DE10145920A1

DE10145920A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10145920A1
Application number: DE10145920A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Kaschuba
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2003-04-03

Abstract

Es werden Bauteile von Gleitlagerungen von Brennkraftmaschinen zur Verfügung gestellt, die bei gleicher oder gesteigerter Verschleißfestigkeit für hohe Oberflächenbelastungen herstellungstechnisch und wirtschaftlich optimiert sind, was dadurch erreicht wird, dass die Lagerung als Gleitlagerung ausgebildet ist und Bauteile solcher Lagerungen, die unter ungünstigen tribologischen Bedingungen eine hohe Verschleißfestigkeit für hohe Oberflächenbelastungen aufweisen müssen, aus Sintermetallwerkstoff hergestellt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit optimierter Gleitlagerung drehender Bauteile, die unter ungünstigen tribologischen Bedingungen eine hohe Verschleißfestigung für hohe Oberflächenbelastungen aufweist.

Es ist bekannt Bauteile, solcher Gleitlagerungen wie etwa Bolzen, komplett aus keramischem Sintermaterial herzustellen, US 5 114 262, oder auch solche keramischen Bolzen mit einer Schicht aus Sintermetallwerkstoff zu umgeben, JP 2000035015.

Nachteilig an diesen bekannten Bauteilen aus keramischen Werkstoffen ist jedoch, dass diese empfindlich auf Biegebeanspruchungen und Zugbelastungen reagieren. Von Nachteil an den durch diese keramischen Elemente ersetzten metallischen Bauteile ist weiterhin deren zum Teil aufwändige und kostenintensive Herstellung. Beispielsweise ist eine Vielzahl von Arbeitsschritten erforderlich, wie z. B. das Abstechen von einem Rohr (z. B. nahtlose Rohre aus 100 Cr6), Außen- und Innendrehen, Härten, Außen- und Innenschleifen oder auch das Aufbringen einer sehr kostenintensiven IC-Beschichtung.

Aufgabe der Erfindung ist es, Bauteile solcher Gleitlagerungen zur Verfügung zu stellen, die bei gleicher oder gesteigerter Verschleißfestigkeit für hohe Oberflächenbelastungen herstellungstechnisch und wirtschaftlich optimiert sind.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebene technische Lehre.

Dadurch, dass alle oder nur einige Bauteile solcher Gleitlagerungen aus einem Sintermetallwerkstoff hergestellt sind, können diese bereits sehr maßhaltig vorgefertigt werden, sodass sich deren Fertigbearbeitung wesentlich vereinfacht, da beispielsweise ein Einsatzhärten entfallen kann. Trotzdem weisen Bauteile aus Sintermetallwerkstoffen gute Notlaufeigenschaften auf, sodass beispielsweise bei einem Kaltstart einer Brennkraftmaschine kein Verschleiß in den Gleitlagerungen auftritt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung ist die Rolle eines Rollenschlepphebels aus einem solchen Sintermetallwerkstoff hergestellt, wobei hier als besonderer Vorteil hervorzuheben ist, dass sogar auf die Verwendung der sonst üblichen Nadellagerung der Rolle verzichtet werden kann. Solche Rollen aus Sintermetallwerkstoff benötigen nur geringe Bearbeitungszugaben, sodass das sehr arbeitsintensive Bearbeiten herkömmlicher Rollen aus Metall, die aus nahtlosen Rohren hergestellt werden, in dem sie über Abstechen, Außen- und Innendrehen, Härten sowie Außen- und Innenschleifen erzeugt werden, verzichtet werden kann und eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten bei der mechanischen Endbearbeitung einer solchen Sintermetallrolle entfallen.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung betrifft einen Rollenschwinghebel, bei dem ein Bolzen und/oder eine Rolle aus Sintermetallwerkstoff hergestellt ist. Bei einer solchen Lagerung kann auf eine sonst erforderliche Buchse zwischen Bolzen und Rolle verzichtet werden, wobei dann der Außendurchmesser des Bolzens und der Innendurchmesser der Rolle aufeinander abgestimmt werden müssen. Weiterhin kann hier die kostenintensive IC-Beschichtung des Bolzens entfallen, da die Notlaufeigenschaften des Sintermetallwerkstoffes ausreichend sind.

