Motorblock mit eingegossenen Zylinderlaufbuchsen mehrerer

Materiallagen und Verfahren zur Herstellung der

Zylinderlaufbuchsen

Die Erfindung betrifft einen Motorblock, insbesondere einen Leichtmetallmotorblock, mit eingegossenen Zylinderlaufbuchsen, welche mehrere Materiallagen unterschiedlicher Festigkeit umfassen, mit mindestens einer inneren eine Zylinderlaufbahn bildenden Lage und mindestens einer relativ hierzu äußeren den Buchsengrundkörper bildenden Lage. Die Erfindung betrifft des Weiteren Zylinderlaufbuchsen zum Eingießen in einen Leichtmetallmotorblock, mit mindestens zwei unterschiedlichen Materiallagen unterschiedlicher Festigkeit, sowie Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbuchse zum Eingießen in einen Leichtmetallmotorblock, wobei die Zylinderlaufbuchse mindestens zwei unterschiedliche Materiallagen aus Leichtmetall mit unterschiedlicher Festigkeit aufweist durch Schleuderguss oder durch Extrudieren von Rohren mit unterschiedlichen Materialien .

Mit zunehmender Leistungsdichte moderner Verbrennungsmotoren steigen die Anforderungen an die Zylinderlaufflächen in den Zylindern stetig an, die hochverschleißfeste Werkstoffe erfordern. Gleichzeitig müssen die Verbrennungsmotoren den zunehmend höhere Anforderungen an die Gewichtseinsparung genügen, was die Fertigung durch Leichtbauwerkstoffe erforderlich macht.

Eine verbreitete Möglichkeit, den Werkstoffseitig entgegenstehenden Anforderungen nachzukommen besteht darin, verschleißfeste Zylinderbuchsen in Leichtmetallzylinderblöcke einzugießen. Die Zylinderbuchsen bestehen dabei häufig aus Grauguss oder übereutektischen AI-Legierungen, die in einen Aluminium-Zylinderblock eingegossen sind.

Für eine weitere Steigerung der Motorleistungsdichte unter dem Aspekt des Leichtbaus sind derartige Al- Zylinderlaufbuchsen nicht mehr geeignet, da sie nicht die erforderliche Festigkeit bei gleichzeitig guten Laufeigenschaften aufweisen. Dies zeigt sich insbesondere bei Zylinderkurbelgehäusen aus Al- oder Mg-Druckgusslegierungen, bei denen aufgrund der geringeren Festigkeiten der Druckgusslegierungen die Zylinderbuchsen ihrerseits eine hohe Festigkeit aufweisen müssen. Wird für die Zylinderbuchsen festes Leichtmetall verwendet treten Defizite bei der erforderlichen Verschleißfähigkeit auf.

Eine weitere Verbesserung der Verschleißfähigkeit wird beispielsweise erreicht, indem die Lauffläche von Zylinderbuchsen zusätzlich mit einer verschleißbeständigen Beschichtung versehen wird. Beispielsweise sind aus der DE 103 08 562 B3 Zylinderlaufbuchsen für

Verbrennungskraftmaschinen mit einem Grundkörper mit einer Verschleißschutzbeschichtung auf dem Grundkörper der Zylinderlaufbuchse bekannt. Diese Beschichtung besteht aus mindestens einer Schichtenlage auf Basis einer hochfesten Eisenlegierung mit Kohlenstoff und Sauerstoff oder auf Basis von TiC> ₂ , wobei die Verschleißschutzschicht martensitische Phasen aufweist und Oxide bildet. Bevorzugtes Beschichtungsverfahren ist das Hochgeschwindigkeits- Flammspritzen (HVOF) .

Aus der DE10135618 Al ist weiteres Verfahren zur Herstellung von Zylinderlaufbahnen aus Al-Si-Laufbahnen, mit gesteigerter Verschleißfestigkeit bekannt. Dabei wird zumindest ein Verfahrensschritt einer Feinbearbeitung vorgesehen, während dem eine mechanische Randschichtverfestigung durchgeführt wird.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin die Zylinderbuchse aus übereutektischen AI-Legierungen mit hohem Gehalt an Si- Ausscheidungen herzustellen und die Lauffläche nach der Fertigstellung des Motorblocks, bzw. des

Zylinderkurbelgehäuses in der Weise nachzubehandeln, dass die Siliziumkörner an der Lauffläche frei gelegt werden.

Die bekannten Verfahren haben den Nachteil, dass sie zum Teil aufwändig sind, mehrere Nachbearbeitungsschritte der Laufflächen, kostenintensive Beschichtungsverfahren für das Zylinderinnere und zum Teil teure Werkstoffe erfordern.

Aufgabe der Erfindung ist es daher kostengünstige Verfahren zur Herstellung von Zylinderbuchsen zum Eingießen in Kurbelgehäuse oder Zylinderblöcke aufzuzeigen, wobei die Zylinderblöcke eine verbesserte Festigkeit bei hoher Verschleißfestigkeit der Lauffläche aufweisen und Motorblöcke mit eingegossenen Zylinderbuchsen sowie die Zylinderbuchsen selbst bereit zu stellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Motorblock, insbesondere einen Leichtmetallmotorblock, mit eingegossenen Zylinderlaufbuchsen, welche mehrere Materiallagen unterschiedlicher Festigkeit umfassen, mit mindestens einer inneren eine Zylinderlaufbahn bildenden Lage und mindestens einer relativ hierzu äußeren den

Buchsengrundkörper bildenden Lage, wobei der Buchsenkörper aus einer hochfesten Aluminiumlegierung oder aus einer durch Verstärkungsmittel verstärkten Aluminiumlegierung besteht und die Laufbahn durch eine lauffähige Al-Si-Legierung gebildet ist mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Zylinderlaufbuchse zum Eingießen in einen

Leichtmetallmotorblock, mit mindestens zwei unterschiedlichen Materiallagen, wobei die Zylinderlaufbuchse einstückig aus einem Buchsenkörper aus einer hochfesten Aluminiumlegierung oder aus einer durch Verstärkungsmittel verstärkten Aluminiumlegierung und einer Laufbahn aus einer weniger festen lauffähigen Al-Si-Legierung gebildet ist mit den Merkmalen des Anspruchs 11.

Weitere Lösungen der erfindungsgemäßen Aufgabe sind ein Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbuchse zum Eingießen in einen Leichtmetallmotorblock, wobei die Zylinderlaufbuchse mindestens zwei unterschiedliche Materiallagen aus Leichtmetall mit unterschiedlicher Festigkeit aufweist, wobei die Herstellung von Zylinderlaufbuchsen durch Schleudergießen einer AI-Legierung mit Si-Partikeln in der Weise erfolgt, dass sich die Si- Partikel im Innenbereich unter Bildung einer lauffähige Al- Si-Legierung anreichern und im Außenbereich unter Bildung einer festen Aluminiumlegierung abreichern mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und ein Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbuchse zum Eingießen in einen Leichtmetallmotorblock, wobei die Zylinderlaufbuchse mindestens zwei unterschiedliche Materiallagen aus Leichtmetall mit unterschiedlicher Festigkeit aufweist, umfassend die Schritte:

- überziehen der Innenseite von Aluminium-Rohren aus festen AI-Legierungen mit einer Materiallage aus einer lauffähigen AlSi-Legierung zur Bildung von einseitig beschichteten Rohren

- Extrudieren der Rohre unter Reduzierung der Wanddicke und Bildung roher Zylinderlaufbuchsen

- mechanische Nachbearbeitung der rohen Zylinderlaufbuchsen auf Endmaß mit den Merkmalen des Anspruchs 19.

In einem ersten Aspekt der Erfindung ist somit ein Motorblock, bzw. Zylinderkurbelgehäuse mit eingegossener Zylinderbuchse vorgesehen, die aus mindestens zwei Materiallagen besteht, welche die beiden Funktionen hoher Festigkeit und hoher Verschleißfestigkeit bzw. guter Lauffähigkeit aufweisen. Dabei ist es von wesentlicher Bedeutung, dass die Laufbuchse einstückig aufgebaut ist. Die einstückigen Zylinderlaufbuchsen bestehen aus einem Buchsenkörper aus einer hochfesten Aluminiumlegierung oder einer durch Verstärkungsmittel verstärkten Aluminiumlegierung und die Laufbahn aus einer lauffähigen Al-Si-Legierung .

