CYLINDER LINER

Abstract: 1. A cylinder liner (10) comprising an elongate cylindrical sleeve which is open at both ends and which has a smooth internal wall surface (30) of approximately the same diameter throughout, and a profiled external peripheral surface (32), characterised in that, at one end thereof, the sleeve is provided with an annular wall portion (34) of thin wall thickness, the external peripheral surface of which forms a bead-shaped sealing surface (36) which is of convex cross-section and which is bendable inwardly to form a press fit in a recess (17) in a cylinder head (16).

Description: "Zylinderlaufbüchse" Die Erfindung betrifft eine Zylinderlaufbüchse, bestehend aus einer länglichen, an beiden Enden offenen zylindrischen Hülse, die eine glatte Innenwandung mit überall angenähert gleichem Durchmesser sowie eine profilierte äussere Mantelfläche aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine mit einer derartigen Zylinderlaufbüchse ausgestattete Brennkraftmaschine. Zylinderlaufbüchsen sind seit langem bekannt (siehe z.B. US-PS 2 617 401 und 2 721 542). Sie sollen die Kosten für das nach längerer Betriebszeit erforderliche Nacharbeiten der Kolben und der Zylinderbohrungen reduzieren. Ausserdem bieten die Zylinderlaufbüchsen eine zusätzliche Abdichtung zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock und verhindern so zumindest teilweise das unerwünschte Abströmen der Verbrennungsgase aus dem Verbrennungsraum in andere Hohlräume der Maschine. Bei den vorbekannten Ausführungsformen liegt die obere Stirnfläche der Zylinderlaufbüchsen meist bündig in der Trennfuge zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock und wird von der Zylinderkopfdichtung mit beaufschlagt. Mit fortschreitender Technologie wurde auch der Verbrennungsdruck in-den Brennkraftmaschinen erhöht; Verbrennungskraftma schinen, die mit Verbrennungsdrücken in einem Bereich von 10 000 bis 20 000 Kilo Pascals arbeiten, sind heute nicht ungewöhnlich. Diese höheren Verbrennungsdrücke haben sich nachteilig auf die Abdichtungen der Maschine ausgewirkt, und sie verringern auch die von den üblichen Zylinderlaufbüchsen bewirkte Abdichtung gegenüber Verbrennungsgasen. Derartige Verbrennungsgas Undichtigkeiten sind für die Verbrennungskraftmaschine von grossem Nachteil, denn sie beeinträchtigen die Arbeitsleistung, führen zu Startschwierigkeiten, verringern die Kompression und beeinträchtigen die Wärmeabführeigenschaft des Kühlmittels. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erläuterte Zylinderlaufbüchse so zu verbessern, dass sie auch bei hohen Verbrennungsdrücken ihre Abdichteigenschaft nicht verliert. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Hülse an ihrem einen Ende mit einem ringförmigen Wandungsabschnitt dünner Wandstärke versehen ist, dessen äussere Mantelfläche eine wulstförmige, im Querschnitt konvexe Dichtfläche bildet, die zur Bildung eines Presssitzes in einer entsprechenden Ausnehmung eines Zylinderkopfes nach innen biegbar ist. Wird ein mit einer entsprechenden Ausnehmung versehener Zylinderkopf auf den Zylinderblock aufgesetzt, so biegt die zylindrische Innenfläche der genannten Ausnehmung den dünnen Wandungsabschnitt etwas nach innen. Man erhält zwischen dem dünnen Wandungsabschnitt der Zylinderlaufbüchse und der zylindrischen Innenfläche der Ausnehmung des Zylinderkopfes einen Presssitz, der einen unerwünschten Gasaustritt aus der Verbrennungskammer auch bei hohen Verbrennungsdrücken sicherstellt. Die neue Zylinderlaufbüchse führt zu einer Verringer-ung der zur Verbind-un