DE102019004080A1 - Device for sealing a transition area - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abdichtung eines Übergangsbereichs (4) zwischen einer Zylinderbohrung (2) und einem Kurbelraum (3) in einem Kurbelgehäuse (1) beim thermischen Beschichten der Zylinderbohrung (2), mit einem zur Anlage an dem Übergangsbereich (4) bestimmten Dichtelement (10). Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (10) eine Tragstruktur (11) und eine Abdeckplatte (12) aufweist, zwischen welchen eine flächige Dichtung (13) zur umlaufenden Anlage an einer Wand des Übergangsbereichs (4) ausgebildet ist.The invention relates to a device for sealing a transition area (4) between a cylinder bore (2) and a crank chamber (3) in a crankcase (1) during the thermal coating of the cylinder bore (2), with a device intended to rest on the transition area (4) Sealing element (10). The device according to the invention is characterized in that the sealing element (10) has a support structure (11) and a cover plate (12), between which a flat seal (13) is formed for circumferential contact with a wall of the transition area (4).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abdichtung eines Übergangsbereichs zwischen einer Zylinderbohrung und einem Kurbelraum in einem Kurbelgehäuse beim thermischen Beschichten der Zylinderbohrung, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a device for sealing a transition area between a cylinder bore and a crankcase in a crankcase during thermal coating of the cylinder bore, according to the type defined in more detail in the preamble of
Das thermische Beschichten von Zylinderbohrungen, beispielsweise durch Lichtbogendrahtspritzen, ist prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt. Rein beispielhaft kann in diesem Zusammenhang auf die Patentschrift
Aus der gattungsgemäßen
Bezüglich Masken, welche zur Maskierung des anderen, dem Zylinderkopf zugewandten Endes der Zylinderbohrung eingesetzt werden, kann ferner auf die
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine verbesserte Vorrichtung zur Abdichtung des Übergangsbereichs zwischen einer Zylinderbohrung und einem Kurbelraum in einem Kurbelgehäuse beim thermischen Beschichten der Zylinderbohrung anzugeben, welche vergleichbar wie im gattungsgemäßen Stand der Technik Dichtelemente nutzt, mittels welchen die dort genannten Nachteile jedoch vermieden werden können.The object of the present invention is to provide an improved device for sealing the transition area between a cylinder bore and a crankcase in a crankcase during the thermal coating of the cylinder bore, which, comparable to the prior art, uses sealing elements by means of which the disadvantages mentioned there however, can be avoided.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.According to the invention, this object is achieved by a device with the features in
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht, vergleichbar wie die Vorrichtung im gattungsgemäßen Stand der Technik, ein Dichtelement vor, welches den Übergangsbereich zwischen der Zylinderbohrung und dem Kurbelraum abdichtet. Diese Abdichtung ermöglicht es, eine Wechselwirkung zwischen der Gasatmosphäre im Kurbelraum, welche typischerweise die Umgebungsatmosphäre ist und Sauerstoff enthält, und dem bei der thermischen Beschichtung schmelzflüssigen Beschichtungswerkstoff während des Beschichtungsprozesses, zu verhindern. Hierdurch wird eine Oxidation von Partikeln verhindert, was insbesondere in dem dem Kurbelraum zugewandten Endabschnitt der Zylinderbohrung zu einer deutlich besseren Schichthaftung führt.The device according to the invention provides, comparable to the device in the generic prior art, a sealing element which seals the transition area between the cylinder bore and the crank chamber. This seal makes it possible to prevent an interaction between the gas atmosphere in the crankcase, which is typically the ambient atmosphere and contains oxygen, and the coating material which is molten during the thermal coating during the coating process. This prevents particles from oxidizing, which leads to significantly better layer adhesion, in particular in the end section of the cylinder bore facing the crank chamber.
