DE102007004050A1 - Vorrichtung und Sandkern zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und einen Sand- und/oder Salzkern (1, 1') zum Herstellen eines Zylinderkurbelgehäuses (3) in Closed-Deck-Bauweise, wobei die Vorrichtung aus stationären und beweglichen Formteilen (2, 2') gebildet ist und der Sandkern (1, 1') formschlüssig in mindestens einem Formteil (2, 2') enthalten ist und der Sandkern (1, 1') mindestens eine Öffnung aufweist, in die ein Haltevorsprung (5 bis 12) des haltenden Formteils (2, 2') hineinreicht, so dass der Sandkern (1, 1') in der Vorrichtung fixiert ist und der Sandkern (1, 1') einen Wassermantelkern (1, 1') des Zylinderkurbelgehäuses (3) bildet, wobei der Haltevorsprung (5 bis 12) mindestens bereichsweise einen Teil einer Außenkontur des Wassermantelkerns (1, 1') bildet.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und einen Sandkern zum Herstellen eines Zylinderkurbelgehäuses in Closed-Deck-Bauweise, wobei die Vorrichtung aus stationären und beweglichen Formteilen gebildet ist und die Formteile einen Formhohlraum bilden und der Sandkern formschlüssig in mindestens einem Formteil gehalten ist und der Sandkern mindestens ein Öffnung aufweist, in die ein Haltevorsprung des haltenden Formteils hinreicht, so dass der Sandkern in der Vorrichtung fixiert ist und der Sandkern einem Wassermantelkern des Zylinderkurbelgehäuses bildet.
- Die Steifigkeit eines Zylinderbereichs eines Zylinderkurbelgehäuses wird ganz wesentlich von der Gestaltung des Zylinderdecks bestimmt. Ist die Zylinderdeckplatte bis auf die für den Kühlmittelübertritt beziehungsweise das Ausrütteln des in diesem für die Ausbildung des Wassermantels benötigten Sandkerns geschlossen, so wird als dies Closed-Deck bezeichnet. Da der Wassermantel hierbei nahezu vollständig von dem in den Gießhohlraum der Vorrichtung einzufüllenden Gießwerkstoff geschlossen wird, dass heißt mit anderen Worten der Wassermantelkern sich im Inneren des Zylinderkurbelgehäuses befindet, besteht ein Problem darin, den Sandkern in der Gießform auch während des Gießvorgangs lagegerecht zu positionieren. Insbesondere bei Druckgießverfahren bereitet das Anordnen von Kernen in der Gießform Probleme, es besteht die Gefahr, dass es beim Einfüllen der Schmelze zu Kernverlagerungen kommt, bei solchen Kernen, die eine größere Strecke ohne Kernlagerung, das heißt ohne Abstützung gegen die Gießformoberfläche überspannen, besteht zu dem ein hohes Risiko von Kerndeformationen, die wiederum zu partiellen Kernverlagerungen führen können. Hierbei ist der Begriff Druckgießverfahren im weitesten Sinne zu verstehen. Hierunter soll das konventionelle Druckgießverfahren, bei dem die Schmelze unter Drücken als mehr als 500 bar, in die Form geschossen wird, aber auch das Pressgießverfahren (Squezze Casting) verstanden werden, bei dem die Schmelze im Wesentlichen Drucklos in die Form gefüllt und dann unter hohem Druck von mehreren 100 bar zur Erstarrung gebracht wird, sowie auch das sogenannte Niederdruckverfahren. In den Druckgießverfahren spielen die dynamischen Kräfte des in den Gießhohlraum eingefüllten flüssigen Metalls auf dem Sandkern, in Bezug auf die Kernverlagerungen eine entscheidende Rolle.
- Ein Verfahren zur Lagesicherungen gegen Kernverlagerungen ist in der
DE 197 52 518 beschrieben. Beschrieben ist ein Druckgießverfahren zum Herstellen von Gussteilen in einer Gießform unter Verwendung von nach dem Gießvorgang zerstörbaren Kernen, insbesondere Sand oder Salzkernen, wobei ein Aufschwimmen der Kerne beim Gießvorgang dadurch verhindert wird, dass zum Stützen der Kerne in der Gießform infiltrierbare Körper verwendet werden, die am Sand- oder Salzkern fixiert sind und so die Kerne in der Gießform lagegerecht fixieren. - Ein Sandkern mit an den Sandkern einstückig angeformten seitlichen Erhebungen ist in der
EP 1 649 951 beschrieben. Die Erhebungen werden hierbei in den Formteilen der Vorrichtung gehalten, so dass der Sandkern gleichzeitig zur Bildung des Wassermantelkerns und zur Fixierung der Lage des Wassermantels dient. - Eine Vorrichtung und ein Sandkern, auf der die zweiteilige Form des Anspruchs 1 basiert, ist in der
EP 0 788 855 offenbart. Offenbart ist eine Vorrichtung und ein Sandkern zum Herstellen eines Zylinderblocks in Closed-Deck-Bauweise, der eine Zylinderdeckplatte aufweist und mit einem eine Mehrzahl von seitlich nebeneinander angeordneten Zylinderlaufbuchsen umgebenen Wassermantel ausgebildet ist, wobei der Wassermantel ein oberes Ende aufweist, das an der Zylinderdeckplatte zum Bilden des Fensters teilweise und durch Brückenbereiche teilweise geschlossen ist. Die Vorrichtung besteht hierbei aus mehreren Formteilen, die in sich einen Gießhohlraum zum Gießen des Zylinderblocks definieren. Die Vorrichtung weist eine Anzahl von Haltevorsprüngen auf, die sich integral von einem Formteil zu dem Gießhohlraum hin in axialer Richtung der Zylinderlaufbuchse erstrecken und der Sandkern mit einer Anzahl von Haltebohrungen ausgebildet ist, die zu den jeweiligen Haltevorsprüngen komplementär und derart angeordnet sind, dass sie sich in sie hinein erstreckenden Haltevorsprünge zum Halten des Sandkerns an einer bestimmten Stelle des Gießhohlraums während des Gießens halten. Die Bereiche des Sandkerns, in die die Haltevorsprünge hineinragen, besitzen einen verdickten Wandbereich, so dass eine ausreichende Stabilität des Sandkerns gewährleistet ist. Neben der axialen Fixierung des Sandkerns durch die Haltevorsprünge sind am Sandkern Kernvorsprünge ausgebildet, die gemäß dem Stand der Technik in weitere Formteile der Vorrichtung hineinragen und den Sandkern lagegerecht fixieren. Nachteilig hieran ist, dass der Sandkern im Bereich der in ihn hineinragenden Haltevorsprünge verdickt auszubilden ist, was eine konstruktive Auslegung des Wassermantelkerns nachteilig beeinflusst. - Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden und einen Sand- und/oder Salzkern bereitzustellen, der ein lagesicheres Positionieren des Sandkerns in der Vorrichtung ermöglicht und der darüber hinaus kostengünstig zu fertigen ist. Darüber hinaus soll der Gegenstand der Erfindung auch bei dünnwandigen Sandkernen maßstabil sein und keine zusätzliche Kernlagerung in Schieberbereichen erforderlich machen. Darüber hinaus soll die Vorrichtung und der Sandkern hohe Anschnittsgeschwindigkeiten des Gießmetalls im Druckgießprozess ermöglichen.
- Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass der Haltevorsprung zumindest bereichsweise einen Teil einer Außenkontur des Wassermantelkerns bildet. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Sandkerns und der Haltevorsprünge auf dem den Sandkern haltenden Formteil ist nun die Möglichkeit geschaffen, den Sandkern maßstabil auch bei dünnwandigen Kernen auf dem Formteil zu fixieren. Darüber hinaus wird im Gegensatz zum Stand der Technik eine kostengünstigere Herstellung des Sandkerns ermöglicht, dadurch dass lediglich Ausnehmungen als Öffnungen im Sand und/oder Salzkern vorhanden sind. Auch die Verringerung des Sandbedarfs für den Sandkern wirkt sich kostenmindernd auf die Herstellung der Zylinderkurbelgehäuse aus.
- Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn die Haltevorsprünge in den haltenden Formteil in seiner gesamten Ausdehnung in Richtung des Sand- und/oder Salzkerns einen Teil der Außenkontur des Wassermantelkerns bildet. Hierdurch wird einerseits die Herstellung des Sand- und/oder Salzkerns und die Fixierung des Kerns auf dem Formteil erleichtert. Wird wie erfindungsgemäß vorgeschlagen zwischen dem Haltevorsprung und dem Kern ein komplementäres geometrisches Profil ausgebildet, so erfährt der Kern eine zusätzliche Fixierung auf dem haltenden Formteil.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine dreidimensionale Ansicht auf einen erfindungsgemäß ausgebildeten Sandkern in einem Formteil, mit angedeutetem Zylinderkurbelgehäuse, -
2 eine Detailansicht in einem Bereich eine Zylinderbohrung, -
3 eine Detailansicht gemäß dem Schnitt III aus1 in einem Bereich zwischen Haltevorsprung und Sandkern und -
4 eine Detailansicht gemäß dem, Schnitt IV aus1 im Bereich einer Öffnung beziehungsweise Ausnehmung im Sandkern. - In der
1 ist ein Sandkern1 und ein den Sandkern haltendes Formteil2 dargestellt, wobei der Sandkern1 in seiner Lage in der Lage dargestellt ist, wie er in der Vorrichtung zum Herstellen eines Zylinderkurbelgehäuses3 gehalten ist. Als Strich-Punkt-Linie ist darin die Lage des Sandkerns in Bezug auf ein Zylinderkurbelgehäuse3 wiedergegeben. Das Zylinderkurbelgehäuse3 ist in dieser Ansicht von seiner Unterseite her dargestellt. So bilden die Einbuchtungen4 im fertigen Zylinderkurbelgehäuse den Lagerstuhl für die Kurbelwelle. Das Formteil2 der Vorrichtung ist beispielsweise ein stationäres Formteil2 , auf dass der Sandkern1 in die Vorrichtung eingelegt wird. Dabei reichen Haltevorsprünge5 bis12 aus dem Unterwerkzeug2 heraus in Richtung des Sandkerns1 . Hierbei bilden die Haltevorsprünge5 bis12 Teile der Außenkontur des Wassermantelkerns1 aus. Erfindungsgemäß werden die Öffnungen in der Zylinderdeckplatte durch die Haltevorsprünge5 bis12 des Unterwerkzeugs2 gebildet. Die Öffnungen13 dienen einerseits zum Durchtritt des Wassers vom Zylinderkurbelgehäuse zum Zylinderkopf und dienen darüber hinaus dazu den Formwerkstoff des Sand- und/oder Salzkerns1 aus dem Zylinderkurbelgehäuse zu entfernen. - Der Formhohlraum
14 zwischen dem Sand- und/oder Salzkern1 und dem Unterwerkzeug oder haltenden Formteils2 wird mit Gießmetall gefüllt. Als Gießmetall sind die üblichen für Zylinderkurbelgehäuse verwendeten Aluminium und Aluminiumlegierungen, sowie Magnesium und Magnesiumlegierungen, sowie hybride Formen derselben vorstellbar. Wie aus der1 ersichtlich wird nicht nur die Lage des Wassermantelkerns1 im Formhohlraum14 zur Bildung des Zylinderkurbelgehäuses3 lagegerecht positioniert sondern mittels der Haltevorsprünge5 bis12 auch fixiert. - In der in der
1 dargestellten Ausführungsform bildet die gesamte Ausdehnung A, wie beispielhaft an dem Haltevorsprung5 dargestellt, einen Teil der Außenkontur des Wassermantelkerns nach. Das heißt der Haltevorsprung5 entspricht im Verlauf der inneren und äußeren Außenkontur der des Wassermantelkerns1 . Alternativ ist es vorstellbar, und wie in der2 dargestellt, dass der Haltevorsprung5' lediglich in den Sandkern1' hinein ragt und der Sandkern1' Verlängerungen15 aufweist, die in Ausnehmungen16 des Unterwerkzeugs2 -hineinragen, so dass eine alternative Lagerung und Fixierung des Sandkerns1' in der Vorrichtung, beziehungsweise dem Formteil2' gegeben ist. - Am Formteil, beziehungsweise Unterwerkzeug
2 sind einerseits die Haltevorsprünge5 bis12 ausgebildet, das Unterwerkzeug besitzt aber anderseits auch zylindrische Erhebungen17 ,18 ,19 ,20 , die im fertigen Zylinderkurbelgehäuse die Zylinderbohrung17 ,18 ,19 ,20 bilden. Der Formhohlraum21 zwischen den Zylindererhebungen17 ,18 ,19 ,20 und dem Wassermantel1 wird mit dem das Zylinderkurbelgehäuse3 bildenden Leichtmetallwerkstoff ausgegossen. - Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil ergibt sich dann, wenn die Grenzfläche
22 ,23 , wie beispielhaft in die1 und2 eingezeichnet, mit einem geometrischen Profil versehen ist. Zwei unterschiedliche geometrische Profile zwischen dem Wassermantelkern1 ,1' und dem Haltevorsprung5 ,5' bis12 ist in der3 wiedergegeben. Die3 zeigt eine Schnittdarstellung durch den Haltevorsprung5 ,5' , sowie den Sandkern1 ,1' , wobei zwei unterschiedliche geometrische Profile dargestellt sind. In einer Ausführungsform ragt der Sandkern1 ,1' in den Haltevorsprung5 ,5' hinein und in einer anderen Ausführungsform ragt der Haltevorsprung5 ,5' in den Sandkern1 ,1' hinein. Es ist selbstverständlich, dass die beiden dargestellten Ausführungsformen beispielhaft sind. Es sind selbstverständlich beliebige geometrische Formen, wie Spitzen, Schrägen, Nuten, Wölbungen als Profile ausbildbar. Voraussetzung hierfür ist, dass der Sandkern1 ,1' auf den Haltevorsprung5 ,5' aufschiebbar ist. Hierbei ist es erfindungsgemäß auch vorstellbar, dass der Haltevorsprung5 ,5' konisch ausgebildet ist, sowie der Kern1 ,1' eine konische Ausnehmung besitz, so dass der Sandkern1 ,1' lediglich in seiner Endstellung auf dem Formteil2 ,2' vollständig an den Haltevorsprüngen5 ,5' bis12 anliegt. - Die Vorrichtung besteht aus stationären und beweglichen Formteilen, wobei auf ein mittleres stationäres haltendes Formteil
2 ,2' der Wassermantelkern1 ,1' aufgebracht wird. Die seitlich angebrachten beweglichen Formteile, die auch als Schieber bezeichenbar sind, verschließen den Gießhohlraum, in dem sie sich seitlich an den Wassermantelkern1 heran bewegen. Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, in den Sandkern1 ,1' Öffnungen, oder Vertiefung24 ,25 einzubringen und zur zusätzlichen Kernlagerung zusätzliche Erhebungen oder Stempel26 an den beweglichen Formteile zu befestigen, die in die Öffnungen24 ,25 bei geschlossenen Werkzeug beziehungsweise geschlossener Vorrichtung in den Sandkern1 hineinragen um diesen lagegerecht in der Gießvorrichtung zu positionieren. In der4 ist ein Schnitt gemäß der Linie IV durch den Sandkern1 und die Öffnung24 dargestellt. Auch in diesem Fall werden erfindungsgemäß zwei alternative Ausführungsformen beschrieben. In der4 ist der Sandkern1 ,1' sowie der Stempel26 , der an der beweglichen Formhälfte der Vorrichtung befestigt ist dargestellt. Es ist erfindungsgemäß vorstellbar, wie in der4 dargestellt, dem Stempel26 gegen den Sandkern1 ,1' anzulegen und den Sandkern1 ,1' somit zu positionieren. Alternativ ist es vorstellbar, in den Sandkern1 ,1' eine Öffnung24 einzubringen, so dass der Stempel26 in den Sandkern1 ,1' hinein schiebbar ist, wie im oberen Bild der4 dargestellt. - Die Erfindung ist für einen Einzelzylinderblock wie auch für einen Mehrzylinderblock
3 einsetzbar. - Darüber hinaus beansprucht die Erfindung ein Gießverfahren zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses unter Verwendung einer Vorrichtung und eines Sandkerns gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Gießverfahren ein Druckgießverfahren ist. Als Druckgießverfahren sind die üblichen Druckgießverfahren mit Drücken über 500 bar, ein Pressgießverfahren (Squezze Casting) verwendbar, wie auch die Mitteldruckverfahren einsetzbar.
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- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19752518 [0003]
- - EP 1649951 [0004]
- - EP 0788855 [0005]
Claims (11)
- Vorrichtung und Sand- und/oder Salzkern zum Herstellen eines Zylinderkurbelgehäuses (
3 ) in Closed-Deck-Bauweise, wobei die Vorrichtung aus stationären und beweglichen Formhälften (2 ,2' ) gebildet ist, und die Formteile (2 ,2' ) einen Gießhohlraum (14 ,21 ) bilden und der Sandkern (1 ,1' ) formschlüssig in mindestens einem Formteil (2 ,2' ) enthalten ist und der Sandkern (1 ,1' ) mindestens eine Öffnung aufweist, in die ein Haltevorsprung (5 bis12 ) des haltenden Formteils (2 ,2' ) hinein reicht, so dass der Sandkern (1 ,1' ) in der Vorrichtung fixiert ist und der Sandkern (1 ,1' ) einen Wassermantelkern (1 ,1' ) des Zylinderkurbelgehäuses (3 ) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltevorsprung (5 bis12 ) bereichsweise einen Teil einer Außenkontur des Wassermantelkerns (1 ,1' ) bildet. - Vorrichtung und Sandkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltevorsprung (
5 bis12 ) in seiner gesamten Ausdehnung (A) in Richtung des Sandkerns (1 ,1' ) einen Teil der Außenkontur des Wassermantelkerns (1 ,1' ) bildet. - Vorrichtung und Sandkern gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltevorsprung (
5 bis12 ) in seiner Dicke der Dicke des Sandkerns (1 ,1' ) entspricht, so dass der Haltevor sprung (5 ,12 ) eine äußere und eine innere Außenkontur des Sandkerns (1 ,1' ) bildet. - Vorrichtung Sandkern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltevorsprung (
5 bis12 ) eine Öffnung im Zylinderkurbelgehäuse ausbildet, die einer Öffnung zum Durchlass des Wassers vom Zylinderkurbelgehäuse zu einem Zylinderkopf bildet. - Vorrichtung und Sandkern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Haltevorsprung (
5 bis12 ) uns dem Sandkern (1 ,1' ) ein komplementäres geometrisches Profil ausgebildet ist, so dass der Sandkern (1 ,1' ) eine zusätzliche Fixierung auf dem haltenden Formteil (2 ,2' ) erhält. - Vorrichtung und Sandkern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sandkern (
1 ,1' ) ausschließlich am Haltevorsprung (5 bis12 ) anliegt oder am Haltevorsprung (5 bis12 ) und am haltenden Formteil (2 ,2' ) anliegt. - Vorrichtung und Sandkern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltevorsprung (
5 bis12 ) in Ausnehmungen (16 ) im haltenden Formteil (2 ,2' ) hineinreicht. - Vorrichtung und Sandkern nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Sandkern mindestens eine weitere Öffnung (
24 ,25 ) enthalten ist, in die ein weiteres bewegliches Formteil (26 ) einfuhrbar ist, so dass der Sandkern (1 ,1' ) eine zusätzliche in Richtung einer Zylinderbohrung (17 ,18 ,19 ,20 ), axiale Führung erhält. - Vorrichtung und Sandkern nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sandkern (
1 ,1' ) ein Sandkern (1 ,1' ) für einen Mehrzylinderblock (3 ) eines Kraftfahrzeuges ist. - Vorrichtung und Sandkern nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sandkerne (
1 ,1' ) in einer Vorrichtung zur Bildung eines oder mehrerer Wassermäntel (1 ,1' ) gehalten sind. - Gießverfahren zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses (
3 ) unter Verwendung einer Vorrichtung und eines Sandkerns (1 ,1' ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gießverfahren ein Druckgießverfahren oder Pressgießverfahren oder ein Niederdruckgießverfahren ist.
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