Zylinder für eine luftgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine in Reihenbauart

Abstract

 Zylinder für eine luftgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine in Reihenbauart, bei denen im Bereich zweier benachbarter Zylinder die Kühlrippen einen geraden Umfangsverlauf haben und in diesem Bereich örtlich dünner sind als im übrigen Umfangsbereich, wobei der dünnere Bereich auch durch mechanische Bearbeitung hergestellt werden kann und etwa eine kreisabschnittförmige bearbeitete Kontur bei jeder Rippe hinterläßt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinder für eine luftgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine mit quer zur Zylinderachse angeordneten Kühlrippen, die im Bereich zweier benachbarter Zylinder an den einander zugewandten Seiten einen geraden Umfangsverlauf haben und in diesem Bereich kürzere Rippen als an den beiden anderen Umfangsabschnitten haben.

[0002] Bei Brennkraftmaschinen zeigen sich Forschritt und Entwicklungsstand einer Baureihe vor allem aber die Leistungsdichte u. a. durch die Tendenz an, die Zylinderbohrung immer weiter zu vergrößern ohne die Außenabmessungen des Zylinders zu vergrößern. Bei diesen als "Aufbohren" bezeichneten Maßnahmen, bei der der Zylinderabstand beibehalten wird, nähern sich die Wände benachbarter Zylinder immer mehr, so daß der Zwischenraum für Kühlrippen oder bei flüssigkeitsgekühlten Maschinen der Zwischenraum für das Kühlmittel immer kleiner wird.

[0003] Eine Grenze findet eine solche Steigerung der Leistung bei gleichem Bauvolumen durch die sich erhöhende Bauteiltemperatur von Zylinder und Zylinderkopf und deren Verformung unter den Betriebstemperaturen.

[0004] Es ist bekannt (DE-OS 20 10 833) bei luftgekühlten Brennkraftmaschinen die Kühlrippen im Bereich zweier benachbarter Zylinder aus vorgegossenem Vollmaterial herauszufräsen, um einen größeren Luftdurchtrittsquerschnitt zu erhalten. Damit die Luftströmung zwecks besserer Kühlwirkung zusätzlich verwirbelt wird, sind in den Kühlrippen parallel zur Zylinderachse vorgegossene Löcher angeordnet.

[0005] Nachteilig ist bei dieser Ausführung die große Zerspannungsarbeit, die durch das Fräsen der Rippen aus dem sehr harten und vollen Guß aufgewendet werden muß. Außerdem hat sich gezeigt, daß die für die Verwirbelung der Kühlluft im Bereich der bearbeiteten Rippen vorgesehenen Löcher wegen ihrer Länge und dem kleinen Durchmesser den Guß sehr schwierig gestalten.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch geeignete Gestaltung der Rippenpartie im Bereich der einander zugewandten Seiten zweier benachbarter Zylinder eine wirkungsvolle Kühlung zu erzielen. Dieses wird bei einem Rippenzylinder der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Kühlrippen im Bereich der kurzen Rippen örtlich dünner sind, wobei der dünnere Bereich in Richtung der Zylinderachse gesehen, etwa die Form eines Kreisabschnittes hat, dessen größte Sehnenlänge kürzer als der gerade Umfangsabschnitt des Rippenbereiches ist und dessen größte Höhe bis an den Rippengrund reicht. Durch die dünneren Rippen ergibt sich an der engsten Stelle ein größerer Luftspalt, der mehr Kühlluft aufnimmt, und eine stärkere Verwirbelung bewirkt. Die V_er-wirbelung wird dabei durch den stufenförmigen Übergang der Rippendicke noch verstärkt. Damit ergibt sich eine gleichmäßigere Temperaturverteilung über den Umfang des Zylinders und ein insgesamt niedrigeres Temperaturniveau, welches zugleich eine geringere Verformung und damit eine geringere Gefahr von Kolbenklemmern bedeutet.

[0007] Damit die Verformung des Zylinders in noch engeren Grenzen bleibt, wird nach einem weiteren Gedanken der Erfindung vorgeschlagen, daß von der gesamten verrippten Zylinderlänge mehr als die Hälfte und zwar der mittlere Teile des Rippenpaketes die dünnen Rippen aufweist. Damit ergibt sich am Anfang und Ende des Rippenpaketes eine verstärkte Ringzone.

[0008] Zur wirtschaftlichen Herstellung der dünnen Rippen wird vorgeschlagen, daß bei verrippt gegossenen Zylindern die dünnen Rippen durch mechanische Bearbeitung z. B. Fräsen hergestellt werden. Die bereits vorgegossenen Rippen bedeuten gegenüber bekannten Rippen, die ganz aus einem vollen Gußkörper gefräst werden, eine erhebliche Einsparung an Zerspannungsarbeit.

[0009] In Abstimmung auf das Gußverfahren wird vorgeschlagen, daß bei gegossenen Zylindern den vom Gießverfahren herrührende Eingußkopf etwa in der Mitte der Bearbeitungsfläche liegt und bei der Bearbeitung wegfällt. Damit bedarf es keiner besonderen mechanischen Bearbeitung für die sonst notwendige Beseitigung sogenannter vorlorener Köpfe.

[0010] Eine besonders vorteilhafte Ausnutzung des verlorenen Kopfes ergibt sich, wenn bei gegossenem Zylinder die vom Gußverfahren herrührende Eingußstelle neben der Mitte der Bearbeitungsstelle liegt und bei Bearbeitung der Kühlrippen teilweise stehenbleibt. Damit wird es möglich mit dem verbleibendem Werkstoff im Rippengrund die Kühlluft auf die gegenüberliegende Seite des Luftspaltes zwischen zwei Zylindern abzusenken; sofern an dieser Stelle die heißere Wandzone des Auslaßventiles liegt, trägt diese Maßnahme zur Vergleichmäßigung der Wandtemperatur bei.

