DE2417630C3 - Trochoidenförmiger Gehäusemantel einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine und seine Herstellung - Google Patents

Description

45 Er ndSsgemäß wird diese Aufgabe be, einem Gehiusemantel der eingangs beschnebenen Art dadurch gelöst, daß die Schicht von einem B echstreifen gebildet to. dessen Enden im Bereich des kalten Bogens 5ers" hweißt sind und der auf seinem dem GehausemanteT zugewandten Umfang Riefen aufweist Das erfindungsgemäße Gehäuse läßt sich .η einfacher We.se herstellen und wird den auftretenden thermischen und mechanischen Beanspruchungen gerecht.

As der FR-PS 14 94 638 ist eine einstückig gegossene oder aus zwei miteinander verschweißten Slücken bestehende und einen Korrosionsschutz bildende Metallauskleidung für Ventile, Pumpengehäuse, Verbindungsstücke und ähnliches bekannt

Ein Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemaßen trochoidenförmigen Gehäusemantels zeichnet sich dadurch aus, daß eine Seite des Blechstreifen* in.t Riefen versehen wird und d,e Enden des Blechstre.fens derart miteinander verschweißt werden daß die Riefen außen und die geschweißten Enden in der kalten Zone des fertigen Gehäuses liegen, daß der geschweißte Blechstreifen in eine Trochoidenform, deren Hauptachse langer und deren Nebenachse kürzer ist als die des fertigen Gehäuses, gebogen wird und daß um den Blechstreifen im Druckguß ein Metall auf Alumimumbasis gegossen wird. Die Längen der Haupt- und Nebenachsen des gebogenen und geschweißten Blechstreifens werden so gewählt, daß die Auskleidung nach Abkühlen des Gehäuses infolge der auftretenden Schrumpfung die gewünschte Trochoidenform angenommen hat. Durch das erfindungsgemaßc Verfahren kann der Umfang der sonst erforderlichen Nachbearbeiten des Gehäuses erheblich verringert werden

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser

Die Erfindung betrifft einen trochoidenförmigen Gehäusemantel einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit einer inneren Schicht, um die herum der aus einer Aluminiumlegierung bestehende Gehäusemantel gegossen ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Gehäusemantels.

Ein derartiger Gehäusemantel ist Gegenstand der DT-PS 23 24 348 (älteres Recht).

Bei dem bekannten Gehäusemantel der eingangs beschriebenen Art besteht die innere Schicht des Gehäuses aus einer Gußeisenschicht von erheblicher Stärke, auf die eine Schicht aus Chrom oder Nickel durch Elektroplattieren aufgebracht ist. Es ist jedoch sehr aufwendig, die innere Schicht des Gehäusemantels aus Gußeisen herzustellen, das anschließend noch mit einer Schicht aus Chrom oder Nickel überzogen werden

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein wirtschaftlich herstellbares Gehäuse einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine zu schaffen, das sich durch trerineen Verschleiß und eine gute Wärmeleitfähigkeit IgI

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines trochoidenförmigen Gehäusemantels einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung,

F i g. 2 die Verfahrensschritte a bis / zur Herstellung einer trochoidenförmigen Auskleidung für den Gehäusemantel,

F i g. 3 einen Schnitt durch die riefenförmige Oberfläche des Blechstreifens in vergrößerter Darstellung,

Fig.4 eine Form zum Umgießen des Blechstreifens mit dem Gehäusemantel im Querschnitt in schemati· scher Darstellung,

Fig.5 die Verfahrensschritte a bis afzur Herstellung der trochoidenförmigen Auskleidung nach einen anderen Verfahren,

Fig.5 die Herstellung einer trochoidenförmiger Blechauskleidung in schematischer Darstellung und

F i g. 7 ein Diagramm zur Erläuterung der Abwei chung der trochoidenförmigen Blechauskleidung voi der späteren trochoidenförmigen Gestalt.

F i g. 1 zeigt schaubildlich einen Gehäusemantel 3, de eine Schicht 2 besitzt, die aus Blech, beispielsweis Stahlblech, besteht und deren einander entgegengeset? te Enden 2a (F i g. 1) miteinander verschweißt sind. Di Schicht 2 ist trochoidenförmig und besitzt eine rauh Außenfläche in Form von Riefen 2b, die durc Verkratzen der Fläche gebildet werden. Die Schicht wird nach einem bekannten Druckgußverfahren m einem Gehäusesubstrat aus Aluminium oder eine Aluminiumlegierung umgeben.

Der Gehäusemantel 3 ist in bekannter Weise mit Löchern 4 für Zündkerzen und einem Auspuffkanal 5 ausgebildet. Das Gehäusesubstrat, also der Gehäusemantel 3 ist ferner einstückig mit Füßen 3a und 36 ausgebildet. In Fig. 1 ist mit Z der kalte Bogen S bezeichnet, in der die Temperatur beträchtlich niedriger ist als in der anderen Zone. Die Schweißnaht der Enden 2a der Schicht ist im kalten Bogen Zangeordnet.

Fig.2 erläutert nun ein Verfahren zum Herstellen einer trochoidenförmigen Auskleidung als Schicht 2 aus io Blech. Von eineu Bund 7 wird ein Blechstreifen 6 abgezogen und durch eine mehrere Rollen 8a aufweisende Richtvorrichtung 8 in eine Kratzeinrichtung 9 gezogen. Diese besitzt mehrere Kratzschneiden 10a und JOo, die in zwei Reihen gegeneinander versetzt 15 angeordnet sind. Die Kratzschneiden 10a und 10b werden von einem Träger 11 getragen, der in einem ortsfesten Gestell F schwenkbar gelagert ist. Der Träger 11 und ein Arm 12 sind mit je einem Ende je eines der Lenker 13 und 14 verbunden, die miteinander 20 bei Riefen verbunden sind. Der Lenker 13 ist durch einen dritten Lenker 16 mit einem vertikalbeweglichen Preß 17 verbunden. Mit 18 ist den Blechstreifen bezeichnet. Wenn das Preßglied 17 abwärtsbewegt wird, schneiden die Kratzschneiden 10a und 106 in die 25 obere Fläche des Blechstreifens 6 ein, so daß in diesem mehrere sägezahnartige Vorsprünge 19 (F i g. 3) ausgebildet werden, die auf der Oberfläche der Auskleidung 2 gegeneinander versetzt angeordnet sind. Auf diese Weise erhält die Auskleidung eine rauhe Fläche in Form 30 von Riefen 26. Die Einrichtung 9 besitzt ferner einen Halter 20, der mittels eines Schwenkarms 12 von dem Gestell F getragen wird und den Blechstreifen 6 während der Funktion der Kratzeinrichtung 9 festhält.

Der Kratzeinrichtung 9 folgt eine Schneideeinrichtung 21 mit einem beweglichen Messer 22 und einem ortsfesten Messer 23. Die Schneideeinrichtung 21 schneidet von dem Blechstreifen 6 ein Teil 6a von geeigneter Länge ab. Das Blech 6a wird dann in eine Stanzwerkzeuganordnung 24 eingeführt und in diese mit Hilfe eines oberen 24a und eines unteren Werkzeugs 24b gestanzt, so daß ein Zuschnitt 6b der gewünschten Form entsteht. Dieser wird dann durch eine Formrollenanordnung 25 geführt, in der er die F i g. 2 (b) mit 6c bezeichnete Kreisform erhält.

Der kreisförmige Blechzuschnitt 6c wird dann in eine Abkantpresse 26 eingeführt, die gemäß Fig.2 (c) ein oberes Preßglied 27 und ein unteres Preßglied 28 besitzt, so daß die einander gegenüberliegenden Endränder 6d und 6e des Zuschnitts 6c gemäß F i g. 2 (d) abgekantet werden An den abgekanteten Rändern 6d und 6e greifen dann je zwei Elektroden 29a, 296 und 30a, 30b an worauf die beiden beweglichen Elektroden 30a und 30b in der Richtung des Pfeils in F i g. 2 (e) bewegt werden, bis der Rand 6e des Zuschnitts bc mit dem gegenüberliegenden Rand 6d in Berührung kommt und durch Flachstumpfschweißung mit ihm verschweißt wird Man erhält so einen im wesentlichen zylindrischen Teil 6/", der an der Schweißnaht einen Schweißgrat 6g besitzt'(F i g. 2 (()). Dieser wird dann auf geeignete Weise entfernt, so daß der in F i g. 2 (g) gezeigte Blechteil 6/1

erhalten wird. ^u -ji

Der Blechieil 6h wird dann in eine Einrichtung 31 eingeführt die zum Ausbilden der Auskleidung dient, und aus zwei gegenüberliegenden Außenwerkzeugen 32 ^b5 und zwei einander gegenüberliegenden Innenwerkzeugen 33 gemäß Fig. 2 (h) besteht und in welcher der Blechteil 6/1 die in F i g. 2 (i) gezeigte trochoidenformige Gestalt erhält. Man muß natürlich dafür sorgen, daß die Schweißnaht der Auskleidung 2 in die kalte Zone Z des fertigen Rotorgehäuses gelangt. Die Auskleidung 2 wird dann beispielsweise durch Waschen, Entfetten mit Dampf, Sandstrahlen od. dgl. vorbehandelt und dann in einen Kernteil einer Formanordnung eingesetzt. An diesen Kernteil 34 wird dann ein Deckelteil 35 angesetzt, so daß ein Formhohlraum 36 gebildet wird, der die Auskleidung 2 (Fig.4) umgibt. Dann wird schmelzflüssiges Metall, beispielsweise eine Aluminiumlegierung, unter Druck in den Hohlraum 36 der Formanordnung eingeleitet. Nach dem Abkühlen erhalt man einen Gehäusemantel 3 gemäß Fig. 1.

In Fig.5 ist ein anderes Verfahren zum Herstellen einer irochoidenförmigen Auskleidung 2 aus Blech erläutert. Gemäß F ig. 5 (a) erhält mit Hilfe von komplementären Formwerkzeugen 37, 38 ein Bleehzuiichnitt 106a eine gewellte Form. Mit Hilfe von Werkzeugen 39 und 40 erhält dann der Zuschritt 106a eine im wesentlichen !rochoidenförmige Gestalt, wie in den F i g. 5 (b) und 5 (c) erläutert ist. Danach w erden die einander gegenüberliegenden Ränder des Zuschnitts von paarweise angeordneten Elektroden 41a, 4\b bzw 42a, 42b erfaßt und miteinander verschweißt.

Es hat sich gezeigi. daß nach dem Gießen des trochoidenförmigen Gehäusesubstrats dieses beim Abkühlen in der Richtung seiner Hauptachse stärker schrumpft als in den anderen Richtungen. Dies ist nut das Vorhandensein von Kuhlwasserkanälen in dem Gehäuse und den Füßen 3a und 3b zurückzulühren und bewirkt, daß das trochoidenformige Gehäuse in der Richtung seiner Nebenachse ziemlich ausgebaucht ist. F 1 g. 6 zeigt die Herstellung einer trochoidenförmigen Auskleidung 2 in einer der F i g. 2 (h) ähnlichen Weise. Die Hauptachse L der Auskleidung ist größer als die eines angenommenen trochoidenförmigen Gebildes, das um einen Betrag, der der bei der Herstellung des Gehäuses auftretenden durchschnittlichen Schrumpfung entspricht, größer ist als die gewünschte trochoidenformige Auskleidung. Dagegen ist die Nebenachse 1 kleiner als die des angenommenen Gebildes. Fig.. zeigt die Abweichung F, der trochoidenförmigen Auskleidung 2 von dem angenommenen Gebilde F₃ fur die Hauptachse und Nebenachse. Die gewünschte Gestalt ist mit F₂ bezeichnet. Wenn man die Auskleidung 2 mit dieser Abweichung ausbildet, kann man nach dem Abkühlen des Gehäuses die gewünschte trochoidenformige Auskleidung erhalten, so daß diese nach dem Umgießen nur wenig spanabhebend nachbearbeitet zu werden braucht.

Da erfindungsgemäß das gegossene Gehäusesubstrai aus dem Aluminiumbasismetall mit der Außenfläche der Auskleidung durch zahlreiche sägezahnartige Vorsprünge verbunden ist und in der Auskleidung etwa vorhandene Risse beim Gießvorgang von dem Aluminiumbasismetall ausgefüllt werden, kann man eine sehr feste Verbindung zwischen der Auskleidung und dem Gehäusesubstrat erzielen. Da die Kratzschne.den gegeneinander versetzt sind, hat die Verbindung zwirnen der Auskleidung und dem Substrat keine Richtwirkung. Die Auskleidung selbst und die Grenztlache zwischen der Auskleidung und dem Substrat kann frei sein von Oxiden, welche die Wärmeleitfähigkeit des Gehäuse beeinträchtigen können. Ferner verbessern die sägezahnförmigen Vorsprünge die Wärmeübertragung von der Auskleidung auf das Substrat. Wenn die Auskleidung aus Stahlblech besteht, kann sie ohne besondere Vorbehandlung direkt mit einem Metalluber-

zug versehen werden. Da die Auskleidung aus einem Metall, wie Stahlblech, hergestellt werden kann, das eine beträchtliche Temperaturwechselfestigkeit besitzt, kann man einen Wärmeermüdungsbruch des Gehäuses in der Nähe des Loches für die Zündkerze vermeiden. Ein derartiger Bruch tritt oft in einem Gehäusemantel auf, in dem eine Überzugsschicht direkt auf dem Gehäusesubstrat ausgebildet worden ist. Da die Schweißnaht der Auskleidung in der kalten Zone des Gehäusemantels angeordnet ist, wird die Dauerhaftigkeit des Gehäuses

nicht dadurch beeinträchtigt, daß die Verbindung zwischen der Auskleidung und dem Substrat im Bereich der Schweißnaht relativ schwach ist. Vorzugsweise ist die Schweißnaht der Auskleidung in der kalten Zone so nahe wie möglich bei der Nebenachse der Trochoiden angeordnet, weil in diesem Fall die Schweißnaht im Abstand von dem Kern der Gießform für das Substrat zu liegen kommt und daher beim Herausnehmen des Gußstücks aus der Form diese durch die Schweißnaht der Auskleidung nicht beschädigt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Trochoidenförmiger Gehäusemantel einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit einer inneren Schicht, um die herum der aus einer Aluminiumlegierung bestehende Gehäusemantel gegossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (2) von einem Blechstreifen (6) gebildet ist, dessen Enden (2a) im Bereich des kalten Bogens (Z) verschweißt sind und der auf seinem dem Gehäusemantel (3) zugewandten Umfang Riefen (2b) aufweist.

2. Gehäusemantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen (6) aus Eisen besteht. '5

3. Gehäusemantel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Riefen (2b) durch sägezahnartige Vorsprünge (19) gebildet sind.

4. Gehäusemantel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (19) gegenein- *> ander versetzt angeordnet sind.

5. Verfahren zum Herstellen des trochoidenförmigen Gehäusemantels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite des Blechstreifens mit Riefen versehen wird und die Enden des Blechstreifens derart miteinander verschweißt werden, daß die Riefen außen und die geschweißten Enden in der kalten Zone des fertigen Gehäuses liegen, daß der geschweißte Blechstreifen in eine Trochoidenform, deren Hauptachse länger und deren Nebenachse kurzer ist als die des fertigen Gehäuses, gebogen wird und daß um den gebogenen Blechstreifen im Druckguß ein Metall auf Aluminiumbasis gegossen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schweißen der Blechstreifen

in eine kreisförmige Form gebogen und dessen Enden abgekantet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schweißen der Enden der Blechstreifen in eine trochoidenförmige Form gebogen wird.