DE3413457C1

DE3413457C1 - Gekühlte Laufbuchse für Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3413457C1
Application number: DE19843413457
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Dipl.-Ing. 2303 Gettorf Schacht
Original assignee: Krupp Mak Maschinenbau GmbH
Current assignee: Caterpillar Motoren GmbH and Co KG
Priority date: 1984-04-10
Filing date: 1984-04-10
Publication date: 1985-04-11

Description

In der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt und näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Teilschnitt durch Zylinder und Kolben einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Laufbuchse, F i g. 2 und 3 Querschnitte verschiedener Ausführungen erfindungsgemäßer Kühlmittelführungen, F i g. 4 und 5 Längsschnitte durch die Führungen dieser Ausführungsbeispiele, Fig. 6 und 7 Längsschnitte durch die Führungen von F i g. 4 und 5 an den Stellen der Nebenpfade.
In Fig. 1 sind im Schnitt ein Teil eines Zylinderblokkes 1 einer Brennkraftmaschine, einer in den Block 1 eingelassenen Laufbuchse 2 und eines in der Zulaufbuchse 2 in der Nähe des äußeren Totpunktes befindlichen Kolbens 3 dargestellt. Im Kolben 3 sind drei Kolbenringe angedeutet, von denen der oberste (oder äußerste) mit 4 bezeichnet ist. Die Laufbuchse 2 ist in ihrem oberen Teil, dem Bereich des äußeren Totpunktes, mit einem hohen, stabilen Bund 5 versehen, der zum Zweck der Kühlung von zwei durch die Form der Buchse und des Zylinderblockes bestimmten, die Laufbuchse ringförmig umgebenden Kühlmittel-Sammelkanälen 6 und 7 her in radialer Richtung und schräg aufwärts in den Bereich zwischen äußerem Totpunkt und Kolbenring 4 führende Bohrungen 8 aufweist.
Abweichend von der bisherigen Technik wird das Kühlmittel in einer und derselben Bohrung 8 vom Sammelkanal 6 her in den auf eine bestimmte Wandtemperatur zu kühlenden Bereich zwischen äußerem Totpunkt und Kolbenring 4 geführt, am Bohrungsende 9 umgeleitet und kurz oberhalb der Eintrittsstelle in den zweiten Sammelkanal 7 wieder zurückgeführt, wie durch die Strömungspfeile angedeutet ist.
Das Kühlmittel kann vom Sammelkanal 7 über weitere Bohrungen oder Flanschverbindungen zum Maschinengestell oder zum Zylinderdeckel weitergeleitet werden.
In Ausgestaltung der Erfindung wird zur exakten Kühlmittelführung und Kühlmittelumlenkung erst im oberen Bohrungsbereich 9 ein Rohr 10 verwendet, welches in seiner axialen Mitte eine sich in der Rohrlängsrichtung erstreckenden Trennwand 11 besitzt. Durch die Trennwand 11 werden zwei Führungskammern 12, 13 gebildet, von denen die Kammer 12 dem Zulauf und die Kammer 13 den Ablauf des Kühlmittels dienen, wie die Strömungspfeile andeuten. Rohr und Trennwand lassen sich vorteilhafterweise als Einheit herstellen und in die Bohrung einschlagen. Die Anordnung der Trennwand 11 und der Kammern 12, 13 ist auch in den Schnitt-Fig. 2 erkennbar.
Eine herstellungsmäßig günstige Form einer erfindungsgemäßen Rohreinheit zur Kühlmittelführung ist dadurch gekennzeichnet, daß, wie insbesondere aus den Schnitt-Fi g. 3 und 5 erkennbar, die innere Trennwand zwischen den Kühlmittelführungen für Zu- bzw. Ablauf aus einem vorzugsweise oval verformten Rohr 14 besteht, wobei diese Ovalverformung den festen Sitz des Rohres sichern soll. Das zulaufende Kühlmittel wird vorzugsweise durch das Rohr 14, als Innenrohr, an das besonders gut zu kühlende Bohrungsende 9 geführt und läuft durch die vom Rohr 14 auf seinen Außenseiten und dem Außenrohr 10 gebildeten Kammern wieder ab, wie besonders durch Strömungspfeile in den Fig.3 und 5 dargestellt.
Wie aus den Fig. 1, 2 und 3 erkennbar, müssen die Außenrohre 10 an der Austrittsstelle in die Sammelleitung 7 eine entsprechende Öffnung aufweisen, wie es in den Fig. 2 und 3 durch Strömungspfeile angedeutet ist.
Um die Kühlung im oberen Bereich der Bohrung 8, der Umkehrstelle 9, noch zu intensivieren, können die innere Trennwand 11 oder das innere Rohr 14 über das jeweilige Außenrohr 10 überstehen, wie die Fig. 4 und 5 zeigen, weil dann im kritischen Bereich ein größerer Teil der Bohrungswand mit dem Kühlmittel direkt in Berührung kommt. Der übrige Teil der Bohrung sollte dem entgegen nicht zu stark gekühlt werden, um dort eine Unterschreitung des Taupunktes zu vermeiden. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß der Wärmeübergang zwischen Außenrohr und Bohrungswand durch Bildung entsprechender Spalte zwischen ihnen verschlechtert wird.
Damit ein guter Sitz der Rohreinheit in der Bohrung gewährleistet ist, empfiehlt es sich, die gesamte Rohreinheit leicht zu biegen, wodurch sich einerseits ein sicherer Sitz in der Bohrung aber andererseits auch der erwünschte Spalt ergibt.
Zusätzlich kann das mit der Bohrung 8 in Berührung kommende Außenrohr 10 im Eingangsbereich oval verformt sein, damit es sich beim Einschlagen radial verklemmt und damit gegen Herausrutschen gesichert ist.
Die Bohreinheiten mit Trennwand 11 bzw. Innenrohr 14 gestatten im Einlaufbereich die Anbringung eines gegebenenfalls auch teilweise bis ganz verschließbaren Nebenpfades 15, 16, wenn nur ein Teil der zur Verfügung stehenden Kühlmittelmenge in die Kühlbohrung eintreten soll, wie in den F i g. 6 und 7 dargestellt.
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Claims

