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WO2008011863A1 - Verfahren zum herstellen eines gegossenen bauteiles mit einem eingegossenen rohr - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines gegossenen bauteiles mit einem eingegossenen rohr Download PDF

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Publication number
WO2008011863A1
WO2008011863A1 PCT/DE2007/001265 DE2007001265W WO2008011863A1 WO 2008011863 A1 WO2008011863 A1 WO 2008011863A1 DE 2007001265 W DE2007001265 W DE 2007001265W WO 2008011863 A1 WO2008011863 A1 WO 2008011863A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cast
pipe
mold
component
casting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2007/001265
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Horst Henkel
Michael KLÄS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fritz Winter Eisengiesserei GmbH and Co KG
Original Assignee
Fritz Winter Eisengiesserei GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fritz Winter Eisengiesserei GmbH and Co KG filed Critical Fritz Winter Eisengiesserei GmbH and Co KG
Priority to EP07785637A priority Critical patent/EP1919644B1/de
Priority to US12/309,381 priority patent/US8176967B2/en
Priority to DE502007000583T priority patent/DE502007000583D1/de
Priority to MX2009000630A priority patent/MX2009000630A/es
Priority to BRPI0714670A priority patent/BRPI0714670B1/pt
Publication of WO2008011863A1 publication Critical patent/WO2008011863A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0072—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making objects with integrated channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C21/00—Flasks; Accessories therefor
    • B22C21/12—Accessories
    • B22C21/14—Accessories for reinforcing or securing moulding materials or cores, e.g. gaggers, chaplets, pins, bars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0009—Cylinders, pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/243—Cylinder heads and inlet or exhaust manifolds integrally cast together
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a cast component of an internal combustion engine with a cast-in pipe in a casting method with lost molds and duration model or in a casting process with permanent molds, 'in which a solid core mold in a split outer mold is mounted, as well as a cast component of an internal combustion engine with a cast-in pipe and a corresponding casting mold.
  • Internal combustion engines in the form of internal combustion engines, are an integral part of vehicles (for example cars and commercial vehicles, ships, etc.) and are also used as stationary engines.
  • internal combustion engines include numerous molded components having at least one supply line (also called a guide channel) which relays a fluid medium (e.g., oil, water, gas, or other liquid or gaseous media) to a demand site in the engine or adjacent areas.
  • a fluid medium e.g., oil, water, gas, or other liquid or gaseous media
  • Some guide channels can also be used to cool a component itself. Where needed are the locations where the particular medium is needed, e.g. bearings to be lubricated, areas to be cooled, fuel pumps, fuel injectors, etc.
  • a supply line or a plurality of supply lines comes or come in particular in a cylinder head, cylinder crankcase or adjacent thereto add-on parts.
  • Inner contours of a cylinder head are for example: lower and upper water jacket, inlet channel (possibly with manifold), exhaust duct, Stinatel- and wheel core, oil return, nozzle assembly, etc.
  • Supply lines e.g., fuel lines and lube lines - each inlet and return lines
  • Cast components with cast as pipes supply lines, which are opened by mechanical processing at exactly predetermined locations, are in practice so far not or not satisfactorily produced.
  • the difficulties in producing a cast component with a cast-in pipe are due to the fact that the tube introduced into an outer mold and / or a core mold due to the strong heating during the casting process (in cast iron, the heating of the pipe is about 800 - 900 0th C) learns by the buoyancy forces of the liquid casting material as well as by the own thermal expansion loads that change it in its mounted original position. This has the consequence that the tube in the cast component is no longer in the predetermined position. This leads in particular to problems if the cast-in pipe is to be opened locally at exactly predetermined points in the course of a mechanical post-processing of the casting.
  • the above-mentioned core mold forms the inner contour of the casting and comprises one or more individual cores or an assembled core package, said components of the core mold being manufactured in a known manner using different and conventional manufacturing methods, e.g. be made of a mineral, refractory, granular base material and a binder in core tools.
  • the object of the invention is to provide a method for producing a cast component of an internal combustion engine with one or more cast-in tubes, with which the problem of the positional change of the tube can be selected. is dissolved during the casting. It is another object of the invention to provide a cast component with at least one cast-in tube and a corresponding mold.
  • the tube holder used in the method according to the invention is a separate element which is integrated into the outer mold or into the core mold (into a single core or into a core package) before casting.
  • the exact number of pipe supports that is required for the accurate pouring of the tube depends on the type of component to be cast. With several pipe supports, these can be integrated exclusively in the outer form or exclusively in the core form. It is also possible to integrate at least one pipe holder into the outer mold and at least one pipe holder into the core mold.
  • the pipe holder is firmly anchored in the outer mold or in the core mold. If several pipe supports are used, they are present as separate elements, ie they are individual elements that have no rigid connection with each other.
  • the tube holder used in the context of the method according to the invention has an anchoring section for anchoring in the outer mold or core mold and a holding section for receiving and supporting the pipe to be infiltrated.
  • the pipe holder can also be referred to as a "centering element”.
  • the tube is inserted into the holding portion of the pipe holder.
  • the holding portion has been formed such that it locally surrounds the outer circumference of the tube at least partially, the tube is secured during the casting process against caused by the buoyancy forces of the liquid casting material radial deviation from the central position.
  • the tube is stored in close tolerance.
  • the holding portion may preferably have a loop-like or bow-like shape. Of course, other configurations are possible with adapted to the pipe contours. Characterized in that between the inner contour of the holding portion and the outer circumference of the tube is a small distance (ie, a small clearance), the pipe can expand or move during casting in its axial direction, so that it undergoes no deformation.
  • the tube is thus stored floating during the pouring.
  • the distance between the inner contour of the holding section and the outer circumference of the tube depends on the respective tolerance rich.
  • the height of the respective tolerance range is determined by the size of each component to be cast.
  • the distance can be 0.2 mm circumferentially (based on cast components for internal combustion engines from the passenger car and commercial vehicle sector). Subsequently, the component is cast with the respective method.
  • the component can be manufactured using different casting methods.
  • the component is cast in a casting method with lost shape and permanent model, e.g. in a pure core molding process, a core molding i.V.m. Green mold method, core mold i.V.m. Cold-resin molding method, etc.
  • the component is cast in a continuous casting method, e.g. Mold casting, die casting, injection molding, etc.
  • the pipe support is made of a material which is related to the cast material of the cast component, ie the physical properties (in particular the melting points) should match one another. If the respective materials are matched to one another, this advantageously achieves the result that the pipe holder melts marginally during the casting of the component, thereby forming a firm connection with the casting.
  • the holder should therefore also advantageously consist of cast iron, a cast iron alloy or preferably of steel.
  • a light metal holder In the case of a component made of light metal, a light metal holder should be used; in the case of a component made of non-ferrous metal or a non-ferrous metal alloy, a holder made of non-ferrous metal or a non-ferrous metal alloy should be used, etc.
  • the material of the einzug manenden tube is advantageously matched to the respective casting material that the tube melts during casting at the periphery. As a result, a particularly strong connection is made and achieved a high load capacity of the casting.
  • a plate-like element is integrated into the outer mold or into the core mold as a pipe holder.
  • “Plate-like” means that it is a flat element, which is bounded on two opposite sides by one each in relation to the thickness extended substantially flat surface.
  • Such a pipe holder can be inexpensively manufactured in large numbers from a metal sheet, e.g. cut out. Further advantages of a plate-like pipe holder are that it can be easily picked up by the core tool and can be well integrated in the core production or mold production.
  • the single tube holder could also be designed differently, e.g. a single body made of a welded or cast construction, each of which is integrated into the outer mold or core mold at a single location (i.e., where the pipe is to be held in position).
  • the anchoring portion of the pipe holder is introduced directly into the outer mold or core mold (eg injected) directly in the production of the outer mold or the core mold, as a solid, backlash-free anchoring is generated. Subsequent insertion of the pipe holder in the outer mold or core shape is also possible, but more complex.
  • the tube holder is advantageously aligned in three dimensions - S -
  • the pipe support has at least one installation (for example a peripheral installation), preferably several installations, contact points, contact surface or the like.
  • At least one recess has been advantageously formed on the pipe support.
  • the core form strength or core strength thus remains despite introduced pipe support.
  • non-cast-in parts of the pipe holder are removed after the casting of the component.
  • a pipe holder is cast, which has at least one predetermined breaking point in at least one predetermined area or at least one defined location. This may be, for example, a locally impressed notch.
  • the pipe supports are different in their design and adapted to the respective needs. If, for example, according to an advantageous variant, several tubes are to be cast and stored in a positionally accurate position during casting, it is advantageous to use a tube holder with a plurality of corresponding holding sections.
  • the cast-in tube is opened in the course of mechanical processing of the cast component at a predetermined location, ie severed or - which is advantageous feasible - marginal cut.
  • the manufacturing method according to the invention is particularly well suited.
  • the pipe support based on the mold design, positioned in the center of the planned mechanical processing, since the cast-in pipe is encountered there with the highest accuracy.
  • a cylinder head, a crankcase or an attachment of the crankcase in particular a transmission housing, a gear housing, an oil pan or the like, wherein at least one tube is poured as a fuel line, lubricant line or as a supply line for another fluid medium.
  • the components mentioned, in which the inner contours are formed by core shapes, can have a multiplicity of different supply lines. Precisely cast-in pipes, which are partially mechanically opened (cut or cut) at predetermined points, thus offer many advantages.
  • tube holders with in each case one or more holding sections are integrated as required in core molds or in individual cores, each of which frees a recess (for example in pump cores, nozzle cores, channel cores, water jacket cores, crankcase cores, bore cores, etc.).
  • a recess for example in pump cores, nozzle cores, channel cores, water jacket cores, crankcase cores, bore cores, etc.
  • One or more tubes are inserted into the holding portions, and after casting of the component, non-poured portions of the tube holders are removed.
  • the pipes are opened, if necessary, in the areas of the recessed openings or at other locations, in particular by mechanical machining.
  • the molded component of an internal combustion engine formed according to the invention is characterized in that it has a cast-in holding portion of a pipe holder or a part thereof, which is arranged locally on the outer circumference of the cast-in tube.
  • the pipe support which was integrated into the outer mold or into the core mold, served during the casting of the component to stored so that it could expand in the axial direction, but was secured in radial directions against displacements caused by the buoyancy forces of the liquid casting material.
  • the cast component according to the invention thus has a positionally cast-in pipe, which is a prerequisite, for example, if the pipe is to be selectively opened in the course of a mechanical processing at a precisely predetermined location or just not to be hit by a hole introduced at a predetermined location.
  • the cast-in tube is a fuel line.
  • a cast as a pipe lubricant line or a conduit for another fluid medium is advantageously feasible.
  • the cast component may advantageously be a cylinder head. Due to the tight space conditions in such a component described above, the solution according to the invention offers here.
  • the cast component can advantageously be a crankcase or an attachment of the crankcase, in particular a transmission housing, a wheel housing, an oil sump or the like.
  • FIG. 1 shows a cross section through an inventive cast cylinder head with a first embodiment of a Rohrhaittation invention
  • FIG. 2 the tube holder from FIG. 1,
  • Fig. 3 shows a second embodiment of a pipe holder according to the invention
  • Fig. 3a shows a detail from FIG. 3,
  • FIG. 4 is a fragmentary cross-section through a crankcase cast in accordance with the invention with a third embodiment of a pipe retainer according to the invention and FIG
  • Fig. 1 is a schematic representation showing different stages in the inventive production of a cast component 1 of an internal combustion engine according to the invention with a cast-in pipe 3 as a supply line.
  • the illustrated, already mechanically machined component is exemplarily a cylinder head 2, which was produced in a casting process with lost molds and permanent model or a casting process with permanent molds, in each of which a solid core mold 4 is stored in a divided outer mold.
  • the illustrated supply line in this example is a fuel line.
  • the tube 3 was cast by means of a pipe holder according to the invention 5, which is shown separately in Fig. 2, positionally accurate in the cylinder head 2. This was done before pouring in a core mold 4 (here in a single core, which frees a recess for an injection nozzle), the pipe holder 5 is integrated.
  • a pipe holder 5 has been integrated into a plurality of core molds 4, each of which has an injection nozzle recess.
  • the einzug manende tube 3 was in holding sections 6 of the pipe supports 5, the training and function will be described below, used in the course of core assembly.
  • the cylinder head 2 After assembly of the core molds 4 to the complete inner mold, which forms the inner contour of the component 1, and the assembly of the inner mold in the respective single or multiple divided outer mold, which forms the outer contour of the component, the cylinder head 2 was cast with the respective method.
  • the core or cores for the injection nozzle recess (s) could alternatively also be mounted in a hood core or in an outer mold half.
  • the pipe holder 5 shown in Figs. 1 and 2 is formed in this perennialsbeisiel as a plate-like element 5a and was made for example of a steel sheet. It has an anchoring section 7, which is anchored without play in the core mold 4 to be recognized in FIG. 1, and a holding section 6 for receiving the pipe 3 to be infiltrated.
  • the holding portion 6 is formed such that - as can be seen in Fig. 2 - locally surrounds the outer circumference 8 of the tube 3 at least partially and with little play (here circumferentially preferably 0.2 mm). It is thereby achieved that the tube 3 can expand during casting in the axial direction, but is secured against caused by the buoyancy forces of the liquid casting material displacements in the radial directions.
  • the holding section 6 is advantageously advantageous here. formed like a gel and includes to secure the pipe inside a pipe abutment point. 9
  • the pipe support 5, namely the anchoring portion 7, has been inserted into the core mold 4 (e.g., shot into the core) directly during manufacture.
  • the anchoring section 7 has a system 10, advantageously at least two systems 10 (contact points, contact surfaces, etc.), on.
  • the holding portion 6 of the pipe holder 5 advantageously forms a centering point 11, for example, by a mandrel engages in the holding portion 6 in the core tool.
  • the pipe holder 5 has at least one cutout 12. In the illustrated embodiment, three such recesses 12 are formed in the anchoring portion 7.
  • Fig. 1 it can be seen that the accurately cast in the cylinder head 2 tube 3 (the fuel line) is opened in the course of mechanical processing of the cast component 1 at a predetermined location. Namely, the pipe is cut marginal in the introduction of the stepped injection nozzle bore 13. - Further, in the component 1 further formed by cores cavities 14 and subsequently introduced holes 15, some of which are exemplarily provided with reference numerals to recognize.
  • the diameter of the injection nozzle bore 13 in the region of the cast-in tube 3 is indicated by D in FIG.
  • D The diameter of the injection nozzle bore 13 in the region of the cast-in tube 3 is indicated by D in FIG.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a pipe holder 5 according to the invention. Identical features are designated by the same reference numerals as in FIG. 2.
  • the tube holder 5 has a plurality of holding sections 6 (shown by way of example here are 3 holding sections, of course, other numbers are possible), so that a plurality of tubes 3 are mounted with exact positioning during the casting of the component 1 with such a tube holder 5 introduced into a core mold 3 or an outer mold can be.
  • the pipe holder 5 has several systems 10.
  • a holding section 6 is a centering point 11 of the holder 5 during insertion into the core mold 4.
  • the pipe holder 5 in Fig. 3 has predetermined breaking points 16. By this measure, it is possible to remove the non-cast part of the pipe holder 5 from the recess produced by the core mold 4 in an unobtrusive manner after the casting and sanding of the component 1.
  • the principle of a so-called breaking point is shown in FIG. 3a, which is, for example, a notch 16a embossed locally in the pipe holder 5 in a predetermined area. By bending the pipe bracket 5 can be stopped at these points.
  • FIG. 3a is, for example, a notch 16a embossed locally in the pipe holder 5 in a predetermined area.
  • FIGS. 4 and 5 show a second exemplary embodiment of a component 1 according to the invention cast by the method according to the invention for an internal combustion engine with a plurality of tubes 3 which are cast in the correct position as supply lines.
  • This is a section of a cast crankcase 17th
  • the four tubes 3 to be recognized were cast into the crankcase 17 in a positionally accurate manner by means of a tube holder 5 according to the invention, which is shown separately in FIG. 5.
