DE1601386B - Kolbenbrennkraftmaschine mit auswechselbarer Zylinderlaulbuchse - Google Patents

Description

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dieser Ausführung entsteht nicht die erfindungsgemäß angeordnet, daß die Mittennormale S1 der Auflageangestrebte Wirkung, da insbesondere die Zylinder- fläche 16 im Querschnitt in der gleichen Geraden laufbuchse voll dem durch die Anpreßkraft des liegt wie die Mittennormale S 2 der Fläche 17.
Zylinderkopfes entstehenden Biegemoment, das Zug- Durch die in der F i g. 1 dargestellte Ausführung spannungen in der erwähnten Hohlkehle zur Folge 5 ist es möglich, den inneren Durchmesser der den hat, ausgesetzt ist. Zylinderraum begrenzenden Wand des Zylinder-

Vorzugsweise kann der mittlere Neigungswinkel kopfes mit einem Durchmesser D auszuführen, der

der Auflagefläche größer als 5° sein. Bei kleineren nur um ein geringes Maß größer ist als der Durch-

Winkeln ist die angestrebte Wirkung nicht genügend messer A der Bohrung der Zylinderlaufbuchse und

ausgeprägt und in vielen Fällen nicht erreichbar. io kleiner ist als der äußere Durchmesser B der

Dabei kann die dem Zylinderblock zugewandte Buchsenwand. Es können daher auf die Zylinder-Fläche des Befestigungsflansches ebenfalls geneigt laufbuchse in axialer Richtung keine wesentlichen sein. Wenn dabei die Neigungswinkel der dem pulsierenden Gaskräfte wirken. Außerdem ist es Zylinderblock zugewandten Auflagefläche und der möglich, wegen der Neigung der Auflagefläche 17 dem Zylinderkopf zugewandten Auflagefläche gleich 15 die Hohlkehle R zwischen dem Befestigungsflansch sind, wird eine besonders einfach herstellbare Aus- 15 und der Zylinderlaufbuchse 1 mit einem Radius führung erhalten, bei welcher alle Auflageflächen auszustatten, der wesentlich größer sein kann, als es zueinander äquidistant verlaufen. bei den bekannten Zylinderlaufbuchsen möglich war.

Es ist jedoch auch möglich, den Neigungswinkel Gleichzeitig wird auch wegen der nach innen verder dem Zylinderkopf zugewandten Auflagefläche 20 legten Auflagefläche des Zylinderkopfes 2 der Wärmegrößer zu machen als den Neigungswinkel der dem einfall in die Zylinderlaufbuchse 1 im Bereich des Be-Zylinderblock zugewandten Auflagefläche. Auf diese festigungsflansches 15 vermindert. Das hat zur Folge, Weise ist es z. B. möglich, die Entstehung eines daß die Zugspannungen im Bereich der Hohlkehle R, günstigen Biegemomentes im Flansch zu unterstützen. die hauptsächlich durch verschiedene Wärmedehnun-

Es ist auch möglich, die dem Zylinderblock zu- 25 gen der Zylinderlaufbuchse hervorgerufen werden, gewandte Auflagefläche des Befestigungsfiansches als wesentlich vermindert werden. Da im Schnitt die eine ringnutenförmige Hohlkehle auszubilden, welche Mittennormalen S1 und S 2 der beiden Auflagesich gegen einen mit einer entsprechenden Ringfläche flächen 16 und 17 in einer Geraden liegen, wie dies versehenen Ring abstützt. Bei dieser Ausführung aus dem rechten Teil der F i g. 1 hervorgeht, ist der kann ein maximaler Radius der Hohlkehle,, die 30 Befestigungsflansch 15 der Zylinderlaufbuchse frei gleichzeitig die Auflagefläche bildet, vorgesehen wer- von Biegespannungen durch die Einspannkräfte von den, wobei zusätzlich im Betrieb die Hohlkehle durch den Schrauben 4.

die Auflagekräfte günstigen Druckspannungen aus- Die Ausführung nach der F i g. 2 entspricht im

gesetzt ist, welche die Entstehung von Rissen er- wesentlichen der Ausführung nach der Fig. 1. Die

schweren. 35 Auflageflächen 20 und 21 sind wie bei der Aus-

Die Erfindung wird an Hand einiger in der Zeich- führung nach der F i g. 1 mit gleichen Neigungsnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es winkeln α, β versehen. Abweichend von der Auszeigt führung nach der F i g. 1, liegen jedoch die Mitten-

