DE4317665A1 - In den Zylinderblock einer Brennkraftmaschine einzugießende Lamellenhülse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine in einen Zylinderblock einzugie­ ßende Hülse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Hülse mit aus ihrer Grundfläche nach außen durchgestellten Lamellen ist aus der DE 39 41 381 A1 bekannt. Diese Hülse wird derart in einen Zylinderblock aus Leichtme­ tall eingegossen, daß beim nachfolgenden Ausdrehen der Zylin­ derlaufbahn die die Lamellen verbindende Grundfläche ein­ schließlich der Stege abgenommen wird und nur mehr die von­ einander getrennten Lamellenkanten in der Laufbahn liegen.

In der nicht vorveröffentlichten DE 42 12 355 B1 ist eine derartige Ausbildung einer solchen Lamellenhülse beschrieben, daß bei einfacher und beschädigungssicherer Handhabung der Lamellen ein fester Sitz derselben im fertig ausgedrehten Zylinder gewährleistet ist. Durch die Anordnung der Lamellen in einem festen Grundgerüst der Hülse sowie durch seitliche Hinterschneidungen der Lamellen läßt sich nicht nur der feste Sitz der Lamellen im ausgedrehten Zylinder, d. h. nach Wegfall des Grundgerüstes, sondern eine sehr dichte Überdeckung der Zylinderlaufbahn in besonders beanspruchten Bereichen dersel­ ben erreichen. Insbesondere das Stehenlassen eines Grundgerü­ stes der Hülse, das aus spiralig um die Längsachse der Hülse verlaufenden Stegen zwischen den Lamellenbahnen und damit zusammenhängenden Randstreifen an den axialen Enden der Hülse besteht und nach dem Ausdrehen des Zylinders entfernt wird, so daß nur die hinterschnittenen Lamellen sich noch im Grund­ material des Zylinderblocks befinden, hat sich hierfür als zweckmäßig erwiesen.

Das Ausdrehen der Zylinderlaufbahn einschließlich des Grund­ gerüstes der Lamellenhülse stellt einen verhältnismäßig gro­ ßen Aufwand dar. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Aufwand bei im übrigen gleich guter Qualität der er­ zielten Zylinderlaufbahn zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Es hat sich herausgestellt, daß entgegen der bisherigen Auf­ fassung Lamellenhülsen mit nach innen durchgestellten Lamel­ len gleich gute Ergebnisse beim Eingießen in einen Zylinder­ block ergeben wie bei nach außen durchgestellten Lamellen, bei denen das Grundgerüst der Hülse ausgedreht werden muß. Auch hier kann sich bei geeigneter Anordnung der Lamellen sowie verkürzter Teillamellen eine hervorragende Verstärkung der Zylinderlaufbahn in allen wichtigen Bereichen derselben ergeben.

Eine besondere Verankerung der Lamellen im Zylinderblock ist bei der erfindungsgemäßen Hülse nicht erforderlich, da das Grundgerüst der Hülse stehenbleibt und die Lamellen festhält. In dieser Weise können auch in besonders beanspruchten Teilen der Zylinderlaufbahn an einem oder beiden axialen Enden der Hülse verkürzte Lamellen stehenbleiben, die ebenfalls vom Grundgerüst festgehalten werden.

Die Unteransprüche 2 bis 10 sind auf vorteilhafte Ausgestal­ tungen der erfindungsgemäßen Hülse gerichtet, die deren Her­ stellung, Handhabung und Verarbeitung erleichtern. Besonders vorteilhaft sind die Ausführungsformen gemäß Ansprüchen 9 und 10. Durch die schraubenförmige Anordnung der erfindungsgemä­ ßen Lamellenbahnen ergeben sich in Axialrichtung der in einen Zylinderblock eingegossenen Hülse, die der Bewegungsrichtung des Kolbens im Zylinder entspricht, zwischen den Lamellenkan­ ten benachbarter Lamellenbahnen bandförmige Bereiche, in de­ nen die Zylinderlauffläche nicht von Lamellenkanten verstärkt wird. Durch die Merkmale der Ansprüche 9 und 10 können diese nicht verstärkten Bereiche wesentlich kleiner gemacht werden.

