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Patent Searching and Data


Title:
COMBINATION OF CYLINDER LININGS CONSISTING OF A LIGHT-METAL ALLOY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/015260
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a combination of individually pre-fabricated cylinder linings consisting of a light metal alloy with inlaid hard phases for casting into a cylinder block of an internal combustion engine. In said combination, a plurality of cylinder linings (2, 3, 4) are joined in a row by means of a non-positive and/or positive engagement, the distance between the axes of the cylinder linings corresponding to the cylinder bore centre distance of the cylinder block.

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Inventors:
GOHRBANDT UWR (DE)
KRUG PETER (DE)
BAUMGARTEN JUERGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/008287
Publication Date:
February 19, 2004
Filing Date:
July 28, 2003
Export Citation:
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Assignee:
PEAK WERKSTOFF GMBH (DE)
GOHRBANDT UWR (DE)
KRUG PETER (DE)
BAUMGARTEN JUERGEN (DE)
International Classes:
F02F1/00; F02F1/10; F02F1/14; F02B75/18; (IPC1-7): F02F1/10
Foreign References:
EP0744541A11996-11-27
FR2706576A11994-12-23
EP0777043A11997-06-04
EP0411785A21991-02-06
EP0743442A21996-11-20
DE10018730A12001-10-18
Attorney, Agent or Firm:
Sparing, Rolf K. (Goltsteinstrasse 19, Düsseldorf, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Verbund von einzelnen vorgefertigten Zylinderlaufbuchsen aus einer LeichtmetallLegierung mit eingelagerten Hart phasen zum Eingießen in einen Zylinderblock eines Ver brennungsmotors, bei welchem eine Mehrzahl von Zylinder laufbuchsen (2,3, 4) in reihenförmiger Anordnung, in welcher der Achsenabstand der Zylinderlaufbuchsen dem Zy linderbohrungsmittenabstand des Zylinderblocks ent spricht, kraftund/oder formschlüssig gefügt sind.
2. Verbund nach Anspruch 1, bei welchem die Zylinderlauf buchsen durch Fügenähte (9) gefügt sind.
3. Verbund nach Anspruch 2, bei welchem die Fügenähte durch Schweißen, insbesondere Laser, Elektronenstrahloder Reibrührschweißen, erzeugt sind.
4. Verbund nach Anspruch 1, bei welchem die Zylinderlaufbuchsen in der Art einer Schwalbenschwanzführung gefügt sind.
5. Verbund nach Anspruch 1, bei welchem die Zylinderlauf buchsen in ihren äußeren Umfangsflächen zum Fügen geeig nete Stoßflächen, insbesondere in Form von Abflachungen (5,6), aufweisen.
6. Verbund nach Anspruch 1, bei welchem die Zylinderlauf buchsen mittels eines Abstandshalters gefügt sind.
7. Verbund nach Anspruch 1, bei welchem innerhalb des Fügebereichs zwischen zwei be nachbarten Zylinderlaufbuchsen wenigstens ein einseitig oder zweiseitig offener Kanal (8) zum Transport eines Kühlfluids geformt ist.
8. Verbund nach Anspruch 7, bei welchem der Kanal in wenigstens einer der äußeren Um fangsflächen der Zylinderlaufbuchsen ausgespart ist.
9. Verbund nach Anspruch 7, bei welchem der Kanal durch ein Kanalhohlprofil (10) ge formt ist.
10. Verbund nach Anspruch 7, bei welchem der Kanal durch ein Abstandsprofil (11) ge formt ist.
11. Verbund nach Anspruch 7, bei welchem sich der Kanal im wesentlichen nur auf Höhe des zur Verbrennung von Kraftstoff vorgesehenen Raums der eingegossenen Zylinderlaufbuchsen befindet.
12. Verbund nach Anspruch 7, bei welchem sich der Kanal im wesentlichen nur auf Höhe des der Zylinderkopfdichtung angrenzenden Endes der ein gegossenen Zylinderlaufbuchsen befindet.
13. Verbund nach Anspruch 1, bei welchem die Zylinderlaufbuchse aus einer Aluminium SiliziumLegierung bestehen.
14. Verbund nach Anspruch 13, bei welchem der SiliziumGehalt der AluminiumSilizium Legierung 1240 Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, beträgt.
15. Verbund nach Anspruch 13, bei welcher der SiliziumGehalt der AluminiumSilizium Legierung 1730 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, beträgt.
16. Verbund nach Anspruch 13, bei welchem der SiliziumGehalt der AluminiumSilizium Legierung 25 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, beträgt.
17. Verbund nach Anspruch 1, bei welchem die Zylinderlaufbuchsen durch Sprühkompaktie ren hergestellt sind.
18. Verbund nach Anspruch 1, bei welchem die Zylinderlaufbuchsen eine Wandstärke im Bereich von 38 mm aufweisen.
19. Verbund nach Anspruch 1, bei welchem die Zylinderlaufbuchsen eine Wandstärke von ungefähr 4 mm aufweisen.
20. Verbund nach Anspruch 1, welcher Positioniermarken zum Positionieren des Verbunds beim Eingießen in den Zylinderblock bzw. in das Kurbelge häuse aufweist.
21. Verbund nach Anspruch 1, welcher aus 2,3, 4,5 6 oder 8 Zylinderlaufbuchsen be steht.
22. Zylinderblock oder Kurbelgehäuse, enthaltend einen einge gossenen Verbund von Zylinderlaufbuchsen nach Anspruch 1.
23. Verfahren zum Herstellen eines Verbunds von Zylinderlauf buchsen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 21, bei welchem Verfahren durch die aufeinanderfolgenden Schritte Sprühkompaktieren, Warmstrangpressen und Warmum formen gefertigte zylindrische Zylinderlaufbuchsen kraft und/oder formschlüssig gefügt werden.
24. Verfahren zum Eingießen eines Verbunds von Zylinderlauf buchsen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 21 in einen Zylinderblock bzw. Kurbelgehäuse eines Verbren nungsmotors, bei welchem Verfahren der Verbund in einer den Zylinderblock formenden Gießform positioniert und mit Leichtmetallwerkstoff umgossen wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, bei welchem die Positionie rung des Verbunds durch am Verbund angebrachte Positio niermarken erfolgt.
26. Verfahren nach Anspruch 23, bei welchem in den wenigstens einen Kanal zum Transport von Kühlfluid ein für Schmelze undurchlässiger Salzoder Sandkern eingebracht wird.
Description:
Verbund von Zylinderlaufbuchsen aus Leichtmetall-Legierung Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Kraftfahr- zeugmotortechnik und betrifft insbesondere Zylinderlaufbuch- sen, die in den Zylinderblock bzw. das Kurbelgehäuse eines Hubkolben-Verbrennungsmotors eingegossen werden sollen.

Heutzutage werden die Zylinderblöcke bzw. Kurbelgehäuse von Verbrennungsmotoren zur Verminderung des Gewichts im allgemei- nen aus legiertem Aluminium gefertigt. Kostengünstige, gut gießfähige und gut zu bearbeitende Aluminiumlegierungen sind jedoch mit dem Nachteil einer verhältnismäßig niedrigen Warm- festigkeit und einem schlechten Verschleißwiderstand an den Kolbenlaufflächen der Zylinderbohrungen verbunden. Derartige Laufflächen sind deshalb als direkte Laufpartner für die Kol- ben mit Kolbenringen ungeeignet.

Um die Verschleißfestigkeit der Kolbenlaufflächen zu erhöhen, ist bekannt Zylinderlaufbuchsen vorzusehen, die beispielsweise aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung gefer- tigt sind.

Problematisch ist hierbei die verschieb-und drehsichere Fi- xierung der Zylinderlaufbuchsen im Zylinderblock bzw. Kurbel- gehäuse. Diese werden hierzu entweder nachträglich in den fer- tig bearbeiteten Zylinderblock eingesetzt, insbesondere einge- presst oder thermisch gefügt, oder beim Gießen des Zylinder- blocks mit der Aluminiumlegierung umgossen, wobei das Eingie- ßen der Zylinderlaufbuchsen als der bevorzugte Fertigungspro- zess angesehen werden kann.

Beim Eingießen der Zylinderlaufbuchsen werden diese bislang einzeln in die Gießform des Kurbelgehäuses eingelegt, bei- spielsweise auf konische Pinolen aufgesteckt, und anschließend mit der Aluminiumlegierung umgossen. Wenn keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden, wirft jedoch auch dieses Ver- fahren technische Probleme auf, die sich insbesondere aus ei- ner minimal einzuhaltenden Stegbreite zwischen den Laufbuchsen beim Eingießen ergeben. So ist es bei dem üblicherweise einge- setzten Druckgussverfahren notwendig, einen Abstand von wenig- stens einigen Millimetern (im allgemeinen 2-3 mm) zwischen den Laufbuchsen einzuhalten, damit eine vollständige Füllung des Raums zwischen den Laufbuchsen mit Schmelze gewährleistet ist, und die Laufbuchsen nach Erkalten der Schmelze verschieb-und drehsicher im Zylinderblock fixiert sind. Dies gilt umso mehr für die hierbei weniger häufig eingesetzten langsam füllenden Gießverfahren, wie Kokillenguss und Sandguss, bei denen für ein vollständiges Eingießen der Laufbuchsen noch wesentlich größere Abstände zwischen den Laufbuchsen eingehalten werden müssen.

Bei der Fertigung von Verbrennungsmotoren ist der Zylinderboh- rungsmittenabstand eine zentrale Größe bei der Auslegung des Motors, deren Änderung weit reichende konstruktive Änderung nach sich ziehen würde. Um derartige Schwierigkeiten zu ver- meiden, wird der Zylinderbohrungsmittenabstand in praxi als quasi konstante Größe angesehen. Gleiche Einschränkungen gel- ten für die Baulänge des Zylinderblocks und damit einhergehend die maximale Länge der darin eingegossenen Laufbuchsen, welche den maximal möglichen Kolbenhub vorgibt. Hieraus folgt, dass durch den gießtechnisch bedingten notwendigen Minimalabstand zwischen den Laufbuchsen, welcher den Durchmesser der Zylin- derräume limitiert, bei einer gegebenen Auslegung des Motors dem maximal erzielbaren Hubraum nachteilige Einschränkungen auferlegt sind.

Ferner hat sich gezeigt, dass wenn der Abstand zwischen den in den Zylinderblock eingegossenen Laufbuchsen klein ist, die Fe- stigkeit des Stegbereichs zwischen den Laufbuchsen abnimmt.

Dies gilt insbesondere für die Verwindungssteifigkeit des Zy- linderkurbelgehäuses, welches beim Betrieb des Verbrennungsmo- tors bekanntlich hohen tordierenden Belastungen standhalten muss. Vor allem wenn der Verbrennungsmotor mit hohen Drehzah- len läuft, besteht die Gefahr, dass Risse oder Brüche im Steg- bereich zwischen den Laufbuchsen auftreten, welche schlimm- stenfalls eine Lockerung der Laufbuchsen und einen dadurch be- dingten Ausfall des Motors zur Folge haben können.

Als weiterer Punkt ist anzuführen, dass in modernen Verbren- nungsmotoren die zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock be- findliche Zylinderkopfdichtung aufgrund immer höherer Tempera- turen und Drücke im Brennraum immer stärker belastet wird. Um Undichtigkeiten zu vermeiden, muss der Zylinderkopf deshalb mit einer ausreichend hohen Kraft auf den Zylinderblock ge- drückt ("vorgespannt") werden, wobei jedoch zu beachten ist, dass eine zu hohe Presskraft zu unerwünschten Formänderungen an Zylinderkopf oder Zylinderblock führen kann. Insbesondere wird durch eine hohe Presskraft des Zylinderkopfs eine plasti- sche Verformung von Material unterhalb der Zylinderkopfdich- tung ("Druckkriechen") begünstigt. Dieser Effekt tritt vor al- lem im Bereich der Stege unterhalb der in dieser Hinsicht nachteiligen Sicken der Zylinderkopfdichtung auf, wodurch ins- besondere bei Vorliegen kleiner Zylinderbohrungsmittenabstände Undichtigkeiten entstehen können.

Weiterhin tritt bei den herkömmlichen Verfahren zum Eingießen der Laufbuchsen in den Zylinderblock oft das Problem auf, dass die auf die Pinolen aufgesteckten Laufbuchsen nicht hinrei- chend fest fixiert werden können und sich während des Eingieß- prozesses bewegen, was sich in der Praxis als ein häufiger Grund für die Produktion von Ausschuss erwiesen hat.

DE 696 11 751 T2 zeigt ein Verfahren zur Herstellung von Zy- linderblöcken, bei welchem eine Buchsenanordnung, bestehend aus mit elastischen Silikonklebstoff gefügten Laufbuchsen, in einen Gehäuseblock eingegossen wird. In der Buchsenanordnung sind Zylinderlaufbuchsen in einer Richtung, in der die Zylin- derlaufbuchsen ausgerichtet sind, relativ zueinander bewegbar.

DE 693 04 718 T2 und DE 692 18 395 T2 zeigen eine Zylinder- laufbuchsen umfassende monolithisch gegossene Zylinderlauf- buchsenanordnung.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die ein- gangs geschilderten Nachteile der im Stand der Technik bekann- ten Verfahren zum Eingießen von Zylinderlaufbuchseen in einen Zylinderblock zu überwinden.

Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck ein Verbund von einzelnen vorgefertigten Zylinderlaufbuchsen aus einer Leichtmetall- Legierung mit eingelagerten Hartphasen zum Eingießen in einen Zylinderblock eines Verbrennungsmotors, bei welchem eine Mehr- zahl von Zylinderlaufbuchsen in reihenförmiger Anordnung, in welcher der Achsenabstand der Zylinderlaufbuchsen dem Zylin- derbohrungsmittenabstand des Zylinderblocks entspricht, kraft- und/oder formschlüssig gefügt sind. Die Zylinderlaufbuchsen sind somit derart gefügt, dass die Anordnung ihrer Hohlräume der Anordnung der gegebenenfalls noch weiter zu bearbeitenden Zylinderräume des Zylinderblocks entspricht.

Da die Zylinderlaufbuchsen bereits gefügt sind und deshalb beim Umgießen keine Schmelze mehr in den Zwischenraum zwischen den Zylinderlaufbuchsen fließen muss, kann der Abstand zwi- schen den als Laufbuchsen einzugießenden Zylinderlaufbuchsen in vorteilhafter Weise kleiner als bei dem herkömmlichen Ein- gießen von einzelnen Laufbuchsen gewählt werden. Die Zylinder- laufbuchsen können mit Abstand, d. h. mit einem Abstandshal- ter, ohne Abstand, d. h. bei Berührung ihrer äußeren Umfangs- flächen, oder sogar mit unterschrittenem Abstand, d. h. bei einer Verminderung der Stärke der Zylinderlaufbuchsenwände, gefügt und in einen Zylinderblock eingegossen werden. Dies er- möglicht insbesondere bei einem vorgegebenen Zylinderbohrungs- mittenabstand den Innendurchmesser der Laufbuchsen gegenüber dem Stand der Technik zu vergrößern und dadurch einen größeren Zylinderhubraum zu erzielen. In vorteilhafter Weise sind somit bei einer gleichbleibenden Hublänge und einem gleichbleibenden Zylinderbohrungsmittenabstand größere Hubräume und damit höhe- re Leistungen des Verbrennungsmotors möglich.

Eine dreh-und verschiebesichere Fixierung der Zylinderlauf- buchsen ist bei dem erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchsenver- bund, selbst bei sehr kleinen oder verschwindenden Laufbuch- senabständen, stets gewährleistet, da die Laufbuchsen, unab- hängig von den gießtechnischen Beschränkungen im Stand der Technik, beim Eingießen bereits sicher gefügt sind. Ein Lösen einzelner Laufbuchsen aus dem gefügten Verbund während des Be- triebs des Verbrennungsmotors ist, im Unterschied zum Stand der Technik, wo vor allem bei sehr kleinen Stegbreiten zwi- schen den Laufbuchsen und bei hohen Drehzahlen des Verbren- nungsmotors die Gefahr einer Lockerung einzelner Laufbuchsen besteht, bei einer (stets möglichen) hinreichend festen Fügung der Zylinderlaufbuchsen nicht zu befürchten. Darüber hinaus ist durch den starren Verbund der Zylinderlaufbuchsen die Ver- windungssteifigkeit des Zylinderblocks deutlich verbessert.

Beim Eingießen des Zylinderlaufbuchsenverbunds zeigt sich wei- terhin der Vorteil, dass im Unterschied zum Stand der Technik, wo jede Laufbuchse einzeln positioniert und fixiert werden muss, der Verbund nur als Ganzes positioniert und fixiert zu werden braucht. Da eine Bewegung einzelner Zylinderlaufbuchsen im Verbund beim Eingießen nicht möglich ist, ist die relative Lage der einzugießenden Laufbuchsen stets gleich. Die nur noch notwendige Positionierung und Fixierung des gesamten Verbunds ist grundsätzlich einfacher, sicherer und vor allem auch schneller zu bewerkstelligen als bei einzelnen Laufbuchsen, wie im Stand der Technik. Dies trägt in vorteilhafter Weise dazu bei, die Ausschussquote bei der Fertigung der Zylinder- blöcke zu reduzieren, und durch den gewonnenen Zeitvorteil das Verfahren zu beschleunigen.

Die Zylinderlaufbuchsen werden vorzugsweise durch Anbringen von Fügenähten mittels eines herkömmlichen Schweißverfahrens gefügt. Hierzu kann beispielsweise das Laserstrahl-, Elektro- nenstrahl-oder Reibrührschweißen eingesetzt werden. Anderer- seits besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, dass die Zy- linderlaufbuchsen ausschließlich oder zusätzlich durch Form- schluss gefügt werden. Beispielsweise können die Zylinderlauf- buchsen in der Art einer Schwalbenschwanzführung entlang der Profilachsen gefügt werden, durch welche die Zylinderlaufbuch- sen in einer Richtung senkrecht zu den Profilachsen befestigt werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbunds von Zylinderlaufbuchsen weisen die Zylinderlaufbuch- sen zum Fügen geeignete Stoßflächen an ihren äußeren Umfangs- flächen auf. Diese Stoßflächen können beispielsweise Abfla- chungen sein, welche beim Fügen des Verbunds zur gegenseitigen Anlage gebracht werden. Abflachungen haben den besonderen Vor- teil, dass die Zylinderlaufbuchsen noch"enger"gefügt werden können und dadurch, bei gegebenem Zylinderbohrungsmittenab- stand und gegebenem Längshub, sowie unter Berücksichtigung ei- ner mindestens notwendigen Wandstärke der Zylinderlaufbuchsen, die Querschnittsfläche des Zylinderlaufbuchses und damit der Hubraum der Laufbuchse noch weiter vergrößert werden können.

Wie eingangs bereits geschildert, können die Zylinderlaufbuch- sen mit, ohne oder unterschrittenem Abstand zwischen benach- barten Zylinderlaufbuchsen gefügt werden, so dass stets ge- währleistet ist, dass der Abstand der Hohlzylinderachsen einem vorgegebenen Zylinderbohrungsmittenabstand der eingegossenen Laufbuchsen entspricht.

Bei den modernen Verbrennungsmotoren ist die Zylinderkopfdich- tung aufgrund hoher Temperaturen und Drücke im Brennraum immer stärkeren Belastungen ausgesetzt, weshalb der Zylinderkopf mit sehr hoher Presskraft auf den Zylinderblock aufgedrückt werden muss. Um die damit verbunden nachteiligen Folgeerscheinungen (z. B. Druckkriechen) zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn durch eine Kühlung zwischen den Laufbuchsen die Fließgrenzen des Materials nicht erreicht werden und deshalb plastische Verformungen vermieden werden können.

Zu diesem Zweck kann im erfindungsgemäßen Verbund im Füge- bereich zwischen benachbarten Zylinderlaufbuchsen in vorteil- hafter Weise wenigstens ein zum Transport von Kühlfluid geeig- neter, einseitig oder beidseitig offener Kanal geformt sein.

Durch die Kühlung des Fügebereichs, wozu Kühlfluid durch den einseitig oder beidseitig offenen Kanal gepumpt wird, kann in vorteilhafter Weise eine plastische Verformung von Material aufgrund einer hohen Vorspannung des Zylinderkopfs vermieden werden.

Ein derartiger Kanal kann so gestaltet sein, dass er innerhalb des Fügebereichs in wenigstens einer der äußeren Umfangsflä- chen der benachbarten Zylinderlaufbuchsee ausgespart ist. So kann der Kanal entweder durch eine Aussparung in nur einer äu- ßeren Umfangsfläche oder durch Aussparungen in beiden äußeren Umfangsflächen der benachbarten Zylinderlaufbuchsee, wobei sich die Aussparungen der benachbarten Zylinderlaufbuchsen zu einem Kanal ergänzen, geformt sein.

Alternativ hierzu kann der Kanal von einem innerhalb des Füge- bereichs angeordneten und befestigten Kanalhohlprofil gebildet sein. Ein derartiges Kanalhohlprofil wird zunächst zwischen den zu einem Verbund zu fügenden Zylinderlaufbuchsen positio- niert, welche anschließend gefügt werden. Zum Fügen der Zylin- derlaufbuchsen können benachbarte Zylinderlaufbuchsen jeweils an dem zwischen ihnen befindlichen Kanalhohlprofil, beispiels- weise durch eine Fügenaht, befestigt werden. Zudem lässt sich über die Abmessung eines Kanalhohlprofils längs der reihenför- migen Anordnung der Zylinderlaufbuchsen der Abstand der Zylin- derlaufbuchsen im Hinblick auf einen vorgegebenen Zylinderboh- rungsmittenabstand variieren. Alternativ hierzu kann ein zwi- schen den Zylinderlaufbuchsen angeordnetes zur Einhaltung ei- nes bestimmbaren Abstands vorgesehenes Abstandsprofil einen Kanal zum Transport von Kühlfluid formen. Das Abstandsprofil unterscheidet sich vom Kanalhohlprofil dahingehend, dass der Kanal ausschließlich von dem Kanalhohlprofil geformt ist, wäh- rend hierzu bei dem Abstandsprofil auch Abschnitte der äußeren Umfangsflächen der angrenzenden Zylinderlaufbuchsen teilhaben.

Vorzugsweise befindet sich ein Kanal zum Kühlen im wesentli- chen nur auf Höhe des zur Verbrennung von Kraftstoff vorgese- henen Raums der als Laufbuchsen einzugießenden Zylinderlauf- buchsen, um eine Kühlung der den hohen Temperaturen am stärk- sten ausgesetzten Bereiche zu bewirken. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn sich ein solcher Kanal im wesentlichen nur auf Höhe des der Zylinderkopfdichtung angrenzenden Endes der als Laufbuchsen einzugießenden Zylinderlaufbuchsen befindet, so dass vor allem der der Zylinderkopfdichtung angrenzende Be- reich gekühlt wird, und ein Druckkriechen des unmittelbar un- ter der Zylinderkopfdichtung befindlichen Materials unterbun- den werden kann.

Erfindungsgemäß können die aus einer Leichtmetall-Legierung mit eingelagerten Hartphasen gebildeten Zylinderlaufbuchsen aus einer, gegebenenfalls übereutektischen, Aluminium- Silizium-Legierung bestehen. In dieser Legierung werden die eingelagerten Hartphasen durch das Silizium gebildet. Andere als Hartphasen in der Aluminiummatrix geeignete Elemente kön- nen beispielsweise SiC, TiO2 oder A1203 sein.

Der Gehalt von Silizium in der Aluminium-Silizium-Legierung beträgt vorteilhaft 12-40 Gew.-%, bevorzugt 17-30 Gew.-%, und insbesondere bevorzugt 25 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Ge- samtgewicht der Legierung.

Die als Laufbuchsen einzugießenden Zylinderlaufbuchsen aus Leichtmetall-Legierung mit eingelagerten Hartphasen, bei- spielsweise aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium- Legierung, werden vorteilhaft durch das Sprühkompaktierverfah- ren hergestellt, welches an sich bekannt ist, und hier deshalb nicht näher erläutert werden muss.

Bei dem Material des den Kühlkanal bildenden Kanalhohlprofils handelt es sich vorteilhaft um gut formbare Leichtmetall- Legierungen, beispielsweise Aluminiumlegierungen, bei denen man auf einen übereutektischen Gehalt von Hartphasen ergeben- den Elementen verzichten kann.

In dem erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchsenverbund weisen die Zylinderlaufbuchsen vorteilhaft eine Wandstärke im Bereich von 3-8 mm, insbesondere bevorzugt ungefähr 4 mm auf.

Der Verbund besteht vorzugsweise aus 2,3, 4,5, 6 oder 8 Zy- linderlaufbuchsen. Beispielsweise kann ein Verbund aus 4 ge- fügten Zylinderlaufbuchsen in den Zylinderblock eines Vierzy- linder-Reihenmotors, oder in zweifacher Ausfertigung, in den Zylinderblock eines V8-Motors (2 Reihen ä 4 Zylinder) als Laufbuchsen eingegossen werden. In entsprechender Weise kann ein V6-Motor mit zwei einzelnen Verbünden aus jeweils 3 gefüg- ten Zylinderlaufbuchsen als Laufbuchsen bestückt werden.

Der Zylinderlaufbuchsenverbund kann zum genauen und einfachen Positionieren beim Eingießen in einen Zylinderblock bzw. ein Kurbelgehäuse vorteilhaft mit Positionier-bzw. Kennmarken ausgestattet werden, welche zu diesem Zweck am Verbund ange- bracht werden können.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Herstel- len eines, wie vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Verbunds aus Zylinderlaufbuchsen, bei welchem durch die auf- einanderfolgenden Schritte Sprühkompaktieren, Warmstrangpres- sen und Warmumformen gefertigte Zylinderlaufbuchsen kraft- und/oder formschlüssig gefügt werden. Insbesondere werden hierbei die durch das Sprühkompaktieren gefertigten Bolzen bei einer Temperatur im Bereich von 300-550°C warmstranggepresst und anschließend bei einer Temperatur im Bereich von 300-450°C rundgeknetet.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Eingießen ei- nes, wie oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Verbunds von Zylinderlaufbuchsen, bei welchem der Verbund in einer den Zy- linderblock formenden Gießform positioniert und mit Leichtme- tallwerkstoff umgossen wird. Hierbei wird vorzugsweise das Druckgussverfahren eingesetzt. Vorteilhaft erfolgt die Posi- tionierung des Zylinderlaufbuchsenverbunds in der Gießform durch am Zylinderlaufbuchsenverbund angebrachte Positionier- marken. Wurde der Zylinderlaufbuchsenverbund mit Kanälen ver- sehen, so ist es vorteilhaft, wenn in die Kanäle für Schmelze undurchlässige Salz-oder Sandkerne eingebracht werden.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genom- men wird. Es zeigen Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Verbunds von Zylinderlaufbuchsen ; Fig. 2 Schnittansichten senkrecht zur Profilachse von Zylin- derlaufbuchsen vor dem Fügen, ohne Kühlkanäle (Abbil- dung a) und mit Kühlkanälen in zwei unterschiedlichen Ausführungen (Abbildungen b, c) ; Fig. 3 Schnittansichten senkrecht zur Profilachse der Zylin- derlaufbuchsen von Fig. 2 nach dem Fügen, wobei die Zylinderlaufbuchsen über eine Fügenaht verbunden sind ; Fig. 4 Schnittansichten senkrecht zur Profilachse von Zylin- derlaufbuchsen nach dem Fügen, wobei sich zwischen zwei Zylinderlaufbuchsen ein Kanal-Hohlprofil (Ab- bildung a) bzw. ein einen Kanal formendes Abstand- sprofil (Abbildung b) befindet.

In den Figuren sind einander entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Zunächst sei Fig. 1 betrachtet, worin eine perspektivische An- sicht eines erfindungsgemäßen Verbunds 1 von Zylinderlaufbuch- sen zum Eingießen in den Zylinderblock bzw. das Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors dargestellt ist. Wie aus Fig. 1 er- sichtlich ist, sind drei zylindrische Zylinderlaufbuchsen 2, 3,4 unmittelbar an ihren äußeren Umfangsflächen in einer Rei- he zu einem festen Verbund gefügt, wobei die Zylinderlaufbuch- senachsen einen Abstand haben, welcher einem vorgegebenen Zy- linderbohrungsmittenabstand eines Zylinderblocks entspricht.

Die Zylinderlaufbuchsen wurden durch Sprühkompaktieren gefer- tigt und bestehen aus einer Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Silizium-Gehalt von 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtge- wicht der Legierung. Die Wandstärke der Zylinderlaufbuchsen beträgt 4 mm. Die Zylinderlaufbuchsen wurden durch Schweißen gefügt.

Der Verbund aus drei Zylinderlaufbuchsen ist in zweifacher Ausfertigung beispielsweise zum Eingießen als Laufbuchsen für einen V6-Motor geeignet (2 Reihen ä 3 Zylinder).