F ig. 1 einen Schnitt einer Zylinderlaufbuchse eines normalen 5 3 und S 4 der der wirksamen, d.h. der

Viertakt-Dieselmotors zusammen mit Teilschnitten _{40 zur} Auflage der Dichtungen 11,12 dienenden Teile

des Zylinderkopfes, des Zylinderblockes und der zu- der Auflageflächen 20 und 21 nicht in einer Geraden,

gehörigen Teile; die Kopf 2 zugewandten Auflagefläche 20 außerhalb der

F i g. 2 bis 5 zeigen Einzelheiten weiterer Aus- _ÖUndern sind gegeneinander um einen Abstand α vei führungen der Erfindung in größerer Darstellung. _setzt, wobei die Mittennormale S 3 der dem Zylinderin den Zylinderblock 3 eines Viertakt-Dieselmotors 45 Mittennormale S 4 der dem Zylinderblock 3 zugeist eine Zylinderlaufbuchse 1 eingesetzt. Der Zylin- wandten Auflagefläche 21 liegt. Durch den Abstand a derkopf 2 ist am Zylinderblock 3 durch Schrauben 4 bilden die in den Auflageflächen 20, 21 wirkenden mit Muttern 5 befestigt. Im Zylinderkopf 2 sind Einspannkräfte ein Biegemoment, welches an der Ventile 6 und ein Brennstoffventil 7 angeordnet. In Stelle der Hohlkehle R eine Druckspannung hervorder Zylinderlaufbuchse 1 ist ein Kolben 8 beweglich, 50 ruft und somit der Entstehung von Rissen entgegender durch einen Kolbenbolzen 9 mit einer Pleuel- wirkt.

stange 10 verbunden ist. Zwischen dem Zylinder- Die Ausführung nach der F i g. 3 unterscheidet

kopf 2, der Zylinderlaufbuchse 1 und dem Zylinder- sich von den Ausführungen nach den F i g. 1 und 2

block 3 befinden sich metallische Dichtungen 11,12. dadurch, daß die Zylinderlaufbuchse 30 mit einer

Das untere Ende der Zylinderlaufbuchse 1 ist gegen- ₅₅ dem Zylinderblock 3 zugewandten Auflagefläche 31

über dem Zylinderblock 3 durch Dichtungen 13 ab- versehen ist, deren Winkel β kleiner ist als der

gedichtet. Zwischen der Zylinderlaufbuchse 1 und Neigungswinkel α der dem Zylinderkopf 2 zugewand-

dem Zylinderblock 3 befindet sich in bekannter ten Auflagefläche 32. Diese Ausführung erreicht die

Weise ein Raum 14 für Kühlwasser. Druckvorspannung in der Hohlkehle durch die

Die Zylinderlaufbuchse 1 ist an ihrem oberen Ende 60 Winkeldifferenz zwischen a, ß. Die Auflagefläche 31

mit einem Befestigungsflansch 15 versehen, der Auf- ist in diesem Falle mit einer ringförmigen metalli-

lageflächen 16 und 17 für den Zylinderkopf 2 und sehen Dichtung 33 versehen.

den Zylinderblock 3 hat. Beide Auflageflächen 16,17 I_n den F i g. 4 und 5 sind Zylinderlaufbuchsen 40

sind bei der Ausführung nach der F i g. 1 kegelige und 50 dargestellt, die außer dem Zylinderkopf 2

Flächen, deren zur Zylinderachse gerichteter 65 zugewandten kegeligen Auflageflächen 41, 51 noch

Neigungswinkel bei beiden Flächen gleich ist, so daß ringnutenförmige Auflageflächen 42, 52 mit teilweise

die Auflageflächen 16,17 zueinander äquidistant ver- kreisbogenförmigem Querschnitt aufweisen, welche

laufen. Außerdem sind die Auflageflächen 16,17 so gleichzeitig die Hohlkehlen arn Übergang des Be-

