DE102011102208A1 - Cylinder liner and method for its production - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderlaufbuchse (10, 110) für ein Zylinderkurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Zylinderlaufbuchse aus einem Kopfteil (11, 111) und einem Schaftteil (12, 112) besteht, die über eine Fügenaht (18, 118) fest miteinander verbunden sind. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Zylinderlaufbuchse.The invention relates to a cylinder liner (10, 110) for a cylinder crankcase of an internal combustion engine. According to the invention, it is provided that the cylinder liner consists of a head part (11, 111) and a shaft part (12, 112), which are firmly connected to one another via a joint seam (18, 118). The present invention further relates to a method for producing such a cylinder liner.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderlaufbuchse für ein Zylinderkurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbuchse.The present invention relates to a cylinder liner for a cylinder crankcase of an internal combustion engine. The present invention further relates to a method of manufacturing a cylinder liner.
Zylinderlaufbuchsen werden in der Regel aus einem Stahlwerkstoff oder einem Gusseisenwerkstoff hergestellt. Bei Verwendung eines Stahlwerkstoffes wird in der Regel ein zylinderförmiges Rohr hergestellt und anschließend zu einer Zylinderlaufbuchse fertigbearbeitet. Insbesondere dann, wenn die Zylinderlaufbuchse an ihrem oberen freien Ende mit einem Flansch versehen sein soll, muss das zylinderförmige Rohr einen großen Querschnitt bzw. eine große Wanddicke aufweisen so dass der Flansch durch spanendes Bearbeiten der restlichen Mantelfläche des Rohrs hergestellt werden kann. Dies geht mit einem großen Materialverlust einher.Cylinder liners are usually made of a steel material or a cast iron material. When using a steel material, a cylindrical tube is usually produced and then finished to a cylinder liner. In particular, when the cylinder liner is to be provided at its upper free end with a flange, the cylindrical tube must have a large cross-section or a large wall thickness so that the flange can be made by machining the remaining lateral surface of the tube. This is accompanied by a large loss of material.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Zylinderlaufbuchse bzw. ein gattungsgemäßes Verfahren so weiterzubilden, dass der Materialverlust verringert wird.The present invention is therefore the object of developing a generic cylinder liner or a generic method so that the loss of material is reduced.
Die Lösung besteht darin, dass die Zylinderlaufbuchse aus einem Kopfteil und einem Schaftteil besteht, die über eine Fügenaht fest miteinander verbunden sind. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einner Zylinderlaufbuchse für ein Zylinderkurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: (a) Herstellen eines Rohlings eines Kopfteils; (b) Herstellen eines Rohlings eines Schaftteils; (c) Ausbilden einer Fügefläche am unteren freien Ende des Rohlings des Kopfteils; (d) Ausbilden einer Fügefläche am oberen freien Ende des Rohlings des Schaftteils; (e) Fügen der Rohlinge über ihre Fügeflächen zu einem Rohling einer Zylinderlaufbuchse; (f) Fertigbearbeiten des Rohlings zur fertigen Zylinderlaufbuchse.The solution is that the cylinder liner consists of a head part and a shaft part, which are firmly connected to each other via a joint seam. The subject matter of the present invention is furthermore a method for producing a cylinder liner for a cylinder crankcase of an internal combustion engine, characterized by the following method steps: (a) producing a blank of a head part; (b) forming a blank of a shank part; (c) forming a joining surface at the lower free end of the blank of the head part; (D) forming a joining surface at the upper free end of the blank of the shaft portion; (e) joining the blanks via their joining surfaces to form a blank of a cylinder liner; (f) finishing the blank to the finished cylinder liner.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass Bereiche der erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse mit unterschiedlichen Wanddicken aus separaten Bauteilen bestehen. So kann ein Bereich der Zylinderlaufbuchse mit einer geringen Wanddicke aus einem Rohling mit entsprechend geringer Wanddicke herstellt werden, während ein Bereich der Zylinderlaufbuchse mit großer Wanddicke, bspw. ein Flanschbereich, aus einem Rohling mit entsprechend großer Wanddicke hergestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Zylinderlaufbuchse hat ferner den großen Vorteil, dass eine flexible Werkstoffauswahl möglich ist, so dass Bereiche der Zylinderlaufbuchse, die im Motorbetrieb unterschiedlich großen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt sind, aus hierfür besonders geeigneten Werkstoffen herstellt werden können. Die Belastbarkeit der Zylinderlaufbuchse im Motorbetrieb wird somit erhöht.The embodiment according to the invention is characterized in that regions of the cylinder liner according to the invention with different wall thicknesses consist of separate components. Thus, a region of the cylinder liner with a small wall thickness can be produced from a blank having a correspondingly small wall thickness, while a region of the cylinder liner with a large wall thickness, for example a flange region, can be produced from a blank having a correspondingly large wall thickness. The cylinder liner according to the invention also has the great advantage that a flexible material selection is possible, so that areas of the cylinder liner, which are exposed to different levels of mechanical and thermal stresses in engine operation, can be made from this particularly suitable materials. The load capacity of the cylinder liner during engine operation is thus increased.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous developments emerge from the subclaims.
