[0001] Die Erfindung betrifft einen Gusskern für einen Kühlmittelmantel eines Kurbelgehäuses
einer Brennkraftmaschine gemäss der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten
Art und geht aus von der EP 0 788 855 A1.
[0002] In dieser Offenlegungsschrift ist eine Gießvorrichtung und ein zugehöriger Gusskern
für ein Kurbelgehäuse in closed-deck-Anordnung einer Brennkraftmaschine mit Zylindern
in V-Anordnung beschrieben. Der Gusskern stellt den späteren Kühlmittelraum für die
Zylinderkühlung dar, umschließt drei Zylinder und verfügt auf der dem Zylinderkopf
zugewandten Seite über Kernstützen, welche später den Kühlmittelübertritt vom Kurbelgehäuse
in den Zylinderkopf darstellen. Zur Lagefixierung des Gusskerns in der Gießform während
des Gießvorganges sind in diesem auf der Seite der Kernstützen, vier Bohrungen in
Richtung der Zylinderachsen eingearbeitet. In diese vier Bohrungen werden Halteelemente,
die ein Teil der Gussform sind, vor dem Gießvorgang eingeführt und der Gusskern wird
somit in der Trennebene von Kurbelgehäuse und Zylinderkopf in der Gießform lagefixiert.
Zur Fixierung des Gusskerns in Richtung der Zylinderachsen verfügt der Gusskern über
zwei erhabene Bereiche im Bereich der Zylinderwandung, die mit der Gießform einen
Formschluss bilden.
[0003] Nachteilig an dieser Ausgestaltung ist der große Aufwand für die Lagefixierung des
Gusskerns in der Gießform und die notwendige Kühlmittelmantelstärke, die mindestens
so stark ausgelegt sein muss, wie der Durchmesser der Halteelemente.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige Gussform darzustellen, mit der
schmale Kühlmittelmantelstärken realisiert werden können und gleichzeitig enge Maßtoleranzen
eingehalten werden.
[0005] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 gelöst.
Vorteilhafterweise lässt sich ein derart gestalteter Gusskern sowohl für closed-deckals
auch für open-deck-Kurbelgehäuse einsetzen. Closed-deck-Kurbelgehäuse bedeutet, dass
nur die Bereiche der Kernstützen beim fertigen Kurbelgehäuse als Kühlmitteldurchtrittsöffnungen
in Richtung Zylinderkopf fungieren. Abweichend davon ist bei einer open-deck-Konstruktion
der gesamte Querschnitt des Kühlmittelmantels um die Zylinder in Richtung zum Zylinderkopf
offen. Die Abdichtung und die Festlegung der Größe der Kühlmitteldurchtrittsöffnungen
vom Kühlmittelmantel im Kurbelgehäuse zum Zylinderkopf erfolgt ausschließlich durch
die geometrische Ausgestaltung der Zylinderkopfdichtung.
Ferner ist ein derart gestalteter Gusskern sowohl für Reihenmotoren als auch für Motoren
mit Zylindern in V-Anordnung einsetzbar.
Die Gusskerne sind einstückig, beispielsweise als Sandgusskern oder durch die Verwendung
von Metallschäumen, herstellbar.
Durch die Realisierung kleinstmöglicher Kühlmittelmantelstärken für die Kühlmittelhohlräume
kann die Baugröße der Brennkraftmaschine deutlich reduziert und somit Gewicht eingespart
werden.
[0006] Eine Ausgestaltung nach Anspruch 2 gestattet die beliebige geometrische Gestaltung
der Brücke, da diese keine kühlmittelführende Funktion mehr hat. Somit kann die Brücke
ausschließlich nach mechanischen Festigkeitsgesichtspunkten ausgestaltet werden, um
der Gussform eine größtmögliche Steifigkeit, trotz kleinster Kühlmittelwandstärken,
zu verleihen. Das bedeutet, dass der Gusskern durch die beim Gießvorgang auftretenden
Auftriebskräfte durch die Metallschmelze, die auf den Gusskern lasten, nicht deformiert
wird. Höchste Formbeständigkeit des Gusskerns und somit Maßhaltigkeit des Kurbelgehäuses
ist die Folge. Hierdurch können aufwendige, nachträgliche mechanische Nachbearbeitungsschritte
entfallen.
[0007] Vorteilhafterweise können die Brücke und der Gusskern nach Anspruch 3 in einem Arbeitsgang
gefertigt werden. Zusätzliche Haltelemente sind für diesen Gusskern nicht notwendig.
Somit werden die Herstellkosten deutlich reduziert.
[0008] Gemäss Anspruch 4 werden keine zusätzlichen Kernstützen benötigt, die für die Lagefixierung
des Gusskerns das Kurbelgehäuse durchdringen. Ein späteres Verschließen dieser zusätzlichen
Durchbrüche entfällt komplett. Somit werden für die fertigen Kurbelgehäuse die Nacharbeitskosten
zum Verschließen dieser Bohrungen eingespart, wodurch die Fertigung eines Kurbelgehäuses
wiederum verbilligt wird. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass kein Bereich
des kühlmittelführenden Raumes zur Abstützung der Form herangezogen wird, wodurch
ein Höchstmaß an Formgenauigkeit mit engsten Toleranzen möglich ist und gleichzeitig
den Strömungswiederstand für das Kühlmittel in den Kühlmittelkanälen reduziert.
[0009] Eine Anordnung nach Anspruch 5 erleichtert das Entformen des Kurbelgehäuses nach
dem Gießvorgang aus der Gießform.
[0010] Durch die Anordnung gemäss Anspruch 6 ist die Lage des Gusskerns in der Gießform
dreidimensional definiert.
[0011] Gemäß Anspruch 7 ist der Gusskern einfach in die Gießform einsetzbar und engste Toleranzen
werden eingehalten.
[0012] Im Folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand einer einzigen Zeichnung
näher erläutert.
[0013] Fig. 1 zeigt einen Gusskern 1 für einen Kühlmittelmantel eines Kurbelgehäuses einer
Hubkolben-Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern 2, 2', die zwei Zylinderreihen 10,
10' in einer V-Anordnung bilden. Der Gusskern 1 besteht aus einem Kühlmittelpumpeninnenraum
6, einem Hauptkanal 7, sechs, in dem von den Zylindern 2, 2' gebildeten V angeordneten
Steigkanälen 8, 8' und sechs Ringkanälen 9, 9', die um jeweils einen Zylinder 2, 2'
angeordnet sind. An jedem Steigkanal 8, 8' und an jedem Ringkanal 9, 9', ist an das,
in Richtung eines nicht dargestellten Zylinderkopfes weisende Ende eine Kernstütze
3, 3' angeformt. Die Kernstützen 3, 3', die an die Ringkanäle 9, 9' je einer Zylinderreihe
10, 10'angeformt sind, sind durch eine Brücke 4, 4' miteinander verbunden. Zwischen
den Zylinderreihen 10, 10' ist an den Hauptkanal 7 eine axiale Kernstütze 5 angeformt.
[0014] Bei Betrieb der Brennkraftmaschine wird das Kühlmittel von einer nicht dargestellten
Kühlmittelpumpe von dem Kühlmittelpumpeninnenraum 6 ausgehend, in den Hauptkanal 7
gefördert und von dort über die Steigkanäle 8, 8' weiter in die Ringkanäle 9, 9'.
Durch die Steigkanäle 8, 8' wird das Kühlmittel weiter in einen nicht dargestellten
Zylinderkopf befördert und anschließend zur Kühlmittelpumpe zurückgeleitet. Die Kühlmittelströmungsrichtungen
im Kühlmittelmantel sind durch Pfeile schematisch dargestellt.
[0015] Die hier dargestellte Gießform 1 ist aus einem mit Kunstharz gebundenen Quarzsand
gefertigt. Es sind jedoch auch andere Materialien, beispielsweise mit einem Bindemittel
gebundene Glaskörner oder Metallschäume oder gesinterte Oxydkeramiken, wie Aluminium-
oder Zirkonoxyd einsetzbar.
[0016] Nach der einstückigen Herstellung des Gusskerns 1 wird dieser derart in eine nicht
dargestellte, zweigeteilte Gießform eingelegt, dass die Brücken 4, 4' in der Gießformtrennebene
auf der unteren Gießformhälfte aufliegen und von der oberen Gießformhälfte in ihrer
Lage gehalten werden. Hierdurch wird der Gusskern 1, während des Gießvorganges, wenn
hohe Drücke durch die Metallschmelze auf den Gusskern 1 wirken, verwindungssteif normal
zur Gießformtrennebene lagefixiert. Die axiale Kernstütze 5 bildet einen Formschluss
mit der oberen Gießformhälfte und fixiert den Gusskern 1 in der Ebene der Gießformtrennebene.
[0017] Durch diese Ausgestaltung sind Gusskernwandstärken von wenigen Millimetern möglich,
auch im kritischen Bereich zwischen den einzelnen Zylindern 2, 2'.
[0018] Die Brücken 4, 4', die im Ausführungsbeispiel leistenförmig ausgebildet sind, können
jedoch je nach erforderlicher mechanischer Stabilität in anderen Querschnitten ausgeformt
sein.
[0019] Weiterhin ist es auch möglich, nicht alle Kernstützen 3, 3' von einer Zylinderreihe
10, 10' mit einer Brücke 4, 4' zu verbinden, sondern beispielsweise nur die zueinander
entferntesten Kernstützen 3, 3'.
[0020] In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, die Kernstützen 3, 3' der
Steigkanäle 8, 8' mit einer Brücke 4, 4' zu versehen.
Bezugszeichenliste:
[0021]
- 1
- Gusskern
- 2, 2'
- Zylinder
- 3, 3'
- Kernstütze
- 4, 4'
- Brücke
- 5
- axiale Kernstütze
- 6
- Kühlmittelpumpeninnenraum
- 7
- Hauptkanal
- 8, 8'
- Steigkanal
- 9, 9'
- Ringkanal
- 10, 10'
- Zylinderreihe
1. Gusskern für einen Kühlmittelmantel eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine
mit in zumindest einer Reihe angeordneten Zylindern und mit Kernstützen, die zumindest
eine, einem Zylinderkopf benachbarte Kurbelgehäusewand durchdringen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kernstützen (3, 3') von zumindest zwei, in einer Reihe liegenden Zylindern (2,
2') über mindestens eine Brücke (4, 4') miteinander verbunden sind.
2. Gusskern nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Brücke (4, 4') außerhalb des Kurbelgehäuses ist.
3. Gusskern nach Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Brücke (4, 4') aus Gusskernmaterial ist.
4. Gusskern nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Brücke (4, 4') für eine formschlüssige Lagesicherung des Gusskerns (1) in einer
Gießform dient.
5. Gusskern nach zumindest einem der zuvor genannten Ansprüche, wobei die Gießform mindestens
eine Trennebene hat,
dadurch gekennzeichnet, dass die Brücke (4, 4') in einer Trennebene der Gießform angeordnet ist.
6. Gusskern nach zumindest einem der zuvor genannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine axiale Kernstütze (5) die Lage des Gusskerns (1) in der Gießform in
Richtung einer Zylinderreihe definiert.
7. Gusskern nach zumindest einem der zuvor genannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Gusskern (1) einstückig ist.