DE69704728T2

DE69704728T2 - Vorrichtung und Kern zum Giessen von Zylinderblöcken der Bauart "closed deck"

Info

Publication number: DE69704728T2
Application number: DE69704728T
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Manabe; Yasuyuki Mizukusa; Hirotake Usui
Original assignee: Ryobi Ltd
Current assignee: Ryobi Ltd
Priority date: 1996-02-09
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2017-02-08
Also published as: EP0788855B1; JP3274069B2; EP0788855A1; DE69704728D1; US5720334A; JPH09271924A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gießvorrichtung für die Herstellung eines Zylinderblocks in "closed-deck"-Bauweise und einen Sandkern, der in der Gießvorrichtung benutzt wird, und noch genauer, auf eine Kombination einer Gießvorrichtung und eines Sandkerns, wobei die Kombinationen in der Lage ist, einen Gießvorgang durchzuführen, während dessen der Sandkern in der Gießvorrichtung korrekt gehalten wird.
Ein Zylinderblock in "closed-deck"-Bauweise ist bekannt, bei dem Brückenteile eine Überbrückung zwischen einem Oberdeck eines Zylinderkopfes und äußeren Endbereichen von Zylindern bilden, um die Motorschwingung zu reduzieren und den Zylinderblock zu verstärken. Bei diesem Typ eines Zylinderblocks ist ein oberes offenes Ende eines Wassermantels teilweise mit Brückenteilen abgedeckt. Mit anderen Worten, das obere offene Ende des Wassermantels bildet Fenster, von denen jedes von dem Brückenteil unterteilt wird. Dadurch wird eine Hinterschneidung in dem Wassermantel unterhalb der Brückenteile gebildet. Deshalb muß ein Sandkern an einer dem Wassermantel entsprechenden Stelle eingesetzt werden, und der Sandkern muß nach dem Gießen zum Zusammensturz gebracht werden, um so den Sand aus dem Wassermantel zu entfernen. Während des Gießvorgangs muß weiterhin der Sandkern korrekt innerhalb einer Metallform gehalten werden.
JP-A-1-178361, auf der die zweiteilige Form des Anspruchs 1 basiert, offenbart ein Verfahren zum Halten eines Sandkerns innerhalb der Metallform bei der Herstellung des Zylinderblocks in "closed-Deck"-Bauweise. Entsprechend dem Verfahren ist ein in Fig. 12 gezeigter Sandkern 101, der zur Bildung eines Wassermantels geeignet ist, der drei Zylinder umgeben wird, mit vorspringenden Bereichen 101a versehen, die in entsprechende in einem Schieberkern 102, wie in Fig. 13 gezeigt, gebildete Ausnehmungen 102a eingreifen, um Fenster an den eingreifenden Bereichen zu bilden. Ein Antriebsmittel (nicht gezeigt) zum Antrieb von Haltestiften 103 ist unabhängig von einem Antriebsmittel (nicht gezeigt) vorgesehen, das zum Antreiben einer beweglichen Form in Richtung auf und weg von einer stationären Formen (nicht gezeigt) geeignet ist. Die Haltestifte 103 erstrecken sich durch den Schieberkern 102 und schieben sich vor in einen und ziehen sich zurück aus einem Formhohlraum mittels der Haltestiftantriebsmittel. Die ebene Endfläche des Sandkerns 101 wird, anders als die vorspringenden Bereiche 101a, mit geschmolzenem Metall gefüllt, um so die Brückenbereiche an dem Ende des Wassermantels zu bilden.
Durch diese Anordnung ragen die Haltestifte 103 in den Formhohlraum hinein, und der Sandkern 101 zum Formen des Wassermantels ist zeitweise an den Haltestiften 103 befestigt, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Dann werden die vorspringenden Bereiche 101a zur Formung der Fenster an dem axialen Endbereich des Sandkerns 101 mit den entsprechenden Ausnehmungen 102a, die im Schieberkern 102 gebildet sind, in Eingriff gebracht, und zur gleichen Zeit werden Vorsprünge oder Kernvorsprünge 101b, die von dem Rand des Sandkerns 101 hervorstehen, mit vertieften Bereichen (nicht gezeigt), die in der beweglichen Form gebildet sind, um den Sandkern innerhalb der Metallform zuhalten, in Eingriff gebracht. Danach werden die Haltestifte 103 aus dem Formhohlraum zurückgezogen. Durch die Vorschub- und Rückzugsbewegung der Haltestifte 103 relativ zu dem Formhohlraum wird der Sandkern 101 in einer vorgegebenen Position innerhalb der Metallform gehalten.
Der Sandkern 101 wird letztlich durch den Eingriff zwischen den vorspringenden Bereichen 101a und den entsprechenden Ausnehmungen 102a, und durch den Eingriff zwischen den Vorsprüngen 101b und den Ausnehmungen in der Metallform gehalten. Um die Positioniergenauigkeit des Sandkerns 101 entsprechend zu verbessern, sollte das Spiel zwischen den vorspringenden Bereichen 101a und den entsprechenden Ausnehmungen 102a zur Formung von Fenstern verringert werden. Jedoch erfordert die Verringerung des Spiels eine genaue Maßkontrolle, was wiederum die Produktionskosten erhöht. Genauer wird der Sandkern 101 allgemein einer Beschichtung unterzogen, um so das geschmolzene Metall am Eintreten in den Sandkern zu hindern. Die Beschichtungsdicke kann jedoch ungleichmäßig sein, was das Spiel verändern kann. Daher muß die anhaftende Menge des Beschichtungsmittels über den vorspringenden Bereichen 101a genau kontrolliert werden.
Weiterhin ist bei der Produktion des Sandkerns die Sandfüllrate bei den vorspringenden Bereichen 101a geringer als bei dem anderen Teil, und deshalb weisen die vorspringenden Bereiche 101a eine ungenügende mechanische Festigkeit auf und können leicht zusammenfallen. Weiterhin wird der Sandkern während des Giessens erhitzt, und das darin befindliche Bindemittel kann durch die Hitze verbrennen, was eine Reduzierung der Festigkeit des Sandkerns verursacht. Die verminderte Festigkeit wird besonders an den vorspringenden Bereichen 101a hervorgerufen, die leicht zusammenbrechbar sein können. Wenn außerdem eine übermäßige lokale Belastung während des Herausnehmens des gegossenen Produktes aus der Metallform wirkt, werden die vorspringenden Bereiche 101a zum Einfall gebracht, und Sand bleibt in den entsprechenden Ausnehmungen 102a zurück. Wenn ein nachfolgender Sandkern in die Metallform eingesetzt wird und die Metallform geschlossen wird, während restlicher Sand in den Ausnehmungen 102a verbleibt, wird eine übermäßige Kraft auf den Sandkern ausgeübt, so dass der Sandkern vor dem Gießvorgang zusammenbrechen kann. Folglich muß der in den Ausnehmungen 102a verbliebene Sand entfernt werden. Es würde jedoch recht schwierig sein, den verbliebenen Sand aufgrund des Blindraums d. h., der Ausnehmungen, festzustellen, und eine Reinigungsarbeit kann aufgrund des kleinen konkaven Raums der Ausnehmungen schwierig sein. Entsprechend kann eine Produktivität verringert sein. Weiterhin ist nur die Gießvorrichtung verfügbar, die bewegliche Haltestifte 103 aufweist; ansonsten kann der Sandkern nicht in einer Position innerhalb der Metallform fixiert sein.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Sandkern zum Herstellen eines Zylinderblocks in "closed-deck"-Bauweise vorgesehen, der ein Oberdeck aufweist und mit einem eine Mehrzahl von seitlich nebeneinander angeordneten Zylinderlaufbuchsen umgebenden Wassermantel ausgebildet ist, welcher Wassermantel ein oberes Ende aufweist, das an dem Oberdeck zum Bilden von Fenstern teilweise offen und durch Brückenbereiche teilweise geschlossen ist,
welche Vorrichtung eine Metallform enthält, die in sich einen Formhohlraum zum Gießen des Zylinderblocks definiert, und wobei der Sandkern zum Gießen des Wassermantels in dem Zylinderblock vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung weiter eine Mehrzahl von Haltevorsprüngen aufweist, die sich integral von der Metallform zu dem Formhohlraum hin in axialer Richtung der Zylinderlaufbuchse erstrecken, und
der Sandkern mit einer Mehrzahl von Haltebohrungen ausgebildet ist, die zu den jeweiligen Haltevorsprüngen komplementär und derart angeordnet sind, dass sie die sich in sie hinein erstreckenden Haltevorsprünge zum Halten des Sandkerns an einer vorbestimmten Stelle des Formhohlraums während des Gießens halten.
Durch die Kombinationen der Gießvorrichtung und des Sandkerns kann der Sandkern durch den Eingriff zwischen den Haltvorsprüngen, die integral mit der Metallform vorgesehen, sind, und den Haltebohrungen, die im Sandkern ausgebildet sind, korrekt gehalten werden. Deshalb ist es unnötig, eine herkömmliche Positionierung durch den Eingriff zwischen Ausnehmungen, die in der Metallform gebildet sind, und Vorsprüngen, die an dem Sandkern vorgesehen sind, auszubilden. So kann eine genaue Kontrolle des Spiels zwischen der Metallform und dem Sandkern, d. h., zwischen den herkömmlichen Ausnehmungen und Vorsprüngen weggelassen werden, wobei trotzdem eine Positioniergenauigkeit des Sandkerns verbessert wird.
Weiterhin, weil der Sandkern durch die vorspringenden Komponenten, die aus der Metallform herausragen; und die Haltebohrungen, die in dem Sandkern ausgebildet sind, gehalten werden kann, kann der restliche Sand, selbst wenn der Sand von dem Sandkern freigegeben ist, auf den vorspringenden Komponenten leicht erkannt werden, und eine Reinigung zur Entfernung des restlichen Sandes kann leicht ausgeführt werden, um damit die Produktivität zu verbessern.
