DE3033475A1

DE3033475A1 - Verfahren zur herstellung einer duennen zylinderauskleidung

Info

Publication number: DE3033475A1
Application number: DE19803033475
Authority: DE
Inventors: Archibald John Stephen Childrey Wantage Oxon Baker
Original assignee: Cross Manufacturing Co 1938 Ltd
Current assignee: Cross Manufacturing Co 1938 Ltd
Priority date: 1979-09-07
Filing date: 1980-09-05
Publication date: 1981-04-09
Also published as: FR2489721A1; JPS5671532A; US4370788A; FR2489721B1; JPS6354455B2; DE3033475C2

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auskleiden von Zy]inderbohrungen gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus den britischen Patentanmeldungen 1237962 und 1395220 ist es bekannt, daß die Zylinder von Verbrennungskraftinaschinen bei der Auskleidung mit verhältnismäßig dünnwandigen Zylinderbuchsen gewisse Vorteile aufweisen. Das Einsetzen derartiger Zylinderbuchsen ist jedoch verhältnismäßig schwierig, da sich diese nicht einfach wie übliche, dickwandige Zylinderbuchsen einpressen lassen, da ihre geringe Wandstärke den verhältnismäßig hohen Axialkräften nicht standzuhalten vermag.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Auskleiden einer Zylinderbuchse mit einer dünnwandigen Auskleidung zu schaffen, das verhältnismäßig einfach und zuverlässig durchführbar ist und in der Massenproduktion eingesetzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen. Das beanspruchte Verfahren zeichnet sich also dadurch aus, daß zunächst ein Auskleidungsstreif-en gewählt wird, der nach dem Formen und Einpressen in die Bohrung unter Ringspanhung

130015/0787

steht. Anschließend wird der Streifen mit einem Dorn in eine Vertiefung in einer Lehrenplatte gepreßt, die einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Krümmungsradius hat, der im wesentlichen der unausgekleideten Bohrung entspricht. Der Dorn hat einen zumindest teilweise kreisförmigen Querschnitt von einem Durchmesser, der im wesentlichen der ausgekleideten Bohrung entspricht. Anschließend wird der in der Vertiefung einer Lehrenplatte teilgeformte Streifen in eine Position bewegt, in der Backen, die eine teilkreisförmige Vertiefung von im wesentlichen gleichem Radius wie die Vertiefung in der Lehrenplatte haben, und die Nut der Lehrenplatte zusammen einen Zylinder von im wesentlichen gleichem Durchmesser wie die unausgekleidete Bohrung bilden und dadurch den Streifen zu einer in der Lehre unter Ringspannung stehenden zylindrischen Auskleidung verformen. Anschließend wird die derart geformte Auskleidung aus der Lehre in die Zylinderbohrung gedrückt, wobei die Ringspannung in der Auskleidung beibehalten wird.

Die einzelnen Schritte des zuvor beschriebenen Verfahrend werden nun anhand bevorzugter Ausführungen näher erläutert.

Die Länge des Auskleidungsmaterialstreifens soll in Abhängigkeit von seiner Dicke und vom Durchmesser der

13001S/0787

auszukleidenden, unausgekleideten Bohrung gewählt werden. Die Lange des Auskleidungsmaterialstreifens wird vorzugsweise zunächst etwas größer als die fertige Länge gewählt, worauf ein Abschleifen auf die fertige Länge erfolgt. Im Falle der Massenproduktion lassen sich verschiedene Längen ausschneiden, die dann zusamrnengeklemmt und gleichzeitig auf die gleiche Endlänge geschliffen werden können. Die Enden sollen so geformt werden, daß sich eine genaue Anlageverbindung ergibt; daher sollen die Enden rechtwinklig abgeschliffen werden.

Das Material soll ebenfalls dem Anwendungsfall entsprechend gewählt werden; für eine Verbrennungskraftmaschine hat sich ebener Federstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt als zweckmäßig erwiesen. Der Stahl soll vollständig angelassen sein, beispielsweise entsprechend der Bestimmung EN 42G. Ein typischer Dickenbereich für die dünnwandigen Auskleidungen reicht von 0,25 mm bis 0,56 mm mit einer Wandstärkengenauigkeit von + 0,0076 mm. Es lassen sich auch andere Materialien verwenden, beispielsweise Aluminiumlegierungen oder Bronze, und es können auch andere Wandstärken zum Einsatz kommen.

Der zum Einpressen der Auskleidung in die Vertiefung einer Lehrenplatte verwendete Dorn ist vorzugsweise im

130015/0787

Querschnitt vollständig kreisförmig, wobei sich ein Betätigungskolben gegenüber der Vertiefung in der Lehrenplatte radial an den Dorn ansetzt und gleitend verschiebbar gehaltert ist, so daß der Dorn in die Vertiefung und aus dieser heraus bewegt werden kann. In der Lehrenplatte sind vorteilhafterweise Einrichtungen vorgesehen, die das Auskleidungsmaterial derart ausrichten, daß vor dem Niederdrücken des Dorns die in Querrichtung verlaufende Mittellinie des Auskleidungsmaterials mit der Mitte der Vertiefung in der Lehrenplatte fluchtet.

Nach dem vollständigen Eindrücken des Domes in die Vertiefung und damit nach dem teilweisen Verformen des Auskleidungsmaterials soll dieses für die nächste Stufe des Formvorganges fest in der Vertiefung gehalten werden. Im Falle eines ferromagnetischen Auskleidungsrnaterials können hierzu eine Anzahl von Elektromagneten dienen, die an der Lehrenplatte aufgehängt sind und SöWohl die Vertiefung in radialer als auch in axialer Richtung umgeben. Bei einer Erregung dieser Elektromagriete halten sie das teilverformte Auskleidungsmaterial an der Wand der Vertiefung. Ist der Dorn unmagnetisch, dann laßt er sich nun abheben; ist er hingegen ferromagnetisch, dann wird er ebenfalls von den Elektromagneten in deren erregtem Zustand festgehalten. Zum

130015/0787

Spannen kann auch das Anlegen eines Unterdruckes verwendet werden, in welchem Falle die Lehrenplatte mit einem Raster von verhältnismäßig flachen und engen Nuten oder sogar getrennten Öffnungen versehen ist. Die Öffnungen oder Nuten stehen mit. einer Saugpumpe in Verbindung, die angeschaltet wird, nachdem der Dorn vollständig heruntergedrückt wurde. Der Unterdruck preßt dann das Auskleidungsmaterial in die Vertiefung der Lehrenplatte.

Nachdem das Auskleidungsmaterial in der zuvor erwähnten Weise gespannt wurde, läßt sich der Dorn entfernen und durch einen anderen Dorn ohne radialen Betätigungskolben ersetzen, der eine weitere Verformung des Auskleidungsmaterials gestattet. In einer anderen Ausführung wird einfach der Betätigungskolben vom Dorn entfernt, so daß der Formvorgang fortgesetzt werden kann. In einer weiteren Ausführung wird ein Dorn vorgesehen, der langer als die Vertiefung in der Lehrenplatte ist. Der Dorn wird an seinen Enden von geeigneten Betätigungseinrichtungen getragen, beispielsweise von zwei Armen eines Jochs. Das Eindrücken des Domes in die Vertiefung erfolgt dann durch das auf die beiden Enden des Domes wirkende Joch, und wenn die Betätigungseinrichtung nicht über die Vertiefung ragt, kann sie außerdem zum Halten des teilverformten Auskleidungsmaterials in der Vertiefung der Lehrenplatte während des nächsten Verformungsschrittes dienen.

130015/0787

Die. Vertiefung in der Lehrenplatte ist vorzugsweise irn Querschnitt im wesentlichen halbkreisförmig, und es sind, ferner zwei viertelkreisförmige Backen vorgesehen, die mit der. Vertiefung zusammenwirken. Die Backen sind vorzugsweise auf der Lehrenplatte verschiebbar montiert, wobei sie in einer Richtung gegeneinander in einer Ebene verschiebbar sind, die den Durchmesser der halbkreisförmigen Vertiefung enthält. Durch das Gegeneinänderverschieben der beiden Backen werden die freien Enden des Auskleidungsstreifens derart verformt, daß sie aneinanderstoßen. Während der letzten Phase des Zusammenschiebens der Backen wird unter der Voraussetzung einer richtigen Bemessung der Streifenlänge die Auskleidung einer Ringspannung unterworfen. Nach dem Zusammenfahren der Backen werden diese auf geeignete Weise miteinander verriegelt.

Aus der geschlossenen Lehre wird die geformte Auskleidung entweder unmittelbar oder mittelbar in die auszukleidende Bohrung eines Zylinders gedrückt. Hierzu wird die Lehre beispielsweise koaxial zu einer Zylinderbohrung und in Berührung mit dieser angeordnet. Wird der Dorn in der Lehre belassen und hat er einen radialen Flansch, der so breit wie die Dicke des Auskleidungsmaterials ist, dann kann er zum Einpressen der Auskleidung aus der Lehre in die Bohrung herangezogen werden,

13 0015/0787

wobei er gleichzeitig den Innendurchmesser der Auskleidung abstützt. Ist hierzu kein Dorn vorhanden, so wird ein eigener Betätigungskolben verwendet, der die Auskleidung aus der Lehre herausdrückt. Ein anderes indirektes Verfahren besteht darin, die Auskleidung aus der Lehre in eine Buchse herauszudrücken, deren Bohrung gleich groß wie die auszukleidende Zylinderbohrung ist und wobei ein Hilfsdorn in der Hilfsbuchse sitzt und die Auskleidung in dieser abstützt. Anschließend wird die Auskleidung aus der Hilfsbuchse unmittelbar in die auszukleidende Zylinderbohrung gedruckt, und zwar unter Verwendung des Hilfsdorns. Ein Vorteil des letzteren Verfahrens liegt darin, daß die Hilfsbuchse im Verhältnis zur Lehre verhältnismäßig klein sein- kann und daher wesentlich leichter in bezug auf die' auszukleidende Zylinderbohrung zu handhaben und auszurichten ist. Ferner können mehrere Hilfsbuchsen und .-dorne mit in derselben Lehre hergestellten Auskleidungen beschickt werden, wobei sich die Hilfsbuchsen und -dorne bis zu einem späteren Zeitpunkt aufbewahren lassen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:

FIGUR 1 eine schematische Darstellung einer Schneidvorrichtung zum Abschneiden von Auskleidungsmaterialstreifen von einer Vorratsrolle;

130015/0787

FIGUREN zwei Ansichten einer Vorrichtung zur Endbear-

2A + 2B

beitung des Längenschleifens eines Auskleidungsstreifens;

FIGUR 3 den ersten Arbeitsschritt bei der Formung einer Auskleidung;

FIGUREN weitere Schritte bei der Formung der Ausklei-

4 und 5 . . - ■
dung;

FIGUR 6 das Einschieben einer geformten Auskleidung in eine Hilfsbuchse;

FIGUR 7 den Anfangszustand während des Einsetzens einer Auskleidung in eine Bohrung eines Zylinderblocks, und zwar aus einer Hilfsbuchse; und

FIGUREN eine Ansicht bzw. eine Draufsicht auf eine zweite Ausführung einer Lehrenplatte mit halbkreisförmiger Vertiefung zur Herstellung einer Auskleidung.

FIGUR "1 zeigt eine Schneidevorrichtung zum Schneiden von Materialstreifen von einer Rolle 10 unter Verwendung einer motorgetriebenen Trennscheibe 11. Das Material wird von der Rolle 10 durch Zuführrollen 12 solange abgezogen, bis es an einen Endanschlag 13 stößt. Anschließend wird die Trennscheibe quer über das Mate-

13Ö01S/0787

rial geführt, um dieses abzuschneiden. Die abgeschnittene Materiallänge wird dann von einem Ejektorzapfen 14 und angetriebenen Ejektorwalzen 15 in einen Behälter 16 ausgestoßen.

Die abgeschnittenen Streifenlängen werden zusammengehalten und beispielsweise in Stapeln von 100 Stück in der Haltevorrichtung gemäß FIGUR 2 gespannt. Der Streifenstapel 17 wird zwischen zwei Platten 18 und 19 der Haltevorrichtung eingeklemmt, die anschließend unter eine Schleifscheibe 20 zum Fertigschleifen der Kanten der abgeschnittenen Materialstreifen bewegt wird. Dabei sollen die Kanten sehr genau rechtwinkelig auf Maß geschliffen werden, so daß jeder Streifen die gleiche, genau vorgegebene Länge hat. Es ist äußerst wichtig, daß diese Kanten richtig geschliffen werden, damit sich die gewünschte Ringspannung in der fertigen Auskleidung einstellt und damit kein Gasleck entlang den aneinanderliegenden Stirnflächen bei in den Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzter Auskleidung auftritt.

Die geschnittenen und geschliffenen Auskleidungsstreifen werden jeweils einzeln einer in FIGUR 3 erkennbaren Lehre zugeführt, die eine Basisplatte 21 mit einer halbkreisförmigen Vertiefung 22 aufweist. Die Zufuhr

130015/0787

des Materialstreifens erfolgt dabei derart, daß dieser über der Vertiefung 22 zu liegen kommt. Die Basisplatte 21 trägt ferner zwei abnehmbare Anschläge 23, zwischen denen der abgeschnittene Streifen ausgerichtet wird. Über der Vertiefung 22 ist ein nicht drehbarer Betätigungskolben 24 verschiebbar montiert, der einen unmagnetischen Dorn 25 trägt. Die Achse des Dornes 25 verläuft parallel zur Achse der Vertiefung 22. Gemäß FIGUR 4 ist der Dorn 25 gegen die Basisplatte 21 bewegbar, um den Auskleidungsstreifen in der Vertiefung 22 halbkreisförmig zu verformen, wobei die freien Enden gleich weit aus der Basisplatte 21 vorstehen. In der Basisplatte 21 sind Elektromagnete 26a montiert, die in erregtem Zustand den Auskleidungsstreifen in der Vertiefung 22 halten und damit, ein Herausspringen des Auskleidungsstreifens beim Abheben des Betätigungskolbens 24 verhindern. Im nächsten Arbeitsgang wird der Betätigungskolben 24 vom Dorn 25 abgehoben, so daß letzterer teilweise innerhalb der Vertiefung 22 verbleibt. Außerdem werden nun die Anschläge 23 aus der Basisplatte 21 entfernt.

Gemäß FIGUR 5 werden dann zwei Backen 26 auf der Oberseite der Basisplatte 21 gegeneinander geschoben, wobei jede Backe 26 eine viertelkreisförmige Vertiefung 27 aufweist, die mit der in der Basisplatte 21 vorgesehenen Vertiefung eine Bohrung von kreisförmigem Quer-

130015/0787

schnitt bilden, wenn die Backen sich mittig über der Vertiefung 22 berühren, in dieser Position sind die nach oben vorstehenden Enden der teilverformten Auskleidung derart um den Dorn 25 gebogen, daß sie eine vollständig kreisförmige Auskleidung bilden, und, vorausgesetzt, daß die Länge des Streifenmaterials zuvor richtig bemessen wurde, steht die. Auskleidung dann unter einer Ringspannung. Eine Riegelstange 28 wird hierauf in die beiden Backen 26 eingesetzt, um diese zusammenzuhalten.

Im nächsten Schritt werden die Elektromagnete 26a abgeschaltet, so daß die Auskleidung lediglich von der Basisplatte 21 und den Backen 26 an ihrem Umfang gehalten wird, während der Dorn 25 darin axial frei verschiebbar ist.

Tm nächsten in FIGUR 6 dargestellten Schritt wird die derart geformte Auskleidung 39 aus der von der Basisplatte 21 und den Backen 26 gebildeten Bohrung in eine Hilfsbuchse 29 geschoben. Dies erfolgt mit Hilfe eines geführten, geradlinigen Kolbens 30, der einen Hilfsdorn 31 mit einer Schulter 32 trägt. Die Schulter 32 steht über den Umfang des Hilfsdornes 31 radial soweit vor, wie dies der Dicke der Auskleidung 39 entspricht. Am anderen Ende des Hilfsdorns 31 ist ein Stopfen. 33 sowie

130015/078 7

entsprechende Halteanordnung für die Hilfsbuchse 39 vorgesehen, wozu eine Anlagebuchse 34 sowie Ausrichtgabeln 35 zählen. Bei Betätigung des Kolbens 30 wird der Dorn 25 vom Stopfen 33 aus der geformten Auskleidung 39 gedruckt, und letztlich berührt die Schulter 32 des Hilfsdorns 31 die von der Basisplatte 21 und den Backen 26 geformte Auskleidung. Bei weiterer Bewegung des Kolbens 30 wird die Auskleidung 39 in die Hilfsbuchse 29 gedruckt, und zwar soweit, bis sowohl die Auskleidung 39 als auch der Hilfsdorn 31 zur Game in der Hilfsbuchse 29 liegen. Dann wird die in FIGUR 6 dargestellte Vorrichtung demontiert, wobei die Auskleidung 39 und der Hilfsdorn 31 gemäß FIGUR 7 in der Hilfsbuchse. 29 verbleiben.

FIGUR 7 zeigt ferner die Bohrung 36 eines Zylinderblocks 37, und man erkennt, daß der Oberrand 38 der Bohrung 36 zweckmäßigerweise abgeschrägt ist, um das Einsetzen der Auskleidung 39 in die Bohrung 36 zu erleichtern, wenn der Hilfsdorn 31 von einer Stange 40 in Richtung auf die Bohrung gedruckt wird. Nach dem vollständigen Einpressen der Auskleidung 39 in die Bohrung 36 wird der Hilfsdorn 30 wieder entfernt.
I

bie FIGUREN 8 und 9 zeigen eine weitere Ausführung der Basisplatte 21. Anstelle von in FIGUR 4 dargestellten

130015/078 7
ORIGINAL INSPECTED

Γ lektromagneten weist die Vertiefung 22 eine Anordnung verhältnismäßig flacher und verhältnismäßig schmaler, untereinander verbundener Nuten 41 auf, die alle mit einer Leitung 42 in Verbindung stehen. Die^: Leitung 42 erstreckt sich durch die Basisplatte 21 und ist an eine Saugpumpe angeschlossen, die im Betrieb durch Erzeugen eines Unterdruckes den Auskleidungsstreifen an die halbkreisförmige Vertiefung in der Basisplatte ansaugt. Dies geschieht auf ähnliche Weise wie durch die Elektromagnete. Hierzu wird vorzugsweise ein Unterdruck von mindestens 712 mm Hg erzeugt. Dies ist insbesondere für unmagnetische Auskleidungen, beispielsweise für Bronze oder für Aluminiumlegierungen zweckmäßig. Das Spannen durch Unterdruck ist unter Umständen auch für Stahlauskleidungen aus stark gehärtetem, stark kohlenstoffhaltigem Stahl zweckmäßig.

hu: bü

130015/0787

L e e r s e 11

Claims

P a t entansprüche

VerfahreH zur Auskleidung einer zylindrischen Bohrung durch" Auswahl eines geeigneten Auskleidungsstreif enmateriais für die Formung einer Zylinderauskleidung und anschließendes Einpressen der gefdrmteh Auskleidung in eihe Zylinderbohrung, dadurch gekennzeichnet» daß die Länge des Auskleidüriö'öHiätehiälstreif ens derart bemessen wird, daß dieser Hach dem Formen und Einpressen in die Bohrung einer Ringspannung unterliegt, daß der ausge-