des Zylinderkopfes mit dem Zylinderblock benötigten Kräfte. Die neue Zylinderlauf büchse eignet sich insbesondere für Hochdruck-Dieselmotoren, wo die Unterbindung von Gasundichtigkeiten von besonderer Bedeutung ist. Der genannte dünne Wandungsabschnitt der Zylinderlaufbüchse ist erfindungsgemäss zweckmässig federnd ausgebildet. Bei einer Brennkraftmaschine mit einem Zylinderblock, auf dem ein Zylinderkopf montiert ist, der das eine Ende einer im Zylinderblock angeordneten Zylinderlaufbüchse gemäss der Erfindung verschliesst, ist es vorteilhaft, wenn die Dichtfläche der Zylinderlaufbüchse über den Zylinderblock hinausragt und mit der zylindrischen Innenfläche einer kreisrunden taschenförmigen Ausnehmung im Zylinderkopf einen Presssitz bildet. Bei dieser erfindungsgemässen Ausbildung wird der dünne ringförmige Wandungsabschnitt der Zylinderlaufbüchse durch den Verbrennungsdruck selbsttätig in eine Abdichtstellung gegen die zylindrische Innenfläche des Zylinderkopfes gedrückt. Entgegen den vorbekannten Ausführungsformen ist es erfindungsgemäss vorteilhaft, wenn zwischen der taschenförmigen Ausnehmung des Zylinderkopfes und der Stirnfläche des dünnen Wandungsabschnitts der Zylinderlaufbüchse ein lichter Abstand besteht. Würde der Zylinderkopf die Stirnfläche der Zylinderlaufbüchse berühren, bestände die Gefahr, dass bei der Montage und/oder bei Wärmeausdehnung der Zylinderlaufbüchse deren Stirnfläche pilzförmig umgebördelt wird, wodurch die Hin- und Herbewegung des Kolbens beeinträchtigt würde. Ausserdem könnte eine derartige Verformung die Zylinderlaufbüchse auch unrund machen, wodurch Kolben und Kolbenringe beeinträchtigt würden. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch eine in einer Brennkraft- maschine montierte Zylinderlaufbüchse und Figur 2 in verkleinertem Massstab in perspektivischer Dar stellung die Zylinderlaufbüchse gemäss Figur 1. Figur 1 zeigt eine Zylinderlaufbüchse 10, die in dem Zylinderblock 14 einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Letztere kann eine Benzin- oder Dieselmaschine sein und weist üblicherweise den Zylinderblock 14, einen Zylinderkopf 16, eine Zylinderkopfdichtung 18 und einen Kolben 20 auf. Der Zylinderkopf 16 ist auf dem Zylinderblock 14 mit mehreren in der Zeichnung nicht dargestellten Zylinderkopfschrauben befestigt und schliesst dabei dasbin der Zeichnung obere Ende. der Zylinderbohrung 12 ab. Der Zylinderkopf 16 weist eine kreisrunde taschenförmige Ausnehmung 17 mit einer zylindrischen Innenfläche 19 auf, in die das in der Zeichnung obere Ende der Zylinderlaufbüchse 10 ragt. Der in der Zylinderbohrung 12 hin und her gehende Kolben 20 wird in üblicher Weise über eine Kurbelstange 22 von einer nicht dargestellten Kurbelwelle angetrieben. Ausserdem weist der Kolben 20 übliche Kolbenringe auf, von denen zwei mit dem Bezugszeichen 24 und 26 gekennzeichnet sind, die in gleitender Anlage an der Innenwandung 30. der Zylinderlaufbüchse 10 anliegen. Die trockene oder nasse Zylinderlaufbüchse 10 besteht aus einer länglichen, an beiden Enden offenen zylindrischen Hülse, die eine glatte Innenwandung 30 mit überall angenähert gleichem Durchmesser sowie eine profilierte äussere Mantelfläche 32 aufweist. Soweit nachfolgend von "oben" oder "unten" gesprochen wird, dient dies lediglich zur Erläuterung der Zeichnung und stellt keine Einschränkung der Erfindung dar. Die Zylinderlaufbüchse 10 ist an ihrem oberen Ende mit einem ringförmigen Wandungsabschnitt 34 dünner Wandstärke versehen, dessen äussere Mantelfläche eine wulstförmige, im Querschnitt konvexe