DE1621308A1 - High-speed internal combustion engine, especially for motor vehicles - Google Patents

Description

Patent a η m e 1 d u η .<?Patent a η m e 1 d u η. <?

Firma Dr.-Ing.h.ο. P. P ο r a c η e KG Stuttgart-Zuffenhausen, Porschestraße 42Company Dr.-Ing.h.ο. P. P ο r a c η e KG Stuttgart-Zuffenhausen, Porschestrasse 42

Schnellauf ende Brennkraftmaschine., insbesondere für KraftfahrzeugeHigh-speed internal combustion engine, especially for motor vehicles

Bei sohne11aufenden Brennkraftmaschinen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, ist man bestrebt, die sich bewegenden Maschinenteile der Brennkraftmaschine zur Verminderung der Masse aus Werkstoffen mit geringem spezifischen Gewicht herzustellen. Diese Werkstoffe besitzen vielfach jedoch nicht die physikalischen Eigenscnaften, um sie für bestimmte Teile der Brennkraftmaschine verwenden zu können. Insbesondere die Ventile und die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine sind mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt, die die Werkstoffauswahl äußerst schwierig gestalten. Hinzu kommen zusätzliche Forderungen an die Oberflächenbeschaffenheit der Teile in bestimmten Bereichen, um Gleit- bzw. Lagerflächen zu bilden.In the case of internal combustion engines running like this, in particular For motor vehicles, one strives to be moving Machine parts of the internal combustion engine to reduce the mass of materials with low specific To manufacture weight. However, in many cases these materials do not have the physical properties to make them suitable for to be able to use certain parts of the internal combustion engine. In particular the valves and the crankshaft one Internal combustion engines are exposed to mechanical and thermal loads, which are extreme in the choice of materials difficult to make. In addition, there are additional requirements for the surface quality of the parts in certain areas Areas to form sliding or bearing surfaces.

Es ist bereits bekannt, das Pleuel einer Brennkraftmaschine aus einer Titanlegierung herzustellen, wobei das Pleuellager durch zusätzliche Lagerschalen aus einem Lagerwerkstoff gebildet wird. Dieses an sich.umständliche Ver-The connecting rod of an internal combustion engine is already known made of a titanium alloy, whereby the Connecting rod bearing is formed by additional bearing shells from a bearing material. This in itself, cumbersome

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fahren ist jedoch nur beschränkt verwertbar und übertragbar, Es ist auch bereits begannt, metallische Überzüge aus Molybdän auf Stahl und Leichtmetall, darunter auf Titanlegierung zur Haltbarmachung der Bauteile aufzuspritzen. Dieses Verfahren ist bislang; hauptsächlich für Arbeltsflächen von Vierkte.ilen zur Bildung von Reibflächen angewandt worden. Es hat sich jedoch herausgestellt, da.3 ^ -aufgespritzte Überzüge aus Molybdän sich nur bedingt als Laufflächen für die Lagerung der Teile der Brennkraftmaschine -eignen, da die Oberfläche der i-iolybdänüberzüge grobporig und ihre Haftung an den Rändern begrenzt ist.However, driving can only be used and transferred to a limited extent, Metallic coatings have already started Made of molybdenum on steel and light metal, including on titanium alloy to make the components durable. This procedure is so far; mainly for Working surfaces of square parts to form friction surfaces been applied. However, it has been found that 3 ^ -sprayed coatings made of molybdenum are only conditionally considered Running surfaces are suitable for storing the parts of the internal combustion engine, as the surface of the iolybdenum coatings has large pores and their liability at the edges is limited.

Demnach bezieht sich die vorliegende Erfindung· auf eine sehne11aufende Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit aus einer Leichtmetallegierung, vorzugsweise einer Titanlegierung hergestellten, sich bewegenden Maschinenteilen, die an den Gleit- und Arbeitsflächen mit einem Überzug aus Molybdän oberflächenveredelt sind.Accordingly, the present invention relates to a long-running internal combustion engine, in particular for Motor vehicles, preferably made from a light metal alloy made of a titanium alloy, moving machine parts on the sliding and working surfaces are surface-refined with a coating of molybdenum.

... . ⁱ Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die sich bewegenden Maschinenteile der Brennkraftmaschine derart auszubilden, da3 bei einer weitgehenden Verminderung ihrer Masse eine dauerhafte und gute Gleiteigenschaften aufweisende Oberflächenveredelung der Laufund Arbeitsflächen dieser Teile erreicht wird.... ⁱ The object underlying the invention is to construct the moving machine parts of the engine such da3 a lasting and good sliding properties comprising in the substantial reduction of its mass surface refinement of the Laufund working surfaces is obtained of these parts.

