DE10225666A1 - Gießen von Motorblöcken - Google Patents

Abstract

Eine Gießformbaugruppe für Motorblöcke wird aus harzgebundenen Sandkernen in einer Weise zusammengebaut, die eine Verunreinigung des in der Gießformbaugruppe gegossenen Motorblocks durch während eines Zusammenbaus von den Kernen abgeriebenen losen Sand reduziert. Eine Anordnung mehrerer Kerne (Kernbaugruppe) der Gießformbaugruppe für Motorblöcke wird von einem Basiskern entfernt gebildet. Die Kernbaugruppe wird gereinigt, um losen Sand von dort zu entfernen. Die gereinigte Kernbaugruppe wird dann auf dem Basiskern positioniert, gefolgt von einer Montage eines Deckelkerns, um die Gießformbaugruppe für Motorblöcke zum Gießen eines Motorblocks darin zu vollenden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Präzisionssandguss von Motorzylinderblöcken wie zum Beispiel V-Zylinderblöcken von Motoren mit eingegossenen Laufbuchsen für Zylinderbohrungen.

Bei der Herstellung von V-Motorblöcken aus Gusseisen wird ein soge­ nannter integraler Zylindermantel-Kurbelgehäuse-Kern verwendet, der aus mehreren Zylindermänteln besteht, die auf einem Kurbelgehäusebe­ reich des Kerns integral ausgebildet sind. Die Zylindermäntel bilden die Zylinderbohrungen im Motorblock aus Gusseisen, ohne Laufbuchsen für Bohrungen zu benötigen.

Beim Prozess eines Präzisionssandgusses eines V-Zylinderblocks eines Verbrennungsmotors aus Aluminium wird eine Einweg-Gießform­ baugruppe aus mehreren harzgebundenen Sandkernen (auch als Gieß­ formsegmente bekannt) zusammengebaut, die die Innen- und Außenflä­ chen des V-Motorblocks definieren. Jeder der Sandkerne wird gebildet, indem mit Harz beschichteter Gießereisand in einen Kernkasten geblasen und darin gehärtet wird.

Traditionellerweise beinhaltet bei der früheren Herstellung eines V- Motorblocks aus Aluminium mit eingegossenen Bohrungslaufbuchsen das Verfahren für den Zusammenbau von Gießformen für den Präzisions­ sandprozess ein Anordnen eines Basiskerns auf einer geeigneten Oberflä­ che und Aufbauen oder Stapeln separater Kurbelgehäusekerne, Seiten­ kerne, Zylindermantelkerne mit Laufbuchsen darauf, Wassermantelkerne, vordere und hintere Endkerne, eines (oberen) Deckelkerns und anderer Kerne auf dem Basiskern oder aufeinander. Die anderen Kerne können einen Ölleitungskern, Seitenkerne und einen Kehlkern einschließen. Zu­ sätzliche Kerne können ebenfalls je nach Motorkonstruktion vorhanden sein.

Während eines Zusammenbaus oder einer Handhabung können die ein­ zelnen Kerne an den Verbindungsstellen dazwischen gegeneinander reiben und zum Verlust einer kleinen Menge Sand führen, der an den zusam­ menpassenden Verbindungsflächen abgeschliffen wird. Ein Abrieb und Verlust von Sand auf diese Weise ist nachteilig und unerwünscht, insofern als der lose Sand auf den Basiskern fallen oder in kleinen Räumen inner­ halb der Gießformbaugruppe gefangen werden kann, was das Gußstück verunreinigt.

Außerdem wird die vollständig zusammengebaute Gießformbaugruppe für einen typischen V-Motorblock mehrere Trennlinien (Verbindungslinien) zwischen Gießformsegmenten aufweisen, die auf der Außenfläche der zu­ sammengebauten Gießformbaugruppe sichtbar sind. Die äußeren Trenn­ linien verlaufen typischerweise in unzähligen verschiedenen Richtungen auf der Oberfläche der Gießformbaugruppe. Eine Gießform, die so entwor­ fen ist, dass sie Trennlinien aufweist, die in unzähligen Richtungen ver­ laufen, ist insofern nachteilig, als, falls aneinanderstoßende Gießform­ segmente nicht genau zusammenpassen, wie oft beobachtet wird, ge­ schmolzenes Metall aus dem Hohlraum der Gießform über die Lücken an den Trennlinien herausströmen kann. Der Verlust von geschmolzenem Metall tritt häufiger auf, wo drei oder mehr Trennlinien zusammenlaufen.

Der Abtransport thermischer Energie aus dem Metall in der Gießformbau­ gruppe ist ein wichtiger Gesichtspunkt im Gießprozess. Eine schnelle Ver­ festigung und Kühlung des Gußstückes fördert eine Feinkornstruktur im Metall, was zu wünschenswerten Materialeigenschaften wie z. B. einer ho­ hen Zugfestigkeit und Dauerfestigkeit sowie einer guten maschinellen Be­ arbeitbarkeit führt. Für diejenigen Motorkonstruktionen mit Merkmalen einer stark beanspruchten Stirnwand (bulkhead) kann die Verwendung einer thermischen Kokille notwendig sein. Die thermische Kokille ist viel mehr thermisch leitend als Gießereisand. Sie leitet leicht Wärme von den­ jenigen Merkmalen des Gußstücks, die sie berührt. Die Kokille besteht typischerweise aus einem oder mehreren Stahl- oder Gusseisenkörpern, die in der Gießform in einer Weise zusammengebaut sind, so dass sie ei­ nen gewissen Teil der Stirnwandmerkmale des Gußstückes formen. Die Kokillen können in die Basiskernwerkzeugeinrichtung und einen um sie ausgebildeten Kern angeordnet werden, oder sie können in den Basiskern oder zwischen die Kurbelgehäusekerne während eines Zusammenbaus der Gießform montiert werden.

