DE10259044A1

DE10259044A1 - Verfahren zur Herstellung eines Zylinderblockes im Verbundguss für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10259044A1
Application number: DE2002159044
Authority: DE
Inventors: Josef Moreis; Jean-Marc Segaud
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2004-07-08
Also published as: EP1440749A1; EP1440749B1; DE50306303D1

Abstract

Für ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderblockes im Verbundguss für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine, bei dem ein gegossenes, mehrere Zylinderrohre umfassendes Insert aus einer Alu-Legierung in einer Gießform für ein Zylinderblock-Gehäuse aus einer Magnesium-Legierung von dieser umgossen wird, und die Zylinderrohre von einer einen offenen Kühlmittelraum begrenzenden Hüllwand umschlossen sind, wird zur Vermeidung des Eindrückens der Hüllwand durch den Gießdruck vorgeschlagen, dass die Hüllwand des im Kokillenguss gefertigten Inserts auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt wird und in dem in eine Druckgießform des Zylinderblock-Gehäuses einzusetzenden Insert über in der Druckgießform angeordnete Mittel die Hüllwand um ein vorbestimmtes Maß von den Zylinderrohren weg nach außen verformt wird, wobei die Zwangs-Verformung bis zum Erkalten der Magnesium-Legierung des Zylinderblock-Gehäuses beibehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderblockes im Verbundguss für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine, bei dem mehrere miteinander einstückig verbundene Zylinderrohre aus einer Aluminium-Legierung als ein gegossenes Insert in einer ein Zylinderblock-Gehäuse ausbildenden Gießform mit einer Magnesium-Legierung umgossen wird, wobei die Zylindenohre in einem Endabschnitt über eine angeformte, die Zylinderrohre für einen zylinderkopfseitig offenen Kühlmittelraum beabstandet umlaufende Hüllwand mit dem Gehäuse in Umgußverbindung gebracht werden.

Ein derartiger im Verbundguss hergestellter Zylinderblock ist beispielsweise aus der DE 44 09 750 A1 bekannt, wobei das in ein Maschinengehäuse aus einer Magnesium-Legierung eingegossene, die Zylinderrohre umfassende Insert als Aluminium-Druckgussteil ausgebildet ist. Da bekanntlich Druckgussteile geringe maßliche Toleranzabweichungen aufweisen, kann beim Druckgießen des bekannten Maschinengehäuses der im Insert angeordnete Kühlmittelraum mit einem Formkern zur Gänze ausgefüllt werden, um ein Eindrücken der Hüllwand unter dem Gießdruck zu vermeiden.

Die Vorgehensweise der Verfüllung eines hohlen, in einem Druckgussteil eingesetzten Inserts ist aus der deutschen Patentschrift DE 41 02 358 C2 bekannt, wobei als Insert dienende Portliner in Abgaskanälen eines im Druckguss herzustellenden Zylinderkopfes vor dem Druckgießen mit einem Kernmedium zur Aufnahme des Gießdruckes gefüllt werden.

Schließlich ist aus der US 5,862,852 ein Druckgießverfahren für ein Zylinderkurbelgehäuse bekannt, bei dem nach dem Druckgießen des Gehäuses aus einer Alu-Legierung in die Zylinderbohrungen in derselben Druckgussform mittels variabler Schieber Laufbuchsen eingegossen werden. Um eine Verformung der Zylinderwandungen beim Eingießen der Laufbuchsen zu vermeiden, verbleibt in einem jeden der Zylinderbohrung benachbartem Kühlmittelraum der mit der Druckgießform verbundene Formkern zur Kühlmittelraum-Bildung.

Als weiterer Stand der Technik für ein gattungsgemäß gestaltetes Maschinengehäuse ist noch die Offenlegungsschrift DE 101 12 132 A1 zu nennen.

Keinem der vorgenannten Dokumente ist ein Hinweis oder eine Anregung dafür zu entnehmen, wie bei einem gattungsgemäßen, in einem Kokillenguss gefertigten Insert mit verfahrensbedingt größeren Maßabweichungen ein Eindrücken der Hüllwand unter dem Gießdruck des in eine Druckgießform eingesetzten Inserts sicher vermieden ist, nachdem übliche Formkerne im Kühlmittelraum wegen der erheblichen Maßabweichungen kaum an der Hüllwand zur Anlage kommen.

Hierfür eine Lösung aufzuzeigen ist Aufgabe der Erfindung.

Die Erfindung ist , dass die Hüllwand des in einem Kokillenguss gefertigten Inserts auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt wird und dass die erwärmte Hüllwand in dem in die Druckgießform des Zylinderblock-Gehäuses einzusetzenden Insert über in der Druckgießform angeordnete Mittel um ein vorbestimmtes Maß von den Zylinderrohren weg nach außen verformt wird, wobei die Zwangs-Verformung bis zum Erkalten der Magnesium-Legierung des Zylinderblock-Gehäuses beibehalten wird.

In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung dient als Mittel zur Hüllwand-Verformung ein in der Druckgießform fest angeordneter Drückkern, der im Kühlmittelraum um die Zylinderrohre einseitig auf die Hüllwand kraft- und formschlüssig nach außen verformend einwirkt beim Einsetzen des Inserts in die Gehäuse-Druckgießform, wobei der Drückkern mindestens über eine einer Gußschräge entsprechend geneigte Begrenzung auf die Hüllwand einwirkt.

In einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung dient als Mittel zur Hüllwand-Verformung ein in der Druckgießform gesteuert beweglich angeordneter Drückkern, der am in die Gehäuse-Druckgießform fest eingesetzten Insert beim gesteuerten Eindringen in den Kühlmittelraum einseitig auf die Hüllwand kraft- und formschlüssig über eine schief geneigte Begrenzung nach außen verformend einwirkt.

Mit der erfindungsgemäß einseitigen Abstützung der Hüllwand erübrigt sich in vorteilhafter Weise eine Verfüllung des Kühlmittelraumes mit einem Kernmedium, mit dem neben einer aufwendigen Handhabung in nachteiliger Weise die Zylinderrohre zur Abstützung dienen würden mit der Folge unerwünschter Verformungen.

Weiter erfährt die Hüllwand mit der erfindungsgemäßen Erwärmung eine erhöhte Duktilität für ihre plastische Verformung, wodurch in vorteilhafter Weise Materialrisse in der Hüllwand vermieden sind.

Kern der Erfindung ist, eine durch das Kokillengießen des Inserts mit starken Toleranzschwankungen um sämtliche Zylinderrohre umlaufende Hüllwand zwecks einer vorbestimmten Verformung an vielen Punkten zu beaufschlagen, wobei zunächst nicht am Abstützmittel anliegende Hüllwandbereiche durch den Gießdruck zur Anlage gebracht werden, so dass schließlich eine zylinderkopfseitige Öffnung des Kühlmittelraumes durch eine Festlegung der Gesamttoleranzen im vorgegebenen Nennmaß mit geringen Abweichungen erzielt wird.

Weiter kann durch eine erfindungsgemäße Abstimmung des Maßes der Hüllwand-Verformung mit dem Schrumpfmaß der für das Zylinderblock-Gehäuse verwendeten Magnesium-Legierung erreicht werden, dass bei etwas stärkerer Hüllwand-Verformung gegenüber dem Schrumpfmaß die metallische Verbindung zwischen Alu-Insert und Magnesium-Gehäuse nach dem Erkalten des Verbundgußstückes sicher gegeben ist.

Die Erfindung ist nachfolgend mit Hilfe einer schematischen Skizze beschrieben.

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Zylinderblockes 1 im Verbundguss für eine flüssigkeitsgekühlte, nicht näher gezeigte Brennkraftmaschine wird ein mehrere in Reihe miteinander einstückig verbundene Zylinderrohre 2 aus einer Alu-Legierung umfassendes, gegossenes Insert 3 in einer ein Zylinderblock-Gehäuse 4 ausbildenden Druckgießform mit einer Magnesium-Legierung umgossen. Dabei werden die Zylinderrohre 2 in einem Endabschnitt über eine angeformte, die Zylinderrohre 2 für einen zylinderkopfseitig offenen Kühlmittelraum 5 beabstandet umlaufende Hüllwand 6 mit dem Gehäuse 4 in eine Umgussverbindung gebracht.

Das vorbeschriebene Insert 3 ist in einem Kokillenguss gefertigt, bei dem bekanntlich relativ große Maßabweichungen auftreten. Dies bedeutet, für die Hüllwand 6 trotz der erheblichen Maßtoleranzen eine geeignete Abstützung zu finden, die bei der Durchführung des Verbundgußverfahrens ein Eindrücken der Hüllwand 6 durch den Druck des im Druckgießverfahrens erzeugten Zylinderblock-Gehäuses 4 verhindert.

Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Hüllwand 6 des in Kokillenguß gefertigten Inserts 3 auf eine vorbestimmte Temperatur zur Steigerung der Duktilität erwärmt wird und dass die erwärmte Hüllwand 6 in dem in die Druckgießform 7 des Zylinderblock-Gehäuses 4 einzusetzenden Insert 3 über in der Druckgießform 7 angeordnete Mittel 8 um ein vorbestimmtes Maß von den Zylinderrohren 2 weg nach außen verformt wird derart, dass das Maß der Verformung zumindest dem Schrumpfmaß der erkaltenden Magnesium-Legierung des Zylinderblock-Gehäuses 4 entspricht.

Als Mittel 8 zur Hüllwand-Verformung dient ein in der Druckgießform 7 fest angeordneter Drückkern 8', der im Kühlmittelraum 5 um die Zylinderrohre 2 einseitig – wie in der unmaßstäblichen Skizze übertrieben dargestellt – auf die Hüllwand 6 kraft- und formschlüssig nach außen verformend einwirkt beim Einsetzen des Inserts 3 in die Gehäuse-Druckgießform 7. Wesentlich hierbei ist, dass der Drückkern 8' mindestens über eine einer Gußschräge entsprechend geneigte Begrenzung 9 auf die Hüllwand 6 einwirkt, wodurch der Drückkern 8' beim Endringen in den Kühlmittelraum 5 mit der Hüllwand 6 gleitend zusammenwirkt und damit eine Abstützung der Hüllwand 6 über ihre wesentliche Höhe erzielt wird. Der mit der Druckgießform 7 fest verbundene Drückkern 8' ist von den Zylinderrohren 2 auf Abstand angeordnet.

In einer andere Ausgestaltung der Erfindung dient als Mittel 8 zur Hüllwand-Verformung ein in der Druckgießform gesteuert beweglich angeordneter Drückkern, der am in die Gehäuse-Druckgießform fest eingesetzten Insert beim gesteuerten Eindringen in den Kühlmittelraum auf die Hüllwand kraft- und formschlüssig über eine geneigte Begrenzung nach außen verformend einwirkt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Zylinderblockes im Verbundguß für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine, – bei dem mehrere in Reihe miteinander einstückig verbundene Zylinderrohre (2) aus einer Alu-Legierung als ein gegossenes Insert (3) in einer ein Zylinderblock-Gehäuse (4) ausbildenden Gießform mit einer Magnesium-Legierung umgossen wird, wobei – die Zylinderrohre (2) in einem Endabschnitt über eine angeformte, die Zylinderrohre (2) für einen zylinderkopfseitig offenen Kühlmittelraum (5) beabstandet umlaufende Hüllwand (6) mit dem Gehäuse (4) in eine Umgußverbindung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, – dass die Hüllwand (6) des in einem Kokillenguß gefertigten Inserts (3) auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt wird, und – dass die erwärmte Hüllwand (6) in dem in eine Druckgießform (7) des Zylinderblock-Gehäuses (4) einzusetzenden Insert (3) über in der Druckgießform (7) angeordnete Mittel (8) um ein vorbestimmtes Maß von den Zylinderrohren (2) weg nach außen verformt wird, wobei – die Zwangs- Verformung bis zum Erkalten der Magnesium-Legierung des Zylinderblock – Gehäuses (4) beibehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass als Mittel (8) zur Hüllwand-Verformung ein in der Druckgießform (7) fest angeordneter Drückkem (8') dient, der – im Kühlmittelraum (5) um die Zylinderrohre (2) einseitig auf die Hüllwand (6) kraft- und formschlüssig nach außen verformend einwirkt beim Einsetzen des Inserts (3) in die Gehäuse-Druckgießform (7), wobei – der Drückkern (8') mindestens über eine einer Gußschräge entsprechend geneigte Begrenzung (9) auf die Hüllwand (6) einwirkt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass als Mittel (8) zur Hüllwand-Verformung ein in der Druckgießform gesteuert beweglich angeordneter Drückkern dient, der – am in die Gehäuse-Druckgießform fest eingesetzten Insert beim gesteuerten Eindringen in den Kühlmittelraum auf die Hüllwand kraft- und formschlüssig über eine geneigte Begrenzung nach außen verformend einwirkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Verformung der Hüllwand (6) die zylinderkopfseitige Öffnung des Kühlmittelraumes (5) durch eine Festlegung der Gesamttoleranzen in einem vorgegebenen Nennmaß mit geringen Abweichungen erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass das Maß der Verformung der Hüllwand (6) zumindest dem Schrumpfmaß der erkaltenden Magnesium-Legierung des Zylinderblock-Gehäuses (4) gewählt wird.