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Die Erfindung betrifft eine nasse Zylinderlaufbuchse für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche nasse Zylinderlaufbuchse für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist beispielsweise bereits der
DE 43 17 836 C1 als bekannt zu entnehmen. Die Zylinderlaufbuchse weist dabei eine einen Zylinder für einen Kolben der Hubkolbenmaschine bildende Innenwand auf. Ferner weist die Zylinderlaufbuchse eine zumindest einen Längenbereich der Innenwand umgebende Außenwand auf, welche die Innenwand zumindest außenseitig zumindest überwiegend umgibt. Die Zylinderlaufbuchse ist dabei als nasse Zylinderlaufbuchse ausgebildet, da die Außenwand auf einer der Innenwand abgewandten Außenseite direkt von einem Kühlmedium, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, zum Kühlen der Zylinderlaufbuchse umströmbar ist.
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Außerdem offenbart die
DE 198 18 589 A1 eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, einem mit diesem durch Zylinderkopfschrauben verbundenen Zylinderkopf und mit mindestens einem flüssigkeitsgekühlten Zylinder, der eine bis zum Zylinderkopf reichende Laufbüchse und einen die Laufbüchse umgebenden Kühlmantel aufweist, der mit der Laufbüchse mindestens einen von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Raum begrenzt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Zylinderlaufbuchse der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass das Gewicht der Zylinderlaufbuchse besonders gering gehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Zylinderlaufbuchse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Zylinderlaufbuchse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass das Gewicht der Zylinderlaufbuchse besonders gering gehalten werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Innenwand und die Außenwand durch jeweilige, voneinander separat ausgebildete und miteinander verbundene Einzelbauteile gebildet sind. Mit anderen Worten ist die Innenwand durch ein erstes Einzelbauteil, insbesondere durch einen ersten Zylinder, gebildet, wobei die Außenwand beispielsweise durch ein zweites Einzelbauteil, insbesondere durch einen zweiten Zylinder, gebildet ist. Dabei sind die Einzelbauteile separat voneinander ausgebildet und miteinander verbunden. Hierdurch kann sich im Vergleich zu herkömmlichen Zylinderlaufbuchsen, welche auch als Zylinderbuchsen, Laufbuchsen, Liner oder Zylinderliner bezeichnet werden, eine Reduzierung des Bauteilgewichts realisiert werden. Ferner kann eine besonders vorteilhafte Abfuhr von Wärme, insbesondere von motorischer Verbrennungswärme, realisiert werden, da beispielsweise besonders geringe Wanddicken der Zylinderlaufbuchse, insbesondere der Außenwand, realisiert werden können. Außerdem können beispielsweise verbesserte Wärmeübergangsverhältnisse dargestellt werden.
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Insbesondere im Falle eines erforderlichen Korrosionsschutzes stellt die erfindungsgemäße Zylinderlaufbuchse, insbesondere als Zylinderlaufbuchse für Lastkraftwagen, eine Alternative zum thermischen Beschichten mittels Lichtbogendrahtspritzen (LDS) dar, wobei die erfindungsgemäße Zylinderlaufbuchse besonders kostengünstig gefertigt werden kann. Insbesondere kann im Rahmen der Herstellung der erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse auf die Herstellung einer thermischen Spritzschicht inklusive eines Aufrauens einer solchen thermischen Spritzschicht verzichtet werden, sodass eine besonders kostengünstige Fertigungskette zum Herstellen der Zylinderlaufbuchse dargestellt werden kann.
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Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass herkömmlicherweise verwendete Zylinderlaufbuchsen (ZLB) einstückig ausgebildet und dabei beispielsweise als einteilige Drehteile ausgebildet sind. Dabei weisen herkömmliche Zylinderlaufbuchsen ein hohes Bauteilgewicht auf. Zudem ist eine Kühlleistung eines Kühlkreislaufes der beispielsweise als Lastkraftwagen-Brennkraftmaschine ausgebildeten Hubkolbenmaschine auch durch die Wärmeleitung durch die Zylinderwandung hindurch bestimmt. Eine verbesserte Wärmeleitung erfordert unter Umständen eine geringere Wassermenge im Kühlkreislauf, wodurch gegebenenfalls die Masse des gesamten Motors weiter reduziert werden kann. Bei Verwendung von schwefelhaltigen Dieselkraftstoffen, insbesondere in Euro-6-Motoren mit gekühlter Abgasrückführung (AGR), kann es zu Kondensatbildung und in weiterer Folge zum Korrosionsangriff an der Zylinder-/Kolbenlauffläche kommen. Hier ist die bekannte bauteilseitige Abhilfe das Aufbringen einer metallischen, korrosionsbeständigen LDS-Schutzschicht, was jedoch zu erhöhten Kosten führt.
