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Zylinderbohrungslaufbuchsen für gegossene Motorzylinderblöcke - Dokument DE112005002155T5
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE112005002155T5 05.07.2007
Titel Zylinderbohrungslaufbuchsen für gegossene Motorzylinderblöcke
Anmelder General Motors Corp., Detroit, Mich., US
Erfinder Newcomb, Thomas P., Defiance, Ohio, US
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Aktenzeichen 112005002155
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KM, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, EP, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, OA, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, AP, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, EA, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM
WO-Anmeldetag 14.07.2005
PCT-Aktenzeichen PCT/US2005/024847
WO-Veröffentlichungsnummer 2006031287
WO-Veröffentlichungsdatum 23.03.2006
Date of publication of WO application in German translation 05.07.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.07.2007
IPC-Hauptklasse B22D 19/08(2006.01)A, F, I, 20050714, B, H, DE

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Zylinderbohrungslaufbuchse und insbesondere eine eingegossene (cast-in-place) Zylinderbohrungslaufbuchse zur Verwendung bei einem Sandgießen von Zylindermotorblöcken, wobei die Laufbuchse einen vorstehenden Abschnitt umfasst, der an einem Ende dieser ausgebildet ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Bei der Herstellung von V-Motorblöcken aus Gusseisen wurde ein sogenannter einstückiger Stabkurbelgehäusekern verwendet, der aus mehreren sich verjüngenden Stäben besteht, die einstückig an einem Kurbelgehäusebereich des Kerns ausgebildet sind. Die Stäbe bilden die Zylinderbohrungen in dem Motorblock aus Gusseisen ohne die Notwendigkeit von Bohrungslaufbuchsen aus.

Bei einem Sandgussprozess eines Verbrennungsmotors mit einem V-Zylinderblock aus Aluminium wird ein ausdehnbares Formpaket aus mehreren harzgebundenen Sandkernen (auch als Formsegmente bekannt) zusammengebaut, die die Innen- und Außenflächen des V-Motorblocks definieren. Typischerweise wird jeder der Sandkerne durch Blasen von harzbeschichtetem Formsand in einen Kernkasten und aushärten dieses darin ausgebildet. Bei solchen Gießteilen werden oft eingegossene Bohrungslaufbuchsen verwendet.

Typischerweise umfasst das Formaufbauverfahren bei der Herstellung eines V-Motorblocks aus Aluminium mit eingegossenen Bohrungslaufbuchsen, dass ein Basiskern an einer geeigneten Fläche positioniert wird und separate Formelemente aufgebaut oder gestapelt werden, um Gießmerkmale, wie die Seiten, die Enden, eine Mulde, einen Wassermantel, Nockenöffnungen und ein Kurbelgehäuse zu formen. Die Bohrungslaufbuchsen werden an Stabkernen derart positioniert, dass die Laufbuchsen in das Gießteil eingebettet werden, nachdem das Metall in die Form gegossen wird. Es können in Abhängigkeit von der Motorkonstruktion auch zusätzliche Kerne vorhanden sein. In der Industrie werden für die Stabkerne verschiedene Konstruktionen verwendet. Diese umfassen einzelne Stabkerne, "V"-Paare von Stabkernen, Stab-Platten-Kerne und einstückige Stabkurbelgehäusekerne. Die Stab-Platten- und die einstückigen Stabkurbelgehäusekonstruktionen werden oft bevorzugt, da sie eine genauere Positionierung der Laufbuchsen in dem Formaufbau bereitstellen. Diese Stabkernkonstruktionen erfordert oft, dass sich die Stabmerkmale verjüngen, um ein Entfernen dieser aus den Werkzeugen zu ermöglichen, die verwendet werden, um sie auszubilden.

Das Motorblockgießteil muss auf eine Weise bearbeitet werden, um unter anderem sicherzustellen, dass die Zylinderbohrungen (ausgebildet aus den Bohrungslaufbuchsen, die an den Stabmerkmalen der Stabkerne positioniert werden) eine gleichmäßige Bohrungslaufbuchsenwanddicke aufweisen und andere kritische Blockmerkmale genau bearbeitet werden. Dies erfordert, dass die Laufbuchsen relativ zueinander in dem Gießteil genau positioniert werden, und dass der Block relativ zu den Bearbeitungsgeräten optimal positioniert wird.

Die Leichtigkeit und Konsistenz, mit denen die Laufbuchsen während des Formaufbauprozesses in die gewünschte Endposition gebracht werden, ist ein wichtiger Gesichtspunkt. Außerdem sollte der Bearbeitungsumfang, der zum Herstellen des Gussmotorblocks für einen Einbau in ein Fahrzeug erforderlich ist, betrachtet werden.

Es wäre erwünscht, eine Zylinderbohrungslaufbuchse für Gussmotorzylinderblöcke herzustellen, wobei die Genauigkeit des Positionierens der Bohrungslaufbuchsen maximiert ist und der Umfang an Material, der von den Bohrungslaufbuchsen während eines Bearbeitens dieser entfernt werden muss, minimiert ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Entsprechend der vorliegenden Erfindung und in Übereinstimmung mit dieser wurde überraschenderweise eine Zylinderbohrungslaufbuchse für Gussmotorzylinderblöcke gefunden, wobei die Genauigkeit des Positionierens der Bohrungslaufbuchsen maximiert ist und der Umfang an Material, der von den Bohrungslaufbuchsen während eines Bearbeitens dieser entfernt werden muss, minimiert ist.

Bei einer Ausführungsform umfasst eine Zylinderbohrungslaufbuchse für Gussmotorzylinderblöcke einen hohlen zylinderförmigen Hauptkörper mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende des Hauptkörpers einen daran ausgebildeten sich radial nach innen erstreckenden vorstehenden Abschnitt aufweist, um eine Ausrichtung des Hauptkörpers an einem zugehörigen Zylinderstab zu erleichtern, wobei eine Innenwand des Hauptkörpers einen im Wesentlichen gleichmäßigen Durchmesser aufweist.

Bei einer anderen Ausführungsform umfasst eine Form zum Sandgießen von Motorzylinderblöcken mindestens einen Zylinderstab, der sich von einem Basisende nach außen erstreckt, um an einem freien Ende zu enden, wobei sich eine Außenwand des mindestens einen Zylinderstabs von dem Basisende zu dem freien Ende hin verjüngt; und eine Bohrungslaufbuchse mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei die Bohrungslaufbuchse an dem mindestens einen Zylinderstab angeordnet ist, wobei das erste Ende der Bohrungslaufbuchse einen daran ausgebildeten sich radial nach innen erstreckenden vorstehenden Abschnitt aufweist, um eine Ausrichtung der Bohrungslaufbuchse an dem Zylinderstab zu erleichtern, wobei sich eine Innenwand der Bohrungslaufbuchse in einer axialen Richtung der Bohrungslaufbuchse nicht verjüngt.

Bei einer anderen Ausführungsform umfasst eine Form zum Sandgießen von Motorzylinderblöcken einen einstückigen Stabkurbelgehäusekern, der geeignet ist, um in ein Formpaket eingebaut zu werden, wobei der einstückige Stabkurbelgehäusekern einen Kurbelgehäusekernbereich umfasst; mehrere voneinander beabstandete Zylinderstäbe, die angeordnet sind, um mindestens eine Reihe auszubilden, und sich von einem an dem Kurbelgehäusekernbereich angeordneten Basisende nach außen erstrecken, um an einem freien Ende zu enden; und mehrere hohle eingegossene Bohrungslaufbuchsen mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei an jedem der Zylinderstäbe eine der Bohrungslaufbuchsen angeordnet ist, wobei das erste Ende der Bohrungslaufbuchsen einen daran ausgebildeten sich radial nach innen erstreckenden vorstehenden Abschnitt aufweist, um eine Ausrichtung der Bohrungslaufbuchsen an den Zylinderstäben zu erleichtern, wobei sich eine Innenwand der Bohrungslaufbuchsen in einer axialen Richtung der Bohrungslaufbuchsen nicht verjüngt.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obigen, sowie andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für Fachleute aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform leichter ersichtlich, wenn sie angesichts der begleitenden Zeichnungen betrachtet wird, in denen:

1 ein Flussdiagramm ist, das einen Aufbauprozess für ein V-Motorblock-Formpaket zeigt, wobei der Kern am vorderen Ende der Übersichtlichkeit halber weggelassen ist;

2 eine perspektivische Ansicht eines einstückigen Stabkurbelgehäusekerns ist, die eine Bohrungslaufbuchse zeigt, die an jedem der Stäbe hiervon angeordnet ist;

3 eine teilweise Schnittansicht eines Motorblock-Formpakets gemäß einer Ausführungsform der Erfindung entlang der Linie 3-3 von 2 durch eine Mittelebene eines Stabs ist;

4 eine vergrößerte Schnittansicht eines Stabs des Stabkurbelgehäusekerns und eines Wassermantelplattenkerns ist, gezeigt in 3, und eine Zylinderbohrungslaufbuchse mit einem vorstehenden Teil benachbart zu einem Ende hiervon zeigt;

5 eine vergrößerte Schnittansicht eines Stabs des Stabkurbelgehäusekerns und eines Wassermantelplattenkerns gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist, die eine Zylinderbohrungslaufbuchse mit einem vorstehenden Teil beabstandet zu einem Ende hiervon zeigt; und

6 eine vergrößerte Schnittansicht eines Stabs des Stabkurbelgehäusekerns und eines Wassermantelplattenkerns gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist, die eine Zylinderbohrungslaufbuchse mit einem sich nicht verjüngenden Plateauteil benachbart zu einem Ende hiervon zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Das US-Patent Nr. 6,615,901 B2 und die US-Patentanmeldung Nr. 10/862,072, die dem gleichen Rechtsinhaber gehören und am 4. Juni 2004 eingereicht wurden, sind hierin durch Bezugnahme miteingeschlossen.

