DE19845347C1 - Zylinderlaufbuchse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zylinderlaufbuchse 1 zum Einsatz in die Zylinderbohrung eines Metallblocks. Die Zylinderlaufbuchse ist durch thermisches Spritzen hergestellt und weist an der Außenwand Wanddickenverstärkungen (3, 3', 3'', 3''') auf, die als Rippen ausgebildet sind und eine Armierung der Zylinderlaufbuchse bewirken, so daß beim Eingießen des Motorblocks keine Verzüge auftreten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderlaufbuchse und ein Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbuchse zum Einsatz in die Zylinderbohrung eines Motorblocks, wobei die Zylinderlaufbuchse im Freifomverfahren durch thermisches Aufspritzen von Spritzmaterial auf einen als Formkörper dienenden Dorn unter Bildung einer Zylinderwandung hergestellt ist gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 7.

Der Motorblock von Verbrennungskraftmaschinen besteht üblicherweise aus einer Gußeisen- oder Aluminiumlegierung. In den im Gießverfahren hergestellten Motorblock werden Zylinderlaufbuchsen eingegossen. Als Laufbuchsenwerkstoffe dienen verschleißfeste Metalle oder Metalllegierungen. Diese Zylinderlaufbuchsen können auf verschiedene Art und Weise hergestellt werden.

Aus der DE-AS 12 82 243 ist ein Verfahren zum Herstellen von Aluminiumzylindern mit eingegossenen Stahllaufbuchsen zu entnehmen. Zunächst wird durch thermisches Spritzen ein Stahlrohr erzeugt, welches dann als separater Körper im Metallblock eingelegt wird. Zur Verbindung der Lautbuchse mit dem eingegossenen Material wird in der Laufbuchse ein Unterdruck erzeugt, so daß das geschmolzene Aluminium in die Poren des Stahlrohres eindringt. Um diese aufwendige Verbindungstechnik zu vereinfachen, hat man bereits Zylinderlaufbuchsen aus mehreren Schichten gebildet. Die die Lauffläche bildende Schicht besteht dabei aus einem verschleißfesten und brandspursicheren Material. Hierauf ist eine äußere Deckschicht z. B. aus einer Aluminiumlegierung aufgespritzt.

Beim Eingießen derartiger Laufbuchsen verbindet sich das flüssige Motorblockmaterial mit der Deckschicht. Die DE 196 05 946 C1 offenbart eine solche gattungsgemäße Zylinderlaufbuchse sowie ein Herstellungsverfahren der Zylinderlaufbuchse. Es hat sich gezeigt, daß es bei komplexen Motorblockgeometrien vorkommen kann, daß während der Erstarrung in Verbindung mit der Schrumpfung des Gußwerkstoffes es zu Spannungen im erkalteten Gußstück kommt. Dieses führt zu erheblichen Verzügen im Bereich der Laufbuchse.

Da die Zylinderlaufbuchsen nach dem Eingießen oftmals noch mechanisch nachbearbeitet werden müssen, kann es dazu führen, daß die Wanddicken der Zylinderlaufbuchsen partiell verringert werden. Im Motorbetrieb stellen diese Bereiche dann kritische Zonen dar, im Hinblick auf thermische, mechanische Stabilität.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zylinderlaufbuchse dahingehend zu verbessern, daß die beim Eingießen bzw. im Motorbetrieb auftretenden Verzüge verhindert werden.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 7 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den entsprechenden Unteransprüchen dokumentiert.

Erfindungsgemäße Zylinderlaufbuchsen können besonders dünnwandig hergestellt werden, durch die auf der Aussenumfangsfläche der Buchse vorgesehene Materialanhäufung wird die Festigkeit der Buchse in wirkungsvoller Weise derart verstärkt, daß nach dem Eingießen des Zylinderblockmaterials keine Verzüge auftreten. Die Materialanhäufung in Form von Rippen ist in der lokalen Anordnung sowie in der Anzahl der Rippen für jeden Anwendungsfall gezielt einstellbar. Vorzugsweise sollte an mindestens drei Umfangsstellen eine Materialanhäufung angeordnet sein. Es können durch Steuerung des Spritzprozesses verschiedene Querschnittformen der Materialanhäufung erzeugt werden. Neben runden können auch eckige Querschnittsformen zur Anwendung gelangen. Bei den Profilstäben ist es von Vorteil, wenn Profile mit hohem Biege- und/oder Torsionswiderstand verwendet werden.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 Ansicht einer erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse,

Fig. 2 Draufsicht auf eine Zylinderlaufbuchse gemäß Fig. 1,

Fig. 3 Alternative Zylinderlaufbuchse gemäß Fig. 2,

Fig. 4 Alternative Zylinderlaufbuchse und

Fig. 5 Alternative Zylinderlaufbuchse.

