DE102013019421B4

DE102013019421B4 - Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine sowie Verfahren zum Herstellen eines Zylinderkurbelgehäuses

Info

Publication number: DE102013019421B4
Application number: DE102013019421.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Weber
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2020-12-03
Anticipated expiration: 2033-11-21
Also published as: DE102013019421A1

Abstract

Zylinderkurbelgehäuse (2) einer Brennkraftmaschine (1) mit wenigstens einem Zylinder (3), in dem ein Kolben (4) der Brennkraftmaschine (1) längsbeweglich angeordnet ist, und mit einer in dem Zylinder (3) angeordneten Zylinderlaufbuchse (6), wobei die Zylinderlaufbuchse (6) einen Kolbenlaufbereich (7) und wenigstens einen einem unteren Totpunkt des Kolbens zugewandten Übergangsbereich (8) aufweist, wobei der Übergangsbereich (8) einen größeren Innendurchmesser aufweist als der Kolbenlaufbereich (7), wobei die Zylinderlaufbuchse (6) an dem Übergangsbereich (8) eine Anlagefläche (11) aufweist, die an einer Gegenanlagefläche (12) des Zylinders (3) anliegt, die durch eine Stufung des Innendurchmessers des Zylinders (3) realisiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (8) denselben Innendurchmesser aufweist wie ein sich an den Übergangsbereich (8) anschließender Endbereich des Zylinders (3), sodass der Kolben (4) während eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine (1) eine Kontaktstelle (15) zwischen der Zylinderlaufbuchse (6) und dem Zylinder (3) ausschließlich in radialer Richtung beabstandet überstreicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, mit wenigstens einem Zylinder, in dem ein Kolben der Brennkraftmaschine längsbeweglich angeordnet ist, und mit einer in dem Zylinder angeordneten Zylinderlaufbuchse, wobei die Zylinderlaufbuchse einen Kolbenlaufbereich und wenigstens einen einem unteren Totpunkt des Kolbens zugewandten Übergangsbereich aufweist, wobei der Übergangsbereich einen größeren Innendurchmesser aufweist als der Kolbenlaufbereich, wobei die Zylinderlaufbuchse an dem Übergangsbereich eine Anlagefläche aufweist, die an einer Gegenanlagefläche des Zylinders anliegt, die durch eine Stufung des Innendurchmessers des Zylinders realisiert ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Zylinderkurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine.
Die Brennkraftmaschine weist den wenigstens einen Zylinder auf, in welchem der Kolben verlagerbar beziehungsweise längsbeweglich angeordnet ist. Die Verlagerung des Kolbens ist entsprechend beispielsweise entlang einer Längsmittelachse des Zylinders vorgesehen. Der Zylinder liegt insbesondere als Ausnehmung in einem Motorblock beziehungsweise Zylinderkurbelgehäuse vor. Dieser besteht bevorzugt aus einem Leichtmetall beziehungsweise einer Leichtmetalllegierung oder aus Eisen. Als Leichtmetall beziehungsweise Leichtmetalllegierung wird beispielsweise Aluminium, insbesondere übereutektisches oder untereutektisches Aluminium, oder eine Aluminiumlegierung, insbesondere eine Magnesium aufweisende Aluminiumlegierung, eingesetzt. Das Material, aus welchem das Zylinderkurbelgehäuse hergestellt wird, kann beispielsweise in einem Gießverfahren verarbeitet werden. Bevorzugt weist die Brennkraftmaschine selbstverständlich mehrere Zylinder auf, welche wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, in dem Zylinderkurbelgehäuse ausgebildet sind. Die Zylinder sind beispielsweise in Reihen-, V- oder W-Anordnung vorgesehen. Jedem Zylinder ist ein Kolben zugeordnet. Die Brennkraftmaschine verfügt vorzugsweise zusätzlich über einen Zylinderkopf, welcher mit dem Zylinderkurbelgehäuse verbunden ist und den wenigstens einen Zylinder abschließt beziehungsweise verschließt.
Um die Lauffestigkeit der Brennkraftmaschine zu verbessern, insbesondere hinsichtlich Verschleiß, Reibung, Korrosion und/oder Fressneigung, und mithin ein schnelles Verschleißen des Motorblocks beziehungsweise des Zylinderkurbelgehäuses zu vermeiden, kann es vorgesehen sein, dass der Kolben nicht unmittelbar mit einer Innenwand des Zylinders in Berührkontakt beziehungsweise Gleitkontakt steht. Vielmehr ist in dem Zylinder die Zylinderlaufbuchse eingesetzt, welche eine Lauffläche für den Kolben aufweist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Zylinderkurbelgehäuse aus dem Leichtmetall beziehungsweise der Leichtmetalllegierung besteht. Die Zylinderlaufbuchse besteht bevorzugt aus einem anderen, insbesondere festeren, Material als das Zylinderkurbelgehäuse, beispielsweise aus Eisen beziehungsweise Stahl, insbesondere aus Gusseisen, besonders bevorzugt aus Grauguss. Alternativ kann selbstverständlich die Zylinderlaufbuchse auch aus Aluminium beziehungsweise einer Aluminiumlegierung oder aus Stahl hergestellt sein. Auch Keramik oder eine Stahllegierung, insbesondere Edelstahl, kann verwendet werden. Beispielsweise ist der Temperaturausdehnungskoeffizient des Materials des Zylinderkurbelgehäuses von dem Temperaturausdehnungskoeffizient des Materials der Zylinderlaufbuchse verschieden. Bevorzugt ist letzterer kleiner als ersterer.
Um gute Laufeigenschaften des Kolbens in dem Zylinder beziehungsweise in der Zylinderlaufbuchse zu gewährleisten, wird die Lauffläche für den Kolben, welche wenigstens bereichsweise von einer Innenfläche der Zylinderlaufbuchse gebildet ist, beispielsweise spanend nachbearbeitet, um die gewünschte geometrische Form und/oder eine gewünschte Oberflächenrauigkeit einzustellen. Das spanende Nachbearbeiten erfolgt beispielsweise mit bestimmter oder unbestimmter Schneide. Unter ersterem ist insbesondere Fräsen und unter letzterem insbesondere Honen zu verstehen. Beispielsweise wird die Innenfläche der Zylinderlaufbuchse also honend bearbeitet. Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Bearbeitungstemperatur einer Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine entspricht, zumindest näherungsweise entspricht.
Damit die Zylinderlaufbuchse in allen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine die auftretenden statischen und dynamischen Kräfte aufnehmen kann, ist bevorzugt eine entsprechende Passung zwischen der Zylinderlaufbuchse und der Innenwand des Zylinders, dem sogenannten Liner, realisiert. Beispielsweise wird die Zylinderlaufbuchse in den Zylinder eingepresst, wobei die Zylinderlaufbuchse beziehungsweise ihre Außenkonturfläche wenigstens bereichsweise ein Übermaß bezüglich dem Zylinder beziehungsweise dessen Innenwand aufweist. Mithin liegt eine Presspassung zwischen dem Zylinder und der Zylinderlaufbuchse vor, sodass diese, insbesondere in axialer und/oder radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse des Zylinders, sicher in der Brennkraftmaschine gehalten ist. Alternativ kann - mit demselben Ergebnis - eine Befestigung mittels thermischen Fügens oder durch Einschrumpfung vorgesehen sein.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift US 2012/0304954 A1 bekannt. Diese beschreibt eine Zylinderlaufbuchse für eine Brennkraftmaschine mit einer hohlen zylindrischen Hülse, die eine Ringnut mit einem gerundeten Übergangsbereich aufweist.
Aus der Druckschrift DE 1 775 435 A ist weiterhin eine Zylinderlaufbuchse bekannt, die einen äußeren Flansch aufweist, mit dem sie in das Maschinengestell eingespannt ist. Dabei soll der Flansch als besonderer Teil mit der Zylinderlaufbuchse verbunden sein.
Weiterhin sind aus der Druckschrift US 2009/0241770 A1 eine Brennkraftmaschine sowie aus der Druckschrift JP S61- 119 828 A eine Kolbenanordnung bekannt. Zudem sind aus dem Stand der Technik die Druckschriften GB 600 156 A und JP H11- 182 324 A bekannt. Letztere beschreibt ein Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welches gegenüber anderen Zylinderkurbelgehäusen Vorteile aufweist, insbesondere einen effizienteren Betrieb der Brennkraftmaschine und/oder ein einfaches Nachrüsten eines bestehenden Zylinderkurbelgehäuses mit einer Zylinderlaufbuchse ermöglicht, vorzugsweise auch bei unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten der Materialien von Zylinderkurbelgehäuse und Zylinderlaufbuchse.
Dies wird erfindungsgemäß mit dem Zylinderkurbelgehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der Übergangsbereich denselben Innendurchmesser aufweist wie ein sich an den Übergangsbereich anschließender Endbereich des Zylinders, sodass der Kolben während eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine eine Kontaktstelle zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Zylinder ausschließlich in radialer Richtung beabstandet überstreicht.
