-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderlaufbuchse für eine Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Zylinderlaufbuchse. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Brennkraftmaschine.
-
Aus dem Stand der Technik bekannt sind Zylinderlaufbuchsen, die sich vom Brennraum weg öffnen, um die vor allem oben im Brennraum auftretende Wärmeausdehnung auszugleichen. Derartige Zylinderlaufbuchsen offenbaren beispielsweise die
DE 1 576 404 A1 und die
DE 10 2013 013943 B3 -
Ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt sind Zylinderlaufbuchsen, bei welchen eine Oberflächenrauigkeit der Innenumfangsseite der Buchse variiert. Die
DE 11 2014 003421 T5 schlägt vor diesem Hintergrund vor, an der Innenumfangsseite der Zylinderlaufbuchse sowohl im Bereich des oberen als auch unteren Umkehrpunkts des an der Zylinderlaufbuchse entlang gleitenden Kolbens eine Oberfläche mit hoher Rauigkeit vorzusehen. In den beiden Umkehrpunkten können aufgrund des dort herrschenden hohen Gasdruck sowie eines etwaigen „Kippens“ des Kolbens hohe Druckkräfte entstehen. Die tiefe Raustruktur der Oberfläche dient daher dazu, Öl zu speichern, welches eine wirksame Schmierung des Kolbens in diesem Bereich erlaubt. Im Bereich zwischen den beiden Umkehrpunkten, in welchen sich der Kolben schnell bewegen kann, kann dagegen durch Bereitstellung einer Oberfläche mit geringerer Rauigkeit - also durch Bereitstellung einer glatte(re)n Oberfläche die zwischen dem Kolben bzw. dessen Kolbenringen und der Innenumfangsseite der Zylinderlaufbuchse auftretende Gleitreibung niedrig gehalten werden.
-
Die
DE10 2014 017 361 A1 kombiniert die voranstehend erläuterte Idee mit der Idee einer Aufweitung der Zylinderlaufbuchse im mittleren Bereich, wobei das entstehende zusätzliche Spiel im mittleren Bereich die auftretende Gleitreibung zwischen Kolben und Zylinderlaufbuchse bzw. dessen Kolbenringen weiter reduziert.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung von Zylinderlaufbuchse für Brennkraftmaschinen neue Wege aufzuzeigen.
-
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
-
Grundidee der Erfindung ist demnach, entlang der axialen Richtung einer Zylinderlaufbuchse sowohl den Buchsen-Durchmesser als auch die Oberflächenrauigkeit der den Buchsen-Durchmesser festlegenden Innenumfangsseite der Zylinderlaufbuchse zu variieren. Erfindungswesentlich ist es dabei, einen ersten axialen Abschnitt der Zylinderlaufbuchse, welcher bei Verwendung in einer Brennkraftmaschine dem oberen, also dem Brennraum zugewandten Umkehrpunkt des Kolbens zugeordnet ist, mit einer größeren Oberflächenrauigkeit zu versehen als einen weiter vom oberen Umkehrpunkt entfernten zweiten axialen Abschnitt. Dabei ist erfindungsgemäß in der axialen Richtung vom ersten zum zweiten axialen Abschnitt betrachtet eine Zunahme des Buchsen-Durchmessers der Zylinderlaufbuchse im ersten axialen Abschnitt kleiner gewählt als im zweiten axialen Abschnitt. Auf diese Weise wird in dem dem Brennraum zugewandten ersten axialen Abschnitt der Zylinderlaufbuchse sichergestellt, dass der Kolben auch unter hohem Gasdruck mit geringem radialem Spiel und mit guter Schmierung geführt wird. Im weiter vom Brennraum entfernten zweiten axialen Abschnitt wird aufgrund des sich ergebenden größeren radialen Spiels sowie der reduzierten Oberflächenrauigkeit die Gleitreibung zwischen Kolben und Zylinderlaufbuchse sehr gering gehalten. Hierbei erweist es sich als erfindungswesentlich, im zweiten axialen Abschnitt sowohl die gesamte Strukturhöhe der Oberfläche als auch die Plateauartigkeit klein zu halten.
-
Diese Eigenschaften werden auf Basis der Kenngrößen Rk, Rvk und Rpk beschrieben, wie diese in der Norm DIN EN ISO 13565-2 definiert sind. Demnach ist Rk die Tiefe des Rauheits-Kernprofils, die dem Fachmann auch unter der Bezeichnung „Kernrautiefe“ bekannt ist. Außerdem ist Rpk die gemittelte Höhe der aus dem Kernbereich herausragenden Spitzen, welche dem einschlägigen Fachmann auch unter dem Begriff „Reduzierte Spitzenhöhe“ geläufig ist. Schließlich ist Rvk die gemittelte Tiefe der aus dem Kernbereich herausragenden Riefen, welche dem einschlägigen Fachmann unter dem Begriff „Reduzierte Riefentiefe“ bekannt ist. Rpk beschreibt die Spitzenfläche und damit das Einlaufverhalten der Oberfläche der Innenumfangsseite. Rk beschreibt die Kernfläche als tragenden Teil des Profils. Rvk beschreibt die Tal- und Porenflächen und beeinflusst somit das Ölrückhaltevolumen und das Langzeitverhalten.
-
Die oben erwähnte Strukturhöhe der Innenumfangsseite im zweiten axialen Abschnitt ist definiert als R3k = Rpk + Rk + Rvk.
-
Die oben erwähnte Plateauartigkeit der Innenumfangsseite im zweiten axialen Abschnitt ist definiert als R3p = Rvk / (Rpk + Rk).
-
R3p, also die Plateauartigkeit, beschreibt die Charakteristik des Kontakt- und Kernbereichs im Verhältnis zu den Oberflächentälern. R3k, also die Strukturhöhe SH2, beschreibt die Gesamtrauheit der Hontextur ohne extreme Spitzen- und Talbereiche.
-
Die Plateauartigkeit der Innenumfangsseite im zweiten axialen Abschnitt beträgt erfindungsgemäß zwischen 0,2 und 1,6, vorzugsweise zwischen 0,6 und 1,6, höchst vorzugsweise zwischen 0,6 und 0,8. Die Strukturhöhe der Innenumfangsseite im zweiten axialen Abschnitt beträgt erfindungsgemäß höchstens 0,4 µm. Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass auf diese Weise wird eine Oberfläche erzeugt wird, welche die Eigenschaft einer feingeschliffenen Laufbahn aufweist. Auf diese Weise kann im zweiten Axialabschnitt ein besonders dünner Ölfilm realisiert werden, so dass der im zweiten axialen Bereich mit relativ hoher Geschwindigkeit bewegte Kolben nur eine relativ geringe Ölmenge vor sich herschieben muss. Dies führt zu vorteilhaft reduzierten Reibungseffekten.
-
Im Ergebnis wird somit eine Zylinderlaufbuchse geschaffen, in welcher ein Kolben einer Brennkraftmaschine mit besonders geringer Gleitreibung, gleichwohl mechanisch präzise, geführt werden kann.
-
Eine erfindungsgemäße Zylinderlaufbuchse für eine Brennkraftmaschine umfasst einen sich entlang einer axialen Richtung erstreckenden, hohlzylindrischen Buchsenkörper. Dessen Innenumfangsseite weist entlang der axialen Richtung zumindest einen ersten und einen zweiten axialen Abschnitt auf. Die Innenumfangsseite ist, vorzugsweise in einem Längsschnitt entlang der axialen Richtung, im ersten axialen Abschnitt entweder zylindrisch ausgebildet oder öffnet sich im ersten axialen Abschnitt unter einem ersten Öffnungswinkel zum zweiten axialen Abschnitt hin, und zwar vorzugsweise konisch. Dies bedeutet, dass der durch die Innenumfangsseite festgelegte Buchsen-Durchmesser des Buchsenkörpers entlang der axialen Richtung im ersten axialen Abschnitt einen konstanten Wert aufweist oder dass dieser Wert entlang der axialen Richtung zunimmt. In letzterem Fall verjüngt sich also der erste axiale Abschnitt vom zweiten axialen Abschnitt weg.
-
Des Weiteren öffnet sich der zweite axiale Abschnitt unter einem zweiten Öffnungswinkel vom ersten axialen Abschnitt weg, - und zwar vorzugsweise konisch, wobei der zweite Öffnungswinkel größer ist als der gegebenenfalls im ersten axialen Abschnitt vorhandene erste Öffnungswinkel. Dies bedeutet, dass der durch die Innenumfangsseite festgelegte Buchsen-Durchmesser des Buchsenkörpers entlang der axialen Richtung im zweiten axialen Abschnitt einen Wert aufweist, der entlang der axialen Richtung, also vom Brennraum der Brennkraftmaschine weg zu einer Kurbelwelle hin zunimmt. Dabei nimmt der Wert des Buchsen-Durchmessers im zweiten axialen Abschnitt stärker zu als im ersten axialen Abschnitt. Typische Werte für den Öffnungswinkel im ersten axialen Abschnitt liegen im Bereich zwischen 0 und 5 Winkel-Minuten. Typische Werte für den Öffnungswinkel im zweiten axialen Abschnitt liegen im Bereich zwischen 4 und 25 Winkel-Minuten.
-
Erfindungsgemäß ist eine erste Oberflächenrauigkeit der Innenumfangsseite im ersten axialen Abschnitt größer als eine zweite Oberflächenrauigkeit der Innenumfangsseite im zweiten axialen Abschnitt. Die oben definierte Plateauartigkeit der Innenumfangsseite im zweiten axialen Abschnitt beträgt erfindungsgemäß zwischen 0,2 und 1,6, vorzugsweise zwischen 0,6 und 1,6, höchst vorzugsweise zwischen 0,6 und 0,8. Die oben definierte Strukturhöhe der Innenumfangsseite im zweiten axialen Abschnitt ist definiert als R3k = Rpk + Rk + Rvk und beträgt erfindungsgemäß höchstens 0,4 µm, vorzugsweise höchstens 0,2 µm.
-
Mittels der erfindungsgemäßen Festlegung der Plateauartigkeit und der Strukturhöhe kann die zwischen dem Kolben und der Zylinderlaufbuchse entstehende Reibung reduziert werden, da das Ringpaket im vorwiegend hydrodynamischen Bereich das geringe Ölhaltevolumen nutzt und eine deutlich reduzierte Ölmenge vor sich herschiebt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die erste Oberflächenrauigkeit der Innenumfangsseite im ersten axialen Abschnitt Rpk < 0,15 µm, wobei Rk < 0,5 µm und Rvk µm zwischen 0,2 µm und 1,5 µm.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die zweite Oberflächenrauigkeit der Innenumfangsseite im zweiten axialen Abschnitt Rpk < 0,05 µm, wobei Rk < 0,15 µm und Rvk < 0,2 µm.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Buchsenkörper einen dritten axialen Abschnitt aufweisen, in welchem die Innenumfangsseite zylindrisch ausgebildet ist oder sich unter einem dritten Öffnungswinkel vom zweiten axialen Abschnitt weg öffnet, und zwar vorzugsweise konisch. Dies bedeutet, dass der durch die Innenumfangsseite festgelegte Buchsen-Durchmesser des Buchsenkörpers entlang der axialen Richtung im dritten axialen Abschnitt einen Wert aufweist, der entlang der axialen Richtung entweder gleichbleibt oder gegenüber dem zweiten Abschnitt weiter zunimmt. Bei dieser Weiterbildung ist der zweite axiale Abschnitt axial also zwischen dem ersten und dritten axialen Abschnitt angeordnet. Bei dieser Weiterbildung wird die zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem in der Zylinderlaufbuchse geführten Kolben auftretende Gleitreibung aufgrund des im dritten Abschnitt vorhandenen zusätzlichen radialen Spiels weiter verringert.
-
Besonders bevorzugt ist eine dritte Oberflächenrauigkeit der Innenumfangsseite im dritten axialen Abschnitt kleiner als die erste Oberflächenrauigkeit im ersten axialen Abschnitt. Auch mit dieser Maßnahme gehen verbesserte Reibungseigenschaften, insbesondere reduzierte Reibungswerte, der Zylinderlaufbuchse einher.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann eine - ausgehend von einer Mittellängsachse der Zylinderlaufbuchse - senkrecht zur axialen Richtung gemessene radiale Aufweitung der Zylinderlaufbuchse bis zu 100 µm, vorzugsweise ca. 50 µm, betragen. Diese Werte gelten bei Zylinderlaufbuchsen für Schwerlastfahrzeuge mit typischen Innendurchmessern im Bereich von etwa 120 mm bis 140 mm als bevorzugt. Unabhängig vom Durchmesser der betreffenden Zylinderlaufbuchse werden auch radial von einer Mittellängsachse ausgehend gemessene Aufweitungen in einem Bereich von 0,025% bis 0,05% des Zylinderinnendurchmessers als besonders vorteilhaft angesehen. Das damit einhergehende, entlang der axialen Richtung zunehmende radiale Spiel reduziert die zwischen Kolben und Zylinderlaufbuchse auftretende Gleitreibung in besonders vorteilhafter Weise.
-
Zweckmäßig kann in dem Längsschnitt entlang der axialen Richtung die Mantellinie der Innenumfangsseite im ersten axialen Abschnitt sowie - alternativ oder zusätzlich - im zweiten axialen Abschnitt gekrümmt verlaufen. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Längsschnitt entlang der axialen Richtung die Mantellinie der Innenumfangsseite im ersten axialen Abschnitt sowie - alternativ oder zusätzlich - im zweiten axialen Abschnitt geradlinig verlaufen. Während geradlinige Mantellinien einen kegelförmigen oder zylindrischen Raum begrenzen können, können gekrümmte Mantellinien eine vom Brennraum in Richtung der Kurbelwelle progressive oder degressive - insbesondere trompeten- bzw. glockenförmige - Aufweitung ergeben. Somit sind Feinanpassungen der Kontur der Innenumfangsseite des Buchsenkörpers an anwendungsspezifische Erfordernisse möglich.
-
Falls der Buchsenkörper ferner den oben erläuterten dritten axialen Abschnitt aufweist, kann in dem Längsschnitt entlang der axialen Richtung die Innenumfangsseite im dritten axialen Abschnitt gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung gekrümmt verlaufen. Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, dass in dem Längsschnitt entlang der axialen Richtung die Innenumfangsseite im dritten axialen Abschnitt geradlinig verläuft. Auch auf diese Weise sind Feinanpassungen der Kontur der Innenumfangsseite des Buchsenkörpers an anwendungsspezifische Erfordernisse möglich.
-
Denkbar ist in weiteren bevorzugten Varianten, dass ein oder mehrere (erste) Unterabschnitte des ersten, zweiten oder/und dritten axialen Abschnitts 4a, 4b, 4c geradlinig und ein oder mehrere (zweite) Unterabschnitte des ersten, zweiten oder/und dritten axialen Abschnitts 4a, 4b, 4c gekrümmt ausgebildet sind.
-
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schließt sich der zweite axiale Abschnitt entlang der axialen Richtung direkt an den ersten axialen Abschnitt an. Diese Ausführungsform erfordert in axialer Richtung besonders wenig Bauraum.
-
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schließt sich der dritte axiale Abschnitt entlang der axialen Richtung direkt an den zweiten axialen Abschnitt an. Auch diese Ausführungsform benötigt in axialer Richtung besonders wenig Bauraum.
-
Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Zylinderbohrung, welche umfangsseitig durch eine voranstehend vorgestellte, erfindungsgemäße Zylinderlaufbuchse begrenzt ist. Die voranstehend erläuterten Vorteile der Zylinderlaufbuchse übertragen sich daher auch auf die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine. In der Zylinderbohrung ist - entlang der axialen Richtung der Zylinderlaufbuchse zwischen einem oberen Umkehrpunkt und einem unteren Umkehrpunkt verstellbar - ein Kolben der Brennkraftmaschine angeordnet. Selbstredend kann die Brennkraftmaschine zwei oder mehr Zylinderbohrungen, jeweils mit einer erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse und einem Kolben wie voranstehend erläutert aufweisen. Erfindungsgemäß ist der obere Umkehrpunkt im ersten axialen Abschnitt der Zylinderlaufbuchse angeordnet.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform - bei welcher die Zylinderlaufbuchse insbesondere ohne dritten axialen Abschnitt ausgebildet ist, ist der untere Umkehrpunkt im zweiten axialen Abschnitt der Zylinderlaufbuchse angeordnet.
-
Gemäß einer dazu alternativen bevorzugten Ausführungsform - bei welcher die Zylinderlaufbuchse den oben erläuterten dritten axialen Abschnitt aufweist ist - kann der untere Umkehrpunkt des Kolbens in eben diesem dritten axialen Abschnitt der Zylinderlaufbuchse angeordnet sein.
-
Die Erfindung betrifft schließlich ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine und somit mit zumindest einer erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse. Die voranstehend erläuterten Vorteile der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine bzw. der erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
-
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
-
Es zeigen, jeweils schematisch:
- 1 ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse, bei welcher der erste axiale Abschnitt der Innenumfangsseite zylindrisch, also ohne Öffnungswinkel ausgebildet ist,
- 2 ein zweites Beispiel einer erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse, bei welcher der erste axiale Abschnitt der Innenumfangsseite sich zum zweiten axialen Abschnitt hin konisch öffnet.
-
Die 1 illustriert in einem Längsschnitt entlang einer axialen Richtung A ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse 1 für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Die Zylinderlaufbuchse 1 umfasst einen sich entlang der axialen Richtung A erstreckenden, hohlzylindrischen Buchsenkörper 2, dessen Innenumfangsseite 3 entlang der axialen Richtung A einen ersten, zweiten und dritten zweiten axialen Abschnitt 4a, 4b, 4c aufweist. Der zweite axiale Abschnitt 4b ist entlang der axialen Richtung A zwischen dem ersten und dritten axialen Abschnitt 4a, 4c angeordnet.
-
Die axiale Richtung A erstreckt sich entlang einer Mittellängsachse M des Buchsenkörpers 2, eine radiale Richtung erstreckt sich senkrecht zur axialen Richtung A von der Mittellängsachse M weg. Eine Umfangsrichtung U läuft - sich senkrecht sowohl zur axialen Richtung A als auch zur radialen Richtung R erstreckend - um die Mittellängsachse M um. In einer vereinfachten Variante des Beispiels (nicht gezeigt) kann auf den dritten axialen Abschnitt 4c verzichtet sein.
-
Als Material für den Buchsenkörper 2 kommt beispielsweise Aluminium, Stahl oder Gusseisen in Betracht.
-
Im Beispiel der 1 ist die Innenumfangsseite 3 im ersten axialen Abschnitt 4a wie gezeigt zylindrisch - also ohne Öffnung und ohne Verjüngung und somit mit einem Öffnungswinkel Null - ausgebildet. Die Innenumfangsseite 3 erstreckt sich also im ersten axialen Abschnitt 4a entlang der axialen Richtung A und parallel zur Mittellängsachse M. Dies bedeutet, dass der durch die Mantellinie der Innenumfangsseite 3 festgelegte Buchsen-Durchmesser d des Buchsenkörpers 2 entlang der axialen Richtung A im ersten axialen Abschnitt 4a einen konstanten Wert d1 aufweist.
-
Die 2 zeigt ein dazu alternatives Szenario. Demnach kann sich der erste axiale Abschnitt 4a unter einem ersten Öffnungswinkel α1 zum zweiten axialen Abschnitt hin - vorzugsweise konisch - öffnen, also vom zweiten axialen Abschnitt 4b weg - vorzugsweise konisch - verjüngen. In dem gezeigten Längsschnitt entlang der axialen Richtung A entspricht der Öffnungswinkel α1 der Zwischenwinkel zwischen der zwischen dem ersten axialen Abschnitt 4a der Innenumfangsseite 3 und der Mittellängsachse M des Buchsenkörpers 2. Dies bedeutet, dass der durch die Mantellinie der Innenumfangsseite 3 festgelegte Buchsen-Durchmesser d des Buchsenkörpers 2 entlang der axialen Richtung A im ersten axialen Abschnitt 4a einen entlang der axialen Richtung A zunehmenden Wert d1' aufweist.
-
Sowohl im Beispiel der 1 als auch in jenem der 2 öffnet sich der zweite axiale Abschnitt 4b unter einem zweiten Öffnungswinkel α2 vom ersten axialen Abschnitt weg, und zwar vorzugsweise konisch. In dem in den Figuren jeweils gezeigten Längsschnitt entlang der axialen Richtung A entspricht der Öffnungswinkel α2 der Zwischenwinkel zwischen dem zweiten axialen Abschnitt 4b der Innenumfangsseite 3 und der Mittellängsachse M des Buchsenkörpers 2.
