DE2839404C2

DE2839404C2 - Verfahren zum Herstellen eines der Aufnahme eines Kolbens einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Zweitakt-Brennkraftmaschine, dienenden Zylinders

Info

Publication number: DE2839404C2
Application number: DE2839404A
Authority: DE
Inventors: Noboru Kami-fukuoka Saitama Kurata; Hiroshi Tokyo Murakami; Kenichi Noda
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1977-09-12
Filing date: 1978-09-11
Publication date: 1984-06-20
Also published as: FR2402515B1; US4233717A; DE2839404A1; GB2003763A; GB2003763B; JPS5443132A; JPS6121791B2; FR2402515A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines der Aufnahme eines Kolbens einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Zweitakt-Brennkraftmaschine, dienenden Zylinders, der wenigstens eine öffnung mit im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Kolbens verlaufenden, abgeschrägten Innenkanten aufweist.

Bei einer Zweitaktmaschine sind eine Abgasöffnung und eine Überströmöffnung in der Innenwand des Zylinders vorgesehen, die Führungsfläche für den Kolben ist. Wenn der Kolben an der Innenwand des Zylinders gleitet, kann sich im Bereich der jeweiligen öffnung der Kolbenring etwas in radialer Richtung ausdehnen und dann an der jeweiligen, zur Kolbenbewegungsrichtung quer liegenden Umfangskante der öffnung anschlagen, wodurch ein Kolbenringgeräusch entsteht. Ist die öffnung viereckig, so kann sich der Kolbenring beim Vorbeilauf an der oberen und unteren öffnungskantc schnell ausdehnen und somit an der jeweils gegenüberliegenden Kante auf ihrer praktisch gesamten Länge anschlagen, wodurch ein vergleichsweise starkes Stoßgeräusch erzeugt wird. Dieses wiederholt sich mit der Wechselbewegung des Kolbens und wird mit zunehmender Drehzahl zusammenhängender, so daß ein regelrechter Ton entsteht. Insbesondere bei Zweitaktmaschinen hoher Leistung, bei denen die Oberkante der jeweiligen öffnung zwecks schneller Abführung verbrannter Gase und Ansaugen* eines Gcmischs geradlinig ausgeführt ist, wird das Geräusch besonders stark erzeugt.

Zur Verringerung eines derartigen Geräuschs können die quer zur Kolbcnbcwegungsricb.tung liegenden s Ober- und Unterkanten der öffnungen gebogen ausgeführt werden, so daß der dem Kolbenring jeweils gegenüberstehende öffnungsieil nicht plötzlich, sondern graduell zunimmt bzw. abnimmt. Wenn ferner die Übergänge zwischen öffnung und Zyliitderwand nicht eckig.

lu sondern gebogen sind, so kann die Stoßwirkung whh rend der Gleitbewegung des Kolbenrings weitgehend geschwächt werden.

Eine derartige Ab.sehrägung der öffnungskanteii wird allgemein durch einen Schneidvorgang vcrwirklicht. Dieser ist jedoch sehr schwierig durchzuführen. Besonders eine Zweitaktmaschine hat meist ein kleines Zylindervolumen. Deshalb ist es kompliziert und schwierig, die öffnungsforni bei einem Zylinder kleinen Durchmessers genau herauszuarbeiten. Diese Arbeit wird teilweise manuell durchgeführt und erfordert besonderes Geschick, so daß die Abschrägungen der Öffnungskanlen in ihrer Ausführung streuen können und auch aus diesem Grunde eine möglichst genaue Massenfertigung schwierig ist.

Wird ein maschinelles Schneiden zur Verbesserung der Genauigkeit im Sinne einer Massenherstellung durchgeführt, so ist meist eine große SchneicUoleran/ erforderlich, wodurch sich die öffnungsforni ändern kann und die sehr wichtige zeitliche Steuerung des

jo Überslrömvorgangs gestört wird. Werden die Öffnungskanten durch einen .Schneidvorgang o. ä. abgeschrägt, so können Gratbildungcn am Übergang /wischen öffnung und Innenwand des Zylinders hervorgerufen werden, die nach dem eigentlichen Schncidvorgang entfernt werden müssen.

Beim Abschrägen der Öffnungskanlen durch Schneiden o. ä. werden unabhängig von einer manuellen oder maschinellen Ausführung Probleme durch eine Deformation der öffnungsgröße. durch schwierige Bearbeilung, durch zu entfernende Gratbildungen und damit verbundene zusätzliche Verfahrensschritte und durch sehr schwierige Massenfertigung bei vorgegebener Genauigkeit verursacht.