Das Kopfteil und das Schaftteil können bspw. mittels Schweißen, Löten oder Kleben miteinander verbunden sein. Besonders bevorzugt werden der Rohling des Kopfteils und der Rohling des Schaftteils mittels Reibschweißen gefügt, da eine Reibschweißverbindung besonders dauerhaft und belastbar ist. In diesem Fall können die während des Reibschweißvorgangs entstehenden typischen Reibschweißwulste problemlos im Zuge des Fertigbearbeitens des resultierenden Rohlings zur fertigen erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse entfernt werden.The head part and the shaft part can, for example, be connected to one another by means of welding, soldering or gluing. Particularly preferably, the blank of the head part and the blank of the shaft part are joined by means of friction welding, since a friction-welded connection is particularly durable and resilient. In this case, the typical Reibschweißwulste arising during the friction welding process can be easily removed in the course of finishing the resulting blank to the finished cylinder liner according to the invention.
Die Fügenaht der erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse bzw. die jeweilige Fügefläche der Rohlinge des Kopfteils und des Schaftteils können horizontal oder schräg zu ihrer jeweiligen Mittelachse (M) verlaufen. Letzteres hat den Vorteil, dass der Rohling des Kopfteils und der Rohling des Schaftteils durch Kontaktieren ihrer jeweiligen Fügeflächen sich vor dem Fügevorgang von selbst zentrieren.The joining seam of the cylinder liner according to the invention or the respective joining surface of the blanks of the head part and the shaft part can extend horizontally or obliquely to their respective central axis (M). The latter has the advantage that the blank of the head part and the blank of the shaft part by contacting their respective joining surfaces center themselves before the joining process.
Das Kopfteil der erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse weist bevorzugt einen umlaufenden Flansch auf, um die Zylinderlaufbuchse im Zylinderkurbelgehäuse besonders einfach zu zentrieren bzw. zu fixieren. Ferner kann das Kopfteil unterhalb des umlaufenden Flansches eine umlaufende Ausrundung aufweisen, die zweckmäßigerweise im Zuge der Fertigbearbeitung durch spanende Bearbeitung und/oder plastische Verformung, z. B. Rollieren, eingeformt wird.The head part of the cylinder liner according to the invention preferably has a circumferential flange in order to center or fix the cylinder liner in the cylinder crankcase in a particularly simple manner. Furthermore, the head part below the peripheral flange have a circumferential rounding, which expediently in the course of finishing by machining and / or plastic deformation, for. B. Rolling, is formed.
Besonders bevorzugt ist das Schaftteil der erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse aus einem zylinderförmigen Rohr gebildet bzw. wird als Rohling des Schaftteils ein zylinderförmiges Rohr verwendet. Die Herstellung eines solchen Rohrs ist besonders einfach und kostengünstig.Particularly preferably, the shaft part of the cylinder liner according to the invention is formed from a cylindrical tube or a cylindrical tube is used as the blank of the shaft part. The production of such a tube is particularly simple and inexpensive.
In einer vorteilhaften Weiterbildung bestehen das Kopfteil aus einem Gusseisenwerkstoff und das Schaftteil aus einem Stahlwerkstoff zugunsten einer erhöhten Robustheit bzgl. Kavitationsschädigung der wasserseitigen Mantelfläche. In einer anderen vorteilhaften Ausführung bestehen das Kopfteil aus einem Stahlwerkstoff und das Schaftteil aus einem Gusseisenwerkstoff zugunsten einer verbesserten Festigkeit im Bereich des hochbelasteten Radius' unterhalb des Flanschkragens. Auf diese Weise können diejenigen Bereiche der erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse, die im Motorbetrieb unterschiedlich großen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt sind, aus einem für die jeweiligen Belastungen besonders gut geeigneten Werkstoff hergestellt werden.In an advantageous development, the head part consists of a cast iron material and the shaft part of a steel material in favor of increased robustness with respect to cavitation damage of the water-side lateral surface. In another advantageous embodiment, the head part of a steel material and the shaft part of a cast iron material in favor of improved strength in the region of the highly loaded radius' below the flange collar. In this way, those areas of the cylinder liner according to the invention, the different engine and thermal loads during engine operation are exposed, are made of a material particularly suitable for the respective loads.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen in schematischer, nicht maßstabsgetreuer Darstellung:Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Shown schematically, not to scale:
Im Ausführungsbeispiel wurden die Rohlinge
Im Ausführungsbeispiel wurden die Rohlinge
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