Es ist schwierig, die Kokillen dieser Bauart aus der Gießformbaugruppe zu entfernen, nachdem das Gußstück verfestigt ist, und vor einer Wärme­ behandlung, weil die Steiger durch den Sand der Gießformbaugruppe ein­ geschlossen sind und auch zwischen dem Gußstück und einem Merkmal des Anguß- oder Steigersystems gefangen sein können. Falls man zulässt, dass während einer Wärmebehandlung die Kokillen mit dem Gußstück zurückbleiben, können sie den Prozess der Wärmebehandlung beeinträch­ tigen. Die Verwendung von leicht warmen Kokillen zur Zeit einer Befüllung der Gießform ist übliche Gießereipraxis. Dies tut man, um eine mögliche Kondensation von Feuchtigkeit oder Kernharzlösungsmitteln auf den Ko­ killen zu vermeiden, die zu signifikanten Problemen mit der Qualität des Gußstücks führen kann. Als Folge der inhärenten Zeitverzögerung vom Zusammenbau der Gießform bis zum Befüllen der Gießform ist es schwie­ rig, die oben beschriebene Art einer Kokille "zu erwärmen".

Ein anderes Verfahren, um Teile des Gußstücks schnell zu kühlen, ist mit der Verwendung eines semipermanenten Formprozesses (SPM) verbunden. Dieses Verfahren nutzt konvektive Kühlung eines Dauergießformwerk­ zeugs durch Wasser, Luft oder ein anderes Fluid. Im SPM-Prozess wird die Gießformbaugruppe in die SPM-Maschine plaziert. Die SPM-Maschine enthält ein aktiv gekühltes (wiederverwendbares) Dauerwerkzeug, das da­ für entworfen ist, einen gewissen Teil der Stirnwandmerkmale zu formen. Die Gießform wird mit Metall gefüllt. Nachdem mehrere Minuten verstri­ chen sind, werden die Gießformbaugruppe und das Gußstück von dem Dauergießformwerkzeug getrennt, und der Gußzyklus wird wiederholt. Solche Maschinen verwenden typischerweise mehrere Formstationen, um effizienten Gebrauch von der Schmelz- und Gießformbefüllungsanlage zu machen. Dies führt zu einer unerwünschten Komplexität des Systems und Schwierigkeit beim Erreichen einer Wiederholbarkeit der Prozesse.

Bei der früheren Herstellung eines V-Motorblocks aus Aluminium mit ein­ gegossenen Bohrungslaufbuchsen unter Verwendung separater Kurbel­ gehäusekerne und Zylindermantelkerne mit Laufbuchsen darauf muss der Block in einer Weise maschinell bearbeitet werden, um unter anderem si­ cherzustellen, dass die Zylinderbohrungen (die von den auf den Zylinder­ mantelmerkmalen der Zylindermantelkerne angeordneten Bohrungslauf­ buchsen gebildet werden) eine gleichmäßige Wanddicke der Bohrungs­ laufbuchsen aufweisen und andere kritische Blockmerkmale genau ma­ schinell bearbeitet werden. Dies erfordert, dass die Laufbuchsen in Bezug aufeinander innerhalb des Gußstückes genau angeordnet werden und der Block in Bezug auf die Anlage zur maschinellen Bearbeitung optimal posi­ tioniert wird.

Die Position der Bohrungslaufbuchsen in Bezug aufeinander innerhalb eines Gußstückes wird zum großen Teil durch die Abmessungsgenauigkeit und Montagezwischenräume der Gießformkomponenten (Kerne) bestimmt, die verwendet werden, um die Bohrungslaufbuchsen während des Befül­ lens der Gießform zu tragen. Die Verwendung mehrerer Gießformkompo­ nenten, um die Laufbuchsen zu tragen, führt zu einer Änderung in der Lage der Laufbuchsen aufgrund der Akkumulierung oder zu einem "Auf­ stocken" einer Abmessungsänderung von Montagezwischenräumen der mehreren Gießformkomponenten.

Um den gegossenen V-Block zur maschinellen Bearbeitung vorzubereiten, wird er in entweder einer sogenannten OP10- oder "Qualifikations"- Befestigungsvorrichtung (qualification fixture) gehalten, während eine Fräsmaschine auf dem gegossenen V-Block flache glatte Referenzstellen (Fixierflächen für Maschinenreihen) (machine line locator surfaces) genau präpariert, die später verwendet werden, um den V-Block in anderen Be­ festigungsvorrichtungen zur Bearbeitung an der Anlage zum maschinellen Bearbeiten von Motorblöcken zu positionieren. Die OP10-Befestigungs­ vorrichtung ist typischerweise an der Anlage zur maschinellen Bearbei­ tung von Motorblöcken vorhanden, während sich die "Qualifikations"- Befestigungsvorrichtung typischerweise bei der Gießerei befindet, die die Gussblöcke herstellt. Der Zweck jeder Befestigungsvorrichtung besteht darin, qualifizierte Fixierflächen auf dem gegossenen Motorblock zu schaf­ fen. Die Merkmale auf dem Gußstück, welche das Gußstück in der OP10- oder Qualifikations-Befestigungsvorrichtung anordnen, sind als "Gußstück-Fixiereinrichtungen" bekannt. Die OP-10 oder Qualifikations- Befestigungsvorrichtung für V-Blöcke mit eingegossenen Bohrungslauf­ buchsen nutzt als Gußstück-Fixiereinrichtungen die gekrümmte Innenflä­ che mindestens einer Laufbuchse der Zylinderbohrung von jeder Zylinder­ reihe. Eine Verwendung gekrümmter Oberflächen als Gußstück-Fixier­ einrichtungen ist nachteilig, weil ein Bewegen des Gußstücks in einer ein­ zigen Richtung eine komplizierte Änderung der räumlichen Orientierung des Gußstücks bewirkt. Dies wird weiter verschlimmert, indem mindes­ tens eine Laufbuchsenfläche von jeder Reihe genutzt wird, da die Reihen unter einem Winkel zueinander ausgerichtet sind. Praktischerweise ziehen Maschinisten es vor, Befestigungsvorrichtungen zu entwerfen, die zuerst ein Gußstück auf drei "primären" Gußstück-Fixiereinrichtungen aufneh­ men und tragen, die eine Referenzebene einrichten. Das Gußstück wird dann gegen zwei "sekundäre" Gußstück-Fixiereinrichtungen bewegt, die eine Referenzlinie einrichten. Schließlich wird das Gußstück entlang die­ ser Linie bewegt, bis eine einzelne "tertiäre" Gußstück-Fixiereinrichtung einen Referenzpunkt einrichtet. Die Orientierung des Gußstücks ist nun vollständig eingerichtet. Das Gussstück ist dann an Ort und Stelle festge­ klemmt, während eine maschinelle Bearbeitung durchgeführt wird. Die Verwendung gekrümmter und gewinkelter Flächen, um das Gußstück in der OP10- oder "Qualifikations"-Befestigungsvorrichtung zu orientieren, kann eine weniger genaue Anordnung in der Befestigungsvorrichtung und schließlich eine weniger präzise maschinelle Bearbeitung des gegossenen V-Blocks zur Folge haben, weil das Ergebnis eines Bewegens des Guß­ stücks in einer gegebenen Richtung vor einem Festklemmen in einer Lage zur maschinellen Bearbeitung kompliziert und möglicherweise nicht wie­ derholbar ist.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vor­ richtung für einen Sandguss von Motorzylinderblöcken in einer Weise zu schaffen, die einen oder mehrere der obigen Nachteile überwindet.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist, eine Kernbaugruppe, die einen integralen Zylindermantel-Kurbelgehäuse-Kern enthält, bei der Herstel­ lung von V-Motorblöcken aus Aluminium und anderen zu verwenden, die eingegossene Bohrungslaufbuchsen enthalten, in einer Weise, die eine Verunreinigung des Motorblockgußstücks durch während eines Zusam­ menbaus von den Kernen abgeriebenen losen Sand reduziert.

Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenbauen von Sandkernen einer Motorblockgießform in einer Weise, die eine Verunreinigung des Motorblockgußstücks durch während eines Zusammenbaus von den Kernen abgeriebenen losen Sand reduziert. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Anordnung aus mehreren Kernen (Kernbaugruppe) von einem Basiskern entfernt gebildet, und die Kernbaugruppe wird gereinigt, um losen Sand von ihr zu entfer­ nen. Die gereinigte Kernbaugruppe wird dann zwischen dem Basiskern und dem Deckelkern angeordnet, um einen Zusammenbau der Gießform­ baugruppe für Motorblöcke abzuschließen.

Die Kernbaugruppe kann viele der einzelnen Kerne enthalten, die verwen­ det werden, um die Gießformbaugruppe für Motorblöcke zusammenzu­ bauen. Zum Beispiel kann die Kernbaugruppe einen integralen Zylinder­ mantel-Kurbelgehäuse-Kern mit Laufbuchsen für Zylinderbohrungen auf dessen Zylindermänteln, eine Anordnung mit Wassermantel-Platten­ kernen, verschiedene innere Kerne, Endkerne und Seitenkerne einschlie­ ßen.

In einer illustrativen Ausführungsform der Erfindung werden einzelne Kerne der Gießformbaugruppe für Motorblöcke auf einer Behelfsbasis zu­ sammengebaut, um eine Kernbaugruppe zu bilden. Die Behelfsbasis bildet keinen Teil der endgültigen Gießformbaugruppe für Motorblöcke. Die Kernbaugruppe und die Behelfsbasis werden getrennt, und die Kernbau­ gruppe wird dann vorzugsweise durch Hochgeschwindigkeitsluft gereinigt, die so gelenkt wird, um losen Sand von ihrer Außen- und Innenseite zu entfernen. Die gereinigte Kernbaugruppe wird dann auf dem Basiskern angeordnet, gefolgt von einer Montage des Deckelkerns, um einen Zu­ sammenbau der Gießformbaugruppe für Motorblöcke zu vollenden.

Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden aus der folgen­ den ausführlichen Beschreibung der Erfindung besser verstanden, die in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen vorgenommen wird.

Fig. 1 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Praxis einer illustrati­ ven Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, um eine Gießformbaugruppe für einen V-Motorblock zu­ sammenzubauen. Der vordere Endkern ist aus den An­ sichten der Montagesequenz der Zweckmäßigkeit halber weggelassen.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines integralen Zylin­ dermantel-Kurbelgehäuse-Kerns mit Bohrungslauf­ buchsen auf seinen Zylindermänteln und Oberflächen von Gußstück-Fixiereinrichtungen auf dem Kurbelge­ häusebereich gemäß einer Ausführungsform der Erfin­ dung.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer Gießformbaugruppe für Motorblöcke gemäß einer Ausführungsform der Erfin­ dung, wo der rechte Querschnitt des Zylindermantel- Kurbelgehäuse-Kerns entlang Linien 3-3 von Fig. 2 durch eine zentrale Ebene eines Zylindermantelmerk­ mals gelegt ist und wo der linke Querschnitt des Zylin­ dermantel-Kurbelgehäuse-Kerns entlang Linien 3'-3' von Fig. 2 zwischen benachbarten Zylindermänteln gelegt ist.

Fig. 3A ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Zylinderman­ tels des Zylindermantel-Kurbelgehäuse-Kerns und einer Anordnung mit Wassermantel- und Plattenkernen, die eine Laufbuchse einer Zylinderbohrung auf dem Zylin­ dermantel zeigt.

Fig. 3B ist eine perspektivische Ansicht eines Plattenkerns mit Kernmarkenmerkmalen für einen Eingriff mit Kernmar­ ken der Zylindermäntel, des Nockenkerns, des Wasser­ mantelkerns und der Endkerne.

Fig. 3C ist eine Schnittansicht einer Teilanordnung (Kernbau­ gruppe) von Kernen, die auf einer Behelfsbasis ruhen.

