Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbuchse zum Einsatz in die Zylinderbohrung eines Motorblocks durch thermisches Aufspritzen von Spritzmaterial auf einen als Formkörper dienenden Dorn nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie die durch dieses Verfahren herstellbare Zylinderlaufbuchse.
Der Motorblock von Verbrennungskraftmaschinen besteht üblicherweise aus einer Gußeisen- oder Aluminiumlegierung. In den im Gießverfahren hergestellten Motorblock werden Zylinderlaufbuchsen eingegossen. Als Laufbuchsenwerkstoffe dienen verschleißfeste Metalle oder Metalllegierungen. Diese Zylinderlaufbuchsen können auf verschiedene Art und Weise hergestellt werden.
Aus der FR-A-2413553 oder FR-A- 1043913 sind gegossene Zylinderlaufbuchsen bekannt. Derartige Zylinderlaufbuchsen werden im Kokillenguss hergestellt. Die Zylinderlaufbuchsen werden als sogenannte nasse Zylinderlaufbuchsen bezeichnet und werden in vorgefertigte Motorblöcke eingepresst. Die Zylinderlaufbuchsen sind nicht zum Eingießen geeignet, da zwischen der Außenumfangsfläche der Zylinderlaufbuchse und des Motorblocks ein Ringspalt verbleiben muss, in den sich das Kühlmittel des Motors erstreckt.
Aus der DE PS 12 82 243 ist ein Verfahren zum Herstellen von Aluminiumzylindern mit eingegossenen Stahllaufbuchsen zu entnehmen. Zunächst wird durch thermisches Spritzen ein Stahlrohr erzeugt, welches dann als separater Körper im Metallblock eingelegt wird. Zur Verbindung der Laufbuchse mit dem eingegossenen Material wird in der Laufbuchse ein Unterdruck erzeugt, so daß das geschmolzene Aluminium in die Poren des Stahlrohres eindringt. Um diese aufwendige Verbindungstechnik zu vereinfachen, hat man bereits Zylinderlaufbuchsen aus mehreren Schichten gebildet.
Die die Lauffläche bildende Schicht besteht dabei aus einem verschleißfesten und brandspursicheren Material. Hierauf ist eine äußere Deckschicht z. B. aus einer Aluminiumlegierung aufgespritzt.
Beim Eingießen derartiger Laufbuchsen verbindet sich das flüssige Motorblockmaterial mit der Deckschicht. Die DE 196 05946 C1 offenbart eine solche gattungsgemäße Zylinderlaufbuchse sowie ein Herstellungsverfahren der Zylinderlaufbuchse.
Es hat sich gezeigt, daß es bei komplexen Motorblockgeometrien vorkommen kann, daß während der Erstarrung in Verbindung mit der Schrumpfung des Gußwerkstoffes es zu Spannungen im erkalteten Gußstück kommt. Dieses führt zu erheblichen Verzügen im Bereich der Laufbuchse.
Da die Zylinderlaufbuchsen nach dem Eingießen oftmals noch mechanisch nachbearbeitet werden müssen, kann es dazu führen, daß die Wanddicken der Zylinderlaufbuchsen partiell verringert werden. Im Motorbetrieb stellen diese Bereiche dann kritische Zonen dar, im Hinblick auf thermische, mechanische Stabilität.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eine Zylinderlaufbuchse dahingehend zu verbessern, daß die beim Eingießen bzw. im Motorbetrieb auftretenden Verzüge verhindert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dokumentiert.
Erfindungsgemäße Zylinderlaufbuchsen können besonders dünnwandig hergestellt werden, durch die auf der Außenumfangsfläche der Buchse vorgesehene Materialanhäufung wird die Festigkeit der Buchse in wirkungsvoller Weise derart verstärkt, daß nach dem Eingießen des Zylinderblockmaterials keine Verzüge auftreten. Die Materialanhäufung in Form von Rippen ist in der lokalen Anordnung sowie in der Anzahl der Rippen für jeden Anwendungsfall gezielt einstellbar. Vorzugsweise sollte an mindestens drei Umfangsstellen eine Materialanhäufung angeordnet sein. Es können durch Steuerung des Spritzprozesses verschiedene Querschnittformen der Materialanhäufung erzeugt werden. Neben runden können auch eckige Querschnittsformen zur Anwendung gelangen. Bei den Profilstäben ist es von Vorteil, wenn Profile mit hohem Biege- und / oder Torsionswiderstand verwendet werden.
Die Erfindung ist anhand von Ausfuhrungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Die in der Figur 1 dargestellte Zylinderlaufbuchse 1 ist durch ein thermisches Spritzverfahren hergestellt. Als Spritzmaterialien sind die im Handel erhältlichen Spritzwerkstoffe aus Metall und / oder Metallkeramik einsetzbar. Die Zylinderlaufbuchse 1 weist über den Umfang eine Zylinderwandung 2 auf (Fig. 2), die über den Umfang partiell unterschiedliche Wanddicken besitzt, so daß Wanddickenverstärkungen 3, 3', 3 ", 3''' gebildet sind. Die Wanddickenverstärkungen 3, 3' sind vorzugsweise als Rippen ausgebildet und erstrecken sich über die axiale Länge der Zylinderlaufbuchse 1.
In der Figur 2 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, bei der die Rippen einstückig mit der Zylinderwandung 2 verbunden sind. Die Herstellung dieser Ausführungsform ist durch Variation der Spritzparameter leicht und kostengünstig herstellbar.
Denkbar wäre es auch wie in der Figur 3 dargestellt ist, die Rippe durch separate Profilstäbe 4, 5, 6 zu bilden, die z. B. auf die Zylinderwandung 2 aufgeschweißt werden. Es können dabei verschiedene Querschnittsformen zur Anwendung gelangen z. B. dreieckige 5 oder rechteckige 4, 6 Profilstäbe.
Nach der Verbindung mit der Zylinderwand 2 können die Profilstäbe zusätzlich überspritzt werden, so daß die Rippen einen eingebetteten Kern aufweisen.
Die Figuren 4 und 5 offenbaren weitere alternative Ausgestaltungen der Erfindung. Die Materialanhäufungen 3", 3''' liegen jeweils diametral gegenüber und sind spritztechnisch hergestellt.