Die Erfindung fußt auf dem Prinzip in einer Laufbuchse die Eigenschaften Hochfest mit Verschleißfest zu verbinden. Als durchgängiger Werkstoff tritt dabei eine AI-Legierung auf, deren Zusammensetzung und Zusatzstoffe sich über die radiale Ausdehnung der Buchse ändern. Die änderung der Zusammensetzung erfolgt mehr oder weniger kontinuierlich, beziehungsweise kann mit unterschiedlichen Stoffgradienten erfolgen. Außerhalb der übergangs- oder Durchdringungsbereiche sind die Zusammensetzungen im Wesentlichen konstant, so dass diese Bereiche zweckmäßigerweise als Materiallagen definiert werden. Die Zylinderbuchse weist zumindest zwei Materiallagen auf, welche der Zylinderlauffläche und dem Buchsenkörper entsprechen.

Die Einstückigkeit der Zylinderbuchse hat den Vorteil, dass keine Unterbrechungen von Form- oder Stoffschluss vorliegen, wie diese beispielsweise bei Beschichtungen jedweder Art auftreten kann. Zudem wird eine durchgängige AI-Phase gebildet. Dies führt insbesondere zu einer hohen Wärmeleitfähigkeit der Buchse und einem Höchstmaß an physikalischer Kompatibilität der unterschiedlichen

Materiallagen untereinander. Dies ist gerade im Vergleich mit beschichteten Zylinderlaufbuchsen ein großer Vorteil.

Der Motorblock in closed oder open-Deck Bauweise wird besonders bevorzugt aus Al- oder Mg-Druckgusslegierungen gefertigt. Die aus Aluminiumlegierung bestehende Zylinderbuchse, insbesondere der Buchsenkörper aus Aluminium zeigt aufgrund der sehr ähnlichen Materialien eine sehr gute Anbindung beziehungsweise Stoff und Formschluss zur Umgusslegierung .

Nach dem Eingießen in das Zylinderkurbelgehäuse trägt die Laufbahn bereits die erforderliche lauffähige bzw. verschleißfeste Materiallage und es ist keine zusätzliche Beschichtung mehr erforderlich. Die Nachbehandlung kann sich auf ein Feindrehen der Lauffläche beschränken. Bevorzugt sind die Laufbahnen im Motorblock aber glatt gehont, wobei die Si- Partikel in der Legierung verbleiben, so dass die Oberfläche der Laufbahn mit einer dünnen AI-Schicht oberhalb der Si- Körner bedeckt ist. Bevorzugt liegt die Dicke des AI-überzugs im Bereich von 2-10 μm.

Die Zylinderlaufbuchse weist aufgrund der Verwendung einer hochfesten Al-Legierung für den Buchsenkörper eine hohe Stabilität auf, die auch höchste Verbrennungsdrücke im Zylinder zulässt, ohne dass hochfeste AI-Legierungen für den Umguss verwendet werden müssen. So sind auch kostengünstige Druckgusslegierungen für das Zylinderkurbelgehäuse anwendbar.

Für den Buchsenkörper kommen bevorzugt Knetlegierungen (uch Strangpresslegierungen genannt) oder Gusslegierungen zum Einsatz .

Die Aluminiumknetlegierungen für den Buchsenkörper werden typischerweise durch Platten- und Bandproduktion durch Warmund Kaltumformen (Walzen, Strangpressen, Schmieden) hergestellt. Typische "naturharte" Aluminiumknetlegierungen

sind: AlMg, AlMn, AlMgMn, AlSi Aushärtbare" Knetlegierungen. Typische aushärtbare Aluminiumknetlegierungen oder Strangpresslegierungen sind die Systeme AlMgSi, AlCuMg, AlZnMg, AlZnMgCu, zusammenfassend Al(Mg, Si, Mn, Cu und/oder Zn) . Besonders geeignet sind die Legierungstypen 6100 (AlSiIMgMnCu), 4032 (A1Sü2 , 5MgCuNi) , 2016 (AlCu9SiMg) , 2219 (AlCuδMn) , 2014 AlCu4SiMg, oder 2024 (AlCu4Mg) . Des Weiteren sind die Zn-haltigen Legierungen vom Typ 7000 von Bedeutung. Sie sind zwar korrosionsempfindlicher aber dafür hochfest. Zudem bewirkt der Zn-Anteil eine reduzierte Schmelztemperatur wodurch beim Umguss der Zylinderlaufbahn ein besseres Anbindungsverhalten an die Druckgusslegierung erfolgen kann. Insbesondere sind Knetlegierungen mit Zugfestigkeiten von 500- 600 MPa und Streckgrenzen von 400-500 MPa der Legierungsreihe von AlZn4.5MgI bis AlZnδMgCu interessant.

Die Zylinderlaufbuchse kann dabei vereinzelt oder auch als Zylinderlinerpaket, d.h. zusammenhängende Zylinderbuchsen verwendet werden.

Zu den geeigneten Gusslegierungen für den Buchsenkörper der Zylinderlaufbuchse zählen insbesondere die Legierungen auf der Basis von AlCu4Ti oder AlCu4MgTi interessant, die eine Streckgrenze von 240-350 MPa und eine Zugfestigkeit von 350- 420 MPa erreichen können. Des Weiteren ist der Legierungstyp AlCu4MgAgTi mit erreichbaren Streckgrenzen von 410-450 MPa und Zugfestigkeiten von 460-510 MPa gut geeignet.

Aufgrund der vergleichsweise niedrigen Werkstoffkosten ist auch AlMg5 oder AlMg5Si2Mn mit einer Streckgrenze um 150-200 MPa und einer Zugfestigkeit 250-300 MPa für den Buchsenkörper von großem Interesse. Auch die klassischen kostengünstigen Al-Gusslegierungen, wie bspw. AlSi8Cu3, AlSi9Mg, AlSiIlMg, oder AlSil2CuNiMg, können verwendet werden. Bei diesen weniger festen Al-Gusslegierungen kann der Nachteil geringerer Festigkeit gegebenenfalls durch die konstruktive Ausgestaltung wettgemacht werden. Beispielsweise sind

vergleichsweise höhere Wanddicken des Buchsenkörpers realisierbar .

Die innere Materiallage entspricht der Zylinderlaufbahn. Für diese ist erfindungsgemäß eine lauffähige Al-Si-Legierung vorgesehen. Dies sind insbesondere übereutektische Al-Si- Legierungen, bei denen Si-Ausscheidungen zu erhöhter Verschleißfestigkeit führen. Zu den bevorzugten Legierungen zur Bildung der Zylinderlaufbahn zählen die Legierungen auf der Basis von AlSi12CuMgNi, AlSil2Cu4Ni2Mg, AlSilδCuMgNi, oder AlSi25CuMgNi. Weiter bevorzugt ist eine AlSi9-13 Legierung, insbesondere mit Zusätzen von Cu, Mn, Fe, Ni und/oder Ti in einer Menge unterhalb 3 Gew . %

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Zylinderbuchse mit in den Legierungen gebundenem Zusatzmaterial zu versehen. Die Zylinderbuchse kann durch Verstärkungsmaterial aus Fasern oder Partikeln weiter verstärkt werden. Die Zusatzmaterialien haben dabei die Aufgaben den Buchsenkörper zu verstärken oder die Verschleißfestigkeit und Laufeigenschaften der Zylinderlaufbahn zu verbessern.

Durch das Einbringen von Verstärkungspartikeln oder Verstärkungsfasern, mit deutlich höherem E-Mudul wie z.B. SiC kann der E-Modul in der tragenden Buchse deutlich angehoben werden. Dies hat Vorteile bezüglich des Verzuges im Betrieb und wirkt sich damit vorteilhaft bzgl. Treibstoff- und ölverbrauch aus. Durch den Aufbau der einstückigen Buchse mit mehreren Materiallagen oder Materialgradienten kann sichergestellt werden, dass die Verstärkungsmaterialeien, bspw. die SiC Partikel zur E-Modulsteigerung, nicht im Laufbahnbereich vorhanden sind. Dort würden sich sonst Probleme bzgl. Bearbeitbarkeit der Laufbahn und Verschleiß der Reibungspartner, also Kolbenring oder Kolben ergeben.