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Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können mittels der erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse vermieden werden, wobei diese die Realisierung eines vorteilhaften Wärmeabtransports und eines hinreichenden Korrosionsschutzes ermöglicht, wobei gleichzeitig die Kosten der Zylinderlaufbuchse besonders gering gehalten werden können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine schematische Perspektivansicht eines eine Innenwand der Zylinderlaufbuchse bildenden ersten Einzelbauteils;
- 3 eine schematische Perspektivansicht des ersten Einzelbauteils, welche zumindest in einem Längenbereich mit einem als Stabelement, insbesondere als Draht, ausgebildeten Abstandshalteelement umwickelt ist; und
- 4 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht der Zylinderlaufbuchse gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Zylinderlaufbuchse (ZLB) für eine Hubkolbenmaschine, wobei die Zylinderlaufbuchse 10 auch als Laufbuchse, Zylinderbuchse, Liner oder Zylinderliner bezeichnet wird und - wie im Folgenden noch genauer erläutert wird - als nasse Zylinderlaufbuchse ausgebildet ist. Die Zylinderlaufbuchse 10 wird dabei für eine beziehungsweise in einer Hubkolbenmaschine verwendet, welche vorzugsweise als Verbrennungskraftmaschine und somit als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, welches mittels des Antriebsstrangs, insbesondere mittels der Hubkolbenmaschine, antreibbar ist. Dabei ist das Kraftfahrzeug beispielsweise als Nutzfahrzeug beziehungsweise als Lastkraftwagen (LKW) ausgebildet.
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Die Hubkolbenmaschine weist ein beispielsweise als Zylinderkurbelgehäuse ausgebildetes und auch als Motorblock bezeichnetes Zylindergehäuse auf, in dessen Inneren beispielsweise die Zylinderlaufbuchse 10 angeordnet ist. Die Zylinderlaufbuchse 10 ist als nasse Zylinderlaufbuchse ausgebildet, da sie in eingebautem Zustand, das heißt im vollständig hergestellten Zustand der Hubkolbenmaschine konstruktionsbedingt zumindest partiell von einem Kühlmittel direkt umströmt beziehungsweise umspült wird. Das Kühlmittel wird auch als Motorkühlmittel bezeichnet und ist beispielsweise eine Kühlflüssigkeit, welche auch als Wasser beziehungsweise Kühlwasser bezeichnet wird und einen auch als Wasserkreislauf bezeichneten Kühlkreislauf durchströmt. Die Bauform der nassen Zylinderlaufbuchse wird üblicherweise unter anderem aus Gründen der einfachen Montierbarkeit beziehungsweise der Montagemöglichkeit in auch als Brennkraftmaschine bezeichneten Verbrennungskraftmaschinen für schwere Lastkraftwagen verwendet.
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Der Zylinderlaufbuchse 10 kommt insbesondere die Aufgabe zu, in ihrem Inneren einen in den Fig. nicht dargestellten oszillierenden Kolben der Hubkolbenmaschine zu führen. In einem Endbereich 12 der Zylinderlaufbuchse 10 bildet diese zusammen mit einem beispielsweise mit dem Motorblock verbundenen Zylinderkopf der Hubkolbenmaschine und dem Kolben einen Brennraum, welcher auch als Verbrennungsraum bezeichnet wird. An einem dem Endbereich 12 gegenüberliegenden Ende 14 der Zylinderlaufbuchse 10 befindet sich im vollständig hergestellten Zustand der Hubkolbenmaschine, insbesondere bezogen auf eine Betriebslage der Zylinderlaufbuchse 10, ein Kurbelraum der Hubkolbenmaschine, wobei der Kurbelraum auch als Ölraum bezeichnet wird. In dem Kurbelraum ist beispielsweise eine als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle der Hubkolbenmaschine aufgenommen, wobei die Kurbelwelle über ein Pleuel gelenkig mit dem Kolben gekoppelt ist. Im vollständig hergestellten Zustand der Hubkolbenmaschine ist der Kolben translatorisch bewegbar in der Zylinderlaufbuchse 10 aufgenommen. Infolge der gelenkigen Kopplung des Kolbens über das Pleuel mit der Kurbelwelle kann die translatorische Bewegung des Kolbens in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle relativ zu dem Motorblock umgewandelt werden.
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Üblicherweise werden jeweilige Rohteile für die nasse Zylinderlaufbuchse 10 zunächst als dickwandige Rohre beziehungsweise Rohrabschnitte im Schleudergießverfahren hergestellt, bevor sie durch eine konventionelle Drehbearbeitung ihre geforderte Geometrie erhalten. Im letzten Bearbeitungsschritt wird die Zylinderlaufbuchse innen gehont, um definierte tribologischen Verhältnisse im Zusammenwirken mit den in ihrem Inneren bewegten Motorkomponenten (Kolbenring und Kolben) herbeizuführen. Üblicherweise ist eine ZLB einstückig beziehungsweise einteilig aus einem homogenen Werkstoff wie beispielsweise Eisenguss beziehungsweise Grauguss mit Lamellengraphit gefertigt.
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Die Zylinderlaufbuchse 10 weist eine Innenwand 16 auf, durch welche ein Zylinder 18 für den genannten Kolben gebildet ist. Insbesondere bildet die Innenwand 16 eine Zylinderwand 20, welche auch als Zylinderlaufbahn, Lauffläche, Zylinderlauffläche oder Kolbenlauffläche bezeichnet wird und den Zylinder 18 begrenzt. Dabei ist der in dem Zylinder 18 translatorisch bewegbar aufnehmbare beziehungsweise aufgenommene Kolben in seiner radialen Richtung an der Lauffläche abstützbar und wird mittels der Lauffläche und somit mittels der Innenwand 16 geführt, insbesondere wenn sich der Kolben zwischen seinem oberen Totpunkt und seinem unteren Totpunkt translatorisch hin- und herbewegt.
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Außerdem weist die Zylinderlaufbuchse 10 eine die Innenwand 16 zumindest in einem Längenbereich, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, umgebende Außenwand 22 auf, wobei die Lauffläche (Zylinderwand 20) der Außenwand 22 abgewandt ist. Die Außenwand 22 ist auf einer der Innenwand 16 abgewandten Außenseite 24 direkt von dem zuvor genannten und auch als Kühlmedium bezeichneten Kühlmittel zum Kühlen der Zylinderlaufbuchse 10 umströmbar, sodass das Kühlmedium die Außenseite 24 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, direkt an- und umströmen und in der Folge umspülen kann, sodass ein effektiver und effizienter Wärmeabtransport von der Zylinderlaufbuchse 10 darstellbar ist.
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In dem Bestreben, das Gewicht der Zylinderlaufbuchse 10 und somit der Hubkolbenmaschine insgesamt besonders gering halten zu können, wird folgende neuartige Bauweise für die Zylinderlaufbuchse 10 vorgeschlagen. Dabei ist die Zylinderlaufbuchse 10 nicht etwa einstückig beziehungsweise einteilig ausgebildet, sondern die Zylinderlaufbuchse 10 ist durch mehrere Einzelteile gebildet. Dabei sind die Innenwand 16 und die Außenwand 22 durch jeweilige, voneinander separat ausgebildete und miteinander verbundene Einzelbauteile 26 und 28 gebildet. Dabei ist die Innenwand 16 durch das erste Einzelbauteil 26 gebildet, wobei die Außenwand 22 durch das zweite Einzelbauteil 28 gebildet ist. Die Einzelbauteile 26 und 28 sind dabei separat voneinander ausgebildet und miteinander verbunden. Das Einzelbauteil 26 wird auch als innerer dünnwandiger Zylinder bezeichnet, wobei das Einzelbauteil 28 auch als dünnwandiger äußerer Zylinder bezeichnet wird. Dabei wird der innere dünnwandige Zylinder von dem im mittleren Durchmesser größeren äußeren dünnwandigen Zylinder umgeben, insbesondere unter Ausbildung eines in radialer Richtung der Zylinderlaufbuchse 10 zwischen den Einzelbauteilen 26 und 28 angeordneten Ringspalts 30. In dem Ringspalt 30 zwischen den Zylindern (Einzelbauteile 26 und 28) ist wenigstens ein Abstandshalteelement 32 angeordnet, welches auch als Abstandshalter bezeichnet wird. Das Abstandshalteelement 32 fungiert in der jeweils gewählten Ausprägung als Regelgröße für die geometrischen beziehungsweise mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Steifigkeit, sowie das thermische Verhalten, insbesondere Wärmeleitung, der Zylinderlaufbuchse 10.
