DE19859098C1 - Zylinderlaufbuchse aus Grauguß zum Eingießen in einen aus Leichtmetallguß bestehenden Motorblock eines Verbrennungsmotors - Google Patents
Zylinderlaufbuchse aus Grauguß zum Eingießen in einen aus Leichtmetallguß bestehenden Motorblock eines VerbrennungsmotorsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Zylinderlaufbuchse (1) aus Grauguß zum Eingießen in einen aus Leichtmetallguß bestehenden Motorblock (6) eines Verbrennungsmotors, wobei zumindest an der Außenmantelfläche (2) der Zylinderlaufbuchse (1) ein Mittel vorgesehen ist, das zur Verstärkung der Anbindung des Graugusses an den Leichtmetallguß bestimmt ist. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Mittel durch ein die Außenmantelfläche (2) umhüllendes, metallisches, beim Gießvorgang nicht aufschmelzendes Halbzeug (3) gebildet ist, das so gestaltet ist, daß an der Außenmantelfläche (2) freie, vom Halbzeug (3) nicht bedeckte Zonen (5) gebildet sind.
Description
Die Erfindung betrifft eine Zylinderlaufbuchse aus Grauguß zum Eingießen
in einen aus Leichtmetallguß bestehenden Motorblock eines Verbrennungs
motors, wobei zumindest an der Außenmantelfläche der Zylinderlaufbuchse
ein Mittel vorgesehen ist, das zur Verstärkung der Anbindung des Graugus
ses an den Leichtmetallguß bestimmt ist.
Es ist bekannt, Zylinderlaufbuchsen zumindest an den Außenflächen mit
einem Mittel in Form einer metallischen Beschichtung auszustatten. Diese
Beschichtung dient zur Verstärkung der Anbindung des Graugusses an den
Leichtmetallguß.
Die DE 38 07 347 C2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Ver
bundgußkörpern aus mehreren Metallschichten, insbesondere von Platten
und zylinderförmigen Formstücken, wobei die Metallschichten unterschied
liche Zusammensetzungen aufweisen. Dieses Verfahren besteht insbeson
dere darin, daß man in einer Gießform ein Phasentrennblech vorzugsweise
stehend einbringt und dieses von beiden Seiten mit Metallschmelze derart
von unten ansteigend angießt, daß die Oberfläche des Phasentrennbleches
beidseitig durch die Schmelzphasen angeschmolzen, anschließend aus
gehärtet und dann aus der Gießform entfernt wird.
In der DE-PS 10 33 479 wird ein Verfahren zur Herstellung von Verbund
metall aus Eisen und Aluminium beschrieben. Dabei wird auf das Eisen
eine Kobaltbasislegierung elektrolytisch aufgebracht. Auf diese Schicht
wird eine zweite Schicht aus Silber bzw. dessen Legierung mit Kupfer oder
Gold als zweite Zwischenschicht durch elektrolytisches Niederschlagen
angebracht. In einem weiteren Verfahrensschritt werden die beiden Zwi
schenschichten in nicht oxydierender Atmosphäre auf etwa 723°C erhitzt.
Außerdem wird die zweite Zwischenschicht beim Umgießen mit Aluminium
oder einer Aluminiumlegierung vollständig aufgelöst.
Schließlich wird in der DE 22 64 142 B2 ein aus Verbundmetall gebildetes
Gußstück beschrieben, das aus einer Stahlplatte und aus Aluminiummaterial
besteht, das auf mindestens einer der gegenüberliegenden Oberflächen der
Stahlplatte in unlösbarem Eingriff mit der Stahlplatte steht. Dabei wird
durch Herstellen von sich von der Stahlplatte erhebenden Zähnen mittels
eines Meißels geeigneter Größe und Geometrie eine Oberflächentopogra
phie erreicht, die im nachfolgenden Gußvorgang zu einer unlösbaren Ver
bindung führt. Es handelt sich bei der Herstellung der Zähne um ein Um
form- und Trennverfahren, bei dem die Zähne aus dem gleichen Material
bestehen wie die Stahlplatte und aus dieser hervorgehen. Ein die Stahlplatte
mit dem Umguß verbindendes Hilfsmittel ist nicht vorgesehen.
Aus den eben genannten Patentschriften geht kein Hinweis hervor, der zu
einer Zylinderlaufbuchse der hier vorliegenden Art führen könnte.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Zylinderlaufbuchse der gattungsgemä
ßen Art so weiterzuentwickeln, daß deren Fähigkeit, sich an den Leichtme
tallguß anzubinden, noch weiter verstärkt und so die Gefahr einer uner
wünschten Rißbildung zwischen Zylinderlaufbuchse und Motorblock redu
ziert wird.
Die Aufgabe wird mit einer Zylinderlaufbuchse gemäß den Merkmalen des
Anspruches 1 gelöst.
Der für das Halbzeug auszuwählende Werkstoff weist dabei eine hohe
Wärmeleitfähigkeit auf und es empfiehlt sich besonders, einen Werkstoff zu
bestimmen, dessen Ausdehnungskoeffizient zwischen jenen von Grauguß
einerseits und Aluminiumguß oder Magnesiumguß andererseits liegt.
Als geeignetes Halbzeug bietet sich z. B. ein aus Kupfer oder aus einer Kup
ferlegierung bestehendes, mit Durchbrüchen ausgestattetes Teil an, das hül
senförmig ausgebildet auf die Zylinderlaufbuchse aufgebracht ist. Zur Her
stellung solcher hier als Halbzeug bezeichneten Teile eignen sich bei
spielsweise Draht, Drahtgitter, Drahtgeflechte oder auch gelochtes Blech
mit z. B. rautenförmig angeordneten Löchern.
Durch die Erfindung ergeben sich unter anderem folgende Vorteile:
- - Der Ausdehnungskoeffizient von Kupfer liegt zwischen den Ausdeh nungskoeffizienten von Grauguß und Aluminium bzw. Magnesium. Spannungen zwischen den einzelnen Werkstoffen werden dadurch weit gehend vermieden.
- - Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer ist etwa siebenmal größer als die von Grauguß. Dadurch läßt sich die beim Verbrennungsprozess in der Zylinderlaufbuchse entstehende Wärme rasch in den gekühlten Motor block ableiten.
- - Die Löslichkeit von beispielsweise geschmolzenem Aluminium in nicht geschmolzenem Kupfer beträgt etwa 9%. Dadurch ist eine Diffusions verbindung zwischen beiden Werkstoffen möglich, die auch nach dem Abkühlen keine Veränderung erfährt (keine Phasenumwandlung).
- - Eine Rißbildung im Übergangsbereich von Grauguß und Leichtmetall guß wird stark eingeschränkt, da mögliche Risse z. B. an den Drähten oder Knoten oder an Kreuzungspunkten des Halbzeuges gestoppt und/oder aus ihrer Richtung, die den kürzesten Verlauf eines Risses vor gibt, abgelenkt werden. Ein Rißfortschritt wird somit stark gehemmt.
- - Hülsenförmige Drahtgitter oder Drahtgeflechte, aber auch Draht selbst oder aus gelochtem Blech bestehende Hülsen lassen sich leicht herstel len und ebenso leicht auf der Zylinderlaufbuchse anbringen oder auf schrumpfen. Dadurch ist nicht nur eine kostengünstige Herstellung möglich, sondern es wird insgesamt eine stärkere Anbindung der aus Grauguß bestehenden Zylinderlaufbuchse an den Leichtmetallguß er zielt.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert wo
bei ein Ausführungsbeispiel zeichnerisch dargestellt ist.
Die Zeichnung zeigt in schematischer Weise eine aus Grauguß bestehende,
in einen aus Leichtmetallguß gefertigten Motorblock 6 eingegossene Zylin
derlaufbuchse 1. Als Leichtmetallguß ist Aluminiumguß oder Magnesium
guß üblich. An der Außenmantelfläche 2 der Zylinderlaufbuchse 1 ist ein
zur Verstärkung der Anbindung des Graugusses an den Leichtmetallguß
bestimmtes Mittel in Form eines die Außenmantelfläche 2 umhüllendes,
metallisches, beim Gießvorgang nicht aufschmelzendes Halbzeuges 3 an
geordnet. Das Halbzeug 3 ist so gestaltet, dass an der Außenmantelfläche 2
der Zylinderlaufbuchse 1 freie, vom Halbzeug 3 nicht bedeckte Zonen 5
gebildet sind. Die Zonen 5 sind dabei so dimensioniert, daß diese beim Ein
gießen der Zylinderlaufbuchse 1 in den Motorblock 6 von der Leichtmetall
schmelze vollständig oder nahezu vollständig ausgefüllt werden. Das Halb
zeug 3 besteht z. B. aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung. Als zweck
mäßige Form des Halbzeuges 3 wird z. B. ein hülsenförmiges Drahtgitter 4
vorgeschlagen, das aus kreuzweise verschweißten Drähten besteht und das
sich problemlos auf die Zylinderlaufbuchse 1 aufschrumpfen läßt. Das
Halbzeug 3 kann auch aus einem ebenfalls bevorzugt hülsenförmigen
Drahtgeflecht bestehen, bei dem die Drähte miteinander verflochten sind. In
der Zeichnung erkennt man die freien Zonen 5, die vom Halbzeug 3 nicht
bedeckt sind. Anstelle eines Drahtgitters 4 kann als Halbzeug 3 auch ein aus
den vorgeschlagenen Werkstoffen bestehender Draht vorgesehen sein, der
z. B. in an der Außenmantelfläche 2 der Zylinderlaufbuchse 1 vorgefertigten
Rillen aufgewickelt und, wenn erforderlich, zusätzlich durch Schrumpfung
arretiert wird. Schließlich sind als Halbzeug 3 auch Hülsen verwendbar, die
aus gelochtem Blech gefertigt sind und die z. B. aus den hier genannten
Werkstoffen bestehen. Im Grunde eignen sich als Halbzeug 3 alle Formen,
die auf der Außenmantelfläche 2 die freien Zonen 5 entstehen lassen und
die beim Gießvorgang nicht aufschmelzen.
Als Kupferlegierungen werden vorgeschlagen:
- - Eine Kupfer-Zink-Legierung mit bis zu 30 Masseprozent Zink, was reine α-Mischkristalle entstehen läßt, die sich durch hohe Korrosionsbestän digkeit auszeichnen und deren Ausdehnungskoeffizient sich jenem von Aluminium annähert.
- - Eine Kupfer-Nickel-Legierung mit bis zu 50 Masseprozent Nickel, wobei Nickel vollständig in Kupfer gelöst ist.
- - Schließlich auch eine Kupfer-Nickel-Zink-Legierung, welche die vorher genannten Vorteile und Eigenschaften zumindest größtenteils aufweist.
Alternativ kann das Halbzeug 3 auch aus einer Manganlegierung bestehen.
Dazu bieten sich Eisen-Manganlegierungen an, die einen Mangangehalt
zwischen 20 und 40 Masseprozent aufweisen.
Die Erfindung läßt einen Motorblock entstehen, bei dem zwischen den Zy
linderlaufbuchsen und dem Leichtmetallguß hülsenförmiges, mit Durchbrü
chen ausgestattetes Halbzeug angeordnet ist, wobei die Zylinderlaufbuchsen
ohne weiteres zusätzlich noch mit einer geeigneten metallischen Beschich
tung ausgestattet sein können.
Claims (10)
1. Zylinderlaufbuchse (1) aus Grauguß zum Eingießen in einen aus Leicht
metallguß bestehenden Motorblock (6) eines Verbrennungsmotors, wobei
zumindest an der Außenmantelfläche (2) der Zylinderlaufbuchse (1) ein
Mittel vorgesehen ist, das zur Verstärkung der Anbindung des Graugus
ses an den Leichtmetallguß bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß
das Mittel durch ein die Außenmantelfläche (2) umhüllendes, metalli
sches, beim Gießvorgang nicht aufschmelzendes Halbzeug (3) gebildet
ist, das so gestaltet ist, dass an der Außenmantelfläche (2) freie, vom
Halbzeug (3) nicht bedeckte Zonen (5) gebildet sind.
2. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ausdehnungskoeffizient des Halbzeuges (3) zwischen dem Ausdeh
nungskoeffizient von Grauguß einerseits und dem Ausdehnungskoeffizi
ent von Aluminiumguß oder dem Ausdehnungskoeffizient von Magnesi
umguß andererseits liegt.
3. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Halbzeug (3) aus einem Drahtgitter (4) oder aus einem Drahtge
flecht gebildet ist.
4. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Drahtgitter (4) oder das Drahtgeflecht hülsenförmig gestaltet sind.
5. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Halbzeug (3) aus Draht gefertigt ist, der auf der Zylinderlauf
buchse (1) aufgewickelt ist.
6. Zylinderlaufbuchse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Halbzeug (3) durch eine aus gelochtem Blech be
stehende Hülse gebildet ist.
7. Zylinderlaufbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Halbzeug (3) auf die Außenmantelfläche (2) auf
geschrumpft ist.
8. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Halbzeug (3) aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung besteht.
9. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
als Kupferlegierungen entweder
- 1. eine Kupfer-Zink-Legierung mit bis zu 30 Masseprozent Zink oder
- 2. eine Kupfer-Nickel-Legierung mit bis zu 50 Masseprozent Nickel oder
- 3. eine Kupfer-Nickel-Zink-Legierung vorgesehen ist.
10. Zylinderlaufbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Halbzeug (3) aus einer Eisen-Manganlegierung
besteht, die einen Mangangehalt zwischen 20 und 40 Masseprozent auf
weist.
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |