DE19859098C1

DE19859098C1 - Zylinderlaufbuchse aus Grauguß zum Eingießen in einen aus Leichtmetallguß bestehenden Motorblock eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE19859098C1
Application number: DE1998159098
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Eberlein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2018-12-22

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

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.