CN110691660B - 用于制造曲轴箱的铸模以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的曲轴箱的铸模，该铸模具有水套芯，其中，所述水套芯具有框架芯和冷却通道芯，并且设置至少一个接片芯(30)，所述接片芯设计并且定位用于在曲轴箱的气缸接片中形成冷却通道，并且所述至少一个接片芯(30)保持在所述框架芯上并且通过上芯被定心或能被定心。

Description

用于制造曲轴箱的铸模以及方法

技术领域

本发明涉及用于内燃机的曲轴箱的铸模、用于制造曲轴箱的方法以及铸模的用途。

背景技术

内燃机的机械负载以及热负载基于上升的功率密度总是进一步增加。在该关系中已知，冷却曲轴箱的气缸接片，其中，冷却通道经常在铸造曲轴箱之后钻出。这当然是费力、昂贵并且关于冷却通道的几何结构非常不灵活的。此外也已知，通过使用对应的接片冷却芯，已经在铸造曲轴箱时考虑在接片中的可能的冷却通道。在这里，当然芯的定位证实为特别有问题。所述定位必须非常可靠并且精确地进行，因为在气缸之间的极薄壁的接片只允许最小的公差。

发明内容

因此，本发明的任务是，给出一种用于曲轴箱的铸模、一种用于制造曲轴箱的方法以及一种铸模的用途，其消除上面提到的缺点并且在此尤其是能够实现接片冷却的非常可靠的并且过程安全的铸造。

为此，本发明提出一种用于内燃机的曲轴箱的铸模，所述铸模具有水套芯，其中，所述水套芯具有框架芯和冷却通道芯，其中，设置有至少一个接片芯，所述接片芯设计并且定位用于在曲轴箱的气缸接片中形成冷却通道，并且其中，所述至少一个接片芯保持在所述框架芯中并且通过上芯被定心或能被定心。

本发明还提出一种用于制造内燃机的曲轴箱的方法，该方法具有如下步骤：-提供包括水套芯的铸模，其中，所述水套芯具有框架芯和冷却通道芯；-将接片芯设置在所述框架芯上；-然后，将所述水套芯定心并且将所述接片芯定心。

本发明还提出一种按照本发明所述的铸模或按照本发明所述的方法在制造内燃机时的用途。

按照本发明，用于内燃机的曲轴箱的铸模具有水套芯，其中所述水套芯具有框架芯和冷却通道芯，并且设置有至少一个接片芯，所述接片芯设计并且定位用于在曲轴箱的气缸接片中形成冷却通道，并且所述至少一个接片芯保持在框架芯上并且通过上部的芯或上芯被定心或能被定心。上芯或盖芯尤其是如下芯，所述芯向上端封曲轴箱并且例如形成上盖。有利地，通过水套芯的框架芯来进行接片芯的预定心或预定位。实际的最终定心则通过所述上芯进行。亦即，接片芯优选首先放入在水套的框架芯中并且在此仅预定心。在关闭铸模时，其中铸模按照优选的实施形式优选构造为硬模(Kokille)，然后进行接片芯的最终定心，尤其是通过在上芯中的定心面进行最终定心。

优选地，所述铸模设计为使得水套芯(在时间方面)在接片芯之前被定心。有利地，在关闭铸模或尤其是硬模时，首先对水套定心并且之后对接片芯定心、优选两者通过在上芯中的对应的定心面定心。

优选地，接片芯具有至少一个冷却通道区段，所述冷却通道区段通过多个尤其是分立的保持面靠置或保持在框架芯中和/或框架芯上或框架芯处。换句话说，接片芯通过多个(分立的)保持面保持在框架芯中和/或框架芯上或框架芯处。优选地，保持面垂直于或基本上垂直于曲轴箱的气缸轴线取向。通过接片芯首先只靠置在水套芯的框架芯上，可避免芯的应力或裂口。所述至少一个冷却通道区段是接片芯的如下区域，所述区域在曲轴箱的接片中形成实际的冷却通道，或多个冷却通道。通过多个分立的保持面，按照优选的实施形式，例如实现接片芯在框架芯中或总体地在水套芯中的三点或四点支承结构。按照一种实施形式，所有支撑位置处于之后的铸件外部。

按照一种实施形式，保持面沿曲轴箱的纵向方向看相对于冷却通道区段错开地构造或设置。换句话说，所述至少一个冷却通道区段参考保持面基本上居中地设置，这有利于接片芯的稳定性以及精确的可定位性。

按照一种实施形式，保持面矩形或基本上矩形地形成，亦或圆地、尤其是圆形地或椭圆形地并且尤其是参考纵向方向成对地沿着和/或横向于该方向取向。这是特别有利的，因为通过该配置，节省空间地能相继地设置多个接片芯。在这里要提到，作为另一个优点要强调，对于曲轴箱的每个接片设置单独的接片芯。由此可实现将每个芯单独地定心，由此尤其能使收缩的影响最小化。

按照一种实施形式，多个(例如两个、三个、四个或更多个)冷却区段相叠地设置。所述多个冷却通道区段或一个冷却通道区段的横截面优选基本上矩形或透镜形或椭圆形地构造，但也可圆地、尤其是圆形或有角地、必要时也多角地构造。精确的几何结构尤其是依赖于接片的可供使用的壁厚或在相应的冷却区段中的希望的流动特定。此外，冷却通道区段可在几何方面不仅关于其形状而且关于其大小区分。

优选地，接片芯具有多个布置结构区段，所述布置结构区段从所述至少一个冷却通道区段离开地延伸并且所述布置结构区段在端侧具有保持面。接片芯借此有利地具有支承结构以及具有实际的接片冷却轮廓，所述支承结构通过所述布置结构区段实现，所述实际的接片冷却轮廓通过至少一个冷却通道区段实现。在此，所述布置结构区段相比于所述至少一个冷却通道区段而言明显更厚地构成并借此给予本身非常敏感的接片冷却轮廓稳定性，所述接片冷却轮廓通过至少一个冷却通道区段实现。

优选地，所述布置结构区段接片形地并且尤其是跟随气缸轮廓地构造。适宜地，(沿气缸轴线看)所述布置结构区段至少局部弓形或圆弧形地形成。有利地，可由此实现用于气缸套筒的布置结构和可能的预浇注的拉杆的自由空间，所述拉杆优选是上芯的组成部分。

按照一种实施形式，接片芯为了提高稳定性而具有至少一个支撑元件。适宜地，所述支撑元件构成或设置为使得其连接一个或多个布置结构区段。

按照一种实施形式，支撑元件设置在所述至少一个冷却通道区段上方。适宜地，支撑元件与此对应也定位在之后的铸件外部。

按照一种优选的实施形式，所述至少一个支撑元件构造为芯支承部或芯标记。亦即优选地，接片芯的最终的定心通过支撑元件或通过上芯和支撑元件进行。

替代地(或附加地)，布置结构区段在端侧具有或形成用于上芯的芯支承部或对其成形。换句话说，端部区段在端侧构成为使得定心通过上芯的合适的定心面实现或能实现。

按照一种实施形式，在冷却区段上构造至少一个保持面。在冷却通道区段上的保持面直接设计用于布置或贴靠在水套芯的冷却通道芯上。按照一种实施形式，接片芯具有两个布置结构区段，所述布置结构区段在端侧具有保持面，其中，直接在冷却通道区段上设置有第三保持面，以用于贴靠在水套芯的冷却通道芯上。因此，实现三点支承结构，所述三点支承结构非常细长并且节省空间地构成，并且在此通过通过三个点的支撑，能够在公差最小的情况下实现优化的定向。接片冷却装置以及曲轴箱的水套在该实施形式中直接相互连接。

按照一种实施形式，(在冷却通道区段上的)前述的保持面构造为突出部和/或凹进部。适宜地，由此在保持面和水套之间有形锁合结构。构造为突出部的保持面有利地嵌接到水套中的凹进部中或反之亦然，由此可有利地实现非常精确的(预)定心。亦即适宜地，在对应于上述保持面的位置上在水套上/中形成对应的突出部和/或凹进部。

替代地，尤其是在述实施形式中，冷却通道区段或在最下设置的冷却通道区段与水套的冷却通道芯并且借此与之后的水套间隔开。当希望时，当然在这里也可例如借助孔对通道再加工。通过单独的支承结构或前述的距离，可有利地排除在芯之间的弹跳/铸件毛边。

按照一种实施形式，所述布置结构区段在端侧具有竖直的保持面，所述保持面一方面用于通过上芯实现上述定心，但也用于在水套芯的框架芯中的预定心。

按照一种实施形式，在所述布置结构区段上设置芯接头。这是特别有利的，因为如已经提到的，所述布置结构区段比通常非常薄的冷却通道区段显著较大地定尺寸。按照一种实施形式，在所有布置结构区段上、例如在所有四个布置结构区段上设置芯接头、亦即如下区域，在所述区域上，所述一个芯或多个芯通过注塑喷嘴填充/已填充。

