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Die Erfindung betrifft eine Druckgussform zur Herstellung eines Gehäuseteils einer Wärmeübertragungsvorrichtung mit einem Formrahmen mit einer feststehenden und einer beweglichen Formhälfte, zumindest einem axial verschiebbaren Seitenschieber und zumindest einem herausnehmbaren Formeinsatz für jede der Formhälften sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuseteils einer Wärmeübertragungsvorrichtung, bei dem zunächst zumindest ein Formeinsatz in einen Aufnahmeraum einer festen Formhälfte und zumindest ein Formeinsatz in einen Aufnahmeraum einer beweglichen Formhälfte eingelegt wird, anschließend die Formhälften geschlossen und Seitenschieber in die Formeinsätze eingefahren werden, daraufhin flüssiges Metall in die geschlossene Druckgussform unter Druck eingefüllt wird, das Metall in der Druckgussform erstarren gelassen wird und abschließend die bewegliche Formhälfte und der zumindest eine Seitenschieber geöffnet werden und das gegossene Gehäuseteil entnommen wird.
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Wärmeübertragungsvorrichtungen sind allgemein bekannt, wobei unterschiedliche Herstellungsverfahren verwendet werden. Im Bereich der Automobil- und Motorentechnik gewinnen Wärmetauscher zusehends an Wichtigkeit. Sie werden sowohl zur Kühlung rückgeführten Abgases als auch zur Ladeluftkühlung oder Ölkühlung benutzt.
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Neben anderen Verfahren zur Herstellung von Wärmeübertragungsvorrichtungen ist es bekannt, im Druckguss hergestellte Schalen mit daran ausgebildeten Rippen zu Wärmeübertragungsvorrichtungen zusammen zu setzen. Die Verwendung von Aluminiumdruckguss zur Herstellung derartiger Wärmeübertragungsvorrichtungen birgt die Vorteile hoher Kühlerwirkungsgrade bei gleichzeitig kostengünstiger Herstellung.
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So wird in der
DE 10 2009 055 931 A1 eine Wärmeübertragungsvorrichtung offenbart, welche axial durchströmt wird Diese Wärmeübertragungsvorrichtung ist aus einem Innengehäuse und einem Außengehäuse aufgebaut, welche ineinander geschoben werden. Das Innengehäuse besteht aus einem deckelförmigen Oberteil und einem Unterteil, welche durch Schweißen vor dem Zusammenbau des Innengehäuses mit dem Außengehäuse miteinander verbunden werden. Das hier offenbarte Innengehäuse weist an seinem Oberteil und an seinem Unterteil jeweils in den vom zu kühlenden Gas durchströmten Kanal ragende Rippen auf, welche sich im Querschnitt des Innengehäuses abwechselnd vom Oberteil bzw. vom Unterteil in den Kanal erstrecken. Zur Herstellung der Gehäuseteile des Innengehäuses wird eine Druckgussform mit einer beweglichen oberen Formhälfte und einer festen unteren Formhälfte verwendet, sowie mit zwei von den Kopfseiten der Form einschiebbaren Seitenschiebern damit an den Kopfenden das Unterteil im Querschnitt über den Umfang geschlossen ausgebildet werden kann, damit eine ausreichende Stabilität erreicht wird.
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Des Weiteren ist aus der
DE 10 2009 04 833 A1 ein Verfahren zur Herstellung einer Wärmeübertragungsvorrichtung bekannt, welche ein U-förmig durchströmtes Innengehäuse aufweist, so dass Ein- und Austritt des zu kühlenden Gases an der Kopfseite der Wärmeübertragungsvorrichtung nebeneinander angeordnet sind. Das Oberteil ist dabei deckelförmig ausgeführt, während das Unterteil eine Topfform aufweist. Zur Herstellung des Unterteils wird ebenfalls eine Druckgussform mit einem Seitenschieber sowie einer festen und einer beweglichen Formhälfte verwendet.
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Nachteilig an den bekannten Verfahren zur Herstellung von Wärmeübertragungsvorrichtungen ist, dass bei relativ kleinen Herstellmengen und unterschiedlichen geforderten Kühlleistungen der Wärmetauscher, wie bei unterschiedlichen Motorhubräumen, jeweils eine neue Auslegung der Gehäuseteile erfolgen muss, so dass für jede Wärmetauscherlänge ein komplettes separates Werkzeug hergestellt werden muss oder zumindest die Formeinsätze neu hergestellt werden müssen. Dies erhöht die Kosten.
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Zusätzlich ist es aus der
DE 10 2005 024 768 A1 bekannt, Druckgussformen zu verwenden, in die Formeinsätze eingebracht werden, welche an Positionen zu erwartenden Verschleißes herausnehmbare Teileinsätze aufweisen, die unabhängig von den Formeinsätzen ausgetauscht werden können. Auf diese Weise müssen keine kompletten Formeinsätze erneuert werden, wodurch Kosten eingespart werden. Eine Herstellung von Bauteilen in unterschiedlichen Längen und Formen bei Verwendung gleicher Formeinsätze ist hieraus ebenfalls nicht bekannt.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Druckgussform sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuseteils einer Wärmeübertragungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen bei geringen Herstell- und Montagekosten eine Anpassung der Gehäuseteile an verschiedene geforderte Motorengrößen und somit verschiedene Gehäuseteillängen möglich wird, ohne verschiedene Druckgussformen verwenden zu müssen.
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Diese Aufgabe wird bezüglich der Druckgussform mittels der Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 und bezüglich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 5 gelöst.
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Dadurch, dass in den Formhälften jeweils zwei Formeinsätze in einem Aufnahmeraum der Formhälften angeordnet sind, von denen zumindest ein Formeinsatz verschiebbar ist, wobei zwischen die Formeinsätze wahlweise entweder jeweils kein, ein oder mehrere Zwischenstücke einlegbar sind, kann durch die Einlage des Zwischenstücks beispielsweise ein längeres Gehäuseteil hergestellt werden, bei dem gleiche Formeinsätze wie bei einer kurzen Version des Gehäuseteils verwendet werden. So können Kosten reduziert werden.
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Dadurch, dass jeweils zwei Formeinsätze in die Formhälften eingelegt werden und nach dem Einlegen der Formeinsätze in die Formhälften zunächst je nach herzustellender Länge des Gehäuseteils wahlweise entweder zwei Formeinsätze in der festen und der beweglichen Formhälfte nach außen voneinander weg geschoben werden und ein oder mehrere Zwischenstücke in die Aufnahmeräume zwischen die beiden Formeinsätze in der festen und in der beweglichen Formhälfte gelegt werden und/oder die Formeinsätze in den Formhälften zusammengeschoben und fixiert werden, ist es auf einfache Weise möglich, derartige längere oder kürzere Gehäuseteile herzustellen, ohne zusätzliche Verfahrensschritte zu benötigen oder komplette Formwechsel ausführen zu müssen. Die Handhabung ist einfach und die Nutzung der vorhandenen Formeinsätze führt zu einer schnelleren Amortisation der Investitionskosten.
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Vorzugsweise sind an zumindest einem axialen Ende des Aufnahmeraums Füllstücke angeordnet, welche einerseits gegen eine jeweils den benachbarten Formeinsatz begrenzende Wand anliegen und andererseits gegen eine axial den Aufnahmeraum begrenzende Wand anliegen. Entsprechend werden zur Fixierung der verschiebbaren Formeinsätze und der Zwischenstücke Füllstücke zwischen die verschiebbaren Formeinsätze und die axial begrenzenden Wände der Aufnahmeräume der Formhälften eingelegt. So wird ein Verschieben der Formeinsätze bei nicht durch die Einsätze und Zwischenstücke vollständig ausgefülltem Aufnahmeraum während des Gießens auf einfache Art verhindert.
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In einer Weiterbildung der Druckgussform sind an den nach außen weisenden Seiten der verschiebbaren Formeinsätze Anschläge ausgebildet, gegen die die Seitenschieber beim Gießen anliegen. Somit werden die Seitenschieber beim Einfahren in die Formeinsätze gegen einen an den verschiebbaren Formeinsätzen ausgebildeten Anschlag gefahren. So entsteht eine korrekte Endlage der Seitenschieber, welche unabhängig ist von der Länge des herzustellenden Gehäuseteils.
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In einer besonders bevorzugten Ausführung weist die Druckgussform zwei Seitenschieber und zwei verschiebbare Formeinsätze auf. Beide Formeinsätze werden dabei nach außen gegen eine den Aufnahmeraum axial begrenzende Wand geschoben, bevor das Zwischenstück eingesetzt wird und vor dem Gießen wird von beiden Seiten der feststehenden Formhälfte jeweils ein Seitenschieber gegen den Anschlag am Formeinsatz geschoben. Dies führt dazu, dass jeweils die Mitte des Gehäuseteils an einer festgelegten Position der Form verbleibt, so dass eine gleichbleibende Formfüllung erreichbar ist.
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Zusammenfassend wird eine Druckgussform sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuseteils einer Wärmeübertragungsvorrichtung geschaffen, mittels derer auf einfache Art und Weise Gehäuseteile unterschiedlicher Länge herstellbar sind, ohne komplette Formeinsätze in der Druckgussform austauschen und herstellen zu müssen. Stattdessen ist durch die Verwendung der Zwischenstücke eine Anpassung an beliebige Längen möglich. Bei der Herstellung von Gehäuseteilen für Wärmetauscher, die jeweils an eine gewünschte Kühlleistung für einen Motor mit einem bestimmten Hubraum angepasst sind, können beispielsweise bei drei verschiedenen herzustellenden Längen, zunächst die Formeinsätze für die kleinste Länge ausgelegt werden, für die mittlere Kühlleistung ein Zwischenstück, welches die Länge der Differenz zur kleinsten herzustellenden Länge aufweist und für die Maximallänge ein weiteres Zwischenstück verwendet werden, welches die Länge der Differenz zur mittleren Länge aufweist, so dass auch das erste Zwischenstück für zwei verschiedene Größen verwendet werden könnte. So werden die Werkzeugkosten bei der Herstellung der Gehäuseteile reduziert.
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Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckgussform ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend ebenso wie das Verfahren zur Herstellung eines Gehäuseteils mit dieser Druckgussform beschrieben.
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Die 1a und 1b zeigen eine schematische Darstellung einer festen Formhälfte einer erfindungsgemäßen Druckgussform in dreidimensionaler Darstellung vor und nach dem Gießen eines kurzen Gehäuseteils.
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Die 2a und 2b zeigen eine schematische Darstellung der festen Formhälfte der erfindungsgemäßen Druckgussform gemäß 1 in dreidimensionaler Darstellung vor und nach dem Gießen eines langen Gehäuseteils.
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In einer in den 1a und b dargestellten feststehende Formhälfte 2 einer Druckgussform zur Herstellung eines Gehäuseteils 4 ist ein im Wesentlichen quaderförmiger Aufnahmeraum 6 ausgebildet, an dessen kurzen Seiten 8, 10 zusätzliche Öffnungen 11, 13 ausgebildet sind, in welchen Seitenschieber 12, 14 verschiebbar angeordnet sind.
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Im Aufnahmeraum 6 befinden sich des Weiteren zwei Formeinsätze 16, 18, deren Umfang gegen die radial begrenzenden Wände 20 des Aufnahmeraums 6 anliegen und deren axialen Enden an ihrer einen Seite jeweils gegen eine axial begrenzende Wand 22, 24 des anderen Formeinsatzes 18, 16 anliegen und deren entgegengesetzte axial begrenzenden Wände 26, 28 jeweils gegen Füllstücke 30, 31, 32, 33 anliegen.
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Dieses Füllstück 30, 31, 32, 33 füllt dabei jeweils den axial nach außen nicht durch die Formeinsätze 16, 18 gefüllten Aufnahmeraum 6 aus, so dass die Füllstücke 30, 31, 32, 33 mit ihrer zu den Formeinsätzen 16, 18 entgegengesetzten Seite jeweils gegen eine axial begrenzende Wand 36, 38 des Aufnahmeraums 6 anliegen, welche die jeweilige Öffnung 11, 13 in der Formhälfte 2 umgibt.
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Die Seitenschieber 12, 14 sind somit entlang der Öffnungen 11, 13 zwischen den Füllstücken 30, 31, 32, 33 in die Formeinsätze 16, 18 gleitend verschiebbar. Die Formeinsätze 16, 18 weisen jeweils einen ein Gehäuseteil 4 formenden Bereich 40, 42 und einen Bereich 44, 46 auf, der als Gleitbereich für die Seitenschieber 12, 14 dient und der durch einen Anschlag 48, 50 begrenzt wird, gegen den die Seitenscheiber 12, 14 beim Schließen der Form geschoben werden.
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Die nicht dargestellte in bekannter Weise bewegliche Formhälfte besteht ebenfalls aus einem Formrahmen, in dem ebenfalls ein Aufnahmeraum mit zwei Formeinsätzen und Füllstücken in gleicher Weise wie in der beschriebenen festen Formhälfte 2 ausgebildet ist. In dieser beweglichen Formhälfte sind jedoch keine Seitenschieber angeordnet.
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Zur Herstellung des Gehäuseteils 4 in seiner in den 1a und b dargestellten kürzesten Form werden entsprechend zunächst die Formeinsätze 16, 18 in den Aufnahmeraum 6 der feststehenden Formhälfte 2 eingesetzt und entsprechende Formeinsätze in den Aufnahmeraum der beweglichen Formhälfte eingesetzt. Die Formeinsätze 16, 18 werden in der Mitte der Aufnahmeräume 6 gegeneinander geschoben und Füllstücke 30, 31, 32, 33 in den Raum zwischen den Formeinsätzen 16, 18 und den axial begrenzenden Wänden 36, 38 der Aufnahmeräume 6 gesteckt, um die Formeinsätze 16, 18 in ihrer mittleren Position zu fixieren. Daraufhin wird die bewegliche Formhälfte in bekannter Weise auf die feststehende Formhälfte 2 aufgesetzt und die beiden Seitenschieber 12, 14 gegen die Anschläge 48, 50 geschoben. Nun beginnt der eigentliche Gießvorgang, in dem flüssiges Metall, insbesondere Aluminium, unter Druck in den Hohlraum zwischen den Seitenschiebern 12, 14 und den Formeinsätzen 16, 18 gedrückt wird. In diesem Hohlraum erstarrt das Metall, woraufhin die bewegliche Formhälfte wieder geöffnet wird und die Seitenschieber 12, 14 herausgezogen werden. Zum Abschluss wird das fertige Gehäuseteil 38 entnommen.
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Muss nun im Folgenden ein Gehäuseteil 54 hergestellt werden, welches zur Erhöhung der Kühlleistung einer mit einem derartigen Gehäuseteil 54 ausgestatteten Wärmeübertragungsvorrichtung, eine größere Länge aufweist, erfolgt dies in der in den 2a und b dargestellten Weise.
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Zunächst werden die Füllstücke 30, 31, 32, 33 aus dem Aufnahmeraum 6 entfernt. Die beiden Formeinsätze 16, 18 werden sowohl in der dargestellten festen Formhälfte 2 als auch in der nicht dargestellten Formhälfte nach außen gegen die den Aufnahmeraum 6 axial begrenzenden Wände 36, 38 geschoben, wodurch zwischen den beiden Formeinsätzen 16, 18 ein Freiraum entsteht. In diesen Freiraum wird erfindungsgemäß jeweils ein Zwischenstück 52 eingesetzt, dessen axiale Länge im vorliegenden Fall der axialen Länge des Freiraums entspricht, so dass die Formeinsätze 16, 18 durch die Platzierung des Zwischenstücks 52 axial fixiert sind. Dieses Zwischenstück 52 verlängert die Form der beiden verschiebbaren Formeinsätze 16, 18, so dass beim Gießen ein Gehäuseteil 54 entsteht, dessen Aufbau im Wesentlichen dem des Gehäuseteils 4 entspricht, welches jedoch um die axiale Länge des Zwischenstücks 52 länger ausgebildet ist. Der Guss erfolgt in der gleichen beschriebenen Weise wie bei der Herstellung des kleineren Gehäuseteils 4.
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Eine derartige Druckgussform mit herausnehmbaren Füllstücken und Zwischenstücken sowie verschiebbaren Formeinsätzen eignet sich entsprechend zur Herstellung von Gehäuseteilen unterschiedlicher Länge, ohne vollständig neue Werkzeuge für jede gewünschte Länge herstellen zu müssen. Gerade für den Fall relativ geringer Stückzahlen können so Herstellungskosten reduziert werden. Aus diesen Gehäuseteilen hergestellte Wärmeübertragungsvorrichtungen sind optimal an die geforderte Kühlleistung des jeweiligen Verbrennungsmotors angepasst.
nach dem Einlegen der Formeinsätze in die Formhälften zunächst je nach herzustellender Länge des Gehäuseteils wahlweise entweder zwei Formeinsätze in der festen und der beweglichen Formhälfte nach außen verschoben werden und ein oder mehrere Zwischenstücke in die Aufnahmeräume zwischen die beiden Formeinsätze in der festen und in der beweglichen Formhälfte gelegt werden und/oder die Formeinsätze in den Formhälften zusammengeschoben und fixiert werden.
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Es sollte deutlich sein, dass konstruktive Änderungen bezüglich der Ausführung der Druckgussform innerhalb des Schutzbereiches der vorliegenden Ansprüche möglich sind. So ist es beispielsweise denkbar, mehrere Zwischenstücke vorzusehen, die entweder alternativ oder zusätzlich zwischen den Formeinsätzen angeordnet werden können um eine noch höhere Flexibilität zu erreichen. Neben dem dargestellten I-förmig durchströmten Gehäuseteil ließen sich selbstverständlich auf diese Weise auch U-förmig durchströmbare Gehäuseteile herstellen, für die lediglich ein Seitenscheiber notwendig wäre und bei denen Einlass und Auslass an der gleichen Seite ausgebildet sind. Auch ist es prinzipiell denkbar, lediglich einen Formeinsatz verschiebbar auszuführen und den anderen Formeinsatz fest im Aufnahmeraum zu platzieren, wobei in diesem Fall eine korrekte Zuführung des flüssigen Metalls sichergestellt werden muss.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009055931 A1 [0004]
- DE 10200904833 A1 [0005]
- DE 102005024768 A1 [0007]