1 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Sequenz zum Zusammenbauen eines Motorzylinderblock-Formpakets 10 zeigt. Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Zusammenbausequenzschritte beschränkt, sondern es können andere Sequenzen eingesetzt werden, um das Formpaket zusammenzubauen. Zu Erläuterungs- und nicht zu Beschränkungszwecken ist ein Kern für einen V-Motor mit acht Zylindern gezeigt. Es ist zu verstehen, dass mehr oder weniger Zylinder verwendet werden können, und dass andere Motorzylinderausgestaltungen gemäß der Erfindung verwendet werden können, ohne vom Schutzumfang und Gedanken dieser abzuweichen. Es ist auch zu verstehen, dass die Merkmale der Erfindung für andere Kerntypen verwendet werden könnten. Bei der gezeigten Ausführungsform wird ein harzgebundener Sandkern verwendet.

Das Formpaket 10 wird aus harzgebundenen Sandkernen zusammengebaut, umfassend einen Basiskern 12, der mit einer Kurbelgehäusekokille 28a, einer Kokillenplatte 28b und einer Formträgerplatte 28c gekoppelt wird, einen einstückigen Stabkurbelgehäusekern (IBCC) 14 mit einer Metallzylinderbohrungslaufbuchse oder einem hohlen zylinderförmigen Hauptkörper 15, der an einem zugehörigen Zylinderstab 50 angeordnet wird, zwei Endkerne 16, zwei Seitenkerne 18, zwei Wassermantelplattenkernaufbauten 22, einen Nasenmuldenkern 24 und einen Abdeckkern 26. Der Wassermantelplattenkernaufbau 22 umfasst einen Wassermantelkern 22a, einen Mantelplattenkern 22b und einen Hubkern 22c. Die oben beschriebenen Kerne 12, 14, 16, 18, 22, 24, 26 sind zur Erläuterungs- und nicht zu Beschränkungszwecken dargestellt, da andere Typen von Kernen und Kernausgestaltungen beim Aufbau des Motorzylinderblock-Formpakets 10 in Abhängigkeit von der bestimmten Motorblockkonstruktion, die gegossen werden soll, verwendet werden können. Zu Erläuterungszwecken ist in 1 nur eine Kurbelgehäusekokille 28a gezeigt, es ist jedoch zu verstehen, dass andere Kokillentypen verwendet werden können und typischerweise verwendet werden, wenn dies gewünscht ist. Die Verwendung von Kokillen in einem Gießprozess wie dem hierin beschriebenen erleichtert ein Ausbilden einer gewünschten Kornstruktur bei Metallgussteilen.

Die harzgebundenen Sandkerne können unter Verwendung herkömmlicher Kernherstellungsprozesse hergestellt werden, wie beispielsweise einer Phenolurethan-Cold-Box oder einer Furan-Hot-Box, wobei eine Mischung aus Formsand und einem Harzbinder in einen Kernkasten geblasen wird und der Binder entweder mit einem Katalysatorgas und/oder Wärme aushärtet. Der Formsand kann Siliziumdioxid, Zirkon, Quarzglas und andere umfassen.

Die Kerne 14, 16, 18, 22, 24 werden zu Beginn ohne den Basiskern 12 und den Abdeckkern 26 zusammengebaut, um einen Teilaufbau oder ein Kernpaket 30 mehrerer Kerne auszubilden. Die Kerne 14, 16, 18, 22, 24 werden an einer temporären Basis oder einem temporären Element TB zusammengebaut, die oder das keinen Teil des endgültigen Motorblock-Formpakets 10 bildet.

Der Teilaufbau 30 und die temporäre Basis TB werden durch Abheben des Teilaufbaus 30 von der temporären Basis TB an einer Trennungsstation getrennt. Die temporäre Basis TB wird zu dem Startort der Teilaufbausequenz zurückgebracht, an dem ein neuer einstückiger Stabkurbelgehäusekern 14 zur Verwendung beim Zusammenbau eines anderen Teilaufbaus 30 darauf angeordnet wird.

Der Teilaufbau 30 wird zu einer Reinigungsstation oder Abblasstation BS gebracht, an der der Teilaufbau 30 gereinigt wird, um losen Sand von den Außenflächen des Teilaufbaus 30 und von Innenräumen zwischen den Kernen 12, 16, 18, 22, 24, 26 von diesem zu entfernen. Der lose Sand tritt typischerweise als ein Ergebnis des Gegeneinanderreibens der Kerne an den Verbindungsstellen zwischen ihnen während der Zusammenbausequenz auf.

Die Abblasstation BS umfasst typischerweise mehrere Hochgeschwindigkeitsluftdüsen N, die Luft mit hoher Geschwindigkeit an Außenflächen des Teilaufbaus 30 und in die engen Räume zwischen benachbarten Kernen 12, 16, 18, 22, 24, 26 leiten, um jegliche losen Sandpartikel zu entfernen und zu bewirken, dass der Sand aus dem Teilaufbau 30 geblasen wird. Statt des Bewegens des Teilaufbaus 30 oder zusätzlich zu dem Bewegen des Teilaufbaus 30 können die Düsen N relativ zu dem Teilaufbau 30 bewegbar sein, um Luft mit hoher Geschwindigkeit an den Außenflächen des Teilaufbaus 30 und in die engen Räume zwischen benachbarten Kernen 12, 16, 18, 22, 24, 26 zu leiten. Es ist zu verstehen, dass andere Reinigungsverfahren verwendet werden können, wenn dies gewünscht ist, wie beispielsweise die Verwendung einer Vakuumreinigungsstation.

