DE19913468A1

DE19913468A1 - Nasse Zylinderlaufbuchse

Info

Publication number: DE19913468A1
Application number: DE1999113468
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Burkhardt
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2000-10-05
Anticipated expiration: 2019-03-26
Also published as: DE19913468C2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine nasse Zylinderlaufbuchse, welche in eine Grundbohrung eines Kurbelgehäuses eingesetzt ist und welche an ihrem oberen Ende einen Bund aufweist, der mit radialem Spiel zum Kurbelgehäuse ausgebildet ist und die Zylinderlaufbuchse in der Umgebung unterhalb des Bundes einen Absatz aufweist der zur Grundbohrung eine Preß- oder Übergangspassung darstellt. Bei nassen Zylinderlaufbuchsen sind auf der äußeren Umlauffläche Nuten für die Dichtsysteme erforderlich. Die Nuten führen durch Kerbwirkung zu einer Spannungserhöhung. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Nuten 8a, 8b im Bereich des Absatzes 6 und durch die Wahl der Passung von Absatz 6 gegenüber der Grundbohrung 2 wird in den Nuten eine Druckspannung hervorgerunfen. Da die Nuten einer hohen mittleren Druckspannung ausgesetzt sind, der sich durch die Gasdruckkräfte Wechselspannungen überlagern, wird entsprechend dem bekannten Smith-Diagramm eine höhere Dauerfestigkeit erreicht. Die erfindungsgemäße Laufbüchse ist besonders bei Dieselmotoren mit hohen Zündrücken vorgteilhaft anwendbar.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine nasse Zylinderlaufbuchse gemäß dem Gattungsbe griff des Patentanspruches 1.

Aus DE 197 06 840 A1 ist eine trockene Zylinderlaufbuchse bekannt, bei der unterhalb eines Bundes ein Absatz vorgesehen ist, der einen Preß- oder Übergangssitz bezüglich der Grundbohrung darstellt. Über diesen Absatz ist die Zylinderlaufbuchse gegen die Grundbohrung abgestützt, so daß in diesen Bereich die hohen Gasdruckkräfte aufge fangen werden und es zu keiner übermäßigen Deformierung kommt. Eine derartige Bauweise der Zylinderlaufbuchse ist aber nur auf trockene Zylinderlaufbuchsen an wendbar, die nicht gegen Kühlwasser abgedichtet werden müssen.

Bei nassen Buchsen ist es üblich, den mit dem Kühlmedium umspülten Bereich mittels Dichtsystemen, wie O-Ringdichtungen, abzudichten. Diese Dichtsysteme können im Bereich der Laufbuchse geometrische Nuten zur Aufnahme derselben bedingen. Diese Nuten stellen im festigkeitstechnischen Sinn Kerben dar, die bei Belastung der Buchse durch Innendruck oder Längskraft zum Versagen führen können. Die Bauform der nas sen Laufbuchsen werden zur Gewährleistung der Montierbarkeit üblicherweise mit Spielpassungen in die Grundbohrung eingesetzt. Durch die unvermeidbaren geometri schen Toleranzen treten Abweichungen der Idealdurchmesser der Buchse und der Grundbohrungen auf. Des weiteren entstehen durch die Montage von benachbarten Teilen wie den Zylinderkopf beim Anzug der Zylinderkopfschrauben Verspannungen oder Verzug der Grundbohrung. Unter Belastung versucht die Laufbuchse sich an die Grundbohrung abzustützen. Da dies aus den angeführten Gründen nicht über den ge samten Umfang möglich ist entstehen punktuell in den Kerbstellen höhere Beanspru chungen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Außenkontur der Zylin derlaufbuchse so zu gestalten, daß einerseits eine gute Montage und Demontage mög lich ist, aber andererseits die notwendigen Nuten für die Aufnahme der Dichtsysteme nicht zu einer übermäßigen Abnahme der Dauerfestigkeit der Zylinderlaufbuchse An laß geben.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspru ches 1.

Durch die Ausführung der Buchse im Bereich der Dichtsysteme und somit an den Kerbstellen, als Preß- oder Übergangspassung wird die auftretende Bauteilbean spruchung reduziert. Da sich der Kontaktbereich zwischen Grundbohrung und Buchse erhöht, wird die mögliche Verformung der Buchse bis zu einem ausreichenden Kon takt mit der Grundbohrung verringert. Die vorgeschlagene Preß- oder Übergangspas sung kann zur Erzeugung von Druckspannungen in den Nuten für das Dichtsystem, dem Kerbgrund, führen. Diese bewirken eine Erhöhung der ertragbaren dynamischen Zugspannung im Betrieb aus. Die Bauteilfestigkeit und somit die Belastbarkeit wird erhöht.

Vorteilhafte Ausführungen für die Dichtsysteme können den Unteransprüchen 2 bis 5 entnommen werden.

