DE102010055160A1 - Producing cylinder crankcase comprising integrally molded in cylinder liners and cooling water space, comprises providing cylinder liners, introducing cylinder liners and cylinder liners, casting and removing material of cylinder crankcase - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses mit mindestens zwei Zylinderlaufbuchsen und mindestens einem den Zylinderlaufbuchsen zugeordneten Kühlwasserraum. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein derartiges Zylinderkurbelgehäuse.The present invention relates to a method for producing a cylinder crankcase having at least two cylinder liners and at least one cooling water chamber associated with the cylinder liners. The present invention further relates to such a cylinder crankcase.
Bei derartigen im Motorblock eines Kraftfahrzeugs angeordneten Zylinderlaufbuchsen muss insbesondere der dem Brennraum bzw. der Zylinderkopfdichtung zugewandte Bereich der Zylinderlaufbuchsen ausreichend gekühlt sein. Aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines gattungsgemäßen Zylinderkurbelgehäuses anzugeben, bei dem die Kühlbohrungen in fertigungstechnisch besonders günstiger Weise eingebracht werden. Darüber hinaus soll ein ggf. erhöhter Werkzeugverschleiß sowie ggf. die Erzeugung von Mischspänen vermieden werden.The present invention has for its object to provide a method for producing a generic cylinder crankcase, in which the cooling holes are introduced in manufacturing technology particularly favorable manner. In addition, a possibly increased tool wear and possibly the generation of shavings should be avoided.
Eine erste erfindungsgemäße Lösung besteht in folgenden Verfahrensschritten: (a) Bereitstellen von mindestens zwei Zylinderlaufbuchsen, (b) Einbringen mindestens einer nutförmigen Ausnehmung in jede Zylinderlaufbuchse, (c) Einbringen der Zylinderlaufbuchsen in eine Gießform für ein Zylinderkurbelgehäuse, derart, dass die nutförmigen Ausnehmungen zweier benachbarter Zylinderlaufbuchsen auf gleicher Höhe einander zugekehrt angeordnet werden, (d) Giessen des Zylinderkurbelgehäuses unter Eingießen der Zylinderlaufbuchsen und Freihalten des mindestens einen Kühlwasserraums, (e) Entfernen des Werkstoffs des Zylinderkurbelgehäuses im Bereich der nufförmigen Ausnehmungen, derart, dass mindestens ein Verbindungskanal zu dem mindestens einen Kühlwasserraum gebildet wird.A first solution according to the invention consists of the following method steps: (a) providing at least two cylinder liners, (b) introducing at least one groove-shaped recess in each cylinder liner, (c) introducing the cylinder liners into a casting mold for a cylinder crankcase, such that the groove-shaped recesses of two (D) casting the cylinder crankcase with pouring the cylinder liners and keep the at least one cooling water space, (e) removing the material of the cylinder crankcase in the region of the nub-shaped recesses, such that at least one connecting channel to the at least a cooling water space is formed.
Das erfindungsgemäße Zylinderkurbelgehäuse gemäß dieser ersten Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens zwei Zylinderlaufbuchsen je eine nutförmige Ausnehmung aufweisen, dass die nufförmigen Ausnehmungen benachbarter Zylinderlaufbuchsen in gleicher Höhe einander zugekehrt angeordnet sind, und dass im Bereich der nufförmigen Ausnehmungen mindestens ein Verbindungskanal zu dem mindestens einen Kühlwasserraum gebildet ist.The cylinder crankcase according to the invention according to this first solution is characterized in that at least two cylinder liners each have a groove-shaped recess that the nufförmigen recesses of adjacent cylinder liners are arranged facing each other in the same amount, and that in the region of the nub-shaped recesses at least one connecting channel to the at least one Cooling water space is formed.
Eine zweite erfindungsgemäße Lösung besteht in folgenden Verfahrensschritten: (a) Bereitstellen eines Zylinderlaufbuchsenverbunds aus mindestens zwei Zylinderlaufbuchsen, (b) Einbringen mindestens einer Bohrung zwischen zwei benachbarten Zylinderlaufbuchsen, (c) Einbringen des Zylinderlaufbuchsenverbund in eine Gießform für ein Zylinderkurbelgehäuse, (d) Giessen des Zylinderkurbelgehäuses unter Eingießen der Zylinderlaufbuchsenverbunds und Freihalten des mindestens einen Kühlwasserraums, (e) Entfernen des Werkstoffs des Zylinderkurbelgehäuses aus der mindestens einen Bohrung zwischen zwei benachbarten Zylinderlaufbuchsen, derart, dass mindestens ein Verbindungskanal zu dem mindestens einen Kühlwasserraum gebildet wird.A second solution according to the invention comprises the following method steps: (a) providing a cylinder liner assembly comprising at least two cylinder liners, (b) introducing at least one bore between two adjacent cylinder liners, (c) inserting the cylinder liner assembly into a casting block for a cylinder crankcase, (d) casting the liner Cylinder crankcase under pouring the Zylinderlaufbuchsenverbunds and keeping the at least one cooling water chamber, (e) removing the material of the cylinder crankcase from the at least one bore between two adjacent cylinder liners, such that at least one connecting channel is formed to the at least one cooling water space.
Das erfindungsgemäße Zylinderkurbelgehäuse gemäß dieser zweiten Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass der Zylinderlaufbuchsenverbund mindestens eine Bohrung aufweist, so dass im Bereich der nufförmigen Ausnehmungen mindestens ein Verbindungskanal. zu dem mindestens einen Kühlwasserraum gebildet ist.The cylinder crankcase according to the invention according to this second solution is characterized in that the cylinder liner composite has at least one bore, so that in the region of the nub-shaped recesses at least one connecting channel. is formed to the at least one cooling water space.
Die beiden erfindungsgemäßen Lösungen zeichnen sich dadurch aus, dass der bzw. die Kühlkanäle im Prinzip vorab in Form von nufförmigen Ausnehmungen bzw. in Form von mindestens einer Bohrung in die Mantelflächen der Zylinderlaufbuchsen bzw. in den Zylinderlaufbuchsenverbund eingebracht werden. Zum Herstellen des mindestens einen, als Kühlbohrung wirkenden, Verbindungskanals zu dem mindestens einen Kühlwasserraum muss in beiden Fällen nun lediglich der Werkstoff, der zum Umgießen der Zylinderlaufbuchsen bzw. des Zylinderlaufbuchsenverbunds verwendet wird, im Bereich der nutförmigen Ausnehmungen bzw. der mindestens einen Bohrung wieder entfernt werden.The two solutions according to the invention are characterized in that the or the cooling channels are introduced in principle in advance in the form of nub-shaped recesses or in the form of at least one bore in the lateral surfaces of the cylinder liners or in the cylinder liner composite. To produce the at least one, acting as a cooling hole, connecting channel to the at least one cooling water space in both cases now only the material that is used to encase the cylinder liners or the cylinder liner composite, in the region of the groove-shaped recesses or the at least one bore removed become.
Auf diese Weise ist eine sehr exakte Positionierung der im fertigen Zylinderkurbelgehäuse als Kühlbohrungen wirkenden Verbindungskanäle im zu kühlenden Bereich der Zylinderlaufbuchsen möglich. Die Herstellung der Verbindungskanäle ist fertigungstechnisch besonders einfach, da das Einbringen der nutörmigen Ausnehmungen an den Zylinderlaufbuchsen bzw. der mindestens einen Bohrung vorab erfolgt und somit das hierfür am besten geeignete Werkzeug verwendet werden kann. In entsprechender Weise muss im Zylinderkurbelgehäuse nur der Werkstoff, der zum Umgießen der Zylinderlaufbuchsen bzw. des Zylinderlaufbuchsenverbunds verwendet wurde, bearbeitet werden, so dass auch hierfür das am besten geeignete Werkzeug verwendet werden kann. Auf diese Weise wird die Standzeit der Werkzeuge wesentlich verlängert und ein vorzeitiger Verschleiß vermieden.In this way, a very accurate positioning of acting in the finished cylinder crankcase as cooling holes connecting channels in the area to be cooled cylinder liners possible. The production of the connecting channels is Production technology particularly simple, since the introduction of the groove-shaped recesses on the cylinder liners or the at least one bore is carried out in advance and thus the tool most suitable for this purpose can be used. Correspondingly, in the cylinder crankcase, only the material which was used for encapsulating the cylinder liners or the cylinder liner composite must be machined so that the most suitable tool can also be used for this purpose. In this way, the life of the tools is significantly extended and premature wear is avoided.
