DE102017123915A1

DE102017123915A1 - Ölgekühlte interne Verbrennungsmotorzylinderlaufbuchse und Verfahren zur Verwendung

Info

Publication number: DE102017123915A1
Application number: DE102017123915.4A
Authority: DE
Inventors: Gary Hunter
Original assignee: AVL Powertrain Engineering Inc
Current assignee: AVL Powertrain Engineering Inc
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2018-04-19

Abstract

Es werden eine ölgekühlte Zylinderlaufbuchse, ein Verfahren zum Kühlen derselben und einen Gegenkolbenmotor, der die ölgekühlte Zylinderlaufbuchse verwendet, beschrieben. Die Zylinderlaufbuchse weist eine Laufbuchsenwand auf, die eine Innenseite angrenzend an eine Kolbenbohrung und eine Außenseite, die eine Ölgaleriefläche aufweist, aufweist. Mehrere Nuten sind entlang der Ölgaleriefläche angeordnet. Die Nuten verlaufen parallel zueinander und sind durch Brückenabschnitte der Laufbuchsenwand voneinander beabstandet. Mindestens einige der Nuten weisen mindestens einen darin angeordneten Steg auf, der parallel zu den Nuten verläuft. Die Nuten in Kombination mit den Stegen vergrößern die Fläche der Ölgalerie zur Verbesserung der Wärmeübertragung von der Laufbuchsenwand auf Öl, das entlang der Ölgaleriefläche angeordnet ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 14. Oktober 2016 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/408,251 . Auf die Offenbarung der oben angeführten Anmeldung wird hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Verbrennungsmotoren. Insbesondere wird eine Zylinderlaufbuchse zur Verwendung bei einem Verbrennungsmotor, die durch Öl anstatt von Wasser oder einer Lösung aus Wasser und Frostschutzmittel gekühlt wird, offenbart.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen zur vorliegenden Offenbarung bereit, bei denen es sich nicht zwangsweise um den Stand der Technik handelt.
Viele Verbrennungsmotoren verwenden Zylinderlaufbuchsen oder Zylinderbuchsen. Solche Verbrennungsmotoren umfassen im Allgemeinen einen Motorblock mit einem oder mehreren Zylindern. Ein Kolben ist in jedem Zylinder angeordnet, wenn der Verbrennungsmotor komplett zusammengebaut ist. Zylinderlaufbuchsen, die allgemein zylinderförmig sind, sind in dem Zylinder des Verbrennungsmotors zwischen dem Kolben und dem Motorblock positioniert. Entsprechend berührt der Kolben nicht direkt den Motorblock. Obgleich Zylinderlaufbuchsen oftmals zur Komplexität des Motorblocks beitragen, können Zylinderlaufbuchsen viele Vorteile aufweisen. Die Zylinderlaufbuchse weist eine Verschleißfläche auf, die bei zu hohem Verschleiß ersetzt werden kann. Zu hoher Verschleiß kann bei Verbrennungsmotoren auftreten, bei denen es zu Kolben- oder Ringdefekten kommt. In solchen Fällen kann der Verbrennungsmotor einfacher repariert werden, ohne ein Aufbohren und Honen des Motorblocks oder Ersetzen des kompletten Motorblocks zu erfordern. Zylinderlaufbuchsen können auch aus einem Material hergestellt sein, das sich von dem bei dem Motorblock verwendeten Material unterscheidet. Entsprechend kann der Motorblock aus einem leichteren, spröderen Material, wie z. B. Aluminium, hergestellt sein, um Gewicht einzusparen, wohingegen die Zylinderlaufbuchse aus einem schwereren, festeren Material, wie zum Beispiel Gusseisen, hergestellt sein kann, um die Thermodynamik und die Lebensdauer zu verbessern.
Ein Konstruktionsproblem, das bei Verbrennungsmotoren, die Zylinderlaufbuchsen verwenden, auftritt, besteht darin, Wärme effizient von den Zylinderlaufbuchsen weg zu leiten. Zylinderlaufbuchsen werden der Verbrennung ausgesetzt und werden somit hohen Wärmebelastungen unterzogen. Die Zylinderlaufbuchsen selbst sind relativ dünn und leiten oftmals Wärme besser als das daneben befindliche Material des Motorblocks, wodurch das Wärmemanagement der Zylinderlaufbuchse erschwert wird. Eine Lösung dieses Problems wird gemeinhin als eine „nasse Laufbuchse“-Anordnung bezeichnet. Bei dieser Anordnung wird zumindest ein Teil der Zylinderlaufbuchse in direkten Kontakt mit Kühlwasser oder einer Lösung aus Wasser und Frostschutzmittel platziert. Das Kühlwasser oder die Lösung aus Wasser und Frostschutzmittel strömt durch einen Wassermantel, der zwischen mindestens einem Abschnitt der Zylinderlaufbuchse und dem Motorblock angeordnet ist. Das Wärmemanagement gestaltet sich einfacher, da Wärme von der Zylinderlaufbuchse direkt auf das Kühlwasser oder die Lösung aus Wasser und Frostschutzmittel übertragen wird. Das Kühlwasser oder die Lösung aus Wasser und Frostschutzmittel in dem Wassermantel wird nachgefüllt, so dass Wärme durchgängig von der Zylinderlaufbuchse weg geleitet wird. Wasser wird als Kühlmittel verwendet, da Wasser eine sehr hohe spezifische Wärmekapazität, eine hohe Dichte aufweist und eine gute Wärmeleitfähigkeit zeigt. Dadurch können hohe Wärmeübertragungskoeffizienten erzielt werden, wenn Wasser oder eine Lösung aus Wasser und Frostschutzmittel zum Kühlen der Zylinderlaufbuchsen von Verbrennungsmotoren verwendet wird.
Die Verwendung von Wasser oder einer Lösung aus Wasser und Frostschutzmittel als Motorkühlmittel ist jedoch mit einigen Nachteilen behaftet. Die Korrosion von Metallkomponenten nimmt erheblich zu, wenn solche Komponenten Wasser ausgesetzt werden. Dadurch kann Wasserkühlmittel Elemente des Motorkühlsystems und Oberflächen der Wassermanteldurchlässe korrodieren. Bei einem Leck ist das Auftreten der Korrosion anderer Motorkomponenten auch wahrscheinlich. Wenn sich das Leck innerhalb des Motors befindet, können sich andere Probleme ergeben. Wasser vermischt sich nicht gut mit Gas oder Öl. Somit kann Wasser innerhalb des Motors das Öl verdrängen und somit einen zu hohen Verschleiß erzeugen, da Wasser, im Gegensatz zu Öl, kein Schmiermittel ist. Diese Probleme sind bei Gegenkolbenmotoren aufgrund der Abdichtungsschwierigkeiten, die mit der Bauweise und dem Packaging von Gegenkolbenmotoren in Zusammenhang stehen, verstärkt.
Gegenkolbenmotoren umfassen im Allgemeinen zwei in jedem Zylinder aufgenommene Kolben, die sich in dem Zylinder auf entgegengesetzte, gegenläufige Art und Weise bewegen. Dabei bewegen sich die Kolben bei einer Betriebsstufe in dem Zylinder voneinander weg und während einer anderen Betriebsstufe bewegen sich die Kolben in dem Zylinder aufeinander zu. Während sich die Kolben in dem Zylinder aufeinander zu bewegen, verdichten sie und bewirken somit eine Zündung eines in dem Zylinder angeordneten Kraftstoff/Luft-Gemischs. Dadurch werden die Kolben auseinandergedrückt, wodurch der Einlasskanal und der Auslasskanal freigelegt werden. Durch das Freilegen des Einlasskanals wird Luft in den Zylinder gesaugt und dadurch wird in Kombination mit dem Freilegen des Auslasskanals Abgas ausgestoßen, wodurch gestattet wird, dass der Prozess erneut beginnt. Wenn die Kolben auseinandergedrückt werden, übertragen jeweilige Pleuelstangen, die einem jeden Kolben zugeordnet sind, die Linearbewegung der Kolben bezüglich des Zylinders und in dem Zylinder auf zwei Kurbelwellen, die auf gegenüberliegenden Seiten des Zylinders angeordnet sind. Die Längskräfte, die durch die Pleuelstangen an die Kurbelwellen angelegt werden, bewirken eine Drehung der Kurbelwellen, die wiederum eine Drehung der Räder eines Fahrzeugs, in dem der Motor installiert ist, bewirken.
Im Allgemeinen umfassen Gegenkolbenmotoren eine Zylinderbank, wobei in jedem Zylinder ein Paar Kolben verschiebbar angeordnet ist. Obgleich der Motor eine beliebige Anzahl an Zylindern umfassen kann, wird die bestimmte Anzahl an Zylindern im Allgemeinen durch die Art und/oder die erforderliche Leistung des Fahrzeugs vorgeschrieben. Beispielsweise können im Vergleich zu einem schwereren Fahrzeug, wie z. B. einem gewerblichen Lkw, einem Schiff oder einem Panzer, bei einem Kraftfahrzeug weniger Zylinder dazu erforderlich sein, das Fahrzeug ordnungsgemäß anzutreiben und ihm ausreichende Leistung zuzuführen. Entsprechend kann ein leichtes Fahrzeug einen Motor mit drei (3) Zylindern und sechs (6) Kolben umfassen, wohingegen ein schwereres Fahrzeug fünf (5) oder sechs (6) Zylinder und zehn (10) bzw. zwölf (12) Kolben umfassen kann.
Solche Gegenkolbenmotoren weisen in der Regel einen einstückigen Motorblock (d. h., der aus einem einzigen Gussteil hergestellt ist) auf. Der Gegenkolbenmotor umfasst zwei Kurbelwellen, wobei eine auf einer Seite der Zylinder angeordnet ist und die andere auf einer gegenüberliegenden Seite der Zylinder angeordnet ist. Die beiden Kurbelwellen werden in den beiden Kurbelgehäusen zur Drehung darin gestützt. Eine Zylinderlaufbuchse kann von einem Kurbelgehäuse oder dem anderen in jeden der Zylinder eingeführt werden. Zur ordnungsgemäßen Anordnung und Abdichtung der Zylinderlaufbuchse in dem einstückigen Motorblock ist eine komplizierte maschinelle Bearbeitung in dem Zylinder und/oder der Zylinderlaufbuchse erforderlich, da der Zugang zu diesen Bereichen beschränkt ist, wodurch die Abdichtung der Einlass- und der Auslasskanäle in der Zylinderlaufbuchse erschwert wird. Somit stellen die Einlass- und die Auslasskanäle einen Eintrittspunkt dar, durch den Wasser aus dem Wassermantel und in die Brennkammer entweichen kann.
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres kompletten Schutzumfangs oder aller ihrer Merkmale.
Die Kühlung von Verbrennungsmotoren unter Verwendung von Öl als Kühlmedium anstatt Wasser oder einer Lösung aus Wasser und Frostschutzmittel birgt viele Möglichkeiten und Herausforderungen. Der größte Vorteil besteht in der Verbannung von Wasser oder Lösungen aus Wasser und Frostschutzmittel aus dem Verbrennungsmotor, wodurch die Anforderungen bezüglich der inneren Abdichtung vereinfacht werden und das lästige Befassen mit einem zusätzlichen Fluid bei Wartung und Reparatur abgeschafft wird. Darüber hinaus kann eine Ölkühlung gleichmäßigere Temperaturprofile über die gekühlten Abschnitte des Verbrennungsmotors hinweg bereitstellen. Die Herausforderungen, die sich durch die Verwendung von Öl als Kühlmedium ergeben, liegen in den Unterschieden zwischen den Wärme- und den physischen Eigenschaften von Öl im Vergleich zu Wasser oder Lösungen aus Wasser und Frostschutzmittel. Im Vergleich zu Wasser oder Lösungen aus Wasser und Frostschutzmittel weist Öl eine geringere spezifische Wärmekapazität, Dichte und Wärmeleitfähigkeit auf. Öl weist des Weiteren eine hohe Viskosität auf, wodurch eine durch Turbulenz verbesserte Wärmeübertragung schwerer zu erzielen ist. Tests haben ergeben, dass für dieselben Kühlmediumgeschwindigkeiten und Kühldurchlassabmessungen die Verwendung von Öl als Kühlmedium zu Wärmeübertragungskoeffizienten führt, die ungefähr zehn- bis fünfzehnmal niedriger als jene von Wasser oder einer Lösung aus Wasser und Frostschutzmittel sind.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Zylinderlaufbuchse bereit, die zur verbesserten Ölkühlung ausgeführt worden ist. Die Konstruktion der offenbarten Zylinderlaufbuchse überwindet vorteilhafterweise die herkömmlicherweise mit Ölkühlung in Zusammenhang stehenden Ineffizienzen. Die hier offenbarte Zylinderlaufbuchse umfasst eine Laufbuchsenwand, die sich ringförmig um eine Kolbenbohrung herum erstreckt. Die Laufbuchsenwand weist eine Innenseite angrenzend an die Kolbenbohrung und eine Außenseite, die zu der Innenseite entgegengesetzt angeordnet ist, auf. Die Außenseite der Laufbuchsenwand weist eine Ölgaleriefläche auf, die mit mindestens einem Teil der Außenseite koextensiv ist. Mehrere Nuten sind entlang der Ölgaleriefläche angeordnet, die sich zur Vergrößerung einer Fläche der Ölgaleriefläche nach innen in die Laufbuchsenwand erstrecken. Die mehreren Nuten verlaufen parallel zueinander und jede Nut der mehreren Nuten weist eine Nutentiefe und eine Nutenbreite auf. Die mehreren Nuten sind durch Brückenabschnitte der Laufbuchsenwand voneinander beabstandet. Mindestens einige der Nuten von den mehreren Nuten weisen mindestens einen darin angeordneten Steg auf, der parallel zu den mehreren Nuten verläuft. Die Brückenabschnitte der Laufbuchsenwand weisen jeweils eine Brückenabschnittbreite auf und die Stege weisen jeweils eine maximale Stegbreite, die geringer als die Brückenabschnittbreite ist, auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung eine Gegenkolbenmotoranordnung bereit, die die hier beschriebene Zylinderlaufbuchse verwendet. Die Gegenkolbenmotoranordnung weist einen Motorblock auf, der mindestens eine Zylinderbohrung definiert, die sich entlang einer Längsachse erstreckt. Der Gegenkolbenmotor umfasst die hier beschriebene Zylinderlaufbuchse, wobei die Zylinderlaufbuchse in der Zylinderbohrung des Motorblocks aufgenommen ist. Die Laufbuchsenwand der Zylinderlaufbuchse definiert die Kolbenbohrung. Der Gegenkolbenmotor umfasst des Weiteren eine erste und eine zweite Kurbelwelle, die an gegenüberliegenden Enden der Zylinderlaufbuchse angeordnet sind, und ein Paar verschiebbar in der Kolbenbohrung der Zylinderlaufbuchse angeordneter Kolben. Die paarweisen Kolben sind in einem ersten Betriebsmodus entlang der Längsachse aufeinander zu und in einem zweiten Betriebsmodus entlang der Längsachse voneinander weg bewegbar. Eine Brennkammer ist in der Kolbenbohrung der Zylinderlaufbuchse zwischen dem Paar Kolben angeordnet. Die mehreren Nuten, die entlang der Ölgaleriefläche angeordnet sind, sind parallel zueinander und definieren zusammen eine Ölgalerie. Entlang der Laufbuchsenwand erstrecken sich stellenweise mehrere Stege, die zumindest in einigen der Nuten der mehreren Nuten zur Vergrößerung der Fläche der Ölgaleriefläche der Zylinderlaufbuchse und zur Verbesserung der Wärmeübertragung von der Laufbuchsenwand auf das in der Ölgalerie angeordnete Öl angeordnet sind. Wiederum sind die mehreren Stege parallel zu den mehreren Nuten.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Kühlen der hier beschriebenen Zylinderlaufbuchse bereit, wenn die Zylinderlaufbuchse in einem Motorblock eines Verbrennungsmotors angeordnet ist. Das Verfahren umfasst die Schritte des Hindurchleitens von Öl durch die zwischen dem Motorblock und der Zylinderlaufbuchse angeordnete Ölgalerie und des Erhöhens der Wärmeübertragung zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem durch die Ölgalerie hindurchströmenden Öl durch Herstellung der Zylinderlaufbuchse mit einer Ölgaleriefläche, die die mehreren Nuten und Stege, die hier beschrieben werden, aufweist.
Vorzugsweise ist mindestens ein Steg in Umfangsrichtung in einem vorbestimmten Abstand von benachbarten Brückenabschnitten beabstandet, wobei ein Höhen/Breiten-Verhältnis als ein Verhältnis der Nutentiefe zu dem vorbestimmten Abstand definiert wird. Besonders bevorzugt wird eine Nutentiefe im Bereich von 0,3 Millimeter bis 1,5 Millimeter und ein vorbestimmter Abstand im Bereich von 0,1 Millimeter bis 0,5 Millimeter. Der mindestens eine Steg kann an die Laufbuchsenwand gelötet sein. Die Nutentiefe kann gleich einer Strecke sein, die sich jede der Nuten von der Außenseite radial nach innen in die Laufbuchsenwand erstreckt, wobei die Nutenbreite gleich einer in Umfangsrichtung über jede der Nuten zwischen benachbarten Brückenabschnitten hinweg gemessenen Strecke sein kann, wobei die Brückenabschnittbreite gleich einer in Umfangsrichtung über jeden der Brückenabschnitte zwischen den benachbarten Nuten hinweg gemessenen Strecke sein kann und die maximale Stegbreite gleich einer in Umfangsrichtung über den mindestens einen Steg hinweg gemessenen Strecke sein kann. Jede Nut der mehreren Nuten kann einen Steg umfassen, der mittig darin positioniert ist. Darüber hinaus kann jede Nut der mehreren Nuten zwei Stege umfassen, die voneinander beabstandet sind. Die Brückenabschnitte der Laufbuchsenwand können an einer Zylinderbohrung eines Motorblocks anliegen, wenn die Zylinderlaufbuchse in der Zylinderbohrung angeordnet ist, so dass die mehreren Nuten durch die Zylinderbohrung verschlossen werden und dahingehend zusammenwirken, eine Ölgalerie zu bilden, die zur Aufnahme von Öl zur Kühlung konfiguriert ist. Die Brückenabschnitte der Laufbuchsenwand können an einer in einer Zylinderbohrung eines Motorblocks angeordneten Buchse anliegen, wenn die Zylinderlaufbuchse in die Buchse eingeführt ist, so dass die mehreren Nuten durch die Buchse verschlossen werden und dahingehend zusammenwirken, eine Ölgalerie zu bilden, die zur Aufnahme von Öl zur Kühlung konfiguriert ist. In multiplen Nuten der mehreren Nuten kann mindestens ein Steg angeordnet sein. Jede Nut der mehreren Nuten und jeder Steg der mehreren Stege kann sich linear entlang der Ölgaleriefläche und parallel zu der Längsachse der mindestens einen Zylinderbohrung erstrecken.
Eine Zylinderlaufbuchse für eine Gegenkolbenmotoranordnung kann eine Laufbuchsenwand, die sich in Längsrichtung zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende und ringförmig um eine Kolbenbohrung herum erstreckt; wobei die Laufbuchsenwand eine Innenseite, die sich angrenzend an die Kolbenbohrung befindet, und eine Außenseite, die bezüglich der Innenseite entgegengesetzt angeordnet ist, aufweist; mehrere Einlasskanäle, die in Längsrichtung von dem ersten Ende der Laufbuchsenwand beabstandet sind, wobei sich jeder Einlasskanal der mehreren Einlasskanäle über eine beschränkte Umfangserstreckung der Laufbuchsenwand hinweg und radial durch die Laufbuchsenwand von der Außenseite zu der Innenseite erstreckt; mehrere Auslasskanäle, die in Längsrichtung von dem zweiten Ende der Laufbuchsenwand beabstandet sind, wobei sich jeder Auslasskanal der mehreren Auslasskanäle über eine beschränkte Umfangserstreckung der Laufbuchsenwand hinweg und radial durch die Laufbuchsenwand von der Außenseite zu der Innenseite erstreckt; wobei die Laufbuchsenwand einen ersten Endabschnitt, der sich in Längsrichtung zwischen dem ersten Ende der Laufbuchsenwand und den mehreren Einlasskanälen erstreckt, einen zweiten Endabschnitt, der sich in Längsrichtung zwischen dem zweiten Ende der Laufbuchsenwand und den mehreren Auslasskanälen erstreckt, und einen mittleren Abschnitt, der sich zwischen den mehreren Einlasskanälen und den mehreren Auslasskanälen erstreckt, aufweist; mehrere erste Übertragungsleitungen, die in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Einlasskanälen der mehreren Einlasskanäle beabstandet sind, wobei sich die mehreren ersten Übertragungsleitungen in einem nichtlinearen Pfad zwischen dem ersten Endabschnitt und dem mittleren Abschnitt der Laufbuchsenwand dahingehend erstrecken, Fluid um die mehreren Einlasskanäle herum zu leiten; und mehrere zweite Übertragungsleitungen, die in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Auslasskanälen der mehreren Auslasskanäle beabstandet sind, wobei sich die mehreren zweiten Übertragungsleitungen in einem nichtlinearen Pfad zwischen dem zweiten Endabschnitt und dem mittleren Abschnitt der Laufbuchsenwand dahingehend erstrecken, Fluid um die mehreren Auslasskanäle herum zu leiten, umfassen.
Die Zylinderlaufbuchse kann ferner mehrere Nuten in der Außenseite der Laufbuchsenwand umfassen, die zueinander parallel sind, sich nach innen in die Laufbuchsenwand erstrecken und entlang zumindest einem Teil des ersten Endabschnitts, des zweiten Endabschnitt und des mittleren Abschnitts der Laufbuchsenwand angeordnet sind. Die Zylinderlaufbuchse kann des Weiteren mehrere sich stellenweise entlang der Laufbuchsenwand erstreckende Stege umfassen, die zumindest in einigen der Nuten der mehreren Nuten zur Vergrößerung der Fläche und zur Verbesserung der Wärmeübertragung von der Laufbuchsenwand auf das in den mehreren Nuten angeordnete Fluid angeordnet sind. Die Stege können lediglich in Nuten angeordnet sein, die in Umfangsrichtung auf mindestens einen der Einlasskanäle und der Auslasskanäle ausgerichtet sind. Sowohl der erste als auch der zweite Endabschnitt der Laufbuchsenwand kann einen ringförmigen Außenkanal in der Außenseite umfassen, der zwischen den mehreren Nuten in dem ersten und dem zweiten Endabschnitt und den mehreren Einlass- bzw. Auslasskanälen angeordnet ist, und der mittlere Abschnitt der Laufbuchsenwand kann einen ersten ringförmigen Innenkanal, der zwischen den Nuten in dem mittleren Abschnitt und den mehreren Einlasskanälen angeordnet ist, und einen zweiten ringförmigen Innenkanal, der zwischen den Nuten in dem mittleren Abschnitt und den mehreren Auslasskanälen angeordnet ist, umfassen.
Figurenliste
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen mit besserem Verständnis der Erfindung nach der Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung bei Betrachtung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne Weiteres hervor, wobei:

1 eine perspektivische Vorderansicht eines beispielhaften Verbrennungsmotors ist;
2 eine Querschnittsteilansicht eines beispielhaften Motorblocks mit einer beispielhaften Zylinderlaufbuchse, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist, ist;
3 eine perspektivische Vorderansicht einer beispielhaften Zylinderlaufbuchse, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist, ist;
4 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer beispielhaften Zylinderlaufbuchse, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist, vor dem Einsetzen in den beispielhaften Motorblock von 2 ist;
5 eine Teilansicht eines Vorderaufrisses ist, die eine beispielhafte Anordnung von Nuten in einer Ölgaleriefläche der beispielhaften Zylinderlaufbuchse, die in 3 gezeigt wird, zeigt;
6 eine Teilansicht eines Vorderaufrisses, die eine weitere beispielhafte Anordnung von Nuten in der Ölgaleriefläche einer weiteren beispielhaften Zylinderlaufbuchse, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist, zeigt;
7 eine Teilansicht eines Vorderaufrisses ist, die eine weitere beispielhafte Anordnung von Nuten der Ölgaleriefläche einer weiteren beispielhaften Zylinderlaufbuchse, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist, zeigt;
8A eine Teilschnittansicht einer beispielhaften Zylinderlaufbuchse, die den Querschnitt einer der Nuten in der Ölgaleriefläche und den Querschnitt eines beispielhaften Stegs, der in der Nut angeordnet ist, zeigt;
8B eine Teilschnittansicht einer weiteren beispielhaften Zylinderlaufbuchse ähnlich der in 8A dargestellten ist, wobei jedoch zwei beispielhafte Stege in der Nut angeordnet sind;
9A eine Teilschnittansicht einer weiteren beispielhaften Zylinderlaufbuchse ähnlich der in 8A dargestellten ist, wobei jedoch der Steg eine andere Querschnittsform aufweist;
9B eine Teilschnittansicht einer weiteren beispielhaften Zylinderlaufbuchse ähnlich der in 9A dargestellten ist, wobei jedoch der Steg eine reduzierte Höhe aufweist;
10 eine perspektivische Teilvorderansicht eines beispielhaften Gegenkolbenmotors, der beispielhafte gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruierte Zylinderlaufbuchsen aufweist, ist;
11 eine Querschnittsseitenansicht des beispielhaften Gegenkolbenmotors, der in 10 dargestellt wird, entlang der Längsachse einer ersten Zylinderlaufbuchse ist, wobei ein in der ersten Zylinderlaufbuchse angeordnetes Paar Kolben in einer Position am oberen Totpunkt gezeigt wird;
12 eine weitere Querschnittsseitenansicht des beispielhaften Gegenkolbenmotors, der in 10 dargestellt wird, entlang der Längsachse der ersten Zylinderlaufbuchse ist, wobei das in der ersten Zylinderlaufbuchse angeordnete Paar Kolben in einer Position am unteren Totpunkt gezeigt wird;
13 eine auseinandergezogene perspektivische Vorderansicht des beispielhaften Gegenkolbenmotors, der in 10 dargestellt wird, ist; und
14 eine perspektivische Vorderansicht einer weiteren beispielhaften Zylinderlaufbuchse, die zur Verwendung bei dem beispielhaften Gegenkolbenmotor, der in 10 dargestellt wird, konstruiert ist, ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen übereinstimmende Bezugszeichen über die verschiedenen Ansichten hinweg entsprechende Teile bezeichnen, wird eine Zylinderlaufbuchse 20 offenbart.
