Leichtmetall-Gussteil, insbesondere Druckgussteil

Beschreibung

[0001] Die Erfindung geht nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 von der EP-A-0 129 266 aus.

[0002] Diese Schrift zeigt und beschreibt ein Leichtmetall-Gußteil mit einem über eine Fasereinlage angeordneten Eingußteil, wobei die Fasereinlage das Eingußteil dicht umschließt.

[0003] Weiter sind im Stand der Technik als Eingußteile gestaltete Befestigungsmittel bekannt, deren Anordnung durch Eingießen der Steigerung der Festigkeit der Verbindung von Gußteil und Befestigungsmittel dient. Dieser Festigkeitssteigerung sind jedoch insbesondere durch die Kornbildung beim Abkühlen des Gußteiles im Umfeld des Befestigungsmittels Grenzen gesetzt.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Leichtmetall-Gußteil mit eingegossenem Befestigungsmittel eine Anordnung aufzuzeigen, mit der eine hochfeste Verbindung zwischen dem Gußteil und dem eingegossenen Befestigungsmittel erreichbar ist.

[0005] Diese Aufgabe wird mit dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, daß ein als Eingußteil gestaltetes Befestigungsmittel mit einer der Fasereinlage benachbarten, im wesentlichen faserfreien Zone des Gußwerkstoffes in Verbindung steht. Die Fasereinlage bewirkt in vorteilhafter Weise beim Abkühlen des Gußteiles die Ausbildung einer benachbarten Zone mit sehr feinkörniger Struktur, wobei durch die feinkörnige Struktur der Werkstoff in dieser Zone eine über den üblichen Werten liegende Festigkeit aufweist.

[0006] Damit ist einerseits in vorteilhafter Weise der Werkstoff des Befestigungsmittels besser auszunützen, und andererseits wird auch das Leichtmetall-Gußteil höher belastbar. Einen besonderen Zuwachs an Festigkeit bringt die Erfindung nach einem weiteren Vorschlag bei einem aus einer Magnesium-Legierung gefertigten Gußteil.

[0007] Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist die Fasereinlage in vorteilhafter Weise als einfacher Formkörper auszubilden, insbesondere bei einem Befestigungsmittel mit radialsymmetrischem Endbereich für die Verankerung im Gußteil.

[0008] Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung umfaßt der Formkörper Langfasern, die in einem dem Befestigungsmittel zugewandten Endbereich mit Kurzfasern kombiniert sind, wobei die Kurzfasern vorzugsweise quer zu den Langfasern angeordnet sind. Mit dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird zum einen das Leichtmetall-Gußteil über die Langfasern vorteilhaft in der Festigkeit verstärkt, wobei der Verlauf der Langfasern für eine Vergleichmäßigung der über das Befestigungsmittel eingeleiteten Belastung im Leichtmetall-Gußteil dient. Zum anderen wird mit den zu den Langfasern bevorzugt quer angeordneten Kurzfasern erreicht, daß eine große Anzahl an Kurzfaser-Enden als Kornbildner für eine feinkörnige Werkstoffstruktur in der Zone zwischen der Fasereinlage und dem Befestigungsmittel dienen. Weiter wirken die bevorzugt quer zu den Langfasern angeordneten Kurzfasern vorteilhaft gegen eine Kristall-Versetzung des Werkstoffgefüges, so daß in der Zone zwischen der Fasereinlage und dem Befestigungsmittel mit Sicherheit eine die üblichen Werte des Gießwerkstoffes übersteigende Festigkeit erreicht wird. Mit der vorbeschriebenen Ausgestaltung kann zum einen das Befestigungsmittel optimal genützt werden, wobei die über das Befestigungsmittel eingeleitete Belastung über die Langfasern im Gußteil vergleichmäßigt wird. Insgesamt ist eine hohe Werkstoffausnützung erzielt.

[0009] Eine bevorzugte Ausgestaltung des vorstehend beschriebenen Formkörpers ist in weiterer Ausgestaltung mit einem schlauchartigen Formkörper aus Langfasern erzielt, der in beiden, vorzugsweise miteinander fluchtenden Befestigungsmitteln benachbarten Endbereichen mit Kurzfasern in Verbindung steht. Damit wird in vorteilhafter Weise ein erheblicher Teil des Kraftstoffflusses über die Fasern durch das Gehäuse geleitet und so örtliche Spannungsspitzen im Gußteil vermieden. Um das Handling eines solchen Formkörpers beim Vergießen zu vereinfachen, ist der Formkörper nach einem weiteren Merkmal des letztgenannten Vorschlages für die Plazierung in einer Gießform steif ausgeführt. Damit kann die erfindungsgemäße Anordnung von Befestigungsmitteln in Verbindung mit schlauchförmigen Fasereinlagen auch bei großen, komplizierten Gußteilen Verwendung finden wie beispielsweise bei einem Maschinengehäuse, inbesondere aus einer Magnesium-Legierung. Faserschläuche sind im übrigen per se aus der DE-AS 1 282 245 bekannt.

[0010] Die Erfindung ist anhand eines bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eines im Querschnitt gezeigten Brennkraftmaschinengehäuses mit geteiltem Hauptlager beschrieben.

[0011] Ein nicht näher dargestelltes Brennkraftmaschinengehäuse 1 umfaßt ein Kurbelgehäuse 2 mit einem geteilten Hauptlager 3 für eine nicht gezeigte Kurbelwelle. Das Hauptlager 3 besteht aus einem gehäuseintegrierten Lagerteil 4 in einer Querwand 5 des Kurbelgehäuses 2 und aus einem gesonderten Hauptlagerdeckel 6. Dieser ist über Schraubbolzen 7 an der Querwand 5 befestigt, wobei die Schraubbolzen 7 in dem Lagerteil 4 benachbart angeordnete Gewindebuchsen 8 eingreifen. Die Gewindebuchsen 8 sind aus einem Eisenwerkstoff, während das Brennkraftmaschinengehäuse 1 aus einer Magnesium-Legierung ist.

[0012] Die Gewindebuchsen 8 sind in einem schlauch- bzw. rohrförmigen Formkörper 9 aus Fasern koaxial und mit radialem Abstand angeordnet. Der als Fasereinlage in dem Brennkraftmaschinengehäuse 1 bzw. in der Querwand 5 dienende Formkörper 9 umfaßt Langfasern 10, die im Bereich der Gewindebuchse 8 mit Kurzfasern 11 kombiniert sind. Die Kurzfasern 11 sind zu den Langfasern 10 quer und zur Gewindebuchse 8 mit radialem Abstand angeordnet. Zwischen den Kurzfasern 11 und der Gewindebuchse 8 verbleibt eine aus dem Gußwerkstoff bzw. der Magnesium-Legierung bestehende, im wesentlichen faserfreie Zone 12.

[0013] Für diese Zone 12 wirken die radial einwärts gerichteten Endbereiche der Kurzfasern 11 bei der Abkühlung des Leichtmetall-Gußteiles als Kornbildner und bewirken die Ausbildung eines sehr feinkörnigen Gießwerkstoffes in dieser Zone 12. Der Gießwerkstoff in der Zone 12 erreicht durch die feinkörnige Ausbildung deutlich höhere Festigkeitswerte als in den übrigen Bereichen des Gußteiles bzw. des Brennkraftmaschinengehäuses 1. Damit ist eine höhere Belastbarkeit der Gewindebuchse 8 bzw. des Befestigungsmittels erreicht bzw. es kann durch kleinere Dimensionierung bei gleichbleibender Belastung der Werkstoff der Befestigungsmittel, wie der Gewindebuchse 8 und der Schraubbolzen 7, besser ausgenutzt werden.

[0014] Zur Einleitung der Belastung über den Schraubbolzen 7 und die Gewindebuchse 8 in die Querwand 5 kann der Formkörper 9 entsprechend der jeweiligen Belastung entsprechend lang ausgebildete Langfasern 10 aufweisen.

[0015] Wie aus der Zeichnung weiter hervorgeht, sind mit den Schraubbolzen 7 für den Hauptlagerdeckel 6 fluchtend angeordnete Zuganker 13 zum Anschluß eines nicht dargestellten Zylinderkopfes vorgesehen. Die fluchtende Anordnung eines Schraubbolzens 7 mit einem Zuganker 13 ermöglicht die Ausgestaltung eines schlauchartigen Formkörpers 9 mit durchgehenden Langfasern 10, wobei die Langfasern 10 im Anschlußbereich der Zuganker 13 zur Ausbildung einer hochfesten Zone 12 ebenfalls mit Kurzfasern 11 in Verbindung stehen. Die Zuganker 13 können, mit einem üblichen Gewinde versehen, entweder im Brennkraftmaschinengehäuse 1 miteingegossen werden oder aber gesondert montiert werden. In beiden Fällen ist das tragfähige Gewinde im Bereich der hochfesten, feinkörnigen Zone angeordnet.