Deshalb wurde bereits vorgeschlagen, eine viereckige

öffnung durch einen Walzvorgang o. ä. in die Zylinderwand einzubringen und diese dabei abzuschrägen. Es ist jedoch schwierig, eine ausreichende Abschrägung der Öffnungskanten in einem Zylinder zu erzeugen, in dem eine Gußeisenhülse sitzt, und dabei eine ausreichende Genauigkeit zu verwirklichen. Um eine vorgegebene Abschrägung nur durch Pressen zu erzeugen, muß der Preßvorgang oft wiederholt werden, so daß auch dadurch Nachteile in der Massenherstellung auftreten. Wird der Bearbeitiingsdruek stark angehoben, um die

Preßvorgänge zu reduzieren, so kann die öffniingsforni gestört werden, so daß der Zylinder dann nicht mehr verwendbar ist.

Aus der CH-PS 4 60 447 ist bereits ein Zylinder um Zweitakt-Brennkraftmaschinen bekannt, wobei der Zy-

ho linder öffnungen in der Zylinderwand und Abschrägungen zu diesen Öffnungen aufweist, wobei die quer zur Hubbewegung des Kolbens liegenden Ober- und Unierkanten der jeweiligen öffnung mit in '/.ylintlorliimisrk'litung und in Radiiilrichiung gebogenen ausgesparten

b5 konkaven Teilen verseilen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren zum Herstellen eines der Aufnahme eines Kolbens einer Brennkraftmaschine dienenden Zvlimlcrs der

eingangs genannten Art zu schaffen, das unter Vermeidung der Nachteile der bekannten betreffenden Herstellungsverfahren aus einer geringen Anzahl von Ver-Kihrcnsschriltcn besteht, mittels derer ein Zylinder in einem ersien Verfahrensschritt in seiner nahezu endgültigen Form hergestellt und in einem weiteren Verfahrensschriu mit den notwendigen Abschrägungen der bogenförmigen Kanten versehen wird.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden mindestens die Oberkante und die Unterkante der jeweiligen Öffnung an der Innenwand eines Zylinders beim Gießen des Zylinders in eine konkave Form gebracht, die in axialer und in radialer Richtung des Zylinders ausgebogen ist, und die Übergänge zwischen diesen konkaven Vertiefungen und der Zylindernnenwand werden durch Pressen mit einem Werkzeug mit glatter Umfangsfläche abgeschrägt.

Der Übergang zwischen der,i konkaven Teil der öffnung und der Zylinderinnenwand kann mit einer Walze gepreßl und geformt oder mil einem Honwerkzeug gebildet werden, so daß die Übergangskante zwischen dem durch Gießen zuvor gebildeten konkaven Teil und der Zylinderinnenwand leicht abgeschrägt wird.

Somit kann also gemäß der Erfindung die Abschrägung der Öffnungskanten durch vorheriges Angießen eines konkaven Teils und einfaches nachfolgendes Pressen oder Schleifen hergestellt werden, wodurch ein einfacher und leichter Arbeitsgang bei hoher Genauigkeit verwirklicht wird, der sich ausgezeichnet zur Massenherstellung von Zylindern eignet.

Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits beim Gießvorgang müssen nur wenige Teile abgeschrägt werden, die Öffnungsform wird nicht gestört und die zeitliche Steuerung der Funktion einer Zweitaktmaschine bleibt mit größtmöglicher Genauigkeit erhalten, wodurch es möglich ist, Zweitaktmaschinen mil optimaler Leistung herzustellen.

Da bei einem Verfahren nach der Erfindung kein .Schneidvorgang durchgeführt wird und der konkave Teil leicht herzustellen ist. ist keine Spe/.ialbearbeitung und keine schwierige Ausbildung von öffnungen in Zylindern geringen Durchmessers erforderlich. Die Abschragung kann leicht und sehr genau hergestellt werden, und es werden keine Gratbildungen hervorgerufen. Somit sind keine zusätzlichen Arbeitsgänge /ur Entgratung erforderlich.

Durch die erfindungsgeinäße Abschrägung der OtT-iningskanicn bereits beim Gießen und durch Vermeidung von Schneidbearbeitungen ergibt sich eine erhöhte Stabilität der Öffnungskanten, so daß die durch Wechselwirkung zwischen den Öffnungskanten und den Kolbenringen hervorgerufenen Geräusche weitestgehend reduziert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den Vertikalschniit einer Zweitakt-Brcnnkraftmaschinc,

Γ i g. 2 den Schnitt 2-2 aus I⁷ i g. I.