Fig. 3D ist eine Schnittansicht der Teilanordnung (Kern­ baugruppe), die durch eine schematisch dargestellte Handhabungsvorrichtung bei einer Reinigungsstation angeordnet wird.

Fig. 3E ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Zylinderman­ tels des Zylindermantel-Kurbelgehäuse-Kerns und eines Wassermantel-Plattenkerns, die eine Laufbuchse einer Zylinderbohrung mit einer Verjüngung nur auf einem oberen Abschnitt ihrer Länge zeigt.

Fig. 3F ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Zylinderman­ tels des Zylindermantel-Kurbelgehäuse-Kerns und Was­ sermantel-Plattenkerns, die eine Laufbuchse einer Zy­ linderbohrung ohne Verjüngung auf dem Zylinderman­ tel zeigt.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Gießform für Mo­ torblöcke, nachdem die Teilanordnung (Kernbaugruppe) im Basiskern angeordnet wurde und der Deckelkern auf den Basiskern angeordnet ist, wobei Kokillen weggelas­ sen sind.

Fig. 5 ist eine schematische Ansicht einer Kernkastenwerk­ zeugeinrichtung zum Herstellen des integralen Zylin­ dermantel-Kurbelgehäuse-Kerns von Fig. 2, die ge­ schlossene und offene Stellungen der Zylindermäntel bildenden Werkzeugelemente zeigt.

Fig. 6 ist eine partielle perspektivische Ansicht einer Kernkas­ tenwerkzeugeinrichtung und eines resultierenden Kerns, die offene Stellungen der Zylindermäntel bilden­ den Werkzeugelemente zeigt.

Fig. 1 zeigt ein Flussdiagramm, das eine veranschaulichende Sequenz zum Zusammenbauen einer Gießformbaugruppe 10 für Motorzylinderblöcke gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Sequenz von Montageschritten beschränkt, da andere Se­ quenzen genutzt werden können, um die Gießformbaugruppe zusammen­ zubauen.

Die Gießformbaugruppe 10 wird aus zahlreichen Arten harzgebundener Sandkerne zusammengesetzt, die einen Basiskern 12, der mit einer optio­ nalen Kokille 28a, einer optionalen Kokillenpalette 28b und einer optiona­ len Gießformtrennplatte 28c zusammenpasst, einen integralen Zylinder­ mantel-Kurbelgehäuse-Kern (IBCC) 14 mit Laufbuchsen 15 für Zylinder­ bohrungen aus Metall (zum Beispiel Gusseisen Aluminium oder Alumini­ umlegierung) darauf, zwei Endkerne 16, zwei Seitenkerne 18, zwei Anord­ nungen 22 mit Wassermantel- und Plattenkernen (die jeweils aus einen Wassermantelkern 22a, einem Mantelplattenkern 22b und einem Heber­ kern 22c zusammengesetzt sind), einen Stößelkehlkern 24 und einen De­ ckelkern 26 einschließen. Die oben beschriebenen Kerne sind zu Veran­ schaulichungszwecken und nicht zur Beschränkung dargelegt, da je nach der speziellen zu gießenden Motorblockkonstruktion andere Arten von Kernen und Kernkonfigurationen in der Montage der Gießformbaugruppe für Motorzylinderblöcke verwendet werden können.

Die harzgebundenen Sandkerne können unter Verwendung herkömmli­ cher Prozesse zur Herstellung von Kernen hergestellt werden, wie z. B. ei­ nes kalten Kastens aus Phenolurethan oder eines heißen Kastens aus Fu­ ran, wo ein Gemisch aus Gießereisand und Harzbindemittel in einen Kernkasten geblasen und das Bindemittel mit entweder einem Katalysa­ torgas und/Wärme gehärtet wird. Der Gießereisand kann Silica, Zircon, Quarzglas und andere umfassen. Ein katalysiertes Bindemittel kann ein Isocure Bindemittel umfassen, das von Ashland Chemical Company er­ hältlich ist.

Zu Veranschaulichungszwecken und nicht beschränkend sind in Fig. 1 die harzgebundenen Sandkerne zur Verwendung beim Aufbau einer Gieß­ formbaugruppe für Motorzylinderblöcke dargestellt, um einen V8- Motorblock aus Aluminium zu gießen. Die Erfindung ist besonders nütz­ lich, obgleich nicht darauf beschränkt, für einen Zusammenbau von Gieß­ formbaugruppen 10 zum Präzisionssandgießen von Motorzylinderblöcken der V-Baureihe, die zwei Reihen Zylinderbohrungen mit sich im Kurbelge­ häuseteil des Gußstücks des Motorblocks schneidenden Ebenen durch die Mittellinien der Bohrungen jeder Reihe aufweisen. Übliche Konfiguratio­ nen umfassen V6-Motorblöcke mit einem Einschlusswinkel von 54, 60, 90 oder 120 Grad zwischen den beiden Reihen Zylinderbohrungen und V8- Motorblöcke mit einem Winkel von 90 Grad zwischen den beiden Reihen Zylinderbohrungen, obgleich andere Konfigurationen verwendet werden können.

Die Kerne 14, 16, 18, 22 und 24 werden anfangs vom Basiskern 12 und Deckelkern 26 entfernt zusammengebaut, um eine Teilanordnung 30 mehrerer Kerne (Kernbaugruppe) zu bilden, Fig. 1. Die Kerne 14, 16, 18, 22 und 24 werden auf einer Behelfsbasis oder einem Element TB zusam­ mengebaut, das keinen Teil der endgültigen Gießformbaugruppe 10 für Motorblöcke bildet. Die Kerne 14, 16, 18, 22 und 24 sind in Fig. 1 der Zweckmäßigkeit halber schematisch dargestellt, wobei ihre detaillierteren Ansichten in Fig. 2-5 gezeigt sind.

