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Dokumentenidentifikation DE102005015271A1 05.10.2006
Titel Vorrichtung zur Erzeugung von Rillenstrukturen auf zylindrischen Gleitflächen in einem mehrzylindrigen Motorblock
Anmelder Moisescu, Constantin, 89407 Dillingen, DE;
Kieselbach, Joachim, 79288 Gottenheim, DE
Erfinder Moisescu, Constantin, 89407 Dillingen, DE;
Kieselbach, Joachim, 79288 Gottenheim, DE
Vertreter Kirchgaeßer, J., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 79588 Efringen-Kirchen
DE-Anmeldedatum 04.04.2005
DE-Aktenzeichen 102005015271
Offenlegungstag 05.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.10.2006
IPC-Hauptklasse G03F 7/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G03F 7/18(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G03F 7/24(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G03F 7/40(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B05B 13/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   C23F 1/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F02F 1/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren, das es ermöglicht, Rillenstrukturen in die Wandungen von Brennräumen in Kurbelwellengehäusen anzubringen: Das hauptsächliche Interesse der Automobilindustrie richtet sich dabei auf eine Reduzierung des Motorölverbrauchs, einen geringeren Verschleiß der sich in diesem Umfeld bewegenden Teile und einen reduzierten Benzinverbrauch.

Ein Verfahren, das unten angeführte Prozessschritte bereits an einer einzelnen zylindrischen Hülse anwendet, ist Gegenstand einer älteren Patentanmeldung (Amtliches Aktenzeichen 103 39 606.3).

Das Prinzip dieser Erfindung besteht in einem Photochemischen Ätzverfahren, welches die folgenden Schritte beinhaltet:

  • • Mechanisches Reinigen der zu bearbeitenden Flächen mit Reinigungsmittel,
  • • Beschichten der gereinigten Flächen mit einem lichtempfindlichen Photolack und anschließendes Trocknen dieser Schicht,
  • • Belichten der Photolackschicht mit UV-Licht einer definierten Wellenlänge zur Vernetzung derjenigen Schichtbereiche, die nicht prozessiert werden,
  • • Ausspülen der unbelichteten Schichtbereiche, Aushärten mit Chromsäure und nachfolgendes Einbrennen der belichteten Schichtregionen,
  • • Ätzen der Schichtbereiche mit einer Eisen-III-Chlorid Lösung und anschließendes Ausspülen mit Wasser,
  • • Entschichten der Gleitflächen mit heißer, verdünnter Natronlauge und abschließendes Spülen der strukturierten Gleitflächen mit Wasser.

Das darin beschriebene Prozessieren einer freistehenden Zylinderhülse hat den Nachteil, daß das Verfahren nicht ohne weiteres auf eine Industrieanwendung, z.B. bei einem Kurbelwellengehäuse mit mehreren Zylinderhülsen, einzusetzen ist. Die Schwierigkeiten die sich beim Prozessieren eines Motorblocks bieten, bestehen zum einen darin, daß alle im Kurbelwellengehäuse sich befindlichen Zylinderhülsen gleichzeitig und mit gleichem Qualitätsstandard strukturiert werden müssen. Ein weiteres Erschwernis beim Anwenden des bereits bekannten Verfahrens besteht in der Form des Motorblocks. Diese verhindert den leichten Zugang zu den Zylinderhülsen von oben und unten. Dadurch, daß das Kurbelwellengehäuse nach dessen Strukturierung ohne weitere Veredelungsschritte, wie z.B. Honen, zu einem funktionsfähigen Motor zusammengesetzt wird, sind schließlich die Vorrichtungen für den Prozeß so zu wählen, daß eine Beeinträchtigung der Laufeigenschaften des Motors ausgeschlossen ist. Ein besonderes Augenmerk ist in diesem Zusammenhang auf die Dichtigkeit derjenigen Teile zu richten, die insbesondere das Ätzmedium von den nicht zu prozessierenden Gleitflächenbereiche fernhalten.

Aufgabe der vorgestellten Erfindung ist es, Lösungen zur Überwindung der oben angeführten Schwierigkeiten anzubieten und den Weg für ein automatisiertes Verfahren zur Prozessierung von Kurbelwellengehäusen zu ebnen.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung durch eine Vorrichtung gelöst, bei der die untere Abdichtung der Zylinderhülsen durch Titaneinsätze mit darin eingelassenen O-Ringen vorgenommen wird, ein gleichmäßiges Beschichten durch eine simultane Mehrfachbeschichtungsvorrichtung mit einem speziell ausgebildeten Vierkantrohr erreicht wird, die gleichzeitige Belichtung aller Zylinderhülsen durch eine 4-fach-Belichtungsapparatur gewährleistet wird und das simultane Entwickeln, Ätzen, Entschichten und Spülen der Zylinderhülsen durch eine einzige Apparatur bewerkstelligt wird.

