DE1601387C - Reihenbrennkraftmaschine mit auswech seibarer Zylinderlaufbuchse - Google Patents
Reihenbrennkraftmaschine mit auswech seibarer ZylinderlaufbuchseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kolbenbrennkraftmaschine mit auswechselbarer Zylinderlaufbüchse
mit einem Befestigungsflansch, welcher mit Auflageflächen versehen ist, die zwischen entsprechend ausgebildeten
Auflageflächen des Zylinderblocks und des Zylinderkopfes eingeklemmt sind.
Die erfindungsgemäße Kolbenbrennkraftmaschine ist dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zylinderblock
zugewandte Auflagefläche der Zylinderlaufbüchse die Hohlfläche eines Ringes mit gewölbtem
Querschnitt ist, welche in eine Außenfläche der Zylinderlaufbuchse
übergeht.
Auswechselbare Zylinderlaufbüchsen der erwähnten Art sind in der Regel mit ebenen Auflageflächen
versehen, die am Befestigungsflansch ausgebildet sind und mit ebenfalls ebenen Auflageflächen des Zylinderkopfes
bzw. des Zylinderblocks zusammenwirken. Am Übergang zwischen dem Befestigungsflansch und
der zylindrischen Wand der Zylinderlaufbüchse .befindet
sich eine Hohlkehle, die mit einem Radius'abgerundet
ist. An dieser Stelle treten oft Risse auf, die durch die dort herrschenden ungünstigen Spannungsverhältnisse hervorgerufen werden. So entstehen bei
nicht genau parallelen Auflageflächen statische Spannungen, die oft bedeutende Werte annehmen können.
An den Kanten der aneinander angepreßten Flächen entstehen Kantenpressungen mit Spannungsspitzen,
welche den Spannungsverlauf ungünstig beeinflussen. Weiter bestehen an dieser Stelle wesentliche Spannungen,
die durch Temperaturdifferenzen zwischen der inneren, durch Brenngase erhitzten, und der
äußeren, gekühlten Wand der Zylinderlaufbüchse verursacht sind. Außerdem wirken auf den zwischen
der Bohrung und der Dichtung befindlichen, dem Brennraum zugewandten Teil des Flansches in axialer
Richtung pulsierende Kräfte, die durch den im Spalt zwischen dem Flansch und dem Zylinderkopf wirkenden
Gasdruck verursacht sind. Alle diese Einflüsse werden durch die Spannungskonzentration in
der am Übergang zwischen dem Flansch und dem zylindrischen Teil der Zylinderlaufbüchse bestehenden
Hohlkehle noch wesentlich verstärkt. ■ .··■'■ '■
Bei den bekannten Ausführungen der Zylinderlaufbüchsen ist man bezüglich der Abrundung des
Überganges zwischen dem Flansch und dem zylindrischen
Teil der Zylinderlaufbüchse eingeschränkt. Wenn der zwischen der ebenen Auflagefläche und
der Zylinderlaufbüchse befindliche Radius der Hohlkehle groß gemacht wird, so wird dadurch die Entfernung
der Auflagestelle der Dichtung von der Zylinderachse vergrößert und damit auch der ungünstige
Einfluß der pulsierenden Gaskräfte, abgesehen von einer größeren Erwärmung des oberen Endes
der Zylinderlaufbüchse. Wenn andererseits der Radius klein gemacht wird, so kann der Abstand der
Dichtung von der Zylinderachse bzw. von der Wand der Bohrung der Zylinderlaufbüchse verkleinert werden,
die Spannungskonzentration in der Hohlkehle nimmt jedoch wesentlich zu.
Die Erfindung hat die Schaffung einer Kolbenbrennkraftmaschine mit einer Zylinderlaufbüchse
zum Ziel, die so geformt ist, daß die Gefahr von Rissen in der Hohlkehle zwischen dem Flansch und
dem zylindrischen Teil der Zylinderlaufbüchse stark vermindert bzw. beseitigt wird.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird es ermöglicht, den gekrümmten Teil der Hohlkehle, der
vorzugsweise nach der Form eines Kreisbogens abgerundet ist, gleichzeitig als Auflagefläche für den
Befestigungsflansch auszunutzen. Es ist dadurch möglich, bei einer bisher nicht erzielbaren Größe der
Abrundung gleichzeitig auch die Auflagefläche näher an die Außenwand der Zylinderlaufbüchse heranzulegen
als dies bei den bekannten Zylinderlaufbüchsen der Fall war. Gleichzeitig wird dabei eine günstigere
Verteilung der Auflagedrücke in radialer Richtung erzielt, da keine Spannungsspitzen durch Kantenpressung
entstehen können. Es entfallen auch Spannungen, die durch eine Abweichung von der
Parallelität der Auflageflächen verursacht sind. Durch
die Annäherung der Auflagefläche an die Innenwand der Zylinderlaufbüchse werden auch die pulsierenden
Gaskräfte vermindert, da die in radialer Richtung sich erstreckende, den Gaskräften ausgesetzte Fläche
des Befestigungsflansches kleiner geworden ist.
