DE19908605C2 - Verbrennungsmotor mit mindestens einer in ein Kurbelgehäuse eingesetzten Zylinderlaufbuchse - Google Patents
Verbrennungsmotor mit mindestens einer in ein Kurbelgehäuse eingesetzten ZylinderlaufbuchseInfo
- Publication number
- DE19908605C2 DE19908605C2 DE19908605A DE19908605A DE19908605C2 DE 19908605 C2 DE19908605 C2 DE 19908605C2 DE 19908605 A DE19908605 A DE 19908605A DE 19908605 A DE19908605 A DE 19908605A DE 19908605 C2 DE19908605 C2 DE 19908605C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- collar
- cylinder liner
- internal combustion
- combustion engine
- crankcase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 17
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- OOKDYUQHMDBHMB-UHFFFAOYSA-N 3,6-dichloro-2-methoxybenzoic acid;2-(2,4-dichlorophenoxy)acetic acid;n-methylmethanamine Chemical compound CNC.CNC.COC1=C(Cl)C=CC(Cl)=C1C(O)=O.OC(=O)COC1=CC=C(Cl)C=C1Cl OOKDYUQHMDBHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000487076 Alosa fallax Species 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 239000012858 resilient material Substances 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads having cooling means
- F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
- F02F1/102—Attachment of cylinders to crankcase
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads having cooling means
- F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
- F02F1/16—Cylinder liners of wet type
- F02F1/163—Cylinder liners of wet type the liner being midsupported
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit min
destens einer in ein Kurbelgehäuse eingesetzten Zylinderlaufbuchse
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Verbrennungsmotoren bekannt,
in deren Zylinder des Kurbelgehäuses Zylinderlaufbuchsen eingesetzt
sind. Hierbei werden vom Kühlwasser umspülte Zylinderlaufbuchsen
("nasse" Zylinderlaufbuchsen) an ihrem oberen Ende oder in ihrem
Mittelbereich mit einem radial äußeren Bund gefertigt, aber auch bei
Zylinderlaufbuchsen ohne direkte Umspülung ("trockene" Zylinderlauf
buchsen) kann ein solcher Bund vorgesehen sein. Der Bund der be
kannten Zylinderlaufbuchsen hat eine in Richtung des Kurbelgehäuses
weisende, senkrecht zur Axialrichtung angeordnete, ebene Bundfläche.
Beim Einsetzen der Zylinderlaufbuchsen in die Zylinder des Kurbelge
häuses wird diese Bundfläche an einer ebenen Bundanschlagfläche ei
ner Bundauflage des Kurbelgehäuses in Anschlag gebracht. Ein durch
Stehbolzen oder Kopfschrauben am Kurbelgehäuse kopfseitig befe
stigter Zylinderkopf hält die Zylinderlaufbuchsen in den Zylindern und
spannt jeweils die Bundfläche einer Zylinderlaufbuchse gegen die
Bundauflagefläche des Kurbelgehäuses axial vor.
Bei der Fertigung der Zylinderlaufbuchsen und des Kurbelge
häuses führen jedoch Bearbeitungstoleranzen zu Ebenheits-, Stufen-
und Winkelfehlern der Bundauflagefläche und der Bundfläche. Bedingt
durch die gegenseitige Verspannung ergibt sich im Bereich der Trenn
fuge zwischen der Bundfläche und der Bundauflagefläche eine in Um
fangsrichtung ungleichmäßige Spannungsverteilung mit fokalen Span
nungsspitzen. Als Folge verformt sich die Wand der Zylinderlaufbuchse
unter anderem in radialer Richtung, wobei radialer Verzug auch in
axialen Höhenebenen meßbar ist, welche weiter entfernt vom Bund
sind. Durch den unerwünschten Zylinderlaufbuchsenverzug ergibt sich
eine erhöhte Reibleistung und ein ungleichmäßiger Abrieb der Zylin
derlaufbuchse und des durch sie geführten Kolbens sowie der Kolben
ringe. Der Verzug kann außerdem die Dicht- und Abstreifwirkung der
Kolbenringe mindern, wodurch einerseits verdichtetes Gemisch die
Kolbenringe passieren und andererseits Öl in den Verbrennungsraum
eindringen kann (sog. "blow-by"). Hierdurch sinkt die Motorleistung
des Verbrennungsmotors und der Ölverbrauch steigt an.