Wie in Fig. 1 veranschaulicht, wird zuerst der integrale Zylindermantel- Kurbelgehäuse-Kern 14 auf der Behelfsbasis TB angeordnet. Der Kern 14 enthält mehrere zylindrische Rohre bzw. Zylindermäntel 14a auf dem in­ tegralen Kurbelgehäuse-Kernbereich 14b, wie in Fig. 2-3 und 5-6 gezeigt ist. Der Zylindermantel-Kurbelgehäuse-Kern 14 wird als integraler einstü­ ckiger Kern mit der Kombination der Zylindermäntel und des Kurbelge­ häusebereichs in einer in Fig. 5-6 dargestellten Kernkastenwerkzeug­ einrichtung 100 gebildet. Auf dem Kurbelgehäusebereich 14b kann auch integral ein Durchgang für den Nockenwellenbereich 14cs ausgebildet sein.

Die Kernkastenwerkzeugeinrichtung 100 umfasst eine Basis 102, auf der erste und zweite Zylindermäntel bildende Werkzeugelemente 104 auf Füh­ rungsstiften 105 für eine Bewegung durch jeweilige hydraulische Zylinder 106 verschiebbar angeordnet sind. Eine Abdeckung 107 ist auf einer ver­ tikal verschiebbaren, genau geführten Kernmaschinenplatte 110 für eine Bewegung durch einen hydraulischen Zylinder 109 in Richtung auf die Zylindermäntel bildenden Werkzeugelemente 104 angeordnet. Die Elemen­ te 104 und die Abdeckung 107 werden von den in durchgezogenen Linien gezeigten Stellungen von Fig. 5 zu den in gestrichelten Linien dargestellten Stellungen bewegt, um einen Hohlraum C zu bilden, in den das Gemisch aus Sand und Bindemittel geblasen und gehärtet wird, um den Kern 14 zu bilden. Die Enden des Kerns 14 werden durch Werkzeugelemente 104 und/oder 107 geformt. Der Kern 14 wird dann aus der Werkzeugeinrich­ tung 100 entnommen, indem die Werkzeugelemente 104 und die Abde­ ckung 107 auseinander bewegt werden, um den Kern 14 freizulegen, des­ sen Kurbelgehäusebereich 14b der Zweckmäßigkeit halber in Fig. 6 ziem­ lich schematisch dargestellt ist.

Die Zylindermäntel bildenden Werkzeugelemente 104 sind so konfiguriert, dass sie die Zylindermäntel 14a und gewisse Außenflächen des Kurbelge­ häusekerns bilden, einschließlich Gußstückfixierflächen 14c, 14d und 14e. Die Abdeckung 107 ist so konfiguriert, um Innen- und andere Au­ ßenflächen des Kurbelgehäuses des Kerns 14 zu bilden. Zu Veranschauli­ chungszwecken und nicht beschränkend sind die Werkzeugelemente 104 einschließlich Arbeitsflächen 104c zum Bilden von zwei primären Guß­ stückfixierflächen 14c dargestellt. Diese beiden primären Fixierflächen 14c können an einem Ende E1 des Kurbelgehäusebereichs 14b ausgebildet sein, und eine dritte ähnliche (nicht dargestellte, aber den Oberflächen 14c ähnliche) Fixierfläche kann am anderen Ende E2 des Kurbelgehäuse­ bereichs 14b gebildet sein, Fig. 2. Drei primäre Gußstückfixierflächen 14c bilden eine Referenzebene zur Verwendung in einem bekannten Verfahren zur 3-2-1-Anordnung von Gußstücken. Die zwei sekundären Gußstückfi­ xierflächen 14d können auf einer Seite CS1 des Kurbelgehäusebereichs 14b, Fig. 2, des Kerns 14 so ausgebildet sein, dass sie eine Referenzlinie bilden. Das rechte Werkzeugelement 104 in Fig. 5 ist mit Arbeitsflächen 104d (eine dargestellt) zum Bilden sekundärer Gußstückfixierflächen 14d auf einer Seite CS1 des Kerns 14 dargestellt. Das linke Werkzeugelement 107 kann wahlweise ähnliche Arbeitsflächen 104d (eine dargestellt) ent­ halten, um wahlweise sekundäre Fixierflächen 14d auf der anderen Seite CS2 des Kerns 14 zu bilden. Auf dem Ende E1 des Kurbelgehäusebereichs 14b kann eine tertiäre Gußstückfixierfläche 14e, die der Fixierfläche 14c benachbart ist, Fig. 2, durch das gleiche Werkzeugelement gebildet sein, das die Fixierfläche 14c am Kernende E1 bildet. Eine einzelne tertiäre Fi­ xierfläche 14e richtet einen Referenzpunkt ein. Die sechs fixierenden Oberflächen 14c, 14d, 14e bilden das dreiachsige Koordinatensystem, um den gegossenen Motorblock für nachfolgende Arbeitsvorgänge zur maschi­ nellen Bearbeitung zu fixieren.

In der Praxis können mehr als sechs solche Fixierflächen für Gußstücke verwendet werden. Zum Beispiel kann wahlweise ein Paar geometrisch gegenüberliegende Fixierflächen für Gußstücke "gleichgesetzt" werden, um als einzelner Fixierpunkt in dem Fixierschema mit sechs Punkten (3+2+1) zu fungieren. Eine Gleichsetzung wird typischerweise erreicht durch die Verwendung mechanisch synchronisierter Positionierdetails in der OP10- oder Qualifikations-Befestigungsvorrichtung. Diese Positionierdetails be­ rühren die Fixierflächenpaare in einer Weise, die die Ungleichmäßigkeit der beiden Oberflächen mittelt oder ausgleicht. Zum Beispiel kann ein zu­ sätzlicher Satz sekundärer Fixierflächen, die den Fixierflächen 14d ähn­ lich sind, auf der gegenüberliegenden Seite CS2 des Kerns 14 durch Ar­ beitsflächen 104d des linken Zylindermäntel bildenden Werkzeugelements 104 in Fig. 5 gebildet werden. Außerdem können auch für eine spezielle Konstruktion eines Motorblockgußstücks zusätzliche primäre Fixier- und tertiäre Fixierflächen gebildet werden. Die Fixierflächen 14c, 14d, 14e können verwendet werden, um das Motorblockgußstück in anschließen­ den Arbeitsvorgängen zum Ausrichten und maschinellen Bearbeiten zu orientieren, ohne auf eine oder mehrere gekrümmte Flächen von zwei oder mehr Laufbuchsen 15 der Zylinderbohrungen Bezug nehmen zu müssen.

Da die Fixierflächen 14c, 14d, 14e auf dem Kurbelgehäusekernbereich 14b unter Verwendung der gleichen Zylindermäntel bildenden Werkzeug­ elemente 104 des Kernkastens gebildet werden, die auch die integralen Zylindermäntel 14a bilden, sind diese Fixierflächen in Bezug auf die Zy­ lindermäntel 14a und somit die im Gußstück des Motorblock gebildeten Zylinderbohrungen einheitlich und genau angeordnet.

Wie oben erwähnt wurde, wird der integrale Zylindermantel- Kurbelgehäuse-Kern 14 zuerst auf der Behelfsbasis TB angeordnet. Da­ nach wird eine Laufbuchse 15 für Zylinderbohrungen aus Metall auf je­ dem Zylindermantel 14a des Kerns 14 manuell oder mit Hilfe von Robo­ tern angeordnet. Vor einer Anordnung auf dem Zylindermantel 14a kann jede Außenfläche der Laufbuchse mit Ruß beschichtet werden, der Carbon Black aufweist, um einen engen mechanischen Kontakt zwischen der Laufbuchse und dem Gussmetall zu unterstützen. Der Kern 14 wird in der Kernkastenwerkzeugeinrichtung 100 hergestellt, so dass er am unteren Ende jedes Zylindermantels 14a eine abgeschrägte (konische) untere ring­ förmige, die Laufbuchse anordnende Fläche 14f enthält, wie in Fig. 3A am besten dargestellt ist. Die abgeschrägte Fläche 14f kommt mit dem abge­ schrägten ringförmigen unteren Ende 15f jeder Bohrungslaufbuchse 15 in Anlage, wie in Fig. 3A gezeigt ist, um sie in Bezug auf den Zylindermantel 14a vor und während eines Gießens des Motorblocks zu positionieren.

Die Laufbuchsen 15 der Zylinderbohrungen können jeweils maschinell bearbeitet oder gegossen werden, so dass sie einen Innendurchmesser aufweisen, der entlang der gesamten Länge oder einem Abschnitt der Län­ ge der Bohrungslaufbuchse 15 verjüngt ist, um mit einem Formschrägen­ winkel A (Außendurchmesserverjüngung), Fig. 3A, übereinzustimmen, der auf den Zylindermänteln 14a vorgesehen ist, um eine Entnahme des Kerns 14 aus der Kernkastenwerkzeugeinrichtung 100 zu gestatten, in der er gebildet wird. Insbesondere enthält jedes Zylindermäntel bildende Ele­ ment 104 der Werkzeugeinrichtung 100 mehrere Zylindermäntel bildende Hohlräume 104a mit einer geringfügig abnehmenden Verjüngung des In­ nendurchmessers entlang der Länge in einer Richtung, die von seinem ein Kurbelgehäuse bildenden Bereich 104b in Richtung auf die Distalenden von Zylindermäntel bildenden Hohlräumen 104a verläuft, um eine Bewe­ gung der Werkzeugelemente 104 vom in der Werkzeugeinrichtung 100 ru­ henden gehärteten Kern 104 weg, d. h. eine Bewegung der Werkzeugele­ mente 104 von den in gestrichelten Linien dargestellten Stellungen zu den in durchgezogenen Linien dargestellten Stellungen von Fig. 5, zu gestat­ ten. Die Außendurchmesserverjüngung der gebildeten Kernrohre bzw. Kernzylindermäntel 14a verläuft folglich (nimmt im Durchmesser ab) von nahe dem Kurbelgehäusebereich 14b des Kerns in Richtung auf die Dista­ lenden der Zylindermäntel. Die Verjüngung auf dem Außendurchmesser der Zylindermäntel 14a beträgt typischerweise bis zu 1 Grad und hängt von dem Formschrägenwinkel ab, der auf den Zylindermäntel bildenden Werkzeugelementen 104 der Kernkastenwerkzeugeinrichtung 100 verwen­ det wird. Die Verjüngung des Innendurchmessers der Bohrungslaufbuch­ sen 15 wird maschinell so bearbeitet oder gegossen, dass sie zum Form­ schrägenwinkel (Außendurchmesserverjüngung) der Zylindermäntel 14a komplementär ist, Fig. 3A, so dass der Innendurchmesser der Bohrungs­ laufbuchse 15 am oberen Ende kleiner als an ihrem unteren Ende ist, Fig. 3A. Eine Verjüngung des Innendurchmessers der Bohrungslaufbuchsen 15, so dass sie mit der des Außendurchmessers der Zylindermäntel 14a zusammenpasst, verbessert eine anfängliche Ausrichtung jeder Bohrungs­ laufbuchse auf dem zugeordneten Zylindermantel und folglich bezüglich des Wassermantel-Plattenkerns 22, der auf den Zylindermänteln 14a be­ festigt wird. Die zusammenpassende Verjüngung reduziert auch den Zwi­ schenraum oder die Lücke zwischen jeder Bohrungslaufbuchse 15 und jedem zugeordneten Zylindermantel 14a und bildet eine gleichmäßige Di­ cke aus, um die Wahrscheinlichkeit und das Ausmaß zu reduzieren, dass und in dem während eines Gießens der Gießform für Motorblöcke ge­ schmolzenes Metall in den Raum eindringen könnte. Die Verjüngung auf dem Innendurchmesser der Bohrungslaufbuchsen 15 wird während einer maschinellen Bearbeitung des Gußstücks des Motorblocks entfernt.

Die Verjüngung des Innendurchmessers der Bohrungslaufbuchse 15 kann entlang ihrer gesamten Längen, wie in Fig. 3 und 3A veranschaulicht, oder nur entlang einem Abschnitt ihrer Längen verlaufen, wie in Fig. 3E veran­ schaulicht ist.

Zum Beispiel kann die Verjüngung des Innendurchmessers jeder Boh­ rungslaufbuchse 15 nur entlang einem oberen verjüngten Abschnitt 15k ihrer Länge nächst einem Distalende jedes Zylindermantels 14a verlaufen, das der Kernmarke 14p benachbart ist, wie in Fig. 3E veranschaulicht, nächst der Stelle, wo das obere Ende der Bohrungslaufbuchse 15 mit der Anordnung 22 mit Wassermantel-Plattenkernen zusammenpasst. Zum Beispiel kann der verjüngte Abschnitt 15k eine von seinem oberen Ende in Richtung auf sein unteres Ende gemessene Länge von einem Zoll (ein Inch) aufweisen. Obgleich nicht dargestellt, kann ein ähnlicher verjüngter Bereich des Innendurchmessers lokal am unteren Ende jeder Bohrungs­ laufbuchse 15 dem Kurbelgehäusebereich 14b benachbart oder an irgend­ einem anderen lokalen Bereich entlang der Länge der Bohrungslaufbuch­ se 15 zwischen ihrem oberen und unteren Ende vorgesehen sein.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von Bohrungslaufbuchsen 15 mit einer geringfügigen Verjüngung des Innendurchmessers, um mit dem Formschrägenwinkel der Zylindermäntel 14a zusammenzupassen, be­ grenzt, da nicht verjüngte Laufbuchsen 15 der Zylinderbohrungen mit konstanten Innen- und Außendurchmessern verwendet werden können, um die Erfindung in die Praxis umzusetzen, Fig. 3F. Die nicht verjüngten Bohrungslaufbuchsen 15 werden durch an abgeschrägten Oberflächen 15f, 15g von Bohrungslaufbuchsen anliegende abgeschrägte Positionier­ flächen 14f, 22g positioniert, die wie die hierin für die verjüngten Boh­ rungslaufbuchsen 15 beschriebenen Oberflächen 15f, 15g sind.

Nach einer Montage der Bohrungslaufbuchsen 15 auf den Zylindermän­ teln 14a des Kerns 14 werden die Endkerne 16 von Hand oder mit einem Roboter am Kern 14 zusammengebaut, wobei ineinanderpassende Kern­ markenmerkmale auf den zusammenpassenden Kernen, um die Kerne auszurichten, und herkömmliche Mittel verwendet werden, um sie anzu­ bringen, wie zum Beispiel Leim, Schrauben oder andere Verfahren, die dem Fachmann in der Gießereitechnik bekannt sind. Eine Kernmarke um­ fasst ein Merkmal eines Gießformelements (zum Beispiel eines Kerns), das verwendet wird, um das Gießformelement in Bezug auf andere Gießform­ elemente zu positionieren, und welches nicht die Form des Gußstücks de­ iniert.

Nachdem die Endkerne 16 auf dem Zylindermantel-Kurbelgehäuse-Kern 14 angeordnet sind, wird die Anordnung 22 mit Wassermantel- Plattenkernen von Hand oder mit Hilfe eines Roboters auf jeder Reihe Zy­ lindermäntel 14a des Kerns 14 angeordnet, Fig. 3. Jede Anordnung 22 mit Wassermantel- und Plattenkernen wird durch Befestigen eines Wasser­ mantelkerns 22a und eines Heberkerns 22c an einem Plattenkern 22b un­ ter Verwendung herkömmlicher ineinanderpassender Kernmarkenmerk­ male der Kerne wie zum Beispiel Ausnehmungen 22q und 22r auf dem Plattenkern 22b geschaffen, Fig. 3B. Diese nehmen Kernmarkenmerkmale des Wassermantelkerns 22a bzw. Heberkerns 22c auf. Mittel zum Befesti­ gen/Sichern der zusammengebauten Kerne beinhalten Leim, Schrauben oder andere dem Fachmann in der Gießereitechnik bekannte Verfahren. Jeder Wassermantel-Plattenkern 22b enthält Endkernmarken 22h, Fig. 3B, die mit komplementären Merkmalen auf den jeweiligen Endkernen 16 ineinanderpassen. Die beabsichtigte Funktion der Kernmarken 22h ist, den Plattenkern 22b während einer Montage auf den Zylindermänteln vorher auszurichten und eine Auswärtsbewegung der Endkerne während einer Befüllung der Gießform zu begrenzen. Die Kernmarken 22h beein­ flussen nicht die Lage des Plattenkerns 22b in Bezug auf den integralen Zylindermantel-Kurbelgehäuse-Kern 14, außer dass sie eine Drehung des Plattenkerns 22b in Bezug auf die Zylindermäntel reduzieren.