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In letzter Konsequenz ist auch ein Verzicht des Ringspalts 30 möglich, sodass in einer in den Fig. nicht dargestellten Ausführungsform der auch als Innenzylinder bezeichnete innere Zylinder und auch als Außenzylinder bezeichnete äußere Zylinder unmittelbar ineinander montiert sind und sich somit direkt gegenseitig kontaktieren. Vorzugsweise bestehen die beiden Zylinder aus einem Stahlblech, wobei sich der Werkstoff für den Innenzylinder von dem Werkstoff des umgebenden Außenzylinders durchaus unterscheiden kann. Beispielsweise ist aus Gründen der Temperaturbeständigkeit und der Reibungsverhältnisse der Innenzylinder aus einem Stahlwerkstoff gefertigt. Aus Korrosionsschutzgründen, insbesondere bei der Verwendung schwefelhaltiger Kraftstoffe beim Betreiben der Brennkraftmaschine, kann der Innenzylinder vorteilhaft aus einem bekannten chromlegierten Edelstahl wie beispielsweise X20Cr13 gefertigt sein. Dagegen können für den Außenzylinder beziehungsweise für den Abstandshalter für thermisch hochbeanspruchte Motoren besonders gut wärmeleitende, aluminium- oder kupferbasierende Werkstoffe in Frage kommen.
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Die beiden Zylinder weisen jeweils an einem Ende 34 eine scheibenförmige durchmesservergrößernde Abstellung in Form eines jeweiligen Kragens 36 beziehungsweise 38 zur späteren Bildung eines Anlagebundes 40 der Zylinderlaufbuchse 10 auf. Vorzugsweise werden die beiden Zylinder als Einzelteile besonders kostengünstig ausgehend von Blechronden durch Tiefziehen gefertigt. Falls die konstruktive Auslegung der Innen- beziehungsweise Außenzylinder beim Tiefziehen den jeweils werkstoffspezifischen maximal möglichen Umformgrad überschreitet, kann eine jeweils zweiteilige Ausführung gewählt sein. Dies ist in 2 am Beispiel des Innenzylinders (Einzelbauteil 26) dargestellt. Das Einzelbauteil 26 weist dabei wenigstens zwei Einzelteile 42 und 44 auf, welche als separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Bauelemente ausgebildet sind. Das Einzelteil 42 bildet einen oberen Abschnitt des Einzelbauteils 26, wobei das Einzelteil 44 einen unteren Abschnitt des Einzelbauteils 26 bildet. Der obere Abschnitt beziehungsweise das Einzelteil 42 zur Ausbildung des späteren Anlagebunds 40 ist beispielsweise durch bekanntes Tiefziehen gefertigt, während der untere Abschnitt beziehungsweise das Einzelteil 44 ein bekannter, längsgeschweißter Rohrabschnitt ist. Beide Abschnitte, die zusammen den Innenzylinder bilden, sind beispielsweise durch eine umlaufende Stumpfschweißnaht 45 stoffschlüssig miteinander geführt. Hier kann es unter anderem aus Kostengründen sinnvoll sein, für den oberen Abschnitt im Lauf- beziehungsweise Bewegungsbereich der Kolbenringe einen höher legierten und für den unteren Abschnitt einen unlegierten Stahl als Werkstoff zu wählen, vergleichbar mit einer Tailored Tube. Eine andere Fertigungsmöglichkeit für den inneren beziehungsweise äußeren Zylinder besteht beispielsweise darin, den jeweiligen, eine zumindest im Wesentlichen rechtwinklige Abstellung bildenden Kragen 36 beziehungsweise 38 zur späteren Ausbildung des Anlagebundes 40 in bekannter Weise durch Fließpressen oder Anstauchen eines ursprünglich als Rohrabschnitt gefertigten Rohteils herzustellen. Dünnwandige Rohre werden in bekannter Weise kostengünstig durch umgeformte oder beispielsweise eingerollte oder gewickelte Blechstreifen hergestellt, die nach der Umformung am Stoß gasdicht verschweißt sind. Der Außenzylinder kann in vergleichbarer Weise aus mehreren Einzelteilen und/oder unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt sein.
