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Luftgekühlte Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine luftgekühlte
Brennkraftmaschine mit einem zwischen dem Zylinderkopf und dem Kurbelgehäuse eingespannten,
mit querverlaufenden Kühlrippen versehenen Zylinder, bei dem im Bereich jeder Spannschraube
zwischen den Kühlrippen Stege angeordnet sind, die zusammengenommen jeweils eine
über die Höhe des der Kühlluft ausgesetzten Teiles des Zylinders durchlaufende Säule
bilden, wobei diese Säule einen Kühllaftdurchtritt zwischen Schraube und Zylinderbüchse
frei läßt.
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Zylinder der vorstehend näher beschriebenen Art sind bekannt. Die
im Bereich jeder Spannschraube angeordnete Säule hat den Zweck, der beim Anziehen
der Spannschraube auftretbnden Verformung des Zylinders entgegenzuwirken. Wenn die
Säule einen Kühlluftdurchtritt zwischen Schraube und Zylinderbüchse frei läßt, so
wird weitgehend erreicht, daß der Zylinder unter dem Einfluß der Erwärmung während
des Betriebes rund bleibt. Diesem Gedanken folgend hat man die Säule in bezug auf
die Längsmittelachse des Zylinders außen neben der Spannschraube angeordnet. i Wenn
man Zylinder mit außerhalb der Spannschrauben angeordneten Säulen bei mehrzylindrigen
Brennkraftmaschinen verwendet, bei denen die Kühlrippen von oben gesehen wegen des
heute üblichen kleinen Zylinderabstandes im wesentlichen ein Viereck bilden, so
liegen die Säulen benachbarter Zylinder sehr nahe beieinander und stören damit den
freien Durchtritt der Kühlluft zwischen den Zylindern. Die größte Menge der zwischen
den Zylindern durchströmenden Kühlluft muß die Kühlluftdurchtritte zwischen den
Schrauben und den Zylinderbüchsen passieren. Dies hat zur Folge, daß die Schrauben
im Kühlluftstrom stehen und aus diesem Grunde zu stark gekühlt werden.
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Dies gilt gleichermaßen für beide Enden der Zy-
linderreihe,
an denen in bekannter Weise je ein im wesentlichen ebenes, parallel zum Kühlluftstrom
verlaufendes, eng an die Kühlrippen herangerücktes Leitt' -ch tritt, und für Einzylindermotoren,
bei denen beiderseits des Zylinders derartige Leitbleche angeordnet werden, wie
gleichfalls allgemein bekannt.
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Es ist üblich, die Schrauben zur Befestigung des Zylinders als Dehnschrauben
auszubilden. Dehnschrauben sind nach ihrem Anziehen bis nahe an die Streckgrenze
beanprucht. Wenn nunmehr während des Betriebes der Brennkraftmaschine zwischen der
Zylinderbüchse und den Befestigungssehrauben große Erwärmungsunterschiede auftreten,
in dem Sinne, daß die Schrauben kälter bleiben als die Zylinderbüchse, so werden
die Schrauben durch die größere Dehnung der Zylinderbüchse zusätzlich beansprucht,
was zu ihrer Zerstörung führen kann.
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So vorteilhaft Zylinder der hier in Rede stehenden Art gegenüber solchen
Zylindern sind, die keine im Bereich der Spannschrauben angeordneten Säulen aufweisen,
so hat die Erfahrung mit solchen Zylindem, wie vorstehend angedeutet wurde, doch
gezeigt, daß sie noch einer Verbesserung bedürfen. Diese Verbesserung bezieht sich
aber nicht allein im Hinblick auf die vorgeschilderten Umstände. Es sind auch noch
andere Umstände von Bedeutung, nach denen eine Verbesserung der Zylinder zweckmäßig
erscheint.
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Einleitend wurde darauf hingewiesen, daß die Säulen der Verformung
des Zylinders beim Anziehen der Spannsqhrauben entgegenwirken sollen. Die Säulen
würden dies in idealer Weise tun, wenn die Spannschrauben - konstruktiv gesehen
- durch den Schwerpunkt gerichtet sein könnten, den die tragende Masse des
Zylinders jeweils im Bereich der Spannschrauben hat. Weil die Spannschrauben in
bezug auf die Längsmittelachse des Zylinders aber immer außerhalb dieses Schwerpunktes
liegen, ergeben sich beim Anziehen der Spannschrauben noch Verspannungsmomente,
welche immer noch eine Verformung des Zylinders verursachen. Grob gesehen nimmt
die Lauffläche des Zylinders über die Länge desselben eine gewellte Form an, die
sehr schädlich ist. Bei dem Vorhaben, den Zylinder zu verbessern, muß also auch
diesen Gesichtspunkten Rechnung getragen werden.
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Die Erfindung besteht nunmehr darin, daß erstens zu beiden Seiten
jeder Spannschraube je eine Säule steht, und zwar in Umfangsrichtung (Wanderrichtung
eines
Uhrzeigers) betrachtet: jeweils vor und nach jeder Spannschraube, und daß zweitens
jede Säule an ihrem vom Zylinderkopf abgewandten Ende unmittelbar an die Zylinderlaufbüchse
angegossen ist, nicht also mittelbar, wie dies beim ausschließlichen Anzießen der
Säulen an die Kühlrippen der Fall ist, die ihrerseits an die Laufbüchse angegossen
sind.
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Die Erfindung besteht nicht in dem erst- oder zweitgenannten Merkmal
als solchem, wohl aber in deren Vereinigung bei einem Zylinder für Brennkraftmaschinen
der eingangs genannten Art.
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Durch die Erfindung erhalten die Säulen benachbarter Zylinder einen
so großen Abstand voneinander, daß zwischen ihnen ein unmittelbarer Luftzutritt
zu dem Raum zwischen den Zylindern gebildet wird, wodurch noch nicht erwähnte Kühlluft
-nach den rückseitigen Zylinderwänden gelangen kann und diese ausreichend kühlt.
Dies wirkt einem Unrundwerden der Zylinder sehr stark entgegen. Die Spannschrauben
liegen bei der vorgeschlagenen Zweiteilung der Säulen großenteils im Windschatten.
Die Spannschrauben sind damit vor einer allzu starken direkten Kühlung durch die
Kühlluft geschützt, so daß sie während des Betriebes der Brennkraftmaschine eine
Temperatur annehmen, die der Temperatur der Zylinderlaufbüchse in etwa entspricht.
Die zusätzliche Beanspruchung der Spannschrauben durch eine größere Wärmedehnung
der Zylinderlaufbüchse wird dadurch vermieden. Die Stützsäulen lenken die Luftströmung
gewissermaßen gleichmäßig um, so daß an ihnen nur noch eine geringe Wirbelbildung
der Kühlluft auftritt. Auch die Strömungsverhältnisse der Kühlluft werden demnach
wesentlich verbessert. Die neue Art der Ausführung der Säulen erlaubt auch ein vorteilhaft
nahes Heranführen der Kühlluftleitbleche an die Kühlrip - pen des Zylinders.
Dadurch, daß die Säulen an ihren vom Zylinderkopf abgewandten Enden an die Zylinderwand
angegossen sind, leiten sie einen Teil der Spannkraft der Spannschrauben zuerst
an der Stützfläche des Zylinders in die Wand der Zylinderbüchse ein. Dadurch werden
im Bereich der Stützfläche des Zylinders Gegenmomente erzeugt, welche eine Einschnürung
der Bohrung der Zylinderbüchse verhindern. Durch die Erfindung wird also auch erzielt,
daß die Bohrung des Zylinders in höherem Maße ihre zylindrische Form behält, wenn
die Spannschrauben angezogen werden. Diese Wirkung wird am besten erreicht, wenn
jede Säule bezüglich der Zylinderlängsmittelachse radial außerhalb der Stützfläche
1?i--gt, über die sich der Zylinder gegen das Kurbelgehäuse abstützt und vor dieser
Stützfläche an die Laufbüchse herangeführt ist, so daß die Säule keine eigene Stützfläche
hat. Auf diese Weise werden die von den Spanschrauben erzeugten Kräfte in der Nähe
des Zylinderkopfes am besten auf die zwischen Zylinderkopf und Zylinder befindliche
Dichtfläche übertragen. Dabei kann die dem Zylinderkopf zugewandte obere Fläche
des Flansches, im Längsschnitt durch den Zy-
linder gesehen, leicht kegelig
abgedreht sein, so daß der dabei entstehende Spalt zwischen der oberen Fläche des
Flansches und der entsprechenden Gege.nfläche des Zylinderkopfes radial nach außen
zunimmt.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erflndung beispielsweise
dargestellt.
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Ab b. 1 zeigt einen Querschnitt durch zwei Zy-
linder
einer mehrzylindrigen luftgekühlten Brennkraftmaschine, bei welcher die Kühlluft
quer zur Zy-
linderreihe von der Seite her gegen die Zylinder geblasen wird;
A b b. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II in A b b. 1, in
A b b. 2 ist der Schnitt nach A b b. 1
durch die Linie IJ angedeutet,
A b b. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie III-III in Abb. 2.