Es werden beispielhafte Ausführungsformen bereitgestellt, so dass diese Offenbarung gründlich ist und dem Fachmann den Schutzumfang vollständig übermittelt. Es werden zahlreiche spezielle Details angeführt, wie z. B. Beispiele für spezielle Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Für den Fachmann liegt auf der Hand, dass die speziellen Details nicht eingesetzt werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgestaltet werden können und dass keine als den Schutzumfang der Offenbarung einschränkend ausgelegt werden soll. Bei einigen Ausführungsbeispielen werden allseits bekannte Verfahren, allseits bekannte Vorrichtungsstrukturen und allseits bekannte Technologien nicht ausführlich beschrieben.
Die hier verwendete Terminologie dient nur zum Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll nicht als Einschränkung verstanden werden. Wie hier verwendet wird, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen umfassen, sofern der Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes angibt. Die Ausdrücke „umfasst“, „umfassen(d)“, „enthalten(d)“ und „aufweisen(d)“ sind inklusiv gemeint und geben deshalb das Vorhandensein von angeführten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsgängen, Elementen und/oder Komponenten an, schließen aber das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem/einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen derselben nicht aus. Die hier beschriebenen Verfahrensschritte, Verfahren und Arbeitsschritte dürfen nicht so verstanden werden, dass ihre Durchführung unbedingt in der speziellen erörterten oder dargestellten Reihenfolge erforderlich ist, sofern diese nicht spezifisch als die Reihenfolge der Durchführung angegeben ist. Es versteht sich ferner, dass weitere oder alternative Schritte angewendet werden können.
Wenn ein Element oder eine Schicht als „an“, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben ist, kann es bzw. sie direkt an dem anderen Element oder der anderen Schicht, in Eingriff damit, verbunden damit oder gekoppelt damit sein, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn hingegen ein Element als „direkt an“, „direkt in Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, können keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Ein anderer Wortlaut, der zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet wird, sollte auf eine ähnliche Weise interpretiert werden (beispielsweise „zwischen“ versus „direkt zwischen“, „angrenzend“ versus „direkt angrenzend“ usw.). Wie hier verwendet, umfasst der Begriff „und/oder“ beliebige und alle Kombinationen aus einem oder mehreren der zugeordneten aufgelisteten Objekte.
Obwohl hier die Begriffe erster, zweiter, dritter etc. zur Beschreibung verschiedener Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte verwendet werden können, sollten diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Diese Begriffe können nur dazu verwendet werden, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erster“, „zweiter“ und sonstige hier verwendete numerische Begriffe implizieren keine Abfolge oder Reihenfolge, sofern dies nicht eindeutig aus dem Kontext hervorgeht. Somit könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt, die nachstehend erörtert werden, als ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
Räumlich bezogene Begriffe wie „innerer“, „äußerer“, „unterhalb“, „unter“, „unterer“, „über“, „oberer“ und dergleichen können hier zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder eines Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen, wie in den Figuren veranschaulicht, zu beschreiben. Mit räumlich bezogenen Begriffen kann bezweckt werden, zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder Betrieb mit zu umfassen. Wenn die Vorrichtung in den Figuren zum Beispiel umgedreht wird, würden Elemente, die als „unter“ oder „unterhalb“ von anderen Elementen oder Merkmalen beschrieben wurden, dann „über“ den anderen Elementen oder Merkmalen ausgerichtet sein. Somit kann der exemplarische Begriff „unter“ sowohl eine Ausrichtung von über als auch von unter umfassen. Die Vorrichtung kann auch anders (um 90 Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen) ausgerichtet sein, und die hier verwendeten räumlich bezogenen beschreibenden Begriffe werden entsprechend ausgelegt.
Es versteht sich zunächst, dass die hier offenbarte Zylinderlaufbuchse 20 als eine von vielen Komponententeilen eines Verbrennungsmotors 22 vorliegt. Im Allgemeinen kann die Zylinderlaufbuchse 20 für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors 22 verwendet werden. Der Verbrennungsmotor 22 könnte ohne Einschränkung ein Fremdzündungsmotor (z. B. ein Benzinmotor) oder ein Selbstzündungsmotor (z. B. ein Dieselmotor) sein. Ein beispielhafter Verbrennungsmotor 22 wird in 1 dargestellt. Unter Bezugnahme auf 1 umfasst der Verbrennungsmotor 22 allgemein einen Motorblock 24 mit einer oder mehreren Zylinderbohrungen 26. Zylinderköpfe 28 passen mit dem Motorblock 24 zusammen und verschließen die Zylinderbohrungen 26 des Motorblocks 24. Die Zylinderbohrungen 26 sind auf der den Zylinderköpfen 28 entgegengesetzten Seite zu einer Kurbelwelle 30, die durch den Motorblock 24 definiert wird, hin offen. Der Verbrennungsmotor 22 umfasst eine Kurbelwelle 32, die in dem Kurbelgehäuse 30 angeordnet ist. Die Kurbelwelle 32 wird auf Lagern 34 der Art getragen, dass sich die Kurbelwelle 32 ungehindert in dem Kurbelgehäuse 30 drehen kann. Ein Kolben 36 befindet sich in jeder Zylinderbohrung 26 des Motorblocks 24. Die Verbrennung erfolgt in jeder der Zylinderbohrungen 26 zwischen dem Zylinderkopf 28 und dem Kolben 36. Eine Pleuelstange 38 erstreckt sich zwischen jedem Kolben 36 und der Kurbelwelle 32 und verbindet diese miteinander. Durch den Verbrennungsprozess wird jeder Kolben 36 zu einer Hubbewegung in jeder jeweiligen Zylinderbohrung 26 angetrieben, und die Pleuelstangen 38 übersetzen die Hubbewegung der Kolben 36 in eine Drehbewegung der Kurbelwelle 32.
Unter Bezugnahme auf 2 wird eine Querschnittsteilansicht des Motorblocks 24 dargestellt. Aus diesen Ansichten ist ersichtlich, dass die Zylinderlaufbuchse 20 derart in der Zylinderbohrung 26 des Motorblocks 24 angeordnet ist, dass die Zylinderlaufbuchse 20 radial zwischen dem Kolben 36 und dem Motorblock 24 positioniert ist. Entsprechend berührt der Kolben 36 die Zylinderlaufbuchse 20 anstatt den Motorblock 24 selbst. Die Zylinderlaufbuchse 20 ist axial in der Zylinderbohrung 26 positioniert, so dass sie mit einer Deckfläche 40 des Motorblocks 24 oder darunter bündig ist. Es versteht sich, dass die Zylinderköpfe 28 an der Deckfläche 40 des Motorblocks 24 anliegen, wenn die Zylinderköpfe 28 an dem Motorblock 24 installiert sind. Die Zylinderlaufbuchse 20 kann eine autonome Komponente, die von dem Motorblock 24 separat hergestellt wird, sein, oder die Zylinderlaufbuchse 20 kann mit dem Motorblock 24 integral sein. Beide Konfigurationen fallen in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung. Bei separater Herstellung der Zylinderlaufbuchse 20 wird die Zylinderlaufbuchse 20 während der Montage des Verbrennungsmotors 22 in die Zylinderbohrung 26 des Motorblocks 24 eingesetzt und/oder hineingedrückt.
Die Zylinderlaufbuchse 20 wird aus einem ersten Material 41 hergestellt, bei dem es sich um dasselbe oder nicht dasselbe Material wie für den Motorblock 24 handeln kann. Vorteilhafterweise kann die Zylinderlaufbuchse 20 bei Herstellung der Zylinderlaufbuchse 20 aus einem Material, das sich von dem für den Motorblock 24 verwendeten unterscheidet, so hergestellt werden, dass sie eine verbesserte Festigkeit, eine verbesserte Verschleißfestigkeit, bessere Wärmeeigenschaften und reduzierte Reibung aufweist. Verbrennungsmotoren mit Zylinderlaufbuchsen können auch einfacher gewartet werden, da eine beschädigte Zylinderlaufbuchse einfach ersetzt werden kann, wodurch die Notwendigkeit für arbeitsaufwändiges Aufbohren und Honen des Motorblocks beseitigt wird.
3 und 4 zeigen zwei beispielhafte Variationen der offenbarten Zylinderlaufbuchse 20, die vor dem Einsetzen in die Zylinderbohrung 26 des Motorblocks 24 gezeigt wird. In der Regel werden Zylinderlaufbuchsen 20 von dem Motorblock 24 separat hergestellt und später in den Motorblock 24 installiert, bevor die Kolben 36 installiert werden. Dennoch kann dieser beispielhafte Herstellungs- und Montageprozess modifiziert werden und soll die vorliegende Offenbarung nicht einschränken.
Unter allgemeiner Bezugnahme auf 1-4 umfasst die Zylinderlaufbuchse 20 eine Laufbuchsenwand 42, die sich ringförmig um eine Kolbenbohrung 44 herum und axial zwischen einem ersten Ende 46 und einem zweiten Ende 48 erstreckt. Das erste Ende 46 der Laufbuchsenwand 42 ist angrenzend an eine Deckfläche 40 des Motorblocks 24 angeordnet, und das zweite Ende 48 der Laufbuchsenwand 42 ist angrenzend an das Kurbelgehäuse 30 des Motorblocks 24 angeordnet. Die Laufbuchsenwand 42 weist eine Innenseite 50 angrenzend an die Kolbenbohrung 44 und eine Außenseite 52, die auf die Zylinderbohrung 26 des Motorblocks 24 zu weist, auf. Entsprechend ist die Außenseite 52 der Laufbuchsenwand 42 entgegengesetzt zu der Innenseite 50 der Laufbuchsenwand 42 angeordnet. Die Innenseite 50 der Laufbuchsenwand 42 weist eine gleichmäßige zylinderförmige Fläche auf, die sich von dem ersten Ende 46 der Laufbuchsenwand 42 zu dem zweiten Ende 48 der Laufbuchsenwand 42 erstreckt. Wenn die Zylinderlaufbuchse 20 in einen komplett zusammengebauten Verbrennungsmotor 22 installiert wird, berührt die Innenseite 50 der Laufbuchsenwand 42 den Kolben 36. Zur Reduzierung des Widerstands zwischen dem Kolben 36 und der Zylinderlaufbuchse 20 auf ein Minimum und/oder zur Verbesserung der Wärmeeigenschaften kann die Innenseite 50 der Laufbuchsenwand 42 gegebenenfalls eine Beschichtung oder Behandlung erfahren.
Die Laufbuchsenwand 42 kann eine variable Dicke aufweisen oder kann keine variable Dicke aufweisen. Verschiedene Merkmale können an verschiedenen axialen Positionen entlang der Zylinderlaufbuchse 20 angeordnet sein. Wie in 2 und 3 gezeigt wird, kann optional ein Flansch 54 vorgesehen sein, der von dem ersten Ende 46 der Laufbuchsenwand 42 radial nach außen vorragt. Der Flansch 54 kann dazu konfiguriert sein, mit einer Schulter 56 zusammenzupassen, die in der Zylinderbohrung 26 angrenzend an die Deckfläche 40 ausgebildet ist. Somit liegt der Flansch 54, wenn die Zylinderlaufbuchse 20 in der Zylinderbohrung 26 installiert ist, dahingehend an der Schulter 56 an, die Zylinderlaufbuchse 20 axial bezüglich der Zylinderbohrung 26 zu positionieren und ein zu weites Einführen der Zylinderlaufbuchse 20 über den Flansch 54 hinaus zu verhindern. Wie in 4 gezeigt wird, kann die Laufbuchsenwand 42 alternativ dazu keinen Flansch 54 aufweisen und die Zylinderbohrung 26 kann die Schulter 56 oder keine Schulter 56 aufweisen. Das Weiteren kann optional eine Buchse 57 zwischen der Zylinderlaufbuchse 20 und der Zylinderbohrung 26 vorgesehen sein. Wenn die Buchse 57 einbezogen wird, kann die Buchse 57 entweder über die Zylinderlaufbuchse 20 geschoben werden, bevor die Zylinderlaufbuchse 20 und die Buchse 57 in die Zylinderbohrung 26 eingesetzt werden, oder die Buchse 57 kann zunächst in die Zylinderbohrung 26 mit nachfolgendem Einsetzen der Zylinderlaufbuchse 20 in die Hülse 57 eingesetzt werden. Obgleich verschiedene Konfigurationen möglich sind, kann die Buchse 57 in Bezug auf ihre Länge der Zylinderlaufbuchse 20 entsprechen. Entsprechend weist die Außenseite 52 der Laufbuchsenwand 42 gemäß der Darstellung in 2 entweder zu der Zylinderbohrung 26 und/oder liegt direkt daran an, oder sie weist gemäß der Darstellung in 4 zur Buchse 57 und/oder liegt direkt daran an. Die Zylinderlaufbuchse 20, die Zylinderbohrung 26 und die optionale Buchse 57 sind alle koaxial mit einer Längsachse A ausgerichtet.
Unter allgemeiner Bezugnahme auf 2-4 umfasst die Außenseite 52 der Laufbuchsenwand 42 eine Ölgaleriefläche 58, die mit zumindest einem Teil der äußeren Fläche 52 koextensiv ist. Mehrere Nuten 64 sind entlang der Ölgaleriefläche 58 angeordnet, die entlang der Außenseite 52 der Laufbuchsenwand 42 positioniert ist. Die mehreren Nuten 64 erstrecken sich nach innen in die Laufbuchsenwand 42 zu der Innenseite 50 der Laufbuchsenwand 42 hin, wobei jede Nut 64 der mehreren Nuten 64 einen Boden 67 aufweist. Die Ölgaleriefläche 58 erstreckt sich zwischen den mehreren Nuten 64, in diese und über diese hinweg, so dass die mehreren Nuten 64 eine Fläche der Ölgaleriefläche 58 vergrößern. Die mehreren Nuten 64 definieren eine Ölgalerie 60 (einen oder mehrere Leitungen, durch die Öl 62 geleitet wird). Die Ölgalerie 60 empfängt funktional Öl 62, wenn der Verbrennungsmotor 22 in Betrieb genommen wird. Das Öl 62 wird dahingehend durch die Ölgalerie 60 gepumpt, die Zylinderlaufbuchse 20 und den Motorblock 24 zu kühlen. Durch den Verbrennungsprozess erzeugte Wärme wird auf die Zylinderlaufbuchse 20 übertragen und dann auf das Öl 62 übertragen. Mit der Nachfüllung des Öls 62 in der Ölgalerie 60 wird Wärme aus der Zylinderlaufbuchse 20 und dem Motorblock 24 mit dem Strom aus Öls 62 abgezogen. Es versteht sich, dass es sich bei dem in der Ölgalerie 60 angeordneten Öl 62 um dasselbe Öl handeln kann, das zum Schmieren des Verbrennungsmotors 22 verwendet wird.
Die mehreren Nuten 64 sind durch Brückenabschnitte 65 der äußeren Fläche 52 der inneren Wand 52 voneinander beabstandet. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform liegen die Brückenabschnitte 65 an der Zylinderbohrung 26 des Motorblocks 24 an, so dass die mehreren Nuten 64 durch die Zylinderbohrung 26 verschlossen werden. Somit wird die Ölgalerie 60 bei dieser Konfiguration durch die mehreren Nuten 64 auf einer Seite und die Zylinderbohrung 26 auf der anderen gebildet. Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform liegen die Brückenabschnitte 65 an der Buchse 57 an, so dass die mehreren Nuten 64 durch die Buchse 57 verschlossen werden. Somit wird die Ölgalerie 60 bei dieser Konfiguration durch die mehreren Nuten 64 auf einer Seite und die Buchse 57 auf der anderen gebildet. Trotz dieser Beispiele versteht sich, dass andere Konfigurationen im Betracht gezogen werden, bei denen die Brückenabschnitte 65 in der Außenseite 52 der Laufbuchsenwand 42 entweder von der Zylinderbohrung 26 oder der Buchse 57 beabstandet sind, so dass die Ölgalerie 60 eine durchgängige ringförmige Leitung um die Ölgaleriefläche 58 der Laufbuchsenwand 42 herum bildet.
Obgleich die mehreren Nuten 64 durch eine Reihe von verschiedenen Prozessen ausgebildet, hergestellt oder anderweitig erzeugt werden können, können die mehreren Nuten 64 beispielhaft und ohne Einschränkung durch Schneide-, Ätz-, Gieß- und/oder ein Schmiedevorgänge ausgebildet werden. Jede Nut 64 der mehreren Nuten 64 weist eine Nutentiefe 66 und eine Nutenbreite 68 auf. Allgemein kann in Betracht gezogen werden, dass die Nutentiefe 66 (am besten sichtbar in 8A-B und 9A-B) einer Strecke entspricht, die sich jede Nut 64 von der Außenseite 52 nach innen in die Laufbuchsenwand 42 erstreckt. Somit kann die Nutentiefe 66 alternativ dazu dahingehend beschrieben werden, dass sie einer Höhe der Brückenabschnitte 65 entspricht. Allgemein kann in Betracht gezogen werden, dass die Nutenbreite 68 (am besten sichtbar in 5-7) einer Strecke entspricht, die über jede Nut 64 (d. h. in Querrichtung zu jeder Nut 64) von dem Brückenabschnitt 65 auf einer Seite der Nut 64 zu den Brückenabschnitt 65 auf einer gegenüberliegenden Seite der Nut 64 gemessen wird.
Die mehreren Nuten 64 in der Laufbuchsenwand 42 erstrecken sich allgemein parallel zueinander über die Ölgaleriefläche 58 hinweg. Entsprechend weist jeder Brückenabschnitt 65 eine Brückenabschnittbreite 70 auf. Die Brückenabschnittbreite 70 (am besten sichtbar in 5-7) kann alternativ dazu als ein Nutentrennungsabstand 70 beschrieben werden. Die Zylinderlaufbuchse 20 umfasst ferner mehrere Stege 71, die in den mehreren Nuten 64 angeordnet sind. Die mehreren Stege 71 sind zu den mehreren Nuten 64 parallel und sind derart angeordnet, dass die mehreren Stege 71 von den Brückenabschnitten 65 beabstandet angeordnet sind. Jeder Steg 71 erstreckt sich von einer Basis B zu einer Spitze T radial nach außen. Die mehreren Stege 71 wirken dahingehend, die Fläche der Ölgaleriefläche 58 der Laufbuchsenwand 42 weiter zu vergrößern, um eine stärkere Wärmeübertragung zwischen dem Öl 62 in der Ölgalerie 60 und der Laufbuchsenwand 42 zu begünstigen. Die mehreren Stege 71 können mit der Laufbuchsenwand 42 integral sein oder können von der Zylinderlaufbuchse 20 separat ausgebildet sein und dann später an der Laufbuchsenwand 42 angebracht werden. Wenn die mehreren Stege 71 integral mit der Laufbuchsenwand 42 sind, können die mehreren Stege 71 ausgebildet werden, während die mehreren Nuten 64 in die Laufbuchsenwand 42 geschnitten werden. In diesem Fall werden die mehreren Stege 71 aus dem ersten Material 41 (d. h. dem Material, aus dem die Zylinderlaufbuchse 20 ausgebildet wird) hergestellt. Werden die mehreren Stege 71 separat ausgebildet, jedoch an der Laufbuchsenwand 42 angebracht, können die mehreren Stege 71 entweder aus dem ersten Material 41 oder einem zweiten Material 73, das sich von dem ersten Material 41 unterscheidet, (d. h. das Material, aus dem die mehreren Stege 71 ausgebildet werden, kann sich von dem Material, aus dem die Zylinderlaufbuchse 20 ausgebildet wird, unterscheiden) hergestellt werden. Das zweite Material 73 kann so gewählt werden, dass es eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das erste Material 41 aufweist, um die Wärmeübertragung von der Laufbuchsenwand 42 auf das Öl 62 in der Ölgalerie 60 zu verbessern. Obgleich die separat ausgebildeten Stege 71 in verschiedenen nicht einsdräuhenden Beispielen verschiedenartig an der Laufbuchsenwand 42 angebracht werden können, können die Stege 71 an die Laufbuchsenwand 42 hartgelötet, weichgelötet, geschweißt oder unter Verwendung von Befestigungsmitteln oder Haftmittel befestigt werden.
Unter Bezugnahme auf 5-7 können die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 in einem Muster angeordnet sein, das die Ölgaleriefläche 58 überspannt. Anders ausgedrückt können die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 entlang der gesamten Ölgaleriefläche sich geometrisch wiederholend beabstandet sein. Ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, können die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 in vielfältigen verschiedenen Formen ausgebildet sein und die Muster, in denen die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 angeordnet sind, können variieren. Einige Beispiele werden hier beschrieben und in 5-7 dargestellt. Es versteht sich, dass diese Variationen lediglich beispielhaft sind und nicht einschränkend sein sollen. Unter Bezugnahme auf 5 können die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 dazu konfiguriert sein, sich derart axial entlang der Ölgaleriefläche 58 zu erstrecken, dass die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 zu der Längsachse A, die in 4 gezeigt wird, parallel sind. Bei der Variation, die in 6 gezeigt wird, erstrecken sich die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 ringförmig entlang der Ölgaleriefläche 58. Wenn die Zylinderlaufbuchse 20 vertikal ausgerichtet ist, wie in 3 und 4 gezeigt wird, erstrecken sich die mehreren Nuten 64, die in 6 dargestellt werden, horizontal. Alternativ dazu können sich die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 spiralförmig um die Ölgaleriefläche 58 erstrecken, wie in 7 gezeigt wird. Es versteht sich, dass gemäß dieser Konfiguration die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 durch jede Windung einer oder mehrerer spiralförmiger Strukturen, die sich um die Laufbuchsenwand 42 schlingen, gebildet werden. Entsprechend erstrecken sich die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 diagonal entlang der Ölgaleriefläche 58. Wenn die Zylinderlaufbuchse 20 vertikal ausgerichtet ist, wie in 3 und 4 gezeigt wird, erstrecken sich die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 gemäß der Darstellung in 7 in einer Richtung, die sowohl eine horizontale Komponente als auch eine vertikale Komponente umfasst.
8A-B und 9A-B sind Teilschnittansichten, die die Querschnitte vielfältiger verschiedener Steganordnungen darstellen. Diese verschiedenen Steganordnungen sind beispielhaft und nicht erschöpfend oder einschränkend. Die Teilschnittansichten, die in 8A-B und 9A-B gezeigt werden, sind quer zu Längsachse A, die in 4 dargestellt wird. Unter Bezugnahme auf 8A ist ein Steg 71 pro Nut 64 vorgesehen. Der Steg 71, der bei dieser Ausführungsform dargestellt wird, weist eine allgemein dreieckige Querschnittsform C auf, wobei die Spitze T auf die äußere Fläche 52 der Laufbuchsenwand 42 und die Basis B, die entlang dem Boden 67 der Nut 64 angeordnet ist, ausgerichtet ist, damit bündig ist oder in einer gemeinsamen Ebene damit liegt. Der Steg 71 weist des Weiteren eine Steghöhe H, gemessen zwischen der Spitze T und der Basis B, und eine maximale Stegbreite W auf. Bei der in 8A gezeigten Konfiguration wird die maximale Stegbreite B über die Basis B hinweg gemessen, es versteht sich jedoch, dass sich die maximale Stegbreite W in Abhängigkeit von der Form des Stegs 71 nicht stets entlang der Basis B befindet.
8B stellt eine Variation dar, bei der zwei Stege 71' pro Nut 64 vorgesehen sind. Ähnlich wie in 8A weisen die in 8B dargestellten Stege 71' allgemein dreieckige Querschnittsformen C' auf. 9A stellt eine weitere Variation dar, wobei ein einziger Steg 71 „in jeder Nut 64 vorgesehen ist. Bei dieser Konfiguration weist der Steg 71 „eine allgemein rechteckige Querschnittsform C“ auf. Wiederum weist der Steg 71" eine Spitze T' und eine Basis B' auf. Es versteht sich, dass die Steghöhe H in 8A, 8B und 9A der Nutentiefe 66 entspricht. Dadurch können die Spitzen T, T' der Stege 71, 71', 71" entweder die Zylinderbohrung 26 (nicht gezeigt) oder die Buchse 57 (gezeigt) berühren, so dass die Nuten 64 in multiple Nutensegmente 75 unterteilt werden. Die multiplen Nutensegmente 75 jeder Nut 64 bilden zusammen die Ölgalerie 60.
