WO2019025170A1 - Giessform sowie verfahren zum herstellen eines kurbelgehäuses - Google Patents

Giessform sowie verfahren zum herstellen eines kurbelgehäuses Download PDF

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WO2019025170A1
WO2019025170A1 PCT/EP2018/069227 EP2018069227W WO2019025170A1 WO 2019025170 A1 WO2019025170 A1 WO 2019025170A1 EP 2018069227 W EP2018069227 W EP 2018069227W WO 2019025170 A1 WO2019025170 A1 WO 2019025170A1
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core
web
casting mold
cooling channel
water jacket
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PCT/EP2018/069227
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Michael Bachmayer
Andreas Sachsenhauser
Stefan Schmidberger
Thomas Schwabl
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a mold for a crankcase of an internal combustion engine, a method for manufacturing a crankcase and a use of a mold.
  • a casting mold for a crankcase of an internal combustion engine has a water jacket core, wherein the water jacket core comprising a frame core and a cooling channel core, and wherein at least one web core is provided, which is designed and positioned to form a cooling channel in a cylinder web of a crankcase, and wherein the at least one web core held in the frame core and an upper core or a core centered or centered.
  • the top core or the top core is, in particular, the core which closes the crankcase upwards and, for example, forms the top deck.
  • precentering or pre-positioning of the bridge core takes place through the frame core of the water jacket core. The actual final centering then takes place via the top core.
  • the web core is thus preferably first inserted in the frame core of the water jacket and thereby only pre-centered.
  • the mold is preferably designed according to a preferred embodiment as a mold, then the final centering of the web core, in particular via centering surfaces in the upper core.
  • the mold is designed such that the water jacket core (in terms of time) is centered in front of the web core.
  • the water jacket is first centered when closing the mold or in particular the mold first and then the web core, preferably both centered about corresponding centering surfaces in the upper core.
  • the web core has at least one cooling channel section, which rests or is held on a plurality of, in particular separate, holding surfaces in and / or on or on the frame core.
  • the web core is held in and / or on or on the frame core via a multiplicity of (separate) holding surfaces.
  • the retaining surfaces are oriented perpendicular or substantially perpendicular to the cylinder axes of the crankcase. The fact that the web core rests initially only on the frame core of the water jacket core, tensions or cracks of the core can be avoided.
  • the at least one cooling channel section is the region of the bridge core, which surrounds the actual cooling channel, or more, in the web of the crankcase forms. Due to the separate support surfaces z. B. realized a three-point or four-point storage of the web core in the frame core or generally in the water jacket core. According to one embodiment, all bearings are outside of the later casting.
  • the holding surfaces are arranged or arranged offset relative to the cooling channel section as seen along a longitudinal direction of the crankcase.
  • the at least one cooling channel section is arranged substantially centrally with respect to the retaining surfaces, which benefits the stability and the exact positioning of the bridge core.
  • the holding surfaces are rectangular or substantially rectangular in shape, or even round, in particular circular, or oval, and in particular, based on the longitudinal direction, oriented in pairs along and / or transverse to this.
  • This is particularly advantageous because a plurality of web cores can be arranged behind each other in a space-saving manner by this configuration.
  • a separate web core is provided for each web of the crankcase. This makes it possible to center each core individually, which among other things, the influence of shrinkage can be minimized.
  • a plurality of cooling sections are arranged one above the other.
  • a cross section of the cooling channel sections or of the cooling channel section is preferably essentially rectangular or lenticular or oval, but may also be round, in particular circular, or angular, possibly also polygonal. The exact geometry depends in particular on the available wall thicknesses of the web or the desired flow conditions in the respective cooling section.
  • the cooling duct sections can differ in terms of both shape and size.
  • the web core preferably has a multiplicity of arrangement sections which extend away from the at least one cooling channel section and which have the retaining surfaces at the end.
  • the web core thus advantageously has a supporting structure, which is realized via the arrangement sections, as well as an actual web cooling contour realized via the at least one cooling channel section.
  • the arrangement sections compared to the at least one cooling channel section, are made significantly thicker and thus give the extremely sensitive web cooling contour, realized by the at least one cooling channel section, stability.
  • the web core has at least one support element to increase the stability.
  • the support element is designed or arranged such that it connects one or more arrangement sections.
  • the support element is arranged above the at least one cooling passage section.
  • the support element is accordingly also positioned outside the later casting.
  • the at least one support element is designed as a core bearing or core mark.
  • the final centering of the web core thus takes place via the support element or via the top core and the support element.
  • the arrangement sections have core bearings for the upper core at the end or form or form these.
  • the end sections are designed such that the centering is or can be realized via suitable centering surfaces of the upper core.
  • At least one holding surface is formed on a cooling section.
  • the holding surface on the cooling channel section is designed directly for arrangement or contact with the cooling channel core of the water jacket core.
  • the web core has two arrangement sections which have the holding surfaces at the end, wherein a third holding surface is provided directly on the cooling channel section for abutment with the cooling channel core of the water jacket core.
  • the aforementioned holding surface (on the cooling passage section) is formed as a front and / or return.
  • this acts between the holding surface and the water jacket a positive connection.
  • a retaining surface designed as a projection advantageously engages in a recess in the water jacket or vice versa, whereby advantageously a very exact (pre) centering can be achieved.
  • the point on / in the water jacket a corresponding forward and / or return formed.
  • the cooling channel section or the lowest arranged cooling channel section is spaced from the cooling channel core of the water jacket and thus from the later water jacket.
  • a passage can also be reworked here, for example by means of a bore. Due to the separate storage or the aforementioned distance springs / burrs between the cores can be excluded with advantage.
  • the arrangement sections have vertical holding surfaces on the end, which on the one hand serve for the aforementioned centering over the upper core, but also for the pre-centering in the frame core of the water jacket core.
  • the core sections are provided on the arrangement sections. This is particularly advantageous because, as already mentioned, the arrangement sections are dimensioned significantly larger than the generally very thin cooling duct sections.
  • the core shanks are provided on all arrangement sections, for example on all four arrangement sections, ie the areas where the core or cores are filled via the shooting nozzle.
  • the web core is made of a molding sand which comprises inorganic binder or an inorganic binder.
  • a particularly environmentally friendly, inorganic binding system is preferably used.
  • This binder releases almost no polluting emissions and allows the production of complex sand cores.
  • water glass-based silicate binders are used, which are very similar in their chemical structure to quartz sand. Curing the core takes place via a polycondensation reaction in which water is split off. The core sand must therefore be dried only by the hot core shooting tool and a hot air flush.
  • the web core is made entirely of molding material or molding sand or core sand, so has no further metallic inserts, etc., for example for stabilization.
  • the invention is also directed to a method for producing a crankcase of an internal combustion engine comprising the steps:
  • the web core is shot separately and inserted in the frame core of the water jacket and precentered.
  • the water jacket is exactly centered and then the web core, preferably both via corresponding centering surfaces in the top core.
  • the invention further relates to a use of a casting mold according to the invention or of a process according to the invention in the production of internal combustion engines.
  • FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of a
  • FIG. 2 shows a perspective view of a water jacket core together with a multiplicity of web cores
  • FIG. 3 is a sectional view of a water jacket core in which a plurality of web cores are arranged;
  • FIG. 4 shows a further sectional view of the water jacket core from FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a plan view of a further embodiment of a web core
  • FIG. 6 shows another embodiment of a bridge core with three-point mounting.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a web core 30, which has two cooling channel sections 32 in its central region, which are interconnected.
  • a total of four arrangement sections 34 extend from these, these having holding surfaces 36 at the end, which are designed for the arrangement or arrangement of the web core 30 on a frame core, not shown here, of a water jacket core.
  • a support element 38 is provided between the arrangement sections 34 and above the cooling channel sections 32, in particular for stiffening or stabilizing the entire bridge core 30, a support element 38 is provided.
  • the arrangement sections 34 have vertical arrangement surfaces 40 on the end, which, among other things, serve to pre-center the ridge core in the frame core of the water jacket core.
  • the arrangement sections 34 are formed such that a centering of the web core 30 via a further core, not shown here, for example, a top core o the cover core, is possible.
  • the arrangement sections form end-side core bearings or core marks 39, which are provided for centering in corresponding core marks, for example an upper core.
  • the support element 38 preferably serves as core bearing or core mark.
  • FIG. 2 shows a perspective view of a water jacket core 20, which extends along a longitudinal axis L and which has a frame core 22 and a cooling channel core 24.
  • the cooling channel core 24 is the region or section of the water jacket core 20 which forms the actual "water jacket” in the finished crankcase
  • the reference numeral 32 refers to cooling channel sections of the web cores 30.
  • the embodiment of the web cores 30 shown here corresponds to those known from Fig. 1, so that reference is made to them the ridge cores 30 allow easy insertion or placement in the frame core 22 of the water jacket core 20, in particular by the orientation of the holding surfaces or (vertical) arrangement surfaces, see Fig. 1.
  • the arrangement sections follow the cylinder contour along the longitudinal axis L of the water jacket core 20 are the retaining surfaces of the web core 30 to the cooling channel section 32 and z u the cooling channel sections 32 offset, whereby the cooling channel sections 32 are arranged virtually midway between the holding surfaces of the arrangement sections.
  • an extremely stable web core 30 is created, which can also be positioned extremely accurately.
  • FIG. 3 shows a sectional view of the water jacket core known from FIG. 2 along the longitudinal axis L.
  • the frame core 22 and the actual cooling channel core 24 of the water jacket can be seen in particular. nucleus.
  • the arrangement sections 34 each have holding surfaces 36, via which they are supported on the frame core 22 of the water jacket core or rest on it.
  • the arrangement sections 34 each have holding surfaces 36, via which they are supported on the frame core 22 of the water jacket core or rest on it.
  • the very thin cooling sections 32 which form the later web cooling channels.
  • a support member 38 is sketched, which significantly increases the stability of the entire arrangement and advantageously serves as a core storage or core brand.
  • FIG. 4 shows a further sectional view transversely to the longitudinal axis L, wherein again the cooling sections 32 of the web core 30 can be seen or their distance to the cooling channel core 24 of the water jacket core 20.
  • the course of the support member 38 or the arrangement portions 34 with the end faces formed retaining surfaces 36 recognizable.
  • the component height (of the crankcase) is outlined. It can clearly be seen in this connection that all bearing points of the bridge core lie outside the later casting.
  • the reference numeral 37 outlines the possible position of a further holding surface in an alternative embodiment of a web core.
  • z For example, only the left locating portions would be present, while the bridge core in the right area would be supported directly over the support surface 37 on a cooling channel core of a water jacket core.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a bridge core 30 in a plan view, comprising two arrangement sections 34 which extend in pairs away from a cooling channel section 32. Opposite another arrangement portion 34 is formed, so that a three-point storage is realized.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a bridge core 30 with three-point mounting, the arrangement of which in the upper half of the picture is shown in a water jacket 24 of a water jacket core 20. The focus is in this embodiment in the formation of a holding surface 37 as a projection which engages in a correspondingly formed recess in the water jacket 24.
  • the lower view shows a plan view of the web core 30, wherein its very slender structure becomes clear. Due to the positive connection or the coupling with the water jacket 24 is still a very secure arrangement or pre-centering realized. Incidentally, the features of the previous figures are known.

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Abstract

Gießform für ein Kurbelgehäuse einer Verbrennungskraftmaschine, aufweisend einen Wassermantelkern, wobei der Wassermantelkern einen Rahmenkern und einen Kühlkanalkern aufweist, und wobei zumindest ein Stegkern (30) vorgesehen ist, welcher ausgelegt und positioniert ist, einen Kühlkanal in einem Zylindersteg eines Kurbelgehäuses zu formen, und wobei der zumindest eine Stegkern (30) in dem Rahmenkern gehalten und über einen Oberkern zentriert oder zentrierbar ist.

Description

Gießform sowie Verfahren zum Herstellen eines Kurbelgehäuses
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gießform für ein Kurbelgehäuse einer Verbrennungskraftmaschine, ein Verfahren zum Herstellen eines Kurbelgehäuses sowie eine Verwendung einer Gießform.
Die mechanischen sowie thermischen Lasten von Verbrennungsmotoren nehmen aufgrund der steigenden Leistungsdichten immer weiter zu. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, die Zylinderstege von Kurbelgehäusen zu kühlen, wobei die Kühlkanäle oftmals nach dem Gießen des Kurbelgehäuses gebohrt werden. Dies ist allerdings langwierig, teuer und in Bezug auf die Geometrie der Kühlkanäle äußerst unflexibel. Daneben ist es auch bekannt, durch Verwendung entsprechender Stegkühlungskerne etwaige Kühlkanäle in den Stegen bereits beim Gießen des Kurbelgehäuses zu berücksichtigen. Als besonders problematisch hat sich hier allerdings die Positionierung der Kerne herausgestellt. Diese muss äußerst zuverlässig und exakt erfolgen, da die extrem dünnwandigen Stege zwischen den Zylindern nur minimale Toleranzen zulassen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gießform für ein Kurbelgehäuse, ein Verfahren zum Herstellen eines Kurbelgehäuses sowie eine Verwendung einer Gießform anzugeben, welche die vorgenannten Nachteile beseitigen und dabei insbesondere ein äußerst zuverlässiges und prozesssicheres Gießen von Stegkühlungen ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Gießform gemäß Anspruch 1 , durch ein Verfahren gemäß Anspruch 14 sowie durch eine Verwendung gemäß Anspruch 15 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Erfindungsgemäß weist eine Gießform für ein Kurbelgehäuse einer Verbrennungskraftmaschine einen Wassermantelkern auf, wobei der Wassermantel- kern einen Rahmenkern und einen Kühlkanalkern aufweist und wobei zumindest ein Stegkern vorgesehen ist, welcher ausgelegt und positioniert ist, einen Kühlkanal in einem Zylindersteg eines Kurbelgehäuses zu formen, und wobei der zumindest eine Stegkern in dem Rahmenkern gehalten und über einen oberen Kern bzw. einen Oberkern zentriert oder zentrierbar ist. Bei dem Oberkern oder Deckkern handelt es sich insbesondere um den Kern, der das Kurbelgehäuse nach oben hin abschließt und beispielsweise das Oberdeck formt. Mit Vorteil erfolgt durch den Rahmenkern des Wassermantelkerns eine Vorzentrierung oder Vorpositionierung des Stegkerns. Die eigentliche Endzentrierung erfolgt dann über den Oberkern. Der Stegkern ist also bevorzugt zunächst im Rahmenkern vom Wassermantel eingelegt und dabei lediglich vorzentriert. Beim Schließen der Gießform, wobei die Gießform gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bevorzugt als Kokille ausgebildet ist, erfolgt dann die Endzentrierung des Stegkerns, insbesondere über Zentrierflächen in dem Oberkern.
Bevorzugt ist die Gießform derart ausgelegt, dass der Wassermantelkern (in zeitlicher Hinsicht) vor dem Stegkern zentriert ist. Vorteilhafterweise wird beim Schließen der Gießform bzw. insbesondere der Kokille zuerst der Wassermantel zentriert und danach der Stegkern, bevorzugt beide über entsprechende Zentrierflächen im Oberkern.
Bevorzugt weist der Stegkern zumindest einen Kühlkanalabschnitt auf, welcher über eine Vielzahl von, insbesondere separaten, Halteflächen in und/oder auf bzw. an dem Rahmenkern aufliegt bzw. gehalten ist. Mit anderen Worten ist der Stegkern über eine Vielzahl von (separaten) Halteflächen in und/oder auf bzw. an dem Rahmenkern gehalten. Bevorzugt sind die Halteflächen senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zu den Zylinderachsen des Kurbelgehäuses orientiert. Dadurch dass der Stegkern zunächst nur auf dem Rahmenkern des Wassermantelkerns aufliegt, können Verspannungen oder Anrisse des Kerns vermieden werden. Bei dem zumindest einen Kühlkanalabschnitt handelt es sich um den Bereich des Stegkerns, welcher den eigentlichen Kühlkanal, bzw. mehrere, in dem Steg des Kurbelgehäuses, bildet. Durch die separaten Halteflächen wird gemäß bevorzugter Ausführungsformen z. B. eine Dreipunkt- oder Vierpunktlagerung des Stegkerns im Rahmenkern bzw. allgemein im Wassermantelkern realisiert. Gemäß einer Ausführungsform liegen alle Lagerstellen außerhalb des späteren Gussteils.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Halteflächen entlang einer Längsrichtung des Kurbelgehäuses gesehen versetzt zu dem Kühlkanalabschnitt ausgebildet bzw. angeordnet. Mit anderen Worten ist der zumindest eine Kühlkanalabschnitt bezogen auf die Halteflächen im Wesentlichen mittig angeordnet, was der Stabilität sowie der exakten Positionierbarkeit des Stegkerns zu Gute kommt.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Halteflächen rechteckig bzw. im Wesentlichen rechteckig geformt, bzw. auch rund, insbesondere kreisrund, oder oval, und insbesondere, bezogen auf die Längsrichtung, paarweise entlang und/oder quer zu dieser orientiert. Dies ist besonders von Vorteil, da durch diese Konfiguration platzsparend eine Vielzahl von Stegkernen hintereinander anordenbar ist. An dieser Stelle sei erwähnt, dass als weiterer Vorteil herauszustellen ist, dass für jeden Steg des Kurbelgehäuses ein separater Stegkern vorgesehen ist. Dadurch ist es möglich, jeden Kern einzeln zu zentrieren, wodurch unter anderem der Einfluss von Schwindungen minimiert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform sind mehrere Kühlabschnitte, beispielsweise zwei, drei, vier oder mehr, übereinander angeordnet. Ein Querschnitt der Kühlkanalabschnitte bzw. des Kühlkanalabschnitts ist bevorzugt im Wesentlichen rechteckig oder linsenförmig bzw. oval, kann aber auch rund, insbesondere kreisrund, oder eckig, ggf. auch mehreckig, ausgebildet sein. Die exakte Geometrie ist insbesondere abhängig von den zur Verfügung stehenden Wandstärken des Stegs bzw. den gewünschten Strömungsverhältnissen im jeweiligen Kühlabschnitt. Daneben können sich die Kühlkanalabschnitte ge- ometrisch sowohl hinsichtlich ihrer Form als auch hinsichtlich ihrer Größe unterscheiden.
Bevorzugt weist der Stegkern eine Vielzahl von Anordnungsabschnitten auf, welche sich von dem zumindest einen Kühlkanalabschnitt weg erstrecken und welche endseitig die Halteflächen aufweisen. Der Stegkern weist damit mit Vorteil eine Tragstruktur auf, welche über die Anordnungsabschnitte realisiert wird sowie eine eigentliche Stegkühlungskontur, realisiert über den zumindest einen Kühlkanalabschnitt. Dabei sind die Anordnungsabschnitte, verglichen zu dem zumindest einen Kühlkanalabschnitt, deutlich dicker ausgebildet und geben damit der an sich äußerst empfindlichen Stegkühlungskontur, realisiert durch den zumindest einen Kühlkanalabschnitt, Stabilität.
Bevorzugt sind die Anordnungsabschnitte stegförmig und insbesondere einer Zylinderkontur folgend ausgebildet. Zweckmäßigerweise sind die Anordnungsabschnitte zumindest abschnittsweise bogenförmig bzw. kreisbogenförmig (entlang der Zylinderachse gesehen) geformt. Mit Vorteil kann dadurch Freiraum für die Anordnung von Zylinderpinolen und etwaige, vorgegossene Zuganker, welche bevorzugt Bestandteil des Oberkerns sind, geschaffen werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Stegkern zur Erhöhung der Stabilität zumindest ein Stützelement auf. Zweckmäßigerweise ist das Stützelement derart ausgebildet bzw. angeordnet, dass es ein oder mehrere Anordnungsabschnitte verbindet.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Stützelement oberhalb des zumindest einen Kühlkanalabschnitts angeordnet. Zweckmäßigerweise ist das Stützelement dementsprechend auch außerhalb des späteren Gussteils positioniert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das zumindest eine Stützelement als Kernlager bzw. Kernmarke ausgebildet. Bevorzugt erfolgt die endgültige Zentrierung des Stegkerns also über das Stützelement bzw. über den Oberkern und das Stützelement.
Alternativ (oder zusätzlich) weisen die Anordnungsabschnitte endseitig Kernlager für den Oberkern auf bzw. bilden oder formen diese aus. Mit anderen Worten sind die Endabschnitte endseitig derart ausgebildet, dass die Zentrierung über geeignete Zentrierflächen des Oberkerns realisiert wird bzw. werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist an einem Kühlabschnitt zumindest eine Haltefläche ausgebildet. Die Haltefläche am Kühlkanalabschnitt ist direkt zur Anordnung bzw. Anlage am Kühlkanalkern des Wassermantelkerns ausgelegt. Gemäß einer Ausführungsform weist der Stegkern zwei Anordnungsabschnitte auf, welche endseitig die Halteflächen aufweisen, wobei unmittelbar am Kühlkanalabschnitt eine dritte Haltefläche zur Anlage am Kühlkanalkern des Wassermantelkerns vorgesehen ist. Somit ist eine Dreipunktlagerung realisiert, welche äußerst schlank und platzsparend ausgebildet ist und dabei, durch die AbStützung über drei Punkte, eine optimale Ausrichtung bei geringsten Toleranzen ermöglicht. Die Stegkühlung sowie der Wassermantel des Kurbelgehäuses sind bei dieser Ausführungsform direkt miteinander verbunden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorgenannte Haltefläche (am Kühlkanalabschnitt) als Vor- und/oder Rücksprung ausgebildet. Zweckmäßigerweise wirkt dadurch zwischen der Haltefläche und dem Wassermantel ein Formschluss. Eine als Vorsprung ausgebildete Haltefläche greift mit Vorteil in einen Rücksprung im Wassermantel ein bzw. umgekehrt, wodurch vorteilhafterweise eine sehr exakte (Vor-)Zentrierung erreicht werden kann. Zweckmäßigerweise ist also an der zur vorgenannten Haltefläche korrespondieren- den Stelle am/im Wassermantel ein entsprechender Vor- und/oder Rück- sprung gebildet.
Alternativ, insbesondere bei den vorgenannten Ausführungsformen, ist der Kühlkanalabschnitt bzw. der zuunterst angeordnete Kühlkanalabschnitt vom Kühlkanalkern des Wassermantels und damit vom späteren Wassermantel beabstandet. Wenn gewünscht, kann allerdings auch hier, beispielsweise mittels einer Bohrung, ein Durchgang nachgearbeitet werden. Durch die separate Lagerung bzw. den vorgenannte Abstand können mit Vorteil Federn/Gussgrate zwischen den Kernen ausgeschlossen werden.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die Anordnungsabschnitte endseitig vertikale Halteflächen auf, welche zum einen der vorgenannten Zentrierung über den Oberkern, aber auch der Vorzentrierung im Rahmenkern des Wassermantelkerns dienen.
Gemäß einer Ausführungsform sind an den Anordnungsabschnitten die Kernanschüsse vorgesehen. Dies ist besonders von Vorteil, da, wie bereits erwähnt, die Anordnungsabschnitte deutlich größer dimensioniert sind als die in der Regel sehr dünnen Kühlkanalabschnitte. Gemäß einer Ausführungsform sind an allen Anordnungsabschnitten, beispielsweise an allen vier Anordnungsabschnitten, die Kernanschüsse vorgesehen, also die Bereiche, an denen der Kern bzw. die Kerne über die Schussdüse gefüllt wird/werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Stegkern aus einem Formsand hergestellt, welcher anorganische Binder bzw. einen anorganischen Binder um- fasst. Statt herkömmlicher, organischer Bindemittel wird bevorzugt ein besonders umweltschonendes, anorganisches Bindesystem verwendet. Dieses Bindemittel setzt nahezu keine umweltbelastenden Emissionen frei und ermöglicht dabei die Herstellung komplexer Sandkerne. Verwendet werden beispielsweise wasserglasbasierende Silikatbinder, welche von ihrer chemischen Struktur dem Quarzsand sehr ähnlich sind. Die Aushärtung des Kerns erfolgt über eine Polykondensationsreaktion, bei der Wasser abgespalten wird. Der Kernsand muss also nur durch das heiße Kernschießwerkzeug und eine Heißluftspülung getrocknet werden. Mit Vorteil besteht der Stegkern vollständig aus Formstoff bzw. Formsand oder Kernsand, weist also keine weiteren metallischen Einleger etc. auf, beispielsweise zur Stabilisierung.
Die Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen eines Kurbelgehäuses einer Verbrennungskraftmaschine umfassend die Schritte:
- Bereitstellen einer Gießform mit einem Wassermantelkern, wobei der Wassermantelkern einen Rahmenkern und einen Kühlkanalkern aufweist;
- Anordnen eines Stegkerns auf dem Rahmenkern;
- Zentrieren des Wassermantelkerns und Zentrieren des Stegkerns danach, insbesondere über einen Oberkern.
Zweckmäßigerweise wird der Stegkern separat geschossen und im Rahmenkern des Wassermantels eingelegt und vorzentriert. Beim Schießen der Kokille wird zuerst der Wassermantel genau zentriert und danach der Stegkern, bevorzugt beide über entsprechende Zentrierflächen im Oberkern.
Die Erfindung richtet sich weiter auf eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Gießform oder eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Herstellung von Verbrennungsmotoren.
Für das erfindungsgemäße Verfahren sowie für die erfindungsgemäße Verwendung gelten die im Zusammenhang mit der Gießform erwähnten Vorteile und Merkmale analog und entsprechend sowie umgekehrt und untereinander.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich in Bezug auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen von Gießformen bzw. Stegkernen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 : eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines
Stegkerns;
Fig. 2: eine perspektivische Ansicht eines Wassermantelkerns nebst einer Vielzahl von Stegkernen;
Fig. 3: eine Schnittansicht eines Wassermantelkerns, in welchem mehrere Stegkerne angeordnet sind;
Fig. 4: eine weitere Schnittansicht des Wassermantelkerns aus Fig. 3;
Fig. 5: eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Stegkerns;
Fig. 6: eine weitere Ausführungsform eines Stegkerns mit Dreipunktlagerung.
Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Stegkern 30, welcher in seinem Mittelbereich zwei Kühlkanalabschnitte 32 aufweist, welche miteinander verbunden sind. Von diesen weg erstrecken sich insgesamt vier Anordnungsabschnitte 34, wobei diese endseitig Halteflächen 36 aufweisen, welche zur Anlage bzw. Anordnung des Stegkerns 30 auf einem hier nicht gezeigten Rahmenkern eines Wassermantelkerns ausgelegt sind. Zwischen den Anordnungsabschnitten 34 bzw. oberhalb der Kühlkanalabschnitte 32 ist, insbesondere zur Versteifung bzw. Stabilisierung des gesamten Stegkerns 30, ein Stützelement 38 vorgesehen. Neben den Halteflächen 36 weisen die Anordnungsabschnitte 34 endseitig vertikale Anordnungsflächen 40 auf, welche unter anderem der Vorzentrierung des Stegkerns in dem Rahmenkern des Wassermantelkerns dienen. Daneben sind die Anordnungsabschnitte 34 derart endseitig ausgebildet, dass eine Zentrierung des Stegkerns 30 über einen hier nicht gezeigten weiteren Kern, beispielsweise einen Oberkern o- der Deckkern, ermöglicht ist. Mit anderen Worten formen die Anordnungsabschnitte endseitige Kernlager bzw. Kernmarken 39, welche zur Zentrierung in entsprechenden Kernmarken, beispielsweise eines Oberkerns, vorgesehen sind. Alternativ bzw. zusätzlich dient bevorzugt das Stützelement 38 als Kernlager bzw. Kernmarke.
Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Wassermantelkern 20, welcher sich entlang einer Längsachse L erstreckt und welcher einen Rahmenkern 22 sowie einen Kühlkanalkern 24 aufweist. Bei dem Kühlkanalkern 24 handelt es sich um denjenigen Bereich bzw. Abschnitt des Wassermantelkerns 20, welcher im fertigen Kurbelgehäuse den eigentlichen„Wassermantel" formt. Deutlich zu erkennen sind die vier Zylinderöffnungen, wobei zwischen diesen, also in den Stegen der späteren Zylinder, jeweils ein Stegkern 30 angeordnet bzw. vorgesehen ist. Das Bezugszeichen 32 verweist auf Kühlkanalabschnitte der Stegkerne 30. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform der hier gezeigten Stegkerne 30 der aus der Fig. 1 bekannten, sodass auf diese verwiesen wird. Zu erwähnen ist noch, dass die Form der Stegkerne 30 ein einfaches Einlegen oder Auflegen in den Rahmenkern 22 des Wassermantelkerns 20 ermöglicht, insbesondere durch die Ausrichtung der Halteflächen bzw. (vertikalen) Anordnungsflächen, vgl. Fig. 1 . Die Anordnungsabschnitte folgen der Zylinderkontur. Entlang der Längsachse L des Wassermantelkerns 20 sind die Halteflächen des Stegkerns 30 zum Kühlkanalabschnitt 32 bzw. zu den Kühlkanalabschnitten 32 versetzt, wodurch die Kühlkanalabschnitte 32 quasi mittig zwischen den Halteflächen der Anordnungsabschnitte angeordnet sind. Dadurch wird ein äußerst stabiler Stegkern 30 geschaffen, welcher zudem äußerst genau positioniert werden kann.
Fig. 3 zeigt nun eine Schnittansicht des aus Fig. 2 bekannten Wassermantelkerns entlang der Längsachse L. Zu erkennen sind insbesondere der Rahmenkern 22 sowie der eigentliche Kühlkanalkern 24 des Wassermantel- kerns. Insgesamt sind drei Stegkerne 30 zu erkennen, wobei von den beiden äußeren nur die jeweiligen Anordnungsabschnitte 34 teilweise dargestellt sind. Die Anordnungsabschnitte 34 weisen jeweils Halteflächen 36 auf, worüber sie sich am Rahmenkern 22 des Wassermantelkerns abstützen bzw. auf diesem aufliegen. Zu erkennen sind insbesondere die sehr dünnen Kühlabschnitte 32, welche die späteren Stegkühlungskanäle formen. Darüber angeordnet ist mit dem Bezugszeichen 38 ein Stützelement 38 skizziert, welches die Stabilität der gesamten Anordnung deutlich erhöht und mit Vorteil als Kernlager bzw. Kernmarke dient.
Fig. 4 zeigt nun eine weitere Schnittansicht quer zur Längsachse L, wobei hier wieder die Kühlabschnitte 32 des Stegkerns 30 zu erkennen sind bzw. deren Abstand zum Kühlkanalkern 24 des Wassermantelkerns 20. Im Übrigen ist in dieser Ansicht noch der Verlauf des Stützelements 38 bzw. der Anordnungsabschnitte 34 mit deren endseitig ausgebildeten Halteflächen 36 erkennbar. Mit dem Bezugszeichen H ist die Bauteilhöhe (des Kurbelgehäuses) skizziert. Deutlich zu erkennen ist in diesem Zusammenhang, dass sämtliche Lagerstellen des Stegkerns außerhalb des späteren Gussteils liegen.
Mit dem Bezugszeichen 37 ist die mögliche Position einer weiteren Haltefläche bei einer alternativen Ausführungsform eines Stegkerns skizziert. Bei dieser Ausführungsform wären z. B. nur die linken Anordnungsabschnitte vorhanden, während sich der Stegkern im rechten Bereich direkt über die Haltefläche 37 auf einem Kühlkanalkern eines Wassermantelkerns abstützen würde.
Fig. 5 zeigt abschließend eine weitere Ausführungsform eines Stegkerns 30 in einer Draufsicht, umfassend zwei Anordnungsabschnitte 34, welche sich von einem Kühlkanalabschnitt 32 paarweise weg erstrecken. Gegenüberliegend ist ein weiterer Anordnungsabschnitt 34 ausgebildet, sodass eine Dreipunktlagerung realisiert wird. Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Stegkerns 30 mit Dreipunktlagerung, wobei in der oberen Bildhälfte dessen Anordnung in einem Wassermantel 24 eines Wassermantelkerns 20 gezeigt ist. Der Fokus liegt bei dieser Ausführungsform in der Ausbildung einer Haltefläche 37 als Vorsprung, welcher in einen entsprechend ausgebildeten Rücksprung im Wassermantel 24 eingreift. Die untere Ansicht zeigt eine Draufsicht auf den Stegkern 30, wobei dessen sehr schlanke Struktur deutlich wird. Durch den Formschluss bzw. die Kopplung mit dem Wassermantel 24 wird dennoch eine sehr sichere Anordnung bzw. Vorzentrierung realisiert. Im Übrigen sind die Merkmale aus den vorherigen Figuren bekannt.
Bezugszeichenliste
20 Wassermantelkern
22 Rahmenkern
24 Kühlkanalkern
30 Steg kern
32 Kühlkanalabschnitt
34 Anordnungsabschnitt
36 Haltefläche
37 Haltefläche, Vorsprung
38 Stützelement
39 Kernlager, Kernmarke
40 vertikale Anordnungsfläche
L Längsachse
H Bauteilgrenze, Bauteilhöhe

Claims

Patentansprüche
1 . Gießform für ein Kurbelgehäuse einer Verbrennungskraftmaschine, aufweisend einen Wassermantelkern (20),
wobei der Wassermantelkern (20) einen Rahmenkern (22) und einen Kühlkanalkern (24) aufweist, und
wobei zumindest ein Stegkern (30) vorgesehen ist, welcher ausgelegt und positioniert ist, einen Kühlkanal in einem Zylindersteg eines Kurbelgehäuses zu formen, und
wobei der zumindest eine Stegkern (30) in dem Rahmenkern (22) gehalten und über einen Oberkern zentriert oder zentrierbar ist.
2. Gießform nach Anspruch 1 ,
derart ausgelegt, dass der Wassermantelkern (20) vor dem Stegkern (30) zentriert ist.
3. Gießform nach Anspruch 1 oder 2,
wobei der Stegkern (30) zumindest einen Kühlkanalabschnitt (32) aufweist, und
wobei der Stegkern (30) über eine Vielzahl von Halteflächen (36) an oder auf dem Rahmenkern (22) aufliegt.
4. Gießform nach Anspruch 3,
wobei die Halteflächen (36) entlang einer Längsrichtung (L) des Kurbelgehäuses versetzt zu dem zumindest einen Kühlkanalabschnitt (32) ausgebildet/angeordnet sind.
5. Gießform nach einem der Ansprüche 3-4,
wobei mehrere Kühlkanalabschnitte (32) übereinander angeordnet sind.
6. Gießform nach einem der Ansprüche 3-5,
wobei der Stegkern (30) eine Vielzahl von Anordnungsabschnitten (34) aufweist, welche sich von dem zumindest einen Kühlkanalabschnitt (32) weg erstrecken und welche endseitig die Haltflächen (36) aufweisen.
7. Gießform nach Anspruch 6,
wobei die Anordnungsabschnitte (34) stegförmig und einer Zylinderkontur folgend ausgebildet sind.
8. Gießform nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Stegkern (30) zur Erhöhung der Stabilität zumindest ein Stützelement (38) aufweist.
9. Gießform nach Anspruch 8,
wobei das Stützelement (38) oberhalb des zumindest einen Kühlkanalabschnitts (32) angeordnet ist.
10. Gießform nach einem der Ansprüche 8-9,
wobei das zumindest eine Stützelement (38) als Kernlager bzw. Kernmarke ausgebildet ist.
1 1 . Gießform nach einem Ansprüche 3-10,
wobei an einem Kühlkanalabschnitt (32) zumindest eine Haltefläche (37) ausgebildet ist.
12. Gießform nach Anspruch 1 1 ,
wobei die Haltefläche (37) als Vor- und/oder Rücksprung ausgebildet ist.
13. Gießform nach einem der Ansprüche 6-12,
wobei an den Anordnungsabschnitten (34) die Kernanschüsse vorgesehen sind.
14. Verfahren zum Herstellen eines Kurbelgehäuses einer Verbrennungskraftmaschine,
umfassend die Schritte:
- Bereitstellen einer Gießform mit einem Wassermantelkern (20), wobei der Wassermantelkern (20) einen Rahmenkern (22) und einen Kühlkanalkern (24) aufweist;
- Anordnen eines Stegkerns (30) auf dem Rahmenkern (22);
- Zentrieren des Wassermantelkerns (20) und Zentrieren des Stegkerns (30) danach, inbesondere über einen Oberkern.
15. Verwendung einer Gießform nach einem der Ansprüche 1 -13 oder eines Verfahrens nach Anspruch 14 bei der Herstellung von Verbrennungsmotoren.
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