festigungsfiansches 15 bilden. Die Zylinderlaufbuchsen 40, 50 stützen sich mit den Auflageflächen 42, 52 gegen entsprechend ausgebildete Ringe 43, 53, die in entsprechenden Absätzen 44, 54 in Zylinderblöcken 45,55 abgestützt sind. Diese beiden Ausführungen haben gemeinsam den Vorteil, daß auch bei einer Verformung des Befestigungsflansches 15 durch die auf die Auflageflächen 41, 51 wirkenden Einspannkräfte eine satte Auflage an den Stellen der Auflageflächen 42,52 bestehen bleibt. Der Radius der Hohlkehle kann besonders groß sein, da die Hohlkehle gleichzeitig die Auflagefläche 42 des Befestigungsflansches 15 bildet. Die beiden Ausführungen nach den F i g. 4 und 5 unterscheiden sich dadurch, daß bei der Ausführung nach der Fig. 4 eine Dichtung 46 vorgesehen ist, deren mittlerer wirksamer Durchmesser größer ist als der mittlere wirksame Durchmesser einer Dichtung 56 bei der Ausführung nach F i g. 5, welche Dichtung sich gegen die Auflagefläche 51 der Zylinderlaufbuchse 50 abstützt. Das hat zur Folge, daß bei der Ausführung nach der F i g. 4 die in der Mittennormale S 5 der wirksamen Auflagefläche 41 wirkende Kraft außerhalb des Mittelpunktes der Auflagefläche 42 (im Schnitt betrachtet) wirkt. Diese Kraft bildet somit im Befestigungsflansch 15 ein Biegemoment der bereits erwähnten Art, wodurch in der Hohlkehle eine Druckspannung entsteht. Der in der F i g. 5 dargestellte Befestigungsflansch 15 ist hingegen im wesentlichen nur einer reinen Druckkraft seitens der Schrauben 4 des Zylinderkopfes 2 ausgesetzt, da die Mittennormale S 6 der wirksamen Auflagefläche im wesentlichen durch den Mittelpunkt der Auflagefläche 52 des Ringes 53 führt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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des Zylinderblockes eingeklemmt sind, wobei die

Patentansprüche: dem Zylinderkopf zugewandte Auflagefläche des Be

festigungsflansches und die der Zylinderlaufbuchse

1. Kolbenbrennkraftmaschine mit auswechsel- zugewandte Auflagefläche des Zylinderkopfes äquibarer Zylinderlaufbuchse mit einem Befestigungs- 5 distant sind.

flansch, welcher mit Auflageflächen versehen ist, Bei auswechselbaren Zylinderbuchsen der erdie zwischen entsprechend ausgebildeten Auflage- wähnten Art von Kolbenbrennkraftmaschinen treten flächen des Zylinderkopfes und des Zylinder- oft Risse in der äußeren Hohlkehle des Flansches blockes eingeklemmt sind, wobei die dem Zylin- auf. Diese Risse sind durch die bedeutenden Spanderkopf zugewandte Auflagefläche des Befesti- io nungen verursacht, die an dieser Stelle auftreten und gungsflansches und die der Zylinderlaufbuchse durch die Spannungskonzentration der Hohlkehle zugewandte Auflagefläche des Zylinderkopfes noch erhöht werden. Für die Entstehung der Spanäquidistant sind, dadurch gekennzeich- nungen sind unter anderem Temperaturdifferenzen net, daß die dem Zylinderkopf zugewandte Auf- der Zylinderlaufbuchse verantwortlich, die dadurch lagefläche (16, 20, 32, 41, 51) des Befestigungs- 15 entstehen, daß die Zylinderlaufbuchse innen durch flansches (15) auf einem Kegelmantel (Basis- die Brenngase erhitzt und außen durch das Kühlwinkel a) liegt, dessen Kegelspitze auf der Zylin- wasser gekühlt wird. Die Temperaturdifferenzen werderachse liegt und zum Kurbelgehäuse zeigt, und den noch dadurch vergrößert, daß bei den heute daß der von den Mittennormalen (S 1, S3', S5, üblichen, seitlich sich erstreckenden Flanschen mit S 6) der dem Zylinderkopf (2) zugewandten Auf- 20 im wesentlichen ebenen Auflageflächen ein bedeutenlagefläche (16, 20, 32, 41, 56) gebildete Kegel die der Teil der dem Zylinderkopf zugewandten Fläche dem Zylinderblock zugewandte Auflagefläche (17, des Flansches den Brenngasen ausgesetzt ist. Außer-21, 31, 42, 52) des Befestigungsflansches (15) in dem wirken auf diesen Teil der Fläche periodische der Mitte oder außerhalb der Mitte ihrer Breite Kräfte, die durch den im Zylinder wirkenden Gasschneidet. 25 druck verursacht sind und in der Hohlkehle die Ent-

2. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, stehung besonders gefährlicher pulsierender Spannundadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Nei- gen zur Folge haben.

gungswinkel (α, β) der Auflagefläche (16, 20, 32) Die Erfindung hat die Schaffung einer Kolbengrößer ist als 5°. brennkraftmaschine mit einer Zylinderlaufbuchse

3. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, 30 zum Ziel, bei welcher die erwähnten Nachteile nicht dadurch gekennzeichnet, daß der innere Rand auftreten und welche so geformt ist, daß bei ihr die der dem Zylinderkopf (2) zugewandten Auflage- Gefahr von Zylinderrissen stark vermindert bzw. fläche (16, 20, 32, 46, 56) einen Durchmesser (D) vollständig beseitigt ist.

hat, der kleiner ist als der Außendurchmesser (B) Das erfindungsgemäße Ziel wird dadurch erreicht,

der Buchsenwand. 35 daß die dem Zylinderkopf zugewandte Auflagefläche

4. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, des Befestigungsflansches auf einem Kegelmantel dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zylinder- liegt, dessen Kegelspitze auf der Zylinderachse liegt block (3) zugewandte Auflagefläche (17, 21, 31) und zum Kurbelgehäuse zeigt, und daß der von den ebenfalls geneigt ist. Mittennormalen der dem Zylinderkopf zugewandten

5. Kolbenbrennkraftmaschine nach den An- 40 Auflagefläche gebildete Kegel die dem Zylinderblock Sprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zugewandte Auflagefläche des Befestigungsflansches die Neigungswinkel (α, β) beider Auflageflächen in der Mitte oder außerhalb der Mitte ihrer Breite (16, 17, 20, 21, 31, 32, 42, 46) gleich sind schneidet.

(Fig. 1,2). Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird es

6. Kolbenbrennkraftmaschine nach den An- 45 ermöglicht, die dem Wärmeeinfall und den periodisprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß sehen Gaskräften im Bereich des Flansches ausder Neigungswinkel (a) der dem Zylinderkopf (2) gesetzte Fläche wesentlich zu vermindern. Gleichzugewandten Auflagefläche (20) größer ist als der zeitig werden Biegemomente ausgeschaltet, welche Neigungswinkel (/?) der dem Zylinderblock (3) zu- Zugspannungen in der Hohlkehle am Übergang zwigewandten Auflagefläche (21) (Fig. 3). 50 sehen dem Flansch und dem zylindrischen Teil der

7. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, Zylinderlaufbuchse zur Folge haben. Schließlich dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zylinder- kann noch diese Hohlkehle zwischen dem Flansch block zugewandte Auflagefläche (42, 52) des Be- und der Buchsenwand mit einem größeren Radius festigungsflansches (15) eine ringnutenförmige ausgebildet werden, als dies bisher möglich war, was Hohlkehle ist, welche sich gegen einen mit einer 55 zu einer Verminderung der Spannungskonzentration entsprechenden Ringfläche versehenen Ring (43, in diesem Bereich führt.

53) abstützt (Fig. 4, 5). In diesem Zusammenhang muß festgestellt werden,

daß kegelige Auflageflächen für Zylinderköpfe bei Zylindern aus dem deutschen Gebrauchsmuster

;j j 60 1 781 228 bekannt sind. In diesem Falle handelt es

I! sich jedoch nicht um eine Zylinderlaufbuchse mit

j! einem Befestigungsflansch, so daß nicht die erfrn-

|| : dungsgemäße Wirkung entsteht.

Die Erfindung betrifft eine Kolbenbrennkraft- Andererseits ist aus der schweizerischen Patent-

: maschine mit auswechselbarer Zylinderlaufbuchse 65 schrift 237 254 die Ausführung einer Zylinderlauf-

mit einem Befestigungsflansch, welcher mit Auflage- buchse bekannt, welche eine ebene Auflagefläche für

■ι! flächen versehen ist, die zwischen entsprechend aus- den Zylinderkopf und eine kegelige, dem Zylinder-

j; gebildeten Auflageflächen des Zylinderkopfes und block zugewandte Auflagefläche aufweist. Auch bei