  • the pipe holder 5 was integrated before casting into a core mold 4 (here in a single core, which frees a recess for a fuel pump).
  • a tube holder 5 was integrated into a plurality of core molds 4, each of which has a fuel pump recess.
  • the einzug manenden tubes 3 were in the holding sections 6 of the pipe supports 5, the training and function will be described below, used in the course of core assembly.
  • the core molds 4 After installation of the core molds 4 in the outer mold, the core molds 4 here form part of the outer contour of the component 1, and the assembly of the inner mold into the respective single or multiple divided outer mold, which forms the outer contour of the component, the crankcase 17 with the cast in each case.
  • the pipe holder 5 shown in Figs. 4 and 5 is formed in this embodiment as a plate-like member 5a and was made for example of a steel sheet. It has here web-like anchoring sections 7, which are anchored without play in the core mold 4 to be recognized in FIG. 4, and four holding sections 6 for receiving the pipes 3 to be infiltrated.
  • the holding portions 6 are formed such that - as can be seen in Fig. 5 - locally surrounds the outer circumference 8 of the respective tube 3 here completely and with little play (in this case preferably around 0.2 mm). It is thereby achieved that the tubes 3 can expand during casting in the axial direction, but are secured against movements caused by the buoyancy forces of the liquid casting material in the radial directions.
  • the holding portions 6 are advantageously formed like a ring here. NATURALLY Lich other numbers, configurations and Anornditch of holding sections on the pipe support are possible, for example, areas in which the holding portion does not completely surround a pipe.
  • the pipe holder 5 has been positioned accurately in the core mold 4.
  • the pipe 3a surrounded by the core mold 4 is a fuel pipe.
  • the non-cast-in areas of the tube holder 5 are removed after the casting and sanding of the cast component 1.
  • the cast-in tube 3b forms e.g. a fuel return line.
  • the cast-in pipe 3c may be a lubricant line.
  • the lower tube 3d which has been cut laterally here by a mechanically introduced bore 18, can guide lubricant and form a connection point for the lubricant supply to an attachment of the crankcase 17.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines gegossenen Bauteiles (1) einer Brennkraftmaschine mit einem eingegossenen Rohr (3) in einem Gießverfahren mit verlorenen Formen und Dauermodell oder einem Gießverfahren mit Dauerformen, bei welchem eine feste Kernform (4) in einer geteilten Außenform gelagert wird. Um das Problem der Lageveränderung des Rohres während des Gießens des Bauteiles (1) zu lösen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass in die Außenform bzw. die Kernform (4) eine gesonderte Rohrhalterung (5) integriert wird. Das Rohr (3) wird in einen Halteabschnitt (6) der Rohrhalterung (5) eingesetzt, der derart ausgebildet wurde, dass er örtlich den Außenumfang (8) des Rohres (3) mindestens teilweise und mit geringem Spiel umgibt, so dass sich das Rohr (3) beim Gießen in Achsrichtung ausdehnen kann, jedoch gegen durch die Auftriebskräfte des flüssigen Gussmaterials bedingte Verschiebungen in radialen Richtungen gesichert ist. Anschließend wird das Bauteil (1) mit dem jeweiligen Verfahren gegossen.

Description

Verfahren zum Herstellen eines gegossenen Bauteiles mit einem eingegossenen Rohr
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines gegossenen Bauteiles einer Brennkraftmaschine mit einem eingegossenen Rohr in einem Gießverfahren mit verlorenen Formen und Dauermodell oder in einem Gießverfahren mit Dauerformen, ' bei welchem eine feste Kernform in einer geteilten Außenform gelagert wird, sowie ein gegossenes Bauteil einer Brennkraftmaschine mit einem eingegossenen Rohr und eine entsprechende Gießform.
Brennkraftmaschinen sind in Form von Verbrennungsmotoren wesentlicher Bestandteil von Fahrzeugen (z.B. PKW und Nutzfahrzeuge, Schiffe etc.) und kommen auch als stationäre Motore zum Einsatz. Dabei enthalten Brennkraftmaschinen zahlreiche gegossene Bauteile, die mindestens eine Versorgungsleitung (auch Führungskanal genannt) aufweisen, die ein fluides Medium (z.B. Öl, Wasser, Gas oder andere flüssige bzw. gasförmige Medien) zu einer Bedarfstelle im Motor bzw. in angrenzenden Bereichen weiterleitet . Manche Führungskanäle können auch selbst der Kühlung eines Bauteils dienen. Bedarfstellen sind die Orte, an denen das ' jeweilige Medium benötigt wird, z.B. zu schmierende Lager, zu kühlende Bereiche, Kraftstoffpumpen, Kraftstoffeinspritzdüsen usw.
Eine Versorungsleitung bzw. mehrere Versorgungsleitungen kommt bzw. kommen insbesondere in einem Zylinderkopf, Zylinderkurbelgehäuse bzw. dazu benachbarten Anbauteilen vor. Dabei handelt es sich um gegossene konturenreiche Bauteile mit kerngebildeten Innenkonturen. Innenkonturen bei einem Zylinderkopf sind beispielsweise: unterer und oberer Wassermantel, Einlasskanal (evtl. mit Sammelrohr) , Auslasskanal, Stösel- -und Räderkern, Ölrücklauf, Düsenstock etc.
Aufgrund der Vielzahl der in solchen gegossenen Bauteilen unterzubringenden Komponenten (in einem Zylinderkopf z.B. Durchbrüche oder Freisparungen für Zündkerzen, Einspritzdüsen, Ventile, Befestigungsmittel - z.B. Zylinderkopfschrauben -, Versorgungsleitungen, Kühlkanäle, Kühlwasserkammern, Nockenwel- lenlagerstellen usw.) sind die Platzverhältnisse sehr beengt, weswegen zum Gießen relativ komplexe Gießformen erforderlich sind. Der Verlauf der Versorgungsleitungen richtet sich nach den jeweiligen konstuktiven Gegebenheiten und kann nicht frei gewählt werden.
Versorungsleitungen (z.B. KraftStoffleitungen und Schmieröl - leitungen - jweils Zulaufleitungen und Rücklaufleitungen
(Leckölleitungen) -) werden in bekannter Weise durch mechanische Bearbeitung auf Werkzeugmaschinen bzw. Transferstraßen eingebracht, d.h. gebohrt. Dazu werden in mehreren aufwändigen, hochpräzise auszuführenden Arbeitsschritten lange
(z.T. parallele) Bohrungen und mehrere kürzere Bohrungen, die Abzweigungen zu den einzelnen Bedarfstellen bilden, in das Bauteil gebohrt, was einen erheblichen Arbeits- und damit Kosten- sowie Investitionsaufwand darstellt. Anschließend müssen zahlreiche, nicht benötigte Zugänge dauerhaft und sicher verschlossen werden. Sehr lange, geradlinige Versorungsleitungen, wie die des Hauptölkanales bei einem Zylinderkurbelgehäuse werden heute auch schon vereinzelt gegossen durch Umgießen eines Rohres oder durch Freisparen durch einen entsprechenden Kern. Ein Nachteil bei nachträglich mechanisch in ein Bauteil eingebrachten oder durch Umgießen von Kernen freigesparten Versorgungsleitungen besteht darin, dass das gegossene Bauteil Gießporositäten aufweist. Wenn derartige Versorgungsleitungen angebohrt werden, um beispielsweise eine Kraftstoffeinspritz- düse anzuschließen, ist es schwierig, flüssigkeitsdichte Übergänge in den Übergangsbereichen herzustellen.
Aus der DE 199 61 092 Al ist bekannt, in einem gegossenen Zylinderblock bzw. Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors während der Fertigung als Rohre vorgeformte Kühlkanäle mit kleinem Durchmesser einzugießen. Diese führen um Bauelemente wie Zündkerzen oder Kraftstoffeinspritzdüsen herum und bilden ein Kühlsystem für die Flüssigkeitskühlung des Verbrennungsmotors. Die DE 33 00 924 C2 lehrt, zur Wasserkühlung von Stegen zwischen eng und direkt zusammengegossenen Zylindern eines Zylinderblockes einer wassergekühlten Brennkraftmaschine in das die Stege bildende Gußmaterial Rohre einzugießen, die eine Verbindung zwischen den seitlichen Kühlwassermänteln des Zylinderblockes herstellen. Dadurch ergibt sich eine intensive Kühlung der hoch beanspruchten Stegbereiche.
Die DE 103 04 971 B4 offenbart in ein gegossenes Kurbelgehäuse als Rohre eingegossene Schmiermittelkanäle zur Versorgung von Lagerstellen (Nockenwellenlager bzw. Kurbelwellenlager) mit Schmiermittel. Durch das nachträgliche Einbringen einer Hauptölbohrung in das Kurbelgehäuse werden die eingegossenen Rohre geöffnet und somit die Versorgungsleitungen zu den Lagerstellen an die Hauptölbohrung angeschlossen.
In der DE 102 60 837 Al ist eine als Rohr in einen Zylinderkopf eingegossene Kraftstoffleitung beschrieben. Im Zuge der mechanischen Bearbeitung des Zylinderkopfes wird das Rohr - A -
durchbohrt und ein Kraftstoffeinspritzventil in diese Bohrung mittels Dichtelementen eingesetzt.
Gegossene Bauteile mit als Rohren eingegossenen Versorgungsleitungen, die durch mechanische Bearbeitungsmaßnahmen an genau vorgegebenen Stellen geöffnet werden, sind in der Praxis bisher nicht bzw. nicht zufriedenstellend herstellbar. Die Schwierigkeiten, ein gegossenes Bauteil mit einem eingegossenen Rohr herzustellen, gehen darauf zurück, dass das in eine Außenform und/oder in eine Kernform eingebrachte Rohr aufgrund der starken Aufheizung während des Gießprozesses (bei Gusseisen beträgt die Aufheizung des Rohres ca. 800 - 900 0C) durch die Auftriebskräfte des flüssigen Gussmaterials sowie durch die eigene Wärmeausdehnung Belastungen erfährt, die es in seiner montierten Ursprungslage verändern. Das hat zur Folge, dass sich das Rohr in dem gegossenen Bauteil nicht mehr in der vorgegebenen Lage befindet. Dies führt insbesondere dann zu Problemen, wenn das eingegossene Rohr im Zuge einer mechanischen Nachbearbeitung des Gussteiles an exakt vorbestimmten Stellen lokal geöffnet werden soll.
Die oben genannte Kernform bildet die Innenkontur des Gussstückes und umfasst einen oder mehrere Einzelkerne oder ein zusammengebautes Kernpaket, wobei die genannten Komponenten der Kernform in bekannter Weise mit unterschiedlichen und üblichen Fertigungsverfahren z.B. aus einem mineralischen, feuerfesten, körnigen Grundstoff und einem Bindemittel in Kernwerkzeugen hergestellt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines gegossenen Bauteiles einer Brennkraftmaschine mit einem oder mehreren eingegossenen Rohr(en) bereitzustellen, mit dem das Problem der Lageveränderung des Rohres wäh- rend des Gießens gelöst wird. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein gegossenes Bauteil mit mindestens einem eingegossenen Rohr und eine entsprechende Gießform zu schaffen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der oben geannten Art erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1.
Durch das Vorsehen mindestens einer gesonderten, in die einfach oder mehrfach geteilte Außenform bzw. in die Kernform integrierten Rohrhalterung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen gelingt es, in ein Bauteil ein Rohr mit hoher Positionsgenauigkeit einzugießen. Das bedeutet, dass das Rohr trotz der beim Gießen auf das Rohr einwirkenden Kräfte genau die vorgegebene Lage beibehält bzw. sich die Lage nur in vorgegebenen Grenzen ändern kann. Vorteilhafterweise werden mehrere Versorgungsleitungen als Rohre eingegossen.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Rohrhalterung ist ein gesondertes Element, das vor dem Gießen in die Außenform bzw. in die Kernform (in einen Einzelkern oder in ein Kernpaket) integriert wird. Die genaue Anzahl an Rohrhalterungen, die für das lagegenaue Eingießen des Rohres erforderlich ist, hängt von der Art des zu gießenden Bauteiles ab. Bei mehreren Rohrhalterungen können diese ausschließlich in der Außenform oder ausschließlich in der Kernform integriert sein. Auch ist es möglich, mindestens eine Rohrhalterung in die Außenform und mindestens eine Rohrhalterung in die Kernform zu integrierten. Die Rohrhalterung wird dabei fest in der Außenform bzw. in der Kernform verankert. Wenn mehrere Rohrhalterungen eingesetzt werden, liegen diese als gesonderte Elemente vor, d.h. es handelt sich um Einzelelemente, die untereinander keine starre Verbindung haben. Sie können jeweils an den Stellen innerhalb des gesamten Formaufbaus zum Einsatz kommen, an denen sie benötigt werden, um dem eingegossenen Rohr seine vorbestimmte Position zu sichern. Dadurch, dass die einzelnen Rohrhalterungen untereinander nicht verbunden sind, unterliegen sie nicht den gießtechnisch bedingten Deformationskräften, wie sie eingegossene Rohre ohne Halterung oder eingegossene Rohre zusammen mit einer starren Positioniervorrichtung (vgl. DE 42 26 207 Cl) erfahren.
Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte Rohrhalterung weist einen Verankerungsabschnitt zur Verankerung in der Außenform bzw. Kernform und einen Halteabschnitt zur Aufnahme und Lagerung des einzugießenden Rohres auf. Die Rohrhalterung kann auch als "Zentrierelement" bezeichnet werden.
Im Zuge der Kernmontage (d.h. dem Zusammenbau der Gießform) wird das Rohr in den Halteabschnitt der Rohrhalterung eingesetzt. Dadurch dass der Halteabschnitt derart ausgebildet wurde, dass er örtlich den Außenumfang des Rohres mindestens teilweise umgibt, ist das Rohr während des Gießprozesses gegen durch die Auftriebskräfte des flüssigen Gussmaterials bedingte radiale Abweichung von der zentrischen Lage gesichert. Das Rohr wird in enger Toleranz gelagert. Der Halteabschnitt kann vorzugsweise eine ösenartige oder bügelartige Form haben. Selbstverständlich sind andere Ausbildungen mit an das Rohr angepassten Konturen möglich. Dadurch, dass zwischen der Innenkontur des Halteabschnittes und dem Außenumfang des Rohres ein geringer Abstand (d.h. ein geringes Spiel) besteht, kann sich das Rohr beim Gießen in seiner Achsrichtung ausdehnen bzw. bewegen, so dass es keine Deformationen erfährt. Das Rohr wird somit während des Eingießens schwimmend gelagert. Der Abstand zwischen der Innenkontur des Halteabschnittes und dem Außenumfang des Rohres hängt von dem jeweiligen Toleranzbe- reich ab. Die Höhe des jeweiligen Toleranzbereiches wird durch die Größe des jeweils zu gießenden Bauteiles bestimmt. Vorzugsweise kann der Abstand 0,2 mm umlaufend betragen (bezogen auf gegossene Bauteile für Brennkraftmaschinen aus dem PKW- und Nutzfahrzeug-Bereich) . Anschließend wird das Bauteil mit dem jeweiligen Verfahren gegossen.
Das Bauteil kann dabei mit unterschiedlichen Gießverfahren gefertigt werden. Gemäß einer ersten vorteilhaften Verfahrensvariante wird das Bauteil in einem Gießverfahren mit verlorener Form und Dauermodell gegossen, z.B. in einem reinen Kernform- Verfahren, einem Kernform- i.V.m. Grünform-Verfahren, Kernform- i.V.m. Kaltharzform-Verfahren usw. Nach einer zweiten vorteilhaften Verfahrensvariante wird das Bauteil in einem Gießverfahren mit Dauerform gegossen, z.B. Kokillen-Guß, Druckguß, Spritzguß usw.
Es ist vorteilhaft, wenn die Rohrhalterung aus einem Material besteht, das mit dem Gussmaterial des gegossenen Bauteiles verwandt ist, d.h die physikalischen Eigenschaften (insbesondere die Schmelzpunkte) sollten zueinander passen. Wenn die jeweiligen Materialien aufeinander abgestimmt sind, wird dadurch vorteilhaft erreicht, dass die Rohrhalterung beim Gießen des Bauteiles randlich anschmilzt und dadurch eine feste Verbindung mit dem Gussteil entsteht. Bei einem zu gießenden Bauteil aus Gusseisen oder einer Gusseisen-Legierung sollte die Halterung somit ebenfalls vorteilhaft aus Gusseisen, einer Gusseisen-Legierung oder bevorzugt aus Stahl bestehen. Bei einem Bauteil aus Leichtmetall sollte eine Leichtmetall-Halte- rung, bei einem Bauteil aus Buntmetall bzw. einer Buntmetall - Legierung sollte eine Halterung aus Buntmetall- bzw. einer Buntmetall -Legierung zum Einsatz kommen usw. Auch das Material des einzugießenden Rohres wird vorteilhafterweise so auf das jeweilige Gussmaterial abgestimmt, dass das Rohr während des Gießens am Umfang anschmilzt. Dadurch wird eine besonders feste Verbindung hergestellt und eine hohe Belastbarkeit des Gussteiles erreicht.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Rohrhalterung ein plattenartiges Element in die Außenform bzw. in die Kernform integriert. "Plattenartig" bedeutet dabei, dass es sich um ein flaches Element handelt, das auf zwei gegenüberliegenden Seiten von je einer im Verhältnis zur Dicke ausgedehnten im wesentlichen ebenen Fläche begrenzt ist. Eine derartige Rohrhalterung lässt sich auf unaufwändige Weise in großer Stückzahl aus einem Metall - blech fertigen, z.B. herausschneiden. Weitere Vorteile einer plattenartigen Rohrhalterung sind, dass sie vom Kernwerkzeug gut aufgenommen und bei der Kernfertigung bzw. Formfertigung gut integriert werden kann. Selbstverständlich könnte die einzelne Rohrhalterung auch anders ausgebildet sein, z.B. ein in Schweißkonstruktion oder Gusskonstruktion gefertigter einzelner Körper, der jeweils an einer einzigen Positionsstelle (d.h. Stelle, an der das Rohr positionsgenau gehalten werden soll) in die Außenform bzw. in die Kernform integriert wird.
Vorteilhaft ist es, wenn der Verankerungsabschnitt der Rohrhalterung direkt bei der Herstellung der Außenform bzw. der Kernform in die Außenform bzw. Kernform eingebracht wird (z.B. eingeschossen wird), da dadurch eine feste, spielfreie Verankerung erzeugt wird. Ein nachträgliches Einbringen der Rohrhalterung in die Außenform bzw. Kernform ist ebenfalls möglich, aber aufwändiger. Die Rohrhalterung wird in der Außenform bzw. in der Kernform bei der Herstellung der Außenform bzw. Kernform vorteilhafterweise dreidimensional lagegenau - S -
positioniert . Dafür weist die Rohrhalterung mindestens eine Anlage (z.B. eine umlaufende Anlage) , vorzugsweise mehrere Anlagen, Anlagestellen, Anlagefläche oder dergleichen, auf.
Um die Stabilität der Kernform bzw. der Außenform nicht durch das Einbringen der Rohrhalterung zu schwächen, ist an der Rohrhalterung vorteilhafterweise mindestens eine Ausnehmung ausgebildet worden. Die Kernformfestigkeit bzw. Kernfestigkeit bleibt somit trotz eingebrachter Rohrhalterung erhalten.
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nach dem Gießen des Bauteiles nicht eingegossene Teile der Rohrhalterung entfernt. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn eine Rohrhalterung eingegossen wird, die in mindestens einem vorgegebenen Bereich bzw. mindestens einer definierten Stelle mindestens eine Sollbruchstelle aufweist. Dabei kann es sich beispielsweise um eine örtlich eingeprägte Einkerbung handeln. Durch diese einfache Maßnahme können nach dem Gießen des Bauteiles im Rahmen von Putzbearbeitung nicht eingegossene Bereiche der Rohrhalterung, wobei es sich insbesondere um die während des Gießens in der Form befindlichen Verankerungsabschnitte handelt, unaufwändig aus dem Bauteil entfernt werden.
Je nach Konstruktion der zu gießenden Bauteile und dem dazu entsprechenden Formaufbau, d.h. der Außenform, und dem erforderlichen Kernaufbau, d.h. der Innenform, sind die Rohrhalterungen in ihrer Ausführung unterschiedlich und den jeweiligen Bedürfnissen angepasst . Wenn beispielsweise gemäß einer vorteilhaften Variante mehrere Rohre eingegossen und während des Gießens positionsgenau gelagert werden sollen, kann vorteilhaft eine Rohrhalterung mit mehreren entsprechenden Halteabschnitten eingesetzt werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das eingegossene Rohr im Zuge der mechanischen Bearbeitung des gegossenen Bauteiles an einer vorgegebenen Stelle geöffnet, d.h. durchtrennt oder - was vorteilhaft realisierbar ist - randlich angeschnitten. Für derartige Ausführungen ist das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren besonders gut geeignet. Die erfindungsgemäße Verwendung einer erfindungsgemäßen Rohrhalterung bzw. mehrerer erfindungsgemäßer Rohrhalterungen ermöglicht erstmals mit einer unaufwän- digen Maßnahme das exakte, positionsgenaue Eingießen von Rohren in ein gegossenes Bauteil. Trotz der auf das Rohr beim Eingießen einwirkenden Kräfte befindet sich das eingegossene Rohr in dem gegossenen Bauteil genau in der Lage, in der es für die anschließende mechanische Bearbeitung benötigt wird. Aufgrund der erfindungsgemäß erzielten Positionsgenauigkeit des eingegossenen Rohres ist es vorteilhaft erstmals möglich, im Zuge einer mechanischen Bearbeitung das eingegossene Rohr gezielt lediglich randlich anzuschneiden. Je nach gegossenem Bauteil kann es sich bei der mechanischen Bearbeitung beispielsweise um das Einbringen einer Hauptölbohrung, das Einbringen einer Bohrung für Einspritzdüsen bzw. Einsteckpumpen etc. handeln. Die in dem Schnittbereich der mechanischen Bearbeitung zu dem eingegossenen Rohr erforderliche sehr hohe Positionsgenauigkeit wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht. Vorzugsweise wird die Rohrhalterung, bezogen auf den Formaufbau, im Zentrum der geplanten mechanischen Bearbeitung positioniert, da das eingegossene Rohr dort mit der höchsten Genauigkeit anzutreffen ist.
Vorteilhafterweise kann in dem Verfahren ein Zylinderkopf, ein Kurbelgehäuse oder ein Anbauteil des Kurbelgehäuses, insbesondere ein Getriebegehäuse, ein Rädergehäuse, eine Ölwanne oder dergleichen, gegossen werden, wobei mindestens ein Rohr als Kraftstoffleitung, Schmiermittelleitung oder als Versorgungsleitung für ein anderes fluides Medium eingegossen wird. Die genannten Bauteile, bei denen die Innenkonturen durch Kernformen gebildet sind, können eine Vielzahl unterschiedlicher Versorgungsleitungen aufweisen. Lagegenau eingegossene Rohre, die teilweise an vorgegebenen Stellen mechanisch geöffnet (durchtrennt bzw. angeschnitten) werden, bieten hier somit viele Vorteile. In einer vorteilhaften Weiterbildung werden hierfür je nach Bedarf in Kernformen bzw. in Einzelkerne, die jeweils eine Ausnehmung freisparen (beispielsweise in Pumpenkerne, Düsenkerne, Kanalkerne, Wassermantelkerne, Kurbelraumkerne, Bohrungskerne usw.) Rohrhalterungen mit jeweils einem oder mehreren Halteabschnitt (en) integriert. Ein Rohr oder mehrere Rohre wird/werden in die Halteabschnitte eingesetzt, und nach dem Gießen des Bauteiles werden nicht eingegossene Bereiche der Rohrhalterungen entfernt. Im Zuge einer mechanischen Bearbeitung des Bauteiles werden die Rohre - falls erforderlich - in den Bereichen der freigesparten Ausnehmungen oder an anderen Stellen geöffnet, insbesondere durch eine mechanische Zerspanung .
Die oben genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein gegossenes Bauteil einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 13.
