DE102021125172A1

DE102021125172A1 - Zylinderlaufbuchse

Info

Publication number: DE102021125172A1
Application number: DE102021125172.9A
Authority: DE
Inventors: Shu Zhang; Miguel M. Cervantes; Scott D. Perkins; Andrew J. Cummins
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2020-10-07
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2022-04-07
Also published as: CN114294122A; US20220106923A1

Abstract

Eine ringförmige Zylinderlaufbuchse (300) beinhaltet einen ringförmigen Körper, der eine Längsachse (332), eine senkrecht zur Längsachse (332) verlaufende Radialrichtung (334), eine Umfangsrichtung (336), ein erstes Längsende (338), ein zweites Längsende (340) und eine Laufbuchsenlänge (342), gemessen von dem ersten Längsende (338) zu dem zweiten Längsende (340) entlang der Längsachse (332), definiert. Der ringförmige Körper beinhaltet auch eine an dem ersten Längsende (338) angeordnete Schulter (312), die eine entlang der Längsachse (332) gemessene axiale Schulterstärke (344) definiert. Ein Verhältnis zwischen der Laufbuchsenlänge (342) und der axialen Schulterstärke (344) liegt zwischen 24,0 und 46,0.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Zylinderlaufbuchsen, die in Verbrennungsmotoren verwendet werden und einen Kolben aufweisen, der in der Zylinderlaufbuchse hin und her gleitet. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine Zylinderlaufbuchse, die ein angemessenes Spiel ermöglicht, wenn andere Komponenten des Motors mit geänderter Geometrie verwendet werden.
Stand der Technik
Verbrennungsmotoren werden in verschiedenen Industrien routinemäßig zum Antrieb von Maschinen und Ausrüstungen eingesetzt. Beispiele für Industrien, die solche Maschinen und Ausrüstungen verwenden, beinhalten die Schiffs-, Erdbewegungs-, Bau-, Bergbau-, Lokomotiv- und Landwirtschaftsindustrie usw. In bestimmten Märkten und Marktsegmenten werden Verbrennungsmotoren gewünscht, die weniger Wartung erfordern und/oder mehr Leistung bieten.
Genauer gesagt, ist es oft notwendig, verschiedene Komponenten des Motors zu ersetzen, einschließlich der Zylinderlaufbuchsen, da deren Verschleiß zu Problemen mit dem Motor führen kann. Bei Kompressionszündungsmotoren kann es vorkommen, dass mehr Leistung gewünscht wird, was zu veränderten Motorkomponenten führen kann. Infolgedessen können die Abstände angepasst werden, um eine mögliche Beeinträchtigung oder sogar einen Zusammenstoß einer Komponente mit einer anderen im Betrieb zu vermeiden. Darüber hinaus kann sich eine Änderung der Geometrie von Motorkomponenten auf die Aufbauten und Abstände zwischen verschiedenen anderen Komponenten auswirken, was weitere geometrische Anpassungen erforderlich macht.
Kurzdarstellung der Offenbarung
Ein Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein Kurbelgehäuse umfassen, das einen inneren Hohlraum und eine Zylinderbohrung definiert, die sich von dem inneren Hohlraum aus erstreckt und eine Längsachse, eine Radialrichtung und eine Umfangsrichtung definiert und eine Verbindung mit dem inneren Hohlraum ausbildet. Im inneren Hohlraum des Kurbelgehäuses kann eine Kurbelwelle angeordnet sein, die eine Drehachse definiert, und eine ringförmige Zylinderlaufbuchse kann in der Zylinderbohrung angeordnet sein. In der ringförmigen Zylinderlaufbuchse kann ein Kolben angeordnet sein, während eine Pleuelstange mit dem Kolben verbunden ist, die sich von der Zylinderbohrung bis zum inneren Hohlraum erstreckt und ebenfalls mit der Kurbelwelle verbunden ist. An dem Kurbelgehäuse kann ein Zylinderkopf angebracht sein, der einen Lufteinlasskanal und eine Abgasleitung beinhaltet. Der Motor kann ebenfalls einen Kurbelwinkel in einer Ebene definieren, die die Längsachse und die Radialrichtung enthält, die von der Längsachse um die Drehachse zu einer Bezugslinie gemessen wird, die durch die Drehachse und den Kurbelkröpfungsmittelpunkt verläuft und zwischen 233,0 Grad und 237,0 Grad liegt.