Die nufförmigen Ausnehmungen können einen beliebigen Querschnitt aufweisen. Analog hierzu können die Bohrungen einen beliebigen Durchmesser aufweisen. Die Abmessungen der nufförmigen Ausnehmungen bzw. der mindestens einen Bohrung sind im Einzelfall abhängig von der gewünschten Kühlleistung gewählt.The Nufförmigen recesses may have any cross-section. Analogously, the holes may have any diameter. The dimensions of the nub-shaped recesses or the at least one bore are selected in each case depending on the desired cooling capacity.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous developments emerge from the subclaims.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass in Schritt (b) die mindestens eine nutförmige Ausnehmung als sekantenförmige Ausnehmung ausgebildet ist. Bevorzugt werden zwei einander gegenüberliegende nutförmige Ausnehmungen in mindestens eine Zylinderlaufbuchse eingebracht. So kann besonders einfach nach träglich ein Verbindungskanal zwischen zwei mittig angeordneten Zylinderlaufbuchsen ausgebildet werden, während bei einer endständigen Zylinderlaufbuchse eine einzige derartige Ausnehmung genügt. Stattdessen kann die mindestens eine nutförmige Ausnehmung in mindestens einer Zylinderlaufbuchse auch als umlaufende nutförmige Ausnehmung ausgebildet sein, um zwischen beliebigen (mittig oder endständig angeordneten) Zylinderlaufbuchsen den Verbindungskanal nachträglich auszubilden.A particularly preferred embodiment provides that in step (b) the at least one groove-shaped recess is formed as a secant-shaped recess. Preferably, two mutually opposite groove-shaped recesses are introduced into at least one cylinder liner. Thus, a connecting channel between two centrally located cylinder liners can be formed particularly easily after a single such recess is sufficient for a terminal cylinder liner. Instead, the at least one groove-shaped recess in at least one cylinder liner may be formed as a circumferential groove-shaped recess to subsequently form between arbitrary (centrally or terminally arranged) cylinder liners the connection channel.
Die Zylinderlaufbuchsen können entweder einzeln in die Gießform für das Zylinderkurbelgehäuse eingebracht werden. In diesem Fall werden die nufförmigen Ausnehmungen während des Gießens mit dem Werkstoff des Zylinderkurbelgehäuses gefüllt. Sie können aber auch in an sich bekannter Weise als Zylinderlaufbuchsenblock in die Gießform für das Zylinderkurbelgehäuse eingebracht werden. In diesem Fall werden die einzelnen Zylinderlaufbuchsen in eine Gießform für einen Zylinderlaufbuchsenblock derart eingebracht, dass die nufförmigen Ausnehmungen zweier benachbarter Zylinderlaufbuchsen auf gleicher Höhe einander zugekehrt angeordnet werden. Während des Umgießens werden die nufförmigen Ausnehmungen mit dem Werkstoff des Zylinderlaufbuchsenblocks gefüllt. Der resultierende Zylinderlaufbuchsenblock wird dann in die Gießform für das Zylinderkurbelgehäuse eingebracht, wobei die Orientierung der, in den Zylinderlaufbuchsen vorgesehenen, nufförmigen Ausnehmungen zueinander im Zylinderlaufbuchsenblock fixiert ist. Der Werkstoff für das Gießen des Zylinderlaufbuchsenblocks ist zweckmäßigerweise derselbe, der für die Herstellung des Zylinderkurbelgehäuses verwendet wird.The cylinder liners can either be individually inserted into the mold for the cylinder crankcase. In this case, the nub-shaped recesses are filled during casting with the material of the cylinder crankcase. However, they can also be introduced in a manner known per se as a cylinder liner block in the casting mold for the cylinder crankcase. In this case, the individual cylinder liners are introduced into a mold for a cylinder liner block such that the nub-shaped recesses of two adjacent cylinder liners are arranged facing each other at the same height. During Umzuießens the Nufförmigen recesses are filled with the material of the cylinder liner block. The resulting cylinder liner block is then inserted into the mold for the cylinder crankcase, wherein the orientation of the, provided in the cylinder liners, nubular recesses is fixed to each other in the cylinder liner block. The material for casting the cylinder liner block is suitably the same as that used to make the cylinder crankcase.
Wenn der Werkstoff für die Zylinderlaufbuchsen bzw. des Zylinderlaufbuchsenverbunds verschieden ist vom Werkstoff für das Zylinderkurbelgehäuse, kann für das Einbringen der nufförmigen Ausnehmungen bzw. Bohrungen vor dem Eingießen einerseits und für das Entfernen des Werkstoffs im Bereich dieser Ausnehmungen bzw. Bohrungen nach dem Gießen des Zylinderkurbelgehäuses andererseits das jeweils für diesen Werkstoff geeignete Werkzeug verwendet werden. Damit sind die Werkzeuge einem geringeren Verschleiß ausgesetzt. Ferner entstehen keine Mischspäne, so dass die Entsorgung der Werkstoffabfälle deutlich vereinfacht und wirtschaftlicher durchzuführen ist.If the material for the cylinder liners or the cylinder liner composite is different from the material for the cylinder crankcase, can for introducing the Nufförmigen recesses or holes before pouring one hand and for the removal of the material in the region of these recesses or holes after casting the cylinder crankcase On the other hand, each suitable for this material tool can be used. Thus, the tools are exposed to less wear. Furthermore, no mixed chips, so that the disposal of waste material significantly simpler and more economical to perform.
