DE102005023902B4

DE102005023902B4 - Kurbelgehäuse, Ölkanalkern zur Herstellung eines Kurbelgehäuses und Verfahren zur Herstellung eines Kurbelgehäuses

Info

Publication number: DE102005023902B4
Application number: DE102005023902A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl.-Ing. Bindel (Fh); Werner Dipl.-Ing. Hofheinz
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-04-18
Filing date: 2005-05-24
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2025-05-25
Also published as: US20080296092A1; US20060231058A1; US7412957B2; US7958860B2; DE102005023902A1

Abstract

Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Hauptölkanal zur Versorgung der Brennkraftmaschine mit Schmiermittel und mit wenigstens einem Ölrücklaufkanal (10) zur Rückführung des überschüssigen Schmiermittels in einen Auffangbehälter (11),
wobei der Ölrücklaufkanal (10) eine zapfenförmige Erweiterung (12) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zapfenförmige Erweiterung (12) durch Anformung einer Lagerstütze an einen Ölkanalkern (18) gebildet ist, dass die zapfenförmige Erweiterung (12) in einem zur späteren bestimmungsgemäßen Oberflächenbearbeitung vorgesehenen Bereich (13) eines Hauptlagers (21) eines Kurbelraums (15) angeordnet ist,
dass die zapfenförmige Erweiterung (12) im Bereich (13) einer seitlichen Einpassfläche (14) für einen Hauptlagerdeckel eines Kurbelraums (15) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kurbelgehäuse und ein Verfahren zur Herstellung eines Kurbelgehäuses nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 4. Ein derartiges Kurbelgehäuse und Verfahren sind z.B. aus der DE 19902442 A1 bekannt. Ebenfalls relevant sind DE 19508967 C2 und DE 3923986 C1 , die sich mit der Ausbildung von Ölrücklaufkanälen im Bereich der Kurbelwellenhauptlager befassen sowie die DE 19812464 A1 bezüglich der Befestigung von Formkernen in diesem Bereich.
Es ist bekannt, Kurbelgehäuse von Brennkraftmaschinen als Gussteile in einem Sand- oder Druckgussverfahren zu bilden. Üblicherweise werden Ölkanäle sowie ein Ölrücklaufkanal eines Kurbelgehäuses in einem Kernausziehverfahren durch Formteile oder Ölkanalkerne gestaltet. Zum Glätten einer Oberfläche der so hergestellten Werkstücke werden auf Sandkernen Schlichten verwendet, die auf die Ölkanalkerne aufgetragen werden, um eine poröse Oberfläche der Ölkanalkerne zu glätten. Üblicherweise werden hierzu fein gemahlene feuerfeste bis hochfeuerfeste Stoffe als Grundmaterial eingesetzt. Die Überzugsschicht isoliert den Untergrund und schützt vor thermischer Belastung durch die Metallschmelze.
In der deutschen Patentschrift DE 39 14 124 C2 sind beispielsweise stabförmige oder zapfenförmige Ölkanalkerne offenbart.
Problematisch dabei ist, dass der Ölrücklaufkanal lang gezogen ist und einen bezogen auf die Längserstreckung relativ kleinen Durchmesser aufweist. Wird der Ölkanalkern bei einem Trockenvorgang nach dem Schlichten, beispielsweise bei einer Ofenbehandlung, auf Abstützstellen oberhalb und unterhalb des später hergestellten Gussteils gelagert, biegt sich der Ölkanalkern durch, was zu einer nachteiligen Verformung des Ölrücklaufkanals führt. In einem Bereich zwischen den oben genannten Abstützstellen ist eine Lagerung insofern ungünstig, als die Schlichte an der Lagerstelle verletzt wird und beim späteren Gießen der Werkstoff für das Kurbelgehäuse in den Kern eindringt. Nachteilig dabei ist, dass dies zu einer Vererzung führt, die nur schwer zu reinigen ist.
In den Gebrauchsmusterschriften DE 298 12 739 U1 und DE 203 03 276 U1 werden speziell geformte Ölkanalkernstützen vorgeschlagen, um die eingangs erwähnte Problematik zu vermeiden. Derartige Stützen müssen jedoch separat gefertigt werden, was zwangsläufig zu einer Erhöhung der Produktionskosten führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein günstigeres Kurbelgehäuse bereitzustellen. Außerdem soll ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines Kurbelgehäuses angegeben werden, bei dem die eingangs geschilderten Nachteile vermieden werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 4 gelöst.
Bei einem erfindungsgemäßen Kurbelgehäuse weist der Ölrücklaufkanal eine zapfenförmige Erweiterung auf, die durch eine Anformung einer Lagerstütze eines Ölkanalkerns gebildet ist. Vorteilhafterweise ist die Lagerstütze direkt an den Ölkanalkern angeformt, so dass keine separaten Stützen bereitgestellt werden müssen, wodurch eine Reduktion der Produktionskosten erzielt werden kann. Außerdem wird der Ölkanalkern durch die zapfenförmige Erweiterung während eines Trockenvorgangs nach dem Schlichten in einem günstigen Bereich abgestützt, so dass ein Durchbiegen vermieden werden kann.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung sowie den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
Bevorzugt ist die zapfenförmige Erweiterung in einem zur späteren bestimmungsgemäßen Oberflächenbearbeitung vorgesehenen Bereich des Gussteils angeordnet. Zwar kann es dabei zu einer Verletzung der Schlichte kommen, jedoch hat dies nicht den eingangs beschriebenen nachteiligen Effekt, weil das als Gussteil hergestellte Kurbelgehäuse gerade in diesem Bereich später oberflächenbehandelt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Gussteil in diesem Bereich abgetragen wird, um einen seitlichen Einpass für einen vorgesehenen Lagerdeckel bereitzustellen. Die so entstehende Öffnung kann günstigerweise durch den anschließend eingepassten Lagerdeckel gänzlich oder großteils verdeckt werden, so dass durch den Ölrücklaufkanal weiterhin eine direkte Rückführung überschüssigen Schmiermittels vom Zylinderkopf zu einem Auffangbehälter erzwungen wird. Günstigerweise ist somit die zapfenförmige Erweiterung im Bereich einer seitlichen Einpassfläche für einen Hauptlagerdeckel eines Kurbelraums angeordnet.
Es können mehrere miteinander verbundene Ölkanäle vorgesehen sein, beispielsweise ein Ölkanal pro Zylindersteg, wobei jeder der Ölkanäle eine in eine gleiche Richtung weisende erfindungsgemäße zapfenförmige Erweiterung aufweist. Der entsprechende Ölkanalkern kann dann über mehrere zapfenförmige Erweiterungen, beispielsweise eine zapfenförmige Erweiterung pro Zylindersteg bzw. Lagerstuhl, abgestützt werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Ölkanalkern ist eine zapfenförmige Erweiterung ausgebildet, wobei die zapfenförmige Erweiterung in einem zur späteren bestimmungsgemäßen Oberflächenbearbeitung vorgesehenen Bereich angeordnet ist. Bevorzugt ist die zapfenförmige Erweiterung angeformt. Die Herstellung eines so ausgestalteten, angeformten Ölkanalkerns ist einfach und verursacht nur geringfügige Mehrkosten bei der Produktion. Vorteilhafterweise ist die zapfenförmige Erweiterung als Lagerstütze bei einer Ofenbehandlung einsetzbar, um eine nachteilige, beispielsweise durch Durchbiegung entstandene Verformung des Ölkanalkerns zu vermeiden.
Bevorzugt ist die zapfenförmige Erweiterung quer zu einer Hauptlängserstreckung des Ölkanalkerns ausgebildet, wodurch später eine günstige Verbindungsfläche mit einem Kurbelraumkern entsteht.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine wird ein Ölrücklaufkanal in einem Gussteil, vorzugsweise in einem als Gussteil gebildeten Zylindersteg, durch einen entfernbaren Ölkanalkern gebildet, vorzugsweise als ein Kernziehloch durch Herausziehen eines Ölkanalkerns gebildet, wobei der Ölkanalkern mit einer zapfenförmigen Erweiterung gebildet wird. Günstigerweise erfolgt durch die vorzugsweise angeformte zapfenförmige Erweiterung eine Abstützung des Ölkanalkern während eines Schlichtens.
Besonders bevorzugt wird der Ölkanalkern an seiner zapfenförmigen Erweiterung in einem zur späteren bestimmungsgemäßen Oberflächenbehandlung vorgesehenen Bereich mit einem Kurbelraumkern verbunden. Hinsichtlich der bevorzugten Anordnung dieses Bereichs wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die oben geschilderten Ausführungen verwiesen. Die Verbindung des Ölkanalkerns mit dem Kurbelraumkern erfolgt günstigerweise nach dem Schlichten und vor dem eigentlichen Gussverfahren, um den Ölkanalkern beim Abguss zu stabilisieren. Günstigerweise wird der Ölkanalkern im Bereich der zapfenförmigen Erweiterung mit dem Kurbelraumkern verklebt, beispielsweise mittels Klebertropfen. Zwar wird dadurch die Schlichte ver letzt, jedoch ist diese Verletzung nicht störend, weil das Gussteil genau an dieser Stelle oberflächenbearbeitet wird, wie oben geschildert wurde. Das Kleben kann auch entfallen. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Kurbelraumkern zur besseren Fixierung eine Vertiefung aufweist, die zur Aufnahme der zapfenförmigen Erweiterung des Ölkanalkerns dient, wodurch eine passgenaue Verbindung zwischen Kurbelraumkern und Ölkanalkern entsteht. Auch durch diese Maßnahme kann vorteilhafterweise der Ölkanalkern beim Abguss stabilisiert werden. Es kann auch Form- und Klebschluß kombiniert sein.
Durch die entstehende Öffnung an der Paßstelle Ölkanalkern/Kurbelraumkern wird auch in der Gußputzerei der Gießerei die Reinigung der langen, schlanken, vewundenen Kanäle von Restsand erleichtert.
Eine wenigstens durch den Kurbelraumkern und den Ölkanalkern entstandene Oberfläche des Gussteils kann nach dem Gießvorgang so bearbeitet werden, dass im Bereich der zapfenförmigen Erweiterung eine Öffnung entsteht. Eine Bearbeitung kann insbesondere erforderlich sein, um eine Guss-Rohkontur anzupassen. Insbesondere kann im Bereich der zapfenförmigen Erweiterung eine seitliche Einpassfläche für einen Hauptlagerdeckel hergestellt werden. Die dabei entstehende Öffnung beeinträchtigt insofern nicht eine Rückfuhr von Schmiermittel im Ölrücklaufkanal, beispielsweise indem Schmiermittel durch die Öffnung dringt, weil sie bevorzugt durch einen bestimmungsgemäß vorgesehenen Hauptlagerdeckel abgedichtet wird. Die Öffnung kann auch an einer anderen Stelle im Kurbelraum vorgesehen sein, beispielsweise in Einbaulage weiter unten oder eventuell bezogen auf eine Längserstreckung des Ölrücklaufkanals etwas geneigt. Eine Abdichtung kann auch durch eine andere Lagerdeckelgeometrie oder durch ein anderes Bauteil vorgesehen sein. Insbesondere kann die Öffnung durch einen Stop fen oder einen Deckel abgedichtet werden. In einer einfachen Ausführung kann die Öffnung gar nicht abgedichtet werden, wenn sie beispielsweise an einer Stelle angeordnet ist, wo die Rückfuhr von Schmiermittel nicht beeinflusst wird, bzw. wo der dortige Ölaustritt sich nicht nachteilig auf den Schmierölkreislauf auswirkt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination, die der Fachmann zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen wird.
Dabei zeigt die einzige Figur einen Schnitt durch ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem in der Figur nicht dargestellten Hauptölkanal zur Versorgung der Brennkraftmaschine mit Schmiermittel und mit einem Ölrücklaufkanal 10 zur Rückführung des überschüssigen Schmiermittels von einem nicht gezeigten Zylinderkopf in einen als Ölwanne ausgebildeten Auffangbehälter 11, von dem ein Ölwannenflansch 24 dargestellt ist. Zwischen dem Zylindersteg 16 und dem Zylinderkopf ist eine Trennfläche 23 zum Zylinderkopf angeordnet. Das Kurbelgehäuse ist durch Gießen aus einer Metalllegierung hergestellt. Dabei wird der Ölrücklaufkanal 10 durch einen entsprechend gestalteten Ölkanalkern 18 abgeformt.
Der Ölkanalkern 18 wird nach dem Gussverfahren aus dem Gussteil 16 herausgezogen und bildet somit einen entsprechend geformten Kanal, den Ölrücklaufkanal 10. Dieser hat einen schmalen, lang gezogenen Querschnitt und weist eine zapfenförmige Erweiterung 12 auf, die durch eine Anformung einer Lagerstütze eines entsprechend ausgestalteten Ölkanalkerns 18 gebildet ist. Die zapfenförmige Erweiterung 12 ist in einem zur späteren bestimmungsgemäßen Oberflächenbearbeitung vorgesehenen Bereich 13 angeordnet, der eine seitliche Einpassfläche 14 für einen in der Figur nicht gezeigten Hauptlagerdeckel für ein Hauptlager 21 eines Kurbelraums 15 ausbildet. Der Hauptlagerdeckel wird mit dem Zylindersteg 16 über eine Schraubenverbindung befestigt, wofür ein Schraubengewinde 22 vorgesehen ist.
Die zapfenförmige Erweiterung 12 ist quer zu einer Hauptlängserstreckung des Ölrücklaufkanals 10 bzw. des Ölkanalkerns 18 ausgebildet. Sie ist an den Ölkanalkern angeformt und bildet eine Lagerstütze bei einer Ofenbehandlung, die insbesondere nach einem Schlichten des Ölkanalkerns erfolgt. Durch die vorteilhafte Abstützung besteht keine Gefahr, dass sich der Ölkanalkern aufgrund seiner Geometrie durchbiegt oder anderweitig verformt wird, was einen nachteiligen Effekt für die spätere Ausgestaltung des Ölrücklaufkanals haben könnte. Zwar wird eine Oberfläche der Schlichte im Bereich der Abstützung verletzt. Dies hat jedoch in einem späteren Verfahrensschritt bei der Herstellung des Kurbelgehäuses keinen nachteiligen Effekt, weil die zapfenförmige Erweiterung in einem Bereich 13 angeordnet ist, der später ohnehin bestimmungsgemäß oberflächenbehandelt wird. Bei der Oberflächenbehandlung wird insbesondere eine wenigstens durch den Ölkanalkern 18 und den Kurbelraumkern 19 entstandene Oberfläche des Gussteils 16 fein bearbeitet und abgetragen, um beispielsweise im Bereich 13 eine seitliche Einpassfläche 14 für den bestimmungsgemäß vorgesehenen Hauptlagerdeckel herzustellen. In der Figur ist eine Rohkontur-Kerngeometrie 25 nach dem Guss mit einer strichlierten Linie dargestellt. Die durchgezogene Linie zeigt eine Kontur 26 der Oberfläche des Gussteils nach der Oberflächenbehandlung. Dabei entsteht im Bereich der zapfenförmigen Erweiterung 12 eine Öffnung 17, die später durch den Hauptlagerdeckel abgedichtet wird. Vor zugsweise ist ein Durchmesser der Öffnung kleiner ausgelegt als eine Höhe des Deckels, um eine günstige Abdichtung zu erzielen.
Der Ölkanalkern 18 wird nach dem Schlichten an seiner zapfenförmigen Erweiterung 12 in dem Bereich 13 mit dem Kurbelraumkern 19 verbunden, wodurch der Ölkanalkern 18 beim Abguss stabilisiert wird. Die Verbindung kann durch Verkleben hergestellt werden. Der Ölkanalkern 18 kann auch passgenau mit dem Kurbelraumkern 19 verbunden werden, wobei er mit seiner zapfenförmigen Erweiterung 12 in einer als Vertiefung ausgestalteten Aufnahme 20 des Kurbelraumkerns aufgenommen wird. Formschluß und Klebschluß können kombiniert sein.

10: Ölrücklaufkanal
11: Auffangbehälter
12: zapfenförmige Erweiterung
13: Bereich
14: Einpassfläche
15: Kurbelraum
16: Zylindersteg
17: Öffnung
18: Ölkanalkern
19: Kurbelraumkern
20: Aufnahme
21: Hauptlager
22: Schraubengewinde
23: Trennfläche
24: Flansch
25: Rohkontur
26: bearbeitete Oberflächenkontur

Claims

Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Hauptölkanal zur Versorgung der Brennkraftmaschine mit Schmiermittel und mit wenigstens einem Ölrücklaufkanal (10) zur Rückführung des überschüssigen Schmiermittels in einen Auffangbehälter (11), wobei der Ölrücklaufkanal (10) eine zapfenförmige Erweiterung (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zapfenförmige Erweiterung (12) durch Anformung einer Lagerstütze an einen Ölkanalkern (18) gebildet ist, dass die zapfenförmige Erweiterung (12) in einem zur späteren bestimmungsgemäßen Oberflächenbearbeitung vorgesehenen Bereich (13) eines Hauptlagers (21) eines Kurbelraums (15) angeordnet ist, dass die zapfenförmige Erweiterung (12) im Bereich (13) einer seitlichen Einpassfläche (14) für einen Hauptlagerdeckel eines Kurbelraums (15) angeordnet ist.
Kurbelgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere miteinander verbundene Ölkanäle vorgesehen sind, wobei jeder der Ölkanäle eine in eine gleiche Richtung weisende zapfenförmige Erweiterung (12) aufweist.
Kurbelgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch mindestens ein Wasser- und/oder Druckölkanal eine zapfenförmige Erweiterung aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 mit wenigstens einem Hauptölkanal zur Versorgung der Brennkraftmaschine mit Schmiermittel und mit wenigstens einem Ölrücklaufkanal (10) zur Rückführung des überschüssigen Schmiermittels in einen Auffangbehälter (11), wobei der Ölrücklaufkanal (10) in einem Gussteil durch einen entfernbaren Ölkanalkern (18) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkanalkern (18) für den Ölrücklaufkanal (10) mit einer zapfenförmigen Erweiterung (12) ausgebildet wird, die zur Anformung einer Lagerstütze eines Ölkanalkerns dient, wobei die zapfenförmige Erweiterung (12) in einem zur späteren bestimmungsgemäßen Oberflächenbearbeitung vorgesehenen Bereich (13) eines Hauptlagers (21) angeordnet wird, der eine seitliche Einpassfläche (14) für einen Hauptlagerdeckel für das Hauptlager (21) eines Kurbelraums (15) ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die zapfenförmige Erweiterung (12) eine Abstützung des Ölkanalkerns (18) während eines Schlichtens erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkanalkern (18) nach dem Schlichten an seiner zapfenförmigen Erweiterung (12) in einem zur späteren bestimmungsgemäßen Oberflächenbehandlung vorgesehenen Bereich (13) mit einem Kurbelraumkern (19) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkanalkern (18) mit dem Kurbelraumkern (19) verklebt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkanalkern (18) an einer entsprechenden Aufnahme (20) des Kurbelraumkerns (19) passgenau verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine wenigstens durch den Ölkanalkern (18) und den Kurbelraumkern (19) entstandene Rohkontur (25) des Gussteils (16) so bearbeitet wird, dass im Bereich der zapfenförmigen Erweiterung (12) eine Öffnung (17) entsteht.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (17) durch einen bestimmungsgemäß vorgesehenen Hauptlagerdeckel abgedichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung durch einen Stopfen abgedichtet wird.