DE3029215A1 - Brennkraftmaschine mit feingerillten gusseisernen zylinderinnenwaenden - Google Patents

Description

• Brennkraftmaschine mit feingerillten gußeisernen
• Zylinderinnenwänden Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, deren gußeiserne Zylinderinnenwände eine Fei.nrillung mit nutartigen Rillen aufweisen,- deren Rauhungstiefe im Bereich einiger zu liegt.
• Eine Brennkraftmaschine mit derart ausgebildeten Zylinderinnenwänden ist aus der DE-PS 1 046 396 bekannt.
• Derart strukturierte Zylinderlaufflächen begünstigen die zum Einlaufen der Brennkraftmaschine notwendige Abnützung der Zylinderinnenwand. Mit zunehmender Betriebszeit der Brennkraftmaschine werden die glatten Inseln zwischen den einzelnen Rillen der Feinrillung durch den ständigen Abrieb immer breiter, gleichzeitig die Breite der einzelnen Rillen immer schmäler, so daß nach einer gewissen Standzeit diese Feinrillung vollständig verschwindet und dann eine im wesentlichen glatte Zylinderinnenwand gegeben ist, die fortlaufend einem weiteren Verschleiß ausgesetzt ist. Dieser weitere Verschleiß der Zylinderinnenwand ist bei der bekannten Zylinderinnenwandstruktur nicht vermeidbar, die Nachteile dieser Laufflächenabnutzung sind an sich bekannt und müssen daher nicht eigens erläutert werden. Es wurden demgegenüber bislang eine Vielzahl von Lösungen vorgeschlagen, verschleißfeste Zylinderlaufflächen zu erhalten. Beispielsweise ist es bekannt, die glatten Zylinderlaufflächen zu verchromen und diese Chromschicht mit einer Feinstrillung zu versehen, um eine Haftung für den Schmierölfilm zu gewährleisten. Außerdem ist es generell bekannt, die Zylinderlaufflächen vollständig zu härten.
• Verchromte oder gehärtete Zylinderlaufflächen besitzen jedoch den Nachteil, daß der Abrieb in verstärktem Maße an den Kolbenringen stattfindet.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die gußeisernen Zylinderinnenwände von Brennkraftmaschinen derart auszubilden, daß neben einer guten Haftung eines ölfilmes günstige Einlaufeigenschaften, trotzdem aber eine hohe Verschleißfestigkeit gegeben sind.
• Diese Aufgabe ist bei einer Brennkraftmaschine, deren gußeiserne Zylinderinnenwände eine Feinrillung mit nutartigen Rillen aufweisen, deren Rauhungstiefe im Bereich einiger t liegt, dadurch gelöst, daß die Zylinderinnenwände partiell und nur in Bodenbereichen der nutartigen Rillen der Feinrillung gehärtet sind.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
• Die vorteile dieser Lösung sind in der nachfolgenden Beschreibung zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele dargelegt.
• In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen teilweise dargestellten Zylinder einer Brennkraftmaschine, Fig. 2 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt einer Zylinderinnenwand gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel derselben, Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus einer Zylinderinnenwand gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
• In Fig. 1 ist mit 1 ein Zylinder, mit 2 eine in diesen eingesetzte Zylinderbuchse aus Gußeisen und mit 3 die Zylinderinnenwand bezeichnet. An der Zylinderinnenwand ist eine Feinrillung 4 mit nutartigen Rillen 5 vorhanden, deren Ausgestaltung gut aus den vergrößerten Darstellungen der Fig. 2 und 3 ersichtlich ist. Die Feinrillung 4 an der Zylinderinnenwand 3 ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel einzügig ausgebildet und setzt sich aus den axial hintereinander liegenden Windungen einer einzigen, spiralförmig verlaufenden und mit gleichbleibender Steigung in die Zylinderinnenwand 3 eingeschnittenen Rille 5 zusammen. Diese Feinrillung ist bspw. mittels eines Schnittwerkzeuges erhältlich, das mit gleichbleibender Schnittiefe und gleichbleibendem Vorschub in der Größenordnung von etwa dem 0,4-fachen der Höhe eines Kolbenringes längs zur Zylinderachse rotierend vorangetrieben wird. Es ergibt sich hierdurch eine Oberflächenstruktur, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind darüber hinaus die Spitzen zwischen den einzelnen Rillen der Feinrillung 4 durch ein nachfolgendes Honen abgetragen, so daß dann zwischen den einzelnen Rillen der Feinrillung glatte Zylinderwandflächenteile 6 gegeben sind. Bei einer Brennkraftmaschine mit einem Zylinderinnendurchmesser von beispielsweise 900 mm beträgt die Schnittiefe t etwa 0,04 mm, der Vorschub V des Schnittwerkzeuges etwa 7 mm und der Radius R am Schnittwerkzeug etwa 150 mm. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 beträgt die Breite B der durch das Honen erhältlichen glatten zylindrischen Zylinderwandflächenteile 6 etwa 1 bis 2 mm bei ansonsten gleichen Verhältnissen wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2.
• Erfindungsgemäß ist nun die Zylinderinnenwand 3 partiell und nur in den Bodenbereichen der nutartigen Rillen 5 der Feinrillung 4 gehärtet. Die partielle Härtung der Zylinderinnenwände erfolgt durch Laser-oder Elektronenstrahlbehandlung. Bei der in Fig. 2 und 3 dargestellten einzügigen Feinrillung mit ihrer einzigen spiralförmig verlaufenden und mit gleichbleibender Steigung in die Zylinderinnenwand eingeschnittenen Rille erfolgt die partielle Härtung der Zylinderinnenwand durch eine am Bodenbereich der Rille entlang geführte Härtevorrichtung. Durch diese Laser- oder Elektronenstrahlbehandlung ergeben sich in den Bodenbereichen der Rillen der Feinrillung 4 martensitisch gehärtete Zonen 7 mit einer Härtetiefe, die bei einer Brennkraftmaschine mit einem Zylinderinnendurchmesser von beispielsweise 900 mm etwa einen Millimeter beträgt.
• Durch eine derart strukturierte und partiell gehartete Zylinderinnenwand sind folgende Vorteile gegeben.
• Aufgrund dessen, daß zwischen den gehärteten Zonen 7 der Zylinderinnenwand 3 weiche, radial in den Zylinderinnenraum vorspringende Wandteile gegeben sind, ist ein rasches und günstiges Einlaufen der Kclbenringe erzielbar Nach dem Einlaufen der Kolbenringe bewirken die gehärteten Zonen 7 eine erhöhte Verschleißfestigkeit der Zylinderinnenwand. Nach dem Einlaufen der Kolbenringe, bei dem die weichen ungehärteten Bereiche zwischen den gehärteten Zonen durch Abrieb abgetragen werden, verschleißen die ungehärteten Bereiche zwischen den gehärteten Zonen 7 etwas stärker und bilden ölhaltegräben, die in vorteilhafter Weise die Schmierung der Zylinderlaufbahn verbessern. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Zylinderinnenwände nach dem Härten nicht mehr nachgearbeitet werden müssen, da durch die vorstehend erwähnten Härteverfahren kein Verzug im Zylinder gegeben ist.

Claims (4)

1. Patentansprüche: U Brennkraftmaschine, deren gußeiserne Zylinderinnenwände eine Feinrillung mit nutartigen Rillen aufweisen, deren Rauhungstiefe im Bereich einiger »y liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderinnenwände (3) partiell und nur in Bodenbereichen der nutartigen Rillen (5) der Feinrillung (4) gehärtet sind.
2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bodenbereichen der nutartigen Rillen (5) durch Laser- oder Elektronenstrahlbehandlung martensitisch gehärtete Zonen (7) gegeben sind.
3. 3. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinrillung (4) jeder Zylinderinnenwand (3) einzügig ausgebildet ist und sich aus den axial hintereinander liegenden Windungen einer einzigen spiralförmig verlaufenden und mittels eines Schnittwerkzeuges mit gleichbleibendem Vorschub in der Größenordnung von etwa dem 0,4-fachen der Höhe eines Kolbenringes in die Zylinderinnenwand (3) eingeschnittenen Rille (5) zusammensetzt, deren Bodenbereich zum Erhalt härterer Zonen (7) mittels einer an ihr entlanggeführten Härtevorrichtung gehärtet ist.
4. 4. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Rillen (5) der FeiI1-rillung (4) durch Honen hergestellte, glatte, nicht gehärtete, zylindrische Zyliderwandflächenteile (6) gegeben sind.