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Die Erfindung betrifft einen Hubkolbenmotor, der ein Kurbelgehäuse mit einer Zylinderbohrung aufweist, die eine Zylinderachse definiert. Ein Zylinderkopf ist mit dem Kurbelgehäuse verbunden, wobei der Zylinderkopf die Zylinderbohrung zu einem Ende hin begrenzt. Eine Zylinderlaufbuchse ist in die Zylinderbohrung eingesetzt. Ferner ist eine Hülse vorgesehen, die an einem dem Zylinderkopf zugewandten Ende der Zylinderbohrung in diese eingesetzt ist und zwischen dem Kurbelgehäuse und der Zylinderlaufbuchse angeordnet ist, wobei sich die Hülse über einen Teil der axialen Länge der Zylinderlaufbuchse erstreckt. Zwischen der Zylinderlaufbuchse und der Zylinderbohrung ist ein erster Ringraum für Kühlmedium gebildet, der sich über einen Teil der Länge der Zylinderlaufbuchse erstreckt. Zwischen der Hülse und der Zylinderlaufbuchse ist ein zweiter Ringraum für Kühlmedium gebildet, wobei der erste Ringraum und der zweite Ringraum fluidisch miteinander verbunden sind.
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Ein solcher Hubkolbenmotor ist aus der
DE 600 13 753 T2 bekannt. Die dort gezeigte Hülse ist an einem dem Zylinderkopf zugewandten Ende in dichtender Anlage zur Zylinderlaufbuchse und schließt den zweiten Ringraum somit in Richtung zum Zylinderkopf ab. In dem Bereich zwischen diesem dem Zylinderkopf zugewandten Ende und demjenigen Teil der Hülse, der vom Zylinderkopf abgewandt ist, weist die Hülse Kühlmitteldurchlässe auf, die radial verlaufen. Die Kühlmitteldurchlässe fluchten mit Kühlmittelkanälen im Kurbelgehäuse. Die Kühlkanäle im Kurbelgehäuse wiederum sind mit Kühlmittelkanälen im Zylinderkopf fluidisch verbunden. Nachteil bei dieser Ausführung ist, dass die Zylinderlauffläche im oberen Bereich, das heißt, in dem zum Zylinderkopf zugewandten Bereich bzw. an dem dem Zylinderkopf zugewandten Ende, keine Kühlung vorgesehen ist. Dies ist insbesondere deshalb nachteilig, da der dem Zylinderkopf zugewandte Bereich der Zylinderlaufbuchse thermisch hochbelastet ist.
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Die
DE 2 030 983 A1 offenbart einen Hubkolbenmotor mit Kurbelgehäuse und Zylinderbohrungen, wobei in den Zylinderbohrungen Zylinderlaufbuchsen eingesetzt sind. Die Zylinderlaufbuchsen sind jeweils zwischen einem dem Zylinderkopf zugewandten oberen Ende und einem dem Zylinderkopf abgewandten unteren Ende axial gegen das Kurbelgehäuse abgestützt. Hierzu weisen die Zylinderlaufbuchsen in einem oberen Teil eine größere Wanddicke auf als in einem unteren Teil, so dass zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil eine außen umlaufende Ringfläche gebildet ist, mit der die jeweilige Zylinderlaufbuchse axial vom Zylinderkopf weg gegen eine entsprechende Stützfläche im Kurbelgehäuse abgestützt ist.
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Im Kurbelgehäuse ist ein Ringraum gebildet, der um die Zylinderlaufbuchse herum angeordnet ist. Im oberen Bereich ist der Ringraum zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Kurbelgehäuse ausgebildet, wobei die Spaltweite in radialer Richtung des Ringraums in einem Bereich ausgehend von der Stützfläche der Zylinderlaufbuchse in Richtung zum dem Zylinderkopf zugewandten Ende größer ist, als in einem oberen Bereich. Der Ringraum geht am dem Zylinderkopf zugewandten Ende der Zylinderlaufbuchse axial in Kühlmitteldurchgänge im Zylinderkopf über, so dass der Ringraum in axialer Richtung unmittelbar mit den Kühlmitteldurchgängen des Zylinderkopfs fluidisch verbunden ist.
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Damit die Zylinderlaufbuchse in die Zylinderbuchse eingesetzt werden kann, muss der geringste Durchmesser der Zylinderbohrung im Kurbelgehäuse zwischen der Stützfläche und dem oberen, also dem Zylinderkopf zugewandten Ende, größer sein als der maximale Außendurchmesser der Zylinderlaufbuchse. Daher hat die Zylinderlaufbuchse im Bereich von der Stützfläche bis zum dem Zylinderkopf zugewandten Ende einen konstanten Außendurchmesser, wodurch sich dicke Wandstärken der Zylinderlauffläche im thermisch hochbelasteten oberen, also dem Zylinderkopf zugewandten Ende, ergeben. Durch die geringe Spaltweite im oberen thermisch hochbelasteten Bereich ergibt sich zwar eine verbesserte Kühlung durch höhere Wärmeübergänge. Jedoch wirkt sich in diesem Bereich die große Wanddicke der Zylinderlauffläche negativ auf den Kühleffekt aus.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Hubkolbenmotor vorzuschlagen, der im hochthermisch belasteten Bereich der Zylinderlaufbuchse eine verbesserte Kühlung gewährleistet.
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Die Aufgabe wird durch einen Hubkolbenmotor der eingangs genannten Art gelöst, wobei der zweite Ringraum bis zu einer Stirnfläche der Zylinderlaufbuchse am dem Zylinderkopf zugewandten Ende reicht und axial in eine Kühlmittelführung im Zylinderkopf übergeht.
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Dadurch, dass der zweite Ringraum bis zu einer Stirnfläche der Zylinderlaufbuchse am dem Zylinderkopf zugewandten Ende reicht und axial in eine Kühlmittelführung im Zylinderkopf übergeht ist gewährleistet, dass die Zylinderlaufbuchse im dem Zylinderkopf zugewandten Endbereich, also im thermisch höchstbelasteten Bereich, gekühlt ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Querschnittsfläche des ersten Ringraums im Übergang zum zweiten Ringraum größer ist als die geringste Querschnittsfläche des zweiten Ringraums. Dadurch, dass die Querschnittsfläche im zweiten Ringraum geringer ist, wird die Strömungsgeschwindigkeit im zweiten Ringraum erhöht, wodurch ein höherer Wärmeübergang im thermisch hochbelasteten Bereich der Zylinderbuchse bewirkt wird.
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Die Hülse kann aus der Zylinderbohrung in Richtung zum Zylinderkopf herausragen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Zylinderkopf einen zentralen Ansatz aufweist, der in die Hülse hineinragt. Zwischen einer Außenumfangsfläche des Ansatzes und der Hülse ist dann vorzugsweise ein dritter Ringraum gebildet, der Teil der Kühlmittelführung im Zylinderkopf ist und axial in den zweiten Ringraum übergeht. Der dritte Ringraum und der zweite Ringraum sind vorzugsweise fluchtend zueinander angeordnet, so dass ein idealer Kühlmittelübertritt vom Kurbelgehäuse in den Zylinderkopf gewährleistet ist.
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In dem Ansatz kann zumindest ein Kühlmittelkanal vorgesehen sein, der von einer Außenumfangsfläche des Ansatzes ausgeht und mit dem dritten Ringraum fluidisch verbunden ist. Somit kann Kühlmittel aus dem dritten Ringraum weiter in ein Kühlmittelkanalsystem des Zylinderkopfs geleitet werden.
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Vorzugsweise ist die Hülse an einem dem Zylindergehäuse zugewandten Endbereich gegenüber dem Ansatz radial abgedichtet. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Hülse an einem vom Zylinderkopf abgewandten Endbereich gegenüber dem Kurbelgehäuse radial abgedichtet ist. Die radiale Abdichtungen können einfach ausgebildet sein, zum Beispiel durch O-Ringe, die in entsprechenden Nuten sitzen. Somit werden axiale Abdichtungen vermieden, die anfälliger im Hinblick auf Montagetoleranzen in axialer Richtung sind.
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Die Zylinderlaufbuchse kann als stehende Zylinderlaufbuchse ausgebildet sein, bei der zwischen dem ersten Ringraum und einem dem Zylinderkopf abgewandten Ende ein außen umlaufender Bund vorgesehen ist, mit dem die Zylinderlaufbuchse gegen das Kurbelgehäuse in Richtung vom Zylinderkopf weg axial abgestützt ist.
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Bei dieser Ausführung kann die Wanddicke in Richtung zum Zylinderkopf zugewandten Endbereich der Zylinderlaufbuchse reduziert werden, um einen günstigen Wärmeübergang zu gewährleisten. Um die Montagefähigkeit zu gewährleisten, ist die Hülse erforderlich, die in dem dem Zylinderkopf zugewandten Ende der Zylinderbohrung eingesetzt ist.
