DE202004003675U1

DE202004003675U1 - Zylinderlaufbuchse

Info

Publication number: DE202004003675U1
Application number: DE200420003675
Authority: DE
Original assignee: Peak Werkstoff GmbH
Current assignee: Peak Werkstoff GmbH
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2014-03-09

Abstract

Zylinderlaufbuchse, deren Mantelfläche zur Verbesserung der Anbindung beim Umgießen durch den Werkstoff des Kurbelgehäuses ganz oder teilweise durch Rauhen nachbehandelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Rillenprofil mit umlaufenden scharfkantigen Stegen aufweist, deren Rauhtiefe (r) zwischen 0,10 und 0,75 mm beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderlaufbuchse, deren Mantelfläche zur Verbesserung der Anbindung beim Umgießen durch den Werkstoff des Kurbelgehäuses ganz oder teilweise durch Rauhen nachbehandelt ist.
Derartig nachbehandelte Zylinderlaufbuchsen aus Grauguß oder Leichtmetall, zum Beispiel aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung sind mehrfach bekannt ( DE 10150999 , DE 19918230 ). Dabei geht es im wesentlichen darum, durch eine rauhe bzw. profilierte Umfangsfläche der Zylinderlaufbuchse eine bessere mechanische Verklammerung mit dem Werkstoff des Kurbelgehäuses, welcher ebenfalls aus Leichtmetall bestehen kann, zu erzielen.
In DE 19918230 C2 ist am Beispiel eines Herstellungsverfahrens für eine derartige Zylinderlaufbuchse beschrieben (vergl. Fig. 5), einen Umgußrohling in Form der Zylinderlaufbuchse zwischen rotierend angetriebenen Gewinderollen entsprechend der Gewindesteigung axial voran zu bewegen und dabei auf dessen Außenfläche ein Profil aus Gewinderillen zu erzeugen. Durch mehrere hintereindergeschaltete Rollen können dabei besonders schlanke schneidenartig aufragende Rauheitsprofile erzeugt werden. Durch eine derartige angußtechnisch aktivierte Oberfläche soll eine möglichst dichte lunkerfreie mechanische Anbindung zwischen dem umgebenden Kurbelgehäuse und der Zylinderlaufbuchse erzielt werden.
Zur weiteren Verbesserung der Prozeßsicherheit und der Einbindung der Zylinderlaufbuchse in das Kurbelgehäuse ist es ferner bekannt ( DE 10147219 A1 ), auf der Umfangsfläche der Zylinderlaufbuchse neben Bereichen, die eine rauhe Oberfläche aufweisen, eine Aktivierungsschicht vorzusehen, welche sich beim Umguß mit diesem schneller verbindet als der Buchsenwerkstoff, wobei die Aktivierungsschicht im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbenhubs aufgebracht ist. Dadurch soll erreicht werden, daß zuerst die Aktivierungsschicht anschmilzt und dann erst das Buchsenmaterial, so daß eine praktisch vollständige Anschmelzung der Buchse im Sinne einer durchgängigen metallischen Anbindung erzielt wird. Im Bereich der bindungsvermittelnd wirkenden Aktivierungsschicht ist damit eine sehr gute Ableitung der Verbrennungswärme gewährleistet; durch die im Bereich der rauhen Oberfläche erzielte mechanische Verklammerung zwischen Zylinderlaufbuchse und dem umgebenden Umgußwerkstoff wird den axialen Preßkräften der Kolbenbewegung entgegengewirkt, das heißt, ein Setzen der Buchse vermieden.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine über die gesamte aufgerauhte Oberfläche der Zylinderlaufbuchse wirksame metallische und gleichzeitig mechanische Verbindung zwischen Zylinderlaufbuchse und dem das Kurbelgehäuse bildenden Umgußmaterial zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß an einer Zylinderlaufbuchse der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß sie ein Rillenprofil mit umlaufenden scharfkantigen Stegen aufweist, deren Rauhtiefe zwischen 0,10 und 0,40 mm beträgt.
Durch die spitz zulaufenden Stege wird nicht nur eine große Oberfläche für die mechanische Anbindung verwirklicht; dadurch, daß die Stege scharfkantige, messerartige Schneiden bilden, kommt es beim Umgießen zu deren Aufschmelzen, so daß eine metallurgische Anbindung mindestens im angußnahen Bereich erzielt wird. Im angußfernen Bereich der Buchse, in dem die Umguß-Schmelze etwas kälter ist, so daß das weitgehende Anschmelzen der Spitzen, bzw. Schneiden nicht mehr erzielbar ist, steht für den Anbindungseffekt die mechanische Verklammerung im Vordergrund.
Bei einer Zylinderlaufbuchse aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung beträgt die Rauhtiefe vorteilhaft 0,35 mm. Sie gewährleistet, von der Angußseite ausgehend, einen allmählichen Übergang von einer im wesentlichen metallurgischen Anbindung auf eine zunehmend mechanische Verbindung zwischen Zylinderlaufbuchse und Kurbelgehäuse, dessen Werkstoff zweckmäßig aus Leichtmetall, bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung besteht.
Im Rahmen der Erfindung wird das Rillenprofil vorteilhaft spanend als Rillierung mit geschlossenen Rillen oder als Gewindeschnitt mit geringer Steigung eingebracht.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die rauhe Oberfläche durch in die Mantelfläche der Zylinderlaufbuchse eingeschnittene Stegprofile gebildet, wobei die Stege im Querschnitt eine Art Sägezahnprofil aufweisen.
Zum Erzielen der geschilderten Anbindungseffekte ist es dabei vorteilhaft, daß die Zähne gegen das dem Eintritt der Schmelze in der Gießform entgegengerichtete Ende der Buchse geneigt sind.
Bei einem als Gewindeschnitt erzeugten Rillenprofil beträgt die Gewindesteigung vorteilhaft zwischen 1,5 und 2,5 mm.
Zur Verbesserung des Anschmelzens besteht eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Rillenprofils darin, daß das von den Stegen gebildete Sägezahnprofil durch axiales Bürsten aufgerissen ist, zum Beispiel indem rotierende Bürsten mit harten Borsten in Axialrichtung entlang der mit der Profilierung versehenen Mantelfläche der Zylinderlaufbuchse bewegt werden. Dabei werden die Profilstege in Richtung dieser Bewegung umgelenkt und deren Schneiden aufgerissen, so daß diese beim Umguß zumindest im Angußbereich unter Verwirklichung der gewünschten metallurgischen Anbindung verglichen mit den ungebürsteten Stegen noch weitgehender aufschmelzen.
Erfindungsgemäß wird eine optimale Anbindung zum Umguß erzielt, wodurch nicht nur die Verbindungsqualität sondern auch die Wärmeableitung beim Gießvorgang und auch im Motorbetrieb erheblich verbessert wird.
Dadurch werden nicht beherrschbare Zylinderverzüge vermieden, die sich besonders negativ auf das Emissionsverhalten des Motors auswirken.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche bereits in dem oben aufgeführten Stand der Technik beschriebene Ver fahren zur Herstellung des Rillenprofils denkbar, wobei es stets darauf ankommt, die zwischen den Rillen gebildeten Stege möglichst dünn in Art von scharfkantigen Schneiden auslaufen zu lassen. Bevorzugt wird die gesamte Mantelfläche der Zylinderlaufbuchse entsprechend nachbehandelt, das Aufbringen einer besonderen, im Stand der Technik bekannten Aktivierungsschicht ( DE 10142219 A1 ) kann dabei entfallen. Es ist aber im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorstellbar, daß eine mit der erfindungsgemäßen Profilierung versehene Aktivierungsschicht zum Einsatz kommt, welche aus einem Material besteht, dessen Schmelzpunkt etwas geringer ist als der des Buchsenmaterials, aber höher oder gleich dem Schmelzpunkt des Umguß-Materials. Schließlich besteht umgekehrt die Möglichkeit, zuerst die Mantelfläche der Zylinderlaufbuchse durch eine Profilierung mechanisch zu aktivieren und in einem zweiten Schritt durch Aufbringen einer Aktivierungsschicht zusätzlich metallurgisch zu aktivieren.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
Diese zeigt eine Teilansicht einer Zylinderlaufbuchse 1 mit Längsachse 2 und Innenbohrung 3. Oberhalb einer quer zur Längsachse 2 verlaufenden Schnittebene 4 ist das Rillenprofil durch einen Gewindeschnitt erzeugt, wie man dem schrägen Verlauf der einzelnen Stege entnehmen kann. Unterhalb der zur Trennebene 4 parallelen Trennebene 5 ist eine Rillierung mit geschlossenen, das heißt kreisförmigen Rillen bzw. Stegen vorgesehen. Zu den beiden Stegverläufen sind unterschiedliche Querschnitte der Stege in entsprechenden Ausschnitten dargestellt. Der obere Ausschnitt 6 zeigt Stegquerschnitte in Form von Haifischzähnen 7, wobei die Steigung bzw. der Abstand zwischen benachbarten Stegen s beträgt. Der untere Ausschnitt 8 zeigt ein Rillenprofil, dessen Stege im Querschnitt die Form von Sägezähnen 9 aufweisen. Deren Flankenwinkel mit der Buchsenumfangsfläche betragen für die lange Flanke ca 30° (α), für die kurze Flanke ca. 60° (β).
Die gewählte Darstellungsform ist deutlich vergrößert. Die Wandstärke der Zylinderlaufbuchse beträgt üblicherweise zwischen 1,5 und 5 mm; die Steigung s beträgt zwischen 1,5 und 2,5 mm, bevorzugt etwa 2 mm. Als geeignete Rauhtiefe r ist ein Bereich zwischen 0,10 und 0,75 mm, bevorzugt eine Rauhtiefe von 0,35 mm vorgesehen.

Claims

Zylinderlaufbuchse, deren Mantelfläche zur Verbesserung der Anbindung beim Umgießen durch den Werkstoff des Kurbelgehäuses ganz oder teilweise durch Rauhen nachbehandelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Rillenprofil mit umlaufenden scharfkantigen Stegen aufweist, deren Rauhtiefe (r) zwischen 0,10 und 0,75 mm beträgt.
Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhtiefe (r) etwa 0,35 mm beträgt.
Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rillenprofil spanend als Rillierung mit geschlossenen Rillen eingebracht ist.
Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rillenprofil spanend als Gewindeschnitt mit geringer Steigung (s) eingebracht ist.
Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege im Querschnitt eine Art Sägezahnprofil (9) aufweisen.
Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne gegen das dem Eintritt der Schmelze in der Gußform entgegengerichtete Ende der Buchse (1) geneigt sind.
Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung (s) zwischen 1,5 und 2,5 mm beträgt.
Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die scharfkantigen Schneiden der Stege durch axiales Bürsten in Art eines Haifischzahnprofils (7) gekrümmt und aufgerissen sind.