Der gereinigte Teilaufbau 30 wird an dem Basiskern 12 positioniert, der sich an der Kokillenplatte 28b befindet. Die Kokillenplatte 28b umfasst die Formabstreifplatte 28c, die an der Kokillenplatte 28b angeordnet ist, um den Basiskern 12 zu tragen. Der Basiskern 12 befindet sich an der Formabstreifplatte 28c, wobei die Kurbelgehäusekokille 28a an der Kokillenplatte 28b angeordnet ist. Die Kurbelgehäusekokille 28a kann aus einem Aufbau hergestellt sein oder kann als eine einheitliche Struktur ausgebildet sein. Die Kurbelgehäusekokille 28a erstreckt sich durch eine in der Formträgerplatte 28c ausgebildete Öffnung und eine in dem Basiskern 12 ausgebildete Öffnung in einen Hohlraum, der in dem Kern 14 ausgebildet ist. Die Kurbelgehäusekokille 28a kann aus Gusseisen oder einem anderen geeigneten thermisch leitenden Material hergestellt sein, um schnell Wärme von den Trennwandmerkmalen des Gießteils abzuführen, wobei die Trennwandmerkmale jene Gießteilmerkmale sind, die die Motorkurbelwelle über die Hauptlager und Hauptlagerdeckel tragen.

Die Kokillenplatte 28b umfasst Öffnungen, durch die sich Hebestangen R erstrecken, die ein Trennen der Kurbelgehäusekokille 28a von der Formträgerplatte 28c und dem Formpaket 10 erleichtern. Die Kokillenplatte 28b und die Formträgerplatte 28c können aus Stahl, thermisch isolierendem Keramikplattenmaterial, Kombinationen hiervon oder einem anderen widerstandsfähigen Material gebildet sein. Die Funktion der Kokillenplatte 28b ist, die Handhabung der Kurbelgehäusekokille 28a und anderer Kokillen zu vereinfachen, und die Funktion der Formträgerplatte 28c ist, die Handhabung des Formpakets 10 zu vereinfachen. Die Kokillenplatte 28b und die Formträgerplatte 28c sollen bei der Wärmeextraktion von dem Gießteil jedoch typischerweise keine große Rolle spielen.

Der Abdeckkern 26 wird an dem Basiskern 12 und dem Teilaufbau 30 angeordnet, um den Aufbau des Motorblock-Formpakets 10 abzuschließen. Zusätzliche Kerne (nicht gezeigt), die nicht Teil des Teilaufbaus 30 sind, können an dem Basiskern 12 und dem Abdeckkern 26 angeordnet oder befestigt werden, wenn dies gewünscht ist, bevor sie zu dem Aufbauort bewegt werden, an dem der Basiskern 12 und der Abdeckkern 26 mit dem Teilaufbau 30 zusammengebracht werden. Zum Beispiel kann der Teilaufbau 30 ohne Seitenkerne 16 zusammengebaut werden, die stattdessen an den Basiskern 12 gebaut werden. Der Teilaufbau 30 ohne die Seitenkerne 16 wird nachfolgend in den Basiskern 12 gesetzt, der Seitenkerne 16 an ihm aufweist.

Das fertige Motorblock-Formpaket 10 wird zu einer Formfüllstation MF bewegt, an der das Formpaket 10 mit Schmelze, wie beispielsweise Aluminiumschmelze, gefüllt wird. Es kann jede geeignete Formfülltechnik verwendet werden, um das Formpaket 10 zu füllen, wie beispielsweise Schwerkraftgießen oder elektromagnetisches Pumpen.

Nach einer vorbestimmten Zeitdauer, die dem Gießen der Schmelze in das Formpaket 10 folgt, wird das Formpaket 10 zu einer Station bewegt, an der die Hebestangen R durch die Löcher der Kokillenplatte 28b eingesetzt werden, um die Formträgerplatte 28c mit dem Gussformpaket 10 daran zu heben und von der Kokillenplatte 28b zu trennen. Die Kokillenplatte 28b kann für eine Wiederverwendung beim Zusammenbauen eines anderen Formpakets 10 zu dem Beginn des Zusammenbauprozesses zurückgebracht werden. Das Gussformpaket 10 kann ferner an der Formträgerplatte 28c gekühlt werden.

