DE102009004542B4

DE102009004542B4 - Verfahren zur Herstellung eines Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102009004542B4
Application number: DE102009004542.2A
Authority: DE
Inventors: Lars TAENZER; Manfred Tremmel; Juergen Flierl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2009-01-14
Publication date: 2018-09-06
Anticipated expiration: 2029-01-15
Also published as: DE102009004542A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Kurbelgehäuses (1) eines Verbrennungsmotors, der mindestens einen Zylinder (2) mit einer beschichteten Zylinderlauffläche (6) aufweist, mit folgenden Schritten:
- Gießen eines Kurbelgehäuses (1) mit mindestens einem Zylinder, wobei nach dem Gießen das kurbelraumseitige Ende des Zylinders (2) zunächst noch durch einen angegossenen Zylinderboden verschlossen ist, der über einen in Zylinderumfangsrichtung umlaufenden Übergangsbereich (5) in eine Wandung des Zylinders (2) übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (5) ringartig von dem späteren Zylinder (2) in den Kurbelraum (3) absteht,
- Entfernen, des Zylinderbodens, so dass der Zylinder (2) zum Kurbelraum (3) hin offen ist, wobei der Übergangsbereich (5) zunächst stehen bleibt,
- Ansetzen einer Buchse (8) an den Übergangsbereich (5),
- Beschichten der gesamten Lauffläche (6) des Zylinders (2) einschließlich der Innenseite (9) des Übergangsbereichs (5), wobei die Buchse (8) verhindert, dass Beschichtungsmaterial auf Wandungen des Kurbelraums (3) gelangt, und
- Abfräsen des Übergangsbereichs (5).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Kurbelgehäuse von Verbrennungsmotoren werden üblicherweise im Druckgussverfahren gegossen. Es ist bekannt, die Laufflächen der einzelnen Zylinder mittels einer sogenannten „Drehlanze“ mit einer Beschichtung zu versehen. Bei der „Drehlanze“ handelt es sich um eine in Zylinderlängsrichtung verfahrbare und gleichzeitig rotierbare „Düse“, mittels der im sogenannten Lichtbogendrahtspritzverfahren Beschichtungsmaterial auf die Lauffläche eines Zylinders appliziert werden kann. Dabei ist es wichtig, dass die gesamte Zylinderlauffläche gleichmäßig beschichtet wird. Insbesondere soll die Zylinderlauffläche auch am kurbelraumseitigen Ende des Zylinders noch einwandfrei beschichtet sein. Ein Partikeleintrag in den Kurbelraum bzw. auf die den Kurbelraum bildenden Innenseiten der Wände des Kurbelgehäuses ist dabei jedoch in jedem Fall zu vermeiden, da sich die Partikel im Betrieb ablösen und in das Öl gelangen könnten, was zu Motorschäden führen könnte.
Die DE 102 21 673 A1 zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines Zylindergehäuses einer mehrzylindrigen, flüssigkeitsgekühlten Hubkolbenmaschine.
Die DE 199 10 665 A1 betrifft eine Hilfsvorrichtung zum thermischen Beschichten von Flächen eines Innenraums, insbesondere von Zylinderlaufflächen eines Zylinderkurbelgehäuses einer Verbrennungskraftmaschine.
Aus der DE 101 09 565 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur partiellen thermochemischen Vakuumbehandlung von mechanischen Werkstücken bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Kurbelgehäuses mit mindestens einem Zylinder anzugeben, dessen Lauffläche mit einer Beschichtung versehen ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors mit mindestens einem Zylinder mit beschichteter Zylinderlauffläche. Zunächst wird das Kurbelgehäuse mit mindestens einem Zylinder gegossen. Als Gießverfahren kommt z.B. ein Druckgussverfahren in betracht. Wenn in der vorliegenden Beschreibung oder in den Patentansprüchen von Druckguss bzw. Druckgießen die Rede ist, so ist dies nur beispielhaft, nicht aber einschränkend zu verstehen, da prinzipiell auch andere Gießverfahren geeignet erscheinen. Nach dem (Druck-)gießen ist das kurbelraumseitige Ende des mindestens einen Zylinders zunächst noch durch eine angegossene „Kappe“ bzw. einen angegossenen „Zylinderboden“ verschlossen. Die „Zylinderkappe“ bzw. der „Zylinderboden“ geht über einen in Zylinderumfangsrichtung umlaufenden „Übergangsbereich“ in die Wandung des Zylinders über. Der Übergangsbereich steht dabei ringartig von dem späteren Zylinder ab und ragt zumindest ein geringes Stück weit in den Kurbelraum des Kurbelgehäuses.
Nach dem Aushärten des Kurbelgehäuses wird die Kappe bzw. der Zylinderboden durchgestanzt, so dass der Zylinder zum Kurbelraum hin offen ist. Der Übergangsbereich bleibt auch nach dem Durchstanzen stehen.
Anschließend erfolgt die Beschichtung des Zylinders. Um eine Kontamination der Innenseiten der Kurbelgehäusewände mit Beschichtungsmaterial zu vermeiden, wird eine Buchse verwendet. Eine Stirnseite der Buchse wird an den Übergangsbereich angesetzt. Die Buchse kann dabei den Übergangsbereich von außen her umschließen. Der Übergangsbereich bildet dabei einen „Wulst“, Der Wulst bildet mit Stirnseite der Buchse bzw. Absaughülse eine Art Labyrinthdichtung, wodurch eine Kontamination des Kurbelraums mit Beschichtungspartikel zuverlässig verhindert wird.
Nach dem Ansetzen der Buchse wird die gesamte Lauffläche des Zylinders einschließlich der Innenseite des Übergangsbereichs mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet. Das Beschichten kann beispielsweise im sogenannten Lichtbogendrahtspritzverfahren mittels einer axial verfahrbaren und drehbar angeordneten Drehlanze erfolgen. Das Lichtbogendrahtspritzverfahren an sich ist bekannt und braucht daher nicht näher beschrieben werden. Die Buchse verhindert, dass während des Beschichtens Beschichtungsmaterial auf Wandungen des Kurbelraums gelangt.
Nach dem Beschichten wird die Buchse wieder entfernt und der Übergangsbereich wird auf eine vordefinierte Länge abgefräst, wodurch sich ein qualitativ einwandfreies kurbelraumseitiges Ende des Zylinders ergibt. Somit ist sichergestellt, dass die Beschichtung auch unmittelbar am kurbelraumseitigen Ende der Zylinderlauffläche einwandfrei ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung steht der Übergangsbereich zumindest geringfügig in Bezug auf die Zylinderlauffläche radial nach innen oder radial nach außen ab. Weiterhin kann die Buchse den Übergangsbereich von außen her umschließen.
Um jegliche Kontamination des Kurbelraums mit Beschichtungsmaterial zu verhindern, kann vorgesehen sein, dass während des Beschichtens überschüssiges Beschichtungsmaterial „von unten her“ über die Buchse abgesaugt wird.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die einzige 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Kurbelgehäuse im Bereich eines Zylinders.

1 zeigt ein im Druckgussverfahren gegossenes Kurbelgehäuse 1 mit mehreren Zylindern, von denen in der hier gezeigten Schnittdarstellung lediglich ein Zylinder 2 zu erkennen ist. Im unteren Bereich des Kurbelgehäuses 1 befindet sich der Kurbelraum 3, d.h. derjenige Bereich, in dem später, d.h. beim fertig montierten Motor die Pleuel und die Kurbelwelle angeordnet sind.

Unmittelbar nach dem Gießen des Kurbelgehäuses 1 ist der Zylinder 2 an seinem unteren, kurbelraumseitigen Ende 3 in einem Bereich 4 von einer in 1 nicht mehr zu erkennenden Kappe bzw. einem Zylinderboden verschlossen. Die Kappe bzw. der Zylinderboden werden nach dem Gießen des Kurbelgehäuses 1 durchgestanzt, so dass der Zylinder 2, wie in 1 dargestellt, zum Kurbelraum 3 hin offen ist.