Ausführungsbeispiele für die Gestaltung der Außenkontur und der Dichtsysteme der Zylinderlaufbuchse sind an Hand von Zeichnungen dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt der Zylinderlaufbuchse mit zylindrischem Absatz und den Dichtsystemen zu beiden Seiten des Absatzes,

Fig. 2 einen Längsschnitt der Zylinderlaufbuchse mit zylindrischem Absatz und den Dichtsystemen zwischen Absatz und Bund,

Fig. 3 einen Längsschnitt der Zylinderlaufbuchse mit balligem Absatz und den Dichtsystemen zu beiden Seiten des Absatzes,

Fig. 4 einen Längsschnitt der Zylinderlaufbuchse mit balligem Absatz und den Dichtsystemen zwischen Absatz und Bund

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine nasse Zylinderlaufbuchse 1, welche in eine Grund bohrung 2 eines Kurbelgehäuses 3 eingesetzt ist. Die Zylinderlaufbuchse 1 ist an ihrem oberen Ende mit einem Bund 4 versehen der ein radiales Spiel 5 zum Kurbelgehäuse 3 aufweist. Zur Abstützung der Zylinderlaufbuchse 1 gegen das Kurbelgehäuse 3 ist die Zylinderlaufbuchse 1 im Bereich unterhalb des Bundes 4 mit einem Absatz 6 versehen. Dieser Absatz 6 weist gegenüber der Grundbohrung 2 eine Preß- oder Übergangspas sung auf, so daß sich die Zylinderlaufbuchse im Bereich hoher Gasdruckkräfte gegen die Grundbohrung 2 abstützen kann. Bei nassen Zylinderlaufbuchsen ist aber noch ein Dichtsystem gegen das Kühlwasser erforderlich. Ein solches Dichtsystem besteht übli cherweise aus Gummiringen, welche sich in umlaufenden Nuten auf der Außenfläche der Zylinderlaufbuchse 1 befinden. Diese Nuten stellen Kerben dar, die zu einer Ver ringerung der Dauerfestigkeit der Zylinderlaufbuchsen führen.

Hier setzt nun die Erfindung ein. Das dargestellt Dichtsystem, welches sich im Bereich der Einwirkung hoher Gasdruckkräfte befindet, wird aus zwei Ringen 7a, 7b gebildet, welche in Nuten 8a, 8b auf der Zylinderlaufbuchse 1 eingelegt sind. Diese Nuten 8a, 8b sind zu beiden Seiten des Absatzes 6 angebracht. Durch diese Anordnung der Nuten 8a, 8b wird durch die von außen auf den Absatz 6 ausgeübten Druckkräfte die Kerb wirkung der Nuten reduziert und die Dauerfestigkeit gesteigert. Der Außendurchmes ser D₁ des Absatzes 6 ergibt sich vorteilhaft zu D₁ = D₂ + D₃ (0,001 . . . 0,005). Den hier geschilderten Effekt kann man am besten aus dem sogenannten Smith-Diagramm ersehen. Wird die Mittelspannung σ_m verringert, so wird die Schwingfestigkeit σ_w spürbar erhöht. Die Mittelspannung σ_m wird im Bereich der Nuten 8a, 8b dadurch re duziert, daß man auf den Absatz 6 durch die gewählte Passung eine Druckspannung ausübt. Eine Druckspannung kann sich auch durch Reaktionskräfte ergeben, wenn die durch Gasdruckkräfte sich ergebene radiale Aufweitung der Zylinderlaufbuchse 1 durch die Grundbohrung 2 behindert wird.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen Möglichkeiten für die Ausbildung des Absatzes 6 und die Zuordnung der Nuten 8a, 8b zum Absatz 6.

Nach Fig. 2 ist der Absatz 6 unterhalb der Nuten 8a, 8b angebracht. Druckspannun gen auf den Absatz 6 können wiederum die Kerbwirkung der Nuten 8a, 8b mindern.

Ebenso verhält es sich bei der Ausbildung des Absatzes 6 gemäß den Fig. 3 und 4. Der ballig ausgeführte Absatz 6 führt zu einer Linienberühung und demzufolge zu ho hen Druckspannungen, welche durch äußere Reaktionskräfte im Bereich des Absatzes 6 hervorgerufen werden. Die Folge ist wiederum eine Erhöhung der Dauerfestigkeit im Bereich der Nuten 8a, 8b.

Claims

1. Nasse Zylinderlaufbuchse, welche in eine Grundbohrung eines Kurbel gehäuses eingesetzt ist und welche an ihrem oberen Ende einen Bund aufweist der mit radialem Spiel zum Kurbelgehäuse ausgebildet ist und die Zylinderlaufbuchse in der Umgebung unterhalb des Bundes einen Absatz aufweist der zur Grundbohrung eine Preß- oder Übergangspassung darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Absatzes (6) Nuten (8a, 8b) für die Aufnahme von Dichtsystemen (7a, 7b) vorgesehen sind.

2. Nasse Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absatz (6) zylindrisch ausgebildet ist und die Nuten (8a, 8b) für die Dichtsysteme (7a, 7b) zu beiden Seiten des Absatzes (8) angeordnet sind.

3. Nasse Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absatz (6) zylindrisch ausgebildet ist und die Nuten (8a, 8b) für die Dichtsysteme (7a, 7b) zwischen Bund (4) und Absatz (8) angeordnet sind.

4. Nasse Zylinderlautbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absatz (6) ballig ausgebildet ist und die Nuten (8a, 8b) für die Dichtsysteme (7% 7b) zu beiden Seiten des Absatzes (6) angeordnet sind.

5. Nasse Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absatz (6) ballig ausgebildet ist und die Nuten (a, 8b) für die Dichtsysteme (7a, 7b) zwischen Bund (4) und Absatz (6) angeordnet sind.