Es ist dabei vorzugsweise möglich, zwischen dem Befestigungsflansch der Zylinderlaufbüchse und dem
Zylinderblock in z. B. aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 781. 228 bekannter Weise einen der Auflage
dienenden Ring anzuordnen, dessen Querschnitt an die Form der Auflagefläche der Zylinderlaufbuchse
angepaßt ist. Auf diese Weise kann die Form der Auflagefläche des Ringes besser an die Form der
Hohlkehle angepaßt werden, da sie getrennt vom Zylinderblock hergestellt wird.
Besondere Vorteile werden dabei gewonnen, wenn in z. B. aus der schweizerischen Patentschrift 366 69!
an sich bekannter Weise die mit der Auflagefläche der Zylinderlaufbüchse zusammenwirkende Auflagefläche
des Ringes mit einer unter dem Einfluß der durch die Befestigungsschrauben hervorgerufenen
Vorspannkräfte plastisch deformierbaren Schicht,
z. B. eines weichen Metalls, versehen wird. Dadurch wird einerseits eine besonders gute Auflage des Befestigungsflansches
der Zylinderlaufbüchse mit einer gleichmäßigeren Verteilung der Auflagekräfte erzielt.
Andererseits wird bei den sonst unvermeidlichen, geringfügigen Bewegungen zwischen den Auflageflächen
des Ringes und des Befestigungsflansches der Zylinderlaufbüchse die Entstehung von Passungsrost vermieden.
Die Erfindung wird an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt einer Zylinderlaufbüchse eines Viertakt-Dieselmotors zusammen mit Teilschnitten
des Zylinderkopfes, des Zylinderblocks und der zugehörigen Teile,
F i g. 2 einen Ausschnitt aus der F i g. 1 in größerer Darstellung,
Fi g. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden . Ausschnitt
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
In der F i g. 1 ist ein Schnitt einer Zylinderlaufbüchse
I eines Viertakt-Dieselmotors dargestellt, von welchem ein Teil des Zylinderkopfes 2 und des Zylinderblocks
3 sichtbar ist. Der Zylinderkopf 2 ist am Zylinderblock 3 durch Befestigungsschrauben 4 mit
Muttern 5 befestigt. Im Zylinderkopf 2 sind Ventile 6 und ein Brennstoffventil 7 angeordnet. In der Zylinderlaufbüchse
1 ist ein Kolben 8 beweglich, der durch einen Kolbenbolzen 9 mit einer Pleuelstange 10 verbunden
ist. Das untere Ende der Zylinderlaufbüchse I ist gegenüber dem Zylinderblock 3 durch Dichtungen
13 abgedichtet. Zwischen der Zylinderlaufbüchse I
und dem Zylinderblock 3 befindet sich in bekannter Weise ein Raum 14 für Kühlwasser.
Wie aus der F i g. 2 hervorgeht, ist die Zylinderlaufbüchse
1 mit einem schmalen Befestigungsflansch 15 versehen, der eine Nut 16 aufweist, in welcher
eine Dichtung 17 untergebracht ist. Gegen die Dichtung 17 stützt sich ein ringförmiger Vorsprung 18,
der am Zylinderkopf 2 ausgebildet ist.
Die dem Zylinderblock 3 zugewandte Auflagefläche 20 des Befestigungsflansches 15 ist als Nut
ausgebildet, die die Hohlform eines Ringes mit gewölbtem Querschnitt hat. Im dargestellten Beispiel
ist der gewölbte Teil der Auflagefläche 20 durch einen Kreisbogen mit einem Radius R gebildet, wobei
die gewölbte Hohlfläche in eine zylindrische Außenfläche 21 der Zylinderlaufbuchse übergeht.
In der Nut der Auflagefläche 20 ist ein Ring 22 eingelegt, der eine der Hohlfläche entsprechende konvexe
Auflagefläche hat, die dem Befestigungsflansch 15 zugewandt ist. Die dem Zylinderblock 3 zugewandte
Fläche 23 des Ringes 22 ist vorzugsweise, eben und stützt sich gegen eine in den Zylinderblock
3 eingeschnittene, ebene Auflagefläche 24 ab.
Bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungen dient die mit dem Radius R ausgerundete
Hohlfläche gleichzeitig als Auflagefläche für die Zylinderlaufbuchse 1. Es ist dadurch auch möglich, den
Radius R größer zu wählen als dies bei den bisherigen Zylinderlaufbüchsen möglich war, und dadurch die
Spannungskonzentration an der Hohlkehle wesentlich zu vermindern. Andererseits kann die wirksame
Auflagefläche 20 unmittelbar an der zylindrischen Außenfläche 21 der Zylinderlaufbüchse angeschlossen
sein. Dadurch ist eine kleine radiale Breite des Flansches 15 erzielbar, was zu einer Verkleinerung
der dem Wärmeeinfall wie auch den in axialer Richtung wirkenden pulsierenden Gaskräften ausgesetzten
Fläche führt. Dies beides führt zu einer wesentlichen Verminderung der Spannungen an der durch die Nut
gebildeten Hohlfläche und somit auch zu einer Verminderung der Gefahr der Entstehung von Rissen an
dieser Stelle.
Bei der in der F i g. 3 dargestellten Ausführung ist eine Zylinderlaufbüchse 30 mit einem Befestigungsflansch 31 versehen, dessen einem Zylinderblock 32
zugewandte Seite mit einer Auflagefläche 33 versehen ist, die in eine zylindrische Außenfläche 34 übergeht.
Die Hohlform der Auflagefläche 33 und ihr Übergang in die zylindrische Außenfläche 34 ist im
wesentlichen gleich wie die Hohlform der Auflagefläche 20 und ihr Übergang in die Außenfläche 21
in der F i g. 2. Die hohle Auflagefläche 33 ist gegen einen Ring 35 abgestützt, der mit einem Dichtungsring
36 versehen ist, welcher die Spalten zwischen der Zylinderlaufbüchse 30, dem Ring 35 und dem Zylinderblock
32 abdichtet.
Die dem Zylinderkopf 37 zugewandte Auflagefläche 36' des Befestigungsflansches 31 ist bei der
Ausführung nach der F i g. 3 kegelig ausgebildet, mit zum Kurbelraum weisender Kegelspitze. Der Zylinderkopf
37 ist mit einer zur Auflagefläche 36' parallel verlaufenden Auflagefläche 38 versehen, wobei
zwischen den Auflageflächen 36' und 38 eine Dichtung 40 angeordnet ist.
Die in der F i g. 3 dargestellte Ausführung der Zylinderlaufbüchse
hat gegenüber der in der F i g. 2 dargestellten den zusätzlichen Vorteil, daß dort der
größte Teil der dem Zylinderkopf 37 zugewandten Auflagefläche 36' des Befestigungsflansches 31 abgedeckt
und damit gekühlt ist. Gleichzeitig ist der abgedeckte Teil des Befestigungflansches 31 auch
nicht mehr den pulsierenden, in axialer Richtung wirkenden Gaskräften ausgesetzt. Beides führt zu einer
weiteren Verminderung der Spannungen an der zu einer Nut ausgebildeten Auflagefläche 33.
Claims (5)
1. Kolbenbrennkraftmaschine mit auswechselbarer Zylinderlaufbuchse mit einem Befestigungsflansch, welcher mit Auflageflächen versehen ist,
die zwischen entsprechend ausgebildeten Auflageflächen des Zylinderblocks und des Zylinderkopfes
eingeklemmt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die dem Zylinderblock zugewandte Auflagefläche (20,33) der Zylinderlaufbuchse
(1,30) die Hohlfläche eines Ringes mit gewölbtem Querschnitt ist, welche in eine
Außenfläche (21,34) der Zylinderlaufbuchse (1, 30) übergeht.
2. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gewölbte Teil
der Auflagefläche (20,33) durch einen Kreisbogen gebildet ist.
3. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der hohlen
Auflagefläche (20,33) des Befestigungsflansches (15,31) der Zylinderlaufbuchse (1,30) und
der Auflagefläche (24) des Zylinderblockes (3,
32) in an sich bekannter Weise ein der Auflage dienender Ring (22,35) angeordnet ist, dessen
Querschnitt der Wölbung der Auflagefläche (20,
33) der Zylinderlaufbuchse (1,30) angepaßt ist.
4. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (22,35)
an seiner mit der Auflagefläche (20,33) der Zylinderlaufbuchse (1, 30) zusammenwirkenden
Auflagefläche unter dem Einfluß der durch die Befestigungsschrauben (4) hervorgerufenen Vorspannkräfte
plastisch verformbar ist.
5. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die plastisch verformbare
Auflagefläche des Ringes (22,35) in an sich bekannter Weise durch weiches Metall gebildet
wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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