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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Molybdänüberzug an die Gleit- und Arbeitsflächen durch Plasma-Auftragsschweißen angebracht ist. Dadurch wird ein Überzug von -hoher Dichte erreicht, der bei gleichzeitiger guter Haftung an der Titanlegierung als Grundmaterial eine vortreffliche Lauffläche bildet. Diese ist auch bei hohen Belastungen beständig und deshalb insbesondere für Teile von schnellaufenden Brennkraftmaschinen geeignet. Der Molybdänüberzug ist unmittelbar und dauer- ^This is achieved according to the invention by that the molybdenum coating is applied to the sliding and working surfaces by plasma build-up welding. Through this a coating of -high density is achieved, which at the same time good adhesion to the titanium alloy as the base material forms an excellent running surface. This is Resistant even under high loads and therefore particularly suitable for parts of high-speed internal combustion engines suitable. The molybdenum coating is immediate and permanent

haft an den Leichtmetallteilen angebracht, so daß der Aufbau und die Ausbildung der Teile der Brennkraftmaschine einfach wird. Der Molybdänüberzug weist gegen den Grundkörper konisch auslaufende Randteile auf, wodurch ein Abblättern dieser Randteile vermieden wird. Der Überzug kann vorzugsweise in einer Ausdrehung der Fläche des Werkteiles eingelagert sein· und schließt bündig mit den benachbarten Rändern des Werkteiles ab.adhered to the light metal parts, so that the structure and the formation of the parts of the internal combustion engine becomes easy. The molybdenum coating has edge parts tapering towards the base body, causing it to flake off these edge parts is avoided. The coating can preferably be in a recess in the surface of the workpiece be stored · and is flush with the adjacent edges of the workpiece.

In der Zeichnung, welche eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung zeigt, sindIn the drawing, which shows an exemplary embodiment of the invention, are

Fig. 1 ein schematischer Schnitt durch eine Zylinder- und Zylinderkopfeinheit einer Brennkraftmaschine einschließlich des dieser Einheit zugeordneten Teiles des Kurbeltriebes,Fig. 1 is a schematic section through a cylinder and Cylinder head unit of an internal combustion engine including the part assigned to this unit of the crank mechanism,

Fig. 2 eine Einzelheit A nach Fig. 1 in größerem Maßstab, undFIG. 2 shows a detail A according to FIG. 1 on a larger scale, and

Fig. 3 eine Einzelheit B nach Fig. 1 in größerem Maßstab.3 shows a detail B according to FIG. 1 on a larger scale.

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Der in Pig. 1 dargestellte Teil der Brennkraftmaschine umfaßt einen luftgekühlten Zylinder 1 mit einem Kolben 2 und einen Zylinderkopf 3 mit einem Gaswechselkanal k, der durch ein Ventil 5 verschlossen ist. DasThe one in Pig. The part of the internal combustion engine shown in FIG. 1 comprises an air-cooled cylinder 1 with a piston 2 and a cylinder head 3 with a gas exchange duct k which is closed by a valve 5. That

Ventil 5 wird durch in der Zeichnung nicht dargestellte Steuerorgarie, beispielsweise Nocken und Kipphebel, betätigt, -die in einem durch eine Haube 6 abgedeckten Raum untergebracht sind.Valve 5 is controlled by not shown in the drawing, for example cams and rocker arms, operated in a space covered by a hood 6 are housed.

Der Kolben 2 ist, wie an sich bekannt, über ein Pleuel B an eine Kurbelwelle 9 angeschlossen, die im Gehäuse 10 der Brennkraftmaschine gelagert ist.As is known per se, the piston 2 is connected via a connecting rod B to a crankshaft 9 which is in the housing 10 of the internal combustion engine is mounted.

Zur Herabsetzung der Masse der bewegenden Teile der Brennkraftmaschine, im vorliegenden Fall des Ventils 5 und der Kurbelwelle 9, sind diese aus einer titanhaltigen Leichtmetallegierung mit einem hohen Anteil (ca. 90 %) von Titan hergestellt. Da jedoch Titanlegierungen ungünstige " Gleiteigenschaften aufweisen, ist die Lauffläche des Ventils 5 mit einem Überzug oder einer Schicht aus Molybdän versehen, die durch Plasma-Auftragsschweißen angebracht ist. Dadurch erhält man neben einer guten Verbindung mit dem Grundmaterial auch eine dichte Oberfläche als Gleitfläche.To reduce the mass of the moving parts of the internal combustion engine, in the present case the valve 5 and the crankshaft 9, they are made of a titanium-containing light metal alloy with a high proportion (approx. 90 %) of titanium. However, since titanium alloys have unfavorable sliding properties, the running surface of the valve 5 is provided with a coating or a layer of molybdenum which is applied by plasma build-up welding.

