DE19729017C2

DE19729017C2 - Zylinderlaufbuchse

Info

Publication number: DE19729017C2
Application number: DE1997129017
Authority: DE
Inventors: Heinrich-Christian Mader
Original assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Current assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Priority date: 1997-07-08
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 2001-10-31
Anticipated expiration: 2017-07-09
Also published as: DE19729017A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderlaufbuchse, bestehend aus einem metallischen Grundkörper, zum Einsatz in die Zylinderbohrung eines Leichtmetallgehäuses, insbesondere von Brennkraftmaschinen und Hubkolbenkompressoren.

Moderne Gehäuse für Kompressoren oder Verbrennungsmotoren werden zunehmend aus Leichtmetall gefertigt. Bei Brennkraftmaschinen nimmt der Druck nach Qualitätsverbesserung und Kraftstoffeinsparung zu. Wege zur Massenverringerung führen zu Leichtmetalllegierungen aus AL-Si mit einem Si-Anteil kleiner 15%. Die verwendeten Zylinderlaufbuchsen müssen im wesentlichen eine hohe Verschleißfestigkeit und Beständigkeit gegen Festfressen der Gleitpartner aufweisen. Entsprechend der hohen Verschleißbelastung werden als Laufbuchsenwerkstoffe verschleißfeste Gußeisen- oder Stahllegierungen oder auch Sinterwerkstoffe verwendet. Das Eingießen dieser metallischen Zylinderlaufbuchsen in Leichtmetallgehäuse bereitet eine Mehrzahl von Problemen. Infolge unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten und Temperaturleitfähigkeiten ergeben sich immer wieder Probleme hinsichtlich der Anbindung zwischen dem erstarrenden Gießmetall und dem Grundkörper. Um die Verbindung zwischen Leichtmetallgehäuse und Zylinderlaufbuchsen zu verbessern, wurde bereits gemäß EP 0 363 844 B1 vorgeschlagen, die Zylinderlaufbuchsen durch Gießen mit einer Schicht, einer Legierung aus der Aluminiumreihe, zu versehen. Auf diese Weise verschmilzt sich das auf der Mantelfläche aufgegossene Aluminium mit dem Gehäusematerial während des Eingießens. Hierdurch ist es möglich, eine Vielzahl von Zylinderlaufbuchsen gleichzeitig in den Metallblock einzusetzen. Die Verbindung zwischen Zylinderbuchsen-Außenumfangsfläche und Leichtmetallgehäuse wird hierdurch jedoch nicht verbessert, da es sich lediglich um eine formschlüssige Verbindung handelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbindung zwischen Zylinderbuchsen- Außenumfangsfläche und Leichtmetallgehäuse zu verbessern, wobei gleichzeitig eine Massenreduzierung angestrebt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dokumentiert. Darüber hinaus ist ein geeignetes Herstellungsverfahren dargelegt. Die erfindungsgemäße Zylinderlaufbuchse kennzeichnet sich durch eine besonders intensive Verbindung zwischen der Deckschicht und der Außenumfangsfläche aus. Beim thermischen Spritzen wird die Deckschicht mit hoher Temperatur und kinetischer Energie aufgebracht, hierdurch ergibt sich sowohl eine Diffusionsbindung als auch eine mechanische Verklammerung. Durch das Aufbringen der Leichtmetalllegierung können die Wanddicken der Grundkörper geringer als bei üblichen Grundkörpern ausgebildet sein, wodurch das Gewicht der Zylinderlaufbuchse verringert wird. Die Deckschicht ist dem Material des Leichtmetallgehäuses derart angepaßt, daß eine intermetallische Verbindung erzeugt wird.

Durch Aufspritzen der Aluminiumlegierung ist es darüber hinaus möglich, die Kontur der Außenumfangsfläche des Grundkörpers beizubehalten, d. h. wenn der Grundkörper als Gußteil ausgebildet ist, kann die unbearbeitete Mantelfläche bespritzt werden. Bei einer langwelligen Profilierung der Mantelfläche ist in Axialrichtung darüber hinaus eine zusätzliche formschlüssige Verbindung geschaffen.

Damit sich nach dem Aufspritzen der Aluminiumlegierung keine Oxid-Schicht auf der Oberfläche bildet, welche als Isolator beim Eingießen in das Leichtmetallgehäuse fungiert, wird auf die Oberfläche der Aluminiumlegierung eine Oxidations-Schutzschicht aus Zink aufgespritzt.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Teilschnitt einer erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse in der Ansicht.

Fig. 2 Herstellverfahren der Zylinderlaufbüchse gem. Fig. 1.

Die in der Fig. 1 dargestellte Zylinderlaufbuchse (1) besteht aus einem Grundkörper (2) aus Gußeisen. Die Außenumfangsfläche des Grundkörpers kann in axialer Richtung ein langwelliges Profil (3) aufweisen. Auf dem Grundkörper kann eine Binde- Zwischenschicht (4) aufgespritzt sein. Auf diese Schicht ist eine Deckschicht (5) aus einer Aluminiumlegierung aufgespritzt. Abschließend ist noch eine dünne Oxidations- Schutzschicht (6) vorgesehen.

In der Fig. 2 ist ein Herstellungsverfahren dargestellt. Der Grundkörper (2) wird auf eine Drehvorrichtung (7) aufgespannt und in Rotation versetzt. Mittels einer in Axialrichtung verstellbaren Spritzvorrichtung (8) können die für die einzelnen Schichten (4, 5, 6) notwendigen Materialien aufgespritzt werden. Die Übergänge zwischen den Schichten (4, 5, 6) können gradiert ausgebildet sein.

Die fertiggestellte Zylinderlufbuchse ist stabil und kann problemlos von der Herstellung bis zum Einbau in das Leichtmetallgehäuse gelagert und gehandhabt werden. Als thermisches Spritzverfahren sind alle bekannten Spritzverfahren prizipiell anwendbar, bevorzugt wird aber das Flammspritzverfahren oder Lichtbogenspritzverfahren.

Claims

1. Zylinderlaufbuchse bestehend aus einem metallischen Grundkörper zum Einsatz in die Zylinderbohrung eines Leichtmetallgehäuses, insbesondere von Brennkraftmaschinen oder Hubkolbenkompressoren wobei die Zylinderlaufbuchse (1) auf der Außenumfangsfläche eine Deckschicht (5) aufweist, die aus einer Metallegierung besteht, die der Legierung des Leichtmetallgehäuses derart angepaßt ist, daß eine intermetallische Bindung zum Leichtmetallgehäuse erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (5) eine durch thermisches Spritzen erzeugte AL-Si-Legierung mit einem Si-Gehalt kleiner 15% ist und daß auf die Deckschicht (5) eine aus Zink oder einer Zinklegierung bestehende Oxidations-Schutzschicht (6) aufgespritzt ist.

2. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) aus Grauguß gebildet ist.

3. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) aus Stahl- oder Sinterwerkstoffen gebildet ist.

4. Zylinderlaufbuchse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenumfangsfläche des Grundkörpers (2) unbearbeitet ist.

5. Zylinderlaufbuchse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenumfangsfläche des Grundkörpers (2) eine profilierte Kontur aufweist.

6. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur in Axialrichtung als langwelliges Profil (3) ausgebildet ist.

7. Zylinderlaufbuchse nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des Grundkörpers (2) zwischen 1,2 mm bis 8,0 mm liegt.

8. Zylinderlaufbuchse nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (5) eine Schichtdicke von 0,25 mm bis 2,5 mm aufweist.

9. Zylinderlaufbuchse nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Grundkörper (2) und der Deckschicht (5) eine Binde- Zwischenschicht (4) aufgespritzt ist.

10. Zylinderlaufbuchse nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidations-Schutzschicht (6) eine Schichtdicke von 0,01 mm bis 0,25 mm aufweist.

11. Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbuchse zum Einsatz in ein Leichtmetallgehäuse von Brennkraftmaschinen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgefertigter metallischer Grundkörper (2) auf eine Drehvorrichtung (7) aufgespannt wird, daß auf den sich drehenden Grundkörper (2) über den gesamten Umfangswinkelbereich von 360° umlaufend eine Aluminiumlegierung in einer Dicke von 0,25 mm bis 2,5 mm gleichmäßig aufgespritzt und anschließend eine aus Zink bestehende Oxidations- Schutzschicht (6) aufgespritzt wird.