Patentansprüche: 1. Gekühlte Laufbuchse in einem Zylinderblock einer Brennkraftmaschine mit einem Bund in der Nähe des äußeren Totpunktes, der zum Zwecke der Kühlung von einem die Buchse umgebenden Kühlmittel-Sammelkanal ausgehende Kühlmittel-Führungsbohrung aufweist, d a d u reh g e k e n n -z e ich n e t, daß die Bohrungen (8) durch mindestens eine sich in ihrer Längsrichtung erstreckende, innere Trennwand (11, 14) in mindestens je eine an einer Umkehrstelle (9) miteinander verbundene Führung (12, 13) für den Zulauf bzw. den Ablauf des Kühlmittels aufgeteilt sind.
2. Laufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelführungen (12, 13) als Außenwand ein in der Bohrung (8) aufgenommenes Rohr (10) umfassen, welches durch eine sich in seiner axialen Mitte in Rohrlängsrichtung erstreckende Trennwand (11) in je eine Führung für den Hochlauf (12) bzw. für den Ablauf (13) des Kühlmittels geteilt ist.
3. Laufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Trennwand zwischen den Kühlmittelführungen für Hochlauf bzw. Ablauf aus einem vorzugsweise oval bis auf den Innendurchmesser des Außenrohres (10) verformten Rohr (14) besteht.
4. Laufbuchse nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Trennwand (11) oder das innere Rohr (14) an der Umkehrstelle (9) über das Außenrohr (10) überstehen.
5. Laufbuchse nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Außenrohr (10) und innerer Trennwand (11, 14) bestehende Rohreinheit leicht gebogen ist.
6. Laufbuchse nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (10) in seinen unteren Einmündungsbereich bis zum Bohrungs-lnnendurchmesser (8) oval verformt ist.
7. Laufbuchse nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelführungen (12, 13) bildende Rohreinheit (10, 11 bzw. 14) in ihrem unteren Bereich einen verschließbaren Nebenpfad aufweist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine gekühlte Laufbuchse in einem Zylinderblock einer Brennkraftmaschine mit einem Bund in der Nähe des äußeren Totpunktes, der zum Zwecke der Kühlung von einem die Buchse umgebenden Kühlmittel-Sammelkanal ausgehende Kühlmittel-Führungsbohrungen aufweist.

Es sind Kolben-Laufbuchsen mit einem in der Nähe des äußeren Totpunktes befindlichen, dickwandigen, hohen Bunde bekannt, der zum Zwecke der Kühlung von einem ihn außen ringförmig umgebenden Kühlmittel-Sammelkanal herkommende radial nach innen gerichtete Bohrungen besitzt (CH-PS 2 37 253).

Die Kühlung soll so abgestimmt sein, daß im Bereich zwischen äußerem Totpunkt und erstem Kolbenring eine mittlere Zylinderwandtemperatur von ungefähr 150"C herrscht, damit weder Taupunktkorrision auftreten kann noch das Schmieröl thermisch überlastet wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Mit- tel zu schaffen, daß die Abstimmung der Kühlung zur Erreichung und Einhaltung des angegebenen Temperaturbereiches erleichtert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß die Bohrungen durch mindestens eine sich in ihrer Längsrichtung erstreckenden, innere Trennwand in mindestens je eine an einer Umkehrstelle miteinander verbundene Führung für den Zu- bzw. Ablauf des Kühlmittels aufgeteilt sind.

Abweichend von den bisherigen Bauformen befinden sich damit Zulauf und Ablauf der Kühlflüssigkeit je an der betreffenden Seite der dazwischenliegenden Trennwand in derselben Bohrung.

Durch unterschiedliche Ausgestaltung der Trennwände und Zwischenräume zwischen dem Zulauf- und dem Ablaufbereich, zwischen Führungswandungen und Bohrung ergeben sich Variationsmöglichkeiten für den Wärmeübergang von Kühlmittel auf die Zylinderwand zur Abstimmung der Kühlung auf einen bestimmten Temperaturbereich.

So ist es vorteilhaft für eine exakte Kühlmittelführung und insbesondere -umlenkung im oberen Bohrungsbereich, in die Bohrung ein Rohr einzusetzen, welches durch eine sich in der axialen Mitte in Rohrlängsrichtung erstreckende Trennwand in je eine Führung für den Zulauf bzw. für den Ablauf des Kühlmittels geteilt ist.

Besonders leicht herstellbar ist eine in die Bohrung einschiebbare Rohreinheit, die aus einem äußeren und einem in dieses einschiebbaren, inneren Rohr besteht, wobei diese rohrförmige, innere Trennwand derart oval verformt ist, daß sie fest im Außenrohr sitzt. Hierbei werden drei Führungskammern gebildet, von denen die innere Kammer zum Zulauf und die beiden äußeren zum Ablauf des Kühlmittels dienen.

Zweckmäßigerweise wird die gesamte Rohreinheit leicht gebogen, damit ein guter Sitz in der Bohrung mit sicherer Anlage gewährleistet ist.

Zusätzlich kann das Außenrohr in seinem Eingangsbereich oval geformt sein, damit es sich radial verklemmt und nach dem Einschlagen gegen Herausrutschen gesichert ist.

Um die Kühlung im oberen Bohrungsbereich, dem Bereich des äußeren Totpunktes, zu intensivieren, können die durch eine einfache Wand oder ein Rohr gebildeten Trennwände über das äußere Rohr überstehen, weil dann das Kühlmittel an seiner Umkehrstelle direkt mit der Bohrungswand in Berührung kommt.

Der übrige Bereich hat durch den zwischen Außenwand und Bohrung auftretenden Spalt einen schlechteren Wärmeübergang. Diese Eigenschaft ist aber gerade erwünscht, um eine zu starke Kühlung, womögliche Tauchpunktunterschreitung, im Bereich der Kolbenringe zu vermeiden. Durch entsprechende Abstimmung von Bohrung und Durchmesser des Außenrohres lassen sich die Spaltgröße und damit die Zylinderwandtemperatur beeinflussen.

Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung dieser Temperatur besteht darin, daß die die Kühlmittelführungen bildende Rohreinheit in ihrem unteren Einmündungsbereich einen verschließbaren Nebenpfad für das Kühlmittel aufweist, mit dessen Hilfe die verfügbare Kühlmittelmenge regelbar ist.