Eine Kurbelwelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Körper, der eine Drehachse und eine Radialrichtung definiert. Die Kurbelwelle beinhaltet ferner zumindest eine Kurbelkröpfung, einschließlich eines Kurbelzapfens, der zur Befestigung an einer Pleuelstange ausgebildet ist, und zumindest ein Gegengewicht, das eine äußere Umfangsfläche beinhaltet, die an einem radialen Ende des Körpers angeordnet ist. Die äußere Umfangsfläche kann eine erste bogenförmige Fläche beinhalten, die in einem ersten radialen Abstand von der Drehachse beabstandet ist, der zwischen 160,0 mm oder weniger in einer Ebene liegt, die die Radialrichtung enthält.
Eine ringförmige Zylinderlaufbuchse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann einen ringförmigen Körper umfassen, der eine Längsachse, eine Radialrichtung senkrecht zur Längsachse, eine Umfangsrichtung, ein erstes Längsende, ein zweites Längsende und eine Laufbuchsenlänge, gemessen von dem ersten Längsende zu dem zweiten Längsende entlang der Längsachse, aufweist. Der ringförmige Körper kann eine an dem ersten Längsende angeordnete Schulter beinhalten, die eine entlang der Längsachse gemessene axiale Schulterstärke definiert. Das Verhältnis zwischen der Laufbuchsenlänge und der axialen Schulterstärke kann zwischen 24,0 und 46,0 liegen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotors, der eine Zylinderlaufbuchse und ein Kurbelgehäuse gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwenden kann.
2 ist eine schematische Seitenansicht des Motors von 1, die in allgemeiner Form die Funktionskomponenten des Motors veranschaulicht.
3 ist eine geschnittene Rückansicht des Verbrennungsmotors von 1, die den Betrieb einer Zylinderlaufbuchse und eines Kurbelgehäuses, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ausführlicher darstellt, die an der Stelle nebeneinander angeordnet sind, an der sich die Zylinderbohrung in den Inneren Hohlraum des Kurbelgehäuses erstreckt.
4 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Zylinderlaufbuchse und des Kolbens von 3, die die Hin- und Herbewegung des Kolbens in der Zylinderlaufbuchse in der Zylinderbohrung des Motors veranschaulicht.
5 ist eine perspektivische Ansicht der Zylinderlaufbuchse aus 3 bis 5, die isoliert und mit erweiterten Einzelheiten dargestellt ist.
6 ist eine Vorderansicht der Zylinderlaufbuchse von 6.
7 ist eine geschnittene Vorderansicht des Motors, die die Kurbelwelle darstellt, die sich dem Kolben und der Zylinderlaufbuchse im Betrieb nähert. Die Krümmung der äußeren Umfangsflächen ist dargestellt. Dargestellt ist der Kurbelwinkel, bei dem der Mindestabstand zwischen Kurbelwelle und Zylinderlaufbuchse vorhanden ist.
8 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Kurbelgehäuses von 7, die den Abstand, der zwischen der Kurbelwelle und der Zylinderlaufbuchse vorgesehen werden kann, deutlicher darstellt.
9 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Kurbelwelle aus 8, die die beiden äußeren Umfangsflächen deutlicher darstellt.

Ausführliche Beschreibung
Es wird nun ausführlich auf Ausführungsformen der Offenbarung Bezug genommen, deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Soweit wie möglich werden die gleichen Bezugsnummern in den Zeichnungen zum Bezeichnen gleicher oder ähnlicher Teile verwendet. In manchen Fällen wird in dieser Spezifikation eine Bezugsnummer angegeben und die Zeichnungen zeigen die Bezugsnummer gefolgt von einem Buchstaben, zum Beispiel 100a, 100b oder einem Prime-Zeichen wie 100', 100" usw. Es ist selbstverständlich, dass die Verwendung von Buchstaben oder Primen unmittelbar nach einer Bezugsnummer angibt, dass diese Merkmale ähnlich geformt sind und eine ähnliche Funktion haben, wie dies häufig der Fall ist, wenn die Geometrie um eine Symmetrieebene gespiegelt wird. Zur Vereinfachung der Erklärung in dieser Spezifikation sind Buchstaben oder Primen häufig nicht hierin enthalten, sondern können in den Zeichnungen dargestellt sein, um Duplizierungen der in dieser schriftlichen Spezifikation erläuterten Merkmale anzugeben.
Es werden nun verschiedene Ausführungsformen einer Zylinderlaufbuchse und/oder eines Kurbelgehäuses beschrieben, die in einem Verbrennungsmotor nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können. Insbesondere kann das Kurbelgehäuse geometrische Veränderungen an der Verbindung zwischen der Zylinderbohrung und dem inneren Hohlraum, in dem die Kurbelwelle angeordnet ist, aufweisen, was geometrische Veränderungen an der Zylinderlaufbuchse erforderlich macht, um einen angemessenen Abstand zwischen der Pleuelstange und dem Kurbelgehäuse vorzusehen.