9B stellt eine weitere Variation der in 9A gezeigten Konfiguration dar. In 9B ist ein einziger Steg 71''' in der Nut 64 angeordnet. Wie in 9A weist der einzige Steg 71''', der in 9B dargestellt wird, eine allgemein rechteckige Querschnittsform C''' auf. In 9B ist jedoch die Spitze T' bezüglich der äußeren Fläche 52 der Laufbuchsenwand 42 nach innen versetzt. Dadurch weist der Steg 71''' eine reduzierte Steghöhe H' auf, die geringer als die Nutentiefe 66 ist. Da die Spitze T' bezüglich der äußeren Fläche 52 der Laufbuchsenwand 42 nach innen versetzt ist, bleibt die Spitze T' von entweder der Zylinderbohrung 26 (nicht gezeigt) oder der Buchse 57 (gezeigt) beabstandet, so dass der Steg 71''' die Nut 64 nicht in multiple Segmente unterteilt. Ein Vorteil dieser Konfiguration besteht darin, dass die Spitze T' des Stegs 71''' dem Öl 62 in der Nut 64 ausgesetzt wird, wodurch die Fläche des Stegs 71''', die dem Öl 62 ausgesetzt wird, für eine verbesserte Wärmeübertragung vergrößert wird. Wichtig ist, dass es sich versteht, dass sich die Stege 71, 71', 71" und 71''' in 8A-B und 9A-B aufgrund der Querschnittsformen C, C', C", C''' und/oder aufgrund dessen, dass die maximale Stegbreite W für jede Ausführungsform geringer als die Brückenabschnittbreite 70 ist (d. h. schmaler ist), in ihrer Struktur von den Brückenabschnitten 65 der Laufbuchsenwand 42 unterscheiden. Anders ausgedrückt sind die Stege 71, 71', 71", 71''' schmaler als die Brückenabschnitte 65. In 8A-B und 9A-B ist auch die maximale Stegbreite W schmaler als die Nutenbreite 68. Darüber hinaus können die Stege 71, 71', 71" und 71''', wie oben angegeben wird, eine reduzierte Steghöhe H' bezüglich der Nutentiefe 66 und somit bezüglich der Höhe der Brückenabschnitte 65 aufweisen.
In 9A und 9B sind die Stege 71" und 71''' von den Brückenabschnitten 65 in einem vorbestimmten Abstand D beabstandet. Die mehreren Nuten 64 in Kombination mit den Stegen 71", 71''' weisen ein Höhen/Breiten-Verhältnis auf, das als ein Verhältnis des vorbestimmten Abstands D zwischen den Brückenabschnitten 65 und den Stegen 71", 71''' der Nutentiefe 66 definiert wird. Gemäß der vorliegenden Offenbarung reicht das Höhen/Breiten-Verhältnis von einer Untergrenze bis zu einer Obergrenze. Bei der Untergrenze des Höhen/Breiten-Verhältnisses beträgt die Nutentiefe 66 das Doppelte des vorbestimmten Abstands D zwischen den Brückenabschnitten 65 und den Stegen 71", 71'''. Bei der Obergrenze des Höhen/Breiten-Verhältnisses beträgt die Nutentiefe 66 das Vierfache des vorbestimmten Abstands D zwischen den Brückenabschnitten 65 und den Stegen 71", 71'''. Somit kann das Höhen/Breiten-Verhältnis ein beliebiger Wert zwischen einschließlich der Untergrenze und der Obergrenze des Höhen/Breiten-Verhältnisses sein. Beispielsweise kann das Höhen/Breiten-Verhältnis so gewählt werden, dass die Nutentiefe 66 das Dreifache des vorbestimmten Abstands D beträgt. Es versteht sich, dass das durch das Höhen/Breiten-Verhältnis festgelegte Größenverhältnis nicht von der tatsächlich gemessenen Größe der Nutentiefe 66 oder dem vorbestimmten Abstand D zwischen den Brückenabschnitten 65 und den Stegen 71", 71''' abhängig ist. Wenn beispielsweise die Nutentiefe 66 zunimmt, nimmt der vorbestimmte Abstand D proportional zu, so dass das Höhen/Breiten-Verhältnis unverändert bleibt. Somit versteht sich, dass die mehreren Nuten 64, die in der vorliegenden Offenbarung angeführt werden, nicht auf irgendeine bestimmte gemessene Größe beschränkt sind. Dennoch kann die Nutentiefe 66 in einem Beispiel im Bereich von 0,3 Millimeter bis 1,5 Millimeter liegen, wohingegen der vorbestimmte Abstand D zwischen den Brückenabschnitten 65 und den Stegen 71", 71''' im Bereich von 0,1 Millimeter bis 0,5 Millimeter liegen kann.
Vorteilhafterweise vergrößern die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 die Fläche der Ölgaleriefläche 58. Durch die vergrößerte Fläche der Ölgaleriefläche wird die Wärmeableitung von der Laufbuchsenwand 42 verbessert, da mehr Öl 62 in der Ölgalerie 60 mit der Zylinderlaufbuchse 20 für eine gegebene Länge der Ölgaleriefläche 58 in Kontakt kommt. Dies ist vorteilhaft, da die erhöhte Wärmeableitung von der Zylinderlaufbuchse 20 gestattet, dass sich Ingenieure mit den wesentlich niedrigeren Wärmeübertragungskoeffizienten von Öl im Vergleich zu Wasser oder Lösungen aus Wasser und Frostschutzmittel befassen. Die spezifischen Geometrien der Nuten 64 und der Stege 71, die hier offenbart werden, darunter die Nutentiefe 66, die Nutenbreite 68, die Brückenabschnittbreite 70 und/oder das Höhen/Breiten-Verhältnis, sind wesentlich für die Kühlungseigenschaften der Zylinderlaufbuchse 20 und der Eignung der Zylinderlaufbuchse 20 für die Verwendung bei Ölkühlung. Durch diese Konstruktion kann der Verbrennungsmotor 22 effizient mit Öl 62 anstatt mit Wasser oder Lösungen aus Wasser und Frostschutzmittel gekühlt werden. Da Öl ein Schmiermittel ist, gegen Korrosion schützt, anstatt diese zu bewirken, und nicht die Verbrennung von Kraftstoffen beeinträchtigt, muss das Öl 62 in der Ölgalerie 60 nicht von anderen Teilen des Verbrennungsmotors 22 getrennt gehalten werden. Bei wassergekühlten Motoren, bei denen die Motor Zuverlässigkeit von der Integrität der Dichtungen, die das Austreten von Wasser oder von Lösungen aus Wasser und Frostschutzmittel aus dem Wassermantel (d. h. den Wasserkühldurchgängen in dem Block) verhindern, abhängig ist, ist dies nicht der Fall.
Die Vorteile der Verwendung von Öl zur Motorkühlung sind besonders vorteilhaft bei Anwendung bei Gegenkolbenmotoren. Entsprechend ist die Zylinderlaufbuchse 20 der vorliegenden Offenbarung für die Verwendung bei Motoren, wie dem Gegenkolbenmotor 100, der in 10-13 dargestellt wird, gut geeignet. Unter Bezugnahme auf 10-13 umfasst der Gegenkolbenmotor einen Motorblock 110. Es versteht sich, da in 10-13 einige Einlass-, Auslass-, Kühl- und Steuerkomponenten der Einfachheit halber nicht dargestellt werden. Es versteht sich des Weiteren, dass der Motorblock 110 ein einstückiger Motorblock sein kann oder alternativ dazu mehrere Blocksegmente umfassen kann, die durch Befestigungsmittel oder andere Mittel der Anbringung, wie z. B. Schweißen oder Haftmittel, zusammengehalten werden. Der Gegenkolbenmotor 100 kann eine Vielfalt verschiedener Arten umfassen, darunter ohne Einschränkung ein Zweitaktmotor oder ein Viertaktmotor. Des Weiteren kann der Gegenkolbenmotor 100 dazu konstruiert sein, mit einem oder mehreren verschiedenen Kraftstoffen, darunter Dieselkraftstoff (z. B. ein Selbstzündungsmotor) und Benzin (z. B. ein Fremdzündungsmotor) zu laufen.
Wie am besten aus 11-13 ersichtlich ist, kann der Motorblock 110 des Gegenkolbenmotors 100 eine Reihe von Zylinderbohrungen 114a-114f definieren. Jeder Zylinder umfasst ein Paar Kolben 116a, 116b, die verschiebbar darin angeordnet sind. Die paarweisen Kolben 116a, 116b sind aufeinander zu und voneinander weg zwischen einer Position am oberen Totpunkt (11) und einer Position am unteren Totpunkt (12) bewegbar. Entsprechend ist eine Brennkammer 117 in jeder der Zylinderbohrungen 114a-114f zwischen dem Paar Kolben 116a, 116b, die in jeder der Zylinderbohrungen 114a-114f angeordnet sind, ausgebildet. Eine Bewegung der Kolben 116a, 116b bezüglich und innerhalb der Zylinderbohrungen 114a-114f treibt eine erste und eine zweite Kurbelwelle 118a, 118b an, die wiederum einen Zahnradtrieb 120 antreiben. Der Zahnradtrieb 120 kann beispielsweise mit den angetriebenen Rädern eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) verbunden sein, wobei die erste und die zweite Kurbelwelle 118a, 118b und der Zahnradtrieb 120 dahingehend zusammenwirken, die Linearbewegung der Kolben 116a, 116b bezüglich der Zylinderbohrungen 114a-114f in eine Drehbewegung umzuwandeln, um zu gestatten, dass die Bewegung der Kolben 116a, 116b die angetriebenen Räder dreht und das Fahrzeug vortreibt.
Mit Bezug auf 13 sind die Zylinderbohrungen 114a-114f in dem Motorblock 110 untergebracht und jeder umfasst eine Längsachse 122a-122f, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse 124a, 124b jeder Kurbelwelle 118a, 118b verläuft. Wie in 10 und 13 gezeigt wird, können die Zylinderbohrungen 114a-114f derart voneinander versetzt sein, dass die Zylinderbohrungen 114a-114f bezüglich einander geschachtelt sind. Die Längsachsen 122a, 122c, 122e der Zylinderbohrungen 114a, 114c, 114e sind aufeinander ausgerichtet, so dass eine Primärzylinderebene 126, die jede der Längsachsen 122a, 122c, 122e der Zylinderbohrungen 114a, 114c, 114e schneidet, erzeugt wird. Die Primärzylinderebene 126 ist von den Drehachsen 124a, 124b der ersten und der zweiten Kurbelwelle 118a, 118b beabstandet und im Wesentlichen parallel dazu. Gleichermaßen wird eine Sekundärzylinderebene 128, die die Längsachsen 122b, 122d, 122f der Zylinderbohrungen 114b, 114d, 114f schneidet, erzeugt. Die Sekundärzylinderebene 128 ist von den Drehachsen 124a, 124b der ersten und der zweiten Kurbelwelle 118a, 118b beabstandet und im Wesentlichen parallel dazu. Die Primärzylinderebene 126 ist zu der Sekundärzylinderebene 128 im Wesentlichen parallel und davon versetzt, und die Primärzylinderebene 126 ist im Vergleich zur Sekundärzylinderebene 128 auf einer gegenüberliegenden Seite der Drehachsen 124a, 124b der ersten und der zweiten Kurbelwelle 118a, 118b angeordnet. Entsprechend erzeugt diese Konfiguration der Zylinderbohrungen 114a-114f die sogenannte „geschachtelte“ Anordnung, die ein Packaging der Zylinderbohrungen 114a-114f in einem kleineren Motorblock 110 gestattet. Dennoch versteht sich, dass der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht auf diese Anzahl an Zylindern oder die Konfigurationen, die in 10-13 dargestellt werden, beschränkt ist. Es versteht sich, dass die Zylinderbohrungen 114a-114f nicht voneinander versetzt sein müssen. Beispielsweise können die Längsachsen 122a, 112b der Zylinderbohrungen 114a, 114b in einer Ebene (nicht gezeigt) ausgerichtet sein, die quer zu der Primär- und der Sekundärzylinderebene 126, 128 verläuft, die Längsachsen 122c, 122d der Zylinderbohrungen 114c, 114d können in einer weiteren Ebene (nicht gezeigt) ausgerichtet sein, die quer zu der Primär- und der Sekundärzylinderebene 126, 128 verläuft, und die Längsachsen 122e, 122f der Zylinderbohrungen 114e, 114f können in noch einer weiteren Ebene (nicht gezeigt) ausgerichtet sein, die quer zu der Primär- und der Sekundärzylinderebene 126, 128 verläuft. Somit können die Zylinderbohrungen 114a, 114b vertikal bezüglich einander gestapelt sein, die Zylinderbohrungen 114c, 114d können vertikal bezüglich einander gestapelt sein, und die Zylinderbohrungen 114e, 114f können vertikal bezüglich einander gestapelt sein.
Die Zylinderbohrungen 114a-114f des Gegenkolbenmotors 100 können in Zylinderpaaren zusammengefasst sein, wobei die Zylinderbohrungen 114a und 114b in einem ersten Zylinderpaar 130 zusammengefasst sind, die Zylinderbohrungen 114c und 114d in einem zweiten Zylinderpaar 132 zusammengefasst sind, und die Zylinderbohrungen 114e und 114f in einem dritten Zylinderpaar 134 zusammengefasst sind. Aufgrund dessen, dass die relative Struktur und Funktion des ersten Zylinderpaars 130 dieselben wie bei dem zweiten und dem dritten Zylinderpaar 132, 134 sind, konzentriert sich die nachfolgende Offenbarung auf das erste Zylinderpaar 130 mit dem Verständnis, dass dasselbe auch für das zweite und das dritte Zylinderpaar 132, 134 des Gegenkolbenmotors 100, der in 10-13 dargestellt wird, zutrifft.
Wie in 10 und 13 gezeigt wird, sind die mehreren Zylinderlaufbuchsen 20a-20f in dem Motorblock 110 angeordnet. Jede Zylinderlaufbuchse der mehreren Zylinderlaufbuchsen 20a-20f weist dieselben Merkmale wie jene, die oben in Verbindung mit der Zylinderlaufbuchse 20 beschrieben werden, auf. Insbesondere erstreckt sich die Laufbuchsenwand 42 jeder der mehreren Zylinderlaufbuchsen 20a-20f ringförmig um die Kolbenbohrungen 44a-44f und axial zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 46, 48. Das erste Ende 46 jeder der mehreren Zylinderlaufbuchsen 20a-20f ist angrenzend an die erste Kurbelwelle 118a angeordnet, und das zweite Ende 48 jeder der mehreren Zylinderlaufbuchsen 20a-20f ist angrenzend an die zweite Kurbelwelle 118b angeordnet. Unter gleichzeitiger Bezugnahme auf 11 und 12 definiert die Innenseite 50 der Laufbuchsenwand 42 für jede der mehreren Zylinderlaufbuchsen 20a-20f die Kolbenbohrungen 44a-44f und die Außenseite 52 der Laufbuchsenwand 42 für jede der mehreren Zylinderlaufbuchsen 20a-20f weist zu den Zylinderbohrungen 114a-114f des Motorblocks 110. Entsprechend ist die Außenseite 52 der Laufbuchsenwand 42 für jede der mehreren Zylinderlaufbuchsen 20a-20f entgegengesetzt zu der Innenseite 50 der Laufbuchsenwand 42 angeordnet und die Innenseite 50 der Laufbuchsenwand 42 weist eine gleichmäßige zylinderförmige Fläche auf, die sich von dem ersten Ende 46 der Laufbuchsenwand 42 zu dem zweiten Ende 48 der Laufbuchsenwand 42 erstreckt. Es versteht sich somit, dass, wenn die Zylinderlaufbuchsen 20a-20f in dem Motorblock 110 installiert sind, die Innenseite 50 der Laufbuchsenwand 42 jeder der mehreren Zylinderlaufbuchsen 20a-20f die Kolbenpaare aus Kolben 116a, 116b berührt.
Wie oben beschrieben wird, weist jeder der mehreren Zylinderlaufbuchsen 20a-20f eine Ölgaleriefläche 58 auf, die mit mindestens einem Teil der Außenseite 52 der Laufbuchsenwand 42 koextensiv ist. Wenn die Zylinderlaufbuchsen 20a-20f in den Zylinderbohrungen 114a-114f installiert sind, ist die Ölgaleriefläche 58 jeder der mehreren Zylinderlaufbuchsen 20a-20f auf die Ölgalerie 60 des Motorblocks 110 axial ausgerichtet und zu dieser hin freiliegend. Während des Betriebs des Gegenkolbenmotors 100 kühlt das durch die Ölgalerie 60 strömende Öl 62 die Zylinderlaufbuchsen 20a-20f und den Motorblock 110. Obgleich dies nicht erforderlich ist, kann das Öl 62, das in der Ölgalerie 60 angeordnet ist, auch zur Schmierung anderer Teile des Gegenkolbenmotors 100 verwendet werden.
Wie in 10-13 gezeigt wird, können die Zylinderlaufbuchsen 20a-2f des Gegenkolbenmotors 100 eine beliebige der Anordnungen der mehreren Nuten 64 und der mehreren Stege 71, die oben in Verbindung mit der Zylinderlaufbuchse 20 beschrieben werden, umfassen. Bei jeder der Zylinderlaufbuchsen 20a-20f sind die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 entlang der Ölgaleriefläche 58 der Außenseite 52 angeordnet. Dadurch sind die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 zur Ölgalerie 60 hin freiliegend und stehen mit der Ölgalerie 60 in Strömungsverbindung. Dadurch wirken die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 dahingehend zusammen, die Fläche der Ölgaleriefläche 58 zu vergrößern und die Wärmeübertragung von der Laufbuchsenwand 42 auf das Öl 62 in der Ölgalerie 60 zu verbessern.
11 und 12 zeigen eine Schnittansicht entlang der Längsachse 122a der Zylinderbohrung 114a. In den 11 und 12 liegt die Außenseite 52 der Zylinderlaufbuchse 20a an der Zylinderbohrung 114a des Motorblocks 110 an, so dass die mehreren Nuten 64 an der Außenseite 52 der Laufbuchsenwand 42 durch die Zylinderbohrung 114a verschlossen sind. Somit wird bei dieser Konfiguration mindestens ein Teil der Ölgalerie 60 durch die mehreren Nuten 64 auf einer Seite und die Zylinderbohrung 114a auf der anderen gebildet. In 10-13 erstreckt sich jede der mehreren Nuten 64 und jeder der mehreren Stege 71 in Längsrichtung entlang der Ölgaleriefläche 58 und sie sind parallel zur Längsachse 122a der Zylinderbohrung 114a. Bei horizontaler Ausrichtung der Zylinderlaufbuchsen 20a-20f gemäß der Darstellung in 10-13 erstrecken sich die mehreren Nuten 64 horizontal. Trotz dieser dargestellten Ausführungsform versteht sich, dass diese Ausführungsform nicht einschränkend ist, und stattdessen die verschiedenen beispielhaften Konfigurationen, die hier dargestellt werden, oder andere nicht dargestellte Konfigurationen bei den Zylinderlaufbuchsen 20a-20f des Gegenkolbenmotors 100 Anwendung finden können.
Die geometrische Form und die Abmessungen der mehreren Nuten 64 und der mehreren Stege 71 in den Zylinderlaufbuchsen 20a-20f des Gegenkolbenmotors 100 entsprechen den mehreren Nuten 64 und den mehreren Stegen 71, die oben in Verbindung mit der Zylinderlaufbuchse 20 erörtert werden. Wie oben angemerkt wird, erstrecken sich die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 in der Laufbuchsenwand 42 allgemein parallel zueinander über die Ölgaleriefläche 58 hinweg und sind voneinander beabstandet. Es versteht sich des Weiteren, dass die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 in einem Muster angeordnet sein können, das die gesamte oder einen Teil der axialen Länge 142 der Zylinderlaufbuchsen 20a-20f überspannt. Diese axiale Länge 142 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 46, 48 jeder der Zylinderlaufbuchsen 20a-20f messbar. In 3 weisen die Nuten 64 und die Stege 71 eine Länge L auf, die geringer als die axiale Länge der Zylinderlaufbuchse 20 ist. In 4 weisen die Nuten 64 und die Stege 71 eine Länge L auf, die der axialen Länge der Zylinderlaufbuchse 20 entspricht. Bei verschiedenen Implementierungen, wie z. B. bei der Konfiguration, die in 14 gezeigt wird, können die Stege 71 eine Länge L' aufweisen, die geringer als die Länge L der Nuten 64 ist. Vorteilhafterweise werden bei dieser Anordnung axiale Enden 148 der Stege 71 für eine größere Fläche zwischen den Stegen 71 und dem Öl 62 in den Nuten 64 für eine verbesserte Wärmeübertragung dem Öl 62 in den Nuten 64 ausgesetzt.
Jede der Zylinderlaufbuchsen 20a-20f weist einen Einlasskanal 144 und einen Auslasskanal 146, der in der Längsrichtung von dem Einlasskanal 144 beabstandet ist, auf. Der Einlasskanal 144 und der Auslasskanal 146 sind in Strömungsverbindung mit den Kolbenbohrungen 44a-44f angeordnet und können jeweils als eine oder mehrere Öffnungen ausgebildet sein, die sich durch die Laufbuchsenwand 42 der Zylinderlaufbuchsen 20a-20f an einer Anzahl an in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen erstrecken. Obgleich der Einlass- und der Auslasskanal 144, 146 in jeder der Zylinderlaufbuchsen 20a-20f vorliegen, wird die Funktionalität des Einlass- und des Auslasskanals 144, 146 unter Bezugnahme auf lediglich die erste Zylinderlaufbuchse 20a, die in 11 und 12 dargestellt wird, erläutert, mit dem Verständnis, dass dasselbe auf alle Zylinderlaufbuchsen 20a-20f zutrifft. Das Paar Kolben 116a, 116b, die in der Kolbenbohrung 44a der ersten Zylinderlaufbuchse 20a angeordnet sind, umfasst einen ersten Kolben 116a und einen ersten Gegenkolben 116b. Der erste Kolben 116a und der erste Gegenkolben 116b sind in der ersten Zylinderlaufbuchse 20a verschiebbar angeordnet und sind entlang der ersten Längsachse 122a bewegbar. Beispielsweise können sich der erste Kolben 116a und der erste Gegenkolben 116b in einem ersten Betriebsmodus entlang der ersten 122a aufeinander zu und in einem zweiten Betriebsmodus entlang der ersten Längsachse 122a voneinander weg bewegen, während sich der erste Kolben 116a und der erste Gegenkolben 116b zwischen der Position am oberen Totpunkt (in 11 gezeigt) und der Position am unteren Totpunkt (in 12 gezeigt) hin- und herbewegen. Entsprechend erfolgen der erste Betriebsmodus und der zweite Betriebsmodus während eines einzigen Motorzyklus nacheinander.
Wenn es sich bei dem Gegenkolbenmotor 100 um einen Zweitaktmotor handelt, setzt sich der gesamte einzige Motorzyklus aus dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus zusammen. Die Einlassladung wird während des ersten Betriebsmodus verdichtet und die Einlassladung zündet während des zweiten Betriebsmodus, wobei das Paar Kolben 116a, 116b auseinandergetrieben werden und wobei eine neue Einlassladung in die Kolbenbohrung 44a eintritt und die Abgase ausgestoßen werden. Alternativ dazu kann der einzige Motorzyklus, wenn es sich bei dem Gegenkolbenmotor 100 um einen Viertaktmotor handelt, zwei der ersten Betriebsmodi und zwei der zweiten Betriebsmodi umfassen. Der einzige Motorzyklus kann mit dem zweiten Betriebsmodus beginnen, wobei die Einlassladung in die Kolbenbohrung 44a eintritt, während sich die paarweisen Kolben 116a, 116b auseinander bewegen. Die Einlassladung wird dann in dem ersten Betriebsmodus verdichtet, wobei sich die Kolben 116a, 116b einander nähern. Die Einlassladung zündet in der Brennkammer 117, die zwischen dem Paar Kolben 116a, 116b ausgebildet ist, und die Verbrennung drückt das Paar Kolben 116a, 116b in einem weiteren zweiten Betriebsmodus auseinander. Als nächstes bewegt sich das Paar Kolben 116a, 116b in einem weiteren ersten Betriebsmodus, wobei sich die Kolben 116a, 116b wiederum einander nähern, um Abgase aus der Kolbenbohrung 44a auszustoßen.
Unter Bezugnahme auf 11 und 12 ist der erste Kolben 116a durch eine erste Pleuelstange 156a mit der ersten Kurbelwelle 118a verbunden. Als Reaktion auf die Hubbewegung des ersten Kolbens 116a in der Kolbenbohrung 44a entlang der ersten Längsachse 122a dreht sich die erste Kurbelwelle 118a um die erste Drehachse 124a (in 10 und 13 gezeigt). Die erste Drehachse 124a erstreckt sich allgemein entlang der ersten Kurbelwelle 118a und verläuft quer zur ersten Längsachse 122a. Der erste Gegenkolben 116b ist durch eine zweite Pleuelstange 156b mit der zweiten Kurbelwelle 118b verbunden. Als Reaktion auf die Hubbewegung des ersten Gegenkolbens 116b in der Kolbenbohrung 44a entlang der ersten Längsachse 122a dreht sich die zweite Kurbelwelle 118b um die zweite Drehachse 124b (in 10 und 13 gezeigt). Die zweite Drehachse 124b erstreckt sich allgemein entlang der zweiten Kurbelwelle 118b und verläuft quer zur ersten Längsachse 22a. Unter weiterer Bezugnahme auf 10 und 13 sind die Kolben 116a, 116b in den anderen Zylinderlaufbuchsen 20b-20f ähnlich mit der ersten und der zweiten Kurbelwelle 118a, 118b gekoppelt. In einigen Fällen kann die Anordnung der ersten und der zweiten Kurbelwelle 118a, 118b so gewählt werden, dass die Bewegung des Paars Kolben 116a, 116b, die in der Zylinderlaufbuchse 20a angeordnet sind, zu der Bewegung des Paars Kolben 116a, 116b, die in der Zylinderlaufbuchse 20b angeordnet sind, entgegengesetzt ist. Gemäß solch einer Anordnung bewegt sich das Paar Kolben 116a, 116b, die in der Zylinderlaufbuchse 20a angeordnet sind, in dem ersten Betriebsmodus, während sich das Paar Kolben 116a, 116b, die in der Zylinderlaufbuchse 20b angeordnet sind, in dem zweiten Betriebsmodus bewegen, und umgekehrt. Die erste und die zweite Pleuelstange 156a, 156b, die in 11 und 12 gezeigt werden, haben eine gebogene Geometrie bezüglich der ersten Längsachse 112a, jedoch versteht sich, dass andere Geometrien möglich sind, darunter unter anderem Geometrien, die nicht gebogen sind (d. h. Geometrien, die gerade sind).
Die Einlasskanäle 144 in den Zylinderlaufbuchsen 20a-20f können axial aufeinander ausgerichtet sein, und gleichermaßen können die Auslasskanäle 146 in den Zylinderlaufbuchsen 20a-20f axial aufeinander ausgerichtet sein. Ein Einlasskrümmer 172 kann somit in Strömungsverbindung mit den Einlasskanälen 144 in den Zylinderlaufbuchsen 20a-20f angeordnet sein. Während des Betriebs des Gegenkolbenmotors 100 transportiert der Einlasskrümmer 172, der sich durch den Motorblock 110 hindurch erstreckt, Luft oder ein Luft/Kraftstoff-Gemisch zu den Einlasskanälen 144 in den Zylinderlaufbuchsen 20a-20f, die durch die Bewegung des Paars Kolben 116a, 116b geöffnet und geschlossen werden können. Gleichermaßen kann ein Auslasskrümmer 174 in Strömungsverbindung mit den Auslasskanälen 146 in den Zylinderlaufbuchsen 20a-20f angeordnet sein. Während des Betriebs des Gegenkolbenmotors 100 transportiert der Auslasskrümmer 174, der sich auch durch den Motorblock 110 hindurch erstreckt, aus der Brennkammer 117 ausgestoßenes Abgas durch die Auslasskanäle 146 in den Zylinderlaufbuchsen 20a-20f. Wie die Einlasskanäle 144 können die Auslasskanäle 146 durch die Bewegung des Paars Kolben 116a, 116b geöffnet und geschlossen werden.
11 und 12 stellen allgemein den Betrieb des Gegenkolbenmotors 100 dar. Eine Einlassladung aus Luft oder einem Luft/Kraftstoff-Gemisch wird der Kolbenbohrung 44a des Gegenkolbenmotors 100 durch den Einlasskrümmer 172 und den Einlasskanal 144 in der Zylinderlaufbuchse 20a zugeführt. Diese Einlassladung wird in der Brennkammer 117 der Kolbenbohrung 44a verbrannt. Die Verbrennung der Einlassladung erzeugt Abgase, die durch den Auslasskanal 146 in der Zylinderlaufbuchse 20a aus der Kolbenbohrung 44a austreten. Wenn es sich bei dem Gegenkolbenmotor 100 um einen Zweitaktmotor handelt, wird die Einlassladung durch das Paar Kolben 116a, 116b während des ersten Betriebsmodus verdichtet. Diese Verdichtung kann eine Zündung der Einlassladung verursachen, wenn sich die Kolben 116a, 116b des Paars an oder in der Nähe der Position am oberen Totpunkt befinden, wie in 11 gezeigt wird. Die resultierende Verbrennung der Einlassladung treibt das Paar Kolben 116a, 116b während des zweiten Betriebsmodus auseinander. Alternativ dazu kann Fremdzündung zur Steuerung der Zündung der Einlassladung während des ersten Betriebsmodus verwendet werden. Während die Kolben 116a, 116b des Paars während des zweiten Betriebsmodus auseinandergetrieben werden, bewegt sich das Paar Kolben 116a, 116b an dem Einlasskanal 144 und dem Auslasskanal 146 in der Zylinderlaufbuchse 20a vorbei, während sich das Paar Kolben 116a, 116b zur Position am unteren Totpunkt bewegt, wie in 12 gezeigt wird. Gemäß der Auswärtsbewegung des Paars Kolben 116a, 116b werden der Einlasskanal 144 und der Auslasskanal 146 geöffnet und liegen zur Brennkammer 117 hin frei. Abgase treten somit durch den Auslasskanal 146 in der Zylinderlaufbuchse 20a aus der Kolbenbohrung 44a aus und eine neue Einlassladung tritt durch den Einlasskanal 144 in der Zylinderlaufbuchse 20a in die Brennkammer 117 der Kolbenbohrung 44a ein, so dass der Motorzyklus erneut beginnen kann. Alternativ dazu versteht sich, dass der Einlass- und der Auslasskanal 144, 146 durch Ventile (nicht gezeigt) anstatt durch die Bewegung des Paars Kolben 116a, 116b geöffnet und geschlossen werden können. Dieselbe Reihenfolge erfolgt bei den anderen Kolbenbohrungen 44b-44f, nur zu unterschiedlichen Zeiten. Beispielsweise kann die Phaseneinstellung der Bewegung des Paars Kolben 116a, 116b, die in der Zylinderlaufbuchse 20a angeordnet sind, von der Bewegung des Paars Kolben 116a, 116b in der Zylinderlaufbuchse 20b um 180 Grad versetzt erfolgen, so dass das Paar Kolben 116a, 116b in der Zylinderlaufbuchse 20a die Position am oberen Totpunkt erreicht, wenn das Paar Kolben 116a, 116b in der Zylinderlaufbuchse 20b gerade die Position am unteren Totpunkt erreicht.
Normalerweise wären bei dem Gegenkolbenmotor 100 mehrere Dichtungen (nicht gezeigt) in oder entlang dem Motorblock 110 vorgesehen, um eine Abdichtung gegen den Einlass- und Auslasskrümmer 172, 174 bereitzustellen. Diese Dichtungen sind erforderlich, wenn der Gegenkolbenmotor 100 mit Wasser oder einer Lösung aus Wasser und Frostschutzmittel gekühlt wird, da das Wasser oder eine Lösung aus Wasser und Frostschutzmittel ansonsten aus dem Wassermantel (nicht gezeigt) austreten und in die Kolbenbohrungen 44a-44f an Stellen, an denen der Einlass- und der Auslasskrümmer 172, 174 auf die Zylinderlaufbuchsen 20a-20f treffen (d. h. an dem Einlass- und dem Auslasskanal 144, 146) eintreten könnte. Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf diese Dichtungen verzichtet werden, da das Öl 62 in der Ölgalerie 60, das das Wasser oder die Lösung aus Wasser und Frostschutzmittel, das bzw. die normalerweise zum Kühlen verwendet wird, ersetzt, keine Korrosion verursacht und die Schmierung oder Verbrennung in der Brennkammer 117 nicht beeinträchtigt. Dazu gestatten die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71, die entlang der Ölgaleriefläche 58 der Zylinderlaufbuchsen 20a-20f vorgesehen sind, dass Öl effektiv zum Kühlen in dem Gegenkolbenmotor 100 verwendet wird, da die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 die Fläche der Ölgaleriefläche 58 ausreichend vergrößern, um den niedrigen Wärmeübertragungskoeffizienten des Öls 62 im Vergleich den höheren Wärmeübertragungskoeffizienten von Wasser oder einer Lösung aus Wasser und Frostschutzmittel auszugleichen.
Wie am besten aus 13 ersichtlich wird, können die mehreren Nuten 64 und die mehreren Stege 71 um jede der Zylinderlaufbuchsen 20a-20f herum an einer Anzahl an in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen angeordnet sein. In dem dargestellten Beispiel ist jede der Nuten 64 mit einem darin angeordneten Steg 71 vorgesehen. Eine alternative Konfiguration wird in 14 dargestellt. 14 stellt eine modifizierte Zylinderlaufbuchse 20' für den Gegenkolbenmotor 100, der in 10 gezeigt wird, dar. Die modifizierte Zylinderlaufbuchse 20' weist eine Laufbuchsenwand 42' mit einer Innenseite 50' und einer Außenseite 52' auf. Einlass- und Auslasskanäle 144', 146' erstrecken sich durch die Laufbuchsenwand 42' an Stellen, die in Umfangsrichtung aufeinander ausgerichtet sind, hindurch. Jeder der Einlass-und der Auslasskanäle 144', 146' erstreckt sich über eine begrenzte Umfangserstreckung 200 der Laufbuchsenwand 42' hinweg. Wie bei der Konfiguration, die in 10-13 dargestellt wird, sind mehrere Nuten 64 um die Zylinderlaufbuchse 20' an einer Anzahl an in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen angeordnet. Bei der in 14 dargestellten Konfigurationen sind die Stege 71 jedoch lediglich in jenen Nuten 64 angeordnet, die in Umfangsrichtung auf die Einlass- und Auslasskanäle 144', 146' ausgerichtet sind. Anders ausgedrückt sind die Stege 71 lediglich in den Nuten 64 angeordnet, die innerhalb der begrenzten Umfangserstreckung 200 der Laufbuchsenwand 42' liegen. Obgleich die begrenzte Umfangserstreckung 200 weniger als 360 Grad betragen muss, kann sie verschiedenartig konfiguriert sein. In dem nicht einschränkenden Beispiel, das in 14 dargestellt wird, beträgt die begrenzte Umfangserstreckung 200 der Laufbuchsenwand 42' 30 Grad. Es sind auch andere Anordnungen möglich, bei denen Stege 71 in allen Nuten 64 angeordnet sind, wo jedoch die Nuten 64 innerhalb der begrenzten Umfangserstreckung 200 der Laufbuchsenwand 42' mit einer größeren Anzahl an Stegen 71 im Vergleich zu den Nuten 64 außerhalb der begrenzten Umfangserstreckung 200 der Laufbuchsenwand 42 versehen sind. Dies bewirkt eine Erhöhung der Wärmeableitung von der Laufbuchsenwand 42' in der Nähe der Einlass- und Auslasskanäle 144', 146', wo die Kühlung oftmals am wichtigsten ist. Es versteht sich des Weiteren, dass ähnliche Anordnungen bei der Zylinderlaufbuchse 20, die in 1-4 gezeigt wird, vorgesehen sein können.
Die Einlass- und Auslasskanäle 144', 146', die in 14 gezeigt werden, begrenzen allgemein drei individuelle Abschnitte der modifizierten Zylinderlaufbuchse 20': einen ersten Endabschnitt 202, einen zweiten Endabschnitt 204 und einen mittleren Abschnitt 206. Der erste Endabschnitt 202 der modifizierten Zylinderlaufbuchse 20' erstreckt sich zwischen dem ersten Ende 46 und den Einlasskanälen 144'. Der zweite Endabschnitt 204 der modifizierten Zylinderlaufbuchse 20' erstreckt sich zwischen dem zweiten Ende 48 und den Auslasskanälen 146'. Der mittlere Abschnitt 206 erstreckt sich zwischen den Einlass- und Auslasskanälen 144', 146'. Es versteht sich, dass sich die Nuten 64 und die Stege 71 bei der in 14 gezeigten Anordnung entlang dem ersten Endabschnitt 202, dem zweiten Endabschnitt 204 und dem mittleren Abschnitt 206 der modifizierten Zylinderlaufbuchse 20' erstrecken. Der erste und der zweite Endabschnitt 202, 204 der modifizierten Zylinderlaufbuchse 20' umfassen jeweils einen ringförmigen Außenkanal 208, der sich in Umfangsrichtung um die Laufbuchsenwand 42' herum erstreckt. Der ringförmige Außenkanal 208 in dem ersten Endabschnitt 202 ist zwischen den Nuten 64 und den Stegen 71 des ersten Endabschnitts 302 und den Einlasskanälen 144' positioniert. Der ringförmige Außenkanal 208 in dem zweiten Endabschnitts 204 ist zwischen den Nuten 64 und den Stegen 71 des zweiten Endabschnitt 204 und den Auslasskanälen 146' positioniert. Der mittlere Abschnitt 206 der modifizierten Zylinderlaufbuchse 20' umfasst einen ersten und einen zweiten ringförmigen Innenkanal 210, 212, die sich in Umfangsrichtung um die Laufbuchsenwand 42 herum erstrecken. Der erste ringförmige Innenkanal 210 ist zwischen den Nuten 64 und den Stegen 71 des mittleren Abschnitts 206 und den Einlasskanälen 144' positioniert, und der zweite ringförmige Innenkanal 212 ist zwischen den Nuten 64 und den Stegen 71 des mittleren Abschnitts 206 der Auslasskanäle 146' positioniert.
