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Einfach-Arbeitszylinder für luftgekühlte Brennkraftmaschinen Die Erfindung
betriff t einen Einfach-Arbeitszylinder für luftgekühlte Brennkraftmaschinen mit
quer verlaufenden Kühlrippen, welche an ihrem Umfang für -die Durchführung der gleichmäßig
auf dem Zylinderumfang verteilt angeordneten Befestigungsschrauben unterbrochen.
sind.
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Der Zvlinder ist an den Stellen, an denen die Kühlripp,-en für die
Durchführung derBefestigungsschrauben unterbrochen sind, weniger steif als an den
übrigen Stellen und nimmt daher bei seiner Erwärmung während des Betriebes der Brennkraftmaschine
eine eckige Form in, wobei die Ecken jeweils an den Stellen liegen, an denen die
Kühlrippen unterbrochen sind und der Zylinder die größte Durchbiegung erfährt. Dies
ist ein großer Nachteil, weil der im Zylinder arbeitende Kolben nicht mehr richtig
trägt, und zwar uni so schlechter, je weniger Unterbrechungen in den Kühlrippen
vorhanden sind.
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Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieses -Nachteiles. Dies wird
dadurch erreicht, daß die zwischen den Unterbrechungen liegenden Kühlrippenabschnitte
durch einen in Längsrichtung des Zylinders verlaufenden Einschnitt, der die gleiche
Tiefe wie die Unterbrechungen hat, in der Umfangsrichtung in zwei gleich lange Teile
geteilt sind. Es werden hierdurch also noch mehr Unterbre#chungen der Kühlrippen
geschaffen und diese Unterbrechungen so über den Umfang verteilt, daß sich der Zylinderquerschnitt
bei Erwärmung des Zylinders ilastisch zu einem möglichst regelmäßigen Vieleck verformt.
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Es ist bereits ein Zylinder für luftgekühlte Brennkraftmaschinen
bekanntgeworden, der aus
einer Stahl-Zylinderlaufbüchse und einem
darauf aufgeschobenen Leichtmetallmantel besteht. Der Leichtmetallmantel istmitinZylinderlängsrichtung
verlaufenden Einschnitten versehen. Es sind nicht nur die Kühlrippen, sondern auch
der zylindrische volle Teil des Leichtmetallmantels aufgeschnitten und zum Ausgleich
dieser Maßnahme sind die einzelnen Kühlrippenteile an den Schnittstellen durch Säulen
bügelförmigen Querschnittes miteinander verbunden. Der Leichtmetallmantel wird,
dadurch insgesamt elastischer, wodurch sowohl eine zu starke Pressung der Zylinderlatifbüchse
als auch ein Lose.werden derselben bei Erwärmung vermieden wird. Eine Lenkung der
Verformung der Laufbüchse ist bei dieser Ausführungsform weder möglich noch erforderlich,
da sichdie. Laufbüchse und der Leichtmetallmantel infolge ihrer nicht einstükkigen
Verbindung getrennt und im wesentlichen unabhängig voneinander verformen.
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Es ist auch ein Zylinder für luftgekühlte Brennkraftma,schinen bekanntgeworden,
der quer zu seiner Längsachse verlatifende Kühlrippen hat, die in Längsrichtung
des Zylinders durch eine Serie von Einschnitten in eine Vielzahl von Segmenten unterteilt
sind. Bei diesem Zylinder soll eine mög-
lichst große Wärmedehnung der Zylinderbfichse
erreicht werden, wie dies für Maschinen mit Leichtmetallkolben notwendig ist. Die
Einteilung der Kühlrippen in eine Vielzahl von Segmenten ist auf Grund der Erkenntnis
vorgenommen, daß sich die äußere Randzone der Kühlrippen wenig-er stark erwärmt
als die Zylinderlanfbüchse und die dieser zunächst liegenden inneren Teile der Kühlrippen.
Infolgedessen hat die äußere Randzone der Kühlrippen eine geringere Wärmedehnung
als die Zylinderla.ufbüchse und die inneren Teile der I%'-ühlrippen. Bei nicht unterteilten
Kühlrippen liegen daher die äußeren Teile der Kühlrippen wie Schrumpfringe um die
inneren Teile, die sich zwar ausdehr nen wollen, dies aber nicht frei können, wodurch
in den äußeren Zonen der Kühlrippen Zugspannungen und in den inneren Zonen derselben
und in der Zylinderlaufbüchse Druckspannungen -entstehen. Durch die Einteilung der
Kühlrippen in eine Vielzahl von, Segmenten, werden diese Spannungen aufgelöst und
daher vermieden.
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Der bekannte Zylinder ist nicht ein solcher, bei dem die quer verlaufenden
Kühlrippen für die Durchführung von Befestigungsschrauben an mehreren Stellen ihres
Umfanges unterbrochen sind. Die Einschnitte in den Kühlrippen stehen daher nicht
in einer Beziehung zu Unterbrechungen, wie sie für die Durchführung von Befestigungsschrauben
notwendig sind. Durch diesen Zylinder wird daher nicht die Lehre vermittelt, die
zwischen zwei Befestigungsschrauben verbleibenden Kühlrippenabchnitte durch einen
in Längsrippung des Zylinders verlaufenden Einschnitt, derdie gleiche Tiefe wie
die Unterbrechungen für die Befestigungsschrauben hat, in der Umfangsrichtung in
zwei gleich lange Teile zu teilen, Diese Lehre wird aber auch nicht nahegelegt.