[0016] Für die Plazierung des Formkörpers 9 in der Gießform für das Brennkraftmaschinengehäuse 1 ist der Formkörper 9 steif ausgeführt.

Ansprüche

1. Leichtmetall-Gußteil, insbesondere Druckgußteil,

- mit einem über eine Fasereinlage (9) im Gußteil (1) angeordneten Eingußteil (8, 13),

dadurch gekennzeichnet,

- daß ein als Eingußteil gestaltetes Befestigungsmittel (8, 13) mit einer der Fasereinlage (9) benachbarten, im wesentlichen faserfreien Zone (12) des Gußwerkstoffes in Verbindung steht.

2. Gußteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasereinlage ein das Befestigungsmittel (8,13) im Gußteil (1) mit Abstand umgebender Formkörper (9) ist.

3. Gußteil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Formkörper (9) Langfasern (10) und zumindest in einem dem Befestigungsmittel (8, . 13) zugewandten Endbereich Kurzfasern (11) umfaßt, wobei

- die Kurzfasern (11) im wesentlichen quer zu den Langfasern (10) angeordnet sind.

4. Gußteil nach den Ansprüchen 1 bis 3, als Brennkraftmaschinengehäuse (1) mit je einem Befestigungsmittel (8, 13) für einen Zylinderkopf und einen Hauptlagerdeckel (6), dadurch gekennzeichnet,

- daß die Langfasern (10) einen schlauchartigen Formkörper (9) bilden,

- der in beiden Endbereichen mit Kurzfasern (11) in Verbindung steht, wobei

- der Formkörper (9) für die Plazierung in einer Gießform steif ausgebildet ist.

5. Gußteil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Gußwerkstoff eine Magnesium-Legierung gewählt ist.

Claims

1. A light-metal casting piece, especially a die-casting piece, with a cast part (8, 13) arranged on or in a fibre insert (9) in the casting piece (1), characterised in that a fixing means (8, 13) in the form of a cast part is in connection with a predominantly fibre-free zone which adjoins the fibre insert (9).

2. A casting piece according to Claim 1, characterised in that the fibre insert is a mould body (9) which surrounds, with spacing, the fixing means (8, 13) in the casting piece (1).

3. A casting piece according to Claims 1 and 2, characterised in that the mould body (9) comprises long fibres (10) and, in at least one end region facing the fixing means (8, 13), short fibres (11), the short fibres (11) being arranged substantially transversely to the long fibres (10).

4. A casting piece according to Claims 1 to 3 in the form of an internal combustion engine housing (1) with a fixing means (8, 13) for a cylinder head and a main bearing cover (6), characterised in that the long fibres (10) form a tubular mould body (9) and are in contact with short fibres (11) at both its end regions, the mould body having a rigid form to enable it to be placed in a casting mould.

5. A casting piece according to Claims 1 to 4, characterised in that the casting material is a magnesium alloy.

Revendications

1. Pièce coulée en métal léger, notamment pièce coulée sous pression, avec un insert (8, 13) disposé dans la pièce coulée (1) par l'intermédiaire d'une pièce intercalaire en fibres (9), pièce coulée caractérisée en ce qu'un moyen de fixation (8, 13) réalisé sous la forme d'insert est en liaison avec une zone (12) du matériau de coulée, voisine de la pièce intercalaire en fibres (9) et essentiellement exempte de fibres.

2. Pièce coulée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pièce intercalaire en fibres est un corps de forme (9) entourant à une certaine distance dans la pièce de coulée (1) le moyen de fixation (8, 13).

3. Pièce coulée selon la revendication 1 et la revendication 2, caractérisée en ce que le corps de forme (9) comprend des fibres longues (10) et tout au moins dans une zone terminale en regard du moyen de fixation (8, 13), des fibres courtes (11), ces fibres courtes (11) étant essentiellement disposées transversalement par rapport aux fibres longues (10).

4. Pièce coulée selon les revendications 1 à 3, en tant que carter de moteur à combustion interne (1), avec respectivement un moyen de fixation (8, 13) pour une culasse et un couvercle de palier principal (6), pièce coulée caractérisée en ce que les fibres longitudinales (10) constituent un corps de forme tubulaire (9), qui est combiné dans les deux zones d'extrémité avec des fibres courtes, le corps de forme (9) étant réalisé de façon rigide pour sa mise en place dans un corps de fonderie.

5. Pièce de coulée selon les revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'un alliage de magnésium est choisi comme matériau de coulée.

Zeichnung