In 1 ist beispielsweise ein Verbrennungsmotor 100 dargestellt, bei dem verschiedene Ausführungsformen der Zylinderlaufbuchse und des Kurbelgehäuses verwendet werden können, die nach den hierin dargelegten Prinzipien aufgebaut sind. Der Motor 100 kann einen Motorblock 102 (oder das Kurbelgehäuse) beinhalten, in dem sich der Kolben (nicht dargestellt) hin- und herbewegt, sowie einen Zylinderkopf 104, der verschiedene Motorkomponenten zur Einleitung von Flüssigkeiten in die im Motorblock 102 befindliche Bohrung/Brennkammer enthalten kann.
Mit Bezugnahme auf 2 ist ein Abschnitt des Motors 100 im Schnitt dargestellt, der die Brennkammer 106 zeigt, die eine allgemein zylindrische Form haben kann, die in einer Zylinderbohrung 108 im Kurbelgehäuse oder Motorblock 102 des Motors 100 definiert ist. Die Brennkammer 106 wird ferner an einem Ende durch eine Flammdeckfläche 110 des Zylinderkopfs 104 und an einem anderen Ende durch einen Abschnitt 126 eines Kolbens 128 definiert, der in der Bohrung 108 hin- und herbeweglich angeordnet und mit einer Pleuelstange 124 verbunden ist, die ihrerseits mit einer Kurbelwelle (in 2 nicht dargestellt) verbunden ist. Ein Kraftstoffinjektor 112 ist im Zylinderkopf 104 montiert. Der Injektor 112 hat eine Spitze 114, die durch die Flammdeckfläche 110 in die Brennkammer 106 hineinragt, sodass er direkt Kraftstoff in die Brennkammer 106 einspritzen kann.
Während des Betriebs des Motors 100 wird Luft über einen Lufteinlasskanal 115 in die Brennkammer 106 eingelassen, wenn ein oder mehrere Einlassventile 117 (eines dargestellt) während eines Ansaugtakts geöffnet sind. In einer bekannten Ausgestaltung kann Hochdruck-Kraftstoff durch die Düsenöffnungen in der Spitze 114 fließen, um Kraftstoffstrahlen zu bilden, die in die Brennkammer 106 eintreten. Jede Düsenöffnung sorgt für einen Kraftstoffstrahl 118, der im Allgemeinen dispergiert wird, um eine vorgegebene Kraftstoff/Luft-Mischung zu schaffen, die sich in einem Kompressionszündungsmotor selbst entzündet und verbrennt. Die Kraftstoffstrahlen 118 können durch den Injektor in einem eingeschlossenen Winkel β von zwischen 110 und 150 Grad bereitgestellt werden, es können aber auch andere Winkel verwendet werden. Nach der Verbrennung wird Abgas aus der Brennkammer durch eine Abgasleitung 120 ausgestoßen, wenn ein oder mehr Auslassventile 122 (eines dargestellt) während eines Auslasstakts geöffnet ist/sind.
Die Einheitlichkeit und das Ausmaß Kraftstoff-Luft-Mischung im Verbrennungszylinder ist sowohl für die Verbrennungseffizienz als auch für die Menge und Art der entstehenden Verbrennungsnebenprodukte von Bedeutung. Beispielsweise können kraftstoffreiche Gemische, die während eines Verbrennungsvorgangs aufgrund einer unzureichenden Durchmischung lokal in der Brennkammer 106 vorhanden sind, zu höheren Rußemissionen und einer geringeren Verbrennungseffizienz führen.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 3 werden nun weitere Einzelheiten des Motors 100 aus 1 erörtert. Der Motor kann ein Kurbelgehäuse 200 beinhalten, das einen inneren Hohlraum 202 definiert, und eine Zylinderbohrung 204, die sich von dem inneren Hohlraum 202 in einem 60-Grad-Winkel 138 (+/- 5 Grad) zur horizontalen Achse 140 erstreckt. So ist in 3 ein „V“-Motor dargestellt, bei dem eine Vielzahl von Zylindern eine V-Form um eine vertikale Ebene 142 bildet, die auf halbem Wege horizontal zwischen den Zylindern liegt. Andere Ausbildungen, einschließlich Inline, sind in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung möglich. Alle Zylinder und ihre jeweiligen Komponenten können in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ähnlich oder identisch zueinander ausgebildet sein.
Die Zylinderbohrung 204 kann eine Längsachse 206, eine Radialrichtung 208 und eine Umfangsrichtung 210 definieren (siehe 4) und eine Verbindung mit dem inneren Hohlraum 202 bilden. Das heißt, die Zylinderbohrung steht mit dem inneren Hohlraum in Verbindung. Betrachtet man 3 und 4 zusammen, so ist eine Kurbelwelle 214 üblicherweise in dem inneren Hohlraum 202 des Kurbelgehäuses 200 angeordnet, während eine ringförmige Zylinderlaufbuchse 300 üblicherweise in der Zylinderbohrung 204 angeordnet ist. Auch der Kolben 216 ist üblicherweise in der ringförmigen Zylinderlaufbuchse 300 für eine Hin- und Herbewegung in der Laufbuchse angeordnet. Mit dem Kolben 216 ist eine Pleuelstange 218 verbunden, die sich von der Zylinderbohrung 204 in den inneren Hohlraum 202 erstreckt. Die Pleuelstange 218 ist ebenfalls mit der Kurbelwelle 214 verbunden. Der Zylinderkopf 220 ist an dem Kurbelgehäuse 200 befestigt. Eine Kraftstoffinjektor-Bohrung 228 mit einem darin angeordneten Kraftstoffinjektor 230 kann ebenfalls vorgesehen sein. In anderen Ausführungsformen können anstelle eines Kraftstoffinjektors auch ein Vergaser und eine Zündkerze verwendet werden, usw.
Mit Blick auf 7 und 8 kann der Motor 100 einen Kurbelwinkel 130 in einer Ebene definieren, die die Längsachse 206 und die Radialrichtung 208 enthält, die von der Längsachse 206, wo der Mindestabstand 134 zwischen der Kurbelwelle und der ringförmigen Zylinderlaufbuchse auftritt, um die Drehachse 132 bis zu einer Bezugslinie 141 gemessen wird, die durch die Drehachse 132 (der Kurbelwelle 214) und den Kurbelkröpfungsmittelpunkt verläuft, der zwischen 200,0 Grad und 270,0 Grad liegt. Der Kurbelwinkel 130 kann in bestimmten Ausführungsformen zwischen 233,0 Grad und 237,0 Grad (z. B. 235,0 Grad) liegen. Außerdem kann die Kurbelwelle 214 eine äußere Umfangsfläche 223 definieren, die eine bogenförmige Fläche beinhaltet, die ebenfalls den Mindestabstand 134 (siehe 8) zwischen der Kurbelwelle 214 und der ringförmigen Zylinderlaufbuchse 300 definieren kann. Dieser Mindestabstand kann in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zwischen 1,0 mm und 25,0 mm betragen. Jede dieser Abmessungen kann in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unterschiedlich sein.
Mit Blick auf 6 kann die ringförmige Zylinderlaufbuchse 300 ein erstes axiales Ende 302 und ein zweites axiales Ende 304 definieren, die entlang der Längsachse 206 angeordnet sind. Die Laufbuchse kann auch eine äußere Umfangsfläche 306 beinhalten, die sich vom ersten axialen Ende 302 zum zweiten axialen Ende 304 erstreckt und ferner eine Gesamtlängslänge 308 definiert, die entlang der Längsachse 206 vom ersten axialen Ende 302 zum zweiten axialen Ende 304 gemessen wird und in bestimmten Ausführungsformen im Bereich von 246,0 mm bis 271,0 mm liegt. Wie hierin in Kürze beschrieben wird, kann sich die äußere Umfangsfläche 306 radial nach innen und außen erweitern, um eine oder mehrere Stufen oder Ringe an der Außenseite der Laufbuchse zu bilden. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist dies möglicherweise nicht der Fall. Die ringförmige Zylinderlaufbuchse 300 definiert ferner eine innere Umfangsfläche 310, die sich von dem ersten axialen Ende 302 bis zu dem zweiten axialen Ende 304 erstreckt. An dem ersten axialen Ende 302 kann eine Schulter 312 angeordnet sein.
Insbesondere beinhaltet die Schulter 312 eine obere Schulterfläche 314, eine untere Schulterfläche 316 und eine Schulterumfangsfläche 318. Die Schulter 312 definiert ebenfalls eine axiale Stärke 320 (siehe 6), die entlang der Längsachse 206 von der oberen Schulterfläche 314 bis zur unteren Schulterfläche 316 gemessen wird und im Bereich von 6,0 mm bis 12,0 mm liegt, und eine radiale Breite 322, die von der äußeren Umfangsfläche 306 bis zur Schulterumfangsfläche 318 entlang der Radialrichtung 208 gemessen wird und in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Bereich von 3,0 mm bis 7,0 mm liegt. Wie aus 4 ersichtlich, kann die ringförmige Zylinderlaufbuchse 300 darüber hinaus einen radial dünnen Abschnitt 324 enthalten, der am zweiten axialen Ende 304 angeordnet ist (siehe auch 4), und einen radial dicken Abschnitt 326, der axial zwischen dem radial dünnen Abschnitt 324 und der Schulter 312 angeordnet ist. Der radial dünne Abschnitt 324 kann eine dünne radiale Stärke 328 definieren, die entlang der Radialrichtung 208 im Bereich von 3,0 mm bis 6,0 mm gemessen wird, und der radial dicke Abschnitt 326 kann eine dicke radiale Stärke 330 definieren, die entlang der Radialrichtung 208 im Bereich von 5,0 mm bis 10,0 mm in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gemessen wird.
Wie aus 4 am besten ersichtlich, erstreckt sich der radial dünne Abschnitt 324 in den inneren Hohlraum 202 des Kurbelgehäuses 200. Die Schulter kann eine Schulter-Senkbohrung im Kurbelgehäuse berühren, wie in Kürze erläutert wird.
Ein Kurbelgehäuse 200, das als Ersatzteil oder als Ersatzbaugruppe vorgesehen werden kann, wird nun unter weiterer Bezugnahme auf 4 beschrieben. Der Körper (z. B. ein Gussteil, das später bearbeitet wird) des Kurbelgehäuses 200 kann eine flache Schnittstellenfläche 238 beinhalten, die für die Verbindung mit dem Zylinderkopf 220 vorgesehen ist. Eine Schulter-Senkbohrung 240 kann sich von der flachen Schnittstellenfläche 238 bis zu einer unteren Senkbohrungsfläche 242 erstrecken (kann plan und ringförmig sein). Die Schulter-Senkbohrung 240 steht mit der Zylinderbohrung 204 in Verbindung und definiert eine Schulter-Senkbohrungstiefe 244, die entlang der Längsachse 206 von der flachen Schnittstellenfläche 238 bis zur unteren Senkbohrungsfläche 242 gemessen wird. Diese Tiefe 244 kann in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zwischen 9,0 mm und 12,0 mm betragen und eine radiale Abmessung aufweisen, die größer ist als die der Schulter der ringförmigen Zylinderlaufbuchse. Zudem definiert die Zylinderbohrung 204 eine axiale Bohrungslänge 246, die entlang der Längsachse 206 von der flachen Schnittstellenfläche 238 bis zum inneren Hohlraum gemessen wird und in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zwischen 230,0 mm und 240,0 mm liegt.
Als nächstes wird eine ringförmige Zylinderlaufbuchse, die als Ersatzteil vorgesehen werden kann, unter Bezugnahme auf 5 und 6 erläutert.
Die ringförmige Zylinderlaufbuchse 300 kann aus einem ringförmigen Körper bestehen, der eine Längsachse 332, eine senkrecht zur Längsachse 332 verlaufende Radialrichtung 334 und eine Umfangsrichtung 336 definiert. Sowohl ein erstes Längsende 338 als auch ein zweites Längsende 340 können entlang der Längsachse 332 angeordnet sein. Zusätzlich kann eine Laufbuchsenlänge 342 vom ersten Längsende 338 bis zum zweiten Längsende 340 entlang der Längsachse 332 gemessen werden. Ebenso kann sich eine Innenbohrung 346 durchgehend vom ersten Längsende 338 bis zum zweiten Längsende 340 erstrecken. In einem solchen Fall kann die Innenbohrung 346 eine durchgehende zylindrische Fläche 348 definieren, die sich vom ersten Längsende 338 zum zweiten Längsende 340 erstreckt und einen Innendurchmesser 350 definiert, der in einigen Ausführungsformen zwischen 140,0 mm und 150,0 mm liegt. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist dies möglicherweise nicht der Fall. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind auch andere Bereiche möglich. Am ersten Längsende 338 kann eine Schulter 312 angeordnet sein, die eine axiale Schulterstärke 344, gemessen entlang der Längsachse 332, definiert. In einigen Ausführungsformen kann das Verhältnis zwischen der Laufbuchsenlänge 342 und der axialen Schulterstärke 344 zwischen 27,0 und 32,0 liegen. In einem solchen Fall kann die axiale Schulterstärke 344 zwischen 6,0 mm und 12,0 mm betragen, während die Laufbuchsenlänge 342 zwischen 246,0 mm und 271,0 mm liegen kann. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können auch andere Verhältnisse und Abmessungen verwendet werden.
Wie bereits hierin angedeutet, kann eine äußere Umfangsfläche 306 einen Abschnitt 352 mit großem Durchmesser definieren, der axial angrenzend an die Schulter 312 angeordnet ist, und die Schulter 312 steht in einem radialen Abstand 354, gemessen entlang der Radialrichtung 334, von der äußeren Umfangsfläche 306 vor, der in einigen Ausführungsformen im Bereich von 2,0 mm bis 5,0 mm liegt.
Bei der in 5 und 6 dargestellten Ausführungsform definiert der Abschnitt mit dem großen Durchmesser 352 einen variierenden großen Durchmesser 356, der in einigen Ausführungsformen im Bereich von 145,0 mm bis 155,0 mm liegt und eine erste Vielzahl von Stufen oder Ringen 358 bildet. Eine axiale Länge mit großem Durchmesser 360 kann entlang der Längsachse 332 gemessen werden, die in einigen Ausführungsformen zwischen 188,0 mm und 195,0 mm liegt.
Zusätzlich kann sich ein Abschnitt mit kleinem Durchmesser 362 von dem Abschnitt mit großem Durchmesser 352 bis zum zweiten Längsende 340 erstrecken. Die axiale Länge mit großem Durchmesser 360 würde in dieser Ausführungsform entlang der Längsachse 332 von der Schulter 312 (d. h. der unteren Schulterfläche) bis zum Abschnitt mit kleinem Durchmesser 362 gemessen. Der Abschnitt mit kleinem Durchmesser 362 definiert einen variierenden kleinen Durchmesser 364, der im Bereich von 145,0 mm bis 155,0 mm liegt, und eine axiale Länge 366 des Abschnitts mit kleinem Durchmesser, die entlang der Längsachse 332 von dem Abschnitt mit großem Durchmesser 352 bis zum zweiten Längsende 340 gemessen wird und in einigen Ausführungsformen im Bereich von 55,0 mm bis 80,0 mm liegt.
Fachleute auf dem Gebiet können daher verstehen, dass der größte Durchmesser des Abschnitts mit kleinem Durchmesser ungefähr dem kleinsten Durchmesser des Abschnitts mit großem Durchmesser entspricht, woraus sich die entsprechenden Bezeichnungen für diese Abschnitte der Laufbuchse ergeben.
In einigen Ausführungsformen kann an dem ersten Längsende 338 an der durchgehenden zylindrischen Fläche 348 und der oberen Schulterfläche 314 auch ein Grat 368 angeordnet sein. Als nächstes wird eine Kurbelwelle 214, die als Ersatzteil vorgesehen werden kann, unter Bezugnahme auf 7 und 9 beschrieben.
Die Kurbelwelle 214 kann einen Körper beinhalten, der eine Drehachse 132 und eine Radialrichtung 136 definiert. Es kann zumindest eine Kurbelkröpfung 248, einschließlich eines Kurbelzapfens 250 vorgesehen sein, der zur Befestigung an einer Pleuelstange 218 ausgebildet ist. Ferner kann zumindest ein Gegengewicht 252 vorgesehen sein, das eine äußere Umfangsfläche 223 beinhaltet, die an einem radialen Ende des Körpers angeordnet ist.
Die äußere Umfangsfläche 223 kann eine erste bogenförmige Fläche 256 beinhalten, die um einen ersten radialen Abstand 226 (d. h. eine entlang der Radialrichtung 136 gemessene Abmessung) von der Drehachse 132 beabstandet ist, der in einer die Radialrichtung 136 enthaltenden Ebene (und senkrecht zur Drehachse 132, z. B. der Schnittebene von 9) 160,0 mm oder weniger beträgt, und eine zweite bogenförmige Fläche 253, die mit der ersten bogenförmigen Fläche 256 einen Höcker 260 bildet. Ebenso definiert die erste bogenförmige Fläche eine Umfangserstreckung 258, die kleiner ist als die Umfangserstreckung 254 der zweiten bogenförmigen Fläche 253.
Wie hierin verwendet, beinhaltet „Umfangsfläche“ oder „bogenförmige Fläche“ jede Form, die nicht gerade oder flach ist, einschließlich eines Radius, einer Ellipse, eines Polynoms, eines Keils, usw.
Die Ausbildung und die Abmessungsbereiche jeder der hierin erörterten Ausführungsformen können je nach Anwendung unterschiedlich gestaltet werden.
Das Kurbelgehäuse kann aus Grauguss- oder Gusseisen im Gussverfahren hergestellt werden und anschließend mit maschinell bearbeiteten Elementen versehen werden. Die Zylinderlaufbuchse und die Kurbelwelle können aus Stahl, Gusseisen oder einem anderen geeigneten Material hergestellt werden, das haltbar und korrosionsbeständig ist usw. Die Laufbuchse und die Kurbelwelle können auch maschinell bearbeite Merkmale aufweisen. Geeignete Bearbeitungsverfahren beinhalten z. B. Fräsen, Drehen, Funkenerosion usw.
Gewerbliche Anwendbarkeit
In der Praxis können eine Zylinderlaufbuchse, ein Kurbelgehäuse, eine Kurbelwelle und/oder eine Motoranordnung, die eine solche Zylinderlaufbuchse oder ein Kurbelgehäuse oder eine Kurbelwelle gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform verwenden, je nach Bedarf oder Wunsch in einem Nachrüstungsmarkt oder einem Erstausstatter-(Original Equipment Manufacturer, OEM)-Kontext bereitgestellt, verkauft, hergestellt, gekauft usw. werden. Beispielsweise kann ein Kurbelgehäuse oder eine Zylinderlaufbuchse zur Nachrüstung eines bereits vorhandenen in Betrieb befindlichen Motors verwendet werden oder zusammen mit einem Motor oder einer Ausrüstung, die diesen Motor verwendet, beim Erstverkauf der Ausrüstung verkauft werden.
Geeignete Abstände zwischen den verschiedenen Komponenten, einschließlich der Pleuelstange, des Kurbelgehäuses, der Kurbelwelle und der Zylinderlaufbuchse, können durch die hierin offenbarten Ausführungsformen vorgesehen werden. Dies kann den Wartungsaufwand für den Motor reduzieren.
Dementsprechend musste die Geometrie sowohl der Kurbelwelle als auch der Zylinderlaufbuchse angepasst werden. Diese Komponenten müssen jedoch so haltbar sein, dass sie weiterhin ordnungsgemäß funktionieren und die sonstigen Motorleistungen erfüllen. Insbesondere wurde die Laufbuchsenlänge um 5,4 mm verkürzt. Die Laufbuchse darf jedoch nicht zu kurz sein, da sie sonst die Kolbendynamik beim Betrieb des Motors beeinträchtigen kann. Die hierin angegebenen Abmessungen und Verhältnisse für verschiedene Ausführungsformen der Laufbuchse und des Kurbelgehäuses gleichen diese verschiedenen gewünschten Leistungen aus.
Es ist offensichtlich, dass die vorhergehende Beschreibung Beispiele der offenbarten Anordnung und Technik bereitstellt. Es ist jedoch denkbar, dass andere Implementierungen der Offenbarung im Detail von den vorhergehenden Beispielen abweichen können. Alle Bezugnahmen auf die Offenbarung oder auf Beispiele davon sollen auf das jeweils an dieser Stelle beschriebene Beispiel Bezug nehmen und sollen keine Begrenzung des allgemeinen Umfangs der Offenbarung implizieren. Jeglicher Ausdruck von Unterscheidung und Herabsetzung in Bezug auf bestimmte Merkmale soll auf keine Bevorzugung dieser Merkmale hinweisen, diese jedoch nicht vollständig vom Umfang der Offenbarung ausschließen, soweit dies nicht anderweitig angegeben ist.
Die Angabe von Wertebereichen soll lediglich als eine Kurzschreibweise für die Bezugnahme auf jeden einzelnen Wert, der in den Bereich fällt, dienen, sofern es hierin nicht anderweitig angegeben ist, und jeder einzelne Wert ist in die Beschreibung aufgenommen, als ob er einzeln aufgeführt wäre.
Es wird für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an den Ausführungsformen der Vorrichtung und den Anordnungsverfahren, wie sie hierin beschrieben werden, erfolgen können, ohne vom Umfang oder Sinn der Erfindung(en) abzuweichen. Andere Ausführungsformen dieser Offenbarung werden für Fachleute auf dem Gebiet unter Berücksichtigung der Beschreibung und einem Praktizieren der verschiedenen Ausführungsformen offensichtlich sein. Es kann beispielsweise ein Teil der Ausrüstung anders ausgelegt sein und unterschiedlich funktionieren, als das, was hierin beschrieben wurde, zudem können bestimmte Schritte eines beliebigen Verfahrens ausgelassen werden und in einer abweichenden Reihenfolge, von dem, was speziell angegeben wurde, ausgeführt werden oder in einigen Fällen gleichzeitig oder in Unterschritten ausgeführt werden. Darüber hinaus können Variationen oder Modifikationen an bestimmten Aspekten oder Merkmalen von verschiedenen Ausführungsformen erfolgen, um weitere Ausführungsformen und Merkmale zu schaffen, zudem können Aspekte von verschiedenen Ausführungsformen zu anderen Merkmalen oder Aspekten anderer Ausführungsformen hinzugefügt werden oder diese ersetzen, um noch weitere Ausführungsformen bereitzustellen.
Demzufolge beinhaltet diese Offenbarung im Rahmen des gesetzlich Erlaubten alle Modifikationen und Äquivalente des in den hieran angefügten Ansprüchen angegebenen Gegenstands. Des Weiteren ist jegliche Kombination der zuvor beschriebenen Elemente in allen möglichen Variationen derselben in der Offenbarung umfasst, sofern hierin nichts anderes angegeben ist oder der Zusammenhang nicht eindeutig etwas Anderes besagt.