Wird der noch ebene Blechstreifen, d. h. die für die Herstel­ lung der erfindungsgemäßen Lamellenhülse verwendete Metall­ platine, nach dem Erzeugen und Durchstellen der Lamellen in an sich bekannter Weise über einen sich drehenden zylindri­ schen Dorn zu einer zylindrischen Hülse geformt, so zeigt es sich, daß stets der voraneilende Seitenrand jeder nach innen durchgestellten Lamelle weniger stark nach innen zur Grund­ fläche hin geklappt wird als der nacheilende Seitenrand der gleichen Lamelle. Dies bedeutet, daß die Lamellen bei der fertigen Hülse eine innere Verwindung aufweisen, wobei der Durchstellwinkel am voreilenden Seitenrand etwas größer ist als am nacheilenden Seitenrand. Darunter könnte die gleichmä­ ßige Lage der Lamellen-Innenkanten in der Zylinderlauffläche leiden.

Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 11 wird daher bereits beim Durchstellen aus der Grundfläche den Lamellen eine Verwindung erteilt, welche der durch das Biegen zwangsläufig erzeugten Verwindung entgegenwirkt. Nach Anspruch 12 ist diese Gegen­ wirkung gerade so groß, daß die Lamellen nach dem Biegen der Grundfläche zur Hülse einen etwa gleichbleibenden Durchstell­ winkel aufweisen. Dadurch wird eine ausgezeichnete gleich­ bleibende Lage der Lamellen-Innenkanten in der Zylinderlauf­ bahn gewährleistet.

Anhand der Figuren wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Aufsicht auf einen abgelängten Blechstreifen zur Bildung der erfindungsgemäßen Hülse,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 3,

Fig. 3 eine axiale Aufsicht auf die aus dem Blechstreifen gemäß Fig. 1 gebildete erfindungsgemäße Hülse,

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1,

Fig. 5 einen stark vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 4,

Fig. 6 eine schematische Teildarstellung des Biegevorgangs des zur Herstellung der erfindungsgemäßen Hülse verwendeten Blechstreifens und

Fig. 7 eine Teilschrägansicht eines Blechstreifens mit aus­ gestellten und in sich verwundenen Lamellen gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bei der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform wird gemäß Fig. 1 ein fortlaufendes Blechband 10 mit schräg zu dessen Längserstreckung 12 verlaufenden parallelen Bahnen 14 von Lamellen 16 versehen, indem gemäß Fig. 5 leicht ge­ krümmte Linien 18 zur Bildung der später in der Zylinderin­ nenwand des zu gießenden Zylinderblockmaterials liegenden freien Lamellenränder sowie jeweils an beiden Enden der ge­ krümmten Linien 18 durch kreissegmentförmige Lochstempel kon­ vexe Freischnitte 20 an den seitlichen Rändern 19 der Lamel­ len 16 gebildet werden. Zwischen den einzelnen Lamellenbahnen 14 bleiben von der Grundfläche des Blechstreifens 10 durch­ laufende Stege 22 unverändert stehen. Während eine Endkante 24 im wesentlichen längs der Mitte eines Stegs 22 mit Einzie­ hungen 25 verläuft, werden beim Schneiden der gegenüberlie­ genden Endkante 26 längs einer Stegmittellinie lappenförmige Vorsprünge 28 stehen gelassen, die nach dem Rundbiegen des Blechstreifens 10 zu einer Hülse gemäß Fig. 2 und 3 zum gegenseitigen festen Verbinden, beispielsweise Verschweißen, der beiden Endkanten 24 und 26 dienen.

An beiden axialen Enden der allgemein mit 30 bezeichneten Hülse bzw. an den seitlichen Rändern des Blechstreifens 10 ist je ein um den ganzen Umfang der Hülse durchlaufender und von Lamellen 16 freier Randstreifen 32 bzw. 34 etwa mit der Breite 36 vorgesehen. Zwischen den Randstreifen 32 und 34 und den Stegen 22 sind jeweils etwa dreieckige, von Lamellen 16 freie Zwickel 38 der unveränderten Grundfläche des Blech­ streifens 10 gebildet, die jeweils mit den Randstreifen 32, 34 und den Stegen 22 zusammenhängen und in der gleichen ra­ dialen Ebene der Hülse 30 liegen.

Die Lamellen 16 werden in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise schräg durchgestellt, so daß sie von der Grundfläche der Hülse 30 nach innen ragen.

Es ist ersichtlich, daß die schräg zur Längserstreckung 12 des Blechstreifens 10 angeordneten Lamellenbahnen 14 auf der Hülse gemäß Fig. 2 schraubenförmig verlaufen.

Gemäß Fig. 1 und 4 sind in den an den einen Randstreifen 32 angrenzenden Zwickeln 38 die jeweilige Lamellenbahn 14 fortsetzende, jedoch gegenüber den übrigen Lamellen 16 in ihrer Längserstreckung zu dem Randstreifen 32 hin zunehmend verkürzte Lamellen 17 vorgesehen. An ihrem an dem benachbar­ ten Steg 22 angrenzenden seitlichen Rand 19 tragen diese ver­ kürzten Lamellen 17 die gleichen seitlichen Freischnitte 20 wie die nicht verkürzten Lamellen 16. Um gleichwirkende Frei­ schnitte auch an den entgegengesetzten seitlichen Rändern zu erzielen, werden vorzugsweise durch Lochstempel etwa hantel­ förmige Ausnehmungen bzw. Schnitte 21 in die Grundfläche des Blechstreifens 10 gestanzt. Die verkürzten Lamellen 17 er­ strecken sich somit in Fortsetzung der nicht verkürzten La­ mellen 16 bis zum Randstreifen 32, so daß die Lauffläche des herzustellenden Zylinders vor allem in dem besonders stark beanspruchten Bereich, der dem Umkehrbereich des Kolbens entspricht, durch Kanten von eingegossenen Lamellen gleichmä­ ßig verstärkt ist.

Wenn die Lamellen genau senkrecht zu den Mittellinien 23 der zwischen den Lamellenbahnen 14 angeordneten Stege 22 verlau­ fen würden, so ergäben sich in Axialrichtung der fertigen Hülse, die der Bewegungsrichtung des Kolbens im Zylinder ent­ spricht, zwischen den Lamellenkanten 18 benachbarter Lamel­ lenbahnen 14 durchgehende bandförmige Bereiche, in denen die Zylinderlaufbahn nicht von Lamellenkanten verstärkt ist. Dies wird dadurch vermieden, daß die Lamellen 16 nebeneinanderlie­ gender Bahnen 14 um ihren halben Abstand 35 in Richtung der Bahnen gegeneinander versetzt sind. Darüber hinaus werden die von Lamellen freien Bereiche der Zylinderlaufbahn in Bewe­ gungsrichtung des Kolbens auch dadurch verringert, daß die Lamellen 14 nicht genau unter rechtem Winkel zu den Stegen 22 angeordnet sind, sondern vom rechten Winkel um einen klei­ nen Winkel α abweichen.

Wenn man einen Blechstreifen mit bereits nach innen durchge­ stellten Lamellen 16, die zu schrägen Lamellenbahnen 14 zu­ sammengefaßt sind, über einen sich gemäß dem Pfeil 37 drehen­ den allgemein zylindrischen Dorn 39 mit radialen zwischen die Bahnen 14 greifenden Mitnehmerstegen 40 in der in Fig. 6 ge­ zeigten Weise biegt, so ergibt sich zwar insgesamt ein durch die strichpunktierte Linie 41 angedeuteter Innendurchmesser der zu bildenden Lamellenhülse, jedoch wird jeweils die vor­ eilende Anbindung jeder Lamelle 16 an den Blechstreifen 10 weniger nach innen gebogen als die nacheilende. Dadurch weist die Lamelle 16 am voreilenden Rand 43 einen größeren Innen­ durchmesser auf als am nacheilenden Rand 45. Somit ergibt sich kein gleichmäßiger Innendurchmesser beim Eingießen in den Zylinderblock.

Um dies zu vermeiden, wird den Lamellen 16 beim Durchstellen aus dem Blechstreifen 10 eine Verwindung erteilt, die an der Außenkante 18 einem Verwindungswinkel 47 entspricht (Fig. 7). Vor dem Biegevorgang, der durch den Pfeil 49 angedeutet ist, ist daher der Innendurchmesser des voreilenden Randes 43 kleiner als der Innendurchmesser des nacheilenden Randes 45. Dies entspricht einem etwas kleineren Durchstellwinkel am voreilenden Rand 43 und einem etwas größere Durchstellwinkel der Lamelle 16 am nacheilenden Rand 45. Durch den nachfolgen­ den Biegegang wird sodann der Außendurchmesser der Lamellen 16 sowie gleichzeitig der Durchstellwinkel derselben über die ganze Länge der freien Lamellenkante 18 etwa gleichbleibend. Somit ergibt sich beim Eingießen in den Zylinderblock ein etwa gleichmäßiger Innendurchmesser der Lamellen 16.

Claims (12)

1. In einen Zylinderblock einer Brennkraftmaschine einzugie­ ßende perforierte Hülse, die aus einem verschleißbestän­ digen, einen höheren Schmelzpunkt als das Grundmaterial des Zylinderblocks aufweisenden dünnwandigen Blechstrei­ fen mit aus einer Grundfläche durchgestellten Lamellen hergestellt ist, wobei die Lamellen mit einer durch ther­ misches Spritzen aufgebrachten Schicht versehen und in schraubenförmig um die Achse der Hülse verlaufenden Bah­ nen angeordnet sind und wobei zwischen den Lamellenbahnen in der Grundfläche liegende Stege angeordnet sind, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lamellen (16) aus der Grundfläche nach innen durchgestellt und mit ihrer Längs­ erstreckung etwa quer zur Längsrichtung der Bahnen (14) angeordnet sind, daß ihre seitlichen Ränder (19) durch Freischnitte (20) gebildet sind und daß beide axialen Enden der Hülse (30) je einen in der Grundfläche liegen­ den, mit den Stegen (22) zusammenhängenden und von Lamel­ len (16) freien Randstreifen (32, 34) aufweisen, welcher um den ganzen Hülsenumfang verläuft.

2. Hülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randstreifen (32, 34) mit den Stegen (22) von Lamellen (16) freie Zwickel (38) der Grundfläche bilden.

3. Hülse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Endkanten (24, 26) des die Hülse (30) bildenden Blechstreifens (10) wenigstens teilweise längs der Mitte eines oder mehrerer Stege (22) geschnit­ ten und durch Verbindungseinrichtungen (28) miteinander verbunden sind.

4. Hülse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtungen aus Vorsprüngen (28) bestehen, die aus einer Endkante (26, 42, 44) des Blechstreifens (10) vorstehen und an der anderen Endkante (24, 42, 44) des Blechstreifens (10) befestigt sind.

5. Hülse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die seitlichen Freischnitte (20) der Lamellen (16) durch Lochstempel erzeugt sind.

6. Hülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den von den Randstreifen mit den Stegen (22) gebildeten Zwic­ keln der Grundfläche (10) wenigstens an einem axialen En­ de der Hülse die Lamellenbahnen (14) fortsetzende, jedoch gegenüber den übrigen Lamellen (16) in ihrer Längser­ streckung zu den Randstreifen (32) hin zunehmend verkürz­ te Lamellen (17) mit seitlichen Einziehungen (20) vorge­ sehen sind, welche die Zwickel gleichmäßig ausfüllen und die jeweils an einem seitlichen Rand (20) mit einem Rand­ streifen (32) und am anderen seitlichen Rand (20) mit einem Steg (22) zusammenhängen.

7. Hülse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ver­ kürzte Lamellen (17) an beiden axialen Enden der Hülse vorgesehen sind.

8. Hülse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verkürzten Lamellen (17) durch Lochstempel zum Durch­ stellen freigeschnitten sind.

9. Hülse nach einem der Ansprüche 1 oder 6-8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lamellen (16) nebeneinanderliegen­ der Bahnen (14) um ihren halben Abstand (35) in Richtung der Bahnen (14) gegeneinander versetzt sind.

10. Hülse nach einem der Ansprüche 1 oder 6-9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lamellen (16) unter einem von 90° leicht abweichenden Winkel (90 + α) zu den Stegen (22) angeordnet sind.

11. Verfahren zur Herstellung der Hülse nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, wobei die Lamellen in der ebenen Grundfläche erzeugt und aus dieser durchgestellt werden und sodann die Grundfläche zur Bildung der Hülse in eine zylindrische Form gebogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß den Lamellen beim Durchstellen aus der ebenen Grund­ fläche eine Verwindung derart erteilt wird, daß der Durchstellwinkel der Lamellen vor dem Biegen der Grund­ fläche an ihrem in Biegerichtung vorderen Seitenrand kleiner ist als am jeweils rückwärtigen Seitenrand.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verwindungsgrad der Lamellen so groß gewählt wird, daß nach dem Biegen der Grundfläche zur Hülse die Lamel­ len über ihre Längserstreckung einen etwa gleichbleiben­ den Durchstellwinkel aufweisen.