Vor allem, wenn zum Gießen des Zylinderkurbelgehäuses ein Leichtmetallwerkstoff, bspw. eine Aluminiumlegierung, und/oder zur Herstellung der Zylinderlaufbuchsen bzw. des Zylinderlaufbuchsenverbunds ein Stahlwerkstoff oder ein Gusseisenwerkstoff verwendet werden, hat sich das erfindungsgemäße Verfahren sehr bewährt. In diesem Fall sind die Werkstoffeigenschaften so unterschiedlich, dass ein Einbringen von Kühlbohrungen gemäß dem Stand der Technik nach dem Gießen des Zylinderkurbelgehäuses sehr schwierig ist, weil mit demselben Werkzeug sowohl der Leichtmetallwerkstoff als auch der Stahl- bzw. Gusseisenwerkstoff bearbeitet werden muss.In particular, if a steel material or a cast iron material is used for casting the cylinder crankcase, a light metal material, for example. An aluminum alloy, and / or for the production of cylinder liners or the cylinder liner composite, the inventive method has proven very useful. In this case, the material properties are so different that introducing prior art cooling holes after casting the cylinder crankcase is very difficult because both the light metal material and the steel or cast iron material must be machined with the same tool.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass die Zylinderlaufbuchsen bzw. der Zylinderlaufbuchsenverbund zumindest teilweise mit einer strukturierten Oberfläche versehen sind. Damit wird die Verbindung zwischen Zylinderlaufbuchse bzw. Zylinderlaufbuchsenverbund einerseits und Zylinderkurbelgehäuse andererseits um eine formschlüssige Komponente ergänzt und auf besonders einfache Weise optimiert.A further preferred embodiment provides that the cylinder liners or the cylinder liner composite are at least partially provided with a structured surface. Thus, the connection between the cylinder liner or cylinder liner composite on the one hand and cylinder crankcase on the other hand is supplemented by a form-fitting component and optimized in a particularly simple manner.
Die Art und Weise der Strukturierung der Oberfläche sowie ihr Herstellungsverfahren können beliebig gewählt werden. Beispielsweise kann die Strukturierung der Oberfläche als unregelmäßige Raustruktur ausgebildet sein. Sie kann auch in Form von regellosen oder regelmäßigen Rillen, Riefen, Rippen, Wellen, Noppen, Pilzen, Dornen oder einer Kombination daraus ausgebildet sein. Die strukturierte Oberfläche kann, bspw. während der Herstellung der Zylinderlaufbuchse bzw. des Zylinderlaufbuchsenverbunds, durch Gießen, Sintern, Umformen hergestellt werden. Die strukturierte Oberfläche kann auch durch spanabhebende Verfahren und/oder Strahlbehandlung (vorzugsweise Kugelstrahlen oder Laserstrahlen) erzeugt werden. Sie kann aber auch als bspw. Molybdän enthaltende thermische Spritzbeschichtung oder als bspw. Silizium enthaltende galvanische Außenbeschichtung ausgebildet sein.The manner of structuring the surface and its manufacturing method can be chosen arbitrarily. For example, the structuring of the surface may be formed as an irregular structure. It may also be in the form of random or regular grooves, grooves, ribs, waves, burls, mushrooms, thorns or a combination thereof. The structured surface can be produced, for example during the production of the cylinder liner or of the cylinder liner composite, by casting, sintering, forming. The structured Surface can also be produced by machining methods and / or blast treatment (preferably shot peening or laser beams). But it can also be formed as, for example, molybdenum-containing thermal spray coating or as, for example, silicon-containing galvanic outer coating.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen in schematischer, nicht maßstabsgetreuer Darstellung:Embodiments of the invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings. Shown schematically, not to scale:
Zur Kühlung der Zylinderlaufbuchsen
Um die Verbindung zwischen den Zylinderlaufbuchsen
Die Zylinderlaufbuchsen
Aus
Die Zylinderlaufbuchsen
Die so hergestellten bzw. bearbeiteten Zylinderlaufbuchsen
Die
Die Zylinderlaufbuchse
Die
Anschließend wird, wie oben beschrieben, das Zylinderkurbelgehäuse
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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