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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Zylindergehäuses für einen Verbrennungsmotor der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Die
DE 10 2010 047 325 A1 zeigt ein Zylindergehäuse für einen Verbrennungsmotor eines Kraftwagens, mit wenigstens zwei durch einen Zylindersteg voneinander begrenzten Zylindern sowie einen zumindest teilweise die beiden Zylinder umgebenden Kühlmantel.
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Üblicherweise werden schräg von oben durch eine Zylinderdeckplatte hindurch Wasserkanäle zwischen den Zylindern gebohrt, um die Zylinderstege ausreichend kühlen zu können. Dadurch werden jedoch im Bereich der Zylinderdeckplatte zusätzliche Spannungsüberhöhungen erzeugt, welche hauptsächlich aufgrund von Kerbwirkungen durch scharfe Kanten im Bereich der Bohrungsmündungen entstehen. Insbesondere bei hoch belasteten Zylindergehäusen von Dieselmotoren können diese Spannungsüberhöhungen zum Versagen solcher Zylindergehäuse führen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Zylindergehäuses für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, mittels welchem ein Zylindergehäuse mit ausreichender Kühlung und gleichzeitig hinreichender mechanischer Stabilität hergestellt wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Zylindergehäuses mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Zylindergehäuses für einen Verbrennungsmotor eines Kraftwagens werden wenigstens zwei durch einen Zylindersteg voneinander begrenzte Zylinder sowie ein zumindest teilweise die beiden Zylinder umgebender Kühlmantel hergestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dabei dadurch aus, dass eine Laserbohrvorrichtung durch entsprechende Durchgangsöffnungen einer Zylinderdeckfläche des Zylindergehäuses geführt und zumindest eine durch den Zylindersteg verlaufende Stegkühlbohrung mittels der Laserbohrvorrichtung im Wesentlichen parallel zu der Zylinderdeckfläche in den Zylindersteg gebohrt wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit auf besonders einfache Weise zumindest eine Stegkühlbohrung innerhalb des Zylinderstegs hergestellt, so dass eine ausreichende Kühlung des Zylinderstegs und somit des Zylindergehäuses sichergestellt werden kann. Dadurch, dass die Stegkühlbohrung parallel zu der Zylinderdeckfläche in den Zylindersteg gebohrt wird, können die zuvor genannten Nachteile im Hinblick auf Spannungsüberhöhungen bei einer Durchbohrung der Zylinderdeckplatte vermieden werden.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Durchgangsöffnungen in der Zylinderdeckfläche nach dem Laserbohren verschlossen werden. Vorzugsweise werden die Durchgangsöffnungen mittels kegelförmiger Stopfen, insbesondere durch Reibschweißen, stoffschlüssig verschlossen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass insbesondere im hoch belasteten Zylinderstegbereich eine für den Kraftfluss nahezu homogene Zylinderdeckfläche entsteht und somit die Betriebssicherheit gewährleistet werden kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Durchgangsöffnungen mit zumindest im Wesentlichen demselben Material wie das des Zylindergehäuses verschlossen werden. Dies trägt ebenfalls dazu bei, dass im insbesondere hoch belasteten Zylinderstegbereich ein für den Kraftfluss nahezu homogenes Material bereitgestellt wird, wodurch die Betriebssicherheit, insbesondere im Hinblick auf die mechanische Belastbarkeit des Zylindergehäuses, gewährleistet werden kann, obwohl eine aktive Stegkühlung mittels einer Wasserdurchströmung innerhalb des üblicherweise recht schmalen Zylinderstegs ermöglicht wird.
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Schließlich ist es in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass mittels der Laserbohrvorrichtung weitere in Motorhochrichtung voneinander beabstandete und sich jeweils parallel zu einer Zylinderdeckfläche der Zylinder erstreckende Stegkühlbohrungen gebohrt werden. Durch das Vorsehen einer Vielzahl von Stegkühlbohrungen innerhalb des Zylinderstegs kann eine besonders gute Kühlwirkung innerhalb des Zylinderstegs und somit innerhalb des gesamten Zylindergehäuses erzielt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine Perspektivansicht auf ein Zylindergehäuse für einen Verbrennungsmotor eines Kraftwagens;
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2 eine teilweise geschnittene Perspektivansicht, in welcher ein Ausschnitt des Zylindergehäuses dargestellt ist, wobei zwei Zylinder und ein die beiden Zylinder begrenzender Zylindersteg dargestellt sind;
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3 eine Draufsicht auf die Unterseite des in 2 dargestellten Bereichs des Zylindergehäuses;
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4 eine weitere Schnittansicht des Teilbereichs des Zylindergehäuses, wobei im Gegensatz zu 2 ein Teil des Zylinderstegs geschnitten dargestellt und der Blick auf drei Stegkühlbohrungen offengelegt ist; und in
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5 eine weitere Schnittansicht des Teilbereichs des Zylindergehäuses, wobei ein vollständiger Schnitt durch die in 3 gezeigte Linie A-A dargestellt ist.
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Ein Zylindergehäuse 10 für einen Verbrennungsmotor eines Kraftwagens ist in einer Perspektivansicht in 1 gezeigt. Das Zylindergehäuse 10 umfasst mehrere Zylinder 12, wobei zwischen jeweils benachbarten Zylindern 12 ein Zylindersteg 14 vorhanden ist. Des Weiteren sind in 1 eine Motorlängsrichtung x, eine Motorquerrichtung y und eine Motorhochrichtung z gekennzeichnet, wobei diese Kennzeichnungen in den weiteren nachfolgenden Figuren ebenfalls dargestellt sind.
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In 2 ist in einer teilweise geschnittenen Perspektivansicht nur ein Ausschnitt des Zylindergehäuses 10 dargestellt, wobei nur zwei der Zylinder 12 ausschnittsweise dargestellt sind und der die beiden Zylinder 12 voneinander trennende Zylindersteg 14 gezeigt ist. Das Zylindergehäuse 10 umfasst einen Kühlkanal 16, welcher die Zylinder 12 bis auf den Stegbereich im Wesentlichen umgibt.
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Zwei Umlenkungsoptiken 18 einer nicht näher bezeichneten Laserbohrvorrichtung sind durch jeweilige Durchgangsöffnungen 20 einer Zylinderdeckfläche 22 hindurchgeführt.
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In 3 ist der in 2 dargestellte Bereich des Zylindergehäuses 10 in einer Draufsicht von unten dargestellt. In den vorliegenden Abbildungen ist der Kühlmantel 16 gut zu erkennen, welcher die beiden Zylinder 12 im Wesentlichen umgibt, wobei lediglich im Bereich des Zylinderstegs 14 der Kühlmantel 16 nicht ausgebildet ist.
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In 4 ist im Wesentlichen die gleiche Perspektivansicht auf den Bereich des Zylindergehäuses 10 wie in 2 dargestellt, wobei ein Teilschnitt entlang der in 3 gezeigten Linie A-A vorgenommen worden ist, um einen inneren Bereich des Zylinderstegs 14 freizulegen.
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Die beiden Umlenkungsoptiken 18, welche vorliegend einen Durchmesser von circa 8 Millimetern aufweisen, werden durch die Durchgangsöffnungen 20 in den darunterliegenden Bereich des Kühlmantels 16 eingeführt, um jeweilige Stegkühlbohrungen 24 in den Zylindersteg 14 zu bohren. Die Stegkühlbohrungen 24 werden dabei im Wesentlichen parallel zu der Zylinderdeckfläche 22 in den Zylindersteg 14 gebohrt. Die Stegkühlbohrungen 24 weisen einen Abstand in Motorhochrichtung z von jeweils circa 15 Millimetern auf und haben einen Bohrungsdurchmesser von circa 2 Millimetern. Mittels der Stegkühlbohrung 24 wird somit eine Verbindung zwischen den voneinander beabstandeten beziehungsweise gegenüberliegenden Bereichen des Kühlmantels 16 hergestellt, so dass eine Zirkulation von Kühlmittel durch den Zylindersteg 14 ermöglicht wird.
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In 5 ist eine ähnliche Darstellung des Bereichs des Zylindergehäuses 10 wie in 4 dargestellt, wobei im vorliegend gezeigten Fall ein vollständiger Schnitt entlang der Schnittlinie A-A vorgenommen worden ist. Durch das Bohren der Stegkühlbohrungen 24 mittels der Umlenkoptiken 16 müssen entsprechende Zylinderkopfschraubenpfeifen 26 nicht durchbohrt werden, um die Stegkühlbohrungen 24 herzustellen. Entsprechende Abdichtungen innerhalb des Zylindergehäuses 10 können somit ebenfalls entfallen.
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Nach dem Bohren der Stegkühlbohrungen 24 werden die Umlenkoptiken 16 wieder aus den Durchgangsbohrungen 20 der Zylinderdeckfläche 22 herausgezogen, wobei die Zylinderdeckfläche 22 im Bereich der Durchgangsöffnungen 20 verschlossen werden. Die Durchgangsöffnungen 20 werden beispielsweise mittels kegelförmiger Stopfen durch Reibschweißen stoffschlüssig verschlossen.
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Vorzugsweise wird dabei im Wesentlichen dasselbe Material wie das des restlichen Zylindergehäuses 10 verwendet, so dass im insbesondere hoch belasteten Zylinderstegbereich eine für einen Kraftfluss nahezu homogene Zylinderdeckfläche 22 entsteht. Dadurch kann die Betriebssicherheit trotz einer aktiven Stegkühlung mittels beispielsweise einer Wasserdurchströmung im Bereich der schmalen Zylinderstege 14 gewährleistet werden. Dies ist besonders wichtig bei einem besonders kompakt ausgebildeten Zylindergehäuse 10, beispielsweise wie sie bei hoch belasteten Dieselmotoren vorkommen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010047325 A1 [0002]