Die modifizierte Zylinderlaufbuchse 20', die in 14 gezeigt wird, umfasst ferner mehrere erste Übertragungsleitungen 214, die in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Einlasskanälen 144' beabstandet sind, und mehrere zweite Übertragungsleitungen 216, die in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Auslasskanälen 146' beabstandet sind. Die mehreren ersten Übertragungsleitungen 214 erstrecken sich zwischen dem ringförmigen Außenkanal 208 in dem ersten Endabschnitt 202 und dem ersten ringförmigen Innenkanal 210 in dem mittleren Abschnitt 206 der modifizierten Zylinderlaufbuchse 20'. Die mehreren zweiten Übertragungsleitungen 216 erstrecken sich zwischen dem ringförmigen Außenkanal 208 in dem zweiten Endabschnitt 204 und dem zweiten ringförmigen Innenkanal 212 in dem mittleren Abschnitt 206 der modifizierten Zylinderlaufbuchse 20'. Die mehreren ersten Übertragungsleitungen 214 und die mehreren zweiten Übertragungsleitungen 216 folgen einem nichtlinearen Pfad 218. Der nichtlineare Pfad 218 erstreckt sich sowohl in Umfangsrichtung entlang einem Abschnitt der Laufbuchsenwand 42' als auch in Längsrichtung in einer Richtung, die parallel zu der Längsachse 122 der modifizierten Zylinderlaufbuchse 20' verläuft. Die Nuten 64 in dem ersten Endabschnitt 202 der modifizierten Zylinderlaufbuchse 20' und die mehreren ersten Übertragungsleitungen 214 sind zu dem ringförmigen Außenkanal 208 in dem ersten Endabschnitt 202 hin offen und in Strömungsverbindung damit angeordnet. Die Nuten 64 in dem mittleren Abschnitt 206 der modifizierten Zylinderlaufbuchse 20' und die mehreren ersten Übertragungsleitungen 214 sind zu dem ersten ringförmigen Innenkanal 210 hin offen und in Strömungsverbindung damit angeordnet. Die Nuten 64 in dem zweiten Endabschnitt 204 der modifizierten Zylinderlaufbuchse 20' und die mehreren zweiten Übertragungsleitungen 216 sind zu dem ringförmigen Außenkanal 208 in dem zweiten Endabschnitt 204 hin offen und in Strömungsverbindung damit angeordnet. Die Nuten 64 in dem mittleren Abschnitt 206 der modifizierten Zylinderlaufbuchse 20' und die mehreren zweiten Übertragungsleitungen 216 sind zu dem zweiten ringförmigen Innenkanal 212 hin offen und in Strömungsverbindung damit angeordnet. Es versteht sich des Weiteren, dass die Nuten 64, die ringförmigen Außenkanäle 208, der erste und der zweite Innenkanal 210, 212, die mehreren ersten Übertragungsleitungen 214 und die mehreren zweiten Übertragungsleitungen 216 alle zu der Außenseite 52' der Laufbuchsenwand 42' hin offen sind und somit Fluiddurchgänge zwischen der Laufbuchsenwand 42' und dem Motorblock 110 des Gegenkolbenmotors 100 definieren.
Fluid (wie z. B. ein Kühlmittel und/oder ein Schmiermittel) kann von dem ersten Ende 46 der modifizierten Zylinderlaufbuchse 20' zu dem zweiten Ende 48 der modifizierten Zylinderlaufbuchse 20' strömen. Vorteilhafterweise erhöht der nichtlineare Pfad 218, dem die mehreren ersten Übertragungsleitungen 214 und die mehreren zweiten Übertragungsleitungen 216 folgen, die Länge der mehreren ersten Übertragungsleitungen 214 und der mehreren zweiten Übertragungsleitungen 216 in der Nähe der Einlass- und Auslasskanäle 144', 146' für eine erhöhte Wärmeübertragung und Kühlung. Zur selben Zeit bleibt die Außenseite 52' der Laufbuchsenwand 42' neben den Einlass- und Auslasskanälen 144', 146' unterbrechungsfrei, um zu verhindern, dass durch die Nuten 64 strömendes Fluid in die Einlass- und Auslasskanäle 144', 146' eintritt.
Die vorliegende Offenbarung zieht des Weiteren ein Verfahren zum Kühlen der oben beschriebenen Zylinderlaufbuchse 20 und Zylinderlaufbuchsen 20a-20f in Betracht. Das Verfahren umfasst die Schritte des Hindurchleitens des Öls 62 durch die Ölgalerie 60 hindurch. Wie oben erläutert wird, ist die Ölgalerie 60 zwischen dem Motorblock 24 und der Zylinderlaufbuchse 20 in 1-9 und zwischen dem Motorblock 110 und den Zylinderlaufbuchsen 20a-20f in 10-13 angeordnet. Das Verfahren umfasst des Weiteren die Schritte des Erhöhens der Wärmeübertragung zwischen der Zylinderlaufbuchse 20 und den Zylinderlaufbuchsen 20a-20f und dem durch die Ölgalerie 60 hindurchströmenden Öl 62 durch Versehen der Zylinderlaufbuchse 20 und der Zylinderlaufbuchsen 20a-20f mit den mehreren Nuten 64 in der Ölgaleriefläche 58 und Versehen jeder Nut 64 mit einem oder mehreren der Stege 71 gemäß der obigen Offenbarung. Die Ölgaleriefläche 58 ist im Kontakt mit dem Öl 62 angeordnet, und die mehreren Nuten 64 in der Ölgaleriefläche 58 erstrecken sich nach innen in die Laufbuchsenwand 42. Die mehreren Nuten 64 sind durch die Brückenabschnitte 65 voneinander getrennt und die maximale Stegbreite W der Stege 71 geringer ist als die Brückenabschnittbreite 70.
Wie zuvor erläutert wurde, kann das Höhen/Breiten-Verhältnis der mehreren Nuten 64 und der mehreren Stege 71 so gewählt werden, dass die Nutentiefe 66 mindestens das Doppelte des vorbestimmten Abstands D zwischen den Brückenabschnitten 65 der Laufbuchsenwand 42 und den Stegen 71 beträgt und nicht mehr als das Vierfache des vorbestimmten Abstands D zwischen den Brückenabschnitten 65 der Laufbuchsenwand 42 und den Stegen 71 beträgt. Somit kann dieser Schritt Folgendes umfassen: Auswählen des Höhen/Breiten-Verhältnisses, dass die Nutentiefe 66 das Dreifache des vorbestimmten Abstands D beträgt, Auswählen der Nutentiefe 66, dass sie mindestens 0,3 Millimeter und nicht mehr als 1,5 Millimeter beträgt, und/oder Auswählen des vorbestimmten Abstands D, dass er mindestens 0,1 Millimeter und nicht mehr als 0,5 Millimeter beträgt. Das Verfahren kann des Weiteren den zusätzlichen Schritt des derartigen Herstellens der mehreren Nuten 64 in der Ölgaleriefläche 58, dass sich die mehreren Nuten 64 parallel zueinander erstrecken und durch die Brückenabschnittbreite 70 voneinander beabstandet sind, umfassen. Weiterhin kann das Verfahren den Schritt des derartigen Auswählen der Brückenabschnittbreite 70, dass sie mindestens soviel wie die Nutenbreite 68 und nicht mehr als das Fünffache der Nutenbreite 68 beträgt, umfassen.
Es sind angesichts der obigen Lehren viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich und diese können anders als speziell beschrieben in die Praxis umgesetzt werden und fallen in den Schutzumfang der anhängigen Ansprüche. Die vorangehenden Anführungen sind dahingehend zu interpretieren, dass sie alle Kombinationen, in denen die erfindungsgemäße Neuheit ihrem Nutzen nachkommt, abdecken. Hinsichtlich der hier angeführten Verfahren kann die Reihenfolge der Schritte von der Reihenfolge, in der sie auftreten, abweichen, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung und der anhängigen Verfahrensansprüche zu verlassen. Darüber hinaus können verschiedene Schritte des Verfahrens nacheinander oder gleichzeitig durchgeführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62408251 [0001]

Claims

Zylinderlaufbuchse, die Folgendes aufweist: eine Laufbuchsenwand, die sich ringförmig um eine Kolbenbohrung herum erstreckt; wobei die Laufbuchsenwand eine Innenseite angrenzend an die Kolbenbohrung und eine Außenseite, die entgegengesetzt zu der Innenseite angeordnet ist, aufweist; wobei die Außenseite der Laufbuchsenwand eine Ölgaleriefläche aufweist, die mit mindestens einem Teil der Außenseite koextensiv ist; mehrere entlang der Ölgaleriefläche angeordnete Nuten, die sich zur Vergrößerung einer Oberfläche der Ölgaleriefläche nach innen in die Laufbuchsenwand erstrecken und die parallel zueinander verlaufen; wobei jede Nut der mehreren Nuten eine Nutentiefe und eine Nutenbreite aufweist; wobei die mehreren Nuten durch Brückenabschnitte der Laufbuchsenwand voneinander beabstandet sind, wobei die Brückenabschnitte eine Brückenabschnittbreite aufweisen; und wobei mindestens eine der Nuten von den mehreren Nuten mindestens einen darin angeordneten Steg aufweist, der parallel zu den mehreren Nuten verläuft, wobei jeder Steg eine maximale Stegbreite, die geringer als die Brückenabschnittbreite ist, aufweist.
Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, wobei sich der mindestens eine Steg radial von einer Basis zu einer Spitze erstreckt und eine Steghöhe aufweist, die zwischen der Basis und der Spitze gemessen wird.
Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 2, wobei die Steghöhe der Nutentiefe entspricht, so dass die Spitze des mindestens einen Stegs mit der äußeren Fläche der Laufbuchsenwand bündig ist.
Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 2, wobei die Steghöhe geringer als die Nutentiefe ist, so dass die Spitze des mindestens einen Stegs bezüglich der äußeren Fläche der Laufbuchsenwand nach innen versetzt ist.
Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 2, wobei der mindestens eine Steg eine dreieckige Querschnittsform aufweist, wobei sich die maximale Stegbreite an der Basis befindet und der mindestens eine Steg zur Spitze hin allmählich schmaler wird.
Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 2, wobei der mindestens eine Steg eine viereckige Querschnittsform aufweist, so dass die maximale Stegbreite über den mindestens einen Steg hinweg von der Basis zur Spitze gleichmäßig ist.
Zylinderlaufbuchse nach einem der Ansprüche 1-6, wobei der mindestens eine Steg in Umfangsrichtung in einem vorbestimmten Abstand von benachbarten Brückenabschnitten beabstandet ist, wobei ein Höhen/Breiten-Verhältnis als ein Verhältnis der Nutentiefe zu dem vorbestimmten Abstand definiert wird und wobei das Höhen/Breiten-Verhältnis von einer Untergrenze, bei der die Nutentiefe doppelt so groß wie der vorbestimmte Abstand ist, bis zu einer Obergrenze, bei der die Nutentiefe viermal so groß wie der vorbestimmte Abstand ist, reicht.
Zylinderlaufbuchse nach einem der Ansprüche 1-7, wobei der mindestens eine Steg eine separate Komponente, die an der Laufbuchsenwand angebracht ist, ist.
Zylinderlaufbuchse nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die Laufbuchsenwand aus einem ersten Material hergestellt ist und der mindestens eine Steg aus einem zweiten Material, das ich von dem ersten Material unterscheidet, hergestellt ist, wobei das zweite Material eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das erste Material aufweist.
Zylinderlaufbuchse nach einem der Ansprüche 1-9, wobei der mindestens eine Steg mit der Laufbuchsenwand integral ist.
Zylinderlaufbuchse nach einem der Ansprüche 1-10, wobei sich die mehreren Nuten geometrisch wiederholend über die Ölgaleriefläche der Laufbuchsenwand hinweg erstrecken und in einer axialen oder ringförmigen oder diagonalen oder spiralförmigen Richtung bezüglich einer Längsachse der Kolbenbohrung verlaufen.
Zylinderlaufbuchse nach einem der Ansprüche 1-11, wobei der mindestens eine Steg eine Länge aufweist, die geringer als eine Länge der mehreren Nuten ist, um ein axiales Ende des mindestens einen Stegs zur verbesserten Wärmeübertragung mit Öl in den mehreren Nuten auszusetzen.
Zylinderlaufbuchse nach einem der Ansprüche 1-12, wobei die Laufbuchsenwand mehrere Kanäle aufweist, wobei sich jeder Kanal über eine begrenzte Umfangserstreckung der Laufbuchsenwand hinweg und durch die Laufbuchsenwand von der Außenseite zu der Innenseite der Laufbuchsenwand erstreckt und wobei lediglich Nuten, die in Umfangsrichtung mit den Kanälen ausgerichtet sind, einen oder mehrere Stege umfassen.
Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 13, wobei die Laufbuchsenwand mehrere Übertragungsleitungen aufweist, die in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Kanälen der mehreren Kanälen beabstandet sind und wobei sich die mehreren Übertragungsleitungen in einem nichtlinearen Pfad um die mehreren Kanäle herum erstrecken.
Verfahren zum Kühlen einer Zylinderlaufbuchse, die in einem Motorblock eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Hindurchleiten von Öl durch eine zwischen dem Motorblock und der Zylinderlaufbuchse angeordnete Ölgalerie; Erhöhen der Wärmeübertragung zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem durch die Ölgalerie hindurchströmenden Öl durch Versehen der Zylinderlaufbuchse mit einer Ölgaleriefläche, die in Kontakt mit dem Öl angeordnet ist; Herstellen der Ölgaleriefläche, dass diese mehrere Nuten und mehrere Stege, die in den mehreren Nuten angeordnet sind, aufweist, wobei sich die mehreren Nuten nach innen in die Zylinderlaufbuchse erstrecken und durch Brückenabschnitte voneinander getrennt werden, wobei jeder der Brückenabschnitte eine Brückenabschnittbreite aufweist und jeder der Stege der mehreren Stege eine maximale Stegbreite aufweist; und Auswählen der maximalen Stegbreite, dass sie geringer als die Brückenabschnittbreite ist.