Die hiernach beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können:
eine Kombinationen einer Gießvorrichtung und eines Sandkerns für die Herstellung eines Zylinderblocks in "closed-Deck"-Bauweise schaffen, wobei die Kombinationen in der Lage ist, den Sandkern in einer Metallform genau zu halten, um einen Zylinderblock in "closed- Deck"-Bauweise mit einer hohen Maßgenauigkeit herzustellen;
eine derartige Kombinationen schaffen, die in der Lage ist, die Maßgenauigkeitskontrolle im Hinblick auf die vorspringenden Teile des Sandkerns zur Formung bzw. Ausbildung der Fenster zu eliminieren; und
eine derartige Kombinationen zu schaffen, in der restlicher Sand an einer Sandkernhaltevorrichtung leicht erkannt und entfernt werden kann.
Die Erfindung schafft ebenfalls ein entsprechendes Verfahren für das Gießen eines Zylinderblocks in "closed-Deck"-Bauweise unter Benutzung der obigen Vorrichtung und des Sandkerns. Die Erfindung erstreckt sich auf ein Zylinderblockgießen, das nach diesem Verfahren durchgeführt wird.
Die Erfindung wird weiter anhand eines Beispiels mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht ist, die einen Sandkern entsprechend einer ersten Ausführungsform nach dieser Erfindung zum Bilden eines Wassermantels zeigt, wobei der Kern zum Gießen eines Zylinderblocks in "closed-Deck"-Bauweise benutzt wird;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang einer gewellten Linie II-II in Fig. I ist, die den Sandkern und eine Metallform, die einen Schieberkern und eine Gießvorrichtung entsprechend der ersten Ausführung für das Gießen eines Zylinderblocks in "closed-Deck"-Bauweise zeigt;
Fig. 3 eine Draufsicht ist, die einen Teil des Sandkerns zeigt, wobei dieser Teil Haltebohrungen enthält;
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 6 ist, und die Metallform der Gießvorrichtung und den in der Gießvorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform gehalten Sandkern zeigt;
Fig. 5 eine Schnittansicht ist, die einen geöffneten Zustand der Metallform in der Gießvorrichtung und den Sandkern entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 6 eine Schnittansicht ist, die einen geschlossenen Zustand der Metallform in der Gießvorrichtung und den Sandkern entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 7 eine Perspektivansicht ist, die einen Sandkern nach einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt, um einen Wassermantel zu bilden, wobei der Kern zum Gießen eines Zylinderblocks in "closed-Deck"-Bauweise genutzt wird;
Fig. 8 eine Schnittansicht ist, die den Sandkern aus Fig. 7 und eine Metallform zeigt, die einen Schieberkern in einer Gießvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zum Gießen des Zylinderblocks in "closed-Deck"-Bauweise zeigt;
Fig. 9 eine perspektivische Teilansicht ist, die mehrere Modifikationen der Haltebohrung und einen darin einfügbaren Haltevorsprung zeigt;
Fig. 10 eine Schnittansicht entlang der Linie X-X in Fig. 9 ist;
Fig. 11 eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI in Fig. 9 ist;
Fig. 12 eine Perspektivansicht ist, die einen konventionellen Sandkern für das Gießen eines Zylinderblocks in "closed-Deck"-Bauweise zeigt; und
Fig. 13 eine schematische Schnittansicht ist, die einen Teil eines Schieberkerns und den konventionellen Sandkern, der von dem Schieberkern gehalten wird, zeigt.
Eine Gießvorrichtung zum Gießen eines Zylinderblocks in "closed-Deck"-Bauart und ein Sandkern, der in der Gießvorrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, werden mit Bezug auf die Fig. 1 bis 6 beschrieben. Die erste Ausführungsform wird für das Gießen eines Zylinderblocks in "closed-Deck"-Bauweise eines Sechszylinder-Verbrennungsmotors in V-Bank-Bauart verwendet.
Der in Fig. 1 gezeigte Sandkern 1 ist geeignet, einen Wassermantel zu bilden, der drei Zylinder in dem Sechszylinder Motorblock in V-Bank-Bauart umgibt. Die Fig. 2 und 4 zeigen einen Zustand, bei dem der Sandkern 1 in einen Formhohlraum 6 eingesetzt ist. Der Formhohlraum 6 wird durch einen Schieberkern 2, eine stationäre Form 8, ein Paar Schieberkerne 22, 22 und ein Paar zweite Schieberkerne 23, 23 gebildet.
Wie in Fig. 2 gezeigt, hat der Schieberkern 2 eine Hohlraumfläche 2d, die einen Teil des Formhohlraums 6 definiert. Die Hohlraumfläche 2d ist mit Ausnehmungen 2a versehen. Der Sandkern 1 hat eine Endfläche 1d, die dem Formhohlraum 2d zugewandt ist. Die Endfläche 1d ist mit vorspringenden Teilen 1a versehen, die in die Ausnehmungen 2a eingreifen, um Fenster an dem oberen Ende des Wassermantels zu bilden. Ein Zwischenraum S51 ist zwischen der Hohlraumfläche 2d und Bereichen anders als die Vorsprünge 1a der Endfläche 1d definiert. Während des Gießens wird geschmolzenes Metall in den Zwischenraum S1 gefüllt, so dass Brückenteile an dem oberen Ende des Wassermantels vorgesehen sind. Mit anderen Worten, in den oberen Enden des Wassermantels werden benachbarte Fenster durch Brückenteile unterteilt.
Das Paar der zweiten Schieberkerne 23, 23 ist mit Eingriffslöchern 23a, 23a ausgeformt. Weiterhin ist der Sandkern 1 mit einem Paar Kernvorsprüngen 1b, 1b versehen, die aus dem Umfang des Sandkerns 1 hervorstehen. Jeder Kernvorsprung 1b kann in jedes Eingriffsloch 23a eingreifen, so dass der Sandkern 1 in dem Formhohlraum 6 in seiner Lage positioniert ist.
Wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt ist, hat der Sandkern 1 einen verdickten Wandbereich 1e an Stellen, die an die benachbarten Zylinder angrenzen, und Haltebohrungen 1c sind von der Endfläche 1d in die verdickten Wandbereiche 1e hinein ausgeformt, damit sie den später beschriebenen Haltevorsprüngen 2b ermöglichen, sich in die Haltebohrungen 1c zu erstrecken. Weil die Haltebohrungen 1c in der Wand des Sandkerns 1 in einer axialen Richtung der Zylinder ausgebildet sind, haben die verdickten Wände 1e eine Dicke, die größer ist als die des übrigen Wandbereichs, um so dem Gehäusedruck standzuhalten. Die Bezeichnungsziffer 1f bezeichnet eine Rückseitenendfläche des Sandkerns 1.
Ein Zwischenraum S2 zwischen den vorspringenden Teilen 1a des Sandkerns 1 und den Ausnehmungen 2a des Schieberkerns 2 ist relativ groß, zum Beispiel zwischen 0.5 bis 1.0 mm. Infolge des vorgesehenen großen Zwischenraums kann das geschmolzene Metall in den Zwischenraum S2 als Grat gefüllt werden. Deshalb kann abgetragener oder zurückgebliebener Sand in den Ausnehmungen 2a zusammen mit der Entfernung des Grates entfernt werden. Weil eine absichtliche Gratbildung in der ersten Ausführungsform an dem Zwischenraum 52 vorgesehen ist, wird ein Druck von dem geschmolzenen Metall auf beide axialen Endflächen des Sandkerns 1 ausgeübt, d. h., auf die linke Seite und rechte Seite des Sandkerns 1 in Fig. 2. Entsprechend sind Kernvorsprünge 1b und komplementäre Eingriffslöcher 23a erforderlich, um zu verhindern, dass der Sandkern 1 in axialer Richtung des Zylinders innerhalb des Formhohlraums 6 bewegt wird.
Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt wird, ist jeder Schieberkern 2, 2 an beiden Seiten der beweglichen Form 12 angeordnet. Die oben beschriebenen ersten und zweiten Schieberkerne 22, 22 und 23, 23 sind neben den Schieberkernen 2, 2 beweglich angeordnet. Eine Kombination der stationären Form 8, der Schieberkerne 2,2 des ersten und zweiten Schieberkerns 22, 22 und 23, 23 und der beweglichen Form 12 definieren eine äußere Kontur des Zylinderblocks für den Sechszylinder Motor in V-Bank-Bauart. Jeder Schieberkern 2 enthält einen zylindrischen Vorsprung 2c, um den herum eine Zylinderlaufbuchse 5 angepasst sein kann. Weiterhin ragen Sandkern- Haltevorsprünge 2b von dem Schieberkern 2 aus in axialer Richtung der Zylinderlaufbuchse 5 in Richtung auf den Formhohlraum 6. Die Vorsprünge 2b sind integral mit den Schieberkern 2 gebildet und haben einen runden Querschnitt. Ein äußerer Durchmesser jedes Vorsprungs 2b wird in Richtung zu seiner Spitze hin allmählich verringert, um so eine Konizität zu bilden, die das Entfernen des Vorsprungs 2b aus der Haltebohrungen 1c nach dem Gießen erleichtert. In gleicher Weise hat der Querschnitt der Haltebohrungen 1f eine entsprechend sich verjüngende Form. Weiter werden in den Fig. 5 und 6 die Zylinderlaufbuchsen 5 von den zylindrischen Vorsprüngen 2c so getragen, dass jede Achse der Zylinderlaufbuchse sich in horizontale Richtung erstreckt.
Weiterhin ist ein Kanal 7 für das Einfüllen des geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum 6 vorgesehen.
In dieser Anordnung sind, während ein geöffneter Zustand der in Fig. 5 gezeigten Metallform beibehalten ist, die Haltevorsprünge 2b des Schieberkerns 2 mit den Haltebohrungen 1c des Sandkerns im Eingriff, um so den Sandkern 1 an dem Schieberkern 2 zu halten. Nachdem die Zylinderlaufbuchsen 5 über die zylindrischen Vorsprünge 2c des Schieberkerns 2 eingesetzt worden sind, werden die ersten und zweiten Schieberkerne 22, 22 und 23,33 bewegt, um die gesamte bewegliche Form in Richtung auf die stationäre Form 8 zu schieben und so den in Fig. 6 gezeigten Formhohlraum 6 zu bilden. Dann wird das geschmolzene Metall in den Formhohlraum 6 durch den Kanal 7 gefüllt, um den Zylinderblock zu gießen.
Während des Gießens wird der Sandkern durch Haltevorsprünge 2b gehalten, und deshalb kann der Sandkern 1 präzise in dem Formhohlraum 6 positioniert werden. Weiterhin kann wegen des Eingriffs zwischen den Kernvorsprüngen 1b und den Ausnehmungen 23a der Sandkern 1 in der Metallform ohne irgend eine Abweichung in axialer Richtung der Zylinderlaufbuchse 5 infolge des Drucks des geschmolzenen Metalls stationär gehalten werden. Weiterhin kann ein Grat in dem Zwischenraum S2 während des Gießens gebildet werden, weil ein relativ · großer Zwischenraum S2 zwischen den Vorsprüngen 1a und den entsprechenden Ausnehmungen 2a zum Formen der Fenster vorgesehen ist. Selbst wenn in dem Vorsprung 1a Sand von dem Kern 1 abgetragen wird, kann der abgetragene Sand aus der Ausnehmung 2a zusammen mit dem Grat zu einem Zeitpunkt entfernt werden, wenn das gegossene Produkt aus der Metallform entfernt wird.
Genauer gesagt kann sich das Bindemittel, das sich im Sandkern 1 befindet, infolge der Hitze des geschmolzenen Metalls zersetzen und so die Festigkeit des Sandkerns 1 verringern, und Sand, der den Vorsprung 1a bildet, kann von diesem freigesetzt werden. Das geschmolzene Metall kann jedoch leicht in den großen Zwischenraum S2 eintreten, um einen Grat zu bilden. Dadurch wird der äußere Bereich des Vorsprungs 1a von einem Grat umgeben. Nach dem Gießen wird die Metallform geöffnet und das gegossene Produkt wird daraus entfernt. In diesem Fall kann der freigesetzte Sand ebenfalls zusammen mit dem Grat entfernt werden. Entsprechend verbleibt der Sand nicht in der Ausnehmung 2a. Weiterhin wird das gegossene Produkt, in dem sich der Sandkern 1 befindet, von dem Haltevorsprung 2b entfernt, und Sand kann an dem Haltevorsprung 2b anhaften. Weil jedoch der Haltevorsprung 2b von einer vorstehenden Konstruktion ist, können Sandanhaftungen darum herum leicht erkannt werden, und der Sand kann davon leicht entfernt werden.
Dann wird der Sandkern 1 aus dem gegossenen Produkt durch die gebildeten Fenster des Wassermantels entleert. Weiterhin wird eine Bearbeitung ausgeführt, um ein Innengewinde an jedem Vertiefungsbereich des gegossenen Produkts anzubringen, wobei jeder Vertiefungsbereich zu jedem Kernvorsprung 1b entsprechend ist. Dann werden Gewindestopfen (nicht gezeigt) schraubend in dem Innengewinde befestigt, um die Vertiefungen zu verschließen.
Wie oben beschriebenen, werden entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Haltevorsprünge 2b, die zu der Metallformseite gehören, in die Haltebohrungen lc eingeführt, die zu der Sandkernseite gehören, um den Sandkern in der Metallform zu halten, und der Eingriff zwischen den Vorsprüngen 1a und den Ausnehmungen 2a dient nicht zum Halten des Sandkerns 1. Entsprechend kann ein großer Zwischenraum 52 zwischen den Vorsprüngen 1a und der Ausnehmung 2a vorgesehenen werden. Folglich kann, selbst wenn die mechanische Festigkeit des Sandkerns infolge der Zersetzung des darin befindlichen Bindemittels durch die Hitze des geschmolzenen Metalls reduziert ist, so dass ein Teil des Sandes an den Vorsprüngen freigesetzt wird, der freigesetzte Sand aus den Ausnehmungen entfernt werden, wenn der an dem großen Zwischenraum 52 vorgesehene Grat entfernt wird. Es sollte erwähnt sein, dass der Grat um den Vorsprung herum vorgesehenen ist, und der Grat sicher ausgebildet werden kann, weil das geschmolzene Metall leicht in den großen Zwischenraum 52 eintreten kann.
Weiterhin wird der Sandkern 1 durch den Eingriff zwischen dem Haltevorsprung 2b, der von der Metallform herausragt, und der Haltebohrung 1c, die in dem Sandkern ausgeformt ist, gehalten. Deshalb ist, selbst wenn Sand an dem Vorsprung 2b verbleibt, der restliche Sand leicht sichtbar, weil der Vorsprung 2b eine vorspringenden Komponente ist. Deshalb kann die Reinigung der Metallform leicht durchgeführt werden, um die Produktivität zu verbessern.
Eine Gießvorrichtung zum Gießen eines Zylinderblocks in "closed-Deck"-Bauweise und ein Sandkern, der in der Gießvorrichtung entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt wird, wird mit Bezug auf die Fig. 7 und 8 beschrieben. Nach der ersten Ausführungsform im Hinblick auf das Entfernen des verbliebenen Sandes in der Ausnehmung 2a des Schieberkerns 2 ist absichtlich der Zwischenraum S2 zwischen der Ausnehmung 2a und dem Vorsprung 1a des Sandkerns vorgesehenen, um absichtlich das geschmolzene Metall in den Zwischenraum S2 einzubringen und um darin einen Grat zu bilden. Nach dem Gießvorgang ist deshalb ein Gratentfernungsvorgang notwendig. Weiterhin wird wegen der absichtlichen Ausbildung des Grates der Druck des geschmolzenen Metalls auf die gesamte Endfläche 1d des Sandkerns 1 aufgebracht. Weil der Druck des geschmolzenen Metalls immer auf die Rückseitenendfläche 1f des Sandkerns 1 aufgebracht wird, sind die Kernvorsprünge 1b notwendig, um den Sandkern daran zu hindern, in axialer Richtung des Zylinders während des Gießens abzuweichen. Folglich ist die oben beschriebene Bearbeitung und Verschließung notwendig. Die zweite Ausführungsform bezieht sich auf eine Verbesserung von diesen Aspekten.
Wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt, ist ein Sandkern 51 in der zweiten Ausführungsform gleich dem Sandkern 1 der ersten Ausführungsform, außer dass eine Endfläche 51d, die dem Schieberkern 52 zugewandt ist, eine flache Fläche ohne irgendwelche Vorsprünge ist (1a in Fig. 1), und Kernvorsprünge (1b in Fig. 1) nicht am Rand des Sandkerns 51 vorgesehen sind. Eine Endfläche 52d des Schieberkerns 52, die der Oberdeckendfläche 51d des Sandkerns 51 zugewandt ist, ist mit Ausnehmungen 52a ausgeformt, um so Brückenbereiche zu formen. Die Endfläche 52d soll anders als die Ausnehmungen 52a in innigen Kontakt mit der flachen Endfläche 51d des Sandkerns 51 sein, um so Fenster am Ende des Wassermantels zu bilden. Mit anderen Worten, in der zweiten Ausführungsform ist es nicht notwendig, die Vorsprünge 1a an der Endfläche 51d des Sandkerns vorzusehen, sondern die Endfläche 51d ist von einer einfachen ebeneren Anordnung. Nebenbei bemerkt, kann die Endfläche 52d, anders als die Ausnehmungen 52a des Schieberkerns 52, als vorspringende Bereiche bezeichnet werden. Weiterhin sind in Fig. 7 die Brückenbereiche an den gestrichelten Bereichen, die auf der Endfläche 51d skizziert sind, nach dem Gießen vorgesehen.
Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform ist ein Paar von Schieberkernen 52,52 neben der beweglichen Form 12 vorgesehenen, und die oben beschriebenen ersten und zweiten Schieberkerne 22,22 und 23A, 23A sind beweglich um die Schieberkerne 52,52 angeordnet. Die stationäre Form 8, die Schieberkerne 52, 52, die ersten und zweiten Schieberkerne 22,22, 23A, 23A und die bewegliche Form 12 bilden eine äußere Kontur des Sechszylinder-Motorblocks in V-Bank-Bauart. Jeder der Schieberkerne 52 ist mit einem zylindrischen Vorsprung zum Tragen der Zylinderlaufbuchse 5 ausgestattet. Jeder Schieberkern 52 weist ebenfalls Haltevorsprünge 52b auf, die sich in axialer Richtung der Zylinderlaufbuchse 5 erstrecken und sich von der Endfläche 52d in Richtung eines Formhohlraums 56 vorstrecken. Die Form der Haltevorsprünge 52b und der Haltebohrungen 51c ist identisch mit jenen der ersten Ausführungsform.
Die zweiten Schieberkerne 23A, 23A sind nicht mit einer unterstützenden Ausnehmung (23A in der ersten Ausführungsform) ausbildet, weil Kernvorsprünge nicht an dem Sandkern 51 vorgesehenen sind. Auf diese Weise wird in dem geschlossenen Zustand der Metallform die Oberdeckendfläche 51d des Sandkerns 51 in engen Kontakt mit der Endfläche 52d des Schieberkems 52 gebracht. In diesem Zustand ist der Sandkern 51 stabil in dem Formhohlraum 56 durch den Eingriff zwischen den Haltevorsprüngen 52b und den Haltebohrungen 51c festgesetzt.
Beim Einfüllen des geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum 56 kann eine Schubendposition des Sandkerns 51 in axialer Richtung der Zylinderlaufbuchsen 5 durch Anlage zwischen der Endfläche 51d des Sandkerns 51 und der Endfläche 52d des Schieberkerns 52 definiert werden. Auf der anderen Seite ist die rückwärtigste Rückziehposition des Sandkerns in der axialen Richtung nicht definiert, sondern ein großer Raum ist hinter dem rückwärtigen Ende des Sandkerns 51 vorgesehen, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Jedoch wird wegen der Differenz im Druck des geschmolzenen Metalls zwischen der vorderen Endfläche 51d und der rückwärtigen Endfläche 51f des Sandkerns 51 der Sandkern 51 in Richtung auf die Vorderseite 52d des Schieberkerns 52 hin gedrängt. Das heißt, die Druckkraft F1 des geschmolzenen Metalls, die auf die vordere Endfläche 51d des Sandkerns 51 aufgebracht wird, ist F1 = P · (a - b), wohingegen die Druckkraft F2 des geschmolzenen Metalls, die auf die rückwärtige Endfläche 51f des Sandkerns 51 aufgebracht wird, F2 = P · a ist, wobei "P" der Gießdruck ist, "a" eine Fläche der vorderen Endfläche 51d (oder rückwärtigen Endfläche 51f) des Sandkerns 51 ist, und "b" die Kontaktfläche zwischen der vorderen Endfläche 51d und der Endfläche 52d des Schieberkerns 52 ist. Dementsprechend ist F2 größer als F1.
Auf diese Weise wird der Sandkern 51 wegen der Differenz zwischen F1 und F2 in Richtung auf die vordere Endpositionen hin gedrängt, und folglich kann eine Positionierung des Sandkerns 51 in der axialen Richtung der Zylinderlaufbuchse vorgenommen werden. Als Ergebnis können die Kernvorsprünge (1b in Fig. 1) weggelassen werden.
Während des Gießens tritt das geschmolzene Metall in die Ausnehmungen 52a ein, um die Brückenbereiche zu formen, wohingegen Fenster des Wassermantels an den Kontaktbereichen zwischen dem vorderen Ende 51d des Sandkerns 51 und der Endfläche 52d des Schieberkerns 52 geformt werden. Nach dem Gießen wird das Produkt aus der Metallform entfernt. In diesem Fall tritt das Problem von restlichem Sand innerhalb der Metallform nicht auf, weil die Endfläche des Sandkerns im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform keine vorspringenden Bereiche hat (2a in Fig. 1), sondern die Endfläche 51d von einer ebeneren Anordnung ist.
Ähnlich zu der ersten Ausführungsform hält entsprechend der zweiten Ausführungsform der Eingriff zwischen den Haltevorsprüngen 52b und den Haltebohrungen 51c den Sandkern 51 stabil innerhalb des Formhohlraums 56. Jedoch im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform kann die gesamte flache Vorderfläche 51d des Sandkerns 51 in Kontakt mit dem Schieberkern 52 sein, weil es unnötig ist, absichtlich den Grat zum Zwecke des Entfernens des restlichen Sandes vorzusehen, und als Ergebnis sind die Berührungsbereiche mit dem geschmolzenen Metall unterschiedlich zwischen der vorderen Endfläche 51d und der rückwärtigen Endfläche 51f des Sandkerns 51, um somit zwangsweise den Sandkern 51 in der vorderen Endposition zu positionieren. Folglich kann auf die Kernvorsprünge verzichtet werden, um dadurch die oben beschriebene Bearbeitung zu eliminieren, die in der ersten Ausführungsform erforderlich ist. Weiterhin kann in der zweiten Ausführungsform der Sandkern 51 für sich leicht hergestellt werden, weil die Endfläche 51d des Sandkerns 51 von ebenerem Aufbau und ohne hervorstehende Bereiche ist. Der flache oder ebenerem Aufbau ist ebenfalls vorteilhaft, indem das Problem einer Ablösung von Sand reduziert oder minimiert werden kann.
Nachdem die Erfindung im Einzelnen und mit Bezug auf ihre besonderen Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen gemacht werden können. Zum Beispiel können in den oben beschriebenen Ausführungsformen vier Haltevorsprünge 2b (52b) und entsprechende vier Haltebohrungen 1c (51c) vorgesehenen sein. Die Zahl darf jedoch nicht kleiner als zwei sein, so dass der Sandkern 1 oder 51 korrekt in der Metallform gehalten werden kann. Weiterhin kann die Form zur Aufnahme des Sandkerns jeder Typ von Form sein, solange das Abfallen des Sandkerns infolge seines Eigengewichts vermeidbar ist.
Weiterhin beziehen sich die gezeigten Ausführungsformen auf die Produktion eines "closed-Deck"-Typ Sechszylinder-Motorblocks in V-Anordnung. Die Erfindung kann jedoch auch auf einen "closed-Deck"-Typ Motorblock in Reihenbauweise angewendet werden, wie für einen Vierzylinder Reihenmotorblock und Sechszylinder Reihenmotorblock.
Weiterhin ist die Querschnittsausbildung der Haltevorsprünge 2b oder 52b und der entsprechenden Haltebohrungen 1c oder 51c nicht begrenzt auf die kreisförmige Form, sondern in Fig. 9 und 10 gezeigte allgemein dreieckige Form von Vorsprüngen 2b' und Bohrungen 1c', und in Fig. 9 und 11 gezeigte rechteckige Form von Vorsprüngen 2b" und Bohrungen 1c" sind ebenfalls anwendbar. Darüber hinaus kann die Tiefe der Haltebohrungen 1c abhängig von der Art und Größe des Zylinderblocks und einer Anordnung des Sandkerns während des Gießens variiert werden, solange der Sandkern korrekt in der Metallform gehalten werden kann. Weiterhin ist die Position der Haltebohrungen 1c oder 51c nicht begrenzt auf den Bereich 1e angrenzend an die benachbarten Zylinder, sondern kann anders positioniert werden als die benachbarten Zylinder, wie in einem Bereich um 1c" herum in Fig. 9.

Claims

1. Vorrichtung und Sandkern (1; 51) zum Herstellen eines Zylinderblocks in "closed Deck"-Bauweise, der ein Oberdeck aufweist und mit einem eine Mehrzahl von seitlich nebeneinander angeordneten Zylinderlaufbuchsen umgebenden Wassermantel ausgebildet ist, welcher Wassermantel ein oberes Ende aufweist, das an dem Oberdeck zum Bilden von Fenstern teilweise offen und durch Brückenteile teilweise geschlossen ist,

welche Vorrichtung eine Metallform (2, 8, 22, 23; 52, 8, 22, 23) enthält, die in sich einen Formhohlraum (6; 56) zum Gießen des Zylinderblocks definiert, und wobei der Sandkern (1; 51) zum Gießen des Wassermantels in dem Zylinderblock vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Vorrichtung weiter eine Mehrzahl von Haltevorsprüngen (2b; 52b) aufweist, die sich integral von der Metallform (2; 52) zu dem Formhohlraum (6; 56) hin in axialer Richtung der Zylinderlaufbuchse (5) erstrecken, und

der Sandkern (1) mit einer Mehrzahl von Haltebohrungen (1c, 51c) ausgebildet ist, die zu den jeweiligen Haltevorsprüngen komplementär und derart angeordnet sind, daß sie die sich in sie hinein erstreckenden Haltevorsprünge (2b; 52b) zum Halten des Sandkerns (1; 51) an einer vorbestimmten Stelle des Formhohlraums (6; 56) während des Gießens halten.

2. Vorrichtung und Sandkern nach Anspruch 1, wobei die Metallform einen Schieberkern (2) mit einer Endfläche (2d) aufweist, die einen Teil des Formhohlraums (6) definiert und mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen (2a) ausgebildet ist, und der Sandkern eine Oberdeckendfläche (ld) aufweist, die mit Vorsprüngen (1a) ausgebildet ist, von denen jeder mit einer entsprechenden Ausnehmung (2a) des Schieberkerns (2) in Eingriff bringbar ist, wobei zwischen jeweiligen Ausnehmungen (2a) und Vorsprüngen (1a) ein Zwischenraum (52) ausgebildet ist, um an dem Zwischenraum einen Grat zu bilden.

3. Vorrichtung und Sandkern nach Anspruch 2, wobei der Sandkern (1) enthält:

einen Wandbereich mit der Oberdeckendfläche (1d) und einer äußeren Umfangsfläche, wobei der Wandbereich eine mit dem Wassermantel identische Form hat; und Kernvorsprüngen (1b), die von der äußeren Umfangsfläche ausgehen, und

die Metallform (23) weiter ein Paar von Schieberkernen (23) aufweist, die mit Eingriffsausnehmungen (23a) für einen Eingriff mit den Kernvorsprüngen (1b) ausgebildet ist, um zu verhindern, daß der Sandkern (1) in axialer Richtung der Zylinderlaufbuchse (5) bewegt wird.

4. Vorrichtung und Sandkern nach Anspruch 1, wobei

die Metallform einen Schieberkern (52) mit einer Endfläche (52d) aufweist, die einen Teil des Formhohlraums (56) bildet und mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen (52a) ausgebildet ist, und

der Sandkern (51) eine ebene Oberdeckendfläche (51d) aufweist, die an von der Mehrzahl von Ausnehmungen (52a) verschiedenen Bereichen während des Gießens in enger Berührung mit der Endfläche (52d) des Schieberkerns (52) ist, wobei die Berührfläche zwischen der ebenen Oberdeckendfläche (51d) des Sandkerns (51) und der Endfläche (52d) des Schieberkerns (52) die Fenster bildet.

5. Vorrichtung und Sandkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Haltevorsprung (2b) eine sich verjüngende Form aufweist, bei des der Außendurchmesser zur Spitze hin allmählich abnimmt, und die Haltebohrung (1c) eine sich komplementär verjüngende Form hat, um eine Konizität zu bilden.

6. Vorrichtung und Sandkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sandkern (1) eine Wand mit einer Form identisch der des Wassermantels enthält, welche Wand des Sandkerns (1) um die Zylinder herum eine ungleichmäßige Dicke hat, wobei die Dicke der Bereiche (1e) der Wand zwischen benachbarten Zylindern größer ist als die Dicke der restlichen Bereiche der Wand und die Haltebohrungen (1c) in den dickeren Bereichen (1e) ausgebildet sind.

7. Verfahren zum Gießen eines Zylinderblocks in "closed Deck"-Bauteile unter Verwendung der Vorrichtung und des Sandkerns gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.