DE2458290A1

DE2458290A1 - Verfahren zur herstellung einer fluessigkeitsgekuehlten zylinderlaufbuchse fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2458290A1
Application number: DE19742458290
Authority: DE
Inventors: Rolf Engel; Helmut Kohler
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1974-12-10
Filing date: 1974-12-10
Publication date: 1976-06-16
Also published as: CH613140A5; IT1052481B; NL7514172A; DK139081B; DK544375A; BR7507280A; FR2294006A1; JPS5185035A; DK139081C; FR2294006B1; DD121287A1; GB1522348A

Description

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Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft 8900 Augsburg , Stadtbachstraße 1

P.B. 2820/1233 5- Dezember 1974

Verfahren zur Herstellung einer flüssigkeitsgekühlten Zylinderlaufbuchse für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft ein "Verfahren zur Herstellung einer flüssigkeitsgekühlten Zylinderlaufbuchse für Brennkraftmaschinen mit mindestens einem eingegossenen Kühlrohr.

Bekanntlich treten im Verbrennungsraum von Brennkraftmaschinen sehr hohe Temperaturen auf. Der Bund der Zylinderlaufbuchse muß aber auch erhebliche radial wirkende Gaskräfte und über die Zylinderkopfschrauben eingeleitete axiale Kräfte übertragen. Der Bund der Zylinderlaufbuchse muß daher stärker als die übrigen Bauteile der Zylinderlaufbuchse ausgelegt werden. Um einen Wärmestau in dem Bund der Zylinderlaufbuchse zu vermeiden, sollte dieser gekühlt werden.

Aus der deutschen Patentschrift 1 955 140 ist bereits eine Zylinderlaufbuchse mit im Buchsenbund eingegossenen Kühlrohren bekannt, bei der jedes halbkreisförmig gebogene Kühlrohr mit seinen abgewinkelten Enden nahe der

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die beiden iormhälften trennenden Teilfuge mittels Halterungen in der Gießform festgelegt ist. Es hat eich jedoch herausgestellt, daß die Kühlrohre bei dieser Anordnung mit gleitender Lagerung während des Abgießens der Gießform Bewegungen ausführen und sich daher in der Gießform verlagern und verformen. Dies führt dazu, daß die Kühlrohre in den Zylinderlaufhuchsen nicht die konstruktiv vorgeschriebene Lage einnehmen.

Ss ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbuchse mit Kühlung der Wandung zu schaffen, bei dem eine unerwünschte Verlagerung des Kühlrohres während des Eingießens des Materials in die Gießform vermieden wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß an dem einen geschlossenen Ring mit angeschweißten, radial verlaufenden Stutzen zum Kühlwasserzu- und -ablauf bildenden Kühlrohr entlang des ganzen Umfangs Stützstege befestigt werden, deren Länge größer als der Umriß der Zylinderlaufbuchse bemessen ist; dann an diesen Teilen ein außerhalb des Umrisses der Zylinderlaufbuchse liegender, die Enden der Stützstege und gegebenenfalls der Stutzen umfassender Stabilisierungsring angebracht wird, der hiernach in einen Kernkasten eingebracht und mit ihm umgebenden Kernsand als Kern aufgestampft wird; nach Entnahme des Kerns aus dem Kernkasten die so erhaltene Baugruppe in eine für den Abguß der Zylinderlaufbuchse vorgesehene G-ießform eingelegt und diese abgegossen wird sowie nach Entnahme der Zylinderlaufbuchse aus der Gießform die über den Umriß der Zylinderlaufbuchse hinausragenden Teile der Stützstege und gegebenenfalls der Stutzen

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zusammen mit dem Stabilisierungsring abgetrennt werden .

Durch, diese Maßnahme können die Kühlrohre zeichnungsgerecht eingegossen werden, ohne daß sie durch Aufschwimmen im flüssigen Gußmaterial und/oder durch Verformung, die durch Aufheizung bedingt ist, in eine nicht gewünschte Lage kommen. Die Verbindung des Kühlrohres über Stützstege mit dem Stabilisierungsring führt weiterhin dazu, daß die beim Gußvorgang auf das Kühlrohr übergehende Wärme teilweise zu:.i Minieren Stabilisierungsring abgeführt wird, so daß einem Durchschmelzen des Kühlrohres entgegengewirkt wird.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Stabilisierungsring radial außerhalb des Umrisses der Zylinderlaufbuchse in der kalten Zone der Form angebracht. Dies führt zu einem gießtechnisch vorteilhaften Aufbau der Gießform, da der Kern um den Stabilisierungsring in einen festen Teil der Form eingebracht werden kann.

Bei einer alternativ möglichen Anordnung des Stabilisierungsringes oberhalb der Zylinderlaufbuchse ergibt sich jedoch eine gießtechnisch ungünstige Lage des Übergusses, der möglichst groß sein sollte.

Der Stabilisierungsring kann auch innerhalb der Zylinderlaufbuchse angeordnet werden. Dann ergibt sich jedoch ein komplizierter. Aufbau des Innenkernes. Außerdem würden die Stützstege im Bereich der Lauffläche des Kolbens enden.

Vorteilhaft bildet eine Fläche des den Stabilisierungs-

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ring umgebenden Kerns einen Teil der die Zylinderlaufbuchse außen begrenzenden Wand. Hierdurch ergibt sich ein einfacher Aufbau der Gießform.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung des Verfahrens anhand der Zeichnungen in Verbindung mit den Unteransprüchen .

Es zeigen

Figur 1 ein Kühlrohr mit einem Stabilisierungsring in einer Ansicht von oben,

Figur .2 einen Schnitt entlang der Linie IH-III

in Figur 1,

Figur 3 einen senkrechten Teilschnitt durch die

Gießform.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wird zunächst ein aus einem unlegierten Baustahl bestehendes ringförmiges Kühlrohr hergestellt. Im Bereich zweier, sich diametral gegenüberliegender äußerer Öffnungen des Kühlrohr'es 1 werden zwei radial nach außen gerichtete Stutzen 2 und 3 für den Kühlwasserzu- und -ablauf angeschweißt. Von den Stutzen 2 und 3 ausgehend werden dann am Außenumfang des Kühlrohres 1 in regelmäßigen Abständen aus vollem unlegiertem Baustahl bestehende, in einer Ebene mit den Stutzen 2, 3 liegende Stützstege 4- angeschweißt. Der gegenseitige Abstand zwischen zwei Stützstegen 4 bzw. einem Stützsteg 4- und einem Stutzen 2,-3 sollte z. B. bei einem Buchseninnendurchmesser von 250 bis 1000 mm etwa 70 bis 100 mm, am Fuß der

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citütze 4- gemessen, betragen. Die Länge der Stützstege A- und der Stutzen 2 ist etwa doppelt so groß wie der Abstand des Kühlrohres 1 vom Außendurchmesser des Bundes der herzustellenden Zylinderlaufbuchse 7 zu bemessen. Anschließend wird das Kuhlrohr 1 durch die Stutzen 2, 3 mit einem aus Zirkon oder Quarz oder einer sonstigen bei Gießtemperatur nicht zusammenbackenden körnigen Masse gefüllt und dann an den Einfüllöffnungen mittels Propfen 5 verschlossen. Dieser in diesem Kuhlrohr eingefüllte Sand soll einmal bewirken, daß das Kuhlrohr beim Gießen nicht verändert und zum anderen, daß die an dem Kühlrohr während des Gießvorgangs entstehende Wärme schnell abgeführt wird.

