sägezahnartigen Vertiefungen bzw. Rillen 22 durchgehend gleicher Konfiguration versehen, wobei die Durchmesser d₁ und d₂ durch die zwischen den Rillen liegenden Zahnspitzen 22a gebildet sind. Die Rillen können schraubenförmig wie bei der Fertigung eines Gewindes angeordnet sein.

Die in der Einpressrichtung (Pfeil 24) vorne liegenden Flanken 22b der Rillen 22 weisen einen Winkel von 15°, die hinten liegenden Flanken 22c einen Winkel von 85° zur Zylindermittelachse auf; deren Tiefe beträgt ca. 0,6 mm.

Durch diese definierte Konfiguration der Rillen 22 wird bei größeren mögli­ chen Herstellungstoleranzen durch die plastische Verformung der Zahnspit­ zen 22a die erforderliche Einpresskraft vermindert und es werden durch die gegebene Linienberührung Werkstoffspannungen abgebaut. Ferner tritt durch eine gewisse plastische Verformung auch der Bohrung 14 ein Ver­ klammerungseffekt mit den Zahnspitzen 22a ein, der die Laufbuchse 16, die nach unten durch einen angegossenen Bund 26 (vgl. Fig. 1) des Zylinder­ kurbelgehäuses 12 gesichert ist, nach oben verstärkt fest hält.

Claims (10)

1. Zylindergehäuse für Hubkolbenmaschinen, insbesondere Zylinderkurbel­ gehäuse für Brennkraftmaschinen, mit zumindest einer Bohrung, in die eine Laufbuchse mit Presssitz eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (14) und die Laufbuchse (16) über die Laufbuchsen­ länge (l) in zumindest zwei verschiedene Durchmesser (d₁, d₂) ausgeführt sind, wobei der Abschnitt (l₁) mit größerem Durchmesser der Bohrung (14) zum Abschnitt (l₂) mit kleinerem Durchmesser der Laufbuchse (16) maßlich etwa als Schiebesitz ausgeführt ist.

2. Zylindergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (14) und die Laufbuchse (16) zwei verschiedene Durchmesser (d₁, d₂) aufweisen, die im wesentlichen jeweils der halben Laufbuchsen­ länge (l₁, l₂) entsprechen.

3. Zylindergehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesserdifferenz < 1 mm, vorzugsweise 0,1 - 0,2 mm, beträgt.

4. Zylindergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, dass der Außenumfang der Laufbuchse (16) und/oder die Bohrung (14) mit Vertiefungen (22) versehen sind.

5. Zylindergehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen Rillen (22) mit im Querschnitt sägezahnförmiger Ausbildung sind.

6. Zylindergehäuse nach den Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in Einpressrichtung (24) vorne liegenden Flanken (22b) der Ril­ len (22) zwischen 10° und 30° und die hinten liegenden Flanken (22c) zwischen 90° und 75° zur Bohrungsachse geneigt sind.

7. Zylindergehäuse nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Rillen (22) < 1,5 mm, bevorzugt ca. 0,6 mm, beträgt.

8. Zylindergehäuse nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbuchse (16) und das Zylin­ dergehäuse (12) aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sind.

9. Zylindergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, dass die Laufbuchse (16) zusätzlich mittels eines Klebers in der Bohrung (14) gehalten ist.

10. Zylindergehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, dass die Laufbuchse (16) zusätzlich zumindest an einem Endbereich (bei 20) mit dem Zylindergehäuse (12) strahlver­ schweißt ist.