Claims

Ringförmige Zylinderlaufbuchse (300), umfassend: einen ringförmigen Körper, der eine Längsachse (332), eine senkrecht zur Längsachse (332) verlaufende Radialrichtung (334), eine Umfangsrichtung (336), ein erstes Längsende (338), ein zweites Längsende (340) und eine Laufbuchsenlänge (342), gemessen von dem ersten Längsende (338) zu dem zweiten Längsende (340) entlang der Längsachse (332), definiert, wobei der ringförmige Körper beinhaltet: eine an dem ersten Längsende (338) angeordnete Schulter (312), die eine axiale Schulterstärke (344), gemessen entlang der Längsachse (332), definiert; und wobei das Verhältnis zwischen der Laufbuchsenlänge (342) und der axialen Schulterstärke (344) zwischen 24,0 und 46,0 liegen kann.
Ringförmige Zylinderlaufbuchse (300) nach Anspruch 1, wobei die axiale Schulterstärke (344) im Bereich von 6,0 mm bis 12,0 mm liegt.
Ringförmige Zylinderlaufbuchse (300) nach Anspruch 1, wobei die Laufbuchsenlänge (342) im Bereich von 246,0 mm bis 271,0 mm liegt.
Ringförmige Zylinderlaufbuchse (300) nach Anspruch 1, ferner beinhaltend eine äußere Umfangsfläche (306), die einen Abschnitt mit großem Durchmesser (352) definiert, der axial angrenzend an die Schulter (312) angeordnet ist, und wobei die Schulter (312) um einen radialen Abstand, gemessen (354) entlang der Radialrichtung (334) von der äußeren Umfangsfläche (306), der im Bereich von 3,0 mm bis 7,0 mm liegt, vorsteht.
Ringförmige Zylinderlaufbuchse (300) nach Anspruch 1, ferner eine Innenbohrung (346) definierend, die sich von dem ersten Längsende (338) zu dem zweiten Längsende (340) erstreckt.
Ringförmige Zylinderlaufbuchse (300) nach Anspruch 5, wobei die Innenbohrung eine durchgehende zylindrische Fläche (348) definiert (346), die sich vom ersten Längsende (338) zum zweiten Längsende (340) erstreckt und einen Innendurchmesser (350) definiert, der im Bereich von 140,0 mm bis 150,0 mm liegt.
Ringförmige Zylinderlaufbuchse (300) nach Anspruch 4, wobei der Abschnitt mit großem Durchmesser (352) einen variierenden großen Durchmesser (356) im Bereich von 150,0 mm bis 160,0 mm, der eine erste Vielzahl von Stufen oder Ringen (358) bildet, und eine axiale Länge mit großem Durchmesser (360), gemessen entlang der Längsachse (332), im Bereich von 188,0 mm bis 195,0 mm definiert.
Ringförmige Zylinderlaufbuchse (300) nach Anspruch 7, ferner umfassend einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser (362), der sich von dem Abschnitt mit großem Durchmesser (352) zu dem zweiten Längsende (340) erstreckt, wobei die axiale Länge mit großem Durchmesser (360) entlang der Längsachse (332) von der Schulter (312) zu dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser (362) gemessen wird, wobei der Abschnitt mit kleinem Durchmesser (362) einen variierenden Durchmesser des kleinen Abschnitts (364) definiert, der im Bereich von 145,0 mm bis 155,0 mm liegt und eine zweite Vielzahl von Stufen oder Ringen bildet, und eine axiale Länge (366) des Abschnitts mit kleinem Durchmesser, die entlang der Längsachse (332) von dem Abschnitt mit großem Durchmesser (352) bis zu dem zweiten Längsende (340) gemessen wird und im Bereich von 55,0 mm bis 80,0 mm liegt.
Kurbelwelle (214), umfassend: einen Körper, der eine Drehachse (132) und eine Radialrichtung (136) definiert; zumindest eine Kurbelkröpfung (248), einschließlich eines Kurbelzapfens (250), der zur Befestigung an einer Pleuelstange (218) ausgebildet ist; und zumindest ein Gegengewicht (252), das eine äußere Umfangsfläche (223) beinhaltet, die an einem radialen Ende des Körpers angeordnet ist; wobei die äußere Umfangsfläche (223) eine erste bogenförmige Fläche (256) beinhaltet, die einen ersten radialen Abstand (226) von der Drehachse (132) beabstandet ist, der zwischen 160,0 mm oder weniger in einer Ebene liegt, die die Radialrichtung (136) enthält.
Kurbelwelle (214) nach Anspruch 9, wobei die äußere Umfangsfläche (223) eine zweite bogenförmige Fläche (253) beinhaltet, die mit der ersten bogenförmigen Fläche (256) einen Höcker (260) bildet, und die erste bogenförmige Fläche (256) eine Umfangserstreckung (258) definiert, die geringer ist als eine Umfangserstreckung (254) der zweiten bogenförmigen Fläche (253).