I' ι g. 3 (Ilmi Schnitt J-J aus I ig.!.

I' ι f. 1 VMH' vei'jirnßerte Seitenansicht einer in der /ylnulerwand vorgesehenen Ol lining.

i ι jl. "■> einen vergrößerten Vertikalschnitl der OfT-F i g. 6 eine Darstellung ähnlich F i g. 5 nach der Abschrägung der Öffnungskanten,

F i g. 7 eine Darstellung ähnlich F i g. 4 für eine andere Ausführung der öffnung,

F i g. 8 eine Abschrägungsvorrichtung beim Einsatz in dem hi F i g. 2 gezeigten Zylinder,

F i g. 9 eine Darstellung ähnlich F i g. 5 für eine andere Ausführungsform einer öffnung und F i g. 10 die in F i g. 9 gezeigte Öffnung nach der Abschrägung.

In Fig. 1 ist ein Zylinder Il einer Zweitaktmaschine dargestellt, der eine einstückig angegossene eiserne Zylinderlaufbuchse 12 enthält Ein Block 13 aus einer Aluminiumlegierung o. ä. ist einstückig mit dem mittleren oder oberen Teil des Außenumfangs der Zylinderlaufbuchse 12 verbunden und mit mehreren Kühlrippen 14 an seinem Außenumfang versehen.

An jeweils vorgegebenen Stellen der Innenwand 15 der Zylinderlaufbuchse 12 sind eine Uberströmöffnung 16 und eine Abgasöffnung 17 vorgesehen, die während des Gießens ausgebildet werden und mit Kanälen 18 und 19 verbunden sind, die im Zylinderblock 13 verlaufen. Die Kanäle 18 sind mit dem Kurbelgehäuse verbunden, während der Kanal 19 zum Abgassystem führt. Die jeweilige öffnung, beispielsweise die Abgasöffnung 17, wird in der Innenwand 15 der Zylinderlaufbuchse 12 beim Gießen folgendermaßen ausgebildet.

F i g. 4 und 5 zeigen vergrößerte Darstellungen des Öffnungsquerschnitts 20 der öffnung 17 an der Innenjo wand 15.

Die Vorderansicht der öffnung 17 ist trapezförmig, so daß der Öffnungsquerschnitt 20 gleichfalls trapezförmig ist. Die obere kurze Kante 21 (Oberkante) und die untere lange Kante 22 (Unterkante) sind an ihren beiden Enden über symmetrisch zueinander geneigte Seitenkanten 23 und 24 miteinander verbunden, wodurch die Trapezform des öffnungsquerschnitts 20 entsteht.

Die Oberkante 21 und die Unterkante 22, die relativ zur Kolbenbewegung (Längsrichtung der Zylinderlaufbuchse) quer angeordnet sind, sind mit angeforniten konkaven Teilen 25 und 27 versehen, die in radialer und in Längsrichtung der Zylinderlaufbuchse 12 nach außen ausgespart sind. Diese konkaven Teile 25 und 27 sind rechtwinklig z'ir Innenwand 15 der Zylinderlaufbuchse ■τ. 12 angeordnet, indem an der Oberkante 21 und der Unterkante 22 des Öffnungsquerschnitts 20 beim Herstellen Stufen gebildet sind. Die Übergänge zwischen den konkaven Teilen 25 und 27 und der Zylinderinnenwand 15 sind so geformt, daß eine obere Kante 26 gegenüber der geraden Kante 21 nach oben durchgebogen verläuft und eine untere Kante 28 gegenüber der geradlinigen Kante 22 nach unten gebogen verläuft. Diese gekrümmten Kanten 26 und 28 laufen an ihren beiden Enden mit den Enden der geraden Kanten 21 und 22 zusammen.

Die Tiefe der konkaven Teile 25 und 27, d. h. der in F i g. 5 gezeigte Absland Win radialer Richtung von der Innenwand 15 des Zylinders, beträgt ca. 0,1 bis 0,4 mm. Die konkave radiale Fläche kann gegenüber der Oberfeo fläche der Innenwand 15 im Hinblick auf das Ausformen nach dem Gießen der Zylinderlaufbuchse 12 geneigt angeordnet sein.