Bezugnehmend auf 2 ist der einstückige Stabkurbelgehäusekern 14 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Es ist zu verstehen, dass die hierin beschriebenen Merkmale der Erfindung mit einem Stab-Platten-Kern oder einem anderen Stabkerntyp verwendet werden könnten. Die Zylinderstäbe 50 erstrecken sich von dem einstückigen Stabkurbelgehäusekern 14 nach außen und enden an einem freien Ende 51. Von einem Basisende 47 zu dem freien Ende 51 weist eine Außenwand 49 der Zylinderstäbe 50 eine Verjüngung oder einen Freiwinkel derart auf, dass sich ein Durchmesser des Zylinderstabs 50 von dem Basisende 47 zu dem freien Ende 51 verringert. Die Verjüngung der Zylinderstäbe 50 ist durch einen Winkel A in 4 dargestellt und beträgt typischerweise bis zu 1 Grad. Die Verjüngung ist in den Zeichnungen der Übersichtlichkeit halber übertrieben. Bei dem V-Motor sind die Zylinderstäbe 50 in zwei Reihen von Zylinderstäben 50 mit Ebenen durch eine Achse oder Mittellinie der Zylinderstäbe 50 jeder Reihe angeordnet. Die Ebenen jeder Reihe der Zylinderstäbe 50 schneiden sich in einem Kurbelgehäuseabschnitt des Motorblockgießteils (nicht gezeigt) unter einem Winkel miteinander. Herkömmliche Ausgestaltungen umfassen V6-Motorblöcke mit einem Winkel von 54°, 60°, 90° und 120° zwischen den zwei Reihen der Zylinderstäbe 50, und V8-Motorblöcke mit einem 90°-Winkel zwischen den beiden Reihen der Zylinderstäbe 50, obwohl andere Ausgestaltungen verwendet werden können. Die Zylinderstäbe 50 sind an einem Kurbelgehäusekernbereich oder -teil 52 angeordnet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist ein Nockenwellendurchgangsausbildungsbereich 54 einstückig mit dem Kurbelgehäusekernbereich 52 an dem einstückigen Stabkurbelgehäusekern 14 ausgebildet.

Jeder der Zylinderstäbe 50 umfasst eine daran ausgebildete Kernmarke 56. Die Kernmarken 56 sind nur zu Erläuterungszwecken in Form von flachseitigen Polygonen gezeigt, da andere Formen und Ausgestaltungen von Kernmarken 56 verwendet werden können. Zusätzlich ist zu verstehen, dass, obwohl männliche Kernmarken 56 gezeigt sind, weibliche Kernmarken verwendet werden können. Die Kernmarken 56 sind geeignet, um mit entsprechenden an dem Wassermantelplattenkernaufbau 22 ausgebildeten Kernmarken gekoppelt zu sein, wie in 3 gezeigt.

Die Bohrungslaufbuchsen 15 bilden eine Zylinderwand für jeden Zylinder des Motorblocks nach dem Gießen hiervon aus. Die Zylinderbohrungslaufbuchsen 15 können bearbeitet oder gegossen werden. Bei der gezeigten und beschriebenen Ausführungsform ist der Motorblock aus Aluminium gegossen. Es ist zu verstehen, dass für die Bohrungslaufbuchsen 15 und den Motorblock andere Materialien verwendet werden können, wenn dies gewünscht ist, wie beispielsweise Gusseisen oder eine Aluminiumlegierung. Die Bohrungslaufbuchsen 15 sind typischerweise aus Gusseisen gebildet und weisen einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf und weisen ein hohles Inneres mit einem im Wesentlichen gleichmäßigen Durchmesser auf.

3 und 4 zeigen einen Querschnitt einer der Bohrungslaufbuchsen 15 in dem Motorzylinderblock-Formpaket 10. Die in 4 gezeigte Bohrungslaufbuchse 15 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung und umfasst einen vorstehenden Abschnitt 60 benachbart zu einem ersten Ende 61 hiervon. Der vorstehende Abschnitt 60 weist eine erste geneigte Wand 70 und eine zweite geneigte Wand 72 auf. Die erste Wand 70 erstreckt sich von einer Innenwand 62 der Bohrungslaufbuchse 15 radial nach innen. Eine ringförmige Abschrägung oder ein geneigter Abschnitt 58 ist an dem ersten Ende 61 der Bohrungslaufbuchse 15 ausgebildet. Die Abschrägung 58erstreckt sich, um auf die zweite Wand 72 zu treffen, wobei sich die zweite Wand 72 dann erstreckt, um an einer Scheitelstelle auf die erste Wand 70 zu treffen. Bei der gezeigten Ausführungsform weisen die Abschrägung 58 und die zweite Wand 72 die gleiche Steigung auf. Es ist zu verstehen, dass die Abschrägung 58 und die zweite Wand 72 verschiedene Steigungen aufweisen können. Zusätzlich kann die zweite Wand 72 zu der Innenwand 62 der Bohrungslaufbuchse 15 senkrecht sein. Auch ist bei der gezeigten Ausführungsform der Kontaktbereich zwischen dem vorstehenden Abschnitt 60 und dem Zylinderstab 50 eine ringförmige Linie oder ein Ring benachbart zu oder sehr nahe an dem freien Ende 51 des Zylinderstabs 50. Es ist zu verstehen, dass andere Kontaktflächenausgestaltungen verwendet werden könnten, wie beispielsweise eine ringförmige Anordnung von Vorsprüngen, ohne vom Schutzumfang und Gedanken der Erfindung abzuweichen. Eine ringförmige Abschrägung 63 ist an einem zweiten Ende 65 der Bohrungslaufbuchse 15 ausgebildet.

5 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Die gleichen Strukturen wie in 3 und 4 weisen die gleichen Bezugszeichen und einen Strichindex (') zur Verdeutlichung auf. Die Offenbarung in Bezug auf die Relation der Strukturen und die Verwendung hiervon betrifft auch die in 5 offenbarte Ausführungsform. Die in 5 gezeigte Bohrungslaufbuchse 15' umfasst einen vorstehenden Abschnitt 60', der von einem benachbarten ersten Ende 61' hiervon beabstandet ist. Der vorstehende Abschnitt 60' erstreckt sich von einer Innenwand 62' der Bohrungslaufbuchse 15' radial nach innen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Kontaktbereich zwischen dem vorstehenden Abschnitt 60' und dem Zylinderstab 50' eine ringförmige Linie oder ein Ring. Es ist zu verstehen, dass andere Kontaktflächenausgestaltungen verwendet werden könnten, wie beispielsweise eine ringförmige Anordnung von Vorsprüngen, ohne vom Schutzumfang und Gedanken der Erfindung abzuweichen.

6 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Die gleichen Strukturen wie in 3 und 4 weisen die gleichen Bezugszeichen und zur Verdeutlichung einen doppelten Strichindex ('') auf. Die Offenbarung in Bezug auf die Relation der Strukturen und die Verwendung hiervon betrifft auch die in 6 offenbarte Ausführungsform. Die in 6 gezeigte Bohrungslaufbuchse 15'' umfasst einen vorstehenden Abschnitt 60'' benachbart zu einem ersten Ende 61'' hiervon. Der vorstehende Abschnitt 60'' erstreckt sich von einer Innenwand 62'' der Bohrungslaufbuchse 15'' radial nach innen. Ein ringförmiger Bandbereich oder Plateaubereich 64'' ist an dem vorstehenden Abschnitt 60'' ausgebildet. Der ringförmige Bandbereich 56'' verjüngt sich in Bezug auf die Innenwand 62'' der Bohrungslaufbuchse 15'' nicht oder weist in einer axialen Richtung der Bohrungslaufbuchse 15'' einen im Wesentlichen gleichmäßigen Durchmesser auf. Somit sind die Innenwand 62'' und der ringförmige Bandbereich 56'' im Wesentlichen konzentrisch, und eine axiale Linie entlang der Innenwand 62'' und eine axiale Linie entlang dem ringförmigen Bandbereich 64'' sind im Wesentlichen parallel. Es ist zu verstehen, dass andere Kontaktflächenausgestaltungen verwendet werden könnten, wie beispielsweise eine ringförmige Anordnung von Vorsprüngen, zum Beispiel mit daran ausgebildeten Bandbereichen oder Plateaus, ohne vom Schutzumfang und Gedanken der Erfindung abzuweichen.

Bei der Verwendung ist an jedem der Zylinderstäbe 50 eine der Bohrungslaufbuchsen 15 positioniert. Wie zuvor beschrieben wird der einstückige Stabkurbelgehäusekern 14 zuerst an der temporären Basis TB angeordnet. Eine Metallzylinderbohrungslaufbuchse 15 wird manuell oder mittels eines Roboters an jedem Stab 50 des einstückigen Stabkurbelgehäusekerns 14 angeordnet. Vor der Anordnung an einem Stab 50 kann jede Laufbuchsenaußenwand 66 zum Zweck des Förderns eines guten mechanischen Kontakts zwischen der Laufbuchse und dem gegossenen Material mit Ruß beschichtet werden, das zum Beispiel Carbon Black umfasst. Der einstückige Stabkurbelgehäusekern 14 wird in einem Kernkastenwerkzeug (nicht gezeigt) hergestellt, um eine abgeschrägte (konische) untere ringförmige Laufbuchsenpositionierungsfläche 68 an dem unteren Ende jedes Stabs 50 zu umfassen, wie in 4 gezeigt. Die abgeschrägte Fläche 68 tritt mit der Abschrägung 63 jeder Bohrungslaufbuchse 15 in Eingriff, um beim Positionieren der Bohrungslaufbuchse 15 relativ zu dem Stab 50 vor dem Gießen und während des Gießens des Motorblocks zu helfen.

Wie zuvor offenbart, weisen die Bohrungslaufbuchsen 15 einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf und weisen ein hohles Inneres mit einem im Wesentlichen gleichmäßigen Durchmesser auf. Die Innenwand 62 verjüngt sich in Bezug auf eine Längsachse der Bohrungslaufbuchse 15 nicht. Zusammengebaut ist die Innenwand 62 jeder der Bohrungslaufbuchsen 15 benachbart zu der sich verjüngenden Wand des Stabs 50 angeordnet, und ein Raum von zumindest einem Abschnitt der Länge der Bohrungslaufbuchse 15 wird dazwischen übrig gelassen. Die Verjüngung des Stabs 50 erleichtert ein Entfernen des einstückigen Stabkurbelgehäusekerns 14 aus dem Kernkastenwerkzeug, in dem er ausgebildet wird.

