Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Zylinders, insbesondere einer Innenwand eines Zylinders, sowie einen Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine.

Im Bereich der Fertigung von Verbrennungsmotoren ist es bekannt, die Zylinderinnenflächen, insbesondere von Aluminiumkurbelgehäusen, mit einer Beschichtung zu versehen, aufgebracht beispielsweise mittels eines thermischen Spritzverfahrens. Dem Beschichtungsprozess geht eine sogenannte Aktivierung der Zylinderinnenfläche voraus, welche der (besseren) Haftung der Beschichtung dient. Diese Aktivierung umfasst beispielsweise ein mechanisches Bearbeiten der Zylinderwand durch ein Einbringen von Nuten/Stegen, welche in einem anschließenden Umform- oder Verformungsschritt ggf. noch derart verformt werden, dass Hinterschnitte entstehen, welche ein Verklammern mit der Beschichtung ermöglichen. Die bekannten Verfahren erweisen sich allerdings als sehr zeit- und kostenintensiv bzw. als nicht geeignet, eine dauerhafte Befestigung der Beschichtung zuverlässig zu gewährleisten.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bearbeiten eines Zylinders sowie einen Zylinder anzugeben, welche die vorgenannten Nachteile beseitigen und dabei insbesondere Zeit- und Kostenvorteile bieten.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch einen Zylinder gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren. Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zum Bearbeiten eines Kurbelgehäuses bzw. einer Innenwand eines Zylinders, insbesondere eines Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine, die Schritte:

- Bereitstellen eines Zylinders bzw. eines Kurbelgehäuses, welches zumindest einen Zylinder umfasst, wobei der Zylinder sich entlang einer Zylinderachse erstreckt;

- Bearbeiten einer Innenwand des Zylinders derart, dass entlang der Zylinderachse zumindest ein erster Strukturbereich und ein zweiter Strukturbereich gebildet werden, wobei eine Geometrie des ersten Strukturbereichs zu einer Geometrie des zweiten Strukturbereichs unterschiedlich ausgebildet ist.

Die vorgenannten Strukturbereiche, oder auch Aktivierungsbereiche, dienen insbesondere der Aktivierung der Zylinderfläche/Zylinderinnenfläche vor einer später erfolgenden Beschichtung, insbesondere einer thermischen Be- schichtung. Der große Vorteil besteht vorliegend darin, dass die Strukturierung/Aktivierung entlang der Zylinderachse unterschiedlich ausgebildet ist, wodurch mit Vorteil den unterschiedlichen Anforderungen bzw. auch Belastungen des Zylinders entlang seiner Zylinderachse Rechnung getragen werden kann. So hat sich gezeigt, dass nicht alle Aktivierungs- bzw. Strukturie- rungsverfahren über die Länge des Zylinders gleich gut geeignet sind, sodass Strukturbereiche, welche vielleicht an einem oberen Bereich des Zylinders geeignet sind, sich im Mittelbereich als eher nachteilig erweisen bzw. umgekehrt etc. Hinzu kommt, dass der Zylinder im späteren Betrieb entlang seiner Zylinderachse unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt ist. So ist die Zylinderwand insbesondere im oberen Bereich, also im Bereich des Brennraums, den höchsten Temperaturen ausgesetzt, während die Zylinderwand im Bereich des unteren Totpunkts des Kolbens, durch dessen Richtungsumkehr, hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. Im mittleren Zylinderbereich treten entsprechende Belastungen auf, welche aus der hohen Kolbengeschwindigkeit resultieren etc. Durch eine unterschiedliche Aktivierung bzw. Strukturierung der Zylinderwand entlang seiner Zylinderachse bzw. entlang seiner Hochachse können diese Einflüsse mit Vorteil berücksichtigt werden bzw. kann die Befestigung der Beschichtung optimal ausgelegt werden.„Optimal" ist dabei in der Hinsicht zu verstehen, dass die Aktivierung bzw. Strukturierung hinsichtlich ihrer Lage/Position im Zylinder bestmöglich ausgewählt ist, abhängig von der jeweiligen Geometrie, der Beschaffenheit und/oder den Eigenschaften der Aktivierung/Strukturierung bzw. des oder der Strukturbereiche.„Optimal" kann auch bedeuten, dass eine Aktivierung/Strukturierung ggf. weniger aufwändig in den Bereichen erfolgen muss, in welchen die Anforderungen an die Beschichtung geringer sind. Gemäß einer Ausführungsform können auch mehr als zwei unterschiedliche Strukturbereiche vorgesehen sein, beispielsweise drei oder vier, welche alle eine zueinander unterschiedliche Geometrie aufweisen, wobei eine unterschiedliche Geometrie auch so zu verstehen ist, dass Nuten/Stege, welche die Strukturbereiche formen, andere Abmessungen aufweisen. An dieser Stelle sei aber erwähnt, dass die Aktivierung/Strukturierung nicht auf das Einbringen von beispielsweise Nuten/Stegen begrenzt ist, sondern auch andere Geometrien verwendet werden können, die zur Verklammerung mit der späteren Beschichtung geeignet sind. Erste und zweite Strukturbereiche können entlang der Zylinderachse auch abwechselnd angeordnet sein etc.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Einbringen einer parallelen Nutstruktur, welche senkrecht zur Zylinderachse verläuft, zum Formen des ersten Strukturbereichs.

Bevorzugt wird die parallele Nutstruktur mit Hilfe eines spanenden Verfahrens, beispielsweise mittels eines Sägeblatts oder Sägezahns bzw. einer Schneidplatte eingebracht. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Laser verwendet werden. Das Vorsehen der parallelen Nutstruktur, welche senkrecht zur Zylinderachse verläuft, schafft mit Vorteil eine äußerst exakte Aktivierung, insbesondere umfänglich, in dem ersten Strukturbereich. Gemäß einer Ausführungsform sind die Nuten/Stege gleichmäßig beabstandet zueinander angeordnet und beispielsweise mittels eines Werkzeugs eingebracht, welches eine entsprechende Anzahl von Sägeblättern umfasst. Dies ermöglicht sehr kurze Taktzeiten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Einbringen einer helixförmigen Nutstruktur zum Formen des zweiten Strukturbereichs.

Auch die helixförmige Nutstruktur wird zweckmäßigerweise mittels einer spanenden Bearbeitung, beispielsweise mittels Verwendung von Schneidplatten bzw. Wendeschneidplatten, hergestellt. Die Helixform ermöglicht sehr hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten und damit niedrige Taktzeiten.

Bevorzugt umfasst das Verfahren die Schritte:

- Positionieren/Ausbilden des ersten Strukturbereichs in einem oberen Abschnitt des Zylinders;

- Positionieren/Ausbilden des zweiten Strukturbereichs in einem Mittelabschnitt des Zylinders.

Bevorzugt umfasst das Verfahren weiter den Schritt:

- Positionieren/Ausbilden des ersten Strukturbereichs in einem unteren Abschnitt des Zylinders.

Dabei ist der untere Strukturbereich der Bereich des Zylinders, der in Richtung Kurbelwelle orientiert ist. Ggf. hat dieser Bereich, zumindest größtenteils, im Betrieb keinen Kontakt mehr mit dem Zylinder, bei ungenügender Beschichtung kann es hier aber insbesondere beim Honen, also nach dem thermischen Beschichten, zu Problemen, insbesondere zu Schichtdelamina- tionen, kommen. Bevorzugt ist am Zylinderbeginn und am Zylinderende die parallele Nutstruktur vorgesehen, welche senkrecht zur Zylinderachse verläuft, während in der Zylindermitte die helixförmige Nutstruktur eingebracht wird. Der große Vorteil besteht darin, dass am Zylinderbeginn und am Zylinderende kein Risiko eines Schichtausbruchs durch das ebene Rillieren, also dem Einbringen der parallelen Nuten, erfolgt. In der Zylindermitte ermöglicht das Rillieren einer Helixform hohe Geschwindigkeiten und niedrige Taktzeiten. An dieser Stelle sei erwähnt, dass das Helixschneiden, beispielsweise mit einer Wendeschneidplatte, grundsätzlich den Nachteil mit sich bringt, dass es einen definierten Rillenbeginn bzw. ein definiertes Rillenende gibt, wodurch am Beginn und Ende der Helix Bereiche entstehen, welche quasi „unbearbeitet" sind, vgl. beispielsweise den Beginn und das Ende eines metrischen Gewindes. Hier kann es beim Honen oder im späteren Motorbetrieb zu Abplatzern der Beschichtung kommen, weil die Schicht nicht ausreichend verklammert ist. Das Einbringen paralleler Nuten beispielsweise über ein Werkzeug mit ein oder mehreren entsprechend parallel und beabstandet zueinander angeordneten Sägeblättern kann hier Vorteile aufweisen, ist aber deutlich zeitaufwändiger. Es hat sich daher als besonders vorteilhaft erwiesen, die beiden Ansätze in einem Verfahren zu kombinieren.

Zweckmäßigerweise weist die parallele Nutstruktur 2-8, bevorzugt 3-5, Stege auf. Dies reicht aus, um in den Anfangs- bzw. Endbereichen des Zylinders sichere und definierte Bedingungen für die Beschichtung zu gewährleisten. Durch zwei aufeinanderfolgende Stege, entlang der Zylinderachse gesehen, wird eine Nut bzw. Rille geformt, welche eine Breite von zweckmäßigerweise etwa 150-450 μιτι, bevorzugt von etwa 250-350 μιτι, aufweist. Die Stegbreite liegt in bevorzugten Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 100-400 μιη, insbesondere in einem Bereich von etwa 200-300 μιτι. Entsprechendes gilt für die Tiefe der Nuten bzw. Rillen. An dieser Stelle sei erwähnt, dass vorliegend in der Regel von einer Nutstruktur die Rede ist. Parallel bzw. analog entsteht zusammen mit der Nutstruktur eine Stegstruktur.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:

- Formen eines Endstegs in einem Bereich einer späteren Fase, insbesondere einer Einlauf- und Auslauffase, des Zylinders;

- Aufrauen zumindest des Endstegs. In bevorzugten Ausführungsformen weist der Endsteg eine Breite auf, welche eine Breite der anderen Stege um das zwei- bis sechsfache, bevorzugt drei- bis vierfache, überragt. Durch die Länge des Endstegs kann sichergestellt werden, dass die später einzubringende Fase, insbesondere die vorgenannte Ein- und Auslauffase, diesen Endsteg schneidet bzw. anfast. Insbesondere wenn dieser strukturiert bzw. aufgeraut ist, kann sichergestellt werden, dass zumindest eine IVlikroverklammerung der Beschichtung erreicht wird. Schneidet die vorgenannte Fase beispielsweise nicht den Steg, sondern eine Nut bzw. einen Nutgrund, welcher insbesondere„glatt" ist, kann es durch die ungenügende Haftung der Beschichtung zu Abplatzern etc. führen.

Bevorzugt ist der Endsteg ein Abschnitt des ersten Strukturbereichs.

Bevorzugt umfasst das Verfahren den Schritt:

- Umformendes Bearbeiten des zumindest einen ersten und zweiten Strukturbereichs.

Das umformende Bearbeiten kann dazu vorgesehen sein, die vorgenannten Stege des ersten und zweiten Strukturbereichs derart zu verformen, dass Hinterschnitte gebildet werden. In der Folge weisen die Nuten eine etwa schwalbenschwanzförmige Struktur im Querschnitt auf. Alternativ wird diese Geometrie auch allein spanend hergestellt, was aber ggf. aufwändiger sein kann.

Zweckmäßigerweise wird nicht nur der Endsteg aufgeraut, sondern die ganze Zylinderwand. Bevorzugt erfolgt das Aufrauen der Zylinderinnenwand nach dem Umformen. Das Aufrauen kann mechanisch erfolgen, beispielsweise durch einen Schleif- oder Reibprozess bzw. durch ein Hineindrücken einer Struktur, beispielsweise mittels eines beschichteten Werkzeugs. Alternativ können auch andere Techniken, wie Laser, verwendet werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Beschichten der Innenwand, insbesondere nach deren Aktivierung. Bevorzugt wird zum Beschichten das thermische Spritzen verwendet, wobei zum Beispiel das sogenannte Flammspritzen bzw. das Plasmaspritzen oder das Lichtbogenspritzen verwendet werden. Dabei werden Pulver- und/oder Drahtpartikel mit hoher thermischer und kinetischer Energie auf die Oberfläche des zu beschichtenden Substrats geschleudert bzw. gespritzt.

Weiter umfasst das Verfahren bevorzugt den Schritt:

- Einbringen einer Fase im Bereich des Endstegs bzw. von Fasen im Bereich der Endstege.

Die hieraus entstehenden Vorteile wurden bereits weiter oben genannt. Gemäß einer Ausführungsform erfolgt nach dem Einbringen der Fase bzw. von Fasen, am Ein- und Auslauf des Zylinders, das Honen der Zylinderinnenwand.

Bevorzugt umfasst das Verfahren weiter den Schritt:

- Verbinden des ersten und des zweiten Strukturbereichs.

Insbesondere bedeutet dies, dass die Nutstruktur des ersten Strukturbereichs und des zweiten Strukturbereichs mit Vorteil ineinander übergehen bzw. die parallele Nut beispielsweise in die sich anschließende helixförmige Nut einläuft bzw. umgekehrt.

Die Erfindung richtet sich weiter auf einen Zylinder, insbesondere einen Zylinder eines Kurbelgehäuses einer Verbrennungskraftmaschine, wobei sich der Zylinder entlang einer Zylinderachse erstreckt und eine Beschichtung aufweist, wobei der Zylinder entlang der Zylinderachse zur Befestigung der Beschichtung zumindest einen ersten Strukturbereich und einen zweiten Strukturbereich aufweist, und wobei die Geometrie des ersten Strukturbereichs zu einer Geometrie des zweiten Strukturbereichs unterschiedlich ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise kann durch die unterschiedlichen Strukturbereiche bzw. durch die unterschiedliche Aktivierung den jeweiligen Vor- und Nachteilen der jeweiligen Aktivierungsmethoden bestmöglich Rechnung ge- tragen werden. Zusätzlich kann auf die Anforderung der Befestigung der BeSchichtung bestmöglich eingegangen werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Strukturbereich eine parallele Nutstruktur auf, welche senkrecht zur Zylinderachse orientiert ist, wobei der zweite Strukturbereich eine helixförmige Nutstruktur aufweist.

Bevorzugt weisen ein oberer und ein unterer Endbereich des Zylinders den ersten Strukturbereich auf, und ein dazwischenliegender Bereich den zweiten Strukturbereich. Bevorzugt ergibt sich damit am Zylinderbeginn bzw. am Zylinderende kein Risiko eines Schichtausbruchs durch das ebene Rillieren, während in der Zylindermitte durch die Helixform der Nutstruktur bei der Fertigung niedrige Taktzeiten realisiert werden können.

Gemäß einer Ausführungsform liegt ein Verhältnis einer Länge des ersten Strukturbereichs zu einer Gesamtlänge des Zylinders in einem Bereich von etwa 0,001 bis etwa 0,2. Anders ausgedrückt nimmt z. B. der erste Strukturbereich bevorzugt eine Länge von etwa 1 -2 mm ein, bei einer Zylinderbohrung von etwa 82-84 mm bzw. einer Zylinderlänge von etwa 145 mm.

Bevorzugt umfasst der erste Strukturbereich 2-8, bevorzugt 3-5, Stege. Ein Steigungswinkel der Helix des zweiten Strukturbereichs liegt gemäß verschiedener Ausführungsformen beispielsweise in einem Bereich von etwa 5 bis 40°.

Bevorzugt endet der Zylinder an der Oberseite und/oder an der Unterseite in einem Endsteg, wobei der Endsteg eine Breite aufweist, welche ersichtlich eine Breite der übrigen Stege überragt. Bevorzugt liegt die Breite in einem Bereich von etwa 1 -3 mm.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Endsteg angefast. Hierbei kann es sich um eine Einfach- oder auch um eine Mehrfachfase, wie eine Doppelfase, handeln. Die Länge des Endstegs stellt sicher, dass der Endsteg auch tatsächlich angefast ist und die (End-)Fase z. B. nicht durch einen Nutgrund einer Nut verläuft.

Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erwähnten Vorteile und Merkmale gelten analog und entsprechend auch für den Zylinder sowie umgekehrt. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Verfahrens bzw. eines Zylinders mit Bezug auf die beigefügten Figuren.

Es zeigen:

Fig. 1 : eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Zylinders in einer Schnittdarstellung;

Fig. 2 und 3: zwei Detailansichten von Zylinderwänden zur Verdeutlichung einer Funktion eines Endstegs.

Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung schematisch einen Zylinder 10, welcher sich entlang einer Zylinderachse Z erstreckt. Eine Zylinderwand 12 bzw. eine Innenfläche des Zylinders 10 umfasst eine Vielzahl von Stegen bzw. Nuten, welche aus Gründen der Übersichtlichkeit weiter nicht mit Bezugszeichen versehen sind. Es ist aber deutlich zu erkennen, dass der Zylinder 10 entlang seiner Hochachse Z im Wesentlichen drei Bereiche umfasst, wobei insbesondere am oberen und unteren Ende ein erster Strukturbereich 14 zu erkennen ist, und in einem Mittelbereich ein zweiter Strukturbereich 16, wobei sich die ersten Strukturbereiche 14 durch eine im Wesentlichen parallele Nutstruktur auszeichnen, welche sich im Wesentlichen senkrecht zu der Zylinderachse Z erstreckt, und wobei der zweite Strukturbereich 16 eine im Wesentlichen helixförmige Nutstruktur aufweist. Bei einem derartigen Zylinder 10 besteht am Zylinderbeginn und am Zylinderende kein Risiko eines Schichtausbruchs durch die vorteilhafte Ausgestaltung des ersten Strukturbe- reichs 14, insbesondere also durch das ebene Rillieren. In der Zylindermitte kann durch das Vorsehen der Helixform bei der Herstellung eine extrem kurze Taktzeit realisiert werden. Auf die Bereiche, welche mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet sind, wird später noch genauer eingegangen.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch einen Zylinder 10 bzw. eine Zylinderwand 12, wobei sich der Zylinder 10 entlang einer Hochachse Z erstreckt. Der Zylinder 10 ist vorliegend nur hälftig dargestellt. Zu erkennen ist eine Nutstruktur, umfassend eine Vielzahl von Stegen 30 und dazwischenliegenden Nuten 32. Mit den gestrichelt dargestellten Linien 36 ist der Verlauf einer später in den Zylinder 10 einzubringen Einlauf- bzw. Auslauffase skizziert. Das Bezugszeichen 42 deutet auf kritische Bereiche hin. So ist hier zu erkennen, dass eine Beschichtung 50 nach Einbringen der Fasen, wie durch die Linien 36 skizziert, an einem Nutgrund anliegt und sich auch nicht zwischen zwei Stegen 30 verklammern kann. Dies ist mit Bezug auf die in der Fig. 1 gezeigten Bereiche mit dem Bezugszeichen 40 kein Problem, da hier, übertrieben dargestellt, zwar ein großer Abstand zwischen den Nuten entlang der Zylinderachse besteht, die Beschichtung aber letztendlich nach wie vor über zwei Stege gehalten werden kann. Dies ist im Bereich des Zylinderendes bzw. des Zylinderanfangs so nicht gegeben.

Fig. 3 zeigt nun, dass mit einem entsprechenden Endsteg 34 zuverlässig sichergestellt werden kann, dass entsprechende Ein- und Auslauffasen (vgl. 36) durch einen Steg verlaufen und nicht durch einen„glatten" Nutgrund. Schematisch ist dargestellt, dass die Oberfläche der Zylinderwand 12, insbesondere auch des Endstegs 34, zusätzlich aufgeraut ist, wodurch eine sichere Verklammerung der Beschichtung 50 vollumfänglich erreicht ist. Bezugszeichenliste

10 Zylinder

12 Zylinderwand, Innenwand

14 erster Strukturbereich

16 zweiter Strukturbereich

30 Steg

32 Nut

34 Endsteg

36 (End-) Fase, Ein-/Auslauffase

40 Bereich

42 kritischer Bereich

50 Beschichtung

Z Zylinderachse