Es können gleichzeitig unterschiedliche Zusatzmaterialien eingesetzt werden, um beide Effekte gleichzeitig zu erreichen.

Als Zusatzmaterial für die Verstärkung des Buchsenkörpers sind die Verstärkungsmaterialien Si ₃ N ₄ , TiC, ZrO ₂ und/oder SiC bevorzugt. Diese können als Partikel, insbesondere als Verstärkungsfasern eingesetzt werden.

Als Zusatzmaterial für die Verbesserung der Laufbahn sind insbesondere Si-Partikel von Bedeutung.

Innerhalb der Zylinderbuchse gehen die unterschiedlichen AI- Legierungen mit Zusatzmaterial von Buchsenkörper und Laufbahn bzw., Lauffläche ineinander über, indem sich die Legierungszusammensetzungen gradientenförmig ändern, wobei das Al als durchgängige Phase erhalten bleibt.

Der Motorblock kann zwischen dem Buchsenkörper und dem Umgussmaterial eine mehr oder weniger dick ausgeprägte Zwischenschicht aufweisen. Hierbei handelt es sich um eine Mischzone aus Zylinderbuchsenmaterial und dem Umgussmaterial. Eine derartige Zwischenlage wird insbesondere dann beobachtet, wenn die Zylinderbuchse vor dem Eingießen eine äußere Beschichtung oder eine äußere Materiallage aufweist. Diese Schicht oder Lage werden zum Zwecke der besseren Anbindung bzw. des verbesserten StoffSchlusses zwischen der Zylinderbuchse und dem Umgussmaterial aufgebracht. Hierbei sind beispielsweise Beschichtungen aus Zn- oder Sn- Legierungen bekannt.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Zylinderlaufbuchse zum Eingießen in einen Leichtmetallmotorblock selbst. Sie weist mindestens zwei unterschiedlichen Materiallagen unterschiedlicher Festigkeit und Verschleißfestigkeit auf, wobei die Zylinderlaufbuchse einstückig aus einem Buchsenkörper aus einer hochfesten Aluminiumlegierung oder einer durch Verstärkungsmittel verstärkten Aluminiumlegierung

und einer Laufbahn aus einer weniger festen lauffähigen Al- Si-Legierung gebildet ist.

Der Aufbau einer Zylinderbuchse im Querschnitt ist schematisch in Fig. 1 aufgezeigt. Die Größenverhältnisse sind zur Verdeutlichung verändert.

Dabei zeigt die Fig.l eine Zylinderlaufbuchse (1), eine Zylinderlaufbahn (2), einen Buchsenkörper (3) und eine Materialaußenlage (4) .

Die Materiallagen gehen gradientenförmig ineinander über. Dabei sind die Gradienten bevorzugt sehr steil, so dass ein ausgeprägter schichtartiger oder Lagen-artiger Aufbau mit einer Zylinderlaufbahn (2) und einem Buchsenkörper (3) resultiert. Die Dicke der nicht gradierten Lage aus der hochfesten Aluminiumlegierung liegt bevorzugt oberhalb 3 mm.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht einen Buchsenkörper (3) aus partikelverstärkter oder unverstärkter A1Sü2, AlCu4Ti, AlCu4MgTi oder AlZn4.5MgI bis AlZn8MgCu und eine die Zylinderlaufbahn (2) bildende innere Materiallage aus einer der Gusslegierung A1Sü7, AlSilδCuMgNi oder AlSi25CuMgNi vor.

Eine weitere Variante der Zylinderlaufbuchse sieht eine Materialaußenlage (4) vor. Dabei kann es sich um Beschichtungen zur Verbesserung des Umgussprozesses handeln. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Zylinderlaufbahn (2) und die Materialaußenlage aus derselben Legierung .

Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbuchse .

In einem ersten erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Zylinderbuchse zum Eingießen in einen Leichtmetallmotorblock, wobei die Zylinderlaufbuchse mindestens zwei unterschiedliche Materiallagen aus

Leichtmetall mit unterschiedlicher Festigkeit aufweist, wird die Schleudergusstechnik verwendet. Dabei ist vorgesehen, das Schleudergießen einer AI-Legierung mit Si-Partikeln in der Weise vorzunehmen, dass sich die Si-Partikel im Innenbereich unter Bildung einer lauffähige Al-Si-Legierung anreichern und im Außenbereich unter Bildung einer festen Aluminiumlegierung abreichern. Diese Phasentrennung und Bildung eines Si- Gradienten ist möglich, da sich Si und die AI-Legierung hinsichtlich ihrer Dichte deutlich voneinander unterscheiden. Durch die Zentrifugalkräfte beim Schleudern können die spezifisch leichteren Si-Partikel nach oben aufschwimmen, bzw. sich anreichern.

Dieses Prinzip der dichteabhängigen Gradientenbildung kann auch für weiteres Zusatzmaterial in Partikel und/oder Faserform genutzt werden. Bevorzugt weist die zu schleudernde Al-Legierung zusätzlich keramische Verstärkungspartikel mit einer höheren Dichte als die Al-Legierung auf, die sich beim Schleudergießen im Außenbereich anreichern. Zu den bevorzugten Verstärkungspartikeln zählen SiC, TiC, Si ₃ N ₄ und/oder ZrO ₂ .

Eine geeignete Kombination aus spezifisch leichteren und schwereren Partikeln ist beispielsweise durch Si und SiC gegeben. Durch die Dichteunterschiede sammeln sich bei übereutektischer AlSi-Legierung mit SiC-Partikeln die Si- Partikel bevorzugt innen und die SiC-Partikel bevorzugt außen an. Das bedeutet, dass das Si als Verbesserung der Laufbahn genutzt werden kann, während der SiC-Gehalt zum Außenrand zunimmt und damit die Steifigkeit des Buchsenkörpers erhöht.

Beim Schleuderguss kann durch Einbringung einer geeigneten Schlichte oder Werkszeuggeometrie eine Aufrauhung der Außenfläche der Zylinderbuchse erreicht werden. Die hat den Vorteil, dass analog der bekannten Grauguss-Rauhgussbuchsen eine Rauhgussoberfläche an der Buchsenaußenhaut aufgebaut werden kann, die zur Anbindung an den Druckguss sehr

vorteilhaft ist, da neben einer metallischen Verbindung auch ein hoher Grad an mechanischer Verklammerung der Buchse zum Druckgusswerkstoff erzielt werden kann.

Eine weitere besonders geeignete Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Gießverfahren mit mindestens den folgenden Schritten vor:

- überziehen der Innenseite von Aluminium-Rohren aus festen Al-Legierungen mit einer Materiallage aus einer lauffähigen AlSi-Legierung zur Bildung von einseitig beschichteten Rohren

- Extrudieren der Rohre unter Reduzierung der Wanddicke und Bildung roher Zylinderlaufbuchsen

- mechanische Nachbearbeitung der rohen Zylinderlaufbuchsen auf Endmaß.

Das überziehen des Al-Rohrs erfolgt dabei bevorzugt durch Angießen von Aluminiumlegierung. Ebenso sind aber auch andere Verfahren geeignet. Dieser Verfahrensschritt kann auf kostengünstige und einfache Prozesse zurückgreifen, da nicht auf Maß gefertigt werden muss. Selbst die Verbindung zwischen den beiden Lagen kann lückenhaft sein, da der darauf folgende Schritt der Coextrusion ein mechanisches Legieren bzw. eine feste Verbindung der Materiallagen untereinander bewirkt.

Die Aluminium-Rohre können zusätzlich außen mit einer Materiallage (Materialaußenlage (4)) aus einer Al-Legierung versehen werden. Bevorzugt ist diese im Wesentlichen die gleiche Zusammensetzung, wie die Aluminium- oder Magnesium- Druckgusslegierung für den Motorblock.

Das überziehen des Al-Rohres kann auch durch Tauchen in eine AlSi-Legierungsschmelze erfolgen, so dass der Buchsenkörper beidseitig mit einer AlSi-Legierung überzogen ist.