Hierbei ist es erfindungsgemäß zweckmäßig, wenn sich die Beschichtungswanne während der Beschichtung oberhalb des Motorblocks befindet. Somit kann ein Auffüllen der Zylinderhülsen von unten nach oben allein mit Hilfe des hydrostatischen Drucks erfolgen. Diese Vorrichtung besitzt den weiteren Vorteil, dass der Beschichtungsvorgang unter Zuhilfenahme eines einzigen handelsüblichen Ventils reguliert werden kann.

Weiterhin ist es für eine gleichmäßige Beschichtung aller Zylinder nötig, die Zuleitung aus der Beschichtungswanne in ein kastenförmig ausgebildetes Vierkantrohr einmünden zu lassen. Dieses Vierkantrohr hat die Aufgabe, den Flüssigkeitsdruck auf jeden Zylinder gleichmäßig zu verteilen, damit die Beschichtung bei allen Zylindern in der gleichen Zeit ablaufen kann.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Titaneinsatz zum Abdichten der unteren Zylinderhülse, eine Vorrichtung zum Trocken bzw. Einbrennen des Photolacks, eine Vorrichtung zum Belichten der Zylinderinnenwand nach dem vor beschriebenen Behandlungsverfahren und einer weiteren Vorrichtung zum Entwickeln und Ätzen der präparierten Gleitoberfläche zur Erzeugung von Rillenstrukturen sind in der Zeichnung in bevorzugten Ausführungsformen beispielhaft dargestellt und sollen nachfolgend näher erläutert werden.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung der einzelnen Verfahrensschritte beim photochemischen Behandlungsverfahren,

2 einen Titaneinsatz mit O-Ring und Verlängerungsrohr zum Abdichten des unteren Zylinderhülsenrandes und Ableiten der Medien, einen PVC-Stopfen zum Verschließen des Durchgangs im Titaneinsatz sowie Saugnippel mit Haltearm zum Einführen des PVC-Stopfens,

3a) eine Beschichtungsapparatur in schematischer Darstellung (a) mit einem kastenförmig ausgebildeten, so genannten Vierkantrohr;

b) das gleiche Vierkantrohr in Seitenansicht und

c) das gleiche Vierkantrohr im Schnitt.

4a) eine Apparatur zum Trockenen und Einbrennen der Photolackschicht in den vier Zylinderhülsen bestehend aus einem Adapter für das Heizluftgebläse und zwei Heizluftgebläsen in Seitenansicht und

b) die gleiche Apparatur in Draufsicht,

5 einen entsprechend den gewünschten Rillenstrukturen belichteten Film in Draufsicht,

6 den zusammengerollten belichteten Film beim Einführen in die zu behandelnde Zylinderhülse,

7 die Vorrichtung zum Belichten der Photolackschicht in Seitenansicht, bestehend aus der Grundplatte, vier darin eingelassene Glaskörper mit noch nicht aufgeblasenen Luftballons und vier Röhrenlampen,

8 die gleiche Vorrichtung aus der Draufsicht (ohne Röhrenlampen),

9a) eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zum Besprühen der präparierten Gleitflächen mit warmem Wasser (Entwicklung), mit Ätzmittel (Ätzen) bzw. Lauge (Entschichtung) in Vorderansicht,

b) die gleiche Vorrichtung in Seitenansicht,

c) der zugehörige Aufsatzblock in Draufsicht,

10a) eine vergrößerte Darstellung dieser Vorrichtung in Vorderansicht und

b) des Aufsatzblocks im Schnitt.

Bei dem in 1 schematisch dargestellten Behandlungsverfahren sind folgende Verfahrensschritte wiedergegeben:

  • a) Zunächst werden in die an den Zylinderinnenwänden 2 sich befindlichen vier Zylinderhülsen 1 die Titaneinsätze 6 nebst O-Ringen 7 und PP-Verlängerungsrohren 8 mittels eines Hammers und einer Kunststoffwelle eingeschlagen. Danach werden unten an den PP-Verlängerungsrohren 8 Ventile 7 montiert und diese mittels Schläuchen 16 mit dem modifizierten Vierkantrohr (MVKR) 15 verbunden. Danach werden die zu behandelnden Zylinderhülsen 1 zunächst mit einer Bürste und einer warmen Reinigungslösung gereinigt und mit Druckluft trocken geblasen. Sodann werden die Zylinderhülsen 1 bei Rotlicht von unten durch die Ventile 7 mit Photolack 3 gefüllt, bis die Zylinderhülsen 1 komplett geflutet sind und der Photolack 3 am oberen Zylinderhülsenrand überschwappt. Der Photolack 3 gelangt hiernach in die Rinne, die beim späteren zusammengesetzten Motor der Wasserkühlung dient. Aus dieser Rinne wird der bei der Beschichtung überschüssige Photolack 3 mittels eines leichten Wasserstroms herausgespült. Danach wird der benutzte Photolack 3 durch die an den PP-Verlängerungsrohren 8 angebrachten Ventile 7 in eine Ablaufwanne unterhalb des Motorblocks 18 abgelassen. Nach dem Ablassen des Photolacks 3 in die Ablaufwanne werden die Titaneinsätze 6 mittels PVC-Stopfen 9 verschlossen. Die PVC-Stopfen können von oben mittels eines Saugnippels 10 mit Haltearm 11 eingeführt werden. Das Einführen dieser PVC-Stopfen 9 hat den Zweck, den beim späteren Trockenen verwendeten Heißluftstrom nicht nach unten entweichen zu lassen und gleichzeitig beim nachfolgenden Belichten die Luftballons 29 nicht nach unten ausdehnen zu lassen, was diese Ballons zum Platzen bringen würde. Nach dem Einführen der PVC-Stopfen wird auf den Motorblock 18 die Vorrichtung zur Trocknung bzw. zum Einbrennen des Photolacks 3 aufgelegt. Die Vorrichtung besteht zum einen aus einem Adapter für das Heizluftgebläse 22, zum anderen aus zwei Heißluftgebläsen 23, die in Temperatur und Luftstrommenge variabel sind. Nun kann die an den Zylinderinnenwänden 2 haftende Photolackschicht 3 getrocknet werden. Sodann wird die Vorrichtung zum Trocken entfernt und auf die Photolackschicht 3 werden belichtete Filme 4 aufgelegt, auf welche die den gewünschten Rillen 5 entsprechenden Flächen F, wie aus 4 ersichtlich, geschwärzt und damit lichtundurchlässig sind, während die dazwischen liegenden Bereiche freigehalten sind.

    Danach wird die Belichtungsanlage zur Simultanbelichtung von vier Zylinderhülsen aufgelegt. Die Filme 4 werden nun mittels Luftdruck fest auf die Photolackschicht 3 aufgedrückt und dann durch eine geeignete UV-Lichtquelle L belichtet. Hierdurch wird der sich unter den lichtdurchlässigen Bereichen des Films 4 liegende Photolack 3` vernetzt und haftet dergestalt an der Zylinderinnenwand 2, daß er durch das daran anschließende „Entwickeln" nicht mehr von dieser abgelöst werden kann.
  • b) Nach dem Ausschalten des Lichts wird zunächst die Belichtungsvorrichtung vom Motorblock 18 entfernt und die Filme 4 aus den Zylindern herausgenommen. Danach werden die PVC-Stopfen 9 mittels Saugnippel 10 mit Haltearm 11 entfernt. Nun wird die Photolackschicht mit warmem Wasser besprüht. Für diesen Vorgang. wird die Vorrichtung zum „Entwickeln" und „Ätzen" auf den Motorblock 18 aufgesetzt. Beim Besprühen des belichteten Photolacks 3 mit warmem Wasser einer definierten Durchflussmenge quellen diejenigen Photolackschichtabschnitte auf, die sich in der vorher stattfindenden Belichtung unterhalb der geschwärzten Filmflächen befanden. Nach dem Aufquellen kann der Photolack 3 mit warmem Wasser weggespült werden. Diesen Vorgang nennt man „Entwickeln". Nach dem „Entwickeln" werden die belichteten Photolackbereiche 3' des Photolacks 3 durch Auffüllen der Zylinderhülsen 1 mit verdünnter Chromsäure ausgehärtet. Nach Ablassen der Chromsäure in ein Auffanggefäß werden die Zylinderhülsen 1 mit Wasser gespült und der Photolack 3 mittels der Trocknungsapparatur durch Aufblasen von heißer Luft eingebrannt.
  • c) Die freigelegten Wandflächen 2 der Zylinderhülsen 1 werden nun mit einer sogenannten Ätze „A" besprüht, welche die Oberfläche angreift und dadurch längliche Rillen 5 von vorbestimmter Form und Tiefe erzeugt.
  • d) Nach dem „Ätzen" werden die Zylinderhülsen 1 mit Wasser gespült und sodann mit heißer, verdünnter Natronlauge besprüht, wodurch die gehärteten Bereiche 3' des Photolacks 3 abgelöst werden. Diesen Vorgang nennt man auch „Entschichten".
  • e) Nach dem Reinigen der entschichteten Zylinderinnenwände 2 mit Wasser, Trockenblasen mit Druckluft und Polieren mit Metallpaste ist die Behandlung abgeschlossen. Die Zylinderinnenwände 2 besitzen nun die gewünschte Rillenstruktur.

