專利名稱：液冷式內(nèi)燃機氣缸套筒和氣缸殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液冷式內(nèi)燃機用氣缸套筒，該套筒具有氣缸套筒凸肩和至少一部分為圓柱形的外側(cè)面，并且還具有在外側(cè)面中成型的以環(huán)形槽形式構(gòu)成的冷卻槽，所述冷卻槽用于冷卻氣缸套筒凸肩，其中，冷卻槽的輪廓線在連接到氣缸套筒凸肩上的上部區(qū)域內(nèi)，以及與外側(cè)面鄰接的下部區(qū)域內(nèi)和上部-與下部區(qū)域之間的側(cè)面區(qū)域內(nèi)彎曲。此外，本發(fā)明還涉及用于接受該氣缸套筒的氣缸殼體。
背景技術(shù)：
用于冷卻氣缸套筒凸肩且?guī)в幸猿尚偷沫h(huán)形槽形式構(gòu)成的冷卻槽的氣缸套筒已經(jīng)由DE 198 38 746 C2和US 5.596.954 A公開。在此，冷卻槽具有基本上為矩形的橫截面，輪廓線基本上平行于氣缸套筒的側(cè)面，其中，將下部區(qū)域-和上部區(qū)域內(nèi)的角倒圓。公知的用于冷卻氣缸套筒凸肩的冷卻槽，是用帶有相當小的切削半徑的車槽工具從在下部區(qū)域-和上部區(qū)域中的角區(qū)加工而成的。顯然，這樣做的缺點是，在這些部位上會出現(xiàn)很高的應力集中，在實際運行中，這種高應力集中常常會在高負荷的壓柴油機中導致氣缸套筒斷裂。
DE 25 39 478 A介紹了一種用于冷卻氣缸套筒凸肩的冷卻槽，其輪廓線基本上為半圓。特別是在薄壁氣缸套筒情況下，當將冷卻槽制成起冷卻作用的橫截面時，將大大削弱套筒的強度。
US 5,402.754 A公開了一種帶有通過淺環(huán)繞槽構(gòu)成冷卻槽的氣缸套筒，其輪廓線在上部區(qū)域-和下部區(qū)域內(nèi)略微彎曲。用于支承在氣缸殼體上的氣缸套筒凸肩不是設置在氣缸頂側(cè)端上，而是設置在曲軸箱側(cè)端的區(qū)域內(nèi)。因此沒有出現(xiàn)難于冷卻套筒凸肩的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，避免上述缺點和保證套筒凸肩區(qū)域內(nèi)和進氣區(qū)域內(nèi)的最佳冷卻，并且將應力集中保持在盡可能小的程度上。
依據(jù)本發(fā)明，這一目的是通過使側(cè)面區(qū)域具有大于下部區(qū)域和上部區(qū)域的曲率半徑而實現(xiàn)的。最好使上部區(qū)域和下部區(qū)域形成不同的曲率半徑。事實表明，如果下部區(qū)域的曲率半徑為上部區(qū)域曲率半徑的0.5至1倍，優(yōu)選為上部區(qū)域曲率半徑的0.75倍的話，冷卻槽成型時可以形成特別低的應力。
在一特別優(yōu)選的變型實施例中，下部區(qū)域中輪廓線的曲率中心處于冷卻槽內(nèi)部，特別是處于輪廓線和外側(cè)面的延長線之間。如果上部區(qū)域的曲率半徑中心處于氣缸套筒外側(cè)面的延長面中遠離輪廓線那一側(cè)上的話，氣缸套筒凸肩可以達到特別好的冷卻效果。
為了將應力集中保持在盡可能小的程度上，在側(cè)面區(qū)域具有曲率半徑的情況下，優(yōu)選使其曲率半徑為上部區(qū)域曲率半徑的8倍到15倍之間，最好為11.5倍，這被證明是非常好的。輪廓線因此具有近似橢圓形的形狀。
通過橢圓形彎曲的輪廓線可以降低應力集中的技術(shù)。本身是公知的AT 3，673 U1公開了一種帶有每個氣缸由冷卻套包圍的氣缸套筒的氣缸殼體。冷卻套通過帶有橢圓形輪廓線的過渡孔與冷卻槽連接。由此可以降低上部區(qū)域內(nèi)的峰值應力。此外，EP 0 182 323 B1公開了一種在冷卻套和過渡管路之間的橢圓形彎曲的過渡孔。但是，沒有公開輪廓線具有不同彎曲區(qū)域的環(huán)形冷卻槽。
在本發(fā)明的另一個實施例中，用于接受上述氣缸套筒的氣缸殼體包括凸肩，凸肩上帶有垂直于氣缸軸線構(gòu)成的用于氣缸套筒凸肩的接觸區(qū)域和用于氣缸套筒的圓柱形配合區(qū)域，其中，冷卻槽至少部分地在具有至少近似相同寬度的高度上構(gòu)成。在此，最好在接觸區(qū)域和配合區(qū)域之間構(gòu)成與氣缸軸線同心環(huán)繞的削角。在此，削角在冷卻槽的一部分高度上，最好在大部分高度上，特別是最好在整個高度上延伸。特別有益的是，使削角從斷面上觀察平行于冷卻槽輪廓線的至少一個區(qū)域。由此將達到氣缸套筒凸肩特別好的冷卻效果。在此特別優(yōu)選的是，使削角在斷面上觀察平行于上部區(qū)域曲率半徑和側(cè)面區(qū)域曲率半徑之間過渡區(qū)域中的冷卻槽輪廓線的切線。這樣可以在削角區(qū)域內(nèi)形成近似恒定的流體斷面。為達到最佳冷卻，特別優(yōu)選使削角展開角＞0，最好在5°和45°之間，特別是最好與氣缸軸線成約15°。為了一方面保證足夠的冷卻，另一方面使氣缸套筒凸肩的接觸面不致于太小，優(yōu)選使圓柱形配合區(qū)域的延長線和削角與接觸面的切線之間的距離最大為上部區(qū)域中輪廓線曲率半徑的一半。


下面借助附圖對本發(fā)明進行詳細說明。其中圖1示出氣缸殼體的截面圖，其帶有在第一個變型實施例中依據(jù)本發(fā)明所述的氣缸套筒和圖2示出圖1中的細部II，圖3示出第二個變型實施例中的氣缸殼體的截面圖，圖4示出依據(jù)圖3中線段IV-IV剖面中的氣缸殼體和圖5示出圖3中的細部V。
具體實施例方式
功能相同的部分在實施例中具有相同的參考標號。
在氣缸殼體1的孔2中，置入濕式氣缸套筒3。氣缸套筒3具有氣缸套筒凸肩4。在氣缸套筒3和氣缸殼體1之間，氣缸套筒3構(gòu)成環(huán)形圍繞的第一和第二冷卻腔5，6以及在氣缸套筒3內(nèi)構(gòu)成環(huán)形槽21形式的冷卻槽，該冷卻槽用于冷卻氣缸套筒凸肩4。在氣缸殼體1中，側(cè)壁26的區(qū)域內(nèi)形成分配槽8和集流槽9，它們基本上平行于沒有進一步示出的曲軸軸線分布。在此集流槽9設置在分配槽8之上，并因此比分配槽8距氣缸頂部的連接表面10更近。分配槽8和集流槽9通過隔板11彼此隔開，其中，隔板11構(gòu)成分配槽8的頂部表面12。
從分配槽8的頂部表面12引出一條基本上呈彎管形彎曲的輸送槽13并通入第一冷卻腔5。設置在第一冷卻腔5下方通過環(huán)形間隙14與第一冷卻腔5流體連接的第二冷卻腔6，通過過渡孔15與分配槽8流體連接。分配槽8，集流槽9，輸送槽13和過渡孔15處于包括氣缸軸線16的發(fā)動機縱向平面17的A側(cè)上。氣缸頂部連接表面10在每個氣缸的同一A側(cè)上具有至少一個通向集流槽9的排出孔18，用于排出來自氣缸頂部的冷卻介質(zhì)。
在與發(fā)動機縱向平面17相關(guān)的位于對面的B側(cè)上，氣缸頂部連接表面10具有溢流孔19，它通過溢流槽20與第一冷卻腔5連接。
冷卻槽7在與發(fā)動機縱向平面17相關(guān)的位于分配槽8和集流槽9對面的B側(cè)上，與第一冷卻腔5流體連接。在依據(jù)圖1和2所述的變型實施例中，流體連接通過流入槽22完成。與此相反，圖3至5中示出的第二變型實施例中，流體連接通過大致平行于配合區(qū)域35內(nèi)氣缸軸線16的槽22a實現(xiàn)。冷卻槽7在A側(cè)上通過排出槽23與集流槽9連接。因此，流入槽22和排出槽23與氣缸套筒3基本上是徑向相關(guān)設置。第一冷卻腔5中流入槽13的排出孔24和第一冷卻腔5中溢流槽20的排出孔25與氣缸套筒3基本上是徑向相關(guān)設置。
排出孔24和排出孔25具有基本上為橢圓形的外形，由此可避免因密封壓力造成的機械應力集中。兩個孔在第一冷卻腔5的整個高度H上延伸。
在分配槽8內(nèi)輸送給各個氣缸的冷卻劑，每個氣缸沿箭頭S1表示的方向通過輸送槽13流入第一個冷卻腔5。同時，少量的流體沿箭頭S2所示方向通過過渡孔15流入第二冷卻腔6。通過環(huán)形間隙14，冷卻介質(zhì)從第二冷卻腔6進入第一冷卻腔5。冷卻介質(zhì)在第一個和第二冷卻腔5，6中環(huán)繞氣缸套筒3流動，并通過位于對面B側(cè)上的排出孔25進入溢流槽20，由其沿箭頭S4所示方向?qū)胍缌骺?9進入未進一步示出的氣缸頂部。從溢流槽20或從第一冷卻腔5分流箭頭S5所示的支流，并通過流入槽22(圖1和2)或槽22a(圖3至5)進入冷卻槽7。通過冷卻槽7，冷卻劑沿著環(huán)形槽21環(huán)繞氣缸套筒凸肩4區(qū)域內(nèi)的氣缸套筒3流動，并在集流槽9的方向上沿箭頭S6所示方向通過排出孔23離開冷卻槽7。
通過溢流孔19沿箭頭S4所示方向流入氣缸頂部的冷卻介質(zhì)橫穿過氣缸頂部，然后在位于對面的分配槽8和集流槽9所處的A側(cè)上返回氣缸殼體1，其中，冷卻介質(zhì)通過回流孔18沿箭頭S7所示方向進入集流槽9。
如圖2和5所示在氣缸套筒凸肩4和氣缸套筒3的外側(cè)面28中的配合區(qū)域27之間形成的環(huán)繞冷卻槽7的環(huán)形槽21具有輪廓線29，它由多個不同曲率的輪廓線組成。在連接到氣缸套筒凸肩4上的上部區(qū)域30內(nèi)，輪廓線29具有半徑R1。在連接到配合區(qū)域27上的下部區(qū)域31內(nèi)，輪廓線29具有半徑R3。在上部區(qū)域30和下部區(qū)域31之間，構(gòu)成側(cè)面區(qū)域32，其中輪廓線29具有曲率半徑R2。在此，上部區(qū)域30內(nèi)的曲率半徑R1大于下部區(qū)域31內(nèi)的曲率半徑R3。在實施例中，下部區(qū)域31內(nèi)的曲率半徑R3為上部區(qū)域30內(nèi)的曲率半徑R1的0.55倍。側(cè)面區(qū)域32內(nèi)的半徑R2在實施例中為上部區(qū)域30內(nèi)的半徑R1的11.5倍。
在下部區(qū)域31中，輪廓線29的曲率半徑R3的中心M3處于冷卻槽7內(nèi)，也就是處于輪廓線29和氣缸套筒3的外側(cè)面28的延長面28之間。曲率半徑R1的中心M1優(yōu)選已經(jīng)處于氣缸殼體1中。
氣缸體殼體1具有凸肩33，凸肩上帶有垂直于氣缸軸線的接觸面34，該接觸面用于接受氣缸套筒凸肩4。為了實現(xiàn)冷卻槽7均勻的通流，冷卻槽至少部分地具有高度相等的寬度B。在氣缸殼體1的配合區(qū)域35和凸肩33之間的過渡區(qū)域中，氣缸殼體1具有削角36。削角36也可以在冷卻槽7的整個高度C上延伸，如圖2和5中虛線所示。在實施例中，削角36在曲率半徑R1和曲率半徑R2之間的過渡區(qū)域38中平行于輪廓線29上的切線37，并與氣缸軸線16的平行線16之間具有角度＞0，例如約為15°。氣缸殼體1的圓柱形配合區(qū)域35的延長線35′和削角36與接觸面34的切線S之間的距離 最大為上部區(qū)域30中輪廓線29的曲率半徑R1的1/2，在實施例中約為0.8mm。中心點M2參見在接觸面34上的投影處于切線S和配合區(qū)域35的延長線35之間。在實施例中，切線S和中心點M2之間的距離b約為0.3mm。冷卻槽7的高度用C表示。
通過由多個曲率半徑R1、R2、R3組成的輪廓線29能盡可能減少因制造環(huán)形槽21造成的應力集中。倒圓形冷卻劑流動斷面的車削和加工可以由CNC-控制進行。通過削角36一方面使氣缸套筒4更容易裝入氣缸殼體1中，另一方面可保證配合區(qū)域35內(nèi)的氣缸套筒凸肩4獲得最佳的冷卻。
權(quán)利要求
1.一種用于液冷式內(nèi)燃機的氣缸套筒(3)，包括氣缸套筒凸肩(4)和至少部分為圓柱形的外側(cè)面(28)，還包括在外側(cè)面(28)中成型的并以環(huán)形槽(21)形式構(gòu)成的冷卻槽(7)，所述冷卻槽用于冷卻氣缸套筒凸肩(4)，其中，冷卻槽(7)的輪廓線(29)在與氣缸套筒凸肩(4)相連接的上部區(qū)域(30)內(nèi)，與外側(cè)面(28)鄰接的下部區(qū)域(31)內(nèi)和上部區(qū)域-與下部區(qū)域(30，31)之間的側(cè)面區(qū)域(32)內(nèi)彎曲，其特征在于，側(cè)面區(qū)域(32)具有大于下部區(qū)域(31)和上部區(qū)域(30)的曲率半徑(R2)。
2.按權(quán)利要求1所述的氣缸套筒(3)，其特征在于，上部區(qū)域(30)的曲率半徑(R1)大于下部區(qū)域(31)的曲率半徑(R3)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的氣缸套筒(3)，其特征在于，下部區(qū)域(31)的曲率半徑(R3)為上部區(qū)域(30)中曲率半徑(R1)的0.5倍至1倍，優(yōu)選為上部區(qū)域(30)中的曲率半徑(R1)的0.75倍。
4.按權(quán)利要求1至3之一所述的氣缸套筒(3)，其特征在于，下部區(qū)域(31)中輪廓線(29)的曲率中心(M3)處于冷卻槽(7)內(nèi)，最好處于輪廓線(29)和外側(cè)面(28)的延長線(28′)之間。
5.按權(quán)利要求1至4之一所述的氣缸套筒(3)，其特征在于，上部區(qū)域(30)的曲率半徑(R1)的中心(M2)處于外側(cè)面(28)延長線(28′)中遠離輪廓線(29)的那一側(cè)上。
6.按權(quán)利要求1至5之一所述的氣缸套筒(3)，其特征在于，側(cè)面區(qū)域(32)中的輪廓線(29)具有曲率半徑(R3)，它為上部區(qū)域(30)曲率半徑(R1)的8倍到15倍之間，優(yōu)選為11.5倍。