In einem weiteren Arbeitsgang wird die so hergestellte Baugruppe in eine Gießform eingelegt, in der an die Enden der Stützstege 4 und der durch die Propfen 5 verschlossenen Stutzen 2, 3 ein äußerer Stabilisierungsring 6 angegossen wird. Der Stabilisierungsring besteht zweckmäßig aus Grauguß. Er ist so anzubringen, daß er außerhalb des Umrisses der zu gießenden Zylinderlaufbuchse 7 liegt und auch diese nicht berührt.

Im Rahmen eines weiteren Arbeitsschrittes wird der Stabilisierungsring 6 in einen runden Kernkasten eingebracht und mit ihn umgebendem Kernsand als Kern 8 aufgestampft.

Anschließend wird das mit dem Kern 8 fest verbundene Kühlrohr 1, wie insbesondere Figur 3 erkennen läßt, in die Gießform für'den Abguß der Zylinderlaufbuchse 7 eingelegt, Diese Gießform umfaßt einen äußeren Teil 9 sowie einen Innenkern 10. Dabei wird der Kern 8 derart

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in den äußeren Teil 9 der Form eingebracht, daß beim anschließenden Gießvorgang ein Abschnitt des Außenumfanges 11 der Zylinderlaufbuchse 7 außer durch den Teil 9 der Gießform auch durch die Innenfläche des den Stabilisierungsring 6 umgebenden Kernes 8 begrenzt wird, der in den Teil 9 eingeführt wird.

Anschließend wird die Zylinderbuchse mit einem Werkstoff, der aus Gußeisen mit Anteilen von Kohlenstoff, Silicium, Mangan und Phosphor besteht, gegossen. Dabei hat sich herausgestellt, daß bei einer Gießzeit von unter 30 Sekunden zum Abgießen der gesamten Form an dem eingelagerten Kühlrohr 1 keine "Veränderungen seiner Lage auftreten und auch kein Durchschmelzen des Kühlrohres 1 erfolgt. Die Stützstege 4 dienen beim Gießvorgang nicht nur zum Halten des Kühlrohres 1, sondern leiten auch einen Teil der vom Kühlrohr 1 aufgenommenen Wärme zu dem in der zunächst kühlen Form befindlichen Stabilisierungsring 6. Diese Maßnahme trägt somit dazu bei, ein völliges Aufschmelzen des Kühlrohres 1 zu verhindern.

Nach Erkalten der Zylinderlaufbuchse wird diese aus der Gießform herausgenommen. Anschließend werden die über den Außenumfang 11 des Zylinderlaufbundes 7 herausragenden Teile der Stützstege 4 und der Stutzen 2, zusammen mit dem Stabilisierungsring 6 durch spanabhebende Bearbeitung abgetrennt. Dabei ist es beim beschriebenen Ausführungsbeispiel besonders vorteilhaft, daß die in den Werkstoff der Zylinderlaufbuchse 7 eingegossenen Teile der Stützstege 4 außerhalb der Innenwandung der Zylinderlaufbuchse 7 und damit auch außerhalb der Lauffläche des Kolbens liegen, wenngleich auch

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diese Teile in ihren Randbereichen mit dem Material der Zylinderlaufbuchse 7 verschmelzen.

Alternativ zum beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht auch die Möglichkeit, den Stabilisierungsring 6 entweder in den Innenraum der auszugießenden Zylinderlaufbuchse 7 oder über diese zu verlegen. Da in diesen fällen die Stützstege 4 an der Wandung der Zylinderlaufbuchse 7, an der der Kolben entlangläuft, bzw. an der oberen Wandung der Zylinderlaufbuchse 7? über die abgedichtet wird, enden, sollten die Stützstege 4- aus dem gleichen Werkstoff bestehen, mit dem •anschließend die Zylinderlaufbuchse ausgegossen wird.

Anstelle des Angießens des Stabilisierungsringes 6 an die Stützstege A- kann zwischen diesen Teilen auch eine Schweißverbindung hergestellt werden. Dann wird der Stabilisierungsring 6 zweckmäßig aus Stahl hergestellt.