Die DE 43 44 653 A1 zeigt einen Verbrennungsmotor mit minde
stens einer in ein Kurbelgehäuse eingesetzten Zylinderlaufbuchse, wo
bei eine Bundfläche eines radial äußeren Bundes der Zylinderlaufbuch
se gegen eine Bundauflagefläche einer radial inneren Bundauflage des
Kurbelgehäuses axial vorgespannt ist. Zwischen Bundfläche und
Bundauflagefläche ist zum Ausgleich von Längentoleranzen ein
Stauchring eingespannt, der sich in vorberechneter Weise verformt, in
dem er vor dem Einbau mit einer Kalibrierkraft druckbeaufschlagt wur
de.
Bei derartigen Anordnungen ergibt sich das Problem, daß zwi
schen dem Stauchring und der Bundfläche bzw. Bundauflagefläche
Trennfugen mit entsprechender Setzneigung vorhanden sind. Solche
Setzeffekte treten bekanntermaßen erst nach einiger Zeit auf, wobei die
dabei hervorgerufenen Setzbeträge nicht Teil einer gezielt berechneten
elastischen und/oder plastischen Verformung der Stauchringe sind.
Vielmehr addieren sich die nur schwer im voraus zu berechnenden
Setzbeträge zur axialen Verformung der Stauchringe hinzu. Infolgedes
sen kann die Vorspannkraft, mit der Zylinderkopf gegen die Zylinder
laufbuchsen gespannt wird, mit der Zeit abnehmen, was im Extremfall
zu Dichtigkeitsproblemen im Zusammenhang mit der Zylinderkopfdich
tung führen kann. Darüber hinaus stellt ein solcher Stauchring ein zu
sätzlich zu fertigendes und zu montierendes Bauteil dar, was sich un
günstig auf die Fertigungskosten des Verbrennungsmotors auswirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ei
nen Verbrennungsmotor zu schaffen, bei
welchem ein Toleranzausgleich zwischen Zylinderlaufbuchse und Kur
belgehäuse auf einfache und kostengünstige Weise ermöglicht wird
und auch über längere Zeiträume eine definierte Vorspannkraft auf
rechterhalten werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Gestaltsteifigkeit der Bundfläche und/oder der Bundauflagefläche ge
ringer ist als die der daran angrenzenden Bereiche.
Unter Gestaltstei
figkeit wird bekanntlich der Anteil an der Gesamtsteifigkeit eines Bau
teils verstanden, welcher aus der Gestalt oder Formgebung des Bau
teils resultiert.
Die mit diesen Maßnahmen erzielbaren Vorteile sind insbeson
dere darin zu sehen, daß wegen der Verlagerung der nachgiebigeren
Bereiche in die Bundfläche bzw. Bundauflagefläche keine weiteren
Bauteile für den Toleranzausgleich vorgesehen werden müssen. Insbe
sondere kann auf zusätzliche Stauchringe verzichtet werden. Eine
Quantifizierung der Nachgiebigkeit im Bereich der Bundfläche bzw.
Bundauflagefläche kann realitätsnah z. B. durch eine Finite-Element-
Simulation erfolgen. Wegen der gezielten Erhöhung der Nachgiebigkeit
im Bereich der Bundfläche und der Bundauflagefläche werden die
durch Fertigungsungenauigkeiten bedingten Spannungsspitzen haupt
sächlich im radial äußeren Trennfugenbereich abgebaut und die hier
aus resultierenden, ungleichmäßigen Verformungen treten hauptsäch
lich dort auf. Demgegenüber entsteht in den steiferen, radial inneren
Bereichen der Zylinderlaufbuchsen, deren Maßhaltigkeit für einen rei
bungs- und verschleißarmen Lauf des Verbrennungsmotors wesentlich
ist, kein nenneswerter Verzug. Eine solche verzugarme Zylinderlauf
buchse gewährleistet weniger Reibungsverluste in den Zylindern und
damit eine höhere Lebensdauer und einen geringeren Kraftstoffver
brauch des Verbrennungsmotors.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patent
anspruch 1 angegebenen Verbrennungsmotors möglich.
Eine besonders zu bevorzugende Weiterbildung der Erfindung
sieht vor, daß die Bundfläche und die Bundauflagefläche in einer die
Mittelachse der Zylinderlaufbuchse enthaltenden Ebene gesehen relativ
zueinander winkelig angeordnet sind. Durch den winkeligen Verlauf er
gibt sich einerseits eine kleinere Kontaktfläche, was bei gleich bleiben
der Vorspannung zu einer erhöhten Flächenpressung im Trennfugen
bereich und damit auch zu einer dort höheren Nachgiebigkeit führt. An
dererseits wird durch die Anschrägung die Kontaktfläche zwischen der
Bundfläche und der Bundauflagefläche nach radial innen verlagert,
weshalb der Hebelarm zwischen dem radial äußeren Bund und den an
der Zylinderlaufbuchse kopfseitig angreifenden axialen Kräften kürzer
wird. Dies ergibt wiederum ein niedrigeres Biegemoment auf die Zylinderlaufbuchse, weshalb deren Neigung zum Ausbeulen abnimmt. Die
winkelige Anschrägung der Bundfläche und/oder der Bundauflageflä
che kann auf einfache Weise rotationsymmetrisch gefertigt werden,
weshalb die Fertigungskosten hierfür niedrig sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorge
sehen, daß die Bundauflagefläche und/oder die Bundfläche in axialer
Richtung profiliert, vorzugsweise wellenförmig ausgebildet ist. Die durch
die Welligkeit erzeugte Flächenpaarung kann hierbei so berechnet
werden, daß die Zylinderlaufbuchsenverformung minimiert wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Schnittansicht eines Kurbelgehäuses
mit einer Zylinderlaufbuchse, wobei zwischen der Zylin
derlaufbuchse und dem Kurbelgehäuse eine als aneinan
dergereihte Ringe ausgebildete elastisch/plastisch ver
formbare Zwischenlage vorgesehen ist;
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Ring von Fig. 1;
Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Ring von Fig. 1 in einer
weiteren Ausführungsform;
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Zylinderlaufbuchse
mit schräg verlaufender Bundfläche;
Fig. 5 einen Teilquerschnitt im Bereich der Einzelheit Y von
Fig. 4, wobei im Unterschied zu dieser zusätzlich das Kur
belgehäuse dargestellt ist;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Finte-Elemente-
Methode-Simulation der Einbausituation einer Zylinder
laufbuchse;
Fig. 6a ein stark übertrieben dargestelltes Verformungsbild einer
Zylinderlaufbuchse, bei welcher die Bundfläche senkrecht
zur Axialrichtung ist;
Fig. 6b ein stark übertrieben dargestelltes Verformungsbild einer
Zylinderlaufbuchse, bei welcher die Bundfläche in einem
Winkel α = 0,4 Grad angeschrägt ist;
Fig. 6c ein stark übertrieben dargestelltes Verformungsbild einer
Zylinderlaufbuchse, bei welcher die Bundfläche in einem
Winkel α = 0,5 Grad angeschrägt ist;
Fig. 6d ein stark übertrieben dargestelltes Verformungsbild einer
Zylinderlaufbuchse, bei welcher die Bundfläche in einem
Winkel α = 0,6 Grad angeschrägt ist;
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei
welcher die Bundfläche der Zylinderlaufbuchse in axialer
Richtung profiliert ist;
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei
welcher eine als Ring ausgebildete Zwischenlage in axia
ler Richtung profiliert ist;
Fig. 9 eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei
welcher die Bundfläche der Zylinderlaufbuchse in axialer
Richtung profiliert ist und zusätzlich schräg verläuft;
Fig. 10 einen Teilquerschnitt im Bereich der Einzelheit Y von
Fig. 9, wobei im Unterschied zu dieser zusätzlich das Kur
belgehäuse dargestellt ist.
In Fig. 1 ist eine nasse Zylinderlaufbuchse 1 kurz vor ihrer Mon
tage in einem Zylinder 2 eines Kurbelgehäuse 4 eines Verbrennungs
motors dargestellt. Zur axialen Fixierung im Zylinder 2 hat die Zylin
derlaufbuchse 1 einen radial äußeren Bund 6 mit einer zum Kurbelge
häuse 4 weisenden, ringförmigen Bundfläche 8. Die Bundfläche 8 liegt
vorzugsweise in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse der Zylinder
laufbuchse 1 und in Zylinderlaufbuchsenlängsrichtung gesehen im we
sentlichen in der Mitte, wobei die Bundhöhe vorzugsweise ca. 0,5 bis
1,5 mal der Bohrungsdurchmesser der Zylinderlaufbuchse 1 beträgt.
Zylinderlaufbuchsen 1 mit einem solch mittigen Bund 6 werden auch
als "Mid-Stop-Zylinderlaufbuchsen" bezeichnet. Der mittige Bund 6
trennt einen durchmessergrößeren, oberen Teil 10 von einem durch
messerkleinern, unteren Teil 12 der Zylinderlaufbuchse 1, welche in
soweit bekannt ist. Die Zylinder 2 des Kurbelgehäuses 4 sind je mit ei
ner Bundauflage 14 versehen, welche eine ebene, ringförmige Bund
auflagefläche 16 aufweist. Bei der Montage wird der durchmesserklei
nere, untere Teil der Zylinderlaufbuchse 12 in den Zylinder 2 einge
schoben, bis die Bundfläche 8 auf der Bundauflagefläche 16 aufsitzt.
Hernach wird ein nicht dargestellter Zylinderkopf auf das Kurbelgehäu
se 4 aufgesetzt und mit diesem in bekannter Weise durch Stehbolzen
oder Kopfschrauben verbunden. Hierbei werden die Zylinderlaufbuch
sen 1 durch den kopfseitigen Druck des Zylinderkopfes in den Zylin
dern 2 gehalten und jeweils die Bundfläche 8 einer Zylinderlaufbuchse
1 gegen die Bundauflagefläche 16 des Kurbelgehäuses 4 axial vorge
spannt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der
Bereich der Trennfuge zwischen der Bundfläche 8 und der Bundaufla
gefläche 16 nachgiebiger als die an den Trennfugenbereich angren
zenden Bereiche der Zylinderlaufbuchse 1 und des Kurbelgehäuses 4,
indem der Bundfläche 8 und der Bundauflagefläche 16 eine elastisch
und/oder plastisch verformbare Zwischenlage 18 in Form mehrerer,
aneinander gereihter Ringe 20 zwischengeordnet ist. Ein solcher Ring
20 hat vorzugsweise eine geringere Materialsteifigkeit als die Zylin
derlaufbuchse 1 und das Kurbelgehäuse 4. Alternativ oder zusätzlich
kann auch die Formsteifigkeit eines solchen Rings gering sein. Dies
führt dazu, daß die aufgrund der axialen Vorspannung auftretenden
Verformungen hauptsächlich in den Ringen 20 auftreten, welche sich
hierdurch elastisch und/oder plastisch verformen. Demgegenüber sind
die axialen und radialen Verformungen der steiferen Zylinderlaufbuch
se 1 wesentlich geringer, so daß sich diese unter Einwirkung der axia
len Vorspannung kaum verzieht. Damit das nachgiebige Material der
axial belasteten Ringe 20 in radialer Richtung ausweichen kann, kön
nen im Bereich des Bundes 6 und der Bundauflage 14 radiale Auslauf
zonen vorgesehen sein.
In Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1 durch
einen Ring 20a gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt.
Der Ring 20a ist einstückig ausgebildet und weist eine geringere Mate
rialsteifigkeit auf als das Material der Zylinderlaufbuchse 1 oder des
Kurbelgehäuses 4. Der Ring 20a hat eine vorzugsweise zur Bundfläche
8 der Zylinderlaufbuchse 1 weisende, radial mittig angeordnete Ringlip
pe 22. Die Ringlippe 22 ist an den Ring 20a angeformt, wobei auf der
anderen Ringseite eine Ringnut 24 ausgebildet ist, so daß das vorste
hende Material der Ringlippe 22 unter axialer Vorspannung in die Ring
nut 24 ausweichen kann. Durch die Ringlippe 22 in Verbindung mit der
komplementär zu ihr ausgebildeten Ringnut 24 ist eine besonders hohe
Nachgiebigkeit der Zwischenlage 18 erzielbar, welche sich zudem auf
einen eng begrenzten Bereich beschränkt.
Alternativ kann ein Ring 20b gemäß der Querschnittsdarstellung
von Fig. 3 auch zweiteilig sein und aus einem Stützring 26 und einem
von diesem getragenen, nachgiebigeren Verformungsring 28 bestehen.