7.一種用于接受按權(quán)利要求1至6之一所述的氣缸套筒(3)的氣缸殼體(1)，包括與氣缸軸線(16)同心構(gòu)成的凸肩(33)，凸肩上帶有與氣缸軸線(16)垂直設置的用于氣缸套筒凸肩(4)的接觸面(34)和連接在凸肩(33)上用于氣缸套筒(3)外側(cè)面(28)的圓柱形配合區(qū)域(35)，其特征在于，冷卻槽(7)至少部分地在具有至少接近相同寬度(B)的高度(C)上構(gòu)成。
8.按權(quán)利要求7所述的氣缸殼體(1)，其特征在于，至少在配合區(qū)域(35)和接觸面(34)之間過渡區(qū)中的凸肩(33)區(qū)域內(nèi)，對氣缸殼體(1)進行削角。
9.按權(quán)利要求7或8所述的氣缸殼體(1)，其特征在于，削角(36)在冷卻槽(7)的一部分高度(C)上，優(yōu)選在大部分高度(C)上，特別優(yōu)選在整個高度(C)上延伸。
10.按權(quán)利要求8或9所述的氣缸殼體(1)，其特征在于，削角(36)與氣缸軸線(16)同心構(gòu)成。
11.按權(quán)利要求8至10之一所述的氣缸殼體(1)，其特征在于，從斷面上觀察，削角(36)至少平行于冷卻槽(7)的輪廓線(29)的一個區(qū)域。
12.按權(quán)利要求11所述的氣缸殼體(1)，其特征在于，從斷面上觀察削角(36)平行于上部區(qū)域(30)之曲率半徑(R1)和側(cè)面區(qū)域(32)之曲率半徑(R2)之間過渡區(qū)域(38)中的冷卻槽(7)輪廓線(29)的切線(37)。
13.按權(quán)利要求8至12之一所述的氣缸殼體(1)，其特征在于，削角(36)的展開角(α)＞0，優(yōu)選在5°和45之間，特別優(yōu)選與氣缸軸線(16)的平行線(16′)之間約為15°。
14.按權(quán)利要求7至11之一所述的氣缸殼體(1)，其特征在于，圓柱形配合區(qū)域(35)的延長線(35′)和削角(36)與接觸面(34)的切線(S)之間的距離(α)最大為上部區(qū)域(30)中輪廓線(29)的曲率半徑(R1)的1/2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于液冷式內(nèi)燃機的氣缸套筒(3)，包括氣缸套筒凸肩(4)和至少部分為圓柱形的外側(cè)面(28)，還包括在外側(cè)面(28)中成型的并以環(huán)形槽(21)的形式構(gòu)成的冷卻槽(7)，所述冷卻槽用于冷卻氣缸套筒凸肩(4)，其中，冷卻槽(7)的輪廓線(29)在與氣缸套筒凸肩(4)連接的上部區(qū)域(30)內(nèi)，與外側(cè)面(28)鄰接的下部區(qū)域(31)內(nèi)和上部－與下部區(qū)域(30，31)之間的側(cè)面區(qū)域(32)內(nèi)彎曲。為了避免因制造產(chǎn)生的應力集中造成氣缸套筒斷裂的后果和保證配合區(qū)域(35)中氣缸套筒(3)的最佳冷卻，使側(cè)面區(qū)域(32)具有比下部區(qū)域(31)和上部區(qū)域(32)大的曲率半徑(R2)。
文檔編號F02F1/16GK1483929SQ0311072
公開日2004年3月24日 申請日期2003年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月28日
發(fā)明者G·納根克格爾, G 納根克格爾 申請人:Avl里斯脫有限公司