Fig. 2 zeigt Schnittansichten in einer Ebene senkrecht zur Profilachse von unterschiedlichen Zylinderlaufbuchseen, welche zu einem Verbund gefügt werden sollen. Die obere Abbildung a) zeigt Zylinderlaufbuchsen 2,3, 4, welche in ihren äußeren Um- fangsflächen in Form von Abflachungen 5 geformte Stoßflächen aufweisen. Die Abflachungen 5 sind derart angeordnet, dass sie beim Fügen der Zylinderlaufbuchsen zur gegenseitigen Anlage gelangen. Die mittlere Abbildung b) zeigt Zylinderlaufbuchsen 2,3, 4, in deren äußeren Umfangsflächen Aussparungen 7 ausge- bildet sind. Die Aussparungen 7 sind so angeordnet, dass sie beim Fügen der Zylinderlaufbuchsen einen gemeinsamen Hohlraum, nämlich den Kanal zum Transport von Kühlfluid formen. Abbil- dung c) zeigt eine Variante der Zylinderlaufbuchsen von Abbil- dung b), bei welcher die Zylinderlaufbuchsen 2,3, 4 in ihren den Aussparungen 7 angrenzenden äußeren Umfangsflächen mit Stoßflächen in Form von Abflachungen 6 versehen sind, welche beim Fügen der Zylinderlaufbuchsen zur gegenseitigen Anlage kommen.

Fig. 3 zeigt Schnittansichten senkrecht zur Profilachse der Zylinderlaufbuchsen von Fig. 2 nach dem Fügen. In Abbildung a) sind die an ihren Abflachungen 5 gefügten Zylinderlaufbuchsen 2,3, 4 gezeigt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind angren- zende Zylinderlaufbuchsen jeweils durch eine Fügenaht 9 ver- bunden. In Abbildung b) sind die mit Aussparungen 7 versehenen Zylinderlaufbuchsen 2,3, 4 in gefügten Zustand gezeigt. Die Aussparungen benachbarter Zylinderlaufbuchsen formen jeweils gemeinsam einen Kanal 8 zum Transport von Kühlfluid. Angren- zende Zylinderlaufbuchsen sind durch die Fügenähte 9 verbun- den. In Abbildung c) sind die an ihren Stoßflächen 6 gefügten Zylinderlaufbuchsen 2,3, 4 gezeigt. Angrenzende Aussparungen 7 formen jeweils einen Kanal 8 zum Transport von Kühlfluid.

Die Zylinderlaufbuchsen sind mittels der Fügenähte 9 gefügt.

Durch die Stoßflächen 6 wird einerseits bewirkt, dass die An- lagefläche angrenzender Zylinderlaufbuchsen gegenüber der in Abbildung b) dargestellten Ausführungsform in vorteilhafter Weise vergrößert wird, andererseits kann hierdurch bei einer gleichbleibenden Tiefe der Aussparungen ein unterschiedliches Lumen der Kanäle 8 im Hinblick auf eine zu erzielende Kühllei- stung beim Transport des Kühlfluids realisiert werden. Ferner ermöglicht das Anbringen der Stoßflächen 6 den Abstand der Zy- linderlaufbuchsen einem kleineren Zylinderbohrungsmittenab- stand anzupassen.

Fig. 4 zeigt Schnittansichten senkrecht zur Profilachse von Zylinderlaufbuchsen 2,3, 4 nach dem Fügen, wobei zwischen zwei Zylinderlaufbuchsen ein Kanalhohlprofil 10 (Abbildung a) bzw. ein Abstandsprofil 11 (Abbildung b) angeordnet ist. In den in Fig. 4 gezeigten Ausführungsformen sind die Zylinder- laufbuchsen jeweils mit Stoßflächen in Form von Abflachungen 5 versehen, welche von jeweils zwei Seiten zur Anlage gegen die Kanalhohlprofile 10 bzw. Abstandsprofile 11 gelangen. Die Ka- nalhohlprofile 10 bzw. Abstandsprofile 11 sind jeweils mit an- grenzenden Zylinderlaufbuchsen durch die Fügenähte 9 verbun- den. Jedes Kanalhohlprofil 11 formt einen Kanal 8 zum Trans- port von Kühlfluid. Ebenso formt jedes Abstandsprofil 11, ge- meinsam mit angrenzenden Abschnitten der äußeren Umfangsflä- chen der Zylinderlaufbuchse einen Kanal 8 zum Transport von Kühlfluid. Eine geeignete Dimensionierung der Kanalhohlprofile 10 bzw. Abstandsprofile 11 ermöglicht den Abstand der Zylin- derlaufbuchseachsen entsprechend einem vorgegebenen Zylinder- bohrungsmittenabstand einzustellen. Ebenso kann das Lumen der Kanäle im Hinblick auf eine zu erzielende Kühlleistung beim Transport des Kühlfluids varriert werden. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebe- nen Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können die be- schriebenen Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden.