WO2005077620A1 - Method for processing workpiece surfaces - Google Patents

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WO2005077620A1
WO2005077620A1 PCT/EP2005/001285 EP2005001285W WO2005077620A1 WO 2005077620 A1 WO2005077620 A1 WO 2005077620A1 EP 2005001285 W EP2005001285 W EP 2005001285W WO 2005077620 A1 WO2005077620 A1 WO 2005077620A1
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WO
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workpiece
capillary
lubricant
water jets
pressure water
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PCT/EP2005/001285
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German (de)
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Inventor
Axel Heuberger
Patrick Izquierdo
Wolfgang Pellkofer
Harald Pfeffinger
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Daimlerchrisler Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/26—Perforating by non-mechanical means, e.g. by fluid jet

Definitions

  • the invention relates to a method for machining workpiece surfaces that are to be supplied with lubricant when the workpiece is used.
  • a generic method is known 43 16 012 C2 be ⁇ from DE.
  • Laser beams are preferably used to make cross-shaped depressions in the workpiece surface.
  • the lubricant does not remain in the depressions during the movement of the piston, but is pushed out of the depressions by the piston rings, in particular because all depressions on the workpiece surface communicate with one another.
  • the lubricant is usually not in the place where it is required for lubrication, which in the application mentioned leads to higher oil consumption and thus to poorer emission values.
  • Another disadvantage of the known method is its relatively high cost and the rework required.
  • capillaries according to the invention By introducing capillaries according to the invention by means of high-pressure water jets into the workpiece surface, individual recesses result in the surface thereof, into which the lubricant can penetrate without being conveyed out of the same during a relative movement in which the workpiece is involved.
  • the capillaries are in fact non-communicating depressions, so that a certain amount of lubricant always remains in them. This is how micro-pressure chambers are formed, which have a friction-reducing and wear-reducing effect under tribological stress.
  • the capillaries that arise from high-pressure water jets can appear, for example, in the form of plastic deformations in the steel structure or in the form of detached graphite lamellae.
  • the capillaries can advantageously be attached in each case in the areas of the workpiece surface to be machined where a lubricant supply is required, whereas the remaining part, in particular between an upper and lower dead center, of the surface are designed with the lowest possible roughness depth can. Due to the high piston speed prevailing there, hydrodynamic lubrication takes place even with a smaller amount of lubricant.
  • the inventive optimization of the tribological properties of the cylinder running surface can reduce friction and wear, as well as oil consumption and emissions of the internal combustion engine.
  • the capillary is introduced in an area immediately below an upper dead center of a piston moving relative to the cylinder running surface, this results in a particularly good supply of lubricant to the area which is under the greatest load during the operation of the internal combustion engine , in particular the greatest thermal load, whereas the central area of the cylinder running surface does not have to be machined and therefore has a lubricating film with a lower height, which can significantly reduce the oil consumption of the internal combustion engine.
  • the capillary is introduced in an area immediately above a bottom dead center of a piston moving relative to the cylinder running surface.
  • top dead center applies to this measure, with the difference that the area of bottom dead center is less thermally stressed.
  • Figure 1 shows an apparatus for performing the method according to the invention.
  • FIG. 2 shows a cylinder running surface machined by means of the method according to the invention
  • 3 shows a view of the cylinder running surface according to arrow III from FIG. 2;
  • FIG. 1 shows in a very schematic representation an internal combustion engine 1 with a crankcase 2, in which a cylinder liner 3a forming a workpiece 3 to be machined is arranged in a manner known per se.
  • the cylinder face 4a are processed, namely by 3a whose versor ⁇ supply with lubricant, such as oil, to improve during use of the cylinder liner.
  • a device 5 is inserted into the workpiece 3, in the present case in the bore of the cylinder liner 3a, which has a lance 6 which is provided with a plurality of high-pressure nozzles 7.
  • a lance 6 which is provided with a plurality of high-pressure nozzles 7.
  • one to eight high-pressure nozzles 7 are arranged around the circumference of the lance 6, via which high-pressure water jets 8 are emitted in the direction of the workpiece 3.
  • an even greater number of high-pressure nozzles 7 would also be conceivable, which could possibly also be arranged in several planes.
  • the high-pressure water jets 8 are emitted at a pressure of 1,800 to 3,200 bar, depending on the material of the workpiece 3, they remove parts of the material from the workpiece 3, so that a microstructure in the form of individual capillaries 9 is introduced into the workpiece surface 4, their shape and dimensions will be discussed in more detail later.
  • the high-pressure water jets 8 are preferably continuously emitted in a horizontal plane, ie 90 ° to the longitudinal axis of the lance 6. During processing, the lance 6 is rotated at 10 to 1,000 rpm, in particular 100 to 500 rpm.
  • a pressure of the high pressure water jets 8 of 2,800 to 3,200 bar with a water flow rate of 10 to 20 1 / min or a pressure of the high pressure water jets 8 of 1,800 to 2,200 bar can also be used a water flow of 25 to 45 1 / min can be used.
  • the advance of the lance 6 should, however, only be 0.5 to 5 mm / min, the distance of the high-pressure nozzles 7 from the workpiece surface 4 also being 10 to 15 mm.
  • FIGS. 2 and 3 show the cylinder liner 3a processed by means of the high-pressure water jets 8 and examples of the shape of the capillaries 9.
  • the capillaries 9 arranged according to a stochastic distribution preferably have a ratio of their width b to their depth t in the range from 1: 2 to 1:10 on. If an aluminum alloy is used as the material for the workpiece 3, its diameter or width b is 10 to 20 ⁇ m and its depth t is on average approximately 60 ⁇ m. In contrast, the diameter or the width b of the capillary 9 is in a range from 40 to 60 ⁇ m and the depth t is on average approximately 120 ⁇ m if gray cast iron or steel is used as material for the workpiece 3.
  • the shape and size of the capillary 9 can be influenced to a certain extent by the above-mentioned parameters.
  • the capillary 9 can be introduced into the workpiece surface 4, for example in the form of channels, bores or trough-shaped depressions. In the view according to FIG. 3 it can be seen that the capillaries 9 are not connected to one another regardless of their shape.
  • the capillary 9 in an area immediately below an upper dead center OT of a piston 10 moving relative to the cylinder running surface 4a and in an area immediately above a lower dead center UT of the piston 10.
  • the area in which the capillary 9 is introduced can be, for example, 10 to 15% of the distance between the top dead center OT and the bottom dead center UT.
  • the lubricant preferably oil
  • the piston 10 cannot distribute the lubricant between the capillaries 9, so that the capillaries 9 ideally serve as lubricant pockets or lubricant reservoirs and thus together with the tribological partner, in this case the piston 10, can form a pressure cushion. This ensures an even distribution of the lubricant in the areas in question.
  • the described method can also be used, for example, for camshaft or crankshaft bearings or for other workpiece surfaces 4 which have to be supplied with lubricant when the workpiece 3 is used.

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Abstract

The invention relates to a method for processing workpiece surfaces (4), whereby capillaries (9) are introduced into the workpiece surface (4), by means of high pressure water jets (8), in order to supply the workpiece (3) with lubricant on application thereof, said capillaries serving as lubricant reservoirs.

