EP0682574B1 - Process for manufacture an engine block with integral duct system - Google Patents
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- F02B2075/1804—Number of cylinders
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a engine blocks cast from metal with at least one duct arrangement for the lubrication of bearings.
- crankshaft known for a multi-cylinder machine, each in the range Crank in a crank cheek one closed at both ends Insert the tube into the mold, which is then removed from the metal is enclosed.
- the required connection channels then to the bearing surfaces on the crankshaft generated by cross holes that go into the interior of the cast pipe.
- JP-A-59-097 019 it is for the manufacture of an engine block known a straight pipe section as the main channel in the Pour in the cylinder block.
- the invention is based on the object of a method to create an engine block using a duct assembly is completely poured in.
- pipe harp can consist of a main channel, which runs through the engine block in the axial direction and branch off from the respective subchannels that to the individual bearing points, for example the crankshaft, to lead.
- the main channel used in the prior art Straightforward consideration of the necessary mechanical processing must also be of any shape here, the connection end from the engine block with a Predeterminable length can be brought out and thus a much greater freedom to accommodate additional units, such as oil filter, oil pump, or the like. Is given in the engine compartment.
- a wall thickness of, for example, 2 mm is sufficient for the pipe to be poured in, um in connection with the molding material filling of the pipe system to prevent complete melting during casting. It is advisable to provide sand with a binder, which burns under the heat of the casting process and then by blowing and possibly shot peening can be removed. It is possible for one Main channel to provide an outer diameter of about 10 mm and those that branch off to the individual crankshaft bearing points Subchannels can have an outside diameter of, for example 6 to 8 mm.
- the pipe system made of mild steel, for example St 12-03 is made and coated with a non-ferrous metal is provided. Copper or comes as the non-ferrous metal Tin or other suitable non-ferrous metals.
- This non-ferrous metal coating has practically none for the casting process itself Significance but only serves to rust the outer surface to avoid the pipe system.
- the pipe system consists of parts is composed, with the individual sections their mutual connection points tightly connected are.
- This tight connection can, for example, by a weld can be made.
- FIG. 1 The view of a schematically shown in Fig. 1 Engine block 1 cast from gray cast iron for a four-cylinder engine shows the cylinder 2 and between the individual Cylinders 2 lying webs 3, in which the bearings for the crankshaft are attached.
- Below level 4 on engine block 1 (see FIG. 2) runs in a lateral Projection 5 for the lubrication of the bearing points the crankshaft bearing a main channel 6, from which to branch off two channels 7 from the individual bearing points.
- the main channel 6 and the branching partial channels 7 are now formed in one piece as a prefabricated pipe system and has the shape of a "pipe harp". How can be seen from the sectional view in FIG.
- the sub-channels 7 are not rectilinear between the Main channel 6 and the web 3 for the crankshaft bearing, but these are curved, so that the mouth 8 for the bearing point with an intended direction of rotation the crankshaft according to arrow 9 in one open the unloaded part of the warehouse.
- the sub-channel 7 also runs partially outside the cast material, this part then in the molding material Mold is embedded.
- the free ends of the pipe system are each as long dimensioned so that they protrude from the finished casting and accordingly for the casting process in corresponding Core marks placed in the mold and held there can be.
- Simple steel for example that, can be used for the pipes Steel quality St 12-03 can be used.
- a cast material here comes in particular GG 25, nodular iron GG V40 and the like Material into consideration.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus Metall gegossenen Motorblocks mit wenigstens einer Kanalanordnung für die Schmiermittelversorgung von Lagerstellen.The invention relates to a method for producing a engine blocks cast from metal with at least one duct arrangement for the lubrication of bearings.
Bei der Herstellung von Motorblöcken war es bisher üblich, die beispielsweise für die Schmiermittelversorgung erforderlichen Kanäle im Anschluß an das Gießen bei der mechanischen Bearbeitung des Motorblockes ebenfalls im Wege der mechanischen Bearbeitung anzubringen. Dies erfordert nicht nur eine angepaßte Formgebung des Motorblocks, die so konzipiert sein muß, daß die vorgesehenen Kanäle einen geradlinigen Verlauf aufweisen, um sie überhaupt durch spanabhebende Bearbeitung, beispielsweise durch Einbohren, herstellen zu können oder bei vorgegossenen Bohrungen diese entsprechend nacharbeiten zu können.In the manufacture of engine blocks, it was previously common those required, for example, for the supply of lubricant Channels following the casting at the mechanical Machining of the engine block also by mechanical To apply processing. This does not only require one adapted shape of the engine block, which should be designed the channels provided must have a straight line to have them at all by machining, for example, by drilling, to be able to manufacture or at pre-cast holes to rework accordingly can.
Aus der DE-A-32 43 377 ist es für kleinere metallische Bauteile aus Stahl-, Grau- oder Sphäroguß oder sonstigen Gußlegierungen bekannt, zur Herstellung von hydraulischen Strömungskanälen entsprechend kurze Rohrstücke in die Gießform vor dem Einbringen der Schmelze einzulegen und mit dem Metall entsprechend zu umgießen. Die hierzu verwendeten Rohre müssen im Querschnitt zweiteilig ausgebildet sein, wobei nur das äußere Rohr aus einfachem Stahl hergestellt sein muß, während für das innere Rohrteil legierter Stahl, Chrom-Nickel-Stahl oder ähnlich teure Werkstoffe eingesetzt werden. Nur so ist gewährleistet, daß beim Gießvorgang das äußere Rohrstück ganz oder teilweise aufschmilzt und so eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gußstück und dem äußeren Rohrteil geschaffen wird und damit zugleich auch eine verbesserte Verbindung mit dem inneren Rohrteil erreicht wird. Verformungen des inneren Rohrteils sind aber dadurch, daß er vor dem Schmelzen geschützt ist, zuverlässig ausgeschlossen. Der Nachteil dieser vorbekannten Konzeption besteht jedoch darin, daß hier beispielsweise nur kleinformatige Bauelemente, wie beispielsweise Achsschenkelbolzen oder dergl. in dieser Weise gefertigt werden können. Bei der Herstellung von Motorblöcken sind jedoch eine Vielzahl derartiger Einzelrohrelemente erforderlich, die vor dem Gießen in die Gießform eingebracht werden müssen, und die immer nur so eingebracht werden können, daß nur Teile des gesamten Kanalsystems hierdurch gebildet werden. Damit bleibt weiterhin die mechanische Bearbeitung der verbleibenden Kanäle notwendig, wobei die Gefügeänderung in den Übergangsbereichen zwischen den eingelegten Rohren und den zu bohrenden Kanälen zu einer erheblichen Beanspruchung der Bearbeitungswerkzeuge führt.From DE-A-32 43 377 it is for smaller metallic components made of steel, gray or nodular cast iron or other cast alloys known for the production of hydraulic flow channels correspondingly short pieces of pipe into the mold before introducing the melt and insert with the metal to cast around accordingly. The pipes used for this must be formed in two parts in cross section, only the outer Pipe must be made of simple steel while for the inner tube part alloy steel, chrome-nickel steel or similarly expensive materials are used. The only way is ensures that the outer tube piece completely during the casting process or partially melts and so a cohesive connection created between the casting and the outer tube part and with it also an improved connection is achieved with the inner tube part. Deformations of the inner tube part are characterized in that it before Melting is protected, reliably excluded. Of the However, the disadvantage of this known concept is that that here, for example, only small-format components, such as for example kingpin or the like in this way can be manufactured. In the manufacture of engine blocks however, a large number of such individual tube elements are required, which are placed in the mold before casting must be, and which can only ever be introduced that only parts of the entire sewer system are formed become. Mechanical processing remains of the remaining channels necessary, the structural change in the transition areas between the inserted Pipes and the channels to be drilled to a considerable load of the editing tools.
Aus JP-A-56-117 863 ist es zur Herstellung einer Kurbelwelle für eine Mehrzylindermaschine bekannt, jeweils im Bereich einer Kröpfung in eine Kurbelwange ein an beiden Enden verschlossenes Rohr in die Gießform einzulegen, das dann vom Metall umschlossen wird. Die erforderlichen Verbindungskanäle zu den Lagerflächen an der Kurbelwelle werden anschließend durch Querbohrungen erzeugt, die bis in den Innenraum des eingegossenen Rohres führen.From JP-A-56-117 863 it is used to manufacture a crankshaft known for a multi-cylinder machine, each in the range Crank in a crank cheek one closed at both ends Insert the tube into the mold, which is then removed from the metal is enclosed. The required connection channels then to the bearing surfaces on the crankshaft generated by cross holes that go into the interior of the cast pipe.
aus JP-A-59-097 019 ist es für die Herstellung eines Motorblocks bekannt, ein gerades Rohrstück als Hauptkanal in den Zylinderblock einzugießen. Die erforderlichen Querkanäle zwischen den Lagerflächen für die Kurbelwelle und dem eingegossenen, als Hauptkanal dienenden Rohrstück werden nach dem Guß durch Bohren hergestellt.from JP-A-59-097 019 it is for the manufacture of an engine block known a straight pipe section as the main channel in the Pour in the cylinder block. The required cross channels between the bearing surfaces for the crankshaft and the cast-in, serving as the main channel pipe section after casting made by drilling.
Aus JP-A-55-73455 ist es für kleinere Gußteile, wie beispielsweise Steuergehäuse für Werkzeugmaschinen, Zylinderköpfe von Motoren oder Ventilkörper von hydraulischen Einheiten, also allen mit im wesentlichen in einer Ebene verlaufenden Kanalsystemen bekannt, eine dem gewünschten Kanalverlauf entsprechendes Rohrsystem in die Gießform einzulegen und dieses Rohrsystem anschließend mit dem den Körper des Bauteils bildenden Metall zu umgießen.From JP-A-55-73455 it is for smaller castings such as Control housing for machine tools, cylinder heads from Motors or valve bodies of hydraulic units, so all with channel systems running essentially in one plane known, a corresponding to the desired channel profile Insert the pipe system into the mold and this Pipe system then with the one that forms the body of the component Pour metal.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Gießen eines Motorblocks zu schaffen, bei dem eine Kanalanordnung vollständig eingegossen wird.The invention is based on the object of a method to create an engine block using a duct assembly is completely poured in.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 angegebenen
Verfahrensschritten gelöst. Der besondere Vorteil
dieses Verfahrens besteht darin, daß die vollständige Kanalanordnung
durch Rohre gebildet wird und zwar durch ein
vorgefertigtes Rohrsystem. Für den Gußvorgang ist es lediglich
erforderlich, ein einzelnes Bauteil in Form einer
"Rohrspinne" bzw. "Rohrharfe" in die Gußform einzulegen.
Hierbei ist man in der Formgebung praktisch völlig frei, da
das Rohrsystem mit seinen einzelnen Kanallängen nicht vollständig
in dem metallischen Werkstoff des Motorblocks zu verlaufen
braucht, sondern teilweise auch durch entsprechende
Hohlräume verlaufen kann, d. h. also nur teilweise umgossen
ist. Ein derartiges vorgefertigtes Rohrsystem in Form einer
"Rohrharfe" kann beispielsweise aus einem Hauptkanal bestehen,
der in axialer Richtung durch den Motorblock verläuft
und von dem jeweils entsprechende Teilkanäle abzweigen, die
zu den einzelnen Lagerstellen, beispielsweise der Kurbelwelle,
führen. Der Hauptkanal, der beim Stande der Technik mit
Rücksicht auf die notwendige mechanische Bearbeitung geradlinig
ausgeführt sein muß, kann auch hier beliebig geformt verlaufen,
wobei das Anschlußende aus dem Motorblock mit einer
vorgebbaren Länge herausgeführt werden kann und somit eine
sehr viel größere Freiheit für die Unterbringung von Zusatzaggregaten,
wie beispielsweise Ölfilter, Ölpumpe, oder
dergl. im Motorraum gegeben ist. Andererseits ist es möglich,
die ausmündenden Enden der abzweigenden Teilkanäle so an die
Lagerstellen heranzuführen, daß diese, bezogen auf die vorgesehene
Drehrichtung der Kurbelwelle, in einem nicht belasteten
Umfangsbereich des Lagers einmünden können. Überraschenderweise
hat sich gezeigt, daß dieses vorgefertigte Rohrsystem,
das mit einem Handgriff in die Gießform einlegbar ist,
beim Gießen nicht zusammenfällt, wenn zuvor das Rohrsystem
vollständig durch ein "Einschießen" mit einem fließfähigen
Giessereiformstoff, beispielsweise Formsand, gefüllt wird.
Es ist wichtig, daß
die Wandstärke derjenigen Rohre des Rohrsystems, die vom Gußwerkstoff
umschlossen werden, auf die größte Wandstärke des
Gußstücks im Umschließungsbereich abgestimmt ist. Es hat sich
hierbei überraschenderweise gezeigt, daß bei den hier in Betracht
kommenden Wandstärken des Gußstückes eine Wandstärke
von beispielsweise 2 mm für das einzugießende Rohr ausreicht,
um in Verbindung mit der Formstoffüllung des Rohrsystems ein
völliges Durchschmelzen während des Umgießens zu verhindern.
Zweckmäßig wird ein Sand mit einem Binder vorgesehen,
der unter der Hitzeeinwirkung des Gießvorganges verbrennt und
dann durch Ausblasen und ggf. anschließendem Kugelstrahlen
entfernt werden kann. Es ist hierbei möglich, für einen
Hauptkanal einen Außendurchmesser von etwa 10 mm vorzusehen
und die zu den einzelnen Kurbelwellenlagerstellen abzweigenden
Teilkanäle können einen Außendurchmesser von beispielsweise
6 bis 8 mm aufweisen. Überraschend hat sich gezeigt,
daß bei Wandstärken zwischen 0,8 bis 2 mm für die verwendeten
Rohre diese Rohre den Gießtemperaturen standhalten und nur im
Bereich ihrer äußeren Oberfläche anschmelzen und damit formschlüssig
mit dem Gießwerkstoff des Motorblocks eine Verbindung
eingehen. Der besondere Vorteil dieser geringen Querschnitte
besteht vor allem darin, daß bei dem fertiggestellten
Motor ein geringes Ölvolumen für diesen Bereich der
Schmierung erforderlich ist.This object is achieved with those specified in
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist hierbei vorgesehen, daß das Rohrsystem aus Normalstahl, beispielsweise St 12-03, hergestellt ist und mit einem Überzug aus einem NE-Metall versehen ist. Als NE-Metall kommt hierbei Kupfer oder Zinn in Betracht oder andere geeignete NE-Metalle. Dieser NE-Metallüberzug hat für den Gießvorgang selbst praktisch keine Bedeutung sondern dient lediglich dazu, ein Rosten der Außenfläche des Rohrsystems zu vermeiden. In an advantageous embodiment of the invention, that the pipe system made of mild steel, for example St 12-03, is made and coated with a non-ferrous metal is provided. Copper or comes as the non-ferrous metal Tin or other suitable non-ferrous metals. This non-ferrous metal coating has practically none for the casting process itself Significance but only serves to rust the outer surface to avoid the pipe system.
In zweckmäßiger Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ferner vorgesehen, daß das Rohrsystem aus Teilstükken zusammengesetzt ist, wobei die einzelnen Teilstücke an ihren gegenseitigen Anschlußstellen dicht miteinander verbunden sind. Diese dichte Verbindung kann beispielsweise durch eine Schweißung vorgenommen werden. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß das Kanalsystem zuverlässig öldicht ist, so daß etwaige Porositäten im Gußwerkstoff nicht zu Sikkerverlusten führen können.In an expedient embodiment of the method according to the invention it is also provided that the pipe system consists of parts is composed, with the individual sections their mutual connection points tightly connected are. This tight connection can, for example, by a weld can be made. The advantage of this arrangement consists in the channel system being reliably oil-tight is so that any porosity in the cast material does not lead to loss of sikker being able to lead.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Aufsicht auf einen Vierzylindermotorblock aus Grauguß oder Sphäroguß mit einer fünffach gelagerten Kurbelwelle,
- Fig. 2
- einen Vertikalschnitt gem. der Linie II-II in Fig. 1,
- Fig. 3
- eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit x in Fig. 2.
- Fig. 1
- 1 shows a schematic top view of a four-cylinder engine block made of gray cast iron or nodular cast iron with a crankshaft with five bearings,
- Fig. 2
- a vertical section acc. the line II-II in Fig. 1,
- Fig. 3
- an enlarged view of the detail x in Fig. 2nd
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Aufsicht auf einen
aus Grauguß gegossenen Motorblock 1 für einen Vierzylindermotor
zeigt die Zylinder 2 und die zwischen den einzelnen
Zylindern 2 liegenden Stege 3, in denen die Lager für
die Kurbelwelle befestigt sind. Unterhalb der Ebene 4
am Motorblock 1 (vgl. Fig. 2) verläuft in einem seitlichen
Vorsprung 5 für die Schmiermittelversorgung der Lagerstellen
der Kurbelwellenlagerung ein Hauptkanal 6, von dem zu
den einzelnen Lagerstellen zwei Kanäle 7 abzweigen. Der
Hauptkanal 6 und die abzweigenden Teilkanäle 7 sind nun
einstückig als vorgefertigtes Rohrsystem ausgebildet
und weist hierbei die Form einer "Rohrharfe" auf. Wie
aus der Schnittdarstellung in Fig. 2 ersichtlich, verlaufen
hierbei die Teilkanäle 7 nicht geradlinig zwischen dem
Hauptkanal 6 und dem Steg 3 für die Kurbelwellenlagerung,
sondern diese sind gekrümmt ausgeführt, so daß die Ausmündung
8 für die Lagerstelle bei einer vorgesehenen Drehrichtung
der Kurbelwelle entsprechend dem Pfeil 9 in einen
nicht belasteten Teil des Lagers ausmünden. Der Teilkanal
7 verläuft hierbei auch teilweise außerhalb des Gußwerkstoffes,
wobei dieser Teil dann in den Formstoff der
Gießform eingebettet ist. Wie Fig. 1 und Fig. 2 zeigen,
sind die freien Enden des Rohrsystem jeweils so lang
bemessen, daß sie aus dem fertigen Gußstück herausragen
und dementsprechend für den Gießvorgang in entsprechende
Kernmarken in der Gießform eingelegt und dort gehalten
werden können.The view of a schematically shown in Fig. 1
Wie die vergrößerte Darstellung des Bereichs x in Fig. 3
zeigt, sind in das Rohr des Hauptkanals 6 im Bereich
der Abzweigung des Teilkanals 7 jeweils Mündungslöcher
eingearbeitet, bei denen durch einen entsprechenden Ziehvorgang
das Loch mit einem nach außen ausgeformten Kragen
10 versehen ist. Auf diesen Kragen 10 wird dann das entsprechend
vorgeformte Rohr des Teilkanals 7 aufgesteckt und
mit dem Rohr des Hauptkanals 6 dicht verschweißt.Like the enlarged representation of the area x in FIG. 3
shows are in the tube of the
Für die Rohre kann einfacher Stahl, beispielweise die Stahlqualität St 12-03 verwendet werden. Als Gußwerkstoff kommt hier insbesondere GG 25, Sphäroguß GG V40 und ähnliche Werkstoff in Betracht.Simple steel, for example that, can be used for the pipes Steel quality St 12-03 can be used. As a cast material here comes in particular GG 25, nodular iron GG V40 and the like Material into consideration.
Claims (5)
- A method for manufacturing a multi-cylinder engine block by casting from grey cast iron, having at least one moulded-in duct arrangement which serves to supply bearing points with lubricant, in which the channel arrangement formed of a main duct (6) and branch ducts (7) is formed by a communicating pipe system of steel pipes which is prefabricated in its intended course, which system is filled with a flowable, hardenable foundry moulding material and then is laid in the casting mould and is moulded-in at least in part, in which then the parts of the pipe system which are not surrounded by the moulding material of the casting mould are cast around with the metal melt and then once the casting has been demoulded the moulding material is removed from the now cast-in pipe system, the wall thickness of those pipes of the pipe system which are surrounded at least in part by the casting material being matched to the maximum wall thickness of the casting in the enclosed region.
- A method according to Claim 1, characterised in that the foundry moulding material contains a hardenable binder.
- A method according to Claim 2, characterised in that the binder decomposes thermally under the action of heat.
- A method according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the tube system is manufactured from normal steel and is provided with a coating of a non-ferrous metal.
- A method according to one of Claims 1 to 4, characterised in that the pipe system is composed of partial pieces, the individual partial pieces being connected tightly to one another at their mutual connection points.
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