[0011] In der.Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Die Abb. 1 zeigt einen Rippenzylinder teilweise im Querschnitt und seine Zuordnung zum Nachbarzylinder einer Reihenmaschine.

Die Abb. 2 zeigt den Rippenzylinder von Abb. 1 im Längsmittelschnitt.

[0012] In Abb. 1 ist ein Rippenzylinder 1 aus Leichtmetall mit eingegossener Zylinderbüchse 2 aus Schwermetall im Querschnitt dargestellt. Die Außenkontur 3 der Kühlrippen 4 hat im wesentlichen eine kreisrunde Form, die an den Seiten zu den nicht näher dargestellten Nachbarzylindern eine Abflachung 5 aufweist, um den Zylinder abstand zu verringern. Auf der Längsmittelachse 6 der Reihenmaschine ist die Lage des Ein- und Auslaßventils 7, 8 der Maschine strichpunktiert angedeutet. Für die Befestigung des Zylinders sind drei Schraubenlöcher 9 durch das gesamte Rippenpaket gebohrt oder vorgegossen.

[0013] Im seitlich abgeflachten Bereich 5 der Kühlrippen ₄ sind die Kühlrippen 4 entsprechend der eingezeichneten Kontur 10 dünner als im übrigen Rippenbereich. Der dünnere Abschnitt der Kühlrippen 4 kann durch eine zerspanende Bearbeitung, bei der beiderseits der Kühlrippe 4 Material abgetragen. wird, hergestellt sein. Sofern es ein Gußverfahren möglich macht, die können Kühlrippen 4 auch entsprechend der Kontur 10 von vornherein dünner gegossen sein.

[0014] Die bei herkömmlichen Gießverfahren unvermeidlichen Eingußstellen mit der unverwünschten Materialanhäufung 11 ist in der vorliegenden Ausführung in den zu bearbeitenden Rippenteil gelegt, so daß diese Materialanhäufung 11 beim dünnerfräsen der Kühlrippen fortfällt.

[0015] Legt man, wie in der Zeichung dargestellt, die Materialanhäufung 11 etwas außerhalb der Längsmittellinie 6 der Zylinderreihe, so bleibt beim dünnerfräsen der Kühlrippe 4 von der Materialanhäufung 12 ein Restteil 13 stehen. Dieser Restteil 13 lenkt die Strömung der Kühlluft zur benachbarten Zylinderwand hin, die durch das unmittelbar über ihr angeordnete Auslaßventil örtlich eine höhere Betriebstemperatur annimmt. Die Ablenkung der Kühlluft bewirkt damit eine Vergleichmäßigung der Zylinderwandtemperatur. Erfindungsgemäß ergibt der dünnere Rippenbereich zwischen zwei benachbarten Zylindern für die Kühlluft einen größeren Querschnitt frei, indem sich Wirbel bilden, wodurch eine bessere Kühlung erzielt wird. Zur Wirbelbildung trägt auch die Abstufung der Rippendicke bei, die bei gefräster Kontur 10 recht scharfkantig ist.

[0016] In Abb. 2 ist der in Abb. 1 dargestellte Rippenzylinder im Längsmittelschnitt entsprechend der Linie II - II dargestellt. Der umgossene Teil 2, der das Rippenpaket zeigt, ist aus Leichtmetall. Zur Steigerung der Formstabilität des Zylinders sind im Rippenpaket die unteren und oberen vier Kühlrippen 4 nicht bearbeitet, während der dazwischenliegende Bereich bearbeitete Kühlrippen zeigt. Die Bearbeitungstiefe reicht bis auf den Rippengrund. Zugleich ist die ursprünglich unbearbeitete Kontur jeder Kühlrippe eingezeichnet. Sie zeigt, daß die durch die Bearbeitung entstehenden dünneren Kühlrippen eine beträchtliche Vergrößerung des Durchtrittsquerschnitts für die Kühlluft ergeben.

Ansprüche

1. Zylinder für eine luftgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine in Reihenbauart mit quer zur Zylinderachse angeordneten Kühlrippen, die im Bereich zweier benachbarter Zylinder an den einander zugewandten Seiten einen geraden Umfangsverlauf haben und in diesem Bereich kürzere Kühlrippen als an den beiden anderen Umfangsabschnitten haben,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (4) im Bereich der kurzen Kühlrippen (5) örtlich dünner sind, wobei der dünnere Bereich (10) in Richtung der Zylinderachse gesehen, etwa die Form eines Kreisabschnittes hat, dessen größte Sehnenlänge kürzer als der gerade Umfangsabschnitt (5) des Kühlrippenbereiches ist und dessen größte Höhe bis an den Rippengrund reicht.

2. Zylinder nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß von der gesamten verrippten Zylinderlänge mehr als die Hälfte und zwar der mittlere Teil des Rippenpaketes die dünneren Rippen (10) aufweist.

3. Zylinder nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß bei verrippt gegossenen Zylindern die dünnen Rippen (10).durch mechanische Bearbeitung z. B. Fräsen hergestellt sind.

4. Zylinder nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß bei gegossenen Zylindern von dem Gießverfahren nerrührende Eingußkopf (11) etwa in der Mitte der Bearbeitungsfläche (10) liegt und bei der Bearbeitung wegfällt.

5. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei gegossenen Zylindern die vom Gießverfahren herrührende Eingußstelle (12) neben der Mitte der Bearbeitungsstelle liegt und bei der Bearbeitung der Kühlrippen teilweise stehenbleibt.

Zeichnung