Description

Verfahren zur Bearbeitung von Werkstück-Oberflächen Process for machining workpiece surfaces
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Werkstück-Oberflächen, die im Einsatz des Werkstücks mit Schmiermittel zu versorgen sind.The invention relates to a method for machining workpiece surfaces that are to be supplied with lubricant when the workpiece is used.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE 43 16 012 C2 be¬ kannt. Dabei werden mittels Laserstrahlen vorzugsweise kreuzförmig zueinander verlaufende Vertiefungen in die Werkstück- Oberfläche eingebracht. Insbesondere bei der Anwendung dieses Verfahrens bei Zylinderlaufflächen ist jedoch nachteilig, dass das Schmiermittel während der Bewegung des Kolbens nicht in den Vertiefungen verbleibt, sondern durch die Kolbenringe aus denselben herausgeschoben wird, insbesondere weil sämtliche Vertiefungen der Werkstück-Oberfläche miteinander kommunizieren. Dies führt dazu, dass sich das Schmiermittel meist nicht an dem Ort befindet, an dem es zur Schmierung erforderlich ist, was bei der genannten Anwendung zu einem höheren Ölverbrauch und somit zu schlechteren Emissionswerten führt. Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens sind dessen relativ hohe Kosten sowie die erforderliche Nacharbeit.A generic method is known 43 16 012 C2 be ¬ from DE. Laser beams are preferably used to make cross-shaped depressions in the workpiece surface. In particular, when using this method with cylinder running surfaces, it is disadvantageous that the lubricant does not remain in the depressions during the movement of the piston, but is pushed out of the depressions by the piston rings, in particular because all depressions on the workpiece surface communicate with one another. This means that the lubricant is usually not in the place where it is required for lubrication, which in the application mentioned leads to higher oil consumption and thus to poorer emission values. Another disadvantage of the known method is its relatively high cost and the rework required.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bearbeitung von Werkstück-Oberflächen, die im Einsatz des Werkstücks mit Schmiermittel zu versorgen sind, zu schaffen, durch welches eine optimale Versorgung der Werkstück- Oberfläche mit Schmiermittel gewährleistet werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.It is therefore an object of the present invention to provide a method for machining workpiece surfaces which are to be supplied with lubricant when the workpiece is used, by means of which an optimal supply of the workpiece surface with lubricant can be ensured. According to the invention, this object is achieved by the features mentioned in claim 1.
Durch das erfindungsgemäße Einbringen von Kapillaren mittels Hochdruckwasserstrahlen in die Werkstück-Oberfläche ergeben sich in derselben einzelne Vertiefungen, in welche der Schmierstoff eindringen kann, ohne bei einer Relativbewegung, an der das Werkstück beteiligt ist, aus denselben befördert zu werden. Bei den Kapillaren handelt es sich nämlich um nicht miteinander kommunizierende Vertiefungen, so dass stets ein gewisser Betrag an Schmierstoff in denselben verbleibt. So bilden sich Mikrodruckkammer aus, welche sich unter tribo- logisch Beanspruchung reibleistungs- und verschleißminimierend auswirken.By introducing capillaries according to the invention by means of high-pressure water jets into the workpiece surface, individual recesses result in the surface thereof, into which the lubricant can penetrate without being conveyed out of the same during a relative movement in which the workpiece is involved. The capillaries are in fact non-communicating depressions, so that a certain amount of lubricant always remains in them. This is how micro-pressure chambers are formed, which have a friction-reducing and wear-reducing effect under tribological stress.
Die Kapillaren, die durch das Hochdruckwasserstrahlen entstehen können beispielsweise in Form von plastischen Deformationen im Stahlgefüge oder in Form von herausgelösten Graphitlamellen auftreten.The capillaries that arise from high-pressure water jets can appear, for example, in the form of plastic deformations in the steel structure or in the form of detached graphite lamellae.
Die Verwendung von Hochdruckwasserstrahlen ist prinzipiell aus der DE 101 53 305 AI zum Aufrauen von Oberflächen bekannt um es handelt sich dabei um ein kostengünstiges und prozesssicheres Verfahren.The use of high-pressure water jets is known in principle from DE 101 53 305 AI for roughening surfaces. It is an inexpensive and reliable process.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich die Kapillare vorteilhafterweise jeweils in den Bereichen der zu bearbeitenden Werkstück-Oberfläche anbringen, an denen eine Schmierstoffversorgung erforderlich ist, wohingegen der restliche Teil, insbesondere zwischen einem oberen und unteren Totpunkt, der Fläche mit einer möglichst geringen Rautiefe ausgeführt werden kann. Aufgrund der dort vorherrschenden hohen Kolbengeschwindigkeit erfolgt auch mit einer geringeren Schmierstoffmenge eine hydrodynamische Schmierung.With the method according to the invention, the capillaries can advantageously be attached in each case in the areas of the workpiece surface to be machined where a lubricant supply is required, whereas the remaining part, in particular between an upper and lower dead center, of the surface are designed with the lowest possible roughness depth can. Due to the high piston speed prevailing there, hydrodynamic lubrication takes place even with a smaller amount of lubricant.
Wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung als zu bearbeitendes Werkstück eine Zylinderlaufbuchse einer Brennkraftmaschi- ne verwendet wird, können durch die erfindungsgemäße Optimierung der tribologischen Eigenschaften der Zylinderlauffläche Reibung und Verschleiß sowie Ölverbrauch und Emissionen der Brennkraftmaschine verringert werden.If, in an advantageous development, as a workpiece to be machined, a cylinder liner of an internal combustion engine ne is used, the inventive optimization of the tribological properties of the cylinder running surface can reduce friction and wear, as well as oil consumption and emissions of the internal combustion engine.
Wenn in diesem Zusammenhang vorgesehen ist, dass die Kapillare in einem Bereich unmittelbar unterhalb eines oberen Totpunkts eines sich relativ zu der Zylinderlauffläche bewegenden Kolbens eingebracht werden, so ergibt sich eine besonders gute Versorgung desjenigen Bereichs mit Schmiermittel, der während des Betriebs der Brennkraftmaschine der größten Belastung, insbesondere der größten thermischen Belastung, ausgesetzt ist, wohingegen der mittlere Bereich der Zylinderlauffläche nicht bearbeitet werden muss und daher einen Schmierfilm mit geringerer Höhe aufweist, was den Ölverbrauch der Brennkraftmaschine erheblich reduzieren kann.If it is provided in this connection that the capillary is introduced in an area immediately below an upper dead center of a piston moving relative to the cylinder running surface, this results in a particularly good supply of lubricant to the area which is under the greatest load during the operation of the internal combustion engine , in particular the greatest thermal load, whereas the central area of the cylinder running surface does not have to be machined and therefore has a lubricating film with a lower height, which can significantly reduce the oil consumption of the internal combustion engine.
Des weiteren kann vorgesehen sein, dass die Kapillare in einem Bereich unmittelbar oberhalb eines unteren Totpunkts eines sich relativ zu der Zylinderlauffläche bewegenden Kolbens eingebracht werden. Für diese Maßnahme gilt im Prinzip das bezüglich des oberen Totpunkts Ausgesagte mit dem Unterschied, dass der Bereich des unteren Totpunkts weniger stark thermisch belastet ist.Furthermore, it can be provided that the capillary is introduced in an area immediately above a bottom dead center of a piston moving relative to the cylinder running surface. In principle, what has been said about top dead center applies to this measure, with the difference that the area of bottom dead center is less thermally stressed.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipmäßig dargestellt.Further advantageous refinements and developments of the invention result from the remaining subclaims. An exemplary embodiment of the invention is shown in principle below.
Dabei zeigen:Show:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;Figure 1 shows an apparatus for performing the method according to the invention.
Fig. 2 eine mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bearbeitete Zylinderlauffläche; Fig. 3 eine Ansicht der Zylinderlauffläche gemäß dem Pfeil III aus Fig. 2; und2 shows a cylinder running surface machined by means of the method according to the invention; 3 shows a view of the cylinder running surface according to arrow III from FIG. 2; and
Fig. 4 den Verlauf der Dicke des Schmierfilms zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt eines sich gegenüber der Zylinderlauffläche bewegenden Kolbens.4 shows the course of the thickness of the lubricating film between the top dead center and the bottom dead center of a piston moving with respect to the cylinder running surface.
Fig. 1 zeigt in sehr schematischer Darstellung eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Kurbelgehäuse 2, in dem in an sich bekannter Weise eine ein zu bearbeitendes Werkstück 3 bildende Zylinderlaufbuchse 3a angeordnet ist. Von dem Werkstück 3 soll dessen Werkstück-Oberfläche 4, in vorliegenden Fall also die Zylinderlauffläche 4a, bearbeitet werden, und zwar um während des Einsatzes der Zylinderlaufbuchse 3a deren Versor¬ gung mit Schmiermittel, beispielsweise Öl, zu verbessern.1 shows in a very schematic representation an internal combustion engine 1 with a crankcase 2, in which a cylinder liner 3a forming a workpiece 3 to be machined is arranged in a manner known per se. Of the workpiece 3 to the workpiece surface 4, in the present case, the cylinder face 4a, are processed, namely by 3a whose versor ¬ supply with lubricant, such as oil, to improve during use of the cylinder liner.
Hierzu wird in das Werkstück 3, im vorliegenden Fall also in die Bohrung der Zylinderlaufbuchse 3a, eine Vorrichtung 5 eingefahren, welche eine Lanze 6 aufweist, welche mit mehreren Hochdruckdüsen 7 versehen ist. Vorzugsweise sind um den Umfang der Lanze 6 eine bis acht Hochdruckdüsen 7 angeordnet, über welche Hochdruckwasserstrahlen 8 in Richtung des Werkstücks 3 abgegeben werden. Insbesondere bei andersartigen Werkstücken 3 wäre auch eine noch größere Anzahl an Hochdruckdüsen 7 denkbar, die gegebenenfalls auch in mehreren Ebenen angeordnet sein könnten.For this purpose, a device 5 is inserted into the workpiece 3, in the present case in the bore of the cylinder liner 3a, which has a lance 6 which is provided with a plurality of high-pressure nozzles 7. Preferably, one to eight high-pressure nozzles 7 are arranged around the circumference of the lance 6, via which high-pressure water jets 8 are emitted in the direction of the workpiece 3. In particular in the case of workpieces 3 of a different type, an even greater number of high-pressure nozzles 7 would also be conceivable, which could possibly also be arranged in several planes.
Da die Hochdruckwasserstrahlen 8 je nach Material des Werkstücks 3 mit einem Druck von 1.800 bis 3.200 bar abgegeben werden, entfernen sie Teile des Materials aus dem Werkstück 3, so dass in die Werkstück-Oberfläche 4 eine MikroStruktur in Form von einzelnen Kapillaren 9 eingebracht werden, auf deren Form und Dimensionierung zu einem späteren Zeitpunkt näher eingegangen wird. Wie dargestellt werden die Hochdruckwasserstrahlen 8 vorzugsweise in einer horizontalen Ebene, also 90° zur Längsachse der Lanze 6 kontinuierlich ausgegeben. Während der Bearbeitung wird die Lanze 6 mit 10 bis 1.000 U/min, insbesondere 100 bis 500 U/min rotiert. Des weiteren haben sich in der Praxis bei der Verwendung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung des Werkstücks 3 folgende Parameter als praktikabel erwiesen: ein Druck der Hochdruckwasserstrahlen 8 von 2.800 bis 3.200 bar bei einem Wasserdurchfluss von 10 bis 20 1/min oder alternativ ein Druck der Hochdruckwasserstrahlen 8 von 1.800 bis 2.200 bar bei einem Wasserdurchfluss von 25 bis 45 1/min, ein Vorschub der Lanze 6 von 5 bis 12 mm/min und ein Abstand der Hochdruckdüsen 7 von der Werkstück-Oberfläche 4 von 10 bis 15 mm.Since the high-pressure water jets 8 are emitted at a pressure of 1,800 to 3,200 bar, depending on the material of the workpiece 3, they remove parts of the material from the workpiece 3, so that a microstructure in the form of individual capillaries 9 is introduced into the workpiece surface 4, their shape and dimensions will be discussed in more detail later. As shown, the high-pressure water jets 8 are preferably continuously emitted in a horizontal plane, ie 90 ° to the longitudinal axis of the lance 6. During processing, the lance 6 is rotated at 10 to 1,000 rpm, in particular 100 to 500 rpm. Furthermore, the following parameters have proven to be practical when using aluminum or an aluminum alloy of workpiece 3: a pressure of the high-pressure water jets 8 of 2,800 to 3,200 bar with a water flow of 10 to 20 1 / min or alternatively a pressure of the high-pressure water jets 8 from 1,800 to 2,200 bar with a water flow of 25 to 45 1 / min, a feed of the lance 6 from 5 to 12 mm / min and a distance of the high pressure nozzles 7 from the workpiece surface 4 from 10 to 15 mm.
Wenn als Grundwerkstoff des Werkstücks 3 Grauguss, eine Graugusslegierung oder Stahl verwendet wird, so kann ebenfalls ein Druck der Hochdruckwasserstrahlen 8 von 2.800 bis 3.200 bar bei einer Wasserdurchflussmenge von 10 bis 20 1/min oder ein Druck der Hochdruckwasserstrahlen 8 von 1.800 bis 2.200 bar bei einem Wasserdurchfluss von 25 bis 45 1/min angewandt werden. Im Gegensatz zu Aluminium sollte der Vorschub der Lanze 6 allerdings lediglich 0,5 bis 5 mm/min betragen, wobei der Abstand der Hochdruckdüsen 7 von der Werkstück-Oberfläche 4 ebenfalls 10 bis 15 mm betragen kann.If gray cast iron, a gray cast iron alloy or steel is used as the base material of the workpiece 3, a pressure of the high pressure water jets 8 of 2,800 to 3,200 bar with a water flow rate of 10 to 20 1 / min or a pressure of the high pressure water jets 8 of 1,800 to 2,200 bar can also be used a water flow of 25 to 45 1 / min can be used. In contrast to aluminum, the advance of the lance 6 should, however, only be 0.5 to 5 mm / min, the distance of the high-pressure nozzles 7 from the workpiece surface 4 also being 10 to 15 mm.
Die Figuren 2 und 3 zeigen die mittels der Hochdruckwasserstrahlen 8 bearbeitete Zylinderlaufbuchse 3a und Beispiele für die Form der eingebrachten Kapillaren 9. Vorzugsweise weisen die gemäß einer stochastischen Verteilung angeordneten Kapillare 9 ein Verhältnis ihrer Breite b zu ihrer Tiefe t im Bereich von 1:2 bis 1:10 auf. Wenn als Material für das Werkstück 3 eine Aluminiumlegierung verwendet wird, so beträgt ihr Durchmesser bzw. ihre Breite b 10 bis 20 μm und ihre Tiefe t liegt im Mittel bei ca. 60 μm. Demgegenüber liegt der Durchmesser bzw. die Breite b der Kapillare 9 in einem Bereich von 40 bis 60 μm und die Tiefe t im Mittel bei ca. 120 μm, wenn Grauguss oder Stahl als Material für das Werkstück 3 verwendet werden. Durch die oben genannten Parameter kann die Form und Größe der Kapillare 9 in einem gewissen Maß beein- flusst werden. Die Kapillare 9 können beispielsweise in Form von Kanälen, Bohrungen oder muldenförmigen Vertiefungen in die Werkstück-Oberfläche 4 eingebracht werden. In der Ansicht gemäß Fig. 3 ist zu erkennen, dass die Kapillare 9 unabhängig von ihrer Form jeweils nicht miteinander verbunden sind.FIGS. 2 and 3 show the cylinder liner 3a processed by means of the high-pressure water jets 8 and examples of the shape of the capillaries 9. The capillaries 9 arranged according to a stochastic distribution preferably have a ratio of their width b to their depth t in the range from 1: 2 to 1:10 on. If an aluminum alloy is used as the material for the workpiece 3, its diameter or width b is 10 to 20 μm and its depth t is on average approximately 60 μm. In contrast, the diameter or the width b of the capillary 9 is in a range from 40 to 60 μm and the depth t is on average approximately 120 μm if gray cast iron or steel is used as material for the workpiece 3. The shape and size of the capillary 9 can be influenced to a certain extent by the above-mentioned parameters. The capillary 9 can be introduced into the workpiece surface 4, for example in the form of channels, bores or trough-shaped depressions. In the view according to FIG. 3 it can be seen that the capillaries 9 are not connected to one another regardless of their shape.
