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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kurbelgehäuses gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Derartige Verfahren zum Herstellen von Kurbelgehäusen für Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Bei den Verfahren wird das Kurbelgehäuse mittels Druckgießen, das heißt mittels eines Druckgussverfahrens hergestellt, indem eine Schmelze in eine durch ein Druckgusswerkzeug gebildete Kavität eingebracht, insbesondere eingedrückt oder eingepresst, wird. Mittels der Kavität wird die Schmelze beziehungsweise das Kurbelgehäuse geformt. Dies bedeutet, dass die Kavität als eigentliche Form zum Formen der Schmelze und somit des Kurbelgehäuses verwendet wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass Kurbelgehäuse auf besonders kostengünstige Weise hergestellt werden können.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass Kurbelgehäuse besonders kostengünstig hergestellt werden können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Druckgusswerkzeug drei oder mehr relativ zueinander bewegbare Werkzeugplatten aufweist. Dabei bildet eine erste der Werkzeugplatten und eine zweite der Werkzeugplatten die Kavität, welche als eigentliche Form zum Formen der Schmelze und somit des Kurbelgehäuses verwendet wird. Die dritte Werkzeugplatte bildet ein Laufsystem, in welches die Schmelze eingebracht, insbesondere eingepresst oder eingedrückt, wird. Außerdem bildet die zweite Werkzeugplatte wenigstens einen auch als Angusströte oder Eingusströte bezeichneten Eingusstrichter, welcher in zusammengefahrenem Zustand der drei Werkzeugplatten einerseits in das Laufsystem und andererseits in die Kavität mündet. Mittels des Eingusstrichters wird die in das Laufsystem eingebrachte, insbesondere eingedrückte oder eingepresste, Schmelze aus dem Laufsystem in die Kavität geführt. Somit ist der Eingusstrichter von der Schmelze aus dem Laufsystem durchströmbar und in Strömungsrichtung der von dem Laufsystem zu der und insbesondere in die Kavität strömenden Schmelze stromab des Laufsystems und stromauf der Kavität angeordnet.
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Unter dem zuvor genannten zusammengefahrenen Zustand der Werkzeugplatten kann insbesondere Folgendes verstanden werden: Die Werkzeugplatten können, insbesondere entlang einer Bewegungsrichtung und/oder translatorisch, relativ zueinander bewegt werden und werden beispielsweise, insbesondere entlang der Bewegungsrichtung und/oder translatorisch, im Rahmen des Vergleichs relativ zueinander bewegt. Dabei können beispielsweise die erste Werkzeugplatte und die zweite Werkzeugplatte voneinander weg und aufeinander zugefahren beziehungsweise voneinander weg und aufeinander zubewegt werden, wodurch die erste Werkzeugplatte und die zweite Werkzeugplatte zwischen einem ersten Schließzustand und wenigstens einem ersten Offenzustand relativ zueinander bewegt, insbesondere verfahren, werden können. In dem ersten Schließzustand sind die erste Werkzeugplatte und die zweite Werkzeugplatte beispielsweise zusammengefahren beziehungsweise aufeinander zubewegt, so dass die erste Werkzeugplatte und die zweite Werkzeugplatte in dem ersten Schließzustand und somit in zusammengefahrenem Zustand die Kavität bilden. Dabei bilden die erste Werkzeugplatte und die zweite Werkzeugplatte jeweils teilweise die Kavität beziehungsweise die erste Werkzeugplatte und die zweite Werkzeugplatte begrenzen die Kavität jeweils teilweise. Die Schmelze wird in dem ersten Schließzustand in die Kavität eingebracht.
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Außerdem können beispielsweise die zweite Werkzeugplatte und die dritte Werkzeugplatte, insbesondere entlang der Bewegungsrichtung und/oder translatorisch, relativ zueinander bewegt beziehungsweise relativ zueinander verfahren werden, so dass beispielsweise die zweite Werkzeugplatte und die dritte Werkzeugplatte zwischen einem zweiten Schließzustand und einem zweiten Offenzustand relativ zueinander bewegt beziehungsweise Verfahren werden können. In dem zweiten Schließzustand sind die zweite Werkzeugplatte und die dritte Werkzeugplatte aufeinander zubewegt beziehungsweise aufeinander zugefahren, das heißt zusammengefahren, wodurch der Eingusstrichter einerseits in das Laufsystem und andererseits in die Kavität mündet. Beispielsweise wird die Schmelze in das Laufsystem eingebracht und mittels des Eingusstrichters von dem Laufsystem in die Kavität geführt, während sich die zweite Werkzeugplatte und die dritte Werkzeugplatte in der zweiten Schließstellung und die erste Werkzeugplatte und die zweite Werkzeugplatte in der ersten Schließstellung befinden. Befinden sich die erste Werkzeugplatte und die zweite Werkzeugplatte in der ersten Schließstellung, während sich die zweite Werkzeugplatte und die dritte Werkzeugplatte in der zweiten Schließstellung befinden, so sind die drei Werkzeugplatten zusammengefahren und befinden sich in dem zusammengefahrenen Zustand. Beispielsweise wird die erste Werkzeugplatte mitbewegt, wenn die zweite Werkzeugplatte und die dritte Werkzeugplatte relativ zueinander bewegt werden. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass die dritte Werkzeugplatte relativ zur ersten Werkzeugplatte und relativ zur zweiten Werkzeugplatte bewegt wird oder bewegbar ist, und/oder die erste Werkzeugplatte ist zusammen mit der zweiten Werkzeugplatte relativ zur dritten Werkzeugplatte bewegbar beziehungsweise wird bewegt.
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Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Üblicherweise wird verfahrensbedingt bei der Herstellung von Kurbelgehäusen durch Druckgießen ein Angusssystem benötigt. Je nach Geometrie des herzustellenden und als Gussteil oder Gussbauteil ausgebildeten Kurbelgehäuses kommen unterschiedliche Geometrien von Angusssystemen zum Einsatz. Bei der Herstellung von Kurbelgehäusen hat sich dabei insbesondere das sogenannte Hirschgeweih als Angusssystemen als vorteilhaft erwiesen und in der Praxis durchgesetzt. Dabei sitzt der auch als Anschnitt bezeichnete Übergang zwischen Anguss und Gussteil meist auf der Ölwannenseite des Kurbelgehäuses, um eine möglichst lange Nachspeisung der dickwandigen Bereiche im Lagerstuhl sicherzustellen. Die Angussgröße und somit das Gewicht des Angusses hängen von der entsprechenden Zylinderanzahl des Kurbelgehäuses ab und steigen mit der Zylinderanzahl. Dies kann schnell dazu führen, dass der Anguss ein Gewicht aufweist, welches im zweistelligen Kilogramm-Bereich liegt. Durch lange Fließwege und einen damit einhergehenden hohen Energieverlust kann es zu einem Energieverlust kommen, was wiederum zu einem Kaltlauf führen kann. Weiterhin ist das sogenannte Nachspeisen, das heißt eine Kompensation von Erstarrungsschwindung, bei langen Fließwegen üblicherweise sehr schwierig.
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Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden werden. Da die wenigstens oder genau drei Werkzeugplatten zum Einsatz kommen, wird das Kurbelgehäuse durch eine Drei-Platten-Technologie gefertigt. Hierdurch können der Anguss und somit sein Gewicht besonders gering gehalten werden.
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Ein weiteres, bei herkömmlichen Verfahren auftretendes Problem kann sein, dass während der Erstarrungsphase der Anschnitt frühzeitig abfriert, was eine schlechtere Nachspeisung bedeutet und somit zu verminderter Qualität führen kann. Außerdem wird herkömmlicherweise nach dem Erstarren des eigentlichen Gussteils der An- oder Abguss von dem eigentlichen Gussteil abgetrennt und wieder eingeschmolzen. Insbesondere dann, wenn das Kurbelgehäuse als Aluminium gebildet wird, wird stets ein großer Anteil an Aluminium wieder eingeschmolzen, was enorme Energiemengen benötigt. Da nun durch das erfindungsgemäße Verfahren der Anguss und insbesondere dessen Menge beziehungsweise Gewicht gering gehalten werden können, können auch das Kreislaufmaterial und somit Energie zum wieder Einschmelzen des Kreislaufmaterials besonders gering gehalten werden. Fließwege und somit Energieverluste können besonders gering gehalten werden. Weiterhin kann der sogenannte Nachdruck länger wirken, was zu einer Verringerung der Erstarrungsporosität führt. Insbesondere im Bereich zwischen Zuganker und Lagerstuhl kann die Porosität besonders gering gehalten werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Anschnitt auf Lagerschalensitze des Kurbelgehäuses platziert wird, wodurch das Kurbelgehäuse besonders vorteilhaft hergestellt werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Kurbelgehäuses für eine Verbrennungskraftmaschine.
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Im Folgenden wird anhand der einzigen Fig. ein Verfahren zum Herstellen eines Kurbelgehäuses für eine als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Im Rahmen des Verfahrens wird das in der Fig. mit 10 bezeichnete Kurbelgehäuse mittels Druckgießen, das heißt durch ein Druckgussverfahren, hergestellt. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren ein Druckgussverfahren. Bei dem Verfahren wird eine Schmelze in eine durch ein Druckgusswerkzeug 12 gebildete beziehungsweise begrenzte Kavität 14 eingebracht, insbesondere unter Druck eingepresst oder eingedrückt. Die Kavität 14 wird als eigentliche Form verwendet, um die Schmelze und somit das Kurbelgehäuse 10 zu formen.
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Um nun das Kurbelgehäuse beziehungsweise im Rahmen einer Massenbeziehungsweise Serienfertigung mehrere Kurbelgehäuse 10 besonders kostengünstig herstellen zu können, weist das Druckgusswerkzeug 12 wenigstens oder genau drei entlang einer in der Fig. durch einen Doppelpfeil 16 veranschaulichten Bewegungsrichtung relativ zueinander translatorisch bewegbare Werkzeugplatten 18, 20 und 22 auf. Dabei ist aus der Fig. erkennbar, dass die erste Werkzeugplatte 18 und die zweite Werkzeugplatte 20 in zusammengefahrenem Zustand der Werkzeugplatten 18 und 20 die Kavität 14 bilden, so dass die Werkzeugplatten 18 und 20 jeweils teilweise die Kavität 14 begrenzen beziehungsweise bilden. In zusammengefahrenem Zustand der Werkzeugplatten 18 und 20 ist die Kavität 14 vollständig durch die Werkzeugplatten 18 und 20 gebildet. Die dritte Werkzeugplatte 22 bildet ein Laufsystem 24, in welchem sich durch Erstarren der Schmelze ein sogenannter Anguss 26 ausbildet.
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Bei einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird die Schmelze in das Laufsystem 24 eingebracht, insbesondere eingedrückt oder eingepresst. Die zweite Werkzeugplatte 20 bildet dabei wenigstens einen oder vorliegend mehrere Eingusstrichter 28, welche auch als Angusströten bezeichnet werden. In zusammengefahrenem Zustand der drei Werkzeugplatten 18, 20 und 22 mündet der jeweilige Eingusstrichter 28 einerseits in das Laufsystem 24 und andererseits in die Kavität 14, so dass mittels der Eingusstrichter 28 die in das Laufsystem 24 eingebrachte Schmelze aus dem Laufsystem 24 in die Kavität 14 geführt und somit in die Kavität 14 eingeleitet wird. Somit sind die Eingusstrichter 28 in Strömungsrichtung der von dem Laufsystem 24 zu der und in die Kavität 14 strömenden Schmelze stromab des Laufsystems 24 und stromauf der Kavität 14 angeordnet. Da die Eingusstrichter 28 durch die Werkzeugplatte 20 gebildet sind, welche in zusammengefahrenem Zustand der drei Werkzeugplatten 18, 20 und 22 zwischen den Werkzeugplatten 18 und 22 angeordnet ist, ergibt sich geometrisch bedingt in zusammengefahrenem Zustand der Werkzeugplatten 18, 20 und 22 zwischen der ersten Werkzeugplatte 18 und der zweiten Werkzeugplatte 20 ein Hinterschnitt. Durch Einleiten beziehungsweise Einbringen der Schmelze in die Kavität 14 wird eine sogenannte Formfüllung durchgeführt, in deren Rahmen die Kavität 14 beziehungsweise das Kurbelgehäuse 10 gefüllt wird. Daran anschließend kann die Schmelze erstarren und wird beispielsweise durch einen Nachdruck einer Druckgießmaschine nachgespeist. Prinzipiell denkbar ist es, wenigstens eine Werkzeugplatte, zum Beispiel die Werkzeugplatte 12 auch in mehrere Platten zu unterteilen.
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Um das als Gussteil, insbesondere als Druckgussteil, ausgebildete Kurbelgehäuse 10 nach dem Erstarren der Schmelze entformen, das heißt aus dem Druckgusswerkzeug 12 entnehmen zu können, wobei ein solches Entformen durch den zuvor beschriebenen Hinterschnitt in der jeweiligen Angusströte eigentlich nicht möglich ist, werden bei einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens nach dem Erstarren der Schmelze die Werkzeugplatten 18 und 20 gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig von der dritten Werkzeugplatte 22 entlang der Bewegungsrichtung wegbewegt, wodurch die Werkzeugplatten 20 und 22 sowie 18 und 22 auseinandergefahren werden, während jedoch die Werkzeugplatten 18 und 22 zusammen gefahren, das heißt im zusammengefahrenem Zustand verbleiben.
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Durch das Erstarren der Schmelze in den Eingusstrichtern 28 wird in dem jeweilige Eingusstrichter 28 eine sogenannte Tröte gebildet, welche dadurch, dass die Werkzeugplatten 18 und 20 von der Werkzeugplatte 22 weggefahren werden, an ihrer schwächsten Stelle oder vorliegend zwischen den Werkzeugplatten 20 und 22 abreißt. In der Folge ist der zuvor beschriebene Hinterschnitt frei, und das Gussteil (Kurbelgehäuse 10) kann entformt werden. Hierzu werden beispielsweise bei einem nicht dargestellten dritten Schritt die Werkzeugplatten 18 und 20, insbesondere entlang der Bewegungsrichtung, auseinanderbewegt beziehungsweise voneinander wegbewegt und somit auseinandergefahren. Daraufhin können die Werkzeugplatten 18, 20 und 22 wieder aufeinander zu bewegt beziehungsweise zusammengefahren werden, und ein weiteres Gussteil beziehungsweise Kurbelgehäuse kann auf die zuvor beschriebene Weise hergestellt werden. Wie aus der Fig. erkennbar ist, erweitert sich der jeweilige Eingusstrichter 28 zur Kavität 14 hin. Hierdurch kann die Schmelze besonders vorteilhaft in die Kavität 14 eingeleitet werden. Außerdem ist in der Fig. mit 30 ein sogenannter Pressrest bezeichnet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kurbelgehäuse
- 12
- Druckgusswerkzeug
- 14
- Kavität
- 16
- Doppelpfeil
- 18
- Werkzeugplatte
- 20
- Werkzeug platte
- 22
- Werkzeug platte
- 24
- Laufsystem
- 26
- Anguss
- 28
- Eingusstrichter
- 30
- Pressrest
- S1
- erster Schritt
- S2
- zweiter Schritt