Das gemäß der Erfindung ausgebildete gegossene Bauteil einer Brennkraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass es einen eingegossenen Halteabschnitt einer Rohrhalterung oder einen Teil davon aufweist, der örtlich an dem Außenumfang des eingegossenen Rohres angeordnet ist. Dabei hatte die in die Außenform bzw. in die Kernform integriert gewesene Rohrhalterung während des Gießens des Bauteiles dazu gedient, das Rohr der- art zu lagern, dass es sich in Achsrichtung ausdehnen konnte, jedoch in radialen Richtungen gegen durch die Auftriebskräfte des flüssigen Gussmaterials bedingte Verschiebungen gesichert war. Das erfindungsgemäße gegossene Bauteil weist somit ein positionsgenau eingegossenes Rohr auf, was beispielsweise Voraussetzung ist, wenn das Rohr im Zuge einer mechnischen Bearbeitung an einer genau vorgegebenen Stelle gezielt geöffnet werden soll oder an einer vorgegebenen Stelle eben nicht durch eine eingebrachte Bohrung getroffen werden soll.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung handelt es sich bei dem eingegossenen Rohr um eine Kraftstoffleitung. Auch eine als Rohr eingegossene Schmiermittelleitung oder eine Leitung für ein anderes fluides Medium ist vorteilhaft realisierbar. Bei dem gegossenen Bauteil kann es sich vorteilhaft um einen Zylinderkopf handeln. Aufgrund der eingangs beschriebenen engen Platzverhältnisse in einem derartigen Bauteil bietet sich die erfindungsgemäße Lösung hier an. Alternativ kann es sich bei dem gegossenen Bauteil vorteilhaft um ein Kurbelgehäuse oder um ein Anbauteil des Kurbelgehäuses, insbesondere um ein Getriebegehäuse, ein Rädergehäuse, eine Ölwanne oder dergleichen, handeln.
Darüber hinaus wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Gießform mit den Merkmalen des Anspruches 17.
Vorteilhafte Ausführungen der Gießform sind in den Unteransprüchen angegeben. Die einzelnen Merkmale und Vorteile der im Rahmen der Erfindung eingesetzten Rohrhalterung wurden bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird diesbezüglich auf die entsprechenden obigen Ausführungen verwiesen. In den Zeichnungen sind gegossene Bauteile und Rohrhalterungen zur Verdeutlichung der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen :
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß gegossenen Zylinderkopf mit einer ersten Ausführung einer erfindungsgemäßen Rohrhaiterung,
Fig . 2 die Rohrhaiterung aus Fig. 1,
Fig . 3 eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Rohrhaiterung,
Fig . 3a ein Detail aus Fig. 3,
Fig . 4 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß gegossenes Kurbelgehäuse mit einer dritten Ausführung einer erfindungsgemäßen Rohrhai - terung und
Fig. 5 die Rohrhalterung aus Fig. 4.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung und zeigt unterschiedliche Stadien bei der erfindungsgemäßen Herstellung eines erfindungsgemäßen gegossenen Bauteiles 1 einer Brennkraftmaschine mit einem eingegossenen Rohr 3 als Versorgungsleitung. Bei dem dargestellten, bereits mechanisch bearbeiteten Bauteil handelt es sich exemplarisch um einen Zylinderkopf 2, der in einem Gießverfahren mit verlorenen Formen und Dauermodell oder einem Gießverfahren mit Dauerformen, bei welchem jeweils eine feste Kernform 4 in einer geteilten Außenform gelagert wird, hergestellt wurde. Bei der dargestellten Versorgungsleitung handelt es sich in diesem Beispiel um eine KraftStoffleitung.
Das Rohr 3 wurde mittels einer erfingungsgemäßen Rohrhalterung 5, die in Fig. 2 separat dargestellt ist, positionsgenau in dem Zylinderkopf 2 eingegossen. Dafür wurde vor dem Gießen in eine Kernform 4 (hier in einen Einzelkern, der eine Ausnehmung für eine Einspritzdüse freispart) die Rohrhalterung 5 integriert. Bei dem als Ausführungsbeispiel dargestellten Zylinderkopf 2 wurde in mehrere Kernformen 4, die jeweils eine Einspritzdüsen-Ausnehmung freisparen, jeweils eine Rohrhalterung 5 integriert. Das einzugießende Rohr 3 wurde in Halteabschnitte 6 der Rohrhalterungen 5, deren Ausbildung und Funktion weiter unten beschrieben wird, im Zuge der Kernmontage eingesetzt. Nach dem Zusammenbau der Kernformen 4 zur kompletten Innenform, die die Innenkontur des Bauteiles 1 bildet, und der Montage der Innenform in die jeweilige einfach oder mehrfach geteilte Außenform, die die Außenkontur des Bauteiles bildet, wurde der Zylinderkopf 2 mit dem jeweiligen Verfahren gegossen. - In Abhängigkeit von der jeweiligen Konstuktion des zu gießenden Zylinderkopfes könnte (n) der Kern bzw. die Kerne für die Einspritzdüsen-Ausnehmung (en) alternativ auch in einem Haubenkern oder in einer Außenformhälfte gelagert sein.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Rohrhalterung 5 ist in diesem Ausführungsbeisiel als plattenartiges Element 5a ausgebildet und wurde beispielsweise aus einem Stahlblech gefertigt. Sie weist einen Verankerungsabschnitt 7, der in der in Fig. 1 zu erkennenden Kernform 4 spielfrei verankert ist, und einen Halteabschnitt 6 zur Aufnahme des einzugießenden Rohres 3 auf. Der Halteabschnitt 6 ist derart ausgebildet, dass er - wie in Fig. 2 zu erkennen ist - örtlich den Außenumfang 8 des Rohres 3 mindestens teilweise und mit geringem Spiel (hier umlaufend vorzugsweise 0,2 mm) umgibt. Dadurch wird erreicht, dass sich das Rohr 3 beim Gießen in Achsrichtung ausdehnen kann, jedoch gegen durch die Auftriebskräfte des flüssigen Gussmaterials bedingte Verschiebungen in radialen Richtungen gesichert ist . Der Halteabschnitt 6 ist hier vorteilhaft bü- gelartig ausgebildet und umfasst zur Sicherung des Rohres nach innen eine Rohranlagestelle 9.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführung wurde die Rohrhalterung 5, und zwar der Verankerungsabschnitt 7, direkt bei der Herstellung der Kernform 4 in diese eingebracht (z.B. in den Kern eingeschossen) . Um die Rohrhalterung 5 in dem Kernwerkzeug bei der Herstellung der Kernform 4 dreidimensional in der erforderlichen Stellung zu halten und damit positionsgenau in die Kernform 4 einzubringen, weist der Verankerungsabschnitt 7 eine Anlage 10, vorteilhafterweise mindestens zwei Anlagen 10 (Anlagestellen, Anlageflächen etc.), auf. Um die Anzahl an Anlagen 10 und damit den Aufwand für eine exakte Positionierung gering zu halten, bildet der Halteabschnitt 6 der Rohrhalterung 5 hier vorteilhafterweise eine Zentrierstelle 11, indem beispielsweise in dem Kernwerkzeug ein Dorn in den Halteabschnitt 6 eingreift. Durch die Anlagen 10 und die Zentrierstelle 11 wird die Rohrhalterung 5 positionsgenau in die Kernform 4 eingebracht, was dafür sorgt, dass das Rohr positionsgenau in das Bauteil eingegossen werden kann. Die räumlichen Parameter für das Rohr im späteren Gussstück sind auf diese Weise im Vorfeld genau vorgegeben.
Um die Kernform 4 durch den eingebrachten Verankerungsabschnitt 7 nicht zu schwächen, d.h. ein Auseinanderfallen der Kernform 4 zu verhindern, weist die Rohrhaltung 5 mindestens eine Freisparung 12 auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei derartige Freisparungen 12 in dem Verankerungsabschnitt 7 ausgebildet .
Nach dem Gießen des Bauteiles 1 und Entsanden des Rohguss- stückes (d.h. dem Entfernen von Kern- bzw. Formstoff) werden im Rahmen von Putzmaßnahmen nicht eingegossene Bereiche der Rohrhalterung 5, insbesondere die in die Kernform 4 integriert gewesenen Verankerungsabschnitte 7, entfernt. Es verbleiben somit nur die in das Gussstück eingegossenen Bereiche der Rohrhalterung 5 (insbesondere Teile der Halteabschnitte 6) in dem gegossenen Bauteil 1. An den eingegossenen Halteabschnitten 6 bzw. deren Teilen, die am Außenumfang 8 des Rohres 3 angeordnet sind, ist zu erkennen, dass das gegossene Bauteil 1 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.
In Fig. 1 ist zu erkennen, dass das positionsgenau in den Zylinderkopf 2 eingegossene Rohr 3 (die Kraftstoffleitung) im Zuge der mechanischen Bearbeitung des gegossenen Bauteiles 1 an einer vorgegebenen Stelle geöffnet wird. Und zwar wird das Rohr beim Einbringen der abgestuften Einspritzdüsen-Bohrung 13 randlich angeschnitten. - Ferner sind in dem Bauteil 1 weitere durch Kerne gebildete Hohlräume 14 und nachträglich eingebrachte Bohrungen 15, von denen einige exemplarisch mit Bezugszeichen versehen sind, zu erkennen.
Der Durchmesser der Einspritzdüsen-Bohrung 13 im Bereich des eingegossenen Rohres 3 ist in Fig. 2 mit D angegeben. Hier ist nochmals vergrößert zu erkennen, wie das Rohr 3 für die Versorgung einer später in die Einspritzdüsen-Bohrung 13 eingesetzten Einspritzdüse tangential geöffnet wird.
Vorstehend wurde exemplarisch das positionsgenaue Eingießen einer Kraftstoffleitung als Rohr in einen Zylinderkopf erläutert. Mit der dargestellten oder einer entsprechend abgewandelten Rohrhalterung lassen sich selbstverständlich auch andere Versorgungsleitungen (z.B. für Schmiermittel, Wasser oder ein anderes fluides Medium) in einen Zylinderkopf oder in ein anderes gegossenes Bauteil einer Brennkraftmaschine (z.B. Kurbelgehäuse, Rädergehäuse, Getriebegehäuse etc.) eingießen. Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Rohrhalterung 5. Gleiche Merkmale sind mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 2 bezeichnet. Die Rohrhalterung 5 weist mehrere Halteabschnitte 6 (exemplarisch dargestellt sind hier 3 Halteabschnitte, selbstverständlich sind auch andere Anzahlen möglich) auf, so dass mit einer solchen in eine Kernform 3 oder eine Außenform eingebrachten Rohrhalterung 5 mehrere Rohre 3 während des Gießens des Bauteiles 1 positionsgenau gelagert werden können. Die Rohrhalterung 5 weist mehrere Anlagen 10 auf. Ein Halteabschnitt 6 ist eine Zentrierstelle 11 der Halterung 5 während des Einbringens in die Kernform 4.
Die Rohrhalterung 5 in Fig. 3 weist Sollbruchstellen 16 auf. Durch diese Maßnahme ist es möglich, auf unaufwändige Weise nach dem Gießen und Entsanden des Bauteiles 1 den nicht eingegossenen Teil der Rohrhalterung 5 aus der durch die Kernform 4 erzeugten Aussparung zu entfernen. Das Prinzip einer SoIl- bruchstelle ist in Fig. 3a dargestellt, und zwar handelt es sich beispielsweise um eine lokal in die Rohrhalterung 5 in einem vorgegebenen Bereich eingeprägte Einkerbung 16a. Durch Biegen kann die Rohrhalterung 5 an diesen Stellen abgebrochen werden. Selbstverständlich sind auch andere Arten einer SoIl- bruchstelle möglich.
In den Fig. 4 und 5 wird ein zweites Ausführungsbeispiel eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gegossenen erfindungsgemäßen Bauteiles 1 für eine Brennkraftmaschine mit mehreren positionsgenau eingegossenen Rohren 3 als Versorgungsleitungen dargestellt. Es handelt sich hier um einen Ausschnitt aus einem gegossenen Kurbelgehäuse 17. Die vier zu erkennenden Rohre 3 wurden mittels einer erfindungsgemäßen Rohrhaiterung 5, die in Fig. 5 separat dargestellt ist, positionsgenau in das Kurbelgehäuse 17 eingegossen. Dafür wurde vor dem Gießen in eine Kernform 4 (hier in einen Einzelkern, der eine Ausnehmung für eine Kraftstoffpumpe freispart) die Rohrhalterung 5 integriert. Bei der Herstellung des Kurbelgehäuses wurde in mehrere Kernformen 4, die jeweils eine Kraftstoffpumpen-Aussparung freisparen, jeweils eine Rohrhalterung 5 integriert . Die einzugießenden Rohre 3 wurden in die Halteabschnitte 6 der Rohrhalterungen 5, deren Ausbildung und Funktion weiter unten beschrieben wird, im Zuge der Kernmontage eingesetzt. Nach dem Einbau der Kernformen 4 in die Außenform, wobei die Kernformen 4 hier Teilbereiche der Außenkontur des Bauteiles 1 bilden, und der Montage der Innenform in die jeweilige einfach oder mehrfach geteilte Außenform, die die Außenkontur des Bauteiles bildet, wurde das Kurbelgehäuse 17 mit dem jeweiligen Verfahren gegossen.
Die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Rohrhalterung 5 ist in diesem Ausführungsbeisiel als plattenartiges Element 5a ausgebildet und wurde beispielsweise aus einem Stahlblech gefertigt. Sie weist hier stegartige Verankerungsabschnitte 7, die in der in Fig. 4 zu erkennenden Kernform 4 spielfrei verankert sind, und vier Halteabschnitt 6 zur Aufnahme der einzugießenden Rohre 3 auf. Die Halteabschnitte 6 sind derart ausgebildet, dass sie - wie in Fig. 5 zu erkennen ist - örtlich den Außenumfang 8 des jeweiligen Rohres 3 hier vollständig und mit geringem Spiel (hier umlaufend vorzugsweise 0,2 mm) umgeben. Dadurch wird erreicht, dass sich die Rohre 3 beim Gießen in Achsrichtung ausdehnen können, jedoch gegen durch die Auftriebskräfte des flüssigen Gussmaterials bedingte Verschiebungen in radialen Richtungen gesichert sind. Die Halteabschnitte 6 sind hier vorteilhaft ringartig ausgebildet . Selbstverständ- lich sind andere Anzahlen, Ausbildungen und Anorndungen von Halteabschnitten an der Rohrhalterung möglich, z.B. Bereiche, in denen der Halteabschnitt ein Rohr nicht vollständig umgibt .
Mittels der beispielhaft dargestellten Anlagen 10 und der Zentrierstelle 11 wurde die Rohrhalterung 5 positionsgenau in die Kernform 4 eingebracht .
In dem Ausführungsbeispiel ist das von der Kernform 4 umgebene Rohr 3a eine Kraftstoffleitung. Im Zuge der mechanischen Bearbeitung werden nach dem Gießen und Entsanden des gegossenen Bauteiles 1 die nicht eingegossenen Bereiche der Rohrhaltung 5 entfernt. Hier werden z.B. bei der Bearbeitung der durch die Kernform 4 freigesparten Kraftstoffpumpen-Ausnehmung beim Einbringen der Pumpenbohrung 19 die Verankerungsabschnitte 7 und der Halteabschnitt 6 des zentralen Rohres 3a entfernt und dabei das Rohr 3a durchtrennt. Das eingegossene Rohr 3b bildet z.B. eine Kraftstoffrücklaufleitung. Bei dem eingegossenen Rohr 3c kann es sich um eine Schmiermittelleitung handeln. Das untere Rohr 3d, das hier durch eine mechanisch eingebrachte Bohrung 18 seitlich angeschnitten wurde, kann Schmiermittel leiten und eine Anschlussstelle für die Schmiermittelversorgung zu einem Anbauteil des Kurbelgehäuses 17 bilden.
Anhand der Figuren 4 und 5 wurde vorstehend exemplarisch das positionsgenaue Eingießen von Versorgungsleitungen als Rohre in ein Kurbelgehäuse beschrieben. Mit der dargestellten oder einer entsprechend abgewandelten Rohrhalterung lassen sich selbstverständlich auch andere mit einem fluiden Medium belegte Versorgungsleitungen in ein Kurbelgehäuse oder in ein anderes gegossenes Bauteil einer Brennkraftmaschine (z.B. Rädergehäuse, Getriebegehäuse, Zylinderkopf etc.) eingießen. In welchen Kernform-Typ oder an welchen Stellen der Außenform die jeweilige Rohrhalterung dabei eingebracht wird, hängt von dem zu gießenden Bauteil und den konstruktiven Gegebenheiten ab. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auch auf gegossene Bauteile, insbesondere auf solche mit kerngebildeten Innenkonturen, übertragen, die nicht im Rahmen einer Brennkraftmaschine stehen, z.B. auf gegossene Bauteile, die in der Installationstechnik zum Einsatz kommen.
Bezugszeichenliste
1 gegossenes Bauteil
2 Zylinderkopf
3 Rohr 3a Rohr 3b Rohr 3c Rohr 3d Rohr
4 Kernform
5 Rohrhalterung
5a plattenartige Rohrhalterung
6 Halteabschnitt von 5
7 Verankerungsabschnitt von 5
8 Außenumfang von 3
9 Rohranlagestelle
10 Anlage
11 Zentrierstelle
12 Freisparung
13 Einspritzdüsen-Bohrung
14 Hohlraum
15 Bohrung
16 Sollbruchstelle 16a Einkerbung
17 Kurbelgehäuse
18 Bohrung
19 Pumpenbohrung D Durchmesser

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines gegossenen Bauteiles (1) einer Brennkraftmaschine mit einem eingegossenen Rohr (3) in einem Gießverfahren mit verlorenen Formen und Dauermodell oder einem Gießverfahren mit Dauerformen, bei welchem eine feste Kernform (4) in einer geteilten Außenform gelagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass in die Außenform bzw. die Kernform (4) eine gesonderte Rohrhalterung (5) integriert wird, dass das Rohr (3) in einen Halteabschnitt (6) der Rohrhalterung (5) eingesetzt wird, der derart ausgebildet wurde, dass er örtlich den Außenumfang (8) des Rohres (3) mindestens teilweise und mit geringem Spiel umgibt, so dass sich das Rohr (3) beim Gießen in Achsrichtung ausdehnen kann, jedoch gegen durch die Auftriebskräfte des flüssigen Gussmaterials bedingte Verschiebungen in radialen Richtungen gesichert ist, und dass das Bauteil (1) mit dem jeweiligen Verfahren gegossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrhalterung (5) aus einem Material besteht, das mit dem Gußmaterial des gegossenen Bauteiles (1) verwandt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass als Rohrhalterung (5) ein plattenartiges Element (5a) in die Außenform bzw. die Kernform (4) integriert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verankerungsabschnitt (7) der Rohrhalterung (5) direkt bei der Herstellung der Außenform bzw. der Kernform (4) in die Außenform bzw. die Kernform (4) eingebracht wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrhalterung (5) in der Außenform bzw. in der
Kernform (4) lagegenau positioniert wird mit Hilfe von mindestens einer Anlage (10) , die an der Rohrhalterung (5) vorgesehen wurde .
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rohrhalterung (5) eine Freisparung (12) ausgebildet worden ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Gießen nicht eingegossene Bereiche der Rohrhalterung (5) entfernt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Rohrhalterung (5) in einem vorgegebenen Bereich eine Sollbruchstelle (16) vorgesehen worden ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere einzugießenden Rohre (3, 3a, 3b, 3c, 3d) während des Gießens positionsgenau gelagert werden mittels derselben Rohrhalterung (5) , wozu diese mehrere Halteabschnitte (6) aufweist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eingegossene Rohr (3) im Zuge der mechanischen Bearbeitung des gegossenen Bauteiles (1) an einer vorgegebenen Stelle geöffnet wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zylinderkopf (1), ein Kurbelgehäuse (17) oder ein Anbauteil des Kurbelgehäuses, insbesondere ein Getriebegehäuse, ein Rädergehäuse, eine Ölwanne oder dergleichen, gegossen wird und dass mindestens ein Rohr (3) als Kraftstoffleitung, Schmiermittelleitung oder als Versorgungsleitung für ein anderes fluides Medium eingegossen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Kernformen (4) bzw. in Einzelkerne, die jeweils eine Ausnehmung in dem Bauteil (1) freisparen, Rohrhalterungen (5) mit jeweils einem oder mehreren Halteabschnitt (en) (6) integriert werden, dass ein Rohr (3) oder mehrere Rohre (3) in die Halteabschnitte (6) eingesetzt wird/werden, dass nach dem Gießen des Bauteiles (1) nicht eingegossene Bereiche der Rohrhalterungen (5) entfernt werden und dass im Zuge einer mechanischen Bearbeitung des Bauteiles (1) das Rohr (3) oder die Rohre (3) - falls erforderlich - in den Bereichen der freigesparten Ausnehmungen oder in anderen Bereichen mechanisch geöffnet wird/werden.
13. Gegossenes Bauteil einer Brennkraftmaschine mit einem eingegossenen Rohr (3), wobei das Bauteil (1) hergestellt ist in einem Gießverfahren mit verlorenen Formen und Dauermodell oder in einem Gießverfahren mit Dauerformen, bei welchem eine feste Kernform (4) in einer geteilten Außenform gelagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das gegossene Bauteil (1) einen eingegossenen Halteabschnitt (6) einer Rohrhalterung (5) oder einen Teil davon aufweist, der örtlich an dem Außenumfang (8) des eingegossenen Rohres (3) angeordnet ist, wobei die in die Außenform bzw. in die Kernform (4) integriert gewesene Rohrhalterung (5) während des Gießens des Bauteiles (1) dazu gedient hatte, das Rohr (3) derart zu lagern, dass es sich in Achsrichtung ausdehnen konnte, jedoch in radialen Richtungen gegen durch die Auftriebskräfte des flüssigen Gussmaterials bedingte Verschiebungen gesichert war.
14. Gegossenes Bauteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das eingegossene Rohr (3) eine Kraftstoffleitung, eine Schmiermittelleitung oder eine Leitung für ein anderes fluides Medium ist .
15. Gegossenes Bauteil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem gegossenen Bauteil um einen Zylinderkopf (1) handelt.
16. Gegossenes Bauteil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauteil um ein Kurbelgehäuse (17) oder um ein Anbauteil des Kurbelgehäuses, insbesondere um ein Getriebegehäuse, ein Rädergehäuse, eine Ölwanne oder dergleichen, handelt.
17. Gießform mit einer die Außenkontur des zu gießenden Bauteiles (1) bildenden geteilten Außenform, in die eine Kernform (4) zur Formgebung der Innenkontur des Bauteiles (1) eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Außenform bzw. in die Kernform (4) ein Verankerungsabschnitt (7) einer Rohrhalterung (5) integriert ist und die Rohrhalterung (5) einen Halteabschnitt (6) zur Aufnahme und positionsgenauen Lagerung eines einzugießenden Rohres (3) während des Gießens aufweist, wobei der Halte- abschnitt (6) derart ausgebildet ist, dass er örtlich den Außenumfang (8) des eingesetzten Rohres (3) mindestens teilweise und mit geringem Spiel umgibt .
18. Gießform nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrhalterung (5) aus einem Material besteht, das mit dem Gussmaterial des gegossenen Bauteiles (1) verwandt ist.
19. Gießform nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Rohrhalterung (5) um ein plattenartiges Element (5a) handelt.
20. Gießform nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrhalterung (5) mindestens eine Anlage (10) zur genauen Positionierung der Rohrhalterung (5) in der Kernform (4) bzw. in der Außenform aufweist.
21. Gießform nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrhalterung (5) am Verankerungsabschnitt (7) mindestens eine Aussparung (12) aufweist.
22. Gießform nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrhalterung (5) in einem vorgegebenen Bereich eine Sollbruchstelle (16) aufweist.
23. Gießform nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrhalterung (5) mehrere Halteabschnitte (6) aufweist .
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