Kolbenbolzen für einen Verbrennungsmotor

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Kolbenbolzen für einen Verbrennungsmotor .

Kolbenbolzen dienen in Verbrennungsmotoren im Wesentlichen der übertragung der Bewegung des Kolbens auf ein Pleuel, dessen Bewegung wiederum auf die Kurbelwelle übertragen wird. Zwischen dem Kolbenbolzen und den sogenannten Bolzenaugen des Kolbens und/ oder dem Auge des Pleuels tritt Relativbewegung auf. Zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs ist somit in diesem Bereich die Reibung möglichst gering zu halten. Ferner ist es stets wünschenswert, den Verschleiß zu minimieren, und damit die "Fressneigung" zu reduzieren.

Stand der Technik

Zu diesem Zweck ist es bekannt, DLC {diamond like carbon) - Beschichtungen vorzusehen.

Diesbezüglich beschreibt die WO 2007/020139 Al Beschichtungen für Kolben und Kolbenringe, die als DLC-Schicht ausgeführt sind und stets mittels einer Zwischenschicht auf die genannten Bauteile aufgebracht werden. Ferner können die Beschichtungen einen Wasserstoffanteil von 20 bis 30 At-% (Atomprozent) aufweisen.

Die EP 1 783 349 Al beschreibt Kolben, Kolbenringe und Kolbenbolzen mit DLC-Beschichtungen, die Wasserstoffanteile von 20 bis 40 At-% haben. Es ist jedoch stets ein erheblicher Anteil von Silizium in der DLC-Schicht vorgesehen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenbolzen zu schaffen, der im Hinblick auf die Reib- und Verschleißeigenschaften verbessert ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den im Anspruch 1 beschriebenen Kolbenbolzen.

Demzufolge weist dieser eine DLC-Schicht mit weniger als 1 At-% Silizium und einen Wasserstoffanteil von 20 At-% oder mehr und 65 At-% oder weniger auf. Es wurde festgestellt, dass mit einer derartigen Beschichtung die günstigen Reib- und Verschleißeigenschaften der DLC-Schicht auch bei erhöhten Temperaturen beibehalten werden können. Es sei erwähnt, dass die DLC-Beschichtungen auch als amorphe Kohlenstoffschichten bezeichnet werden. Im Hinblick auf den Wasserstoffgehalt zeigen erste Untersuchungen, dass das Reib- und Verschleißverhalten der Beschichtungen bei erhöhten Temperaturen mit steigendem Wasserstoffgehalt verbessert wird. Somit können diese Eigenschaften eines Kolbenbolzens durch die erfindungsgemäße Beschichtung verbessert werden, und die Fressneigung kann reduziert werden.

Bevorzugt ist die DLC-Beschichtung unmittelbar auf das Grundmaterial des Kolbenbolzens aufgebracht. Jedoch kann insbesondere bei einem Wasserstoffanteil von mehr als 30 At-%

auch eine Zwischenschicht zwischen der DLC-Beschichtung und dem Grundmaterial des Kolbens, Kolbenrings oder Kolbenbolzens vorgesehen sein.

Als Wirkmechanismus, auf den die Erfindung jedoch keineswegs beschränkt ist, sei erwähnt, dass die Kohlenstoff- Wasserstoff-Verbindungen insbesondere bei erhöhten Temperaturen stabiler sind als die Kohlenstoff-Kohlenstoff- Bindungen. Hierdurch wird die Bindungswechselwirkung mit dem Gegenkörper, also im Fall des Kolbenbolzens mit den Bolzenaugen und/oder dem Auge des Pleuels, geschwächt, und das sogenannte Anti-Sticking-Verhalten steigt. Ferner sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass die DLC-Schicht graphitisiert wird, was einem Zerfall der DLC-Schicht gleich kommt. Ferner haben erste Untersuchungen gezeigt, dass durch die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung auch die Härte und das Eindringmodul der Oberfläche erhöht werden können.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kolbenbolzens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Bei ersten Untersuchungen hat sich insbesondere ein Wasserstoffanteil von mehr als 25 At-% in der DLC-Schicht als günstig erwiesen.

Dies gilt in besonderer Weise für einen ggf. Wasserstoffanteil von mehr als 30 At-%. Mit diesem Merkmal, kombiniert mit den oben und/oder nachstehend genannten weiteren Merkmalen ist auch ein Kolben oder Kolbenring mit einer derartigen Beschichtung, im Fall des Kolbens bevorzugt am Kolbenschaft, als Gegenstand der Erfindung anzusehen.

Eine weitere Verbesserung konnte ferner für einen Wasserstoffanteil von mehr als 40 At-% festgestellt werden. Es sei für diesen Fall erwähnt, dass hier günstige Eigenschaften der DLC-Beschichtung auch für Siliziumanteile von 1 At-% oder mehr zu erwarten sind.

Schließlich ist insbesondere im Bereich eines Wasserstoffanteils von mehr als 50 At-% eine besondere Verbesserung der Eigenschaften des beschichteten Kolbenbolzens, Kolbens oder Kolbenrings zu erwarten.