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Das in dem Ringspalt 30 angeordnete Abstandshalteelement 30 ist beispielsweise als Draht beziehungsweise Drahtabschnitt ausgebildet. Insbesondere ist der Draht beziehungsweise Drahtabschnitt als schraubenförmig gewickelter Draht beziehungsweise Drahtabschnitt ausgebildet, sodass das als Stabelement ausgebildete Abstandshalteelement 32 zumindest im Wesentlichen schraubenförmig um das Einzelbauteil 26, insbesondere um eine außenumfangsseitige Mantelfläche 46 des Einzelbauteils 26, gewickelt ist. Der Abstandshalter kann aus einem vollen, drahtähnlichen Stabmaterial oder aus einem Hohlkörper beziehungsweise Formrohr gefertigt sein. Der Querschnitt des Abstandshalters kann in Abhängigkeit von dem gewählten Fügeverfahren eine dafür besonders geeignete Geometrie aufweisen. Beispielsweise kann er für einen Lötprozess kreisförmig oder im Falle des Laserschweißens vorzugsweise quadratisch ausgebildet sein. Insgesamt ist erkennbar, dass mittels des Abstandshalteelements 32 die Innenwand 16 unter Ausbildung des Ringspalts 30 in einem Abstand zu der Außenwand 22 gehalten ist.
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Zur Ausbildung des jeweiligen Kragens 36 beziehungsweise 38 und somit des Anlagebunds 40 ist beispielsweise jeweils ein Ende des Innenzylinders und Außenzylinders, insbesondere in radialer Richtung nach außen, an einer Seite zumindest im Wesentlichen rechtwinklig abgestellt. Dabei hat es sich als besonders v vorteilhaft gezeigt, wenn zwischen dem Kragen 36 und 38 ein als Flanschverstärkung fungierendes Verstärkungselement 48 angeordnet ist, welches beispielsweise als Blechronde ausgebildet ist.
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Während 1 bis 3 eine erste Ausführungsform zeigen, zeigt 4 eine zweite Ausführungsform, bei der der auch als Flansch oder Flanschbereich bezeichnete Anlagebund 40 durch entsprechendes Tiefziehen des Innenzylinders im Flanschbereich eine steifigkeitserhöhende Verstärkung erfährt und somit auf die Blechronde beziehungsweise das Verstärkungselement 48 verzichtet werden kann. In vollständig hergestelltem Zustand der Hubkolbenmaschine ist beispielsweise die Zylinderlaufbuchse 10, insbesondere in ihrer axialen Richtung, an dem Motorblock im Anlagebund 40 abgestützt, sodass der Anlagebund 40 beziehungsweise die Zylinderlaufbuchse 10 über den Anlagebund 40, insbesondere in axialer Richtung der Zylinderlaufbuchse 10, an dem Motorblock anliegt.