In Fig. 2 ist der Aufbau der Schichten beim Ventil 5 in größerem Maßstab wiedergegeben. Das Ventil 5 ist mit einer Schicht Il aus Molybdän versehen. Der Rand 12 der Schicht läuft konisch gegen den Ventil-Gründkorper 5In Fig. 2 is the structure of the layers in the valve 5 reproduced on a larger scale. The valve 5 is provided with a layer II made of molybdenum. The edge 12 of the layer runs conically against the valve base 5

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auo, wodurch ein Abblättern des Randes 12 unterbunden'wird. DLe Oberfläche der Schicht 11 ist geschliffen und der Rand 12 gegebenenfalls poliert. Die Molybdänschicht 11 gleitet in einer Ventilführung 13, die fest im Zylinderkopf 3 eingesetzt ist. ' ■ auo, as a result of which the edge 12 is prevented from peeling off. The surface of the layer 11 is ground and the edge 12 is polished if necessary. The molybdenum layer 11 slides in a valve guide 13 which is firmly inserted in the cylinder head 3. '■

Die in dem Ausführungsbeispiel aus einer Titanlegierung hergestellte Kurbelwelle 9 ist nach Fig. 3im Bereich des Hauptlagerzapfens lH- mit einer Ausdrehüng 15 'The crankshaft 9 made in the embodiment of a titanium alloy is shown in FIG. 3in the area of the main bearing journal with a LH Ausdrehüng 15 '

versehen, die auch, wegen der geringen Tiefe, durch Ausschleifen hergestellt werden kann. In der Ausdrehung 15 ist die Molybdänschicht 16 durch Plasma-Auftragsschweißen eingelagert und mit den benachbarten Rändern des Grundkörpers bündig geschliffen* Die Schicht ΐβ gleitet in Lagerschalen 17 des Hauptlagers l8 des Gehäuses der Brennkraftmaschine. which, because of the shallow depth, can also be produced by grinding. In the recess 15 is the molybdenum layer 16 by plasma build-up welding embedded and sanded flush with the adjacent edges of the base body * The layer ΐβ slides in Bearing shells 17 of the main bearing l8 of the housing of the internal combustion engine.

Der Pleuellagerzapfen 19 der Kurbelwelle 9 ist in der gleichen Weise mit einem Überzug bzw. einer Schicht aus Molybdän versehen. Die Stärke der Molybdänschicht ist gering und beträgt annähernd 0,1 bis 0,2 mm.The connecting rod journal 19 of the crankshaft 9 is made in the same way with a coating or a layer Provided with molybdenum. The thickness of the molybdenum layer is small and is approximately 0.1 to 0.2 mm.

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Claims (2)

,Patent anspräche, Patent claims 1. Schnellaufende Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit aus einer Leichtmetallegierung, vorzugsweise einer Titanlegierung hergestellten, sich bewegenden.Maschinenteilen, die an den Gleit- und Arbeitsflächen mit einem Überzug aus Molybdän oberflächenveredelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Molybdänüberzug an die Gleit- und Arbeitsflächen durch Plasma-Auftragsschweißen angebracht ist.1. High-speed internal combustion engine, in particular for motor vehicles, with made from a light metal alloy, preferably a titanium alloy moving machine parts on the sliding and working surfaces are surface-refined with a coating of molybdenum, characterized in that the molybdenum coating on the sliding and working surfaces are attached by plasma build-up welding. 2. Schnellaufende Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Molybdänüberzug gegen den Grundkörper des Maschinenteiles konisch auslaufende Randteile aufweist.2. High-speed internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the molybdenum coating against the base body of the machine part conically tapering edge parts having. 3>. Schnellaufende Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug in einer Ausdrehung der Flache des Werkteiles eingelagert ist und bündig mit den benachbarten Rändern des Werkteiles abschließt.3>. High-speed internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the coating is embedded in a recess in the surface of the workpiece and is flush with it the adjacent edges of the part of the work. BAD ORIGINAL 909885/0921BATH ORIGINAL 909885/0921