Das erfindungsgemäße Dichtelement ist dabei anders als die Dichtelemente zum Aufblähen im gattungsgemäßen Stand der Technik als stabiles Bauteil ausgeführt, welches eine Tragstruktur und eine im bestimmungsgemäßen Einsatz der Zylinderbohrung zugewandte Abdeckplatte aufweist. Zwischen dieser Tragstruktur und der Abdeckplatte ist dabei eine flächige Dichtung angeordnet, welche zur umlaufenden Anlage an einer Wand im Übergangsbereich ausgebildet ist. Diese flächige Dichtung, welche gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee aus einem Elastomer hergestellt sein kann, kann also formgenau zum jeweiligen Übergangsbereich ausgebildet sein. Damit ist eine Anlage an einer Wand des Übergangsbereichs einfach und effizient möglich. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein elastischer Kunststoff wie beispielsweise ein Elastomer für die eigentliche Dichtung eingesetzt wird, sodass diese auch bei eventuellen Maßabweichungen des Kurbelgehäuses zuverlässig an der Wand im Übergangsbereich anliegt und damit den Aufbau sehr zuverlässig abdichtet. Damit lässt sich ein Gasaustausch zwischen der Atmosphäre des Kurbelraums und der Atmosphäre in der Zylinderbohrung während des thermischen Beschichtens vollständig ausschließen, sodass eine Verbesserung der Beschichtungseigenschaften erzielt werden kann. Außerdem wird Overspray, welcher in den Bereich des Kurbelraums gelangt, zuverlässig verhindert.The sealing element according to the invention, unlike the sealing elements for inflation in the generic prior art, is designed as a stable component which has a support structure and a cover plate facing the cylinder bore when used as intended. A flat seal is arranged between this support structure and the cover plate, which seal is designed for circumferential contact with a wall in the transition area. This flat seal, which, according to a very advantageous development of the idea, can be made from an elastomer, can therefore be designed with an exact shape for the respective transition area. This makes it easy and efficient to plant on a wall of the transition area. This is especially true when an elastic plastic such as an elastomer is used for the actual seal, so that it rests reliably against the wall in the transition area even in the event of any dimensional deviations of the crankcase and thus seals the structure very reliably. This allows a gas exchange between the atmosphere of the crankcase and completely exclude the atmosphere in the cylinder bore during the thermal coating, so that an improvement in the coating properties can be achieved. In addition, overspray that gets into the crankcase area is reliably prevented.
Das Dichtelement selbst kann dabei eine bezüglich der Zylinderbohrung zentrale Öffnung aufweisen, sodass ein Beschichtungswerkzeug auch durch den Bereich des Dichtelements hindurchragen oder fahren kann. Insbesondere kann die zentrale Öffnung jedoch dazu genutzt werden, Gas aus dem Beschichtungsbereich abzusaugen. Über eine solche Absaugung wird auch Overspray abgesaugt.The sealing element itself can have an opening that is central to the cylinder bore, so that a coating tool can also protrude or move through the area of the sealing element. In particular, however, the central opening can be used to suck off gas from the coating area. Such a suction means that overspray is also suctioned off.
Eine außerordentlich günstige Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht es dabei vor, dass das Dichtelement, und hier insbesondere das Dichtelement im Bereich der Tragstruktur, zur Aufnahme einer Maske für das dem Kurbelraum zugewandte Ende der Zylinderbohrung ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit ihrem Dichtelement ermöglicht es nun, anders als im gattungsgemäßen Stand der Technik, das Dichtelement zusammen mit einer Maske einzusetzen, wie sie insbesondere aus der eingangs genannten
Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Tragstruktur zur Aufnahme auf einem Maskenhalter ausgebildet ist. So kann beispielsweise ein Maskenhalter Verwendung finden, wie er aus der eingangs genannten schon mehrfach erwähnten Patentschrift
Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es ferner vorgesehen, dass Teile des Dichtelements, und hier insbesondere die Tragstruktur, als 3D-gedruckte Formteile ausgebildet sind. Die Ausbildung der Tragstruktur sowie gegebenenfalls der Abdeckplatte und des Dichtelements als im 3D-Druck hergestellte Formteile erlaubt sehr einfach und effizient einen Aufbau, welcher ausreichend stabil realisiert werden kann, beispielsweise indem die Tragstruktur tragende Rippen oder andere „fachwerkartige“ Elemente aufweist. Sie kann dann auf der der Dichtung zugewandten Seite eben ausgeführt sein, sodass die flächige Dichtung eben und zuverlässig aufgelegt werden kann. Über eine Abdeckplatte wird die Dichtung dann, gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee, vorzugsweise klemmend zwischen der Tragstruktur und der Abdeckplatte aufgenommen. Die Bauteile lassen sich auch bei komplexen geometrischen Formen im Übergangsbereich zwischen der Zylinderbohrung und dem Kurbelraum einfach und effizient über 3D-Druck herstellen. Sie können damit die Dichtung ideal unterstützen und ragen fast in den Bereich der abzudichtenden Wände, sodass die Dichtung nur leicht über die sie haltenden Elemente übersteht. Über einen solchen Sandwichaufbau lässt sich ein konstruktiver Aufbau erreichen, welcher einfach und kostengünstig entsprechend der benötigten zum Teil auch komplexen aus dem Gießen der Kurbelgehäuse resultierenden Formgebungen angepasst werden kann. Wie bereits erwähnt, kann die eigentliche Dichtung dabei klemmend zwischen der Tragstruktur und der Abdeckplatte aufgenommen werden, insbesondere indem die Abdeckplatte mit der Tragstruktur verschraubt ist, um so einfach und effizient die Möglichkeit zu schaffen, die Dichtung, falls diese verschlissen sein sollte, auszutauschen.According to an extremely favorable development of the device according to the invention, it is also provided that parts of the sealing element, and here in particular the support structure, are designed as 3D-printed molded parts. The design of the support structure and possibly the cover plate and the sealing element as molded parts produced by 3D printing allows a very simple and efficient structure that can be realized in a sufficiently stable manner, for example by having the support structure supporting ribs or other "truss-like" elements. It can then be made flat on the side facing the seal, so that the flat seal can be placed flat and reliably. According to a very advantageous development of the idea, the seal is then received, preferably in a clamping manner, between the support structure and the cover plate via a cover plate. The components can be easily and efficiently produced using 3D printing, even with complex geometric shapes in the transition area between the cylinder bore and the crankcase. You can thus ideally support the seal and protrude almost into the area of the walls to be sealed so that the seal only protrudes slightly over the elements that hold it. A sandwich structure of this type can be used to achieve a structural structure which can be easily and inexpensively adapted to the required, sometimes complex, shapes resulting from the casting of the crankcase. As already mentioned, the actual seal can be held in a clamping manner between the support structure and the cover plate, in particular by screwing the cover plate to the support structure, in order to simply and efficiently create the possibility of replacing the seal if it is worn.
Die thermische Beschichtung selbst kann dabei in beliebiger Art und Weise aufgebracht sein. Der beschriebene Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung eignet sich jedoch insbesondere dann, wenn die thermische Beschichtung als durch Lichtbogendrahtspritzen aufgebrachte Beschichtung ausgebildet ist, da insbesondere hier die Problematik des Oversprays und der ungewollten Reaktion des Beschichtungswerkstoffs mit Sauerstoff bezüglich der Schichthaftung eine entscheidende Rolle spielt. Genau diese Probleme lassen sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch vermeiden.The thermal coating itself can be applied in any desired manner. However, the described structure of the device according to the invention is particularly suitable when the thermal coating is designed as a coating applied by arc wire spraying, since the problem of overspray and the unwanted reaction of the coating material with oxygen with regard to the layer adhesion play a decisive role here. However, precisely these problems can be avoided by the device according to the invention.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.Further advantageous configurations of the device according to the invention emerge from the remaining dependent claims and are made clear by means of the exemplary embodiment which is described in more detail below with reference to the figures.
Dabei zeigen:
-
1 eine prinzipmäßige Darstellung eines thermischen Beschichtungsvorgangs unter Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
2 einen Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung; und -
3 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung entsprechend dem Schnitt III - III in1
-
1 a basic representation of a thermal coating process using the device according to the invention; -
2 a section of the device according to the invention in a schematic sectional view; and -
3 a plan view of the device according to the invention according to the section III - III in1
In der
Die Innenfläche der Zylinderbohrung
Um ein definiertes Ende der Beschichtung der Zylinderbohrung
Prinzipbedingt muss nun zwischen der Maske
Um genau diese Problematik zu vermeiden, ist in dem hier dargestellten Aufbau eine Vorrichtung zur Abdichtung des Übergangsbereichs
Das Dichtelement
Die flächige Dichtung
Abschließend ist in der Darstellung der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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R020 | Patent grant now final | ||
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