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Im Folgenden wird ein beispielhafter Fertigungsablauf für die Zylinderlaufbuchse 10 beschrieben: Der Innenzylinder und der Außenzylinder werden durch bekanntes Tiefziehen von anfänglichen Blechronden als separate Einzelteile, das heißt als die Einzelbauteile 26 und 28 gefertigt. Dabei werden die Flansche rechtwinklig abgestellt und beschnitten. Eine alternative Fertigungsmöglichkeit für den Innen- beziehungsweise Außenzylinder ist, zunächst aus einem Blechstreifen Rohrabschnitte zu wickeln und die Stoßstellen am Umfang in bekannter Weise zu schweißen. In diesem Fall kann durch Anstauchen jeweils eines Rohrendes der Anlagebund 40 ausgebildet werden. In der Folge werden auf den Innenzylinder zunächst das Verstärkungselement 48 und anschließend der in bekannter Weise schraubenförmig gewickelte Abstandshalter aufgeschoben beziehungsweise gefügt. Alternativ kann der Abstandshalter in bekannter Weise direkt außen auf den Innenzylinder gewickelt und danach stoffschlüssig gefügt werden. In 3 ist dabei erkennbar, wie ein Ende 50 des Abstandshalters derart geformt ist, dass es zusammen mit der vorigen Windung einen inneren Hohlraum 52, insbesondere des Ringspalts 30, abschließt. Insbesondere ist es denkbar, dass der Ringspalt 30, insbesondere mittels des Abstandshalteelements 32, in mehrere Hohlräume 52 unterteilt ist. Vorzugsweise sind die Hohlräume 52 fluidisch miteinander verbunden, sodass ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, zur Kühlung der Zylinderlaufbuchse 10 durch die Hohlräume 52 hindurchfließen kann. Somit befinden sich in der Zylinderlaufbuchse 10, insbesondere in deren Zylinderwandung, die Hohlräume 52, welche insbesondere als umlaufende Hohlräume 52 ausgebildet sind. Mit anderen Worten erstrecken sich beispielsweise die Hohlräume 52 in Umfangsrichtung der Zylinderlaufbuchse 10 um die Innenwand 16, insbesondere um das Einzelbauteil 26, herum.
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Das stoffschlüssige Verbinden des Abstandshalters mit dem Innenzylinder kann in bekannter Weise beispielsweise durch Löten, elektrisches Widerstandsschweißen oder Laser-Remoteschweißen erfolgen. Im darauffolgenden Prozessschritt wird der Außenzylinder mit geringem radialem Spiel über den Abstandshalter geschoben. Hier ist eine Variante der unterschiedlichen Fügemöglichkeiten, durch thermisches Fügen einen Querpressverband auszubilden. Eine andere Art der Fügeverbindung ist hier das stoffschlüssige Anbinden, beispielsweise mithilfe des bekannten Laserschweißens des Außenzylinders mit dem Abstandshalter. Hier ist die vorteilhafte Prozessführung dergestalt, dass ein Laserstrahl den äußeren Zylinder in bekannter Weise lokal aufschmilzt und den darunter angeordneten Abstandshalter anschmilzt. Letztlich werden im Flanschbereich (Anlagebund 40) der Außenzylinder, der Innenzylinder und gegebenenfalls das Verstärkungselement 48, welches als Flanschverstärkung fungiert, vollumfänglich und insbesondere dicht miteinander verschweißt. Gegebenenfalls werden umformtechnisch oder durch Spanen, insbesondere durch Bohren, Öffnungen in den Außenzylinder beziehungsweise in den Innenzylinder eingebracht, bevor nun die zerspanende Bearbeitung der Außen- und Innenkontur an diesem Halbfertigteil beginnt. Im letzten Bearbeitungsschritt erfolgt das bekannte Honen des Fertigteils.
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Aus 4 ist erkennbar, dass beispielsweise mehrere, als Durchgangsöffnungen ausgebildete Öffnungen 54 vorgesehen und in der Außenwand 22 ausgebildet sein können. Die Öffnungen 54 können der weiteren Optimierung des Wärmehaushalts innerhalb der Brennkraftmaschine dienen. Beispielsweise kann so durch den äußeren Zylinder Kühlmittel gezielt durch die Öffnungen 54 hindurch in den Ringspalt 30 zwischen den Außenzylinder und den Innenzylinder und weiter in den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine geleitet werden. Ebenso können die Öffnungen 54, die im Innenzylinder auf der Kurbelraumseite eingebracht sind, zu Kühlzwecken von Motorschmieröl durchflossen werden. Gegebenenfalls trennt der Abstandshalter einen kühlwasserführenden Bereich im Ringspalt 30 von einem ölführenden Bereich.
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Eine zeichnerisch nicht dargestellte Ausführungsform der Zylinderlaufbuchse 10 nutzt den Ringspalt zwischen dem Innenzylinder und dem Außenzylinder zum Transport des Schmieröls zwischen dem Kurbelraum und dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine. In diesem Fall können im Zylinderkurbelgehäuse ölkanäle entfallen, wodurch sich der Fertigungsaufwand am Zylinderkurbelgehäuse gegebenenfalls reduziert.
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Ferner ist es vorgesehen, dass das im Flanschbereich vorgesehene und beispielsweise als Abstandsronde fungierende Verstärkungselement 48 mit Öffnungen beziehungsweise Ausstanzungen versehen ist, um dadurch das Gewicht der Zylinderlaufbuchse 10 besonders gering halten zu können. Das vorzugsweise als Stabelement beziehungsweise Stabmaterial, insbesondere als Draht, ausgebildete Abstandshalteelement 32 kann massiv oder aber innen rohrförmig beziehungsweise hohl ausgebildet sein, wodurch das Gewicht besonders gering gehalten werden kann.
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Vorzugsweise sind die Einzelbauteile 26 und 28 aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet, wobei der Innenzylinder aus einem korrosionsbeständigen Edelstahl und der Außenzylinder aus einem aluminium- und/oder kupferbasierten Werkstoff gebildet ist. Ferner hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Hohlräume 52 im Inneren zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, mit einem Leichtbauwerkstoff gefüllt sind.
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Im Rahmen eines Verfahrens zum Herstellen der Zylinderlaufbuchse wird beispielsweise zumindest einer der Zylinder durch Tiefziehen, insbesondere in einer Blechronde, gefertigt. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass zumindest einer der Zylinder zumindest in einem Teilbereich aus einem geschweißten Rohrabschnitt gebildet wird, an welchen eine Blechronde zur Ausbildung eines Flanschbereichs beziehungsweise des jeweiligen Kragens 36 beziehungsweise 38 angeschweißt wird.
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Das auch als Verstärkungsteil bezeichnete Verstärkungselement 48 in dem Flanschbereich beziehungsweise im Bereich des Anlagebunds 40 wird beispielsweise durch Feinstanzen aus einer Blechtafel oder einem Blechband gefertigt. Ferner kann vorgesehen sein, dass der insbesondere als Draht ausgebildete Abstandshalter beziehungsweise das Stabmaterial des Abstandshalters schraubenförmig auf beziehungsweise um den Innenzylinder gewickelt beziehungsweise aufgewickelt ist. Dabei kann die Steigung der Wicklung variieren und muss nicht zwangsläufig konstant sein.
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Insbesondere sind aus 4 Stellen S erkennbar, welche beispielsweise Fügestellen beziehungsweise durch Fügen bedingte lokale Wärmeeinflusszonen sind. Beispielsweise ist das Abstandshalteelement 32 an den Stellen S mit dem Innenzylinder und mit dem Außenzylinder, insbesondere stoffschlüssig, gefügt. Ferner sind aus 4 Stellen F erkennbar, welche insbesondere als Fügestellen ausgebildet sind, an denen das Einzelbauteil 26 (Innenzylinder) mit dem Einzelbauteil 28 (Außenzylinder) gefügt und somit verbunden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Zylinderlaufbuchse
- 12
- Endbereich
- 14
- Ende
- 16
- Innenwand
- 18
- Zylinder
- 20
- Zylinderwand
- 22
- Außenwand
- 24
- außenumfangsseitige Mantelfläche
- 26
- erstes Einzelbauteil
- 28
- zweites Einzelbauteil
- 30
- Ringspalt
- 32
- Abstandshalteelement
- 34
- Ende
- 36
- Kragen
- 38
- Kragen
- 40
- Anlagebund
- 42
- Einzelteil
- 44
- Einzelteil
- 45
- Stumpfschweißnaht
- 46
- außenumfangsseitige Mantelfläche
- 48
- Verstärkungselement
- 50
- Ende
- 52
- Hohlraum
- 54
- Öffnung
- S
- Stelle
- F
- Stelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4317836 C1 [0002]
- DE 19818589 A1 [0003]