-
Dies bedeutet, dass der durch die Innenumfangsseite 3 festgelegte Buchsen-Durchmesser d des Buchsenkörpers 2 entlang der axialen Richtung A im zweiten axialen Abschnitt 4b einen entlang der axialen Richtung A zunehmenden Wert d2 aufweist. Dabei ist der zweite Öffnungswinkel α2 des zweiten axialen Abschnitts 4b größer als der etwaig vorhandene erste Öffnungswinkel α1 des ersten axialen Abschnitts 4a. Diese bedeutet, dass der Wert d2 des Buchsen-Durchmessers d im zweiten axialen Abschnitt 4b stärker zunimmt als der Wert d1' des Buchsen-Durchmessers d im ersten axialen Abschnitt 4a. Die beiden Öffnungswinkel α1, α2 sind in den 1 und 2 aus Gründen der besseren Veranschaulichung vergrößert dargestellt. Typische Werte für den Öffnungswinkel α1 liegen im Bereich zwischen 0 und 5 Winkel-Minuten. Typische Werte für den Öffnungswinkel α2 liegen im Bereich zwischen 4 und 25 Winkel-Minuten.
-
Außerdem kann der Buchsenkörper 2 in beiden Beispielen wie in den 1 und 2 gezeigt einen dritten axialen Abschnitt 4c aufweisen, in welchem die Innenumfangsseite 3 zylindrisch ausgebildet ist oder sich unter einem dritten Öffnungswinkel α3 vom zweiten axialen Abschnitt 4c weg - vorzugsweise konisch - öffnet (in den 1, 2 jeweils gestrichelt dargestellt). Dies bedeutet, dass der Wert d3 des durch die Innenumfangsseite 3 festgelegten Buchsen-Durchmessers d des Buchsenkörpers 2 entlang der axialen Richtung A im dritten Abschnitt 4c einen konstanten Wert d3 aufweist oder zunimmt. In einer jeweils vereinfachten Variante sowohl des Beispiels der 1 als auch des Beispiels der 2 kann auf den dritten axialen Abschnitt 4c verzichtet sein.
-
In jedem der vorangehend erläuterten Beispielszenarien kann eine ausgehend von der Mittellängsachse M entlang der radialen Richtung R, also senkrecht zur axialen Richtung A gemessene Aufweitung der Zylinderlaufbuchse 1 bis zu 100 µm, vorzugsweise ca. 50 µm betragen.
-
In den Beispielen der 1 und 2 ist eine erste Oberflächenrauigkeit OR1 der Innenumfangsseite 3 im ersten axialen Abschnitt 4a größer als eine zweite Oberflächenrauigkeit OR 2 im zweiten axialen Abschnitt 4b. Des Weiteren ist eine dritte Oberflächenrauigkeit OR 3 der Innenumfangsseite 3 im dritten axialen Abschnitt 4c - falls dieser dritte Abschnitt 4c vorhanden ist - kleiner als die erste Oberflächenrauigkeit OR1. Die dritte Oberflächenrauigkeit OR 3 kann in einer Ausführungsvariante gleich der zweiten Oberflächenrauigkeit OR2 sein, alternativ dazu aber auch kleiner oder größer als die zweite Oberflächenrauigkeit OR2 sein. Die Oberflächenrauigkeit der Innenumfangsseite 3 ist also im Bereich des ersten axialen Abschnitts 4a maximal, d.h. OR1 > OR2. Gegebenenfalls gilt auch OR1 > OR3.
-
Beispielsweise kann die erste Oberflächenrauigkeit OR1 der Innenumfangsseite 3 im ersten axialen Abschnitt 4a durch einen Wert Rpk < 0,15 µm, durch einen Wert Rk < 0,5 µm und durch einen Wert Rvk zwischen 0,2 µm und 1,5 µm gekennzeichnet sein. Außerdem kann die zweite Oberflächenrauigkeit OR2 der Oberfläche der Innenumfangsseite 3 im zweiten axialen Abschnitt 4b einen Wert Rpk < 0,05 µm und einen Wert Rk < 0,15 µm und Rvk einen Wert < 0,2 µm aufweisen. Dabei ist Rk die Tiefe des Rauigkeitskern-Profiles, also die sog. „Kernrautiefe“. Ferner ist Rpk die gemittelte Höhe der aus dem Kernbereich herausragenden Spitzen, also die sog. „reduzierte Spitzenhöhe“. Schließlich ist Rvk die gemittelte Tiefe der aus dem Kernbereich herausragenden Riefen, also die sog. „reduzierte Riefentiefe“.
-
Eine Plateauartigkeit PA2 der Innenumfangsseite 3 im zweiten axialen Abschnitt 4b ist definiert als R3p = Rvk / (Rpk + Rk) und beträgt zwischen 0,2 und 1,6, vorzugsweise zwischen 0,6 und 1,6, höchst vorzugsweise zwischen 0,6 und 0,8. Eine Strukturhöhe SH2 der Innenumfangsseite 3 im zweiten axialen Abschnitt 4b ist definiert als R3k = Rpk + Rk + Rvk und beträgt höchstens 0,4 µm, vorzugsweise höchstens 0,2 µm.
-
R3p beschreibt somit die Charakteristik des Kontakt- und Kernbereichs im Verhältnis zu den Oberflächentälern. R3k beschreibt somit die Gesamtrauheit der Hontextur ohne extreme Spitzen- und Talbereiche.
-
Die gewünschten Oberflächen-Rauigkeiten sowie die Plateauartigkeit PA2 und die Strukturhöhe SH2 können durch Honen des betreffenden axialen Abschnitts 4a, 4b, 4c der Innenumfangsseite 3 erzeugt werden. Denkbar ist auch die Aufbringung einer Texturierung, beispielsweise mit Hilfe eines geeigneten Laser- oder Ätzprozesses, auf den betreffenden axialen Abschnitt 4a, 4b, 4c der Innenumfangsseite 3.
-
In dem in den beiden 1 und gezeigten Längsschnitt entlang der axialen Richtung A verläuft die Innenumfangsseite 3 im ersten, zweiten und dritten axialen Abschnitt 4a, 4b, 4c jeweils geradlinig. Denkbar ist aber auch eine gekrümmte Ausbildung zweier oder aller drei axialer Abschnitt 4a, 4b, 4c. (in den Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt. Denkbar ist auch, dass ein oder mehrere (erste) Unterabschnitte des ersten, zweiten oder/und dritten axialen Abschnitts 4a, 4b, 4c geradlinig und ein oder mehrere (zweite) Unterabschnitte des ersten, zweiten oder/und dritten axialen Abschnitts 4a, 4b, 4c gekrümmt ausgebildet sind.
-
Im Beispiel der 1 und 2 schließt sich der zweite axiale Abschnitt 4b entlang der axialen Richtung A direkt an den ersten axialen Abschnitt 4a an. Ebenso schließt sich der dritte axiale Abschnitt 4c entlang der axialen Richtung A direkt an den zweiten axialen Abschnitt 4b an. Die drei Abschnitte 4a, 4b, 4c gehen also direkt ineinander über.
-
In einer ersten optionalen Variante der Beispiele kann zwischen dem ersten und zweiten axialen Abschnitt 4a, 4b ein axialer Zwischenabschnitt (nicht gezeigt) mit geeignetem Konturverlauf der Innenumfangsseite 3 - zylindrisch oder mit Öffnungswinkel sowie geradlinig oder gekrümmt - ausgebildet sein.
-
In einer zweiten optionalen Variante der Beispiele kann zwischen dem zweiten und dem dritten axialen Abschnitt 4b, 4c ein axialer Zwischenabschnitt (nicht gezeigt) mit geeignetem Konturverlauf der Innenumfangsseite 3 - zylindrisch oder mit Öffnungswinkel sowie geradlinig oder gekrümmt - ausgebildet sein. Die erste Variante kann mit der zweiten Variante kombiniert werden.
-
Die Zylinderlaufbuchse 1 der 1 und 2 kann in einer Brennkraftmaschine 10 verwendet werden, so dass sie eine Zylinderbohrung 5 der Brennkraftmaschine umfangsseitig begrenzt. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst dabei einen entlang der axialen Richtung A der Zylinderlaufbuchse 1 zwischen einem oberen Umkehrpunkt OP und einem unteren Umkehrpunkt UP verstellbar in der Zylinderbohrung 5 angeordneten Kolben, der in den Figuren der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist.
-
Wie die Figuren veranschaulichen, ist der obere Umkehrpunkt OP im ersten axialen Abschnitt 4a der Zylinderlaufbuchse 1 angeordnet. Der untere Umkehrpunkt UP ist im dritten axialen Abschnitt 4c angeordnet. Im Falle der oben erwähnten, vereinfachten Varianten der Zylinderlaufbuchse 1 ohne dritten axialen Abschnitt 4c kann der untere Umkehrpunkt UP im zweiten axialen Abschnitt 4b angeordnet sein.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 1576404 A1 [0002]
- DE 102013013943 B3 [0002]
- DE 112014003421 T5 [0003]
- DE 102014017361 A1 [0004]
