Faserverstärkter Leichtmetall-Zylinder für Hubkolbenmaschinen

Abstract

 Für einen faserverstärkten Leichtmetall-Zylinder für Hubkolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, wird vorgeschlagen, daß der Zylinder im Werkstoffverbund mit dem Leichtmetall ein aus Kurzfasern gefertigtes, rohrförmiges Faserformteil umfaßt, das gesonderte Langfasern in zur Zylinderachse im wesentlichen paral­leler Anordnung enthält.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen faserverstärk­ten Leichtmetall-Zylinder für Hubkolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen.

[0002] Aus der DE-OS 36 31 096 ist ein Kurbel-Zylinder-Gehäuse aus Leichtmetall für Brennkraftmaschinen bekannt, wobei jede Zylinderwand laufbahnseitig einen faserverstärkten Teil aufweist. Weiter wurde für eine faserverstärkte Leichtmetall-Zylinderlaufbuchse vorgeschlagen, durch geeignete Wahl des Faseranteils die Wärmedehnung des Zylinders in Längsrichtung sowie den Wärmedurchgang der Zylinderwand zu reduzieren.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Leichtmetall-Zylinder eine Faserverstärkung aufzuzeigen, die bei vorbestimmt reduziertem Wärmedurchgang zugleich eine Reduzierung der Wärmedehnung des Zylinders ergibt.

[0004] Gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Zylinder im Werkstoff­verbund mit dem Leichtmetall ein aus Kurzfasern gefer­tigtes, rohrförmiges Faserformteil umfaßt, das geson­derte Langfasern in zur Zylinderachse im wesentlichen paralleler Anordnung enthält. Der Vorteil der Erfindung ist in einem aus unterschiedlichen Fasern kombinierten Faserformteil zu sehen. Dieses kann zur zusätzlichen Reduzierung der Wärmedehnung des Zylinders in radialer Richtung in Ausgestaltung der Erfindung am Außenumfang zumindest bereichsweise mit einer Wickellage einer weiteren Langfaser ausgerüstet sein. Ein derartiges Faserformteil, das bei gewünscht kleinem Wärmedurchgang die räumliche Wärmedehnung des Zylinders wesentlich reduziert, ist sowohl für die Einzelfertigung von Leichtmetall-Zylindern als auch für eine Verbundbauweise mehrerer Zylinder in einem Brennkraftmaschinen-Gehäuse vorteilhaft.

[0005] Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben, wobei ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der näheren Beschreibung der Erfindung dient.

[0006] Ein faserverstärkter Leichtmetall-Zylinder 1 für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine umfaßt im Werk­stoffverbund mit dem Leichtmetall 2 ein aus Kurzfasern 3 gefertigtes, rohrförmiges Faserformteil 4. Das Faser­formteil 4 enthält in zur Zylinderachse im wesentlichen paralleler Anordnung gesonderte Langfasern 6. Weiter ist das Faserformteil 4 am Außenumfang in dem der Brennzone des Zylinders 1 benachbarten Bereich mit einer Wickel­lage 7 einer weiteren Langfaser 8 ausgerüstet.

[0007] Zur Erzielung eines vorbestimmten Wärmedurchganges des Zylinders 1 sind die Kurzfasern 3 aus keramischem Werkstoff. Ein auf den Zylinder 1 bezogener Volumenan­teil kann bis zu 40 % betragen.

[0008] Zur Reduzierung der Wärmedehnung des Zylinders 1 in Richtung der Zylinderachse 5 weisen die Langfasern 6 einen gegenüber dem Leichtmetall wesentlich geringeren Wärmedehnungskoeffizienten auf. Die Langfasern 8 der Wickellage 7 sind ebenfalls aus hochfestem Material und dienen der Reduzierung der Wärmedehnung des Zylinders 1 in radialer Richtung.

[0009] Der Zylinder 1 kann entweder einzeln oder im Verbund mit einem Maschinengehäuse ausgebildet sein, wobei der Werkstoffverbund von Leichtmetall 2 und Faserformteil 4 im Druckguß erzielt ist. Zur weiteren Steigerung des vorzugsweise für eine Brennkraftmaschine dienenden Zylinders 1 kann dieser in seinem einer Brennzone zugewandten Zylinderabschnitt mit der Wickellage 7 beim Druckgießen nachverdichtet sein.

Ansprüche

1. Faserverstärkter Leichtmetall-Zylinder für Hubkol­benmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet,
- daß der Zylinder (1) im Werkstoffverbund mit dem Leichtmetall (2) ein aus Kurzfasern (3) gefertig­tes, rohrförmiges Faserformteil (4) umfaßt,
- das gesonderte Langfasern (6) in zur Zylinder­achse (5) im wesentlichen paralleler Anordnung enthält.

2. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- daß die Kurzfasern (3) entsprechend einem vorbe­stimmten Wärmedurchgang des Zylinders (1) aus keramischem Werkstoff sind und
- daß der auf den Zylinder (1) bezogene Volumenanteil bis zu 40 % betragen kann.

3. Zylinder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Langfasern (6) entsprechend einer vorbestimmten reduzierten Wärmedehnung des Leicht­metall-Zylinders (1) einen gegenüber dem Leicht­metall wesentlich geringeren Wärmedehnungskoeffi­zienten aufweisen.

4. Zylinder nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Faserformteil (4) in Umfangsrich­tung zumindest bereichsweise mit einer Wickel­lage (7) einer weiteren Langfaser (8) ausgerüstet ist.

5. Zylinder nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekenn­zeichnet,
- daß der Werkstoffverbund im Druckguß erzielt und
- ein einer Heißzone des Zylinders (1) zugewandter Zylinderabschnitt (Wickellage 7) nachverdichtet ist.

Zeichnung