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DE3831084A1 - Faserverstaerkter leichtmetall-zylinder fuer hubkolbenmaschinen, insbesondere brennkraftmaschinen - Google Patents

Faserverstaerkter leichtmetall-zylinder fuer hubkolbenmaschinen, insbesondere brennkraftmaschinen

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Publication number
DE3831084A1
DE3831084A1 DE3831084A DE3831084A DE3831084A1 DE 3831084 A1 DE3831084 A1 DE 3831084A1 DE 3831084 A DE3831084 A DE 3831084A DE 3831084 A DE3831084 A DE 3831084A DE 3831084 A1 DE3831084 A1 DE 3831084A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cylinder
light metal
fiber
piston
combustion engines
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Application number
DE3831084A
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English (en)
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DE3831084C2 (de
Inventor
Paul Rosche
Klaus Dr Eigenfeld
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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Priority to DE3831084A priority Critical patent/DE3831084A1/de
Priority to DE8989116463T priority patent/DE58903020D1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases
    • F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/16—Fibres

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen faserverstärk­ ten Leichtmetall-Zylinder für Hubkolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen.
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.
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.
Gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Zylinder im Werkstoff­ verbund mit dem Leichtmetall ein aus Kurzfasern gefer­ tigtes, rohrförmiges Faserformteil umfaßt, das geson­ derte 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.
Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben, wobei ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der näheren Beschreibung der Erfindung dient.
Ein faserverstärkter Leichtmetall-Zylinder 1 für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine umfaßt im Werk­ stoffverbund mit dem Leichtmetall 2 ein aus Kurzfasern 3 gefertigtes, rohrförmiges Faserformteil 4. Das Faser­ formteil 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 Wickel­ lage 7 einer weiteren Langfaser 8 ausgerüstet.
Zur Erzielung eines vorbestimmten Wärmedurchganges des Zylinders 1 sind die Kurzfasern 3 aus keramischem Werkstoff. Ein auf den Zylinder 1 bezogener Volumenan­ teil kann bis zu 40% betragen.
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.
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.

Claims (5)

1. Faserverstärkter Leichtmetall-Zylinder für Hubkol­ benmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Zylinder (1) im Werkstoffverbund mit dem Leichtmetall (2) ein aus Kurzfasern (3) gefertig­ tes, rohrförmiges Faserformteil (4) umfaßt,
  • - das gesonderte Langfasern (6) in zur Zylinder­ achse (5) im wesentlichen paralleler Anordnung enthält.
2. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Kurzfasern (3) entsprechend einem vorbe­ stimmten 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 gekenn­ zeichnet, daß die Langfasern (6) entsprechend einer vorbestimmten reduzierten Wärmedehnung des Leicht­ metall-Zylinders (1) einen gegenüber dem Leicht­ metall wesentlich geringeren Wärmedehnungskoeffi­ zienten aufweisen.
4. Zylinder nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Faserformteil (4) in Umfangsrich­ tung zumindest bereichsweise mit einer Wickel­ lage (7) einer weiteren Langfaser (8) ausgerüstet ist.
5. Zylinder nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekenn­ zeichnet,
  • - daß der Werkstoffverbund im Druckguß erzielt und
  • - ein einer Heißzone des Zylinders (1) zugewandter Zylinderabschnitt (Wickellage 7) nachverdichtet ist.
DE3831084A 1988-09-13 1988-09-13 Faserverstaerkter leichtmetall-zylinder fuer hubkolbenmaschinen, insbesondere brennkraftmaschinen Granted DE3831084A1 (de)

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