J3001S/ÖVÖ7

wählte Streifen mit Hilfe eines Domes in eine in einer Basisplatte einen Lehre vorgesehene Vertiefung gepreßt wird, die einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Radius besitzt, der gleich groß wie der Radius der unausgekleideten Bohrung ist und wobei der Dorn zumindest einen teilkreisförmigen Querschnitt hat, dessen Durchmesser der ausgekleideten Bohrung entspricht, daß der teilverformte Auskleidungsstreifen in der Vertiefung der Lehrenplatte gehalten wird, während zwei Backen mit jeweils teilkreisförmiger Vertiefung von gleichem Radius wie die Vertiefung in der Lehrenplatte derart zusammenbewegt werden, daß sie zusammen mit der Vertiefung in der Basisplatte einen Zylinder von gleichem Innendurchmesser wie die unausgekleidete Bohrung bilden und dabei den Auskleidungsstreifen zu einer zylindrischen Auskleidung verformen, die in der Lehre unter Ringspannung steht, und daß die derart geformte Auskleidung aus der Lehre unter Aufrechterhaltung ihrer Ringspannung in die Zylinderbohrung gedruckt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auskleidungsstreifen (17) vom Dorn (25) in eine Vertiefung (22) in der Basisplatte (21) der Lehre gedrückt wird, die im Querschnitt halbkreis-

130015/0787

förmig ist, und daß anschließend der Auskleidungsstreifen (17) durch zwei Backen (26) verformt wird, die jeweils eine viertelkreisf örrrn ge Vertiefung (27) aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auskleidungsstreifen (17) aus einer ebenen Federstahlplatte mit hohem Kohlenstoffgehalt ausgeschnitten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auskleidungsstreifen (17) eine Dicke von 0,25 mm bis 0,56 mm besitzt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Verformen des Auskleidungsstreifens (17) verwendete Dorn (25) im Querschnitt die Form eines Kreises besitzt und daß ein Betätigungskolben (24) sich radial vom Dorn (25) an. der der Vertiefung (22) in der Basisplatte (21) gegenüberliegenden Seite erstreckt und zum Eindrücken des Dorns (25) in die Vertiefung (22) verschiebbar ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Auskleidungsstreifen

130015/0787

(17) aus einer Bahn von ferromagnetischem Material geschnitten wird und daß Elektromagnete (26) in der Basisplatte (21) montiert sind, um den teilverformten Auskleidungsstreifen (17) nach dem Einpressen durch den Stempel (25) in der Vertiefung (22) zu halten.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der teilverformte Auskleidungsstreifen (17) mit Hilfe von Unterdruck in der Vertiefung (22) der Basisplatte (21) gespannt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Dorn von größerer axialer Länge als die Vertiefung in der Basisplatte verwendet, wobei Betätigungseinrichtungen an den Enden des Domes ansetzen und diesen in die Vertiefung der Basisplatte gedruckt halten, während die Backen zur vollständigen Verformung des Auskleidungsstreifens gegeneinander bewegt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Auskleidungsstreifen gebildete Auskleidung unmittelbar in die Zylinderbohrung eingepreßt wird.

130015/0787
10. ' Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die fertig geformte Auskleidung (39) zunächst in eine -Hilfsbuchse (29) gedrückt wird, deren Durchmesser gleich groß wie der Durchmesser der auszukleidenden Zylinderbohrung ist, daß ein Hilfsdorn (31) in die Hilfsbuchse (29) zur Abstützung der eingepreßten Auskleidung (39) geschoben wird, und daß die Auskleidung (39) zu einem frei wählbaren Zeitpunkt mit Hilfe des Hilfsdornes (31) aus der Hilfsbuchse (29) in die Zylinderbohrung gedruckt wird.

130015/0787