Beim nächsten Schritt werden die Übergangskanten 2f> und 28 der konkaven Teile 25 und 27 dann mit einer tv. Wal/.e geprel.lt oder beispielsweise mit einem 1 lonwerk-/etig geschliffen, um die eigentliche Abschrägung /u erzielen. Diese Abschrägung wird an dein mit einer schwarzen Schicht bedeckten Gußstück vorgenommen.

Während das Drehwerkzeug gegen die gebogenen Übergangskanten 26 und 28 gedruckt wird, werden die Kanten der konkaven Teile gebrochen, plastisch verformt oder abgeschliffen.

Eine Vorrichtung zur Abschrägung ist in Fig.8 beispielsweise dargestellt.

Eine gegabelte Halterung 33 ist in das Futter 32 der Spindel 31 einer Werkzeugmaschine 30, beispielsweise einer Drehbank, eingespannt. Die Schenkel 34 und 35 der Halterung 33 sind federnd ausgeführt, so daß sie ι ο elastisch auseinander gedrückt werden. Walzen 36 und 37 sind an den Enden der Schenkel 34 und 35 gelagert. Ein Zylinder 11 ist horizontal angeordnet und auf dem Support 39 einer Horizontalführung 38 befestigt.

Die Schenkel 34 und 35 mit den Walzen 36 und 37 werden an die Innenwand 15 der Zylinderlaufbuchse 12 herangeführt und gegen die Übergangskanten 26 und 28 der konkaven Teile 25 und 27 gedrückt, um diese plastisch zu verformen, zu brechen und damit abzuschrägen. Da die konkaven Teile 25 und 27 zuvor gegenüber der Ober- und Unterkante des Öffnungsquerschnitts 20 nach oben und unten durchgebogen ausgebildet wurden, müssen bisher erforderliche Arbeitsgänge wie beispielsweise ein Schneidvorgang nicht durchgeführt werden, sondern die Übergangskanten 26 und 28 müssen lediglich abgeschrägt werden. Somit kann der Arbeitsdruck gering sein, und die Abschrägung ist in kurzer Zeit leicht durchzuführen. F i g. 6 zeigt den Zustand nach der Abschrägung, hier sind die abgeschrägten Teile mit 26Λ und 28A bezeichnet.

Außer dem vorstehend beschriebenen Preßvorgang zur Abschrägung kann die Drehspindel auch mit einem Stab versehen sein, an dem ein Honwerkzeug befestigt ist. Die Drehspindel wird dann in Drehung versetzt, wodurch die Übergangskanten 26 und 28 geschliffen wer- r, den. Auch dadurch wird eine Abschrägung erzielt. In diesem Fall kann der Schleifvorgang gegebenenfalls gleichzeitig mit einer erforderlichen Korrektur der Übergangskanten durchgeführt werden.

Durch die Abschrägung der Übergangskanten mittels Walzen oder Schleifen ergibt sich eine öffnung, deren Störungsgrad gegenüber dem Kolbenring bei geringerer Reibung und geringerem Geräusch wesentlich reduziert ist. Da die konkaven Teile 25 und 27 oberhalb und unterhalb des Öffnungsquerschnitts 20 ausgebildet sind, kann die Abschrägung ohne Störung der Oberkante 21 und der Unterkante 22 der öffnung 17 vorgenommen werden, so daß diese nicht verformt wird und keine Störung der zeitlichen Steuerung der Maschinenfunktion erfolgt Da die konkaven Teile einstückig bereits beim Gießen der Zylinderlaufbuchse erzeugt werden und nur die Kanten der konkaven Teile durch Walzen oder Schleifen abgeschrägt werden, ergibt sich ein hoher Genauigkeitsgrad bei der Herstellung.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in F i g. 7 dargestellt Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die konkaven Teile oberhalb und unterhalb der Öffnungskanten ausgebildet Zusätzlich sind hier jedoch konkave Teile auch an den Seitenkanten der öffnung vorgesehen.

Die oberhalb und unterhalb vorgesehenen konkaven Teile 125 und 127 des Öffnungsquerschnitts 120 einer öffnung 117 sind durch weitere konkave Teile 129 und 131 ergänzt, die auf den beiden Seitenkanten 123 und 124 der Öffnung liegen. Die Obergangskanten 126,128, 130 und 132 zwischen den konkaven Teilen 125,127,129 und 131 und der Zylinderinnenwand werden abgeschrägt wozu das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Wechselwirkung zwischen dem Kolbenring und den Öffnungskanten auch für die rechte und linke Seitenkante des Öffnungsquerschnitts 120 verringert, wodurch das zuvor beschriebene Kolbenringgeräusch weiter reduziert wird.