Der Stützring 26 hat vorzugsweise ein L-förmiges Profil, wobei ein
axialer Schenkel 30 des Stützrings 26 der Wand der Zylinderlaufbuchse
1 gegenüberliegt und ein radialer Schenkel 32 nach radial außen
wegragt. Der Verformungsring 28 ist in die durch den axialen und ra
dialen Schenkel 30, 32 gebildete Halbnut eingebettet und ragt über den
axialen Schenkel 30 in axialer Richtung hinaus. Das Material des Ver
formungsrings 32 verformt sich unter der Vorspannung vorzugsweise
plastisch und kann nach radial außen ausweichen. Der axiale Schenkel
30 wirkt dann als Anschlag für die Bundfläche 8 oder die Bundauflage
fläche 16 und kann sich elastisch verformen. Anstatt die nachgiebige
Zwischenlage 18 getrennt von der Zylinderlaufbuchse 1 vorzusehen,
könnte sie mit der Bundfläche 8 oder der Bundauflagefläche 16 auch
kraft-, form- oder stoffschlüssig verbunden sein.
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung
dargestellt, bei welcher der Bund 6 der Zylinderlaufbuchse 1 leicht an
geschrägt ist. Gemäß Fig. 5, welche im Bereich der Einzelheit Y von
Fig. 4 im Längsschnitt darstellt und bei welcher im Unterschied zu die
ser zusätzlich die Bundauflage 14 des Kurbelgehäuses 4 gezeigt ist, ist
die Bundauflagefläche 16 planparallel zu einer Ebene senkrecht zur
Mittelachse des Zylinders 2. Demgegenüber ist die Bundfläche 8
schräg angeordnet und nimmt einen Winkel α zur Bundauflagefläche
16 ein, mit welcher sie deshalb nur in einem radial inneren Bereich in
Kontakt steht. Umgekehrt könnte auch die Bundfläche 8 planparallel zu
einer Ebene senkrecht zur Mittelachse der Zylinderlaufbuchse 1 sein
und die Bundauflagefläche 16 in einem Winkel α schräg zur Bundflä
che 8 angeordnet sein. Weiterhin könnten sowohl die Bundfläche 8 als
auch die Bundauflagefläche 16 je in einem Winkel α zu einer Ebene
senkrecht zur Mittelachse der Zylinderlaufbuchse 1 angeordnet sein.
Durch den winkeligen Verlauf der Bundfläche 8 und/oder der Bund
auflagefläche 16 ergibt sich eine kleinere Kontaktfläche zwischen dem
Bund 6 und der Bundauflage 14, was bei gleicher Vorspannung zu ei
ner höheren Flächenpressung (Vorspannkraft/Kontaktfläche) und damit
auch zur erwünschten höheren Nachgiebigkeit im Trennfugenbereich
führt. Die Anschrägung der Bundfläche 8 kann durch spanabhebende
Bearbeitung erzeugt werden, weshalb am Bund 6 vorzugsweise ein
Auslauf 34 für das Werkzeug vorgesehen ist. Gemäß einer weiteren
Fortbildung gemäß der Erfindung könnte auch ein Ring 20 einer Zwi
schenlage 18 gemäß Fig. 1 mit einer solchen winkeligen Anschrägung
versehen sein.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Finite-Element-
Methode (FEM)-Simulation der Einbausituation einer Zylinderlaufbuch
se 1, wobei die Darstellung einem Längsschnitt durch die Wand der Zy
linderlaufbuchse 1 entspricht. Die axiale Vorspannung durch den an der
Zylinderlaufbuchse 1 kopfseitig aufliegenden Zylinderkopf ist durch eine
auf die ringförmige Stirnfläche der Zylinderlaufbuchse 1 wirkende, stati
sche Flächenlast p und die Bundauflage 14 durch ein Auflager 36 si
muliert. Unter der axialen Flächenlast p neigt die relativ dünne Wand
der Zylinderlaufbuchse 1 zum Ausbeulen, was dadurch verstärkt wird,
daß zwischen den Wirklinien der radial inneren Anteile der Flächenlast
p und der radial äußeren Bundauflage (Auflager 36) ein Hebelarm wirkt,
so daß der auf die Wand der Zylinderlaufbuchse 1 wirkenden Beul
spannung eine zusätzliche Biegespannung überlagert ist. Diese Beul-
und Biegebelastung ruft die Ausbildung von Biegewellen in der Wand
der Zylinderlaufbuchse 1 hervor, wie anhand des in Fig. 6a aus Maß
stabsgründen in stark übertriebener Weise dargestellten, durch einen
FEM-Rechenlauf erzeugten Verformungsbildes zu sehen ist. Der Bund
6 des FEM-Rechenmodells gemäß Fig. 6a ist planparallel zu einer Ebe
ne senkrecht zur Mittelachse der Zylinderlaufbuchse 1 (α = 0 Grad), so
daß diese einer Zylinderlaufbuchse des Standes der Technik ent
spricht. Als Rechenergebnis im Rahmen des FEM-Rechenlaufs wurde
in Bundhöhe ein maximaler Radialverzug der Zylinderlaufbuchse 1 von
16 µm berechnet.
