DE20320478U1

DE20320478U1 - Lauffläche für ein Teil einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE20320478U1
Application number: DE20320478U
Authority: DE
Original assignee: FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2013-10-15

Abstract

Lauffläche für ein Teil einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Zylinderlaufbuchse für eine Brennkraftmaschine, wobei die Lauffläche mit einer reibungsmindernden Beschichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine Schichtdicke < 50 µm, insbesondere <20 µm, aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lauffläche für ein Teil einer Brennkraftmaschine, insbesondere Zylinderlaufbuchse für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus DE 100 19 793 C1 ist eine Zylinderlaufbuchse für eine Brennkraftmaschine bekannt, die auf einer Buchse aus einer AlSi-Legierung basiert, auf der innenseitig zunächst eine als Schmelzbremse wirkende Schicht etwa aus Eisen und innen eine Verschleißschicht aus einer AlSi-Legierung aufgebracht ist. Hierbei ist das Herstellungsverfahren kompliziert, denn die Schichten werden in umgekehrter Reihenfolge auf die Außenseite eines buchsenförmigen Stützkörpers aufgebracht, und zwar die Verschleißschicht durch Plasmaspritzen, wonach der Stützkörper schließlich ausgedreht wird, damit die Verschleißschicht die Lauffläche der Zylinderlaufbuchse bilden kann. Das Ausdrehen ist dabei wegen des harten, sich beim Plasmaspritzen ergebenen Materials schwierig und aufwendig.
Da die Reibung einer Brennkraftmaschine, sei es ein Otto- oder ein Dieselmotor, aber maßgeblich durch die Kolbengruppe bestimmt wird, die ca. 50 bis 60% der Motorreibung ausmacht, ist es wünschenswert, diese herabzusetzen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lauffläche für ein Teil einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, durch die die Motorreibung wesentlich verringert werden kann.
Diese Aufgabe wird entsprechend der Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, daß auf der Lauffläche eine reibungsmindernde Beschichtung mit einer Schichtdicke < 50 µm, vorzugsweise < 20 µm, insbesondere 1 bis 10 µm, vorgesehen ist, ergibt sich eine erhebliche Reibungsminderung bei einer mit derartigen Laufbüchsen versehenen Brennkraftmaschine. Bei einer sehr verschleißarmen Schicht ist der Abtrag so gering, daß man mit einer dünnen Beschichtung, wie angegeben, auskommt. Außerdem können sehr dünne Beschichtungen sehr gleichmäßig aufgebracht werden, so daß sie die Lauffläche gleichmäßig abdecken und nicht nachbearbeitet werden müssen. Hierzu eignen sich insbesondere Beschichtungen, die auf der endbearbeiteten Lauffläche mittels eines Abscheideverfahrens aus der gasförmigen Phase, worunter auch ein Plasma zu verstehen ist, aufgebracht werden. Hierdurch lassen sich äußerst reibungsarme Beschichtungen aufbringen, und zwar nach der mechanischen Bearbeitung der Lauffläche, zumal derartige Beschichtungen eine sehr geringe Stärke aufweisen. Durch derartige Beschichtungen können der Verschleiß, bei einer Zylinderiaufbüchse der Kolben- und Kolbenringverschleiß, ebenso wie die Motorreibung erheblich herabgesetzt werden, zumal diese Beschichtungen allgemein sehr verschleißfest sind. Insgesamt führt dies ferner zu einer kostengünstigen Herstellung.
Mechanisch tragend, d.h. die Kräfte des sich bewegenden Teils, etwa des Kolbens aufnehmend, ist hierbei das aufnehmende Teile, etwa die Zylinderlaufbüchse, mit der endbearbeiteten Lauffläche. Die Beschichtung verändert lediglich die Oberflächeneigenschaften hinsichtlich Reibung.
Insbesondere besteht das Teil, etwa die Zylinderlaufbuchse, aus einem Eisenwerkstoff mit gehonter Lauffläche, wobei die Beschichtung aus einer gasförmigen Phase, abgeschieden ist.
Die Beschichtung wird auf die mechanisch etwa durch Honen endbearbeitete Lauffläche aufgebracht und wird dabei vorzugsweise als letzter, die Lauffläche technisch gestaltender Vorgang angewendet. Hierdurch ist das Herstellungsverfahren erheblich vereinfacht, da zunächst die mechanische Bearbeitung der beispielsweise aus dem Eisenwerkstoff bestehenden Zylinderlaufbuchse durch spanende Bearbeitung und anschließendes Honen vorgenommen werden kann, wonach die insoweit gefertige Zylinderlaufbuchse innenseitig beschichtet wird.
Das Teil, etwa die Zylinderlaufbuchse, kann beispielsweise aus Grauguß bestehen, es kann aber auch aus Stahl bestehen. Im letzteren Fall kann das rohe Teil, etwa die rohe Zylinderlaufbuchse, durch Ablängen eines Stahlrohrs, spanende Bearbeitung und Honen hiervon hergestellt werden, wonach das Beschichten erfolgt. Dies führt zu einer besonders einfachen Fertigung. Gegebenenfalls kann die Zylinderlaufbuchse mit einem Bund an einem Ende hergestellt werden, wobei dieser bei Verwendung eines Stahlrohrs durch Auftulpen bzw. Umbördeln erzeugt werden kann.
Die Beschichtung kann aber auch beispielsweise auf Magnesium-, Sphäroguß, GJL-Laufflächen bzw. Laufflächen von AL-Zylinderblöcken ohne Buchse bzw. überall da in gleicher Weise mit den gleichen Vorteilen aufgebracht werden, wo eine hydrodynamische Schmierung nicht in Betracht kommt, etwa in Ventilführungen, Kettentrieben etc.
Als Beschichtungen kommen vorzugsweise Beschichtungen auf Kohlenstoffbasis wie DLC (diamond-like carbon), WC/C (Wolframkarbid/Kohlenstoff) und NFC (near frictionless carbon) infrage, die aus dem Plasma abgeschieden werden. Derartige Beschichtungen gewährleisten einen sehr niedrigen Reibbeiwert von in der Regel unter etwa 0,1.
Die Beschichtung kann auf das Teil, etwa auf die Zylinderlaufbuchse, als Einzelteil oder nach Einbau in das Kurbelgehäuse der entsprechenden Brennkraftmaschine aufgebracht werden.
Die Zylinderlaufbuchse kann in das Kurbelgehäuse der entsprechenden Brennkraftmaschine eingegossen, eingepreßt oder als nasse Zylinderlaufbuchse eingesteckt werden.
Gegebenenfalls kann die Beschichtung auch aus einer flüssigen Phase abgeschieden werden.

Claims

Lauffläche für ein Teil einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Zylinderlaufbuchse für eine Brennkraftmaschine, wobei die Lauffläche mit einer reibungsmindernden Beschichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine Schichtdicke < 50 µm, insbesondere <20 µm, aufweist.
Lauffläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung auf die mechanisch endbearbeitete Lauffläche aufgebracht ist.
Lauffläche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung auf die durch Honen endbearbeitete Lauffläche aufgebracht ist.
Lauffläche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Eisenwerkstoff mit gehonter Lauffläche besteht, wobei die Beschichtung aus einer gasförmigen Phase abgeschieden ist.
Lauffläche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung ausgewählt ist aus der Gruppe von Beschichtungen umfassend DLC, WC/C und NFC.
Lauffläche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Bund versehen ist.
Lauffläche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Stahlrohrabschnitt besteht.
Lauffläche nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlrohrabschnitt an einem Ende umgebördelt ist.
Lauffläche nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenwerkstoff Grauguß ist.