Nach dem Durchstanzen bleibt zunächst ein Übergangsbereich 5 stehen. Als Übergangsbereich wird hier ein Bereich verstanden, welcher nach dem Gießen des Kurbelgehäuses 1 die Kappe bzw. den Zylinderboden mit einer Wandung 6 des Zylinders 2 verbindet.
Wie aus 1 ersichtlich ist, steht der Übergangsbereich 5 bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel geringfügig in Bezug auf die Zylinderlauffläche 6 radial nach innen ab. Der Übergangsbereich könnte alternativ dazu auch radial nach außen abstehen. Wichtig ist, dass der Übergangsbereich so gestaltet ist, dass kein Beschichtungsmaterial in den Kurbelraum gelangen kann.
Vor dem Beschichten der Zylinderlauffläche 6 wird zunächst eine Stirnseite 7 einer Buchse 8 an den Übergangsbereich angesetzt. Wie aus 1 ersichtlich ist, umschließt die Buchse 8 den Übergangsbereich 5 von außen her und bildet damit ein „Dichtungslabyrinth“.
Sobald die Buchse 8 angesetzt ist, kann der Zylinder 2 oder genauer gesagt die Lauffläche 6 des Zylinders 2 im Lichtbogendrahtspritzverfahren beschichtet werden. Hierbei wird eine hier nicht näher dargestellte axial in Zylinderlängsrichtung verschiebbar und rotierend angeordnete „Drehlanze“ eingesetzt. An der Drehlanze wird mittels eines Lichtbogens ein Plasmastrahl aus Beschichtungsmaterial erzeugt. Das Beschichtungsmaterial wird mit hoher Geschwindigkeit auf die Lauffläche 6 des Zylinders 2 appliziert. Während des Beschichtungsvorgangs wird die gesamte Lauffläche 6 des Zylinders 2 einschließlich der Innenseite 9 des Übergangsbereichs 5 mit Beschichtungsmaterial versehen. Überschüssiges Beschichtungsmaterial wird dabei von unten her über die Buchse 8 abgesaugt. Durch die Buchse 8 wird sichergestellt, dass keinerlei Beschichtungsmaterialpartikel in den Kurbelraum 3 bzw. auf Innenseiten der Kurbelraumwandungen gelangen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kurbelgehäuses (1) eines Verbrennungsmotors, der mindestens einen Zylinder (2) mit einer beschichteten Zylinderlauffläche (6) aufweist, mit folgenden Schritten: - Gießen eines Kurbelgehäuses (1) mit mindestens einem Zylinder, wobei nach dem Gießen das kurbelraumseitige Ende des Zylinders (2) zunächst noch durch einen angegossenen Zylinderboden verschlossen ist, der über einen in Zylinderumfangsrichtung umlaufenden Übergangsbereich (5) in eine Wandung des Zylinders (2) übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (5) ringartig von dem späteren Zylinder (2) in den Kurbelraum (3) absteht, - Entfernen, des Zylinderbodens, so dass der Zylinder (2) zum Kurbelraum (3) hin offen ist, wobei der Übergangsbereich (5) zunächst stehen bleibt, - Ansetzen einer Buchse (8) an den Übergangsbereich (5), - Beschichten der gesamten Lauffläche (6) des Zylinders (2) einschließlich der Innenseite (9) des Übergangsbereichs (5), wobei die Buchse (8) verhindert, dass Beschichtungsmaterial auf Wandungen des Kurbelraums (3) gelangt, und - Abfräsen des Übergangsbereichs (5).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gießen im Druckgießverfahren, das Entfernen des Zylinderbodens durch Durchstanzen und das Beschichten im Lichtbogendrahtspritzverfahren erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Beschichten eine im Zylinder (2) in Zylinderlängsrichtung verfahrbare, rotierende Lanze verwendet wird, mittels der in einem Lichtbogen erzeugte Beschichtungsmaterialpartikel auf die Zylinderlauffläche (6) katapultiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des Beschichtens Beschichtungsmaterial über die Buchse (8) abgesaugt wird.