DE1601387B - Kolbenbrennkraftmaschine mit auswech seibarer Zylinderlaufbuchse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenbrennkraftmaschine mit auswechselbarer Zylinderlaufbüchse mit einem Befestigungsflansch, welcher mit Auflageflächen versehen ist, die zwischen entsprechend ausgebildeten Auflageflächen des Zylinderblocks und des Zylinderkopfes eingeklemmt sind.

Die erfindungsgemäße Kolbenbrennkraftmaschine ist dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zylinderblock zugewandte Auflagefläche der Zylinderlaufbüchse die Hohlfläche eines Ringes mit gewölbtem Querschnitt ist, welche in eine Außenfläche der Zylinderlaufbuchse übergeht.

Auswechselbare Zylinderlaufbüchsen der erwähnten Art sind in der Regel mit ebenen Auflageflächen versehen, die am Befestigungsflansch ausgebildet sind und mit ebenfalls ebenen Auflageflächen des Zylinderkopfes bzw. des Zylinderblocks zusammenwirken. Am Übergang zwischen dem Befestigungsflansch und der zylindrischen Wand der Zylinderlaufbüchse ,befindet sich eine Hohlkehle, die mit einem Radius abgerundet ist. An dieser Stelle treten oft Risse auf, die durch die dort herrschenden ungünstigen Spannungsverhältnisse hervorgerufen werden. So entstehen bei nicht genau parallelen Auflageflächen statische Spannungen, die oft bedeutende Werte annehmen können. An den Kanten der aneinander angepreßten Flächen entstehen Kantenpressungen mit Spannungsspitzen, welche den Spannungsverlauf ungünstig beeinflussen. Weiter bestehen an dieser Stelle wesentliche Spannungen, die durch Temperaturdifferenzen zwischen der inneren, durch Brenngase erhitzten, und der äußeren, gekühlten Wand der Zylinderlaufbüchse verursacht sind. Außerdem wirken auf den zwischen der Bohrung und der Dichtung befindlichen, dem Brennraum zugewandten Teil des Flansches in axialer Richtung pulsierende Kräfte, die durch den im Spalt zwischen dem Flansch und dem Zylinderkopf wirkenden Gasdruck verursacht sind. Alle diese Einflüsse werden durch die Spannungskonzentration in der am Übergang zwischen dem Flansch und dem zylindrischen Teil der Zylinderlaufbüchse bestehenden Hohlkehle noch wesentlich Verstärkt.^:v- .■·'"■ ^: '"'■■

Bei den bekannten Ausführungen der Zylinderlaufbüchsen ist man bezüglich der Abrundung des Überganges zwischen dem Flansch und dem zylindrischen Teil der Zylinderlaufbüchse eingeschränkt. Wenn der zwischen der ebenen Auflagefläche und der Zylinderlaufbüchse befindliche Radius der Hohlkehle groß gemacht wird, so wird dadurch die Entfernung der Auflagestelle der Dichtung von der Zylinderachse vergrößert und damit auch der ungünstige Einfluß der pulsierenden Gaskräfte, abgesehen von einer größeren Erwärmung des oberen Endes der Zylinderlaufbüchse. Wenn andererseits der Radius klein gemacht wird, so kann der Abstand der Dichtung von der Zylinderachse bzw. von der Wand der Bohrung der Zylinderlaufbüchse verkleinert werden, die Spannungskonzentration in der Hohlkehle nimmt jedoch wesentlich zu.

Die Erfindung hat die Schaffung einer Kolbenbrennkraftmaschine mit einer Zylinderlaufbüchse zum Ziel, die so geformt ist, daß die Gefahr von Rissen in der Hohlkehle zwischen dem Flansch und dem zylindrischen Teil der Zylinderlaufbüchse stark vermindert bzw. beseitigt wird.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird es ermöglicht, den gekrümmten Teil der Hohlkehle, der vorzugsweise nach der Form eines Kreisbogens abgerundet ist, gleichzeitig als Auflagefläche für den Befestigungsflansch auszunutzen. Es ist dadurch möglich, bei einer bisher nicht erzielbaren Größe der Abrundung gleichzeitig auch die Auflagefläche näher an die Außenwand der Zylinderlaufbüchse heranzulegen als dies bei den bekannten Zylinderlaufbüchsen der Fall war. Gleichzeitig wird dabei eine günstigere Verteilung der Auflagedrücke in radialer Richtung erzielt, da keine Spannungsspitzen durch Kantenpressung entstehen können. Es entfallen auch Spannungen, die durch eine Abweichung von der Parallelität der Auf lageflächen verursacht sind. Durch die Annäherung der Auflagefläche an die Innenwand der Zylinderlaufbüchse werden auch die pulsierenden Gaskräfte vermindert, da die in radialer Richtung sich erstreckende, den Gaskräften ausgesetzte Fläche des Befestigungsflansches kleiner geworden ist.

Es ist dabei vorzugsweise möglich, zwischen dem Befestigungsflansch der Zylinderlaufbüchse und dem Zylinderblock in z. B. aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 781 228 bekannter Weise einen der Auflage dienenden Ring anzuordnen, dessen Querschnitt an die Form der Auflagefläche der Zylinderlaufbüchse angepaßt ist. Auf diese Weise kann die Form der Auflagefläche des Ringes besser an die Form der Hohlkehle angepaßt werden, da sie getrennt vom Zylinderblock hergestellt wird.

Besondere Vorteile werden dabei gewonnen, wenn in z. B. aus der schweizerischen Patentschrift 366 691 an sich bekannter Weise die mit der Auflagefläche der Zylinderlaufbüchse zusammenwirkende Auflagefläche des Ringes mit einer unter dem Einfluß der durch die Befestigungsschrauben hervorgerufenen Vorspannkräfte plastisch deformierbaren Schicht,

z. B. eines weichen Metalls, versehen wird. Dadurch wird einerseits eine besonders gute Auflage des Befestigungsflansches der Zylinderlaufbüchse mit einer gleichmäßigeren Verteilung der Auflagekräfte erzielt. Andererseits wird bei den sonst unvermeidlichen, geringfügigen Bewegungen zwischen den Auflageflächen des Ringes und des Befestigungsflansches der Zylinderlaufbüchse die Entstehung von Passungsrost vermieden.

Die Erfindung wird an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt einer Zylinderlaufbüchse eines Viertakt-Dieselmotors zusammen mit Teilschnitten des Zylinderkopfes, des Zylinderblocks und der zugehörigen Teile,

F i g. 2 einen Ausschnitt aus der F i g. 1 in größerer Darstellung,

F i g. 3 einen der F i g. 2 entsprechenden Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfin-, dung.

In der F i g. 1 ist ein Schnitt einer Zylinderlaufbüchse 1 eines Viertakt-Dieselmotors dargestellt, von welchem ein Teil des Zylinderkopfes 2 und des Zylinderblocks 3 sichtbar ist. Der Zylinderkopf 2 ist am Zylinderblock 3 durch Befestigungsschrauben 4 mit Muttern 5 befestigt. Im Zylinderkopf 2 sind Ventile 6 und ein Brennstoffventil 7 angeordnet. In der Zylinderlaufbüchse 1 ist ein Kolben 8 beweglich, der durch einen Kolbenbolzen 9 mit einer Pleuelstange 10 verbunden ist. Das untere Ende der Zylinderlaufbüchse 1 ist gegenüber dem Zylinderblock 3 durch Dichtungen 13 abgedichtet. Zwischen der Zylinderlaufbüchse 1 und dem Zylinderblock 3 befindet sich in bekannter Weise ein Raum 14 für Kühlwasser.

Wie aus der F i g. 2 hervorgeht, ist die Zylinderlaufbuchse 1 mit einem schmalen Befestigungsflansch 15 versehen, der eine Nut 16 aufweist, in welcher eine Dichtung 17 untergebracht ist. Gegen die Dichtung 17 stützt sich ein ringförmiger Vorsprung 18, der am Zylinderkopf 2 ausgebildet ist.

Die dem Zylinderblock 3 zugewandte Auflagefläche 20 des Befestigungsflansches 15 ist als Nut ausgebildet, die die Hohlform eines Ringes mit gewölbtem Querschnitt hat. Im dargestellten Beispiel ist der gewölbte Teil der Auflagefläche 20 durch einen Kreisbogen mit einem Radius R gebildet, wobei die gewölbte Hohlfläche in eine zylindrische Außenfläche 21 der Zylinderlaufbuchse übergeht.

In der Nut der Auflagefläche 20 ist ein Ring 22 eingelegt, der eine der Hohlfläche entsprechende konvexe Auflagefläche hat, die dem Befestigungsflansch 15 zugewandt ist. Die dem Zylinderblock 3 zugewandte Fläche 23 des Ringes 22 ist vorzugsweise, eben und stützt sich gegen eine in den Zylinderblock 3 eingeschnittene, ebene Auflagefläche 24 ab.

Bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungen dient die mit dem Radius R ausgerundete Hohlfläche gleichzeitig als Auflagefläche für die Zylinderlaufbüchse 1. Es ist dadurch auch möglich, den Radius R größer zu wählen als dies bei den bisherigen Zylinderlaufbüchsen möglich war, und dadurch die Spannungskonzentration an der Hohlkehle wesentlich zu vermindern. Andererseits kann die wirksame Auflagefläche 20 unmittelbar an der zylindrischen Außenfläche 21 der Zylinderlaufbüchse angeschlossen sein. Dadurch ist eine kleine radiale Breite des Flansches 15 erzielbar, was zu einer Verkleinerung der dem Wärmeeinfall wie auch den in axialer Richtung wirkenden pulsierenden Gaskräften ausgesetzten Fläche führt. Dies beides führt zu einer wesentlichen Verminderung der Spannungen an der durch die Nut gebildeten Hohlfläche und somit auch zu einer Verminderung der Gefahr der Entstehung von Rissen an dieser Stelle.

Bei der in der F i g. 3 dargestellten Ausführung ist eine Zylinderlaufbüchse 30 mit einem Befestigungsflansch 31 versehen, dessen einem Zylinderblock 32 zugewandte Seite mit einer Auflagefläche 33 versehen ist, die in eine zylindrische Außenfläche 34 übergeht. Die Hohlform der Auflagefläche 33 und ihr Übergang in die zylindrische Außenfläche 34 ist im wesentlichen gleich wie die Hohlform der Auflagefläche 20 und ihr Übergang in die Außenfläche 21 in der F i g. 2. Die hohle Auflagefläche 33 ist gegen einen Ring 35 abgestützt, der mit einem Dichtungsring 36 versehen ist, welcher die Spalten zwischen der Zylinderlaufbuchse 30, dem Ring 35 und dem Zylinderblock 32 abdichtet.

Die dem Zylinderkopf 37 zugewandte Auflagefläche 36' des Befestigungsflansches 31 ist bei der Ausführung nach der F i g. 3 kegelig ausgebildet, mit zum Kurbelraum weisender Kegelspitze. Der Zylinderkopf 37 ist mit einer zur Auflagefläche 36' parallel verlaufenden Auflagefläche 38 versehen, wobei zwischen den Auflageflächen 36' und 38 eine Dichtung 40 angeordnet ist.

Die in der F i g. 3 dargestellte Ausführung der Zylinderlaufbüchse hat gegenüber der in der Fig. 2 dargestellten den zusätzlichen Vorteil, daß dort der größte Teil der dem Zylinderkopf 37 zugewandten Auflagefläche 36' des Befestigungsflansches 31 abgedeckt und damit gekühlt ist. Gleichzeitig ist der abgedeckte Teil des Befestigungflansches 31 auch nicht mehr den pulsierenden, in axialer Richtung wirkenden Gaskräften ausgesetzt. Beides führt zu einer weiteren Verminderung der Spannungen an der zu einer Nut ausgebildeten Auflagefläche 33.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kolbenbrennkraftmaschine mit auswechselbarer Zylinderlaufbuchse mit einem Befestigungsflansch, welcher mit Auflageflächen versehen ist, die zwischen entsprechend ausgebildeten Auflageflächen des Zylinderblocks und des Zylinderkopfes eingeklemmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zylinderblock zugewandte Auflagefläche (20,33) der Zylinderlaufbuchse (1,30) die Hohlfläche eines Ringes mit gewölbtem Querschnitt ist, welche in eine Außenfläche (21,34) der Zylinderlaufbuchse (1, 30) übergeht.

2. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gewölbte Teil der Auflagefläche (20,33) durch einen Kreisbogen gebildet ist.

3. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der hohlen Auflagefläche (20,33) des Befestigungsflansches (15,31) der Zylinderlaufbuchse (1,30) und der Auflagefläche (24) des Zylinderblockes (3,

32) in an sich bekannter Weise ein der Auflage dienender Ring (22,35) angeordnet ist, dessen Querschnitt der Wölbung der Auflagefläche (20,

33) der Zylinderlaufbuchse (1,30) angepaßt ist.

4. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (22,35) an seiner mit der Auflagefläche (20,33) der Zylinderlaufbuchse (1, 30) zusammenwirkenden Auflagefläche unter dem Einfluß der durch die Befestigungsschrauben (4) hervorgerufenen Vorspannkräfte plastisch verformbar ist.

5. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die plastisch verformbare Auflagefläche des Ringes (22,35) in an sich bekannter Weise durch weiches Metall gebildet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen