DE112011102368B4 - Verfahren zum Formen des Kunststoffkörpers eines Luftsammlers für Brennkraftmaschinen und ein Luftsammler, hergestellt nach diesem Verfahren - Google Patents
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Abstract
Description
- Gegenstand der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen eines aus Kunststoff hergestellten einstückigen Körpers eines Luftsammlers für Brennkraftmaschinen.
- Stand der Technik
- Herkömmliche Brennkraftmaschinen sind mit einem Luftsammler ausgestattet, der im Wesentlichen aus einem Sammlerkörper zusammengesetzt ist, welcher durch Formen von Kunststoff hergestellt ist.
- Ein derartiger Sammlerkörper umfasst einen Hauptansaugkrümmer oder eine Luftkammer, welcher/welche im Wesentlichen zylinderförmig ist und eine Ansaugöffnung umfasst, und außerhalb der Luftkammer öffnet die jeweilige Verteileröffnung eine Reihe von seitlichen Ansaugrohren, wobei jedes mit einem Zylinderkopf-Ansaugkanal und mit einem Zylinder des Motors verbundenen ist.
- Jedes dieser Ansaugrohre ist herkömmlicherweise an der Luftkammer mit einem aufgeweiteten Segment mit abgerundetem Radius ausgestattet, welches die entsprechende Verteileröffnung umgibt. Diese aufgeweiteten Segmente werden gemeinhin als „Spirale“ bezeichnet.
- Angesichts dieser aufgeweiteten Segmente, welche überstehenden Elementen entsprechen, wird der Lufteinlasskörper herkömmlicherweise durch Formen zweier unterschiedlicher Teile hergestellt, welche anschließend miteinander verschweißt werden müssen; dadurch erhöhen sich der Zeitbedarf für die Herstellung des Sammlerkörpers und folglich auch die Kosten ganz erheblich.
- Darüber hinaus entstehen durch den Schweißvorgang unweigerlich Unregelmäßigkeiten an der inneren Oberfläche der Luftkammer, die zu Druckverlusten führen könnten.
- Aus der
JP H09-193 175 A - Die
JP 2010-064 472 A - Aufgabe der Erfindung
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Formen eines Sammlerkörpers und eines Luftsammlers nach einem der Ansprüche vorzuschlagen, dass diese Nachteile vermieden werden.
- Kurze Beschreibung und Vorteile der Erfindung
- Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Formen des Kunststoffkörpers eines Luftsammlers für Brennkraftmaschinen gemäß Patentanspruch 1 und durch einen Luftsammler gemäß Patentanspruch 4. Der erste erfindungsgemäße Verfahrensschritt besteht in der Herstellung einer Gussform, die aus mindestens zwei Formschalen zusammengesetzt ist und eine innere Oberfläche, welche der äußeren Oberfläche des zu formenden Sammlerkörpers entspricht und auch Öffnungen hat, welche den Ansaugöffnungen und den Auslassöffnungen der Ansaugrohre entsprechen.
- Diese Gussform besteht aus einem länglichen, zylinderförmigen Hohlraum, welcher der Luftkammer entspricht, in den eine Reihe querliegende, zylinderförmige Hohlräume münden, welche den Ansaugrohren entsprechen und die jeweils aufgeweiteten Segmente mit abgerundetem Radius am länglichen Hohlraum ausgestattet sind.
- Diese verschiedenen zylinderförmigen Hohlräume münden durch zugehörige Öffnungen nach außen.
- Der zweite erfindungsgemäße Verfahrensschritt besteht darin, in die zylinderförmigen Hohlräume, durch die in die Gussform auf diese Weise hergestellten Öffnungen, sowohl mindestens einen Hauptformkern, welcher sich über die Gesamtlänge der Gussform erstreckt und dem Innenumfang der Luftkammer und den aufgeweiteten Segmenten der Ansaugrohre entspricht, und auch eine Reihe zusätzlicher Kerne, welche jeweils dem Innenumfang des verbleibenden Segmentes des zugehörigen Ansaugrohres entsprechen, einzuführen.
- Um die Extraktion des Kerns nach dem Formen des Sammlerkörpers zu ermöglichen, ist der Hauptformkern aus zwei länglichen, ineinander verschachtelten Kernstücken zusammengesetzt, die sich aneinander verschieben lassen.
- Diese beiden Kernstücke, welche sich über die Gesamtlänge der Gussform erstrecken, bestehen aus einem ersten Kernstück mit einer im Wesentlichen glatten Oberfläche entsprechend einem ersten Teilstück des Umfangs der Luftkammer, und aus einem zweiten Kernstück entsprechend dem verbliebenen Teilstück des Umfangs der Luftkammer und auch aus den aufgeweiteten Segmenten der Ansaugrohre.
- Das zweite Kernstück umfasst somit die quer verlaufenden aufgeweiteten, an ihrem Umfang herausragenden Endstücke.
- Nach Einführung der Formkerne in die Hohlräume, welche der Luftkammer und den Ansaugrohren der Gussform entsprechen, wird der Schritt zum Formen des Sammlerkörpers in bekannter Weise realisiert.
- Die zusätzlichen Kerne können dann auf herkömmliche Weise extrahiert werden.
- Angesichts seiner speziellen Konfiguration kann der Hauptformkern auch mühelos aus der Gussform extrahiert werden.
- Diese Extraktion erfolgt in drei Phasen.
- Die erste Phase besteht in der Extraktion des ersten Kernstücks in Längsrichtung durch die Formöffnung, welche der Ansaugöffnung entspricht, indem es entlang des zweiten Kernstücks verschoben wird.
- Die zweite Phase besteht darin, das zweite Kernstück so quer zu bewegen, dass es an den so freigewordenen Platz des ersten Kernstücks rückt und dass das aufgeweitete Endstück, welches dem aufgeweiteten Segment der Ansaugrohre entspricht, gelockert wird. Erfindungsgemäß werden die erste und die zweite Phase gleichzeitig ausgeführt.
- Während der dritten Phase dieser Extraktion kann das zweite Kernstück auch einfach in Längsrichtung wie das erste Kernstück extrahiert werden.
- Nun muss der Sammlerkörper nur noch entformt werden.
- Gemäß einer ersten Variante der Erfindung wird ein einzelner Hauptformkern mit einer Länge, welche der Länge der Gussform entspricht und der aus zwei ineinander verschachtelten Kernstücken zusammengesetzt ist, verwendet.
- Dieser Formkern wird durch die Öffnung, welche der Ansaugöffnung entspricht, in die Gussform eingeführt.
- Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung werden zwei Hauptformkerne verwendet, deren Länge im Wesentlichen der halben Länge der Gussform entspricht und die aus jeweils zwei ineinander verschachtelten Kernstücken zusammengesetzt sind.
- Gemäß dieser Variante ist es notwendig, die Gussform mit einer weiteren Öffnung auszustatten, die gegenüber der Öffnung liegt, welche der Ansaugöffnung am Ende des länglichen, zylinderförmigen Hohlraums entspricht.
- Einer der Hauptformkerne wird in diesen länglichen Hohlraum durch die Öffnung eingeführt, welche der Ansaugöffnung entspricht, während der zweite Hauptformkern über die zusätzliche Öffnung eingeführt wird.
- Diese beiden Hauptformkerne stoßen in der Mitte des zylinderförmigen Hohlraums aneinander.
- Gemäß dieser zweiten Variante der Erfindung wird, nach dem Schritt des Formens des Sammlerkörpers, das erste Kernstück jedes Hauptformkerns in länglicher Richtung bzw. von jeder Seite der Gussform extrahiert, indem es entlang des zweiten zugehörigen Kernstücks herausgeschoben wird.
- Als Nächstes wird das zweite Kernstück jedes Hauptformkerns quer bewegt, um die aufgeweiteten Enden, welche den aufgeweiteten Segmenten der Ansaugrohre entsprechen, zu lockern, und dann wird es in Längsrichtung bzw. von beiden Seiten der Gussform extrahiert.
- Die Extraktion der beiden Hauptformkerne geschieht wieder in drei Phasen.
- Nach dem Schritt der Entformung des Sammlerkörpers wird in dieser zweiten Variante der Erfindung ein weiterer Schritt benötigt, der in dem Schweißen eines Deckels zum Verschließen der zusätzlichen Öffnung, welche der Öffnung der Gussform entspricht, besteht.
- In dem bevorzugten Fall, in dem die beiden Kernstücke des Hauptformkerns die keilförmig sind, werden diese von „Kopf bis Fuß“ in die Gussform eingeführt.
- Figurenliste
- Die Merkmale des dieser Erfindung zugrunde liegenden Verfahrens werden detailliert unter Bezugnahme auf die anliegenden, nicht begrenzenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
-
1 eine perspektivische, transparente Ansicht des Sammlerkörpers ist; -
2 eine Schnittansicht ist, welche gemäß der ersten Variante der Erfindung einen Hauptformkern darstellt, welcher in eine Gussform eingefügt ist; -
3 und4 veranschaulichende Zeichnungen aller drei Phasen der Extraktionsphase dieses Hauptformkerns gemäß der ersten Variante der Erfindung sind; -
5 eine Schnittansicht ähnlich2 ist, allerdings entsprechend der zweiten Variante der Erfindung; -
6 und7 veranschaulichende Zeichnungen der drei Phasen der Extraktionsphase der Hauptformkerne gemäß der zweiten Variante der Erfindung sind. - Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung
- Gemäß
1 umfasst der zu formende Sammlerkörper im Wesentlichen einen Sammlerkörper1 , welcher einen zylinderförmigen Hauptansaugkrümmer oder eine Luftkammer2 umfasst, in welcher oder in welche die druckbeaufschlagte Luft durch eine an einem der Enden angeordneten Ansaugöffnung3 eintritt und welche am anderen Ende4 gegenüber dieser Ansaugöffnung3 geschlossen ist. - Eine Reihe von Ansaugrohren
5 münden seitlich in die Luftkammer2 durch eine entsprechende Verteileröffnung6 . - Die Ansaugrohre
5 sind jeweils mit einer Auslassöffnung7 an ihren Enden ausgestattet, welche der Verteileröffnung6 gegenüberliegen und sie sind jeweils mit einem Zylinderkopf-Ansaugkanal und mit einem Zylinder des Motors in einer Weise verbunden, die nicht in1 gezeigt ist. - Jedes der Ansaugrohre
5 ist an der Luftkammer2 mit einem aufgeweiteten Segment, auch abgerundete Kernspirale8 genannt, ausgestattet, welches die zugehörige Verteileröffnung6 umfasst. - Gemäß
2 besteht der erste erfindungsgemäße Verfahrensschritt in der Herstellung einer Gussform 10, welche aus mindestens zwei Formschalen zusammengesetzt ist, und eine innere Oberfläche hat, welche der äußeren Oberfläche des zu formenden Sammlerkörpers1 entspricht. - Diese Gussform
10 umfasst einen länglichen, zylinderförmigen Hohlraum, welcher der Luftkammer2 entspricht, in die eine Reihe quergelagerter, zylinderförmiger Hohlräume15 , welche den Ansaugrohren5 entsprechen, münden. - Die quergelagerten, zylinderförmigen Hohlräume sind jeweils mit einem aufgeweiteten Segment
18 mit abgerundetem Radius, welches dem aufgeweiteten Segment8 am länglichen Hohlraum12 entspricht, ausgestattet. - Des Weiteren ist die Gussform 10 mit einer Öffnung
13 ausgestattet, welche an einem der Enden des länglichen, zylinderförmigen Hohlraums12 liegt und welche der Ansaugöffnung3 entspricht, zusammen mit einer Reihe von Öffnungen17 , welche jeweils an den freien Enden der seitlichen zylinderförmigen Hohlräume15 liegen und welche den Auslassöffnungen7 der Ansaugrohre5 entsprechen. - Gemäß
1 wird zum Formen des Sammlerkörper1 in der Gussform12 ein Hauptformkern20 , welcher sich über die Gesamtlänge des länglichen, zylinderförmigen Hohlraums12 erstreckt und welcher dem Innenumfang der Luftkammer2 und den aufgeweiteten Segmenten8 der Ansaugrohre5 entspricht, durch die Öffnung13 in diesen Hohlraum eingeführt. - Der Hauptformkern
20 ist insbesondere aus zwei keilförmigen, länglichen Kernstücken21 ,22 zusammengesetzt, die ineinander verschachtelt sind und aneinander verschoben werden können. - Diese beiden Kernstücke
21 ,22 erstrecken sich über die Gesamtlänge des länglichen, zylinderförmigen Hohlraums12 . - Das erste Kernstück
21 hat eine im Wesentlichen glatte Oberfläche und entspricht einem ersten Teil des Umfangs der Luftkammer2 , d.h. dem Teil gegenüber den Verteileröffnungen6 . - Das zweite Kernstück
22 entspricht dem übrigen Teil des Umfangs der Luftkammer2 und auch den aufgeweiteten Segmenten8 der Ansaugrohre5 . - Das zweite Kernstück
22 umfasst deshalb auch die aus dem Umfang herausragenden, aufgeweiteten Endstücke. - Diese aufgeweiteten Endstücke
23 sind in4 genauer gezeigt. - Das erste Kernstück
21 ist außerdem mit einer Längsnut211 ausgestattet, welche sich über seine Gesamtlänge erstreckt, während das zweite Kernstück22 mit einer Längsrippe221 ausgestattet ist, welche sich ebenfalls über seine Gesamtlänge erstreckt. - Diese Längsnut
211 und diese Längsrippe221 , welche das Verschieben der beiden Kernstücke21 ,22 aneinander erleichtern, sind genauer in4 gezeigt. - In einer nicht in den Figuren dargestellten Weise werden ebenfalls zusätzliche Kerne in die seitlichen zylinderförmigen Hohlräume
15 eingeführt. - Diese zusätzlichen Kerne werden nach dem Formen des Sammlerkörpers
1 auf bekannte Weise von der Gussform 10 extrahiert. - Gemäß
2 kann der Hauptformkern20 nicht direkt aus der Gussform 10 durch die Öffnung13 nach dem Formen des Sammlerkörpers1 wegen des Vorhandenseins auf dem Umfang des zweiten Kernstücks22 von aufgeweiteten Endstücken23 , welche den aufgeweiteten Segmenten8 der Ansaugrohre5 entsprechen, welche die überstehenden Elemente bilden, extrahiert werden. - Daher erfolgt diese Extraktion in drei Phasen.
- Wie in
3 dargestellt, besteht die erste dieser Phasen in der Extraktion in Längsrichtung des ersten Kernstücks21 durch die Öffnung der Gussform 10 durch Verschieben entlang des zweiten Kernstücks22 , wie durch PfeilA angezeigt. - Die zweite Phase besteht darin, das zweite Kernstück
22 quer in den nun freigewordenen Platz des ersten Kernstücks zu schieben, wie durch PfeilB angezeigt, um die aufgeweiteten Endstücke23 zu lockern. - Wie in
4 gezeigt, nachdem diese Endstücke23 gelockert worden sind, kann das zweite Kernstück22 ebenfalls in Längsrichtung durch die offene Öffnung13 gemäß PfeilA aus der Gussform 10 extrahiert werden. - Wie in den
5 ,6 und7 gemäß der zweiten Variante der Erfindung gezeigt, wird der in der ersten Variante der Erfindung verwendete Hauptformkern20 durch zwei Hauptformkerne30 ,30' ersetzt, die jeweils in den länglichen, zylinderförmigen Hohlraum12 von jeder Seite dieses Hohlraums durch die Öffnung13 , welche der Ansaugöffnung3 entspricht, und durch die zusätzliche Öffnung11 der Gussform 10, welche gegenüber der Öffnung13 angebracht ist, eingeführt werden. - Diese Hauptformkerne
30 ,30' haben eine Länge, welche der halben Länge des Hohlraums12 der Gussform 10 entspricht, und in Gussposition stoßen sie an ihrer Stirnseite in der Mitte dieses Hohlraums aneinander. - Wie in den
5 ,6 und7 gezeigt, sind die beiden Hauptformkerne30 ,30' insbesondere aus zwei keilförmigen, länglichen Kernstücken31 ,32 ,31' ,32' zusammengesetzt, welche ineinander verschachtelt sind und, wie in1 gezeigt, von „Kopf bis Fuß“ in Gussposition positioniert werden. - Die Kernstücke
31 ,32 und31' ,32' der Hauptformkerne30 ,30' haben eine im Wesentlichen ähnliche Konfiguration wie die Kernstücke21 ,22 des Hauptformkerns20 gemäß der ersten Variante der Erfindung. - Die ersten Kernstücke
31 ,31' haben daher eine im Wesentlichen glatte Oberfläche und entsprechen einem ersten Teil des Umfangs der Luftkammer2 des Sammlerkörpers1 , während die zweiten Kernstücke32 ,32' dem verbleibenden Teil des Umfangs der Luftkammer2 und auch den aufgeweiteten Segmenten8 der Ansaugrohre5 entsprechen. - Folglich umfassen die zweiten Kernstücke
32 ,32' die aus ihrem Umfang herausragenden aufgeweiteten Endstücke34 ,34' . - Die Kernstücke
31 ,31' und32 ,32' sind ebenfalls mit zugehörigen Rippen311 ,311' und Nuten321 ,321' ausgestattet, wie in7 genauer gezeigt, um das Verschieben aneinander zu erleichtern. - Nach dem Formen erfolgt die Extraktion der Hauptkerne
30 ,30' wieder in drei Phasen, die im Wesentlichen denen für die Extraktion des Hauptformkerns20 gemäß der ersten Variante der Erfindung ähneln, jedoch symmetrisch von beiden Seiten der Gussform10 jeweils durch ihre Öffnungen13 und11 . - Wie in
6 gezeigt, besteht die erste Extraktionsphase darin, die ersten Kernstücke31 ,31' von beiden Seiten der Gussform10 durch Verschieben entlang den zweiten Kernstücken32 ,32' , wie mit den PfeilenA undA' gezeigt, in Längsrichtung zu extrahieren. - In der zweiten Phase, aus welcher diese Extraktionsphase besteht, werden die zweiten Kernstücke
32 ,32' , wie mit den PfeilenB und B' gezeigt, quer in den frei gewordenen Platz der Kernstücke31 ,31' geschoben, um die aufgeweiteten Endstücke34 ,34' zu lockern. - Gemäß
7 können die so gelockerten zweiten Kernstücke32 ,32' auch in Längsrichtung gemäß den PfeilenA undA' durch die jeweiligen Öffnungen13 ,11 jeweils durch beide Enden der Gussform10 extrahiert werden. - Die Anwendung des Verfahrens gemäß dieser zweiten Variante der Erfindung erfordert einen weiteren Schritt, der darin besteht, einen Deckel
33 zu schweißen, welcher die Öffnung in dem geformten Sammlerkörper1 , welche der zusätzlichen Öffnung11 der Gussform10 entspricht, verschließt. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Sammlerkörper
- 2
- Luftkammer
- 3
- Ansaugöffnung
- 4
- Ende (der Luftkammer gegenüber der Ansaugöffnung)
- 5
- Ansaugrohr
- 6
- Verteileröffnung
- 7
- Auslassöffnung (der Ansaugrohre)
- 8
- Segment
- 10
- Gussform
- 11, 13 (der Gussform 10)
- Öffnung
- 12 (der Gussform 10)
- Hohlraum
- 15 (Innenkontur des Ansaugrohres 5)
- Hohlräume
- 18
- Segment
- 20
- Hauptformkern
- 21
- Kernstück
- 211
- Längsnut
- 221
- Längsrippe
- 22
- Kernstück
- 23
- Endstück
- 30, 30'
- Hauptformkerne
- 31, 32 und 31', 32'
- Kernstücke
- 33
- Deckel
- 34, 34'
- Endstücke
- A und A'
- Pfeile
- B und B'
- Pfeile
- 17
- Öffnung
- 311, 311'
- Rippen
- 321, 321'
- Nuten
Claims (4)
- Verfahren zum Formen eines Sammlerkörpers (1) in einem Stück aus Kunststoff eines Luftsammlers für Brennkraftmaschinen, wobei dieser Sammlerkörper (1) einen Hauptansaugkrümmer oder eine Luftkammer (2) umfasst, welcher oder welche eine Ansaugöffnung (3) umfasst und in die durch eine entsprechende Verteileröffnung (6) eine Reihe von seitlichen Ansaugrohren (5) münden, von denen jedes mit einem Zylinderkopf-Ansaugkanal und mit einem Zylinder eines Motors verbunden ist, und wo jedes dieser Ansaugrohre (5) an der Luftkammer (2) mit einem aufgeweiteten Segment (8) mit verrundendem Radius ausgestattet ist, welches die zugehörige Verteileröffnung (6) umgibt, gekennzeichnet durch die folgenden Umsetzungsschritte: - eine Gussform (10) wird hergestellt, welche aus mindestens zwei Formschalen zusammengesetzt ist, und welche eine innere Oberfläche, die der äußeren Oberfläche des zu formenden Sammlerkörpers (1) entspricht, und auch Öffnungen hat, die der Ansaugöffnung (3) und Auslassöffnungen (7) der Ansaugrohre (5) entsprechen, - sowohl mindestens ein Hauptformkern (20, 30, 30'), welcher dem Innenumfang der Luftkammer (2) und den aufgeweiteten Segmenten (8) der Ansaugrohre (5) entspricht, als auch eine Reihe von zusätzlichen Kernen, welche jeweils dem Innenumfang des verbleibenden Segments (18) des zugehörigen Ansaugrohrs (5) entspricht, werden durch die Auslassöffnungen (7) in die so hergestellte Gussform (10) eingeführt, wobei der Hauptformkern (20, 30, 30') aus zwei länglichen, ineinander verschachtelten Kernstücken zusammengesetzt ist, die sich aneinander verschieben lassen, nämlich einem ersten Kernstück (21, 31, 31') mit einer glatten Oberfläche und welche dem ersten Teil des Umfangs der Luftkammer (2) entspricht, und einem zweiten Kernstück (22, 32, 32'), welches dem übrigen Teil des Umfangs der Luftkammer (2) und auch den aufgeweiteten Segmenten der Ansaugrohre entspricht, und welches aufgeweitete, aus dem Umfang herausragende Endstücke (23) umfasst, - der Sammlerkörper (1) wird geformt, - die zusätzlichen Kerne werden extrahiert, - das erste Kernstück (21, 30, 30') wird durch Verschieben am zweiten Kernstück (22) extrahiert, - das zweite Kernstück (22, 32, 32') wird quer bewegt, um die aufgeweiteten Endstücke (23) zu lockern, und es wird dann in Längsrichtung extrahiert, und - der Sammlerkörper (1) wird entformt.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Hauptformkern (20) mit einer Länge, welche der Länge der Gussform (10) entspricht und der aus zwei ineinander verschachtelten Kernstücken (21, 22) zusammengesetzt ist, durch die Öffnung (13) eingeführt wird, welche der Ansaugöffnung entspricht. - Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass - die Gussform (10) mit einer zusätzlichen Öffnung (11) ausgestattet ist, welche gegenüber der Öffnung (13) liegt, welche der Ansaugöffnung (3) entspricht, - ein Hauptformkern (30, 30') mit einer Länge, welche der halben Länge der Gussform (10) entspricht und der aus zwei ineinander verschachtelten Kernstücken (31, 32; 31', 32') zusammengesetzt ist, durch diese Öffnung (13) oder durch die zusätzliche Öffnung (11) eingeführt wird, - nach dem Formen des Sammlerkörpers (1) das erste Kernstück (31, 31') jedes Hauptformkerns (30, 30') in Längsrichtung jeweils von beiden Seiten der Gussform (10) durch Verschieben an dem zweiten zugehörigen Kernstück (32, 32') extrahiert wird, - das zweite Kernstück (32, 32') jedes Hauptformkerns (30, 30') quer bewegt wird, um die aufgeweiteten Enden (34, 34') zu lockern, und dann wird es in Längsrichtung jeweils von beiden Enden der Gussform (10) extrahiert, und - nach der Entformung des Sammlerkörpers (1) ein Deckel darauf geschweißt wird, um die Öffnung zu verschließen, welche der zusätzlichen Öffnung (11) der Gussform (10) entspricht. - Ein einstückiger Luftsammler, dessen Sammlerkörper (1) aus Kunststoff für Brennkraftmaschinen mittels eines Verfahrens gemäß einem der
Ansprüche 1 bis3 hergestellt ist.
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