Wenn zwischen Bolzen und Rolle eines solchen Rollenschwinghebels doch eine Buchse vorgesehen werden soll, kann diese vorteilhafterweise ebenfalls aus dem gleichen Sintermetallwerkstoff gefertigt sein. Auch dann kann auf eine IC-Beschichtung des Bolzens verzichtet werden, sodass sich gegenüber einer herkömmlichen Lagerung der Rolle eines Rollenschwinghebels trotzdem noch ein deutlicher Kostenvorteil ergibt.

Besonders vorteilhaft ist weiterhin die Verwendung eines aus Sintermetallwerkstoff hergestellten Kolbenbolzens, wodurch die aufwändige Kaltfließpressfertigung des metallischen Kolbenbolzens, dessen Bearbeitung und abschließendes Einsatzhärten, entfallen kann. Solche aus Sintermetallwerkstoff bestehende Kolbenbolzen besitzen ebenfalls hervorragende Notlaufeigenschaften, wie auch eine exzellente und berechenbare Bauteilfestigkeit.

Der verwendete Sintermetallwerkstoff besteht insbesondere aus einem Molybdän- Phosphor-Stahl, der eine bevorzugte Zusammensetzung von 1,0 bis 1,6 Gewichtsprozent C, 8,0 bis 12,0 Gewichtsprozent Mo, 0,4 bis 0,8 Gewichtsprozent P, 0,1 bis 0,7 Gewichtsprozent Mn und maximal 0,5 Gewichtsprozent Cr und maximal 0,4 Gewichtsprozent S enthält.

Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer Rolle eines Rollenschlepphebels,
Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht der Rolle gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen Rollenschwinghebel-Antrieb, und
Fig. 4 einen weiteren Rollenschwinghebel-Antrieb.
Die Brennkraftmaschine ist an Lagerungen, die unter ungünstigen tribologischen Bedingungen eine hohe Verschleißfestigkeit für hohe Oberflächenbelastungen aufweisen müssen, mit Bauteilen aus Sintermetallwerkstoff ausgestattet.
Eine Ausführung wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, bei der die Rolle 1 eines Rollenschlepphebels einer Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine aus Sintermetallwerkstoff hergestellt ist, erlaubt den Verzicht auf die sonst erforderlichen Nadellager. Diese Herstellungsart ermöglicht eine Fertigung einer fertig zu bearbeitenden Rolle 1 mit nur geringen Bearbeitungszugaben.
Die Rolle 1 und/oder der Bolzen 2 eines Rollenschwinghebels 3, wie er in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, besteht ebenfalls aus Sintermetallwerkstoff, wobei bei Bedarf zwischen Rolle 1 und Bolzen 2 des Rollenschwinghebels 3 auch eine Buchse 4 eingesetzt sein kann, die ebenfalls aus einem Sintermetallwerkstoff besteht.

Claims

1. Brennkraftmaschine mit reibungs- und verschleißminimierender Lagerung drehender Bauteile, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung als Gleitlagerung ausgebildet ist und Bauteile solcher Lagerungen aus Sintermetallwerkstoff hergestellt sind.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rolle (1) eines Rollenschlepphebels einer Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine aus Sintermetallwerkstoff hergestellt ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rolle (1) und/oder ein Bolzen (2) eines Rollenschwinghebels (3) aus Sintermetallwerkstoff hergestellt ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Rolle (1) und einem Bolzen (2) eines Rollenschwinghebels (3) eine Buchse (4) aus Sintermetallwerkstoff angeordnet ist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolbenbolzen eines Kolbens einer Hubkolbenbrennkraftmaschine aus Sintermetallwerkstoff hergestellt ist.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sintermetallwerkstoff aus einem Molybdän-Phosphor-Stahl besteht.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sintermetallwerkstoff eine chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist von: 1,0 bis 1,6% C, 8,0 bis 12,0% Mo, 0,4 bis 0,8% P, 0,1 bis 0,7% Mn, maximal 0,5% Cr und maximal 0,4% S.