Die 2 zeigt einen der vier verwendeten Titaneinsätze 6 nebst O-Ring 7 und Verlängerungsrohr 8 aus Polypropylen. Der Titaneinsatz 6 wird verwendet, um ein Abdichten des unteren Zylinderhülsenrandes gegenüber den verwendeten Medien (z.B. Ätze) zu erreichen. Die Titaneinsätze 6 werden zu Beginn des Prozesses in die Zylinderhülsen 1 mit Hilfe eines Hammers und einer Kunststoffwelle hineingetrieben und bleiben darin bis zum Prozeßende. Der PVC-Stopfen 9 hat die Aufgabe, zur Optimierung der Trocknung beizutragen und ein Platzen des Luftballons 29 während der Belichtung zu verhindern. Der PVC-Stopfen 9 wird mittels eines Saugnippels 10 mit Haltearm 11 in die Zylinderhülse 1 eingelassen bzw. herausgenommen.

3 zeigt die Beschichtungsapparatur in einer schematischen Darstellung.

Die Beschichtungsapparatur besteht hierbei aus einer Beschichtungswanne 12 zur Aufnahme des Photolacks 3, einer Schlauchverbindung 13 von der Beschichtungswanne 12 zum Ventil 14 und einer Schlauchverbindung 19 von dem Ventil 14 zu einem speziell ausgebildeten, so genannten Vierkantrohr 15, dessen Form und Funktion im nachfolgenden Abschnitt näher erläutert werden. Von dort führen vier Schlauchverbindungen 16 zu den vier Ventilen 17 unterhalb des Motorblocks 18. Wichtig ist hierbei die Platzierung der Beschichtungswanne 12 oberhalb des Motorblocks 18, so daß erstens ein relativ geringer hydrostatischer Druck für den Beschichtungsvorgang erreicht wird und zweitens auf eine Pumpe zur Förderung des Photolacks 3 zu Beschichtungszwecken verzichtet werden kann.

Das vorgenannte Vierkantrohr 15 zeigt in der Seitenansicht b) das Zulaufrohr 19 und die vier Ablaufrohre 20 für den Photolack 3 und im Schnittbild c) seine spezielle Kastenform. An den einander gegenüber liegenden Längswänden des Vierkantrohres 15 sind zwei Strömungsbrecher 21 versetzt zu einander angeordnet und derart gegeneinander gerichtet, dass der durch das Vierkantrohr 15 strömende Photolack 3 auf dem Weg bis zu den Ablaufrohren 20 zweimal umgelenkt wird. Hierdurch wird mit einfachen Mitteln erreicht, dass der hydrostatische Druck bei allen vier Ablaufrohren 20 konstant ist, was wiederum eine gleichmäßige Beschichtung aller vier Zylinderhülsen 1 bewirkt.

Ohne diese Strömungsbrecher 21 würde nämlich der hydrostatische Druck in den Ablaufrohren 20, die zu den mittleren Zylinderhülsen führen, höher sein als der hydrostatische Druck in den Ablaufrohren 20, die zu den äußeren Zylinderhülsen führen. Ein unterschiedlicher hydrostatischer Druck hätte zwangsläufig ein unterschiedlich langes Befüllen der Zylinderhülsen 1 mit Photolack 3 und damit eine ungleichmäßige Beschichtung zur Folge.

4 zeigt die Apparatur zum Trocknen und Einbrennen der Photolackschicht a) in einer Seitenansicht und b) in einer Draufsicht.

Die Apparatur besteht aus dem Adapter für das Heizluftgebläse 22 sowie den zwei Heizluftgebläsen 23 in der Seitenansicht. Der Adapter für das Heizluftgebläse 22 dient der gezielten Um- und Hinleitung der von den Heizluftgebläsen 23 erzeugten Heißluft.

Bei dem in 5 gezeigten Film 4 sind die den gewünschten Rillen 5 entsprechenden Flächen F geschwärzt, während die dazwischen liegenden Filmflächen unbelichtet sind. Wie aus 6 ersichtlich, wird der belichtete Film 4 jeweils zu einem Zylinder zusammengerollt und dann in die Zylinderhülsen 1 eingeführt. Hierbei muß darauf geachtet werden, daß der Film 4 so zugeschnitten wird, daß die Längskanten des zusammengerollten Films 4 sich nicht überlappen, sondern möglichst bündig gegeneinander stoßen und der Film 4 auch in der Länge nicht über die Zylinderinnenwand 2 übersteht.

Die in den 7 und 8 dargestellte Vorrichtung dient zum Belichten der mit Photolack 3 beschichteten und mit einem belichteten Film 4 abgedeckten Zylinderinnenwand 2 der Zylinderhülse 1 und ist aus folgenden Teilen zusammengesetzt: Basis der Belichtungsapparatur ist eine Grundplatte 24 aus Polypropylen, die vier konische Bohrungen 25 enthält. In die konischen Bohrungen 25 werden jeweils passende konische Innenringe 26 eingesetzt. In den Bohrungen 27 der konischen Innenringe sind dichtend jeweils unten verschlossene Glasrohre 28 eingesetzt.

Ein länglicher Luftballon 29 wird jeweils von unten über das Glasrohr 28 gestülpt und mit seinem Öffnungsrand 30 zwischen den konischen Wänden der konischen Bohrung 25 und dem konischen Innenring 26 in einer Rille 31 im konischen Innenring 26 fest eingeklemmt, so daß der Zwischenraum zwischen Glasrohr 28 und Luftballon 29 vollkommen dicht ist. Eine unkontrollierte Ballonausdehnung beim Aufblasen des Luftballons 29 ist in jeder Zylinderhülse jeweils durch einen PVC-Stopfen 9 begrenzt, der sich bereits seit der Trocknung des Photolacks 3 im Titaneinsatz 6 befindet. Der Luftballon 29 ist vorzugsweise aus einem strapazierfähigen, durchsichtigen Latex Material hergestellt und darf auf keinen Fall beim Aufblasen reißen oder gar platzen. An der Grundplatte 24 ist ferner die Zuleitung 32 für die Druckluft angebracht, die mit Hilfe dreier T-Stücke 33 auf die einzelnen Zylinderhülsen 1 verteilt wird. Mit einer derartigen Verzweigung der Druckluftzuleitung 32 ist es möglich, einzelne Zylinderhülsen 1 zu belichten und damit den Prozeß schrittweise zu optimieren, anstatt in jedem Versuch alle vier Zylinderhülsen 1 gleichzeitig zu prozessieren.

Die Druckluft gelangt jeweils durch die Luftdurchlassöffnung 34 in den Raum zwischen Luftballon 29 und Glasrohr 28. Einem Herausdrücken des konischen Innenrings 26 aus der konischen Bohrung 25 beim Anlegen von Druckluft wird durch die Verwendung von jeweils zwei Niederhaltern 35 an jeder Zylinderhülse 1 entgegengewirkt. Diese werden nach dem Einfügen der konischen Innenringe 26 in die konischen Bohrungen 25 mit Hilfe von jeweils zwei Schrauben 36 angebracht. Des weiteren sind an der Grundplatte 24 zehn Bohrungen 37 für Flügelschrauben 38 angebracht. Mit Hilfe dieser Flügelschrauben 38 wird die Grundplatte 24 am Motorblock 18 fixiert. Schließlich werden in die Glasrohre 28 die Röhrenlampen 39 eingelassen.

Nach dem Anbringen und Fixieren der kompletten Belichtungseinheit am Motorblock 18 wird durch die Luftdurchlaßöffnungen 34 Luft eingeblasen, bis die Luftballons 29 an den eingelegten Filmen 4 anliegen und diese fest gegen die mit Photolack 3 beschichteten Zylinderinnenwände 2 der Zylinderhülse 1 drücken. Für einen einwandfreien Verfahrensablauf ist es wichtig, daß Blasenbildung zwischen dem Luftballon 29 und dem belichteten Film 4 unbedingt vermieden wird. Nach dem Einschalten der Röhrenlampen 39 kann die Belichtung durchgeführt werden.

Die in den 9 und 10 dargestellte Vorrichtung dient zum Entwickeln, Ätzen und Entschichten der in der Vorrichtung nach 7 und 8 belichteten Zylinderinnenwand 2 der Zylinderhülse 1.

Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Aufsatzblock aus Polypropylen, im folgenden kurz PP-Aufsatzblock 40 genannt, welcher mittels Feststellschrauben 41, die durch Bohrungen 69 im PP-Aufsatzblock 40 führen, am Motorblock 18 befestigt wird. Ferner ist zwischen PP-Aufsatzblock 40 und Motorblock 18 eine Teflon-Dichtung 42 angebracht. Der PP-Aufsatzblock 40 ist mit vier zentralen Bohrungen 43 zur vertikalen Führung einer Vorrichtung 44 zum Besprühen der Zylinderinnenwände 2 der Zylinderhülsen 1 mit warmem Wasser, Ätzmittel oder verdünnte Natronlauge versehen. Die Sprühvorrichtung 44 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus vier in den zentralen Bohrungen 43 verschieblich geführten Rohren 45, die jeweils an ihren unteren Enden einen Sprühkopf 46 besitzen, welcher die Sprühflüssigkeit mit einem nach unten gerichteten definierten Sprühkegel austreten läßt.

Die verschieblich geführten Rohre 45 sind an ihren oberen Enden mit einem oberhalb des PP-Aufsatzblockes 40 in vertikaler Richtung beweglichen Titan-Block 47 verbunden. Der Titan-Block 47 besitzt vier T-Bohrungen 48, die jeweils als eine Einlassöffnung 49 und eine Auslassöffnung 50 bzw. eine Austrittsöffnung 51 anzusehen sind. Im weiteren ist der Titan-Block 47 mit einer Kolben-Zylindereinheit 52 verbunden, durch welche die Sprühvorrichtung 44 oszillierend auf- und ab bewegbar ist.

Der Titan-Block 47 ist über Schläuche 53 und den dazugehörigen Verbindungsstücken 54 mit dem PP-Aufsatzblock 40 verbunden. Der PP-Aufsatzblock 40 verfügt über zwei nicht durchgehende Bohrungen 55, die jeweils eine Einlassöffnung 56 bzw. eine Auslassöffnung 57 für die verwendeten Medien darstellen. Seitlich am PP-Aufsatzblock 40 befinden sich ferner jeweils vier nicht durchgehende Bohrungen 58, deren Austrittsöffnungen 59 einen Medienübertrag aus dem PP-Aufsatzblock 40 in den Titan-Block 47 bewerkstelligen. Dabei verlaufen die nicht durchgehenden Bohrungen 58 im PP-Aufsatzblock 40 gerade so tief in den PP-Aufsatzblock 40 hinein, dass sie mit den in Längsrichtung des PP-Aufsatzblocks 40 angebrachten Bohrungen 55 eine Verbindung herstellen. Die Tiefe der zentralen Bohrungen 43 im PP-Aufsatzblock 40 ist gerade so bemessen, daß der Sprühkegel des Sprühkopfes 46 in seiner oberen Position oberhalb des Oberrandes der Zylinderhülse 1 ansetzt.

Durch die PP-Kunststoffrohre 8, die sich seit Prozeßbeginn in den Titaneinsätzen 6 in den Zylinderhülsen 1 befinden, werden die von der Sprühvorrichtung 44 in die Zylinderhülsen 1 eingebrachten Sprühflüssigkeiten in einen darunter befindlichen Sammelbehälter 60 eingeleitet.

Die in der 9c) rechts dargestellte Einlassöffnung 56 kann über eine Schlauchleitung 68 wahlweise mit Ätze, Natronlauge bzw. Spülwasser beaufschlagt werden. Die dazu nötigen Vorrichtungen sind in der Zeichnung mit Ätzleitung 62 bzw. Ventil Ätzlösung 61, Natronlaugeleitung 64 bzw. Ventil Natronlauge 63 und Spülwasserleitung 66 bzw. Ventil Spülwasser 65 gekennzeichnet. Die in der Detailzeichnung links dargestellte Auslassöffnung 57 mündet in eine Schlauchleitung 67, welche bereits verwendete Medien bzw. Medienrückstände abführt und zur Durchspülung des gesamten Schlauchleitungssystem Anwendung findet.

Es ist anzumerken, daß die vorteilhafte Anwendung der Erfindung nicht auf die Behandlung von mehreren parallel angeordneten zylindrischen Hülsen 1 beschränkt ist, sondern ebenso gut bei konisch ausgebildeten Hülsen, wie beispielsweise bei den Innenwänden von Rollenlager, Kugellager oder Gleitlager möglich ist, um mit dem vorliegenden Behandlungsverfahren eine Rillenstruktur an parallel angeordneten Gleitflächen vorzunehmen. Ebenso ist das Anwenden des Verfahrens bei einer von der Zahl 4 unterschiedlichen Zylinderzahl und bei in V-Form angeordneten Zylindern realisierbar.

1
Zylinderhülse
2
Zylinderinnenwand
3
Photolack
4
Belichteter Film
5
Rillen
6
Titaneinsatz
7
O-Ring
8
Verlängerungsrohr
9
PVC-Stopfen
10
Saugnippel
11
Haltearm
12
Beschichtungswanne
13
Schlauchverbindung
14
Ventil
15
Vierkantrohr
16
Schlauchverbindung
17
Ventil
18
Motorblock
19
Zulaufrohr
20
Ablaufrohr
21
Adapter für das Heizluftgebläse
22
Heizluftgebläse
23
Grundplatte
24
Konische Bohrung
25
Konischer Innenring
26
Bohrung im konischen Ring
27
Glasrohr
28
Luftballon
29
Öffnungsrand
30
Rille
31
Zuleitung für Druckluft
32
T-Stück
34
Luftdurchlassöffnung
35
Niederhalter
36
Schrauben
37
Bohrung
38
Flügelschrauben
39
Röhrenlampe
40
Aufsatzblock
41
Feststellschrauben
42
Teflon-Dichtung
43
Zentrale Bohrung
44
Sprühvorrichtung
45
Rohr
46
Sprühkopf
47
Titan-Block
48
T-Bohrung
49
Einlassöffnung
50
Auslassöffnung
51
Austrittsöffnung
52
Kolben-Zylindereinheit
53
Schlauch
54
Verbindungsstück
56
Einlassöffnung
57
Auslassöffnung
58
Bohrung
59
Austrittsöffnung
60
Sammelbehälter
61
Ventil Ätzlösung
62
Ätzleitung
63
Ventil Natronlauge
64
Natronlaugeleitung
65
Ventil Spülwasser
66
Spülwasserleitung
67
Schlauchverbindung
68
Schlauchverbindung
69
Bohrung


Anspruch[de]
Vorrichtung zur Erzeugung von Rillenstrukturen auf zylindrischen Gleitflächen in einem mehr zylindrischen Motorblock durch Anwendung eines photochemischen Ätzverfahrens, bestehend aus folgenden Verfahrensschritten:

• Beschichten der gereinigten Gleitflächen mit lichtempfindlichem Material, welches aus einer Kaliumdichromat dotierten Casein-in-Wasser-Suspension besteht und anschließendes Trocknen dieser Schicht,

• Anlegen eines die beschichtete Gleitfläche voll abdeckenden Belichtungsfilms (4) mit entsprechend den gewünschten Rillenstrukturen lichtundurchlässigen Filmflächen, die lichtdurchlässigen Belichtungsfilmbereiche haben die Aufgabe, die lichtundurchlässigen Belichtungsfilmbereiche voneinander abzugrenzen, wobei der Belichtungsfilm mittels Luftdruck zur festen Anlage an die zylindrische Innenwand gebracht wird,

• Belichten der beschichteten Zylinderinnenwand zur Erzeugung der Rillenstruktur,

• Entfernen des unbelichteten Materials, wodurch Öffnungen in der Beschichtung entstehen,

• Aushärten der beschichteten, getrockneten und belichteten Wandteile mittels gelber Chromsäure und anschließendes Einbrennen dieser Schichten mittels heißer Luft,

• Besprühen der belichteten Wandteile durch eine die Oberfläche auf eine vorbestimmte Rillentiefe angreifende Ätze und

• Ablösen der ausgehärteten Schichten nach dem Ätzen durch heiße verdünnte Natronlauge mit anschließendem Spülen und Trockenblasen der Rillen (5) der gesamten zylindrischen Innenwand.

gekennzeichnet durch:

• einen Titaneinsatz (6) mit darin eingelassenem O-Ring (7) aus Viton zur unteren Abdichtung der Zylinderhülsen (1) sowie

• Verlängerungsrohre (8) aus Polypropylen zur Umleitung der Medien.
Vorrichtung zum Beschichten der Zylinderinnenwände (2) in den Zylinderhülsen (1) im Motorblock (18) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

• eine oberhalb der zu prozessierenden Zylinderhülsen (1) im Motorblock (18) angebrachten Beschichtungswanne (12), aus der mittels einer Schlauchverbindung (13) und eines Ventils (14) der Photolack (3) in ein kastenförmig ausgebildetes, so genanntes Vierkantrohr (15) eingeleitet wird, welches ein Zulaufrohr (19) und entsprechend der Anzahl der Zylinderhülsen (1) gleich viele Ablaufrohre (20) besitzt,

• wobei an den einander gegenüber liegenden Innenwänden des Vierkantrohres (15) zwei Strömungsbrecher (21) versetzt zu einander angeordnet und derart gegeneinander gerichtet sind, dass der durch das Vierkantrohr (15) strömende Photolack (3) auf dem Weg bis zu den Ablaufrohren (20) zweimal umgelenkt wird, so dass an allen vier Ablaufrohren (20) ein konstanter hydrostatische Druck anliegt und

• wobei die Verbindung zwischen den Ablaufrohren (20) des Vierkantrohres (15) und den Verlängerungsrohren (8) im Motorblock (18) durch Schlauchverbindungen (16) über Ventile (17) hergestellt werden.
Vorrichtung zum Trocknen bzw. Einbrennen der an der Zylinderinnenwand (2) sich befindlichen Photolackschicht nach Anspruch 1 oder 2,

gekennzeichnet durch:

• PVC-Stopfen (9), die mittels eines Saugnippels (10) mit Haltearm (11) in die Titaneinsätze (6) eingeführt bzw. entfernt werden und

• einen Adapter (22) für das Heizluftgebläse (23), welches die zur Trocknung bzw. zum Einbrennen der Photolackschicht erforderliche Luft an die dafür vorgesehene Stelle leitet.
Vorrichtung zum Belichten der Innenwand einer Zylinderhülse (1) in einem Motorblock (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

gekennzeichnet durch:

• eine Grundplatte (24) mit vier konischen Bohrungen (25),

• dazu passenden vier konischen Innenringen (26) die jeweils mit zylindrischen Bohrungen (27) versehen sind,

• Glasrohren (28), die in den Innenringbohrungen (27) eingelassen sind,

• Luftballons (29), die mit ihrem jeweiligen Öffnungsrand (30) je in eine Rille (31) im konischen Innenring (26) eingeklemmt werden,

• Zuleitungen für Druckluft (32), die mittels T-Stücken (33) mit den Luftdurchlassöffnungen (34) in den konischen Innenringen (26) verbunden werden,

• jeweils zwei Niederhaltern (35) pro konischen Innenring (26), die mittels Schrauben (36), welche in Bohrungen (37) der Grundplatte (24) angebracht sind, dazu dienen, die konischen Innenringe (26) zu fixieren,

• Flügelschrauben (38), die die Grundplatte (24) mit dem Motorblock (18) verbinden und

• vier Röhrenlampen (39), welche die für die Belichtung nötige UV-Lichtenergie bereitstellen.
Vorrichtung zum Entwickeln, Ätzen und Entschichten der in der Vorrichtung gemäß Anspruch 4 belichteten Zylinderinnenwände (2) von Zylinderhülsen (1) in einem Motorblock (18), gekennzeichnet durch:

• einen Aufsatzblock aus Polypropylen, im folgenden PP-Aufsatzblock (40) genannt, der mittels Feststellschrauben (41), die durch Bohrungen (69) führen, und einer Teflon-Dichtung (42) mit dem Motorblock (18) verbunden wird,

• vier in den PP-Aufsatzblock (40) eingelassene zentrale Bohrungen (43), in denen sich jeweils ein Sprühkopf (46) befindet, der über ein vertikal bewegliches Rohr (45) mit der Sprühvorrichtung (44) oberhalb des PP-Aufsatzblocks (40) verbunden ist,

• der genannten Sprühvorrichtung (44), welche sich aus einem Titan-Block (47) und den darin eingeschraubten Rohren (45) zusammensetzt,

• aus vier im Titan-Block (47) angebrachte T-Bohrungen (48), welche eine seitliche Einlassöffnung (49), eine entsprechende Auslassöffnung (50) und eine nach unten führende Austrittsöffnung (51) erzeugen,

• einer Kolben-Zylindereinheit (52), die die oszillierende Bewegung des Titan-Blocks (47) bewerkstelligt,

• medienresistenten Schläuchen (53), welche mittels Verbindungsstücken (54) den Titan-Block (47) mit dem PP-Aufsatzblock (40) verbinden,

• im PP-Aufsatzblock (40) zwei längs angebrachte nicht durchgehende Bohrungen (55), deren offene Enden jeweils in eine Einlassöffnung (56) bzw. eine Auslassöffnung (57) münden,

• acht rechtwinklig an obengenannte Bohrungen (55) angebrachte nicht durchgehende Bohrungen (58), deren Austrittsöffnungen (59) mittels Verbindungsstücken (54) und Schläuchen (53), die Medien aus dem PP-Aufsatzblock (40) in den Titan-Block (47) einleiten,

• einem Sammelbehälter (60), der die für den Prozeß benötigten Medien auffängt,

• einer Ätzleitung (62), deren Durchfluß über ein Ventil (61) reguliert werden kann,

• einer Natronlaugeleitung (64), deren Durchfluß über ein Ventil (63) eingestellt wird,

• einer Spülwasserleitung (66), deren Durchfluß ebenfalls über ein Ventil (65) reguliert wird,

• einer für den beschriebenen Prozess geeigneten Anordnung der Zuleitungen und Ventile derart, daß jederzeit die Schlauchverbindung (67), die sowohl zum Natronlaugeventil (63), als auch zum Ätzlösungsventil (61), als auch zum Spülwasserventil (65) führt, mit Spülwasser gespült werden kann. Ebenso lässt sich die direkt gegenüber angebrachte Schlauchverbindung (68) mit Spülwasser spülen.






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