Das Abtrennen des Stabilisierungsringes 6 mit Teilen der Stützstege 4- und der Stutzen Z_y 3 kann auch zusammen mit einer spanabhebenden Nachbearbeitung der Flächen der ausgegossenen Zylinderlaufbuchse 7 erfolgen.

Außerdem besteht die Möglichkeit, mehrere Kühlrohre in der Wandung der Zylinderlaufbuchse 7 einzugießen, wenn die Kühlung mit einem Kühlrohr nicht ausreicht. Bei schlitzgesteuerten Zweitakt-Brennkraftmaschinen können somit oberhalb und unterhalb dieser Schlitze die Kühlrohre vorgesehen werden, um das Dichtmaterial an diesen Stellen kühl zu halten.

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Claims

P.ß. 2820/1253 Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer flüssigkeitsgekühlten Zylinderlaufbuchse für Brennkraftmaschinen mit mindestens einem eingegossenen Kühlrohr, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen geschlossenen Ring mit angeschweißten, radial verlaufenden Stutzen (2, 3) zum Kühlgas sei'zu- und -ablauf bildenden Kühlrohr (1) entlang des ganzen Umfangs Stützstege (4) befestigt werden, deren Länge größer als der Umriß der Zylinderlaufbuchse (7) bemessen ist; dann an diesen Teilen ein außerhalb des Umrisses der Zylinderlaufbuchse (7) liegender, die Enden der Stützstege (4) und gegebenenfalls der Stutzen (2, 3) umfassender Stabilisierungsring

(6) angebracht wird, der hiernach in einen Kernkasten eingebracht und mit ihn umgebendem Kernsand als Kern (8) aufgestampft wird; nach Entnahme des Kerns (8) aus dem Kernkasten die so erhaltenen Baugruppe in eine für den Abguß, der Zylinderlaufbuchse

(7) vorgesehene Gießform eingelegt und diese ausgegossen wird soxvie nach Entnahme der Zylinderlaufbuchse (7) aus der Gießform (9, 10) die über den Umriß der Zylinderlaufbuchse (7) hinausragenden Seile der Stützstege (4) und gegebenenfalls der Stutzen (2, 3) zusammen mit dem Stabilisierungsring (6) abgetrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisierungsring (6) radial außerhalb des Umrisses der Zylinderlaufbuchse im Bereich der kalten Zone der Form angebracht wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fläche des den Stabilisierungsring (6) umgebenden Kerns (C) einen Teil der die Zylinderlaufbuchse (?) begrenzenden V/and bildet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisierungsring (G) an die ktützstege (4-) angegossen wird.

5·' Verfahren nach Anspruch ^,. dadurch gekennzeichnet, daß für den Stabilisierungsring (6) Grauguß verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisierungsring (6) an die Stützstege (4) angeschweißt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Stabilisierungsring (6) ein Stahlring verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen den zum. Anschluß des Stabilisierungsringes (6) dienenden Stützstegen (4-) und gegebenenfalls den Stutzen (2, 3) untereinander gleich groß bemessen vier den.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstege (4) in Abständen von 70 bis 100 mm am Umfang des Kühlrohres (1) angeschweißt v/erden.

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10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Stütsctege (4-) ein Vollmaterial verxtfendet wird.

11. Verfahren nach. Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Vollmaterial unlegierter Baustahl verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für das Kühlrohr (1) ein unlegierter Baustahl verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlrohr (1) vor der Einlage in die Gießform (9, 10) für die Zylinderlaufbuchse (7) mit Sand aufgefüllt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß als Sand Zirkonsand, Quarzsand oder eine sonstige bei Gießtemperatur nicht zusammenbackende körnige Masse verwendet wird.

15· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zylinderlaufbuchse (7) ein Gußeisen mit Anteilen von Kohlenstoff, Silicium, Mangan und Phosphor verwendet wird.

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