Während der Zylinder nach der Erfindung ursprünglich ein solcher war, der bei Erwärmung
im Betrieb eine Form mit wenig Ecken an#nimmt, so ist l>ei dem bekannten. Zylinder
gerade das Gegenteil der Fall. Dieser ist ursprünglich auch bei Erwärmung im Betrieb
ein runder Zylinder geweisen. Durch, die Einschnitte in seinen Kühlrippen zumAusgleichder
verschiedenenSpannungen und Wärmedehnungen wird er erst ein Zvlinder, der während
des Betriebes seine run,ä-e Form verliert. Der bekannte Zylinder gibt daher dem
Fachmann keinen Hinweis, der ihn dahingehend belehrt, daß er einen Zylinder, der
in seinen Kühlrippen nur wenige Einschnitte hat, durch Erhöhung der Anzahl der Einschnitte
auch bei Erwärmung in eine der runden Form nahekommenden. Form bringen kann, Diesen
Hinweis gibt aber auch nicht ein weiterhin noch bekalintge-wordener Zylinder für
luftgekühlte Brennkraftmaschinen mit quer verlaufenden Kühlrippen"der zwar in seinen
Kühlrippen Durchbrechungen für die Durchführung der Befestigungsschrauben aufweist
und auch in seinen Kühlrippen längs verlaufende Einschnitte auf-weist. Die längs
verlaufenden Einschnitte in den Kühlrippen haben den Zweck, zu vermeiden, daß sich
an den Außenseiten der Kühlrippen Isolierschichten der Kühllu.ft bilden. Bei diesem
Zylinder sind. die Durchbrechungen für die Befestigungsschrauben bis auf die Zylinderwand
durchgeführt, während dies bei ,den Einschnitten in den Kühlrippen nicht der Fall
ist. Es besteht zwischen den Unterbrechungen. für die Befestigungsschraubeen und
den Einschnitten, was deren Einteilung auf -den Zylinderumfang angelit, auch keine
Beziehung im Sinne der Aufgal>enstelluing der Erfindung. Im übrigen ist dieser bekannte
Zylinder ein U-Zylinder. Während, bei dem Zylinder gemäß der Erfindung allein durch
die Unterbrechungen in den Kühlrippen im Bereich. der Befestigungsschrauhen und
daher also, allein durch die Gestaltung der Kühlrippen bei Erwärmung eine starkeckige
Form erzeugt wird, so ist dies bei dem U-Zylinder nicht der Fall. Zunächst sind
bei dem U-Zylinder die vier Schrauben zur Befestigung auf den Umfang des
Zylinders nicht gleichmäßig verteilt. Hieraus ergibt sich bereits eine Unsyrnmetrie
bei der Verformung durch Erwärmung. Eine weitere sehr starke Unsymmetrie ergibt
sich durch den IATärmestau in der gemeinsamen Mittelwandi zwischen den beiden Zylindern.
Uni eine Verformung des U-Zylinders zu vermeiden, sind daher nicht die Maßnahmen
geeignet, wie sie durch die Erfindiung vorgeschlagen werden. Denn die Maßnahmen
nach der Erfindung sehen in jedem Falle symmetrische Eingriffe in die Kühlrippen
vor. Symmetrische Eingriffe in die Kühlrippen führen aber bei dem bekannten U-Zylin#der
niemals zum Erfolg im Sinne der Erfindung. Um die Verformung dieses Zylinders bei
Erwärmung in einer Weise zu lenken, daß die beiden Zylinder während des Betriebes
eine der runden Form nahekommende Färm, beibehalten, wären Einschnitte in den Kühlrippen
erforderlich, deren Lage, so einfach nicht zu übersehen ist. Die Lage dieser Einschnitte
müßte durch Versuche festgestellt werden. jedenfalls läßt
sich die
Lage solcher Einfschnitte weder schätzen noch durch Rechnung von vornherein bestimmen.
Hicraus geht hervo.r, daß auch dieser bekannte Zylinder keinen Hinweis im Sinne
der Erfindung geben kann.
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Schließlich soll noch erwähnt werden, daß es bei Einfachzylindern
von Zweitaktmotoren mit Auspuffstutzen bekanntgeworden ist, neben den Auspuffstutzen.
Einschnitte in den Kühlrippen vorzusehen. Auch bei diesen Zvlindern verformt sich
die I-aufbüchse nicht wie bei der Erfindung durch die besondere Gestaltung der Kühlrippen
infolge der Unterbrechungen für die gleichmäßig verteilten Befestigurigsschrauben
in symmetrischer Weise, sondern unsymmetrisch durch den angegossenen Auspuffstutzen
und die einseitige- Erwärmung im Bereich. des Auspuffstutzens.
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In, der Zeichnung ist eine Ausführungsfo#rm der Erfindungsforin beispielsweise
dargestellt. Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch. den Zy-
linder mit
quer verlaufenden Kühlrippen.
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Bei dem gezeigten Zylinder sind die Kühlrippen i zwecks Unterbringung
der Befestigungsschranben, 2 an vier Stellen unterbrochen. Bei einer durch Erwärmung
des Zylinders herbeigeführten elastischen Verformung würde der Zylinderquerschnitt
sich hahtztt quadratisch verformen, da ja an den vier Unterbrechungsstellen die
Durchbiegung des Zylinderrohres wesentlich größer sein wird als an irgendeiner anderen
Stelle des Umfanges. Die Verformung zu einem regelmäßigen Achteck wird nun dadurch
erzwungen, daß die jeweils zwischen zwei Befestigungsschrauhen liegenden Kühlrippenabschnitte
in der Mitte aufgeschnitten sind, und zwar ebenso tief wie die zwecks Anordnung
der Befestigungsschrauben vorgesehenen Unterbrechungen.