Der vorstehende Abschnitt 60 erleichtert eine anfängliche Ausrichtung jeder Bohrungslaufbuchse 15 an dem zugehörigen Stab 50 in Bezug auf den Wassermantelplattenkern 22, der an den Stäben 50 angebracht wird. Wenn jede Bohrungslaufbuchse an dem zugehörigen Stab 50 angeordnet ist, kann es sein, dass die Bohrungslaufbuchse 15 mit dem Stab 50 fehlausgerichtet ist. Dies kommt insbesondere bei V-Motoren vor, bei denen der Stab 50 und die Bohrungslaufbuchse 15 unter einem nicht vertikalen Winkel angeordnet sind. Die geneigte Wand des vorstehenden Abschnitts 60 bewirkt, dass die Bohrungslaufbuchse 15 in eine verbesserte Ausrichtung bewegt wird, wenn die geneigte Wand an das freie Ende 51 des Stabs 50 stößt. Die Endausrichtung der Bohrungslaufbuchse 15 wird erreicht, wenn der Wassermantelplattenkernaufbau 22 in das Formpaket 10 eingebaut wird, da der Wassermantelplattenkernaufbau 22 an die Abschrägung 58 stößt. Der vorstehende Abschnitt 60 wird während des Bearbeitens des Motorblocks nach dem Gießen entfernt. Aufgrund des kleinen Bereichs, der bearbeitet wird, um den vorstehenden Abschnitt 60 zu entfernen, sind die Bearbeitungszeit und die zugehörigen Kosten im Vergleich zu einer Laufbuchse minimiert, bei der sich der Innendurchmesser eines wesentlichen Abschnitts der Laufbuchse verjüngt.

Aus der vorangehenden Beschreibung kann der Fachmann leicht die wesentlichen Eigenschaften dieser Erfindung erkennen und kann verschiedene Änderungen und Abwandlungen an der Erfindung vornehmen, ohne vom Gedanken und Schutzumfang hiervon abzuweichen, um sie an verschiedene Verwendungen und Bedingungen anzupassen.

Zusammenfassung

Es wird eine eingegossene Zylinderbohrungslaufbuchse (15) zur Verwendung beim Sandgießen von Motorzylinderblöcken offenbart, wobei die Zylinderbohrungslaufbuchse (15) einen vorstehenden Abschnitt (60) benachbart zu einem ersten Ende (61) hiervon aufweist, wodurch die Genauigkeit des Positionierens der eingegossenen Bohrungslaufbuchsen (15) maximiert wird.


Anspruch[de]
Eingegossene Zylinderbohrungslaufbuchse zum Ausbilden einer Zylinderwand in einen Motorblock, umfassend:

einen hohlen zylinderförmigen Hauptkörper (15) mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, einem ersten Ende (61) und einem zweiten Ende (65), wobei das erste Ende (61) des Hauptkörpers (15) einen sich radial nach innen erstreckenden vorstehenden Abschnitt (60) aufweist, der daran ausgebildet ist, um eine Ausrichtung des Hauptkörpers (15) an einem zugehörigen Zylinderstab (50) zu erleichtern, wobei eine Innenwand (62) des Hauptkörpers (15) einen im Wesentlichen gleichmäßigen Durchmesser aufweist.
Laufbuchse nach Anspruch 1, wobei der vorstehende Abschnitt (60) von dem ersten Ende (61) des Hauptkörpers (15) beabstandet ist. Laufbuchse nach Anspruch 1, wobei der vorstehende Abschnitt (60) einen daran ausgebildeten Plateaubereich (64'') umfasst, der geeignet ist, um an den zugehörigen Zylinderstab (50) zu stoßen, wobei der Plateaubereich (64) einen im Wesentlichen gleichmäßigen Durchmesser in einer axialen Richtung des Hauptkörpers (15) aufweist. Laufbuchse nach Anspruch 1, wobei der Hauptkörper (15) eine ringförmige Anordnung von daran ausgebildeten sich radial nach innen erstreckenden vorstehenden Abschnitten (60) umfasst. Laufbuchse nach Anspruch 1, wobei ein Kontaktbereich zwischen dem vorstehenden Abschnitt (60) und dem zugehörigen Zylinderstab (50) eine ringförmige Linie ist. Laufbuchse nach Anspruch 5, wobei der vorstehende Abschnitt (60) ein Paar geneigte Wände (70, 72) umfasst, die sich von der Innenwand (62) des Hauptkörpers (15) radial nach innen erstrecken, um sich an einer Scheitelstelle zu treffen. Form zum Sandgießen von Motorzylinderblöcken, umfassend:

mindestens einen Zylinderstab (50), der sich von einem Basisende (47) nach außen erstreckt, um an einem freien Ende (51) zu enden, wobei sich eine Außenwand (49) des mindestens einen Zylinderstabs (50) von dem Basisende (47) zu dem freien Ende (51) verjüngt; und

eine Bohrungslaufbuchse (15) mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, einem ersten Ende (61) und einem zweiten Ende (65), wobei die Bohrungslaufbuchse (15) an dem mindestens einen Zylinderstab (50) angeordnet ist, wobei das erste Ende (61) der Bohrungslaufbuchse (15) einen daran ausgebildeten sich radial nach innen erstreckenden vorstehenden Abschnitt (60) aufweist, um eine Ausrichtung der Bohrungslaufbuchse (15) an dem Zylinderstab (50) zu erleichtern, wobei sich eine Innenwand (62) der Bohrungslaufbuchse (15) in einer axialen Richtung der Bohrungslaufbuchse (15) nicht verjüngt.
Form nach Anspruch 7, wobei der vorstehende Abschnitt (60) von dem ersten Ende (61) der Bohrungslaufbuchse (15) beabstandet ist. Form nach Anspruch 7, wobei der vorstehende Abschnitt (60) der Bohrungslaufbuchse (15) einen daran ausgebildeten Plateaubereich (64'') umfasst, der geeignet ist, um an den mindestens einen Zylinderstab (50) zu stoßen, wobei der Plateaubereich (64'') in einer axialen Richtung der Bohrungslaufbuchse (15) einen im Wesentlichen gleichmäßigen Durchmesser aufweist. Form nach Anspruch 7, wobei die Bohrungslaufbuchse (15) eine ringförmige Anordnung von daran ausgebildeten sich radial nach innen erstreckenden vorstehenden Abschnitten (60) umfasst. Form nach Anspruch 7, wobei ein Kontaktbereich zwischen dem vorstehenden Abschnitt (60) der Bohrungslaufbuchse (15) und dem Zylinderstab (50) eine ringförmige Linie ist. Form nach Anspruch 11, wobei der vorstehende Abschnitt (60) ein Paar geneigte Wände (70, 72) umfasst, die sich von der Innenwand (62) der Bohrungslaufbuchse (15) radial nach innen erstrecken, um sich an einer Scheitelstelle zu treffen. Form zum Sandgießen eines Motorzylinderblocks, umfassend:

einen einstückigen Stabkurbelgehäusekern (14), der geeignet ist, um in ein Formpaket (10) eingebaut zu sein, wobei der einstückige Stabkurbelgehäusekern (14) einen Kurbelgehäusekernbereich (52) umfasst;

mehrere voneinander beabstandete Zylinderstäbe (50), die angeordnet sind, um mindestens eine Reihe auszubilden und sich von einem Basisende (47), das an dem Kurbelgehäusekernbereich (52) angeordnet ist, nach außen zu erstrecken, um an einem freien Ende (51) zu enden; und

mehrere hohle eingegossene Bohrungslaufbuchsen (15) mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, einem ersten Ende (61) und einem zweiten Ende (65), wobei eine der Bohrungslaufbuchsen (15) an jedem der Zylinderstäbe (50) angeordnet ist, wobei das erste Ende (61) der Bohrungslaufbuchsen (15) einen daran ausgebildeten sich radial nach innen erstreckenden vorstehenden Abschnitt (60) aufweist, um eine Ausrichtung der Bohrungslaufbuchsen (15) an den Zylinderstäben (50) zu erleichtern, wobei sich eine Innenwand (62) der Bohrungslaufbuchsen (15) in einer axialen Richtung der Bohrungslaufbuchsen (15) nicht verjüngt.
Form nach Anspruch 13, wobei der vorstehende Abschnitt (60) von dem ersten Ende (61) jeder der Bohrungslaufbuchsen (15) beabstandet ist. Form nach Anspruch 13, wobei der vorstehende Abschnitt (60) jeder der Bohrungslaufbuchsen (15) einen daran ausgebildeten Plateaubereich (64'') umfasst, der geeignet ist, um an den zugehörigen Zylinderstab (50) zu stoßen, wobei der Plateaubereich (64'') einen im Wesentlichen gleichmäßigen Durchmesser in einer axialen Richtung der Bohrungslaufbuchsen (15) aufweist. Form nach Anspruch 13, wobei jede der Bohrungslaufbuchsen (15) eine ringförmige Anordnung von daran ausgebildeten sich radial nach innen erstreckenden vorstehenden Abschnitten (60) umfasst. Form nach Anspruch 13, wobei ein Kontaktbereich zwischen dem vorstehenden Abschnitt (60) jeder der Bohrungslaufbuchsen (15) und dem zugehörigen Zylinderstab (50) eine ringförmige Linie ist. Form nach Anspruch 17, wobei der vorstehende Abschnitt (60) ein Paar geneigte Wände (70, 72) umfasst, die sich von der Innenwand (62) der Bohrungslaufbuchsen (15) radial nach innen erstrecken, um sich an einer Scheitelstelle zu treffen.






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