DE102012111521A1 - Method for producing a cylinder crankcase - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses (10), bei denen eine Gießform (28) geschlossen wird, mindestens eine Stahlpinole (34) in die Gießform (28) zur Bildung mindestens eines Zylinderraums (14) eingeführt wird, die Gießform (28) mit einer Metallschmelze gefüllt wird, die mindestens eine Stahlpinole (34) nach dem Erstarren der Schmelze wieder ausgeschoben wird, daraufhin die Gießform (28) geöffnet und das Zylinderkurbelgehäuse (10) aus der Gießform (28) ausgeworfen wird, woraufhin eine nasse hängende Buchse (16) in jeden durch die eine oder mehreren Stahlpinolen (34) gebildeten Zylinderräume (14) eingesteckt wird, sind bekannt. Zur Erzeugung eines Kühlmittelmantels ohne Kerne verwenden zu müssen, wird vorgeschlagen, dass vor dem Einsetzen der Buchsen (16) die den mindestens einen Zylinderraum (14) begrenzenden Seitenwände (36) mechanisch bearbeitet werden, wobei ein erster Abschnitt (38) größeren Durchmessers zwischen einem zweiten axialen Abschnitt (40) kleineren Durchmessers und einem dritten axialen Abschnitt (44) kleineren Durchmessers, die durch die Stahlpinole (34) gebildet werden, erzeugt wird.Method for producing a cylinder crankcase (10), in which a casting mold (28) is closed, at least one steel quill (34) is introduced into the casting mold (28) to form at least one cylinder space (14), the casting mold (28) is molten with a metal is filled, the at least one steel quill (34) is pushed out after the solidification of the melt, then the mold (28) is opened and the cylinder crankcase (10) is ejected from the mold (28), whereupon a wet hanging socket (16) in each of the cylinder spaces (14) formed by the one or more steel quill (34) is inserted are known. In order to produce a coolant jacket without having to use cores, it is proposed that prior to insertion of the bushes (16) the at least one cylinder chamber (14) limiting side walls (36) are machined, with a first portion (38) of larger diameter between a second smaller diameter axial portion (40) and a smaller diameter third axial portion (44) formed by the steel quill (34).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses mit nassen, hängenden Buchsen, bei dem eine Gießform geschlossen wird, mindestens eine Stahlpinole zur Bildung mindestens eines Zylinderraums in die Gießform eingefahren wird, die Gießform mit einer Metallschmelze gefüllt wird, die mindestens eine Stahlpinole nach dem Erstarren der Schmelze wieder ausgefahren wird, die Gießform geöffnet wird, das Zylinderkurbelgehäuse aus der Gießform entnommen wird und anschließend eine nasse hängende Buchse in jeden durch die eine oder mehreren Stahlpinolen gebildeten Zylinderräume eingesetzt wird.The invention relates to a method for producing a cylinder crankcase with wet, hanging bushes, in which a mold is closed, at least one steel quill is retracted to form at least one cylinder space in the mold, the mold is filled with a molten metal, the at least one steel quill after Solidification of the melt is extended again, the mold is opened, the cylinder crankcase is removed from the mold and then a wet hanging jack is inserted into each formed by the one or more steel quills cylinder chambers.
Bei Zylinderkurbelgehäusen muss eine ausreichende Kühlung jedes Zylinders zur Vermeidung einer thermischen Überlastung des Zylinderkurbelgehäuses sichergestellt werden. Zur Bildung entsprechender Kühlmittelkanäle um die Zylinder werden üblicherweise Wassermantelkerne verwendet, die nach dem Gießen aus dem Zylinderkurbelgehäuse ausgespült werden. Bei der Herstellung von Zylinderkurbelgehäusen aus Leichtmetall ist es bekannt, zur Sicherstellung einer ausreichenden Haltbarkeit der Laufflächen in die beim Gießen hergestellten Zylinderräume Laufbuchsen einzusetzen, welche diese Laufflächen bilden und beispielsweise aus Grauguss oder Stahl hergestellt werden.For cylinder crankcases, ensure sufficient cooling of each cylinder to avoid thermal overload on the cylinder crankcase. To form corresponding coolant channels around the cylinders, water jacket cores are usually used, which are flushed out of the cylinder crankcase after casting. In the manufacture of cylinder crankcases made of light metal, it is known to ensure sufficient durability of the treads in the cylinder spaces produced during casting liners, which form these treads and are made for example of gray cast iron or steel.
Des Weiteren ist es bekannt, diese Buchsen als nasse Buchsen auszuführen, bei denen die Außenwand der Buchse eine Begrenzung des Kühlmittelkanals bildet. Diese Buchsen sind somit zumindest teilweise in direktem Kontakt mit dem Kühlmittel. Dabei wird zwischen stehenden und hängenden Buchsen unterschieden. Hängende Buchsen liegen mit ihrem Kragen auf einer umlaufenden Auflagefläche, welche oberhalb des Kühlmittelmantels gebildet wird, auf, so dass der Kühlmittelkanal in einem von der Öffnung der Zylinder aus betrachtet hinterschnittenen Bereich angeordnet ist. Daher werden auch bei der Verwendung nasser hängender Buchsen Wassermantelkerne zur Bildung des Hohlraums für den Kühlmittelkanal genutzt. Ein solches Kurbelgehäuse ist beispielsweise aus der
Des Weiteren ist aus der
Zusätzlich ist aus der
Nachteilig an den genannten bekannten Verfahren ist, dass entweder ein zusätzlicher Kern hergestellt, eingelegt und wieder ausgespült werden muss, was besonders im Druckgussverfahren einen erheblichen Aufwand bedeutet, da konventionelle Sandkerne nicht verwendet werden können, oder relativ dickwandige Buchsen verwendet werden müssen, da ausreichend Material für die mechanische Bearbeitung der Buchse zur Verfügung stehen muss, um einerseits eine ausreichende Festigkeit der Buchse im Betrieb gewährleisten zu können und andererseits einen ausreichenden Querschnitt für die Kühlflüssigkeit zur Verfügung stellen zu können.A disadvantage of the above-mentioned known methods is that either an additional core must be prepared, inserted and rinsed out, which means a considerable effort especially in the die casting process, since conventional sand cores can not be used, or relatively thick-walled sockets must be used because sufficient material must be available for the mechanical processing of the socket in order to ensure on the one hand sufficient strength of the socket during operation and on the other hand to provide a sufficient cross-section for the cooling liquid available.
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses zu schaffen, mit dem eine vollständige Umströmung jedes Zylinders erreicht werden kann, wobei bei der Herstellung keine zusätzlichen Kerne zur Ausbildung des Wassermantels benötigt werden sollen und gleichzeitig ein möglichst großer Querschnitt zur sicheren Umströmung jedes Zylinders zur Verfügung stehen soll. Die Wandstärken der Buchsen sollen dabei zur Verringerung des Gewichts möglichst gering gehalten werden.It is therefore an object to provide a method for producing a cylinder crankcase, with the complete flow around each cylinder can be achieved, with no additional cores for the formation of the water jacket to be needed in the production and at the same time the largest possible cross-section for safe flow around every cylinder should be available. The wall thicknesses of the sockets should be kept as low as possible to reduce the weight.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.This object is achieved by a method for producing a cylinder crankcase having the features of the main claim.
Dadurch, dass vor dem Einsetzen der Buchsen die den mindestens einen Zylinderraum begrenzenden Seitenwände mechanisch bearbeitet werden, wobei ein erster Abschnitt größeren Durchmessers zwischen einem zweiten axialen Abschnitt und einem dritten axialen Abschnitt kleineren Durchmessers, die durch die Stahlpinole gebildet werden, erzeugt wird, wird ein freier Raum zur Bildung eines Kühlmittelmantels geschaffen. Dieser kann in seinem freien Querschnitt an den geforderten Kühlmittelstrom angepasst werden, so dass eine optimale Kühlwirkung erreichbar ist. Die Notwendigkeit einer Verwendung von Wassermantelkernen entfällt. Auch kann auf eine weitere Bearbeitung der Buchsen von außen verzichtet werden.Characterized in that prior to insertion of the bushings, the at least one cylinder space defining side walls are machined, wherein a first portion of larger diameter between a second axial portion and a third axial portion of smaller diameter, which are formed by the steel quill, is generated, is a created free space for forming a coolant jacket. This can be adapted in its free cross section to the required coolant flow, so that an optimal cooling effect can be achieved. The need to use water jacket cores is eliminated. Also can be dispensed with a further processing of the sockets from the outside.
Vorzugsweise werden vor dem Einsetzen der mindestens einen Buchse die den mindestens einen Zylinderraum begrenzenden Seitenwände mechanisch bearbeitet, wobei zwischen dem zweiten axialen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser und der offenen Seite des mindestens einen Zylinderraums ein vierter Abschnitt mit größerem Durchmessers erzeugt wird. Dieser dient zur Aufnahme des Kragens der Buchse, so dass diese eine ausreichende Auflagefläche erhält und der Kragen in der notwendigen Wandstärke hergestellt werden kann. So wird die Positionierung und die anschließende Befestigung der Buchse erleichtert. Preferably, prior to insertion of the at least one bush, the side walls delimiting the at least one cylinder space are mechanically machined, with a fourth portion of larger diameter being created between the second axial portion of smaller diameter and the open side of the at least one cylinder space. This serves to accommodate the collar of the socket so that it receives a sufficient contact surface and the collar can be made in the necessary wall thickness. This facilitates the positioning and subsequent attachment of the socket.
Um eine noch genauere Positionierung der Buchse im Zylinderkurbelgehäuse zu erreichen, ist es vorteilhaft, eine zur offenen Seite des mindestens einen Zylinderraums gewandte axiale Auflagefläche des zweiten Abschnitts mechanisch zu bearbeiten, da auf diese Weise eine exakt plane Auflagefläche zu erreichen ist oder gegebenenfalls Bohrungen zur Befestigung der Buchsen am Zylinderkopf vorsehen zu können.In order to achieve an even more accurate positioning of the bushing in the cylinder crankcase, it is advantageous to mechanically process an axial bearing surface of the second section facing the open side of the at least one cylinder chamber, since in this way a precisely planar contact surface can be achieved or, if appropriate, bores for fastening to provide the bushes on the cylinder head.
Wenn die den mindestens einen Zylinderraum begrenzenden Seitenwände im dritten axialen Abschnitt mechanisch auf ein Endmaß bearbeitet werden, ist eine exakte Passung der Buchse im unteren Bereich gewährleistet. So wird eine vollständige Dichtigkeit des Kühlmittelkanals zum Innern des Kurbelgehäuses sichergestellt.If the side walls bounding the at least one cylinder space are mechanically machined to a final dimension in the third axial section, an exact fit of the bushing in the lower region is ensured. Thus, a complete tightness of the coolant channel is ensured to the interior of the crankcase.
Vorzugsweise erfolgt die mechanische Bearbeitung spanabhebend durch Schleifen, Drehen oder Fräsen. Diese Prozesse bieten eine sehr exakte, maschinell durchführbare Bearbeitung.Preferably, the mechanical machining is carried out by cutting, turning or milling. These processes provide very accurate, machine-operable machining.
In einer weiterführenden bevorzugten Ausführungsform weist jede Buchse einen Dichtabschnitt auf, in dem mindestens eine Nut ausgebildet wird, in der ein Dichtring eingelegt wird, bevor die Buchse in den Zylinderraum eingesetzt wird. Dies stellt die vollständige Dichtung des entstehenden Kühlmittelkanals auch bei Verwendung von Buchsen sicher, die im unteren Bereich nicht über eine Schiebepassung im Zylinderraum angeordnet sind. In a further preferred embodiment, each bushing has a sealing portion, in which at least one groove is formed, in which a sealing ring is inserted before the socket is inserted into the cylinder chamber. This ensures the complete seal of the resulting coolant channel even when using bushes that are not located in the lower area via a push fit in the cylinder chamber.
Entsprechend wird die mindestens eine Buchse vorteilhafterweise derart in den Zylinderraum eingesetzt wird, dass ein Kragen der Buchse auf der mechanisch bearbeiteten axialen Auflagefläche aufliegt und der Dichtungsabschnitt am dritten Abschnitt anliegt, wodurch die axiale und radiale Position der Buchse im Zylinderkurbelgehäuse exakt definiert ist.Accordingly, the at least one bushing is advantageously inserted into the cylinder space such that a collar of the bushing rests on the machined axial bearing surface and the sealing portion bears against the third portion, whereby the axial and radial position of the bush in the cylinder crankcase is exactly defined.
Auch ist es von Vorteil, zwischen dem zweiten axialen Abschnitt des Zylinderraums und dem gegenüberliegenden Buchsenabschnitt ein Zentrierblech einzulegen, über welches die Buchse zentriert wird.It is also advantageous to insert a centering plate between the second axial section of the cylinder space and the opposite bushing section, via which the bushing is centered.
Vorzugsweise wird in einem Stegbereich zwischen zwei Zylinderräumen ein Kühlmittelkanal radial durch die Außenwände der Buchsen und außerhalb des Stegbereiches durch den ersten axialen Abschnitt mit größerem Durchmesser der Zylinderräume und die Außenwände der Buchsen begrenzt. So können sehr kurz bauende Zylinderkurbelgehäuse geschaffen werden, da zwischen den Buchsen keine Wand des Kurbelgehäuses angeordnet werden muss und dennoch ein Kühlmittelkanal geschaffen wird.Preferably, in a land area between two cylinder spaces, a coolant channel is radially bounded by the outer walls of the bushes and outside the land area by the first larger diameter axial portion of the cylinder spaces and the outer walls of the bushes. So very short-built cylinder crankcase can be created because no wall of the crankcase must be located between the bushes and yet a coolant channel is created.
Vorteilhafterweise werden im Zylinderkurbelgehäuse Bohrungen für Führungsbuchsen oder Führungsstifte hergestellt, die sich von der Oberfläche parallel zu den Buchsen erstrecken. Durch ein Einstecken von Führungsbuchsen oder Führungsstiften in das Zylinderkurbelgehäuse und den gegenüberliegenden Zylinderkopf kann auf diese Weise die Stabilität des Motorblocks deutlich erhöht werden.Advantageously, bores for guide bushings or guide pins are produced in the cylinder crankcase, which extend from the surface parallel to the bushes. By inserting guide bushes or guide pins in the cylinder crankcase and the opposite cylinder head, the stability of the engine block can be significantly increased in this way.
Es wird somit ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses geschaffen, mit dem auch bei sehr nah aneinander stehenden Zylindern dennoch eine umlaufende Kühlung auch im Stegbereich sichergestellt wird. Die Anforderung an die Genauigkeit der Formen sinkt, da die Buchsen durch die mechanische Bearbeitung exakt platziert werden können. Des Weiteren können relativ dünnwandige nasse hängende Buchsen verwendet werden, die direkt umspült und somit gekühlt werden, so dass ein signifikant verringerter Verzug folgt. Eine Herstellung und ein Einsetzen und anschließendes Positionieren von Wassermantelkernen entfällt.There is thus provided a method for producing a cylinder crankcase, with which even in the case of very close together cylinders a circumferential cooling is ensured even in the web area. The requirement for the accuracy of the molds is reduced because the bushings can be precisely placed by the mechanical processing. Furthermore, relatively thin-walled wet-hanging bushings can be used, which are directly lapped and thus cooled, resulting in significantly reduced distortion. Manufacturing and insertion and subsequent positioning of water jacket cores is eliminated.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren wird beispielhaft anhand der Figuren im Folgenden beschrieben.An inventive method is described by way of example with reference to the figures below.
Die
Um die Buchsen
Die im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeten Buchsen
In
Im Folgenden wird ein Werkzeug, wie beispielsweise eine Fräse oder ein Drehwerkzeug in jeden Zylinderraum
Erfindungsgemäß wird das Werkzeug dazu genutzt, einen ersten axialen Abschnitt
Des Weiteren wird mittels dieser Werkzeuge im an die offene Seite
Zusätzlich kann die hierdurch entstehende axiale Auflagefläche
In
Es ist aus
Es wäre ebenso denkbar, statt der Spielpassung zwischen dem Dichtungsabschnitt
Gegebenenfalls kann der dritte axiale Abschnitt
Es wird noch darauf hingewiesen, dass die Buchsen
So entsteht ein Zylinderkurbelgehäuse mit eng stehenden Zylindern, in dessen Stegbereichen dennoch eine Wasserführung als umlaufende Wasserführung für jeden Zylinder verwirklicht ist. Für die Herstellung sind keine Kerne zur Bildung des Kühlwassermantels notwendig. Die Kühlwirkung ist aufgrund des direkten Kontaktes zu der Buchsenwand sehr gut. Des Weiteren wird ein Verzug zwischen Buchse und dem Zylinderkurbelgehäuse weitestgehend vermieden. Die Herstellung ist aufgrund entfallender Herstellungsmaterialien kostengünstiger als bekannte Lösungen.The result is a cylinder crankcase with narrow cylinders, in the web areas still a water guide is realized as a circulating water flow for each cylinder. For the production no cores are necessary for the formation of the cooling water jacket. The cooling effect is very good due to the direct contact with the socket wall. Furthermore, a delay between the bush and the cylinder crankcase is largely avoided. The production is less expensive than known solutions due to the lack of manufacturing materials.
Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt Ist. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren auch für Motoren mit größeren Zylinderabständen verwendet werden oder weitere Flächen auf unterschiedliche Weise bearbeitet werden. Beispielsweise könnten in die Auflageflächen zusätzliche axiale Bohrungen zur Verbindung des Kühlmittelmantels des Zylinderkurbelgehäuses mit den Kühlkanälen des Zylinderkopfes vorgesehen werden. Weitere Modifikationen sind selbstverständlich innerhalb des Schutzbereichs des Hauptanspruchs möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für unterschiedliche Zylinderkurbelgehäuse und verschiedene Gießverfahren und Gießformen.It should be clear that the scope of protection is not limited to the embodiment described. In particular, the method according to the invention can also be used for engines with larger cylinder spacings or other surfaces can be processed in different ways. For example, additional axial bores for connecting the coolant jacket of the cylinder crankcase to the cooling passages of the cylinder head could be provided in the bearing surfaces. Other modifications are of course possible within the scope of the main claim. The method according to the invention is suitable for different cylinder crankcases and different casting methods and casting molds.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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