Anordnungen 22 mit Wassermantel-Plattenkernen werden auf den Reihen Zylindermäntel 14a wie in Fig. 3 veranschaulicht montiert. Zumindest ei­ nige der Zylindermäntel 14a weisen eine Kernmarke 14p auf ihrem oberen Distalende auf, die auf den Zylindermänteln 14a in der Kernkastenwerk­ zeugeinrichtung 100 geschaffen wird, Fig. 2 und 5. In der nur zu Veran­ schaulichungszwecken gezeigten Ausführungsform weisen alle Zylinder­ mäntel 14a eine Kernmarke 14p auf. Die langgestreckte Zylindermantel­ kernmarke 14p ist als polygonale Verlängerung mit flachen Seiten veran­ schaulicht, die vier flache Hauptseiten S aufweist, die durch abgeschrägte Ecken CC getrennt sind, und von einer aufwärts gewandten Kernfläche S2 aufwärts verläuft. Die Anordnung 22 mit Wassermantel-Plattenkernen enthält mehrere komplementäre polygonale Kernmarken 22p, die jeweils vier Hauptseiten S' aufweisen, die von einer abwärts gewandten Kernflä­ che S2' ausgehen, Fig. 3A. Die Kernmarken 22p sind als Öffnungen mit flachen Seiten, um die Kernmarken 14p aufzunehmen, und mit ringförmi­ gen abgeschrägten (konischen) Lagerbuchsen positionierenden Flächen 22g an ihren unteren Enden veranschaulicht. Wenn jede Kernanordnung 22 auf jeder Reihe Zylindermäntel 14a positioniert wird, wird jede Kern­ marke 14p der Zylindermäntel 14a in einer jeweiligen Kernmarke 22p zu­ sammenwirkend aufgenommen. Eine oder mehrere der flachen Hauptsei­ ten oder Oberflächen von einigen Kernmarken 14p sind in Bezug auf eine jeweilige Kernmarke 22p der Kernanordnung 22 typischerweise enganlie­ gend (zum Beispiel ein Zwischenraum von weniger 0,01 Zoll (0,01 Inch)) ineinander gesteckt. Nur zum Beispiel könnten die aufwärts gewandten Kernflächen S2 des ersten Zylindermantels 14a (zum Beispiel #1 in Fig. 2) und des letzten Zylindermantels 14a (zum Beispiel #4) in einer bestimm­ ten Reihe der Zylindermäntel genutzt werden, um die Längsachse der An­ ordnung 22 mit Wassermantel-Plattenkernen unter Verwendung von ab­ wärts gewandten Oberflächen S2' der Kernmarken (#1A und #4A in Fig. 3B) der Anordnung 22 parallel zu einer Achse dieser Reihe von Zylinder­ mänteln auszurichten (wobei die Ausdrücke aufwärts und abwärts ge­ wandt sich auf Fig. 3A beziehen). Die vorwärts gewandte Seite 5 der Kernmarke 14b des zweiten Zylindermantels (zum Beispiel #2 in Fig. 2) einer bestimmten Reihe Zylindermäntel könnte genutzt werden, um die Kernanordnung 22 entlang der "X"-Achse, Fig. 2, unter Verwendung einer rückwärts gewandten Seite S' der Kernmarke 22p (zum Beispiel #2A in Fig. 3B) der Anordnung 22 zu positionieren.

Während eine Montage der Mantelplattenanordnung 22 an die Zylinder­ mäntel ihrem Abschluss entgegen geht, kommt jede abgeschrägte Oberflä­ che 22g mit einem jeweiligen abgeschrägten ringförmigen Ende 15g jeder Bohrungslaufbuchse 15 wie in Fig. 3 und 3A gezeigt in Eingriff. Die oberen Distalenden der Bohrungslaufbuchsen 15 werden dadurch in Bezug auf die Zylindermäntel 14a vor und während eines Gießens des Motorblocks genau positioniert. Da die Anordnungen der Zylindermäntel 14a in der Kernkastenwerkzeugeinrichtung 100 genau gebildet werden und da der Wassermantel-Plattenkern 22 und die Zylindermäntel 14a an einigen der Kernmarken 14p, 22p eng eingepasst sind, werden die Bohrungslauf­ buchsen 15 auf dem Kern 14 genau positioniert, und folglich werden schließlich die Zylinderbohrungen in dem in der Gießformbaugruppe 10 hergestellten Gußstück des Motorblocks genau positioniert.

Bereiche der Kernmarken 14p und 22p sind nur zu Veranschaulichungs­ zwecken in Form flachseitiger Polygone dargestellt, da andere Formen von Kernmarken verwendet werden können. Obgleich die Kernmarken 22p als Öffnungen mit flachen Seiten dargestellt sind, die von einer Innenseite zu einer Außenseite jeder Kernanordnung 22 verlaufen, können die Kern­ marken 22p nur teilweise durch die Dicke der Kernanordnung 22 verlau­ fen. Eine Verwendung der Kernmarkenöffnungen 22p durch die Dicke der Kernanordnung 22 wird bevorzugt, um zu Positionierzwecken maximalen Kontakt zwischen den Kernmarken 14p und Kernmarken 22p zu schaffen. Der Fachmann erkennt auch, dass die Kernmarken 22p als Steckkern­ marken geschaffen werden können, die jeweils in einer jeweiligen Buch­ senkernmarke auf einem oberen Distalende jedes Zylindermantels 14a aufgenommen werden.

Nach einem Zusammenbau der Anordnungen 22 mit Wassermantel- Plattenkernen auf den Zylindermänteln 14a wird ein Stößelkehlkern 24 von Hand oder mit Hilfe eines Roboters auf den Anordnungen 22 mit Was­ sermantel-Plattenkernen montiert, gefolgt von einer Montage der Seiten­ kerne 18 auf dem Kurbelgehäuse-Zylindermantel-Kern 14, um eine Teil­ anordnung (Kernbaugruppe) 30, Fig. 1, auf der Behelfsplatte TB zu bilden. Der Basiskern 12 und der Deckelkern 26 sind an dieser Stelle in der Mon­ tagesequenz nicht montiert.

Die Teilanordnung (Kernbaugruppe) 30 und die Behelfsbasis TB werden dann getrennt, indem die Teilanordnung 30 unter Verwendung eines Ro­ botergreifers GP oder irgendeiner anderen geeigneten Handhabungsvor­ richtung, Fig. 3D, von der Basis TB an einer separaten Station weggeho­ ben wird. Die Behelfsbasis TB wird zum Anfangsort der Sequenz für Teil­ anordnungen zurückgeführt, wo ein neuer integraler Zylindermantel- Kurbelgehäuse-Kern 14 zur Verwendung bei einer Montage einer weiteren Teilanordnung 30 darauf plaziert wird.

Die Teilanordnung 30 wird dann vom Robotergreifer GP oder einer ande­ ren Handhabungsvorrichtung zu einer (Ausblas-) Reinigungsstation BS gebracht, Fig. 