Die in der Fig. 1 dargestellte Zylinderlaufbuchse 1 ist durch ein thermisches Spritzverfahren hergestellt. Als Spritzmaterialien sind die im Handel erhältlichen Spritzwerkstoffe aus Metall und/oder Metallkeramik einsetzbar. Die Zylinderlaufbuchse 1 weist über den Umfang eine Zylinderwandung 2 auf (Fig. 2), die über den Umfang partiell unterschiedliche Wanddicken besitzt, so daß Wanddickenverstärkungen 3, 3', 3", 3''' gebildet sind. Die Wanddickenverstärkungen 3, 3' sind vorzugsweise als Rippen ausgebildet und erstrecken sich über die axiale Länge der Zylinderlaufbuchse 1. In der Fig. 2 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, bei der die Rippen einstückig mit der Zylinderwandung 2 verbunden sind. Die Herstellung dieser Ausführungsform ist durch Variation der Spritzparameter leicht und kostengünstig herstellbar. Denkbar wäre es auch wie in der Fig. 3 dargestellt ist, die Rippe durch separate Profilstäbe 4, 5, 6 zu bilden, die z. B. auf die Zylinderwandung 2 aufgeschweißt werden. Es können dabei verschiedene Querschnittsformen zur Anwendung gelangen z. B. dreieckige 5 oder rechteckige 4, 6 Profilstäbe.

Nach der Verbindung mit der Zylinderwand 2 können die Profilstäbe zusätzlich überspritzt werden, so daß die Rippen einen eingebetteten Kern aufweisen. Die Fig. 4 und 5 offenbaren weitere alternative Ausgestaltungen der Erfindung. Die Materialanhäufungen 3", 3''' liegen jeweils diametral gegenüber und sind entweder spritztechnisch hergestellt oder durch mechanische Nachbearbeitung der Zylinderwandung erzeugt z. B. durch Unrunddrehen.

Claims (9)

1. Zylinderlaufbuchse zum Einsatz in die Zylinderbohrung eines Motorblocks, wobei die Zylinderlaufbuchse im Freiformverfahren durch thermisches Aufspritzen von Spritzmaterial auf einen als Formkörper dienenden Dorn unter Bildung einer Zylinderwandung hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderwandung (2) in Umfangsrichtung unterschiedliche Wanddicken aufweist, so daß partiell Wanddickenverstärkungen (3, 3', 3", 3''') gebildet sind.

2. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddickenverstärkungen (3, 3', 3", 3''') sich in axialer Richtung über die Länge der Zylinderlaufbuchse erstrecken.

3. Zylinderlaufbuchse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddickenverstärkungen (3, 3', 3", 3''') als Rippen ausgebildet sind.

4. Zylinderlaufbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen einstückig mit der Zylinderwandung (2) verbunden sind.

5. Zylinderlaufbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen einen eingebetteten Kern aufweisen.

6. Zylinderlaufbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern als metallischer Profilstab (4, 5, 6) ausgebildet ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbuchse zum Einsatz in die Zylinderbohrung eines Motorblocks durch thermisches Aufspritzen von Spritzmaterial auf einen als Formkörper dienenden Dorns, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der als Formkörper dienende Dorn relativ zum Spritzwerkzeug konstant rotiert, so daß beim Aufspritzen eine Schicht mit definierter, konstanter Wanddicke (2) erzeugt wird und daß anschließend der Dorn periodisch inkonstant relativ zum Spritzwerkzeug rotiert, so daß an definierten Umfangsstellen Wanddickenverstärkungen (3, 3', 3", 3''') gebildet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Spritzvorgang mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit der Dorn zum Stillstand gebracht wird und auf die Außenumfangsfläche der Schicht separate Profilstäbe (4, 5, 6) befestigt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilstäbe (4, 5, 6) mit einer Spritzschicht überzogen werden.