Demgegenüber ist in Fig. 6b das Verformungsbild eines FEM-
Rechenmodells dargestellt, bei welchem die Bundfläche 8 relativ zu ei
ner Ebene senkrecht zur Mittelachse der Zylinderlaufbuchse 1 um ei
nen Winkel α = 0,4 Grad geneigt ist. Wie zu sehen, ist der radiale Ver
zug der Zylinderlaufbuchse 1 wesentlich geringer, wobei der berech
nete Maximalverzug im Bereich der Bundes 6 lediglich 7 µm beträgt.
Die in Fig. 6c und Fig. 6d gezeigten Verformungsbilder basieren auf
FEM-Rechenmodellen, bei welchen die Bundfläche 8 um einen Winkel
α = 0,5 Grad (Bild 6c) bzw. um einen Winkel von α = 0,6 Grad (Bild 6d)
angeschrägt ist, wobei im Falle einer Anschrägung um 0,5 Grad ein
maximaler Radialverzug von 6 µm und bei einer Anschrägung von 0,6
Grad ein solcher von 5 µm errechnet wurde.
Wie oben ausgeführt, ist der mit größer werdender Anschrägung
niedrigere Radialverzug der Zylinderlaufbuchse 1 zum einen auf die ge
ringere Formsteifigkeit der Zylinderlaufbuchse 1 im Trennfugenbereich
zurückzuführen. Zum andern ergibt sich durch die Anschrägung der
Bundfläche 8 eine Verlagerung des Kontaktbereichs zwischen dem
Bund und der Bundauflage nach radial innen, was in einem kürzeren
Hebelarm für den radial inneren Teil der kopfseitig angreifenden axialen
Flächenlast resultiert. Aufgrund dessen wird das Biegemoment auf die
Zylinderlaufbuchse 1 und damit auch deren Radialverzug geringer.
Vorzugsweise liegt der Anschrägungswinkel α in einem Winkelbereich
zwischen 0,4 und 0,6 Grad. Bei anderer Dimensionierung der Zylinder
laufbuchse könnte der Winkel α auch in einem Bereich zwischen 0,2
und 1,5 Grad liegen.
In Fig. 7 ist eine Zylinderlaufbuchse 1 gezeigt, bei welcher die
Bundfläche 8 in axialer Richtung profiliert und vorzugsweise wellen
förmig ausgebildet ist, wobei die Profilierung stark übertrieben darge
stellt ist. Das wellenförmige Profil liegt der nicht dargestellten Bund
auflagefläche 16 gegenüber und wird beim Einbau der Zylinderlauf
buchse 1 gegen diese verspannt. Die Profilierung bewirkt durch die
kleinere Kontaktfläche im Bereich der "Wellenberge" eine erhöhte Flä
chenpressung (Vorspannkraft/Kontaktfläche), wodurch die Formsteifig
keit des Bundes 6 im Trennfugenbereich gezielt reduziert wird. Die
Verformungen aufgrund der Vorspannung treten dann hauptsächlich in
der wellenförmigen Bundfläche 8 auf. Zusätzlich oder alternativ könnte
auch die Bundauflagefläche 16 wellenförmig oder auf andere Weise
profiliert sein. Als weitere Variante kann auch eine Zwischenlage 18 in
Form eines Rings 20c mit einer solchen Profilierung versehen sein, wie
in Fig. 8 gezeigt ist. In einem solchen Fall ist dann eine erste, mit der
Bundfläche 8 zur Anlage bringbare Ringfläche 38 eben und die zweite,
mit der Bundauflagefläche 16 zur Anlage bringbare Ringfläche 40 wel
lenförmig ausgebildet oder umgekehrt oder auch beide Ringflächen 38,
40 sind wellenförmig ausgebildet.
Gemäß der in Fig. 9 gezeigten weiteren Ausführungsform ist die
Bundfläche 8 wellenförmig profiliert und zusätzlich radial angeschrägt,
wie der in Fig. 10 dargestellte Teilquerschnitt im Bereich der Einzelheit
Y von Fig. 9 zeigt. Demnach verlaufen die Bundfläche 8 und die Bund
auflagefläche 16 winklig zueinander, indem die Bundfläche 8 in einem
Winkel α relativ zu einer Ebene senkrecht zur Mittelachse der Zylin
derlaufbuchse 1 angeordnet ist und nur in einem radial inneren Bereich
mit der Bundauflagefläche 16 in Kontakt steht. Zusätzlich könnte auch
die Bundauflagefläche 16 profiliert und angeschrägt sein.
In zusammenfassender Betrachtung wird gemäß der Erfindung
die Nachgiebigkeit des Bereichs der Trennfuge zwischen der Bundflä
che 8 und der Bundauflagefläche 16 erhöht, indem die Form- und/oder
die Materialsteifigkeit der Bundfläche 8 und/oder der Bundaufla
gefläche 16 durch die oben angeführten Maßnahmen reduziert oder
eine nachgiebige Zwischenlage 18 zwischen der Bundfläche 8 und der
Bundauflagefläche 16 vorgesehen wird.
Claims (5)
1. Verbrennungsmotor mit mindestens einer in ein Kurbelgehäuse (4) einge
setzten Zylinderlaufbuchse (1), wobei eine Bundfläche (8) eines radial äuße
ren Bundes (6) der Zylinderlaufbuchse (1) gegen eine Bundauflagefläche (16)
einer radial inneren Bundauflage (14) des Kurbelgehäuses (4) axial vorge
spannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestaltsteifigkeit der Bundflä
che (8) und/oder der Bundauflagefläche (16) geringer ist als die der daran an
grenzenden Bereiche.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bundauflagefläche (16) und/oder die Bundfläche (8) in axialer Richtung profi
liert, vorzugsweise wellenförmig ausgebildet ist.
3. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bundfläche (8) und die Bundauflagefläche (16) in einer die Mittelachse der
Zylinderlaufbuchse enthaltenden Ebene gesehen relativ zueinander winkelig
angeordnet sind.
4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bundfläche (8) und die Bundauflagefläche (16) nur in einem radial inneren
Bereich miteinander in Kontakt stehen.
5. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Winkel (α) zwischen der Bundfläche (8) und der Bundauflagefläche (16)
vorzugsweise in einem Winkelbereich zwischen 0,4 und 0,6 Grad liegt.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19908605A DE19908605C2 (de) | 1999-02-27 | 1999-02-27 | Verbrennungsmotor mit mindestens einer in ein Kurbelgehäuse eingesetzten Zylinderlaufbuchse |
IT2000RM000070A IT1315832B1 (it) | 1999-02-27 | 2000-02-14 | Motore a combustione interna con almeno una camicia di cilindroinserita nel basamento. |
FR0002391A FR2790285B1 (fr) | 1999-02-27 | 2000-02-25 | Moteur a combustion interne comportant au moins une chemise montee dans un cylindre d'un bloc-cylindre(s) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19908605A DE19908605C2 (de) | 1999-02-27 | 1999-02-27 | Verbrennungsmotor mit mindestens einer in ein Kurbelgehäuse eingesetzten Zylinderlaufbuchse |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19908605A1 DE19908605A1 (de) | 2000-09-14 |
DE19908605C2 true DE19908605C2 (de) | 2000-12-28 |
Family
ID=7899123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19908605A Expired - Lifetime DE19908605C2 (de) | 1999-02-27 | 1999-02-27 | Verbrennungsmotor mit mindestens einer in ein Kurbelgehäuse eingesetzten Zylinderlaufbuchse |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19908605C2 (de) |
FR (1) | FR2790285B1 (de) |
IT (1) | IT1315832B1 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10221731B4 (de) * | 2002-05-16 | 2005-04-21 | Elringklinger Ag | Buchsenabdichtring für eine Zylinderlaufbuchse |