Dichtfläche 36 bildet, die im Querschnitt kreisbogenförmig oder nur bogenförmig ausgebildet sein kann. Um eine gute Abdichtung zu erzielen, wird eine gebogene oder geometrische Kreisbogenform bevorzugt. Der genannte dünne Wandungsabschnitt 34 ist innerhalb seiner elastischen Grenzen vorzugsweise federnd ausgebildet und wird bei der Montage des Zylinderkopfes 16 auf den Zylinderblock 14 etwas nach innen gebogen. Bei der Montage wird die zylindrische Innenfläche 19 der taschenförmigen Ausnehmung 17 des Zylinderkopfes 16 nach unten über den dünnen Wandungsabschnitt 34 der Zylinderlaufbüchse 10 gedrückt, so dass die Dichtfläche 36 der Zylinderlaufbüchse mit der zylindrischen Innenfläche 19 des Zylinderkopfes einen Presssitz bildet. Die Zylinderlaufbüchse 10 wird fest im Zylinderblock 14 angeordnet und liegt in Axialrichtung mit einer Schulter 38 auf einem ringförmigen Sitz 40 des Zylinderblocks 14 an. Die Schulter 38 sitzt an der äusseren Mantelfläche 32 der Zylinderlaufbüchse 10. In der in Figur 1 dargestellten montierten Position der Zylinderlaufbüchse überragt der dünne ringförmige Wandungsabschnitt 34 die Oberfläche des Zylinderblocks 14. Ferner lässt Figur 1 erkennen, dass der Zylinderkopf 16 in seiner montierten Stellung die Stirnfläche 42 der Zylinderlaufbüchse 10 nicht berührt. Zusätzlich zur Zylinderlaufbüchse ist noch eine in Form eines Ringes aus elastischem Polymer ausgebildete Dichtung 44 vorgesehen, die zwischen dem Zylinderblock 14 und dem Zylinderkopf 16 liegt und ausserdem an der äusseren Mantelfläche 32 der Zylinderlaufbüchse 10 unmittelbar unterhalb von derem dünnen Wandungs abschnitt 34 anliegt. Diese Dichtung 44 verhindert zusätzlich einen Austritt der Verbrennungsgase, die ggf. an der Dichtfläche 36 der Zylinderlaufbüchse 10 vorbeiströmen. Die Dichtung 44 kann aus temperaturbeständigem elastischen oder gummi ähnlichen Material bestehen. Derartige Dichtungen können vorgefertigt oder bei Raumtemperatur vulkanisierte Zylinderkopfdichtungen sein, wie sie z.B. von den Firmen Dow Corning oder General Electric verkauft werden. Sowohl die Zylinderlaufbüchse 10 als auch der Zylinderkopf 16 weisen abgerundete Kanten auf, um das Aufdrücken des Zylinderkopfes auf die Zylinderlaufbüchse zu erleichtern. Weitere Abwandlungen oder zusätzliche Merkmale, wie z.B. O-Dichtringe 46 und 48, die im unteren Bereich gegen die äussere Mantelfläche 32 der Zylinderlaufbüchse 10 anliegen, können wahlweise vorgenommen bzw. vorgesehen werden. Beispiel: Für einen Dieselmotor von Standardgrösse, einem Verbrennungsspitzendruck zwischen 3.500 und 21.000 Kilo Pascals einer Zündtemperatur zwischen 816 und 1.371 C (1.500 bis 2.5000 Fahrenheit) und einer Zylinderbohrung von etwa 130 mm kann eine Zylinderlaufbüchse mit folgenden Abmessungen-verwendet werden: Die Wandstärke beträgt etwa 7 bis 10 mm, wobei der dünne Wandungsabschnitt 34 ein oder zwei Millimeter dünner ausgebildet ist. Der Presssitz zwischen Zylinderkopf 16 und dem dünnen Wandungsabschnitt 34 liegt zwischen 0,05 und 0,25 mm, vorzugsweise bei 0,1 bis 0,2 mm. Länge und Durchmesser der Zylinderlaufbüchse hängen vom*Kolbenhub und -durchmesser ab. Die wulstförmige, im Querschnitt konvexe Dichtfläche 36 kann ungefähr 1 bis 2 mm breit sein und sollte etwa 5 mm unterhalb der oberen Stirnfläche 42 der Zylinderlaufbüchse liegen. Aufgrund vorstehender Erläuterungen sowie der zeichnerischen Darstellungen vermag ein Durchschnittsfachmann ohne weiteres zahlreiche Abwandlungen, Modifikationen und dergleichen zu erkennen, die alle unter den Schutzumfang der Anmeldung fallen sollen.

Claims: Patentansprüche: 1. Zylinderlaufbüchse (10), bestehend aus einer länglichen, an beiden Enden offenen zylindrischen Hülse, die eine glatte Innenwandung (30) mit überall angenähert gleichem Durchmes ser sowie eine profilierte äussere Mantelfläche (32) auf weist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Hülse an ihrem einen Ende mit einem ringförmigen Wan dungsabschnitt (34) dünner Wandstärke versehen ist, dessen äussere Mantelfläche eine wulstförmige, im Querschnitt kon vexe Dichtfläche (36) bildet, die zur Bil'dung eines Press sitzes in einer entsprechenden Ausnehmung (17) eines Zylin derkopfes (16) nach innen biegbar ist. 2. Zylinderlaufbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte dünne Wandungsabschnitt (34) federnd aus gebildet ist. 3. Zylinderlaufbüchse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Dichtfläche (36) des dünnen Wandungsab schnitts (34) im Querschnitt kreisbogenförmig ausgebildet ist. 4. Brennkraftmaschine mit einem Zylinderblock (14), auf dem ein Zylinderkopf (16) montiert ist, der das eine Ende einer im Zylinderblock (14) angeordneten Zylinderlaufbüchse (10) ver schliesst, die nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgebildet ist, da dur c h g e k e n n z e ich n e t, dass die Dichtfläche (36) der Zylinderlaufbüchse (10) über den Zylinder block (14) hinausragt und mit der zylindrischen Innenfläche(19) einer kreisrunden taschenförmigen Ausnehmung (17) im Zylinder kopf (16) einen Presssitz bildet. 5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dünne ringförmige Wandungsabschnitt (34) der Zylinder laufbüchse (10) durch den inneren Verbrennungsdruck selbst tätig n eine Abdichtstellung gegen die zylindrische Innen fläche (19) des Zylinderkopfes (16) gedrückt wird. 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, dass zwischen der taschenförmigen Ausnehmung (17) des Zylinderkopfes (16) und der Stirnfläche (42) des dünnen Wandungsabschnitts (34) der Zylinderlaufbüchse (10) ein lich ter Abstand besteht. 7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, 5 oder 6 mit einer Zylin derkopfdichtung (44), dadurch gekennzeichnet, dass die Zylin derkopfdichtung (44) neben dem dünnen ringförmigen Wandungs abschnitt (34) an der äusseren Mantelfläche (32) der Zylinder laufbüchse (10) anliegt und zusammen mit deren dünnem Wan dungsabschnitt (34) den Durchtritt von Verbrennungsgasen ver hindert. 8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkopfdichtung (44) ein Ring aus elastischem Polymer ist.

Inventors: HAUSER, HERBERT JOSEPH, JR.
Applicants: DEERE & COMPANY
Application year: 1981
Main classification: F02F1
IPC codes: F16J10, F02B3, F02F1