Gerade bei der Bearbeitung von Zylinderlaufflächen 4a bietet es sich an, die Kapillare 9 in einem Bereich unmittelbar unterhalb eines oberen Totpunkts OT eines sich relativ zu der Zylinderlauffläche 4a bewegenden Kolbens 10 und in einem Bereich unmittelbar oberhalb eines unteren Totpunkts UT des Kolbens 10 einzubringen. Der Bereich, in dem die Kapillare 9 eingebracht sind, kann beispielsweise jeweils 10 bis 15 % der Distanz zwischen dem oberen Totpunkt OT und dem unteren Totpunkt UT betragen. Auf diese Weise verbleibt beim Einsatz der Zylinderlaufbuchse 3a das Schmiermittel, vorzugsweise Öl, insbesondere im Bereich der Umkehrpunkte des Kolbens 10, so dass gerade in diesen sowohl mechanisch als auch thermisch stark belasteten Bereichen eine verbesserte Schmierstoffversorgung gegeben ist, was zu einem geringeren Ölverbrauch und somit auch zu geringeren Emissionen der Brennkraftmaschine 1 beiträgt. Dadurch, dass die Kapillare 9 unabhängig von ihrer Form jeweils nicht miteinander verbunden sind, kann der Kolben 10 das Schmiermittel nicht zwischen den Kapillaren 9 verteilen, sodass die Kapillare 9 in idealer Weise als Schmierstofftaschen bzw. Schmierstoffreservoirs dienen und so gemeinsam mit dem tribologischen Partner, in diesem Fall dem Kolben 10, ein Druckpolster bilden können. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung des Schmiermittels in den fraglichen Bereichen.Especially when machining cylinder running surfaces 4a, it is advisable to introduce the capillary 9 in an area immediately below an upper dead center OT of a piston 10 moving relative to the cylinder running surface 4a and in an area immediately above a lower dead center UT of the piston 10. The area in which the capillary 9 is introduced can be, for example, 10 to 15% of the distance between the top dead center OT and the bottom dead center UT. In this way, when the cylinder liner 3a is used, the lubricant, preferably oil, remains, in particular in the area of the reversal points of the piston 10, so that an improved supply of lubricant is provided in these areas, which are both mechanically and thermally highly stressed, resulting in lower oil consumption and thus also contributes to lower emissions of the internal combustion engine 1. Because the capillaries 9 are not connected to one another regardless of their shape, the piston 10 cannot distribute the lubricant between the capillaries 9, so that the capillaries 9 ideally serve as lubricant pockets or lubricant reservoirs and thus together with the tribological partner, in this case the piston 10, can form a pressure cushion. This ensures an even distribution of the lubricant in the areas in question.
Dies ist auch in dem Diagramm gemäß Fig. 4 zu erkennen, in dem die Schmierstoffverteilung, also der Verlauf der Dicke des Schmierfilms, über den Weg des Kolbens 10 zwischen dem unteren Totpunkt UT und dem oberen Totpunkt OT der Zylinderlauffläche 4a gegeben ist. Dabei zeigt die gestrichelte Linie die Verteilung gemäß dem Stand der Technik, wo zu erkennen ist, dass sich im mittleren Bereich die größte Schmiermittelmenge befindet, wohingegen an den beiden Totpunkten OT und UT sehr wenig Schmiermittel vorhanden ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird jedoch, wie die durchgezogene Linie zeigt, gerade im Bereich der beiden Totpunkte OT und UT eine gute Schmiermittelversorgung erreicht.This can also be seen in the diagram according to FIG. 4, in which the lubricant distribution, ie the course of the thickness of the lubricating film, over the path of the piston 10 between the bottom dead center UT and top dead center OT of the cylinder surface 4a is given. The dashed line shows the distribution according to the prior art, where it can be seen that the largest amount of lubricant is in the middle area, whereas there is very little lubricant at the two dead centers OT and UT. However, as shown by the solid line, the method according to the invention achieves a good lubricant supply precisely in the area of the two dead centers OT and UT.
Statt bei der Zylinderlauffläche 4a kann das beschriebene Verfahren beispielsweise auch bei Nockenwellen- oder Kurbelwellenlagern oder bei sonstigen Werkstück-Oberflächen 4 angewendet werden, die im Einsatz des Werkstücks 3 mit Schmiermittel versorgt werden müssen. Instead of the cylinder running surface 4a, the described method can also be used, for example, for camshaft or crankshaft bearings or for other workpiece surfaces 4 which have to be supplied with lubricant when the workpiece 3 is used.

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zur Bearbeitung von Werkstück-Oberflächen, die beim Einsatz des Werkstücks mit Schmiermittel zu versorgen sind, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Hochdruckwasserstrahlen (8) Kapillare (9) in die Werkstück-Oberfläche (4) eingebracht werden, welche beim Einsatz des Werkstücks (3) als Schmierstoffreservoir dienen.Method for machining workpiece surfaces that are to be supplied with lubricant when the workpiece is used, characterized in that capillaries (9) are introduced into the workpiece surface (4) by means of high-pressure water jets (8), which capillary is used when the workpiece (3 ) serve as a lubricant reservoir.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als die zu bearbeitende Werkstück-Oberfläche (4) eine Zylinderlauffläche (4a) einer Zylinderlaufbuchse (3a) einer Brennkraftmaschine (1) verwendet wird.Method according to claim 1, characterized in that a cylinder running surface (4a) of a cylinder liner (3a) of an internal combustion engine (1) is used as the workpiece surface (4) to be machined.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (9) in einem Bereich unmittelbar unterhalb eines oberen Totpunkts (OT) eines sich relativ zu der Zylinderlauffläche (4a) bewegenden Kolbens (10) eingebracht werden.Method according to claim 2, characterized in that the capillary (9) is introduced in an area immediately below an upper dead center (TDC) of a piston (10) moving relative to the cylinder running surface (4a).
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (9) in einem Bereich unmittelbar oberhalb eines unteren Totpunkts (UT) eines sich relativ zu der Zylinderlauffläche (4a) bewegenden Kolbens (10) eingebracht werden.A method according to claim 2 or 3, characterized in that the capillary (9) in a region immediately above a bottom dead center (UT) relative to one another the cylinder (4a) moving piston (10) are introduced.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (9) ein Verhältnis ihrer Breite (b) zu ihrer Tiefe (t) von 1:2 bis 1:10 aufweisen.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the capillary (9) have a ratio of their width (b) to their depth (t) from 1: 2 to 1:10.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (9) eine Breite (b) von 10 bis 60 μm aufweisen .6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the capillary (9) have a width (b) of 10 to 60 microns.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (9) eine Tiefe (t) von 60 bis 120 μm aufweisen .7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the capillary (9) have a depth (t) of 60 to 120 microns.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckwasserstrahlen (8) durch eine mehrere Hochdruckdüsen (7) aufweisende Lanze (6) abgegeben werden, wobei um den Umfang der Lanze (6) eine bis acht Hochdruckdüsen (7) angeordnet sind.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the high pressure water jets (8) through a plurality of high pressure nozzles (7) having a lance (6) are emitted, with one to eight high pressure nozzles (7) around the circumference of the lance (6) ) are arranged.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze (6) mit 10 bis 1000 1/min, insbesondere 100 bis 500 1/min rotiert wird.9. The method according to claim 8, characterized in that the lance (6) is rotated at 10 to 1000 1 / min, in particular 100 to 500 1 / min.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckwasserstrahlen (8) mit einem Druck von 1.800 bis 3.200 bar abgegeben werden. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the high pressure water jets (8) are emitted at a pressure of 1,800 to 3,200 bar.
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