Die Zylinderlaufbuchse weist keinen durchgehend konstanten Innendurchmesser auf. Vielmehr verändert sich dieser in axialer Richtung, bevorzugt bezüglich der Längsmittelachse des Zylinders beziehungsweise der Zylinderlaufbuchse, wenigstens einmalig. Beispielsweise grenzt der Übergangsbereich an eine Innenkontur des Zylinders an, besonders bevorzugt derart, dass eine Innenkontur des Zylinders mit einer Innenkontur des Übergangsbereichs der Zylinderlaufbuchse fluchtet. Das bedeutet also beispielsweise, dass der Übergangsbereich denselben Innendurchmesser aufweist wie ein unmittelbar an ihn angrenzender Bereich der Innenkontur des Zylinders. Zudem kann auch die Querschnittsform des Übergangsbereichs und des an ihn angrenzenden Bereichs der Innenkontur des Zylinders identisch sein. Selbstverständlich kann es auch vorgesehen sein, dass der Übergangsbereich einen größeren Innendurchmesser aufweist als der an ihn angrenzende Bereich der Innenkontur des Zylinders. Der Kolbenlaufbereich weist bevorzugt über seine gesamte Erstreckung in axialer Richtung denselben Innendurchmesser auf, insbesondere zumindest im Rahmen üblicher Bearbeitungstoleranzen.
Anders ausgedrückt kann es also vorgesehen sein, dass die Zylinderlaufbuchse bereichsweise, insbesondere lediglich bereichsweise, einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Zylinders beziehungsweise der Innenkontur des Zylinders, insbesondere der Innenkontur einer Lauffläche des Zylinders. Beispielsweise liegt der Übergangsbereich auf einer dem unteren Totpunkt des Kolbens zugewandten Seite der Zylinderlaufbuchse vor. Selbstverständlich ist jedoch auch eine andere Anordnung des Übergangsbereichs vorstellbar, beispielsweise auf einer dem oberen Totpunkt des Kolbens zugewandten Seite der Zylinderlaufbuchse.
Bevorzugt ist der Übergangsbereich derart angeordnet, dass er - in axialer Richtung gesehen - über dem unteren Totpunkt des Kolbens liegt. Insbesondere ist die Zylinderlaufbuchse derart in dem Zylinder vorgesehen, dass zumindest der gesamte Kolbenlaufbereich, insbesondere die gesamte Zylinderlaufbuchse, über dem unteren Totpunkt des Kolbens angeordnet ist. Der Kolbenlaufbereich weist beispielsweise einen Innendurchmesser auf, der dem Außendurchmesser des Kolbens entspricht oder zumindest im Rahmen üblicher Toleranzen entspricht, sodass der Kolben in dem Kolbenlaufbereich von der Zylinderlaufbuchse zuverlässig geführt, also in radialer Richtung festgesetzt, ist.
Grundsätzlich kann der Übergangsbereich beziehungsweise die Zylinderlaufbuchse über seinen gesamten Umfang hinweg - bezüglich der Längsmittelachse des Zylinders beziehungsweise der Zylinderlaufbuchse - an einen Bereich des Zylinders angrenzen beziehungsweise in axialer Richtung an diesem anliegen. Dies muss jedoch selbstverständlich nicht der Fall sein. So kann insbesondere im Bereich eines Pleuelfreigangs vorgesehen sein, dass die Zylinderlaufbuchse auf ihrer dem unteren Totpunkt des Kolbens zugewandte Seite wenigstens bereichsweise nicht an die Innenkontur des Zylinders in axialer Richtung angrenzt. Das vorstehend beschriebene Anliegen ist mithin in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse des Zylinders beziehungsweise der Zylinderlaufbuchse gesehen lediglich bereichsweise vorgesehen, also außerhalb des wenigstens einen Pleuelfreigangs.
Bei herkömmlichen Zylinderkurbelgehäusen kann es dazu kommen, insbesondere durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialen, dass im Bereich einer Kontaktstelle zwischen Innenkontur des Zylinders und der Zylinderlaufbuchse eine Kante auftritt, also beispielsweise die Zylinderlaufbuchse in radialer Richtung weiter nach innen ragt als das Zylinderkurbelgehäuse oder umgekehrt. Läuft der Kolben während des Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine über diese Kontaktstelle, kann es zu einem Verhaken des Kolbens an dem Zylinderkurbelgehäuse und/oder einem Abstreifen von Schmiermittel kommen. Dies wird mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Zylinderkurbelgehäuses und dessen im Folgenden beschriebenen Ausgestaltungen vermieden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Übergangsbereich wenigstens bereichsweise in axialer Richtung an einer Innenkontur des Zylinders angrenzt. Die Zylinderlaufbuchse weist dabei beispielsweise an ihrem Übergangsbereich eine Anlagefläche auf, welche beispielsweise auf der Längsmittelachse senkrecht steht oder alternativ einen beliebigen Winkel mit ihr einschließt, sie also schneidet. Diese Anlagefläche liegt nun an einer korrespondierenden Gegenanlagefläche der Innenkontur des Zylinders an. Die Gegenanlagefläche des Zylinders ist beispielsweise durch eine Stufung des Innendurchmessers des Zylinders realisiert. Insbesondere weist der Zylinder in dem Bereich, in welchem die Zylinderlaufbuchse angeordnet ist, einen größeren Innendurchmesser auf als außerhalb dieses Bereichs. Wie bereits vorstehend erläutert, kann der Übergangsbereich über seine gesamte umfängliche Erstreckung an der Innenkontur des Zylinders angrenzen beziehungsweise mit der Anlagefläche der Gegenanlagefläche anliegen. Bevorzugt ist dies jedoch lediglich bereichsweise vorgesehen, sodass im Bereich des wenigstens einen Pleuelfreigangs der Übergangsbereich als freies Ende der Zylinderlaufbuchse vorliegt.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Übergangsbereich eine an den Kolbenlaufbereich angrenzende, den Innendurchmesser verändernde Übergangskontur, insbesondere eine Fase oder einen Radius, aufweist. Die Übergangskontur ist mithin Bestandteil des Übergangsbereichs und begrenzt diesen in Richtung des Kolbenlaufbereichs. Der Übergangsbereich grenzt also mit seiner die Übergangskontur aufweisenden Seite unmittelbar an den Kolbenlaufbereich an. Die Übergangskontur dient dazu, den Innendurchmesser der Zylinderlaufbuchse zu verändern.
Sie ist insbesondere derart ausgestaltet, dass der Übergangsbereich einen größeren Innendurchmesser aufweist als der Kolbenlaufbereich. Beispielsweise ist sie als Fase oder als Radius ausgestaltet. Auch eine Kombination von Fase und Radius kann für die Übergangskontur verwendet werden. Die Fase kann dabei winkelfrei ausgestaltet sein, insbesondere also - im Längsschnitt gesehen - einen sich in axialer Richtung ändernden, insbesondere stetig beziehungsweise kontinuierlich ändernden, Winkel bezüglich der Längsmittelachse der Zylinderlaufbuchse aufweisen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Durchmesserdifferenz zwischen dem Innendurchmesser des Kolbenlaufbereichs und dem Innendurchmesser des Übergangsbereichs, insbesondere dem kleinsten Innendurchmesser des Übergangsbereichs, bezogen auf eine Wandstärke des Kolbenlaufbereichs wenigstens 1 ‰, wenigstens 2 ‰, wenigstens 2,5 ‰, wenigstens 3 ‰; wenigstens 4 ‰, wenigstens 5 ‰, wenigstens 7,5 ‰, wenigstens 10 ‰ oder wenigstens 20 ‰ beträgt. Beispielsweise beträgt die Durchmesserdifferenz bezogen auf die Wandstärke des Kolbenlaufbereichs wenigstens 1 ‰ und höchstens 20 ‰, wenigstens 2 ‰ und höchstens 10 ‰, wenigstens 2,5 ‰ und höchstens 7,5 ‰ oder wenigstens 3 ‰ und höchstens 5 ‰.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Übergangsbereich denselben Innendurchmesser aufweist, wie ein sich an den Übergangsbereich anschließender Endbereich des Zylinders. Der Endbereich stellt insbesondere einen endseitigen Bereich des Zylinders dar, also denjenigen Bereich, welcher sich unmittelbar an das Ende des Zylinders, beispielsweise das den unteren Totpunkt des Kolbens zugeordnete Ende des Zylinders anschließt oder dieses aufweist. Bevorzugt bilden der Übergangsbereich sowie der Endbereich gemeinsam einen Honauslauf, in welchem ein Honen der Lauffläche des Kolbens, welche bevorzugt vollständig in der Zylinderlaufbuchse vorliegt, aufgrund des größeren Innendurchmessers im Vergleich mit dem Innendurchmesser der Zylinderlaufbuchse keine Wirkung mehr zeigt.