Im nächsten Verfahrensschritt wird das beschichtete Rohr extrudiert, wobei die Wanddicke reduziert wird. Dabei erfolgt

durch den hohen Druck eine feste mechanische Verbindung und ein verschweißen der unterschiedlichen Werkstofflagen .

Die durch Coextrusion gebildete rohe Zylinderlaufbuchse mit mindestens zwei Materiallagen wird darauf mechanisch nachbearbeitet, um das Endmaß einzustellen.

Die Aluminium-Rohre werden bevorzugt aus Knetlegierungen, insbesondere strangepressten Knetlegierung oder aus Al- Gusslegierungen mit Partikelverstärkung gebildet.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung der Zylinderlaufbuchse zum Eingießen in einen

Leichtmetallmotorblock, mit einer inneren Materiallage aus einer lauffähigen AlSi-Legierung und eine äußere Materiallage aus einer festen AI-Legierung sind Verbundgießverfahren, bei denen unterschiedliche Gießschmelzen gleichzeitig vergossen werden .

Die Zylinderlaufbuchse kann mittels geschichtetem oder gradiertem Co-Thixocasting in Strangform oder Co-Strangguß mit den unterschiedlichen AI-Legierungen erfolgen.

Die lauffähigen AlSi-Legierungen zeichnen sich dadurch aus, dass sie kristalline und relativ grobe Si-Ausscheidungen im Gefüge enthalten. Die Si Kristalle sind für die Erhöhung der Verschleißfestigkeit von großer Bedeutung.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, nach dem Eingießen der Zylinderlaufbuchse in einen Leichtmetallmotorblock ein Strukturhonen der Lauffläche durchzuführen. Das Strukturhonen soll dabei möglichst die Endbearbeitung der Oberfläche darstellen.

Idealerweise wird gegenüber der heutigen Technik diese feingedrehte Laufbahn möglichst glatt gehont, d.h. die tragenden Si-Partikel oder intermetallischen Phasen werden nicht mechanisch oder chemisch freigelegt sondern verbleiben

mit einem sehr dünnen überzug von Aluminium (2-10um) . Dies ermöglicht eine deutliche Reduktion der Reibwerte und damit der Reibleistung. Um ein Fressen der Kolben/Kolbenringe auf einer derartigen Laufbahn zu vermeiden wird eine feine Strukturhonung, z.B. eine Spiralhonung eingebracht (feine Riefen in Siralform eingebracht), die für das erforderliche ölrückhaltevolumen sorgen. Des Strukturhonen wird somit genutzt, ölrückhaltetaschen, bzw. ölreservoirs für das Motoröl zu bilden. Diese sind insbesondere als feine Riefen oder Rillen ausgebildet, die typischerweise spiralförmig verlaufen.

Die Motorblöcke mit strukturgehonten Laufflächen werden bevorzugt in Kombination mit Kolben eingesetzt, die gleitbeschichtete Kolbenringe aufweisen. Besonders bevorzugt ist die Kombination aus strukturgehonten Laufflächen mit Kolben, die DLC-beschichtete Kolbenringe aufweisen. Unter DLC sind Diamond-Like-Carbon Beschichtungen zu verstehen, also insbesondere aus der Gasphase abgeschiedene diamantartige Schichten. Der Vorteil dieser Kombination ist, dass die bei hohen Kolben-Beanspruchungen gefürchtete Material- Verschweißung zwischen den Kolbenringen und dem Al der Lauffläche erheblich vermindert wird. Insbesondere ist es somit unschädlich, dass die Si-Kristalle nicht besonders freigelegt sind. Während bisher nach dem Honen in einem weiteren Verfahrensschritt über die Si-Kristalle verschmiertes oder verteiltes Al wieder entfernt werden musste, kann bei der bevorzugten Kombination mit DLC- beschichteten Kolbenringen darauf verzichtet werden.

Durch den Einsatz von beschichteten Kolbenringen, insbesondere DLC-beschichteten, wird sichergestellt, dass ein Fressen vermieden wird. Es hat sich gezeigt, dass mit DLC beschichtete Kolbenringe, die Fresssicherheit von den strukturgehonten AlSi-Laufbahnen, bei denen die Si-Partikel nicht freigelegt wurden um ca. 100% verbessert wurden.