按照一种实施形式，接片芯由型砂制造，其具有无机粘结剂或一种无机粘结剂。代替常规的有机粘合剂，优选使用特别对环境友好的无机的粘合系统。该粘合剂几乎不释放对环境有害的排放并且在此能够实现复杂的砂芯的制造。例如使用基于水玻璃的硅酸盐粘结剂，其在其化学的结构方面与石英砂非常类似。芯的硬化通过缩聚反应进行，其中水被分离出来。亦即芯砂只须通过热的射芯工具和热空气冲洗来干燥。有利地，接片芯完全由成形材料或型砂或芯砂制成，亦即不具有例如用于稳定化的其他金属嵌件等。

本发明也针对一种用于制造内燃机的曲轴箱的方法，该方法具有如下步骤：

-提供包括水套芯的铸模，其中，所述水套芯具有框架芯和冷却通道芯；

-将接片芯设置在所述框架芯上；

-然后，尤其是通过上芯，将所述水套芯定心并且将所述接片芯定心。

适宜地，接片芯单独地射入并且在水套的框架芯中置入并且预定心。在射入硬模时，首先将水套准确地定心并且然后将接片芯定向，优选两者通过在上芯中的对应的定心面定心。

本发明还涉及一种按照本发明的铸模或按照本发明的方法在制造内燃机时的用途。

关联铸模提到的优点和特征类似地并且对应地适用于按照本发明的方法以及对于按照本发明的用途，并且彼此反之亦然。

附图说明

其他的优点和特征关于铸模或接片芯的优选实施形式的后续的说明参考附图得出。

附图中：

图1示出接片芯的一种实施形式的立体图；

图2示出水套芯连同许多接片芯的立体图；

图3示出水套芯的剖面图，在其中设置多个接片芯；

图4示出图3的水套芯的另一个剖面图；

图5示出接片芯的另一实施形式的俯视图；

图6示出包括三点支承部的接片芯的另一实施形式。

具体实施方式

图1以立体图示出接片芯30，所述接片芯在其中间区域中具有两个冷却通道区段32，所述两个冷却通道区段相互连接。总体上有四个布置结构区段34从其离开地延伸，其中这些布置结构区段在端侧具有保持面36，所述保持面设计用于将接片芯30贴靠或布置在水套芯的在这里未示出的框架芯上。在布置结构区段34之间或在冷却通道区段32上方，尤其是为了加固或稳定整个接片芯30，设置有支撑元件38。除了保持面36之外，布置结构区段34在端侧具有竖直的布置结构面40，所述竖直的布置结构面尤其用于接片芯在水套芯的框架芯中的预定心。此外，所述布置结构区段34在端侧构成为使得通过在这里未示出的另一个芯、例如上芯或盖芯能够实现接片芯30的定心。换句话说，该布置结构区段在端侧形成芯支承部或芯标记39，其设置用于在(例如上芯的)对应芯标记中定心。替代或附加地，支撑元件38优选地作为芯支承部或芯标记起作用。

图2在立体图中示出水套芯20，所述水套芯沿纵轴线L延伸并且具有框架芯22以及冷却通道芯24。冷却通道芯24是水套芯20的如下区域或区段，所述区域或区段在完成的曲轴箱中成形真正的“水套”。可清楚看出四个气缸开口，其中在它们之间、亦即在之后气缸的接片中布置或设置分别一个接片芯30。附图标记32参阅接片芯30的冷却通道区段。此外，在这里示出的接片芯30的实施形式对应于由图1已知的实施形式，从而对其参阅。还要提到，接片芯30的形状能够实现到水套芯20的框架芯22中的简单放入或套装，尤其是通过保持面或(竖直的)布置结构面的定向，参考图1。布置结构区段跟随气缸轮廓。沿水套芯20的纵轴线L，接片芯30的保持面相对于一个冷却通道区段32或多个冷却通道区段32错开，由此，冷却通道区段32大致居中地设置在布置结构区段的保持面之间。由此实现非常稳定的接片芯30，其此外可非常准确地定位。

图3现在示出由图2已知的水套芯沿纵轴线L的剖面图。尤其是可看出框架芯22以及水套芯的本身的冷却通道芯24。总体上可看出三个接片芯30，其中两个外部的接片芯仅仅部分地示出相应的布置结构区段34。布置结构区段34分别具有保持面36，由此所述布置结构区段支撑在水套芯的框架芯22上或靠置在其上。尤其是可看出非常薄的冷却区段32，所述冷却区段形成之后的接片冷却通道。就此设置地支撑元件38以附图标记38标画，所述支撑元件显著提高整个布置结构的稳定性并且有利地作为芯支承部或芯标记起作用。

图4现在示出横向于纵轴线L的另一个剖面图，其中在这里再次可看出接片芯30的冷却区段32或其相对于水套芯20的冷却通道芯24的距离。此外，在该视图中还可看出支撑元件38或布置结构区段34连同其端侧构成的保持面36的走向。以附图标记H勾画(曲轴箱的)构件高度。在该关系中明显可看出，接片芯的所有支撑位置处于之后的铸件外部。

利用附图标记37，勾画在接片芯的一种替代实施形式中的另外的保持面的可行位置。在该实施形式中，例如只存在左边的布置结构区段，而接片芯在右边的区域中直接通过保持面37支撑在水套芯的冷却通道芯上。

图5最后示出接片芯30的另一实施形式的俯视图，其具有两个布置结构区段34，所述两个布置结构区段从冷却通道区段32成对离开地延伸。对置地构造有另一个布置结构区段34，从而实现三点支承部。

图6示出包括三点支座的接片芯30的另一实施形式，其中在上部的图像半部中示出其在水套芯20的水套24中的布置结构。在该实施形式中的焦点在于保持面37构造为突出部，所述突出部嵌接到水套24中的对应构造的凹进部中。下部的视图示出接片芯30的俯视图，其中可见其非常细长的结构。然而，通过与水套24的形锁合或耦合，实现非常可靠的布置结构或预定心。此外，所述特征由在先的图已知。

附图标记列表

20 水套芯

22 框架芯

24 冷却通道芯

30 接片芯

32 冷却通道区段

34 布置结构区段

36 保持面

37 保持面、突出部

38 支撑元件

39 芯支承部、芯标记

40 竖直的布置结构面

L 纵轴线

H 构件边界、构件高度

Claims (14)

1.用于内燃机的曲轴箱的铸模，所述铸模具有水套芯(20)，

其中，所述水套芯(20)具有框架芯(22)和冷却通道芯(24)，

其中，设置有至少一个接片芯(30)，所述接片芯设计并且定位用于在曲轴箱的气缸接片中形成冷却通道，并且

其中，所述至少一个接片芯(30)保持在所述框架芯(22)中并且通过上芯被定心或能被定心，其中，所述接片芯(30)具有至少一个冷却通道区段(32)，并且所述接片芯(30)通过多个保持面(36)靠置在所述框架芯(22)处或靠置在所述框架芯上，所述保持面垂直于曲轴箱的气缸轴线取向，所述保持面(36)沿所述曲轴箱的纵向方向(L)与所述至少一个冷却通道区段(32)错开地构造。

2.按照权利要求1所述的铸模，其中，所述铸模设计为使得所述水套芯(20)在所述接片芯(30)之前被定心。

3.按照权利要求1或2所述的铸模，其中，多个冷却通道区段(32)相叠地设置。

4.按照权利要求1或2所述的铸模，其中，所述接片芯(30)具有多个布置结构区段(34)，所述布置结构区段从所述至少一个冷却通道区段(32)离开地延伸并且所述布置结构区段在端侧具有所述保持面(36)。

5.按照权利要求4所述的铸模，其中，所述布置结构区段(34)接片形地并且跟随气缸轮廓地构造。

6.按照权利要求1或2所述的铸模，其中，所述接片芯(30)为了提高稳定性而具有至少一个支撑元件(38)。

7.按照权利要求6所述的铸模，其中，所述支撑元件(38)设置在所述至少一个冷却通道区段(32)上方。

8.按照权利要求6所述的铸模，其中，所述至少一个支撑元件(38)构造为芯支承部或芯标记。

9.按照权利要求1或2所述的铸模，其中，在一个冷却通道区段(32)上构造有至少一个另外的保持面(37)。

10.按照权利要求9所述的铸模，其中，所述另外的保持面(37)构造为突出部和/或凹进部。

11.按照权利要求4所述的铸模，其中，在所述布置结构区段(34)上设置有芯接头。

12.用于制造内燃机的曲轴箱的方法，该方法具有如下步骤：

-提供包括水套芯(20)的铸模，其中，所述水套芯(20)具有框架芯(22)和冷却通道芯(24)；

-将接片芯(30)设置在所述框架芯(22)上，其中，所述接片芯(30)具有至少一个冷却通道区段(32)，并且所述接片芯(30)通过多个保持面(36)靠置在所述框架芯(22)处或靠置在所述框架芯上，所述保持面垂直于曲轴箱的气缸轴线取向，所述保持面(36)沿所述曲轴箱的纵向方向(L)与所述至少一个冷却通道区段(32)错开地构造；

-然后，将所述水套芯(20)定心并且将所述接片芯(30)定心。

13.按照权利要求12所述的方法，其中，通过上芯将所述水套芯(20)定心并且将所述接片芯(30)定心。

14.按照权利要求1-11中任一项所述的铸模或按照权利要求12或13所述的方法在制造内燃机时的用途。

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