DE102011105389A1

DE102011105389A1 - Gießwerkzeug

Info

Publication number: DE102011105389A1
Application number: DE201110105389
Authority: DE
Inventors: Werner Hofheinz; Dipl.-Ing. Michael (FH) Scheydecker
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2012-12-27

Abstract

Die Erfindung betrifft Gießwerkzeug, insbesondere zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors, mit einem ersten Teil (10) einer Druckgussform des Gießwerkzeuges, und mit einem am ersten Teil (10) angeordneten Kern (20), der über ein Festlager (30) am ersten Teil (10) positioniert ist. Erfindungsgemäß ist der Kern (20) zum Ausgleichen von Wärmedehnungen des Kernes (20) über ein zusätzliches Loslager (40) am ersten Teil (10) positioniert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gießwerkzeug, insbesondere zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Danach weist ein solches Gießwerkzeug (Druckgusswerkzeug) zumindest einen ersten Teil einer Druckgussform des Gießwerkzeuges auf, sowie einen am ersten Teil angeordneten Kern, der über ein Festlager am ersten Teil gelagert bzw. fixiert ist.
Ein Zylinderkurbelgehäuse ist Teil eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugmotors und weist neben den zylinderförmigen Ausnehmungen (Zylindern) zur Aufnahme der Kolben des Motors insbesondere auch eine Lagerung für eine Kurbelwelle und bei wassergekühlten Motoren einen Wassermantel auf, der die zylinderförmigen Ausnehmungen des Zylinderkurbelgehäuses umgibt.
Hinsichtlich des Designs eines Zylinderkurbelgehäuses wird insbesondere zwischen sogenannten Closed-Deck- und Open-Deck-Konstruktionen eines Zylinderkurbelgehäuses unterschieden. Bei der Closed-Deck-Ausführung ist der die zylinderförmigen Ausnehmungen umgebende Wassermantel nach oben hin durch eine (gegossene) Deckplatte verschlossen (bezogen auf einen bestimmungsgemäß in ein Fahrzeug eingebauten Zustand des Zylinderkurbelgehäuses), so dass eine entsprechende Oberseite des Zylinderkurbelgehäuses lediglich die zylinderförmigen Ausnehmungen (Zylinder) sowie ggf. Deckplattendurchbrüche, z. B. in Form von Motoröl- und Kühlwasserkanalöffnungen, aufweist, wohingegen bei einem Open-Deck-Design der Wassermantel nach oben hin offen ist, so dass insbesondere die die zylinderförmigen Ausnehmungen bildenden Zylinderlaufbuchsen freistehend ausgebildet sind. Der Wassermantel muss daher mit einer zusätzlichen Dichtung verschlossen werden.
Problematisch beim Gießen mit einem Kern, insbesondere Salzkern, ist der Umstand, dass ein solcher Kern im Verhältnis zum Gießwerkzeug, in dem der Kern positioniert wird, ein sehr unterschiedliches Wärmedehnungsverhalten aufweist. Wird z. B. ein Salzkern in ein Druckgusswerkzeug aus Stahl ohne Vorkehrungen kalt eingelegt, heizt er sich sehr schnell auf (noch vor dem eigentlichen Abgießen) und kann infolge seiner starken Wärmeausdehnung und gleichzeitig festen Einspannung in das Werkzeug durchbrechen bzw. zerstört werden.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, die vorstehend genannten Schwierigkeiten bei der Herstellung von Zylinderkurbelgehäusen zu vermeiden.
Dieses Problem wird durch ein Gießwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Danach ist vorgesehen, dass der Kern zum Ausgleichen von Wärmedehnungen des Kernes über ein zusätzliches Loslager am ersten Teil gelagert ist.
Hierbei wird bevorzugt das Loslager durch zumindest einen vom Kern abregenden ersten Zapfen gebildet, der in eine entlang einer Erstreckungsrichtung längserstreckte erste Ausnehmung des ersten Teiles eingeführt ist, so dass sich der erste Zapfen zum Ausgleichen einer Wärmedehnung des Kerns zumindest entlang der Erstreckungsrichtung der Ausnehmung definiert bewegen kann. Das Festlager hingegen wird bevorzugt durch zumindest einen vom Kern abregenden zweiten Zapfen gebildet, der formschlüssig in eine am ersten Teil vorgesehene zweite Ausnehmung eingeführt ist. Hierbei kann es sich bei dem zweiten Zapfen um einen Rundzapfen und bei der zweiten Ausnehmung entsprechend um ein kreiszylindrisches Loch handeln. Der zweite Zapfen kann überdies auch durch ein entsprechendes zusätzliches Zapfenelement ausgebildet sein, beispielsweise einen zylindrischen Stahlstift, wobei das Zapfenelement dann als Festlager im Kern angeordnet ist und einen entsprechenden vom Kern abregenden Zapfen bildet. Dieser greift dann wie bereits beschrieben formschlüssig in die am ersten Teil vorgesehene zweite Ausnehmung ein. In gleicher Art und Weise ist es natürlich auch möglich die zuvor beschriebene vorteilhafte Wirkung zu erhalten, wenn im ersten Teil entsprechende Zapfenelement ausgebildet sind, die dann in korrespondierende Ausnehmungen im Kern eingreifen, wodurch entsprechende Fest- und Loslager ausgebildet werden. Das zuvor und im Folgenden Beschriebene gilt dann in analoger Weise.
Der Kern ist vorzugsweise entlang der besagten Erstreckungsrichtung längs erstreckt ausgebildet und weist demnach entlang der Erstreckungsrichtung eine größere Dimension auf als quer zu jener Richtung. Entlang der Erstreckungsrichtung weist der Kern (absolut gesehen) daher die größten Wärmedehnungen aus, so dass die besagte erste Ausnehmung entlang der Erstreckungsrichtung als Langloch ausgebildet ist und der erste Zapfen entlang der Erstreckungsrichtung in der ersten Ausnehmung gleiten kann.
Der zweite Zapfen steht bevorzugt (entlang der Erstreckungsrichtung) mittig vom besagten Kern ab, wobei der erste Zapfen entlang der Erstreckungsrichtung zum zweiten Zapfen beabstandet vom Kern absteht. Die beiden Zapfen stehen dabei parallel zueinander vom besagten Kern ab.
In einer Ausführungsform der Erfindung definiert der Kern einen Wassermantel des zu gießenden Zylinderkurbelgehäuses, d. h., eine Positivform des Wassermantels, die in der Druckgussform zur Ausbildung des Wassermantels abformbar ist. Entsprechend ist das erste Teil bevorzugt als ein Deckschieber zum Formen einer Oberseite einer Deckplatte des Zylinderkurbelgehäuses beim Gießen des Zylinderkurbelgehäuses ausgebildet, in die die zylinderförmigen Ausnehmungen (Zylinder) des Zylinderkurbelgehäuses münden.
Bevorzugt sind weiterhin der erste und der zweite Zapfen des Kernes zum Formen von Deckplattendurchbrüchen beim Gießen des Zylinderkurbelgehäuses ausgebildet (Closed-Deck-Zylinderkurbelgehäuses).
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen mittels der nachfolgenden Figurenbeschreibungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren erläutert werden.
Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Kernes, der zur Ausbildung eines Wassermantels eines Zylinderkurbelgehäuses abformbar ist;
2 eine perspektivische Ansicht einer Unterseite eines Deckschiebers zum Formen einer Oberseite einer Deckplatte des Zylinderkurbelgehäuses; und
3 eine perspektivische Ansicht der Unterseite des Deckschiebers gemäß 2 mit daran verankertem Wassermantel-Kern;
1 zeigt im Zusammenhang mit den 2 und 3 einen Kern 20 eines Gießwerkzeuges, der zur Herstellung bzw. zum Gießen eines Wassermantels eines Zylinderkurbelgehäuses in eine Druckgussform des Gießwerkzeuges eingebracht wird. Der Kern 20 besteht aus hohlzylinderförmigen, miteinander verbundenen Elementen, die jeweils einen Abschnitt des Wassermantels definieren, der einen jeweils zugeordneten Zylinder des herzustellenden Zylinderkurbelgehäuses umgreift. Dabei sind jene Elemente entlang einer Erstreckungsrichtung E nebeneinander angeordnet, so dass sich insgesamt ein entlang jener Erstreckungsrichtung E längserstreckter Kern 20 ergibt.
Zum Positionieren des Kernes 20 an einer Unterseite eines ersten Teiles 10 einer Druckgussform in Form eines Deckschiebers stehen von jedem der vier Elemente des Kernes 20 je zwei erste, im Wesentlichen quaderförmige Zapfen 400 entlang der Zylinderachse des jeweiligen Elementes von der Stirnseite des jeweiligen Elementes ab, die quer zur Erstreckungsrichtung E einander gegenüberliegen. Dabei weisen die ersten Zapfen 400 je eine entlang der Erstreckungsrichtung E längs erstreckte Querschnittskontur auf. Die acht ersten Zapfen 400 greifen jeweils in eine zugeordnete erste Ausnehmung 401 ein, die an der Unterseite des Deckschiebers 10 ausgebildet sind. Die ersten Ausnehmungen 401 sind jeweils als ein Langloch ausgebildet, dessen Längsachse jeweils parallel zur Erstreckungsrichtung E orientiert ist. Die Dimensionen der ersten Ausnehmungen 401 entlang der jeweiligen Längsachsen sind dabei so bemessen, dass die ersten Zapfen 400 in der jeweils zugeordneten ersten Ausnehmung 401 entlang der Erstreckungsrichtung E hin und her gleiten können. Die Querschnittskonturen 400a der einzelnen Ausnehmungen 401 sind in der 1 als die ersten Zapfen 400 umgreifende Ovale 400a eingezeichnet. Ggf. können die ersten Zapfen 400 auch quer zur Erstreckungsrichtung E ein kleines Spiel aufweisen.
Um dem Kern 20 eine definierte Position bezüglich des Deckschiebers 10 und insbesondere der durch den Deckschieber 10 geführten Pinolen 80 zu geben, die Positivformen für vom Wassermantel umgriffenen Zylinder des fertigen Zylindermantelgehäuses bilden, stehen entlang der Erstreckungsrichtung E mittig vom Kern 20 weiterhin zwei zweite kreiszylinderförmige Zapfen 300 stirnseitig ab, die ebenfalls einander quer zur Erstreckungsrichtung E gegenüberliegen. Diese zweiten Zapfen 300 greifen formschlüssig in zwei zugeordnete zweite Ausnehmung 301 in Form von kreiszylinderförmigen Löchern ein.
Da jedoch die Verankerung durch die ersten Zapfen 400 entlang der Erstreckungsrichtung E eine Gleitlagerung 40 bildet, kann der Kern 20 beim Einlegen in die heiße Druckgussform bzw. beim Verankern am Deckschieber 10 Wärmedehnungen entlang der Erstreckungsrichtung E durchlaufen, ohne dadurch zerstört zu werden.
Erfindungsgemäß wird also der Kern 20 in Festlagern 30 in der Nähe seines Zentrums fixiert, wobei die restlichen Lager 40 als Loslager (Gleitlager) ausgeführt werden, um entsprechende Relativbewegungen zwischen dem Kern 20 und der Stahlform (z. B. Deckschieber 10) zuzulassen.
Um den Kern 20 gegen den Deckschieber 10 zu drücken, sind weiterhin Halteelemente 70 vorgesehen, die mit nicht gezeigten Seitenschiebern zusammenwirken.
Mit Vorteil können die ersten und zweiten Zapfen 400 und 300 auch dazu genutzt werden, bei einem Wassermantelkern 20 für ein Closed-Deck-Zylinderkurbelgehäuse die Deckplattendurchbrüche des Zylinderkurbelgehäuses darzustellen.

Claims

Gießwerkzeug, insbesondere zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors, mit: – einem ersten Teil (10) einer Druckgussform des Gießwerkzeuges, und – einem am ersten Teil (10) angeordneten Kern (20), der über ein Festlager (30) am ersten Teil (10) positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (20) zum Ausgleichen von Wärmedehnungen des Kernes (20) über ein zusätzliches Loslager (40) am ersten Teil (10) positioniert ist.
Gießwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Loslager (40) durch einen vom Kern (20) abragenden ersten Zapfen (400) gebildet ist, der in einer entlang einer Erstreckungsrichtung (E) längserstreckten ersten Ausnehmung (401) des ersten Teiles (10) aufgenommen ist, so dass sich der erste Zapfen (400) zum Ausgleichen einer Wärmedehnung des Kerns (20) zumindest entlang der Erstreckungsrichtung (E) der Ausnehmung (401) definiert bewegen kann.
Gießwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Festlager (30) durch einen vom Kern (20) abragenden zweiten Zapfen (300) gebildet wird, der formschlüssig in einer am ersten Teil (10) vorgesehene zweite Ausnehmung (301) aufgenommen ist.
Gießwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (20) als ein nach dem Gießen aus der Druckgussform entfernbarer Kern (20) ausgebildet ist, insbesondere als ein Salzkern.
Gießwerkzeug nach Anspruch 2 oder nach einem der Ansprüche 3 bis 4 soweit rückbezogen auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (20) entlang der Erstreckungsrichtung (E) längs erstreckt ausgebildet ist.
Gießwerkzeug nach Anspruch 2 und nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 4 bis 5 soweit rückbezogen auf Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zapfen (300) entlang der Erstreckungsrichtung (E) mittig vom Kern (20) absteht.
Gießwerkzeug nach Anspruch 2 und nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 4 bis 6 soweit rückbezogen auf Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zapfen (400) entlang der Erstreckungsrichtung (E) zum zweiten Zapfen (300) beabstandet vom Kern (20) absteht.
Gießwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (20) einen Wassermantel des herzustellenden Zylinderkurbelgehäuses definiert.
Gießwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (10) als ein Deckschieber zum Formen einer Oberseite des Zylinderkurbelgehäuses ausgebildet ist.
Gießwerkzeug nach Anspruch 2 und nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 4 bis 6 soweit rückbezogen auf Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Zapfen (400, 300) des Kernes (20) Deckplattendurchbrüche eines herzustellenden Zylinderkurbelgehäuses in Form eines Closed-Deck-Zylinderkurbelgehäuses definieren.