Selbstverständlich kann der Übergangsbereich grundsätzlich jeden beliebigen Innendurchmesser aufweisen, welcher größer ist als der Innendurchmesser des Kolbenlaufbereichs. Beispielsweise ist der Innendurchmesser des Übergangsbereichs größer als der Innendurchmesser des Kolbenlaufbereichs, jedoch kleiner als der Innendurchmesser des Endbereichs des Zylinders. Besonders bevorzugt weisen der Übergangsbereich und der Endbereich jedoch denselben Innendurchmesser auf.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Zylinderkurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, insbesondere gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei das Zylinderkurbelgehäuse über wenigstens einen Zylinder, in dem ein Kolben der Brennkraftmaschine längsbeweglich angeordnet ist, und über eine in dem Zylinder angeordnete Zylinderlaufbuchse verfügt, wobei die Zylinderlaufbuchse einen Kolbenlaufbereich und wenigstens einen einem unteren Totpunkt des Kolbens zugewandten Übergangsbereich aufweist, wobei der Übergangsbereich einen größeren Innendurchmesser aufweist als der Kolbenlaufbereich, wobei die Zylinderlaufbuchse an dem Übergangsbereich eine Anlagefläche aufweist, die an einer Gegenanlagefläche des Zylinders anliegt, die durch eine Stufung des Innendurchmessers des Zylinders realisiert ist. Dabei ist vorgesehen, dass der Übergangsbereich denselben Innendurchmesser aufweist wie ein sich an den Übergangsbereich anschließender Endbereich des Zylinders, sodass der Kolben während eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine eine Kontaktstelle zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Zylinder ausschließlich in radialer Richtung beabstandet überstreicht. Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung des Zylinderkurbelgehäuses wurde bereits eingegangen. Sowohl das Verfahren als auch das Zylinderkurbelgehäuse können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, die Zylinderlaufbuchse in ein bereits bestehendes Zylinderkurbelgehäuse einzufügen, beispielsweise mittels thermischen Fügens. Auf diese Art und Weise können auch Zylinderkurbelgehäuse, welche bereits eine bestimmte Betriebsdauer von größer als Null aufweisen, auf einfache Art und Weise an andere beziehungsweise neue Betriebsbedingungen angepasst werden, beispielsweise an andere Kraftstoffe und/oder an den Betrieb unter anderen Umgebungsbedingungen. Auch ein Instandsetzen eines derartigen Zylinderkurbelgehäuses ist durch das Einsetzen der Zylinderlaufbuchse möglich.
Beispielsweise ist es dabei vorgesehen, die Zylinderlaufbuchse in den Zylinder des Zylinderkurbelgehäuses einzusetzen und anschließend eine Innenkontur des Zylinders, insbesondere die Lauffläche, und/oder der Zylinderlaufbuchse zu bearbeiten, insbesondere spanabtragend zu bearbeiten. Als spanabtragendes Bearbeitungsverfahren kommt beispielsweise Feinbohren beziehungsweise Feinspindeln und/oder Honen zum Einsatz. Besonders bevorzugt wird lediglich die Zylinderlaufbuchse bearbeitet, um eine einwandfreie Ausgestaltung der Kolbenlauffläche zu gewährleisten.
Vorstehend wurde bereits erläutert, dass der Übergangsbereich eine an den Kolbenlaufbereich angrenzende, den Innendurchmesser verändernde Übergangskontur bevorzugt aufweist. Es kann dabei vorgesehen sein, dass diese Übergangskontur wenigstens bereichsweise bereits vor dem Einbringen der Zylinderlaufbuchse in das Zylinderkurbelgehäuse beziehungsweise dem Zylinder vorliegt. Insbesondere wird die Übergangskontur bereits bei der Herstellung der Zylinderlaufbuchse mitausgebildet, beispielsweise bei einem Gießen oder einer Vorbearbeitung der Zylinderlaufbuchse. Das Ausbilden der Übergangskontur vor dem Einbringen in das Zylinderkurbelgehäuse erfolgt bevorzugt in dem Pleuelfreigang, insbesondere nur in dem Pleuelfreigang. Außerhalb des Pleuelfreigangs kann es vorgesehen sein, die Übergangskontur erst nach dem Einbringen auszubilden.
Nach dem Einbringen der Zylinderlaufbuchse in den Zylinder wird nun die vorstehend erläuterte Bearbeitung, insbesondere spanabtragende Bearbeitung, durchgeführt. Dies ist dabei derart vorgesehen, dass die Übergangskontur zumindest teilweise erhalten bleibt oder erst ausgebildet wird. Beispielsweise ist es also vorgesehen, dass bei der Bearbeitung die Durchmesserdifferenz zwischen dem Innendurchmesser des Kolbenlaufbereichs und dem Innendurchmesser des Übergangsbereichs, insbesondere dessen größter Durchmesser, kleiner wird, jedoch nicht auf Null zurückgeht. Beispielsweise wird die spanabtragende Bearbeitung mehrstufig durchgeführt, wobei insbesondere zunächst das Feinbohren und anschließend das Honen vorgenommen werden.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass zunächst mittels einer ersten Bearbeitung, insbesondere einer ersten spanabtragenden Bearbeitung, bevorzugt Feinbohren, die Übergangskontur auszubilden. Nachfolgend wird mittels einer zweiten Bearbeitung, insbesondere einer zweiten spanabtragenden Bearbeitung, bevorzugt Honen, die Durchmesserdifferenz verkleinert, wobei sie größer als Null bleibt.
Beispielsweise wird das Bearbeiten, insbesondere während der zweiten Bearbeitung, lediglich in dem Kolbenlaufbereich der Zylinderlaufbuchse vorgenommen, sodass der Übergangsbereich und eventuell ein sich an diesen anschließender Endbereich des Zylinders als Bearbeitungsauslauf, insbesondere als Honauslauf, vorliegen. In diesem Bearbeitungsauslauf wird nach dem Einbringen der Zylinderlaufbuchse in den Zylinder zumindest kein Honen vorgenommen, insbesondere jedoch überhaupt kein spanabtragendes Bearbeiten.
Ist an der Zylinderlaufbuchse ein Pleuelfreigang vorgesehen, so wird dieser vorzugsweise vor dem Einbringen in das Zylinderkurbelgehäuse, insbesondere also vor dem thermischen Fügen, ausgebildet. Der Pleuelfreigang liegt beispielsweise in Form einer randoffenen, also den Rand der Zylinderlaufbuchse durchgreifenden, Axialausnehmung vor. Diese Axialausnehmung erstreckt sich in Umgangsrichtung nur über einen Teil der Zylinderlaufbuchse.
Zusätzlich betrifft die Erfindung selbstverständlich eine Zylinderlaufbuchse, die einen Kolbenlaufbereich und wenigstens einen Übergangsbereich aufweist, wobei der Übergangsbereich einen größeren Innendurchmesser aufweist als der Kolbenlaufbereich. Die Zylinderlaufbuchse kann gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

1 eine schematische Schnittdarstellung eines Bereichs eines Zylinderkurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, wobei ein Bereich einer in einem Zylinder angeordneten Zylinderlaufbuchse ebenfalls zu erkennen ist,
2 eine Längsschnittdarstellung durch einen ersten Bereich des Zylinders, wobei die Zylinderlaufbuchse vor einem Bearbeitungsschritt gezeigt ist,
3 die aus der 2 bekannte Längsschnittdarstellung, wobei die Zylinderlaufbuchse nach dem Bearbeitungsschritt dargestellt und zudem ein Kolben angedeutet ist,
4 eine Längsschnittdarstellung durch einen zweiten Bereich des Zylinders, wobei die Zylinderlaufbuchse wiederum vor dem Bearbeitungsschritt dargestellt ist, und
5 die aus der 4 bekannte Längsschnittdarstellung, wobei die Zylinderlaufbuchse nach dem Bearbeitungsschritt abgebildet und wiederum der Kolben angedeutet ist.

Die 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Bereich einer Brennkraftmaschine 1, insbesondere durch einen Bereich eines Zylinderkurbelgehäuses 2, in welchem wenigstens ein Zylinder 3 ausgebildet ist. In dem Zylinder 3 ist ein hier nicht dargestellter Kolben 4 bezüglich einer lediglich angedeuteten Längsmittelachse 5 des Zylinders 3 längsbeweglich angeordnet. In dem Zylinder 3 ist eine Zylinderlaufbuchse 6 angeordnet. Diese weist einen Kolbenlaufbereich 7 und wenigstens einen Übergangsbereich 8 auf. Der Übergangsbereich 8 ist endseitig an der Zylinderlaufbuchse 6 angeordnet, besonders bevorzugt auf einer dem unteren Totpunkt des Kolbens 4 zugewandten Seite der Zylinderlaufbuchse 6. Der Kolbenlaufbereich 7 erstreckt sich beispielsweise bis zu einem dem Übergangsbereich 8 gegenüberliegenden Ende der Zylinderlaufbuchse 6. Alternativ kann an diesem Ende jedoch ein weiterer Übergangsbereich ausgebildet sein. Der Übergangsbereich 8 zeichnet sich dadurch aus, dass er bezüglich der Längsmittelachse 5 einen größeren Innendurchmesser aufweist als der Kolbenlaufbereich 7.
Die Zylinderlaufbuchse 6 ist beispielsweise in einer Radialausnehmung 9 des Zylinderkurbelgehäuses 2 angeordnet. Dabei ist die Zylinderlaufbuchse 6 und/oder die Radialausnehmung 9 derart ausgeführt, dass der Übergangsbereich 8 zumindest bereichsweise an einer Innenkontur 10 des Zylinders 3 angrenzt beziehungsweise stetig in diese übergeht. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die Zylinderlaufbuchse 6 eine Anlagefläche 11 und das Zylinderkurbelgehäuse 2 beziehungsweise der Zylinder 3 eine Gegenanlagefläche 12 aufweist. Mit der Anlagefläche 11 liegt die Zylinderlaufbuchse 6 nun in axialer Richtung an der Gegenanlagefläche 12 und mithin an dem Zylinderkurbelgehäuse 2 an, sodass insbesondere der stetige Übergangs zwischen dem Übergangsbereich 8 und der Innenkontur 10 realisiert ist. Um die unterschiedlichen Innendurchmesser von Kolbenlaufbereich 7 und Übergangsbereich 8 zu erzielen, weist der Übergangsbereich 8 eine an den Kolbenlaufbereich 7 unmittelbar angrenzende Übergangskontur 13 auf, welche beispielsweise als Radius und/oder als Fase ausgebildet ist.
Die 2 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines Bereichs der Brennkraftmaschine 1 vor einem Bearbeitungsschritt. Eine Linie 14 deutet die spätere Innenkontur des Kolbenlaufbereichs 7 an. Während des Bearbeitungsschritts soll die Zylinderlaufbuchse 6 derart bearbeitet werden, dass die Durchmesserdifferenz zwischen dem Innendurchmesser des Kolbenlaufbereichs 7 und dem Innendurchmesser des Übergangsbereichs 8 kleiner wird, wobei beispielsweise die Zylinderlaufbuchse 6 in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 5 bis auf die Linie 14 abgetragen wird. Beispielsweise wurde die Zylinderlaufbuchse 6, insbesondere der Kolbenlaufbereich 7, bereits spanabtragend bearbeitet, insbesondere durch Feinbohren. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Übergangskontur 13 in dem dargestellten Bereich durch diese spanabtragende Bearbeitung erst ausgebildet wurde. In letzterem Fall wird die Übergangskontur 13 also erst nach dem Einbringen der Zylinderlaufbuchse 6 in das Zylinderkurbelgehäuse 2 hergestellt.
Die 3 zeigt die bereits bekannte Längsschnittdarstellung, jedoch nach dem Bearbeitungsschritt. Zusätzlich ist der Kolben 4 schematisch angedeutet. Es wird deutlich, dass auch nach dem Bearbeitungsschritt die Innendurchmesser von Kolbenlaufbereich 7 und Übergangsbereich 8 verschieden sind, sodass die Übergangskontur 13 weiterhin, wenn auch kleiner, realisiert ist. Auf diese Art und Weise wird erreicht, dass der Kolben 4 während des Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine 1 eine Kontaktstelle 15 zwischen der Zylinderlaufbuchse 6 und dem Zylinderkurbelgehäuse 2, welche dem Kolben 4 zugewandt ist, ausschließlich in radialer Richtung beabstandet überstreicht. Der Kolben 4 liegt also an keiner Stelle des Arbeitsspiels im Bereich der Kontaktstelle 15 in Berührkontakt mit der Zylinderlaufbuchse 6 und der Innenkontur 10 des Zylinders 3 vor. Anders ausgedrückt steht der Kolben 4 während des gesamten Arbeitsspiels nicht in Berührkontakt mit der Kontaktstelle 15, insbesondere nicht bei Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine.
Die 4 zeigt erneut eine schematische Längsschnittdarstellung der Brennkraftmaschine 1 vor dem Bearbeitungsschritt, nun jedoch im Bereich eines Pleuelfreigangs. Dieser Bereich liegt bezüglich der Längsmittelachse 5 in Umfangsrichtung versetzt zu dem anhand der 2 und 3 beschriebenen Bereich vor, beispielsweise um 90°. Beispielsweise sind zwei gegenüberliegende Pleuelfreigänge an dem Zylinder 3 ausgestaltet, insbesondere wenn benachbarte Zylinder 3 auf Anschlag montiert sind, also unmittelbar nebeneinanderliegend und/oder aneinanderliegend. In jedem Pleuelfreigang ist das Zylinderkurbelgehäuse 2 derart ausgeführt, dass eine mit dem Kolben 4 wirkverbundene Pleuelstange während des gesamten Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine 1 nicht in Berührkontakt mit dem Zylinderkurbelgehäuse 2 treten kann. Dies ist insbesondere relevant, falls die Brennkraftmaschine 1 mehrere Zylinder 3 in V-Anordnung aufweist. Im Bereich des Pleuelfreigangs liegt die Gegenanlagefläche 12 des Zylinderkurbelgehäuses 2 nicht vor, sodass also der Übergangsbereich 8 insoweit ein freies Ende der Zylinderlaufbuchse 6 darstellt. Hinsichtlich der weiteren Ausgestaltung wird auf die vorstehende Beschreibung verwiesen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass in dem Pleuelfreigang die Übergangskontur 13 bereits vor dem Einbringen der Zylinderlaufbuchse 6 in das Zylinderkurbelgehäuse 2 ausgebildet wurde.
Insgesamt kann es also vorgesehen sein, dass die Übergangskontur 13 bereichsweise - insbesondere im Bereich des wenigstens einen Pleuelfreigangs - bereits vor dem Einbringen der Zylinderlaufbuchse 6 in das Zylinderkurbelgehäuse 2 ausgebildet ist, während sie bereichsweise - insbesondere außerhalb des wenigstens einen Pleuelfreigangs - erst nach dem Einbringen hergestellt wird, beispielsweise durch spanabtragende Bearbeitung, insbesondere Feinbohren. In jedem Fall erfolgt jedoch nach dem Einbringen eine weitere spanabtragende Bearbeitung, insbesondere ein Honen, während welchem die endgültige Innenkontur der Zylinderlaufbuchse 6 ausgebildet wird.
Auch hinsichtlich der 5, welche eine Längsschnittdarstellung im Bereich des Pleuelfreigangs nach dem Bearbeitungsschritt zeigt, wird auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen. Es wird deutlich, dass im Bereich des Pleuelfreigangs der Übergangsbereich 8 lediglich aus der Übergangskontur 13 bestehen kann. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Ausgestaltungen realisierbar. In der hier gewählten Darstellung wird besonders deutlich, dass sich durch die Bearbeitung der Zylinderlaufbuchse 6 eine Verkürzung des Übergangsbereichs 8 in axialer Richtung ergeben kann.

Claims

Zylinderkurbelgehäuse (2) einer Brennkraftmaschine (1) mit wenigstens einem Zylinder (3), in dem ein Kolben (4) der Brennkraftmaschine (1) längsbeweglich angeordnet ist, und mit einer in dem Zylinder (3) angeordneten Zylinderlaufbuchse (6), wobei die Zylinderlaufbuchse (6) einen Kolbenlaufbereich (7) und wenigstens einen einem unteren Totpunkt des Kolbens zugewandten Übergangsbereich (8) aufweist, wobei der Übergangsbereich (8) einen größeren Innendurchmesser aufweist als der Kolbenlaufbereich (7), wobei die Zylinderlaufbuchse (6) an dem Übergangsbereich (8) eine Anlagefläche (11) aufweist, die an einer Gegenanlagefläche (12) des Zylinders (3) anliegt, die durch eine Stufung des Innendurchmessers des Zylinders (3) realisiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (8) denselben Innendurchmesser aufweist wie ein sich an den Übergangsbereich (8) anschließender Endbereich des Zylinders (3), sodass der Kolben (4) während eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine (1) eine Kontaktstelle (15) zwischen der Zylinderlaufbuchse (6) und dem Zylinder (3) ausschließlich in radialer Richtung beabstandet überstreicht.
Zylinderkurbelgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (8) eine an den Kolbenlaufbereich (7) angrenzende, den Innendurchmesser verändernde Übergangskontur (13), insbesondere eine Fase oder einen Radius, aufweist.
Zylinderkurbelgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesserdifferenz zwischen dem Innendurchmesser des Kolbenlaufbereichs (7) und dem Innendurchmesser des Übergangsbereichs (8) bezogen auf eine Wandstärke des Kolbenlaufbereichs (7) wenigstens 1 ‰, wenigstens 2 ‰, wenigstens 2,5 ‰, wenigstens 3 ‰, wenigstens 4 ‰, wenigstens 5 ‰, wenigstens 7,5 ‰, wenigstens 10 ‰ oder wenigstens 20 ‰ beträgt.
Verfahren zum Herstellen eines Zylinderkurbelgehäuses (2) einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zylinderkurbelgehäuse (2) über wenigstens einen Zylinder (3), in dem ein Kolben (4) der Brennkraftmaschine (1) längsbeweglich angeordnet ist, und über eine in dem Zylinder (3) angeordnete Zylinderlaufbuchse (6) verfügt, wobei die Zylinderlaufbuchse (6) einen Kolbenlaufbereich (7) und einen einem unteren Totpunkt des Kolbens zugewandten Übergangsbereich (8) aufweist, wobei der Übergangsbereich (8) in axialer Richtung an eine Innenkontur (10) des Zylinders (3) angrenzt und mit einem größeren Innendurchmesser ausgebildet wird als der Kolbenlaufbereich (7), wobei die Zylinderlaufbuchse (6) an dem Übergangsbereich (8) eine Anlagefläche (11) aufweist, die an einer Gegenanlagefläche (12) des Zylinders (3) anliegt, die durch eine Stufung des Innendurchmessers des Zylinders (3) realisiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (8) denselben Innendurchmesser aufweist wie ein sich an den Übergangsbereich (8) anschließender Endbereich des Zylinders (3), sodass der Kolben (4) während eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine (1) eine Kontaktstelle (15) zwischen der Zylinderlaufbuchse (6) und dem Zylinder (3) ausschließlich in radialer Richtung beabstandet überstreicht.