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Die Zylinder der Brennkraftmaschine sind solche, die zwischen
den Zylinderkopf 1 und das Kurbelgehäuse 2 mit Hilfe von Spannschrauben
3 eingespannt sind. Auf ihrem Umfang sind die Zylinder mit querverlaufenden
Kühlrippen 4 versehen. Sie sitzen auf den Laufbüchsen 5 der Zylinder. Im
Bereich jeder Spannschraube 3 sind zwischen den Kühlrippen 4 Stege angeordnet,
die zusammengenommen über die Spannstrecke des Zylinders durchlaufende Säulen bilden,
die Kühlluftdurchtritte 6 zwischen den Spannschrauben 3 und den Laufbüchsen
5 frei lassen. Wie insbesondere die A b b. 2 zeigt, sind die Säulen
jedes Zylinders an ihrem vom Zylinderkopf 1 abgewandten Ende 7 an
die Zylinderwand, also an die Laufbüchse 5 angegossen. Die Säulen, die mit
8 bezeichnet sind, sind als Doppelsäulen ausgebildet. Die Säulenteile sind
so angeordnet, daß sich jeweils zwischen zwei Säulenteilen die Spannschraube
3 befindet. Die Säulenteile und die Spannschraube haben, wie insbesondere
die Ab b. 1 erkennen läßt, etwa gleich große Entfernung von der Längsmittelachse
des Zylinders. Sie liegen gewissermaßen auf einem Radius, der in A b b. 1
mit 9 bezeichnet ist. Die Anordnung der Säulen 8 ist weiterhin so
getroffen, daß sie in bezug auf die Entfernung von der Zylinderlängsmittelachse
außerhalb der Stützfläche 10 liegen, über die sich der Zylinder gegen das
Kurbelgehäuse 2 abstützt. Sie sind vor dieser Stützfläche an die Laufbüchse
5 herangeführt, so daß sie keine eigene Stützfläche haben. An ihrem dem Zylinderkopf
1 zugewandten Ende sind die Säulen 8 an einem den oberen Rand des
Zylinders umgebenden Flansch 11 angegossen. Dabei ist die obere Seite 12
des Flansches 11,
im senkrechten Längsschnitt des Zylinders gesehen, leicht
kegelig abgedreht, so daß die obere Seite 12 des Flansches 11 nach außen,
also mit wachsendem Abstand von der Längsmittelachse des Zylinders, etwas abfällt.
Es ist dies nicht besonders dargestellt, weil die Neigung der Fläche 12 nur ganz
geringfügig ist. Durch diese Neigung wird etwa erreicht, daß die durch die Spannschraube
3 in den Zylinder eingeleiteten Kräfte weitgehend gleichmäßig auf die obere
Fläche 12 verteilt werden. An Stelle der Neigung können natürlich auch äquivalente
Mittel treten. So ist es z. B. denkbar, daß zwischen Zylinder und Zy-
linderkopf
eine Dichtung gelegt ist, die in der Nähe der Lauffläche des Zylinders etwas dicker
ausgeführt ist als an ihrem äußeren Rand.
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Durch diese Anordnung wird einer Verforrnung der Zylinderbüchse entgegengewirkt,
indem sich die Spannkraft der Schraube 3, die zu Beginn der Anspanung etwa
in Richtung der im Abstand a eingezeichneten Vektoren Pl, P (A b b.
2) auf den Zylinderkörper wirkt, mit zunehmender Anspannung allmählich in die Richtung
der im Abstand b verlaufenden Vektoren P2, P (A b b. 2) verlagert.
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Im ersten Stadium der Anspannung wird die Laufbüchse 5 elastisch
zusammengedrückt, während die noch unbefasteten Säulen 8 ihre Länge nicht
verändern. Die Folge davon ist eine lokale Aufweitung
des Zylinderdurchmessers
im mittleren Bereich der Zylinderlänge.
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Mit zunehmender Verlagerung des Vektors Pl, etwa um die Strecke a
+ b nach P, durch stärkeres Anziehen der Schraube 3, kann die
Formänderung des Zylinders zum Verschwinden gebracht werden; sobald nämlich die
elastische Zusammendrückung der nun auch druckbeanspruchten Säulen 8 dasselbe Maß
angnommen hat wie die Zusammendrückung der Laufbüchse 5.
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Zu den nachfolgenden Patentansprüchen wird bemerkt, daß für die Gegenstände
der Unteransprüche ein vom Hauptgedanken der Erfindung (Anspruch 1)
losgelöster
Schutz nicht begehrt ist.