DE1158780B - Dehnungsregelnde Einlage fuer in Verbindung mit Leichtmetallzylinderkoepfen verwendete Leichtmetallzylinder von Kolbenmaschinen - Google Patents

Description

• Dehnungsregelnde Einlage für in Verbindung mit Leichtmetallzylinderköpfen verwendete Leichtmetallzylinder von Kolbentnaschinen Bei in Verbindung mit Leichtmetallzylinderköpfen verwendeten Leichtmetallzylindem von thermisch hochbeanspruchten Kolbenmaschinen, insbesondere von luftgekühlten Brennkraftmaschinen, kommen nicht selten Aufweitungen der kopfseitigen Enden der Zylinderbohrungen vor, die darauf zurückzuführen sind, daß die im Betriebszustand heißeren und sich daher stärker ausdehnenden Zylinderköpfe durch Reibschluß auf das Kopfende des Zylinders radial nach außen gerichtete Kräfte übertragen.
• Es ist bereits bekannt, die Wärmeausdehnung von Leichtmetallzylindem dadurch zu hemmen, daß man in den Zylinderkörper Einlagen aus einem Werkstoff mit kleinerem Wärmeausdehnungsbeiwert als dem des Zylinderwerkstoffes eingießt. Durch diese bekannte Maßnahme kann selbstverständlich auch dem schädlichen Einfluß der Zylinderkopfausdehnung auf dem Zylinder entgegengewirkt werden, jedoch ist sie nicht geeignet, die Ursache, nämlich das Wirksamwerden starker Kräfte, die von der Zylinderkopfausdehnung herrühren, zu vermeiden. Außerdem ist es in den seltensten Fällen möglich, derartige Einlagen so zu gestalten, daß sie bis unmittelbar zu der Berührungsfläche zwischen Zylinder und Zylinderkopf reichen, in der die genannten Kräfte angreifen.
• Bei ventilgesteuerten Brennkraftmaschinen mit Leichtmetallköpfen und mit separaten Graugußbüchsen ausgestatteten Leichtmetallzylindem ist es auch bereits bekannt, zwischen Kopf und Zylinder eine aus Grauguß oder Stahl bestehende Einlage einzuspannen, welche die Ventilsitze enthält. Der Zweck dieser Einlage besteht ausschließlich darin, die Ventilsitze in einem vom Zylinderkörper getrennten Teil vorzusehen, um dadurch den Zylinderkörper selbst zu entlasten und um im Bedarfsfall die Ventilsitze leicht auswechseln zu können. Die Einla-e hat keinen Einfluß auf die Wänneausdehnung der Zylinderbohrung, da diese ja in der ebenfalls aus Grauguß oder Stahl bestehenden Zylinderbüchse gebildet ist und daher ohnehin nur in der gleichen Weise der Wärmeausdehnung unterworfen ist wie die Einlage. g Dagegen hemmt die Einlag ge bis zu einem gewissen Grad die Wärmeausdehnung des Zylinderkopfes und des Leichtmetallmantels des Zylinders. Da ihre mit diesen Teilen in Berührung kommenden Flächen beiderseits glatt und eben sind, ist diese Wirkung nicht differenziert, d. h. die Einlage wirkt auf den Zylinderkopf und auf den Leichtmetallmantel des Zylinders in gleicher Weise ein und wird daher auch von beiden Teilen her durch Reaktionskräfte beansprucht, die unter Umständen zu einer unerwünschten Verforinung der Einlage führen können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer aus Zylinder und Zylinderkopf der eingangs beschriebenen Art bestehenden Anordnung die Wärmeausdehnung des Leichtmetallzylinders so wirksam zu hernmen, daß eine Ausweitung des oberen Teiles der Zylinderbohrung unterbleibt, ohne dabei das dehnungshemmende Element auch durch Kräfte zu belasten, die von dem sich bei Erwärmung besonders stark ausdehnenden und verhältnismäßig steifen Zylinderkopf ausgehen.
• Erfindungsgemäß bedient man sich zur Lösung dieser Aufgabe ebenfalls einer ringscheibenförmigen Eiseneinlage, die zwischen den Zylinder und den Zylinderkopf eingespannt wird und vorzugsweise aus Federstahl besteht. Dabei ist jedoch diese Einlage so ausgestaltet, daß sie auf ihrer dem Zylinderkopf zugekehrten Seite einen niedrigen, auf ihrer dem Zylinder zugekehrten Seite dagegen einen hohen Reibwert aufweist oder formschlüssig in das kopfseitige Ende des Zylinders eingreift bzw. dieses umgreift.
• Diese Ausbildung bewirkt, daß die, sei es durch Glättung oder durch Aufbringen eines entsprechenden Belages, reibungsarin gemachte Oberfläche ein Gleiten des sich beim Erhitzen auf Betriebswärme ausdehnenden und umgekehrt beim Erkalten wieder zusammenziehenden Zylinderkopfes gegenüber dem Einlagering ermöglicht, während andererseits die weniger glatte am Zylinder anliegende Fläche der zwischen dem Zylinder und dem Zylinderkopf eingeklemmten Einlage weitgehend verhindert, daß sich das kopfseitige Ende des Zylinders relativ zur Einlage verschieben kann. Infolgedessen wirkt die Einlage wegen ihrer relativ niedrigen eigenen Wärmeausdehnung dehnungshemmend auf den Zylinder. Wegen ihrer hohen Festigkeit und Streckgrenze und weil sie nur durch die Reaktionskräfte belastet ist, die der in seiner Wänneausdehnung gehemmte Zylinder ausübt, kann sie das auch bei verhältnismäßig kleinen Abmessungen tun. Dabei hat man es in der Hand, die angegebene Wirkung unter Berücksichtigung der auf die Einlagen wirkenden Einspanndrücke durch entsprechende Gestaltung der Oberflächen sowie durch mehr oder weniger starke Bemessung der Einlagenquerschnitte weitgehend zu variieren, z. B. derart, daß die durch Reibschluß vom Zylinderkopf auf die Einlage noch übertragenen Kräfte eine Dehnung der Einlage nur in solchem Ausmaß zulassen, daß die Durchmesservergrößerung etwa der natürlichen Wänneausdehnung des Leichtmetallzylinderkörpers an dessen der Kurbelwelle zugewandtem Ende entspricht.
• Weitere Merkmale des Erfindungsgegenstandes werden an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.
• In dieser zeigen Fig. 1 und 2 ausschnittweise je einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Zylinders mit Kopf und zwischengelegter Einlage, während Fig. 3 in etwas größerem Maßstab einen Schnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel einer Einlage darstellt.
• Gemäß Fig. 1 ist zwischen dem Leichtmetallzylinderkopf 1 und dem Leichtmetallzylinder 2 einer Kolbenmaschine eine ringscheibenförmige Einlage 3 aus Stahl zingespannt, deren dem Kopf 1 zugewandte Seite g glatt ausgebildet ist, während die dem Zylinder 2 zugewandte Seite konzentrische Profilstege 31 aufweist, die sich durch den Druck, mit dem der Zylinderkopf durch nicht dargestellte Schrauben gegen den Zylinder angepreßt wird, in den Zylinderwerkstoff eingraben. Dadurch werden Relativbewegungen zwischen der Einlage3 und dem kopfseitigen Ende des Zyhnders31 verhindert, während andererseits die glatte, dem Zylinderkopf zugewandte Seite der Einlage infolge ihres geringen Reibwertes nur verhältnismäßig kleine Kräfte aufnehmen kann und daher nach Überschreitung dieser Kräfte ein Gleiten des sich bei Erwärmung ausdehnenden oder beün Erkalten schrumpfenden Zylinderkopfes zuläßt. Eine übertragung der Wärmeausdehnung des Zylinderkopfes auf den Zylinder ist dadurch weitgehend unterbunden.
• Beim Beispiel nach Fig. 2 weist die Einlage 3 eine Schulter 32 auf, die sich gegen die Außenfläche des Zylinders 2 anlegt und dessen Wänneausdehnung dadurch hemmt. Der die Schulter bildende Teil der Einlage ist außerdem zu einer Kühlrippe 33 erweitert.
• Beim Beispiel nach Fig. 3 trägt die dem Zylinder zugewandte Seite der Einlage 3 einen Belag 34 aus Kupfer od. dgl., während die dem Zylinderkopf zugewandte Seite einen Belag 35 mit guten Gleiteigenschaften, z. B. aus einem Graphit oder Molybdändisulfid enthaltenden Werkstoff aufweist.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Dehnungsregelnde Einlage für in Verbindung mit Leichtmetallzylinderköpfen verwendete Leichtmetallzylinder von Kolbenmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage in bei Zylindern mit separater Laufbüchse bekannter Weise als zwischen Zylinder und Zylinderkopf einzuspannende Ringscheibe ausgebildet ist, die aus einem Werkstoff mit kleinerem Wärmeausdehnungsbeiwert als dem des Zylinderwerkstoffes und mit hoher Streckgrenze, z. B. aus Federstahl, besteht, und daß sie auf ihrer dem Zylinderkopf zugekehrten Seite einen niedrigen, auf ihrer dem Zylinder zugekehrten Seite dagegen einen hohen Reibwert aufweist oder formschlüssig in das kopfseitige Ende des Zylinders eingreift.
2. 2. Dehnungsregelnde Einlage nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf ihrer dem Zylinder zugekehrten Seite rauh, z. B. mit konzentrischen Profilstegen versehen, auf der dem Zylinderkopf zugekehrten Seite dagegen glatt ausgebildet ist. 3. Dehnungsregelnde Einlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf ihrer dem Zylinder zugekehrten Seite einen Belag (34) aus einem Werkstoff mit schlechten Gleiteigenschaften, z. B. aus Kupfer, auf ihrer dem Zylinderkopf zugekehrten Seite dagegen einen Belag (35) mit guten Gleiteigenschaften z. B. aus einer Kunstharz-Graphit-Mischung trägt.
3. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1028 3 86; Patentschrift Nr. 13 604 des Amtes für Erfindungs-und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands; britische Patentschrift Nr. 430 274.