JP2014516131A - シリンダライナならびに少なくとも１つのシリンダライナとクランクケースとから成る構造ユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関のシリンダクランクケース（１１，１２；１１１，１１２）に用いられるシリンダライナ（３０，１３０）に関し、該シリンダライナ（３０，１３０）の外周面（３４，１３４）の少なくとも１つの部分領域が、金属材料から成るスリーブ（３５，１３５）によって取り囲まれていることを特徴とする。さらに本発明は、内燃機関に用いられる、少なくとも１つのシリンダライナ（３０，１３０）およびシリンダクランクケース（１１，１２；１１１，１１２）から成る構造ユニット（１０，１１０）に関する。

Description

本発明は、内燃機関のシリンダクランクケースに用いられるシリンダライナに関する。さらに本発明は、内燃機関に用いられる、少なくとも１つのシリンダライナとシリンダクランクケースとから成る構造ユニットであって、少なくとも１つのシリンダライナに対応配置された少なくとも１つの冷却材室を有する、構造ユニットに関する。

内燃機関において、「湿式」のシリンダライナと「乾式」のシリンダライナとが区別される。湿式のシリンダライナにおいて、冷却材室は、シリンダクランクケース内に組み込まれ、シリンダクランクケースとシリンダライナとの間に形成されている。この場合、冷却材に直接に接触するシリンダライナが、冷却材内のキャビテーションにより損傷されるおそれがある。キャビテーションは、たとえば、燃焼室内のガス力およびピストンの横方向運動時の衝撃により発生させられる高周波の振動により引き起こされる。高周波の振動は、特にシリンダライナを介して冷却材に伝達される。キャビテーションの発生時に典型的である極端な圧力ピークおよび温度ピークは、この場合、シリンダライナの特に外周面の材料の損傷を引き起こす。このおそれは特に、シリンダライナが鋳鉄材料から製造されている場合に生じる。なぜならば、この鋳鉄材料は、グラファイト包有物（球状グラファイトまたは層状グラファイト）に基づいて、比較的不均質な構造を有しているからである。この不均質な構造は、このような極端な圧力ピークおよび温度ピークに対して特に弱いので、材料粒子がシリンダライナから脱落し得る。その結果シリンダ壁に穴が生じ、これにより冷却材が燃焼室の方向に漏れ出ることがある。

したがって、本発明の根底を成す課題は、上述のシリンダライナ、もしくは少なくとも１つのシリンダライナおよびシリンダクランクケースから成る上述の構造ユニットを改良して、キャビテーション損傷のおそれを少なくとも減じることである。

上記課題を解決するために本発明に係る構成では、シリンダライナの外周面の少なくとも１つの部分領域が、金属材料から成るスリーブによって取り囲まれているようにした。さらに本発明の対象は、少なくとも１つのシリンダライナおよびシリンダクランクケースから成る構造ユニットであり、この場合、シリンダライナの外周面の少なくとも１つの部分領域が、少なくとも１つの冷却材室に面した、金属材料から成るスリーブによって取り囲まれている。

本発明による構成は、シリンダライナの外周面が、少なくとも部分的に、キャビテーション耐性の材料から成る被覆部によってキャビテーション損傷から保護されることで優れている。本発明に係るシリンダライナもしくは本発明に係る構造ユニットの、キャビテーションによる損傷は、これにより明らかに減じられる。

本発明の有利な実施の形態は、従属請求項に記載されている。

好適には、シリンダライナの外周面全体が、金属材料から成るスリーブによって取り囲まれている。これにより、キャビテーション損傷からの保護を最適化することができる。鋼材料から成るスリーブは、特にキャビテーション発生時に生じる圧力および温度が作用することに対して耐性がある。

本発明により規定されたスリーブは、特に鋳鉄材料から成るシリンダライナをキャビテーション損傷から保護する。

本発明により設けられたスリーブは、自体公知の方法で、シリンダライナの外周面に収縮嵌めされるか、またはシリンダライナの外周面に鋳ぐるまれて結合されている。

スリーブが、シリンダライナの外周面の少なくとも１つの部分領域を取り囲んでいる場合、スリーブがシリンダライナの外周面に面一に整合していると有利である。これにより、滑らかな外周面を形成することができる。

本発明の実施の形態を以下に添付の図面につき詳しく説明する。図面は概略的であり、正しい縮尺ではない。

本発明によるシリンダライナの第１の実施の形態を示す断面図である。 本発明によるシリンダライナの別の実施の形態を示す断面図である。 図１に示したシリンダライナを有する本発明による構造ユニットを部分的に示す断面図である。 図２に示したシリンダライナを備える本発明による構造ユニットを部分的に示す断面図である。

図１は、本発明によるシリンダライナ３０の第１の実施の形態を示している。シリンダライナ３０は、本実施の形態では、自体公知の形式で鋳鉄材料から成っていて、たとえば遠心鋳造法で製造されていてよい。シリンダライナ３０は、本実施の形態では、環状に延びるフランジ３２を備えた軸部３１を有している。フランジ３２の下方で軸部３１には、環状に延びるえぐられた凹所（Hohlkehle）３３が延びている。軸部３１の外周面３４は、本発明によれば、スリーブ３５によって取り囲まれている。このスリーブ３５は、本実施の形態では鋼材料から製造されている。スリーブ３５は、本実施の形態ではシリンダライナ３０の仕上げ加工後に軸部３１に被せ嵌められ、自体公知の方法で収縮嵌めにより位置固定される。

図２は、本発明によるシリンダライナ１３０の第２の実施の形態を示している。シリンダライナ１３０は、本実施の形態では、やはり鋳鉄材料から成っている。シリンダライナ１３０は、本実施の形態では、環状に延びるフランジ１３２を備えた軸部１３１を有している。フランジ１３２の下方では軸部１３１に、環状に延びるえぐられた凹所１３３が設けられている。軸部１３１の下方の領域には環状に延びる溝１３６が設けられている。軸部１３１の外周面１３４は、本発明によれば部分的にスリーブ１３５によって取り囲まれている。スリーブ１３５は、本実施の形態では、鋼材料から製造されている。スリーブ１３５は、本実施の形態では、シリンダライナ１３０の鋳造金型内に挿入されて、自体公知の方法でシリンダライナ１３０に鋳ぐるまれて結合される。シリンダライナ１３０の仕上げ加工後に、滑らかな外側の表面が生じ、この外側の表面はスリーブ１３５と、外周面１３４の露出した領域とにより形成されている。この場合、スリーブ１３５は周面１３４に面一に整合している。

図３は、内燃機関に用いられる本発明による構造ユニット１０の第１の実施の形態を示している。構造ユニット１０は、上側のシリンダケース１１と、該シリンダケース１１に隣接した下側のクランクケース１２とを有している。シリンダケース１１と、クランクケース１２とは、自体公知の方法で好適にはアルミニウムまたはマグネシウムをベースとする軽金属合金または鋳鉄合金から成っている。シリンダケース１１内には、図１に示した少なくとも１つのシリンダライナ３０が挿入されている。シリンダライナ３０は、本実施の形態では、シリンダケース１１の段部２３によってセンタリングされている。シリンダライナ３０内で滑動するピストンは、公知の形式でコンロッドを介してクランクシャフトに結合されている（図示せず）。この場合、クランクシャフトは、クランクケース１２内に形成された支承箇所１４に支承されている。

運転中にシリンダライナ３０を冷却するために、シリンダケース１１内にはシリンダライナ３０を取り囲む冷却材室１３が設けられている。この冷却材室１３は、切欠きの形態で直接にシリンダケース１１に形成されており、シリンダライナ３０を、当該シリンダライナ３０のほぼ軸方向高さ全体にわたって取り囲んでいる。本発明によれば、冷却材室１３内に存在する冷却材は、シリンダライナ３０の外周面３４を取り囲むスリーブ３５に直接に接触している。スリーブ３５および冷却材室１３の内周面２１は、冷却材室１３を半径方向で画定している。冷却材室１３は、上方に向かってフランジ３２とシリンダヘッドカバー１７とにより密閉されている。

図４は、内燃機関に用いられる本発明による構造ユニット１１０の別の実施の形態を示している。構造ユニット１１０は、実質的に図３に示した構造ユニット１０に相当しているので、同一の構造エレメントは同一の符号を備えており、これらの構造エレメントに関しては、図３の図面の説明が参照される。構造ユニット１１０は、同様に上側のシリンダケース１１１と、該シリンダケース１１１に隣接する下側のクランクケース１１２とを有している。シリンダケース１１１内には、図２に示した少なくとも１つのシリンダライナ１３０が挿入されている。シリンダライナ１３０は、本実施の形態では、段部１２３ならびにそのフランジ１３２によって、シリンダケース１１１内でセンタリングされている。さらにシリンダライナ１３０は、シリンダヘッドカバー１１７により位置固定されている。

運転中にシリンダライナ１３０を冷却するために、シリンダケース１１１内には、シリンダライナ１３０を取り囲む冷却材室１１３が設けられている。この冷却材室１１３は、切欠きの形態で直接にシリンダケース１１１に形成されており、シリンダライナ１３０をそのスリーブ１３５の軸方向高さにわたってのみ取り囲んでいる。本発明によれば、冷却材室１１３内に存在する冷却材は、シリンダライナ１３０の外周面１３４を取り囲むスリーブ１３５に直接に接触している。スリーブ１３５および冷却材室１１３の内周面１２１は、冷却材室１１３を半径方向で画定している。

結果として、シリンダライナの外周面３４，１３４は、本発明により設けられたスリーブ３５，１３５によって、冷却材室１３，１１３内に存在する冷却材を原因とするキャビテーション損傷から効果的に保護されている。

Claims (12)

1. 内燃機関のシリンダクランクケース（１１，１２；１１１，１１２）に用いられるシリンダライナ（３０，１３０）であって、
   該シリンダライナ（３０，１３０）の外周面（３４，１３４）の少なくとも１つの部分領域が、金属材料から成るスリーブ（３５，１３５）によって取り囲まれていることを特徴とする、内燃機関のシリンダクランクケースに用いられるシリンダライナ。
2. 前記シリンダライナ（３０）の前記外周面（３４）全体が、金属材料から成るスリーブ（３５）によって取り囲まれている、請求項１記載のシリンダライナ。
3. 前記スリーブ（３５，１３５）は、鋼材料から成っている、請求項１または２記載のシリンダライナ。
4. 前記シリンダライナ（３０，１３０）は、鋳鉄材料から成っている、請求項１または２記載のシリンダライナ。
5. 前記スリーブ（３５）は、前記シリンダライナ（３０）の前記外周面（３４）に収縮嵌めされている、請求項１記載のシリンダライナ。
6. 前記スリーブ（１３５）は、前記シリンダライナ（１３０）の前記外周面（３４）に鋳ぐるまれて結合されている、請求項１記載のシリンダライナ。
7. 前記スリーブ（１３５）は、前記シリンダライナ（１３０）の前記外周面（１３４）の少なくとも１つの部分領域を取り囲んでおり、前記シリンダライナ（１３０）の前記外周面（１３４）に面一に整合している、請求項１記載のシリンダライナ。
8. 内燃機関に用いられる、少なくとも１つのシリンダライナ（３０，１３０）およびシリンダクランクケース（１１，１２；１１１，１１２）から成る構造ユニット（１０，１１０）であって、前記少なくとも１つのシリンダライナ（３０，１３０）に対応配置された少なくとも１つの冷却材室（１３，１１３）が設けられている、構造ユニット（１０，１１０）において、
   前記シリンダライナ（３０，１３０）の外周面（３４，１３４）の少なくとも１つの部分領域が、前記少なくとも１つの冷却材室（１３，１１３）に面した、金属材料から成るスリーブ（３５，１３５）によって取り囲まれていることを特徴とする、構造ユニット（１０，１１０）。
9. 前記シリンダライナ（３０）の前記外周面（３４）全体が、前記少なくとも１つの冷却室（１３）に面した、金属材料から成るスリーブ（３５）によって取り囲まれている、請求項８記載の構造ユニット。
10. 前記スリーブ（３５，１３５）は、鋼材料から成っている、請求項８記載の構造ユニット。
11. 前記シリンダライナ（３０，１３０）は、鋳鉄材料から成っている、請求項８記載の構造ユニット。
12. 前記スリーブ（１３５）は、前記シリンダライナ（１３０）の前記外周面（１３４）の少なくとも１つの部分領域を取り囲み、前記シリンダライナ（１３０）の前記外周面（１３４）に面一に整合している、請求項８記載の構造ユニット。

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