DE102005048537A1 (de) * | 2005-10-11 | 2007-04-19 | Daimlerchrysler Ag | Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf und einem Zylindergehäuse |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4344653A1 (de) * | 1993-01-13 | 1994-07-14 | Volkswagen Ag | Abstützung einer nassen Zylinderlaufbüchse in einer Hubkolben-Brennkraftmaschine |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1707679A (en) * | 1925-12-18 | 1929-04-02 | Fred Grozinger | Internal-combustion engine |
US3568573A (en) * | 1969-06-25 | 1971-03-09 | Caterpillar Tractor Co | Cylinder liner support |
DE3326320C2 (de) * | 1983-07-21 | 1990-10-04 | Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag, 7000 Stuttgart | Kolbenbrennkraftmaschine mit einer, in ein Zylinderkurbelgehäuse eingesetzten, nassen Zylinderlaufbüchse |
-
1999
- 1999-02-27 DE DE19908605A patent/DE19908605C2/de not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-02-14 IT IT2000RM000070A patent/IT1315832B1/it active
- 2000-02-25 FR FR0002391A patent/FR2790285B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4344653A1 (de) * | 1993-01-13 | 1994-07-14 | Volkswagen Ag | Abstützung einer nassen Zylinderlaufbüchse in einer Hubkolben-Brennkraftmaschine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19908605A1 (de) | 2000-09-14 |
ITRM20000070A0 (it) | 2000-02-14 |
ITRM20000070A1 (it) | 2001-08-14 |
FR2790285A1 (fr) | 2000-09-01 |
IT1315832B1 (it) | 2003-03-26 |
FR2790285B1 (fr) | 2004-04-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102006021011B4 (de) | Buchsenlager mit axialseitig profiliertem Lagerkörper | |
EP3596363B1 (de) | Dichtungsanordnung | |
EP1482218B1 (de) | Zylinderkopfdichtung | |
DE102015000846A1 (de) | Baueinheit zum axialen Verspannen von Wälzlagern auf Achsen und Wellen | |
EP1875110B1 (de) | Flachdichtung, insbesondere zylinderkopfdichtung | |
EP1965105B1 (de) | Dichtungsanordnung | |
DE202006017242U1 (de) | Verbrennungskraftmaschine mit einem durch Verklebung befestigten Kunststoff-Bauteil, und dementsprechendes Kunststoff-Anbauteil | |
AT520740A4 (de) | Zahnrad | |
DE102011085647A1 (de) | Geteilte Lagerschale und Verfahren zur Herstellung einer geteilten Lagerschale | |
EP2072818A1 (de) | Metallische Flachdichtung und Ihre Verwendung | |
DE19908605C2 (de) | Verbrennungsmotor mit mindestens einer in ein Kurbelgehäuse eingesetzten Zylinderlaufbuchse | |
WO2007128355A1 (de) | Abdeckungsvorrichtung mit dichtungselement für verbrennungskraftmaschinen | |
WO2007031472A1 (de) | Kolbenpumpe | |
EP0842357B1 (de) | Statische dichtung für brennkraftmaschinen, insbesondere verschlussdeckel für kurbelwellen- und getriebegehäuse | |
DE102017201849A1 (de) | Federvorgespannte Zylinderlaufbuchsendichtung | |
WO2019038319A1 (de) | Zylinderkopfdichtung | |
DE102014218992A1 (de) | Kraftstoffhochdruckpumpe | |
EP1998086B1 (de) | Metallische Flachdichtung | |
EP1097323A1 (de) | Verfahren zum herstellen einer abdichtung zwischen zwei maschinenteilen, insbesondere einem motorblock und einem zylinderkopf | |
DE102007048361B4 (de) | Reparatursatz für Kurbelwellenzapfen | |
WO2016012136A1 (de) | Kraftstoffhochdruckpumpe, insbesondere steckpumpe | |
EP1763646A1 (de) | Dichtungssystem für eine brennkraftmaschine mit geteiltem gussgehäuse | |
DE102005025882B4 (de) | Steuergehäusedeckel, Brennkraftmaschine sowie Verfahren zur Montage eines Steuergehäusedeckels einer Brennkraftmaschine | |
AT524214B1 (de) | Brennkraftmaschine mit Zylinderkopfdichtung | |
DE102021204716A1 (de) | Radialkolbenpumpe, insbesondere Radialkolbenverdichter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
|
8330 | Complete renunciation |