In Fig. 9 und 10 sind weitere Ausfühiungsbcispiele von Zylindeiwandöffnungcn dargestellt.

Wie bei den zuvor beschriebenen Ausfiihrungsbcispielen werden die konkaven Teile durch Abstufungen erzeugt, die im vorliegenden Fall jedoch folgendermaßen hergestellt werden.

Die Oberkante 221 und die Unterkäme 222 eines Öffnungsquerschnitts 220 sind mit der Innenwand 15 der Zylinderlaufbuchse 12 über abgeschrägte Flüchen verbunden. Dies bedeutet, daß die gekrümmten konkaven Teile 225 und 227 zuvor in geneigter Lage ausgeführt werden, so daß sie zur öffnung hin schräg verlaufen. Diese gekrümmten konkaven Teile 225 und 227 werden beim Gießen der Zylinderlaufbuchse einstückig angeformt, und danach werden die Übergangskanten 226 und 228 durch Abschrägung hergestellt, wie es bereits beschrieben wurde, wobei die Zylinderlaufbuchse 12 als fertiges Gußstück mit einer schwarzen Schicht versehen ist.

F i g. 9 zeigt den Zustand vor der Abschrägung, Fig. 10 nach der Abschrägung.

Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 7 können auch bei diesem Ausführungsbeispiel Abschrägungen an der rechten und der linken Seitenkante der öffnung vorgesehen sein.

Da die konkaven Teile vor der eigentlichen Abschrägung bereits beim Gießen hergestellt werden, muß die Abschrägung nur durch Walzen oder Schleifen vorgesehen werden. Die Abschrägung kann somit auch hier mit hoher Genauigkeit hergestellt werden.

Vorstehend wurde die Erfindung in Verbindung mil einer Abgasöffnung beschrieben, sie kann in gleicher Weise jedoch auch bei den Überströmöffnungen angewendet werden. Sind mehrere Überströmöffnungen vorhanden, so ergibt sich eine sehr beachtliche Verringerung des Kolbenringgeräusches.

Die vorstehenden Ausführungsbeispiele wurden für eine eiserne Zylinderlaufbuchse innerhalb eines Aluminiumzylinderkopfes beschrieben. Die Erfindung ist auf diese Anwendungsfälle jedoch nicht beschränkt. Sie kann gleichfalls auf einen Zylinder abgewendet werden, bei dem an der Zylinderinnenwand einer Aluminiumlegierung eine gehärtete Schicht nach einem Explosionsgußverfahren oder einem Plasmagußverfahren ausgebildet wird. Werden in diesem Falle die vorstehend beschriebenen konkaven Teile gleichzeitig mit der öffnung hergestellt und dann die Übergangskanten zwischen den konkaven Teilen und der Zylinderinnenwand gewalzt oder geschliffen, so ergeben sich dieselben Effekte wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiclen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines der Aufnahme eines Kolbens einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Zweitakt-Brennkraftmaschine, dienenden Zylinders, der wenigstens eine öffnung mit im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Kolbens verlaufenden, abgeschrägten Innenkanten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt ein Zylinder (12) hergestellt wird, bei dem die Innenkanten (21,22; 121, 122,123, 124; 221, 222) der öffnung (17; 117) gegenüber der Innenfläche(IS) des Zylinders (12) radial nach außen versetzt liegen und bei dem an diese Innenkanten (21, 22; 121, 122,123,124; 221, 222) Ausnehmungen (25, 27; 125,127,129,131) angrenzen, die durch die Innenkanten (2t, 22; 121,122,123, UA; 221,222) und durch in der Innenfläche des Zylinders liegende bogenförmige Kanten (26, 28; 126,128, 130, 132; 226, 228) begrenzt sind, wobei die Enden dieser bogenförmigen Kanten (26,28; 126,128,130,132; 226,228) in die Enden der Innenkanten (21, 22; 121,122,123, 124; 221, 222) übergehen, und daß dann in einem weiteren Verfahrensschritt die bogenförmigen Kanten (26,28; 126,128,130,132; 226,228) abgeschrägt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (25, 27; 125, 127, 129, 131) in einem ersten Verfahrensschritt stufenförmig ausgebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (225,227) in einem ersten Verfahrensschritt als Schrägflächen zwischen den Innenkanten (221, 222) und den bogenförmigen Kanten (226,228) ausgebildet werden.