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Hierbei ist der Außendurchmesser der Zylinderlaufbuchse im Bereich des Bundes größer als der kleinste Innendurchmesser der Hülse.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnitts durch den Hubkolbenmotor im Bereich einer Zylinderbohrung.
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Die Figur zeigt ein Kurbelgehäuse 1 und einen Zylinderkopf 2, wobei der Zylinderkopf 2 auf einer Anschlussseite 4 des Kurbelgehäuses 1 mit diesem verbunden ist.
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In dem Kurbelgehäuse 1 ist eine Zylinderbohrung 5 eingebracht, die eine Zylinderachse Z definiert und von der Anschlussseite 4 des Kurbelgehäuses 1 ausgeht. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Einzylindergroßmotor. Es ist jedoch auch möglich, dass mehrere Zylinder und demnach Zylinderbohrungen 5 vorgesehen sind. In die Zylinderbohrung 5 ist eine Zylinderlaufbuchse 6 von der Anschlussseite 4 aus eingesetzt. Bei der Zylinderlaufbuchse 6 handelt es sich um eine stehend angeordnete Zylinderlaufbuchse 6 mit einem Bund 7, der zwischen einem dem Zylinderkopf 2 entfernten unteren Ende 10 und einem dem Zylinderkopf 2 nahen zugewandten oberen Ende 11 am Außenumfang der Zylinderlaufbuchse 6 vorgesehen ist. Der Bund 7 bildet eine Stützfläche 8 in Form einer Ringfläche, welche vom Zylinderkopf 2 weg weist und in Anlage zu einer Auflagefläche 9 innerhalb der Zylinderbohrung 5 gehalten ist. Somit ist die Zylinderlaufbuchse 6 in Richtung vom Zylinderkopf 2 weg gegen das Kurbelgehäuse 1 axial abgestützt.
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Die Zylinderlaufbuchse 6 bildet eine innere zylindrisch ausgebildete Zylinderlauffläche 12. In der Zylinderlaufbuchse 6 ist ein Kolben 13 entlang der Zylinderachse Z verstellbar angeordnet, wobei der Kolben 13 über Kolbenringe 14 gegenüber der Zylinderlauffläche 12 abgedichtet ist und zusammen mit der Zylinderlaufbuchse 6 und dem Zylinderkopf 2 einen Brennraum 3 definiert.
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In einem dem Zylinderkopf 2 zugewandten Endbereich der Zylinderbohrung 5 ist eine Hülse 18 eingesetzt, wobei sich die Hülse 18 innerhalb der Zylinderbohrung 6 lediglich über einen Teil der Längserstreckung der Zylinderlaufbuchse 6 erstreckt.
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Im Bereich zwischen dem Bund 7 und dem oberen Ende 11 der Zylinderlaufbuchse 6 ist diese durch ein Kühlmedium gekühlt. Hierzu ist zwischen dem Kurbelgehäuse 1 und der Zylinderlaufbuchse 6 ein erster Ringraum 15 für Kühlmedium gebildet. Dieser erste Ringraum 15 ist über einen Zuführkanal 16 gespeist, wobei der Zuführkanal 16 zu einem Kühlmittelsystem innerhalb des Kurbelgehäuses 1 führt. Der Zuführkanal 16 verläuft radial an zumindest einer Stelle über den Umfang des ersten Ringraums 15, wobei das Kühlmedium über den Umfang des ersten Ringraums 15 verteilt wird.
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Zwischen der Hülse 18 und der Zylinderlaufbuchse 6 ist ein zweiter Ringraum 17 gebildet, wobei der erste Ringraum 15 in den zweiten Ringraum 17 unmittelbar übergeht, so dass Kühlmedium aus dem ersten Ringraum 15 axial in Richtung zum Zylinderkopf 2 in den zweiten Ringraum 17 strömt. Hierbei reicht der zweite Ringraum 17 bis zu einer dem Zylinderkopf 2 zugewandten Stirnfläche 29 der Zylinderlaufbuchse 6.
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Der Zylinderkopf 2 weist einen in Richtung zur Zylinderbohrung 5 vorstehenden Ansatz 20 auf, der in die Hülse 18 hineinragt und einen dritten Ringraum 19 zwischen der Hülse 18 und dem Ansatz 20 bildet. Der zweite Ringraum 17 geht unmittelbar in den dritten Ringraum 19 über, so dass Kühlmedium axial unmittelbar vom Kurbelgehäuse 1 in den Zylinderkopf 2 übertreten kann.
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Ausgehend von einer Außenumfangsfläche 22 des Ansatzes 20 verlaufen Kühlmittelkanäle 21 in Richtung zur Zylinderachse Z und führen zu einem Kühlmittelsystem des Zylinderkopfs 2. Der dritte Ringraum 19 und die Kühlmittelkanäle 21 sind Bestandteil einer Kühlmittelführung des Zylinderkopfes 2.
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Die Querschnittsfläche des ersten Ringraums 15 ist über den größten axialen Erstreckungsbereich des ersten Ringraums 15 größer als die Querschnittsfläche über den größten axialen Erstreckungsbereich des zweiten Ringraums 17 und des dritten Ringraums 19. Die größere Querschnittsfläche des ersten Ringraums 15 bewirkt zunächst eine schnelle Verteilung des Kühlmediums über den Umfang des ersten Ringraums 15. Um im weiteren Verlauf, insbesondere im thermisch hochbelasteten oberen Endbereich, der in unmittelbarer Nähe zum Zylinderkopf 2 angeordnet ist, der Zylinderlaufbuchse 6 zu gewährleisten, wird durch die geringere Querschnittsfläche des zweiten Ringraums 17 und des dritten Ringraums 19 die axiale Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums erhöht. Dies bewirkt einen höheren Wärmeübergang in dem Bereich mit geringeren Querschnittsflächen. Die reduzierte Querschnittsfläche bewirkt zudem eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmediums über den Umfang. Hierzu ist insbesondere die Querschnittsfläche des ersten Ringraums 15 im Übergang zum zweiten Ringraum 17 größer als die kleinste Querschnittsfläche des zweiten Ringraums 17 und die kleinste Querschnittsfläche des dritten Ringraums 19. In dem abgebildeten Ausführungsbeispiel nimmt die Querschnittsfläche des zweiten Ringraums 17 ausgehend vom Übergang zwischen dem ersten Ringraum 15 zum zweiten Ringraum 17 kontinuierlich ab.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ragt die Hülse 18 aus der Zylinderbohrung 5 axial vor, wobei die Zylinderlaufbuchse 6 nicht aus der Zylinderbohrung 5 vorsteht. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Zylinderlaufbuchse 6 aus der Zylinderbohrung 5 vorsteht.
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Der Zylinderkopf 2 stützt sich über eine Zylinderkopfdichtung 23 axial gegen die Zylinderlaufbuchse 6 ab und ist über – hier nicht dargestellte – Schrauben mit dem Kurbelgehäuse 1 verspannt.
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Die Hülse 18 ist gegen eine Schulterfläche 24 axial in Richtung vom Zylinderkopf 2 weg abgestützt, wobei der Zylinderkopf 2 nicht gegen die Hülse 18 verspannt ist, so dass keine axialen Kräfte über die Hülse 18 übertragen werden.
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Die Hülse 18 ist radial gegenüber dem Kurbelgehäuse 1 innerhalb der Zylinderbohrung 5 abgedichtet. Hierzu weist die Hülse 18 eine umlaufende Nut 25 auf, in der ein O-Ring 26 sitzt, welcher gegen die Zylinderbohrung 5 abdichtet.
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An dem dem Zylinderkopf 2 zugewandten Endbereich weist die Hülse ferner eine weitere Nut 27 auf, in welcher ein O-Ring 28 einsitzt, der gegen die Außenumfangsfläche 22 des Ansatzes 20 radial abdichtet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kurbelgehäuse
- 2
- Zylinderkopf
- 3
- Brennraum
- 4
- Anschlussseite
- 5
- Zylinderbohrung
- 6
- Zylinderlaufbuchse
- 7
- Bund
- 8
- Stützfläche
- 9
- Auflagefläche
- 10
- unteres Ende
- 11
- oberes Ende
- 12
- Zylinderlauffläche
- 13
- Kolben
- 14
- Kolbenring
- 15
- erster Ringraum
- 16
- Zuführkanal
- 17
- zweiter Ringraum
- 18
- Hülse
- 19
- dritter Ringraum
- 20
- Ansatz
- 21
- Kühlmittelkanal
- 22
- Außenumfangsfläche
- 23
- Zylinderkopfdichtung
- 24
- Schulterfläche
- 25
- Nut
- 26
- O-Ring
- 27
- Nut
- 28
- O-Ring
- 29
- Stirnfläche
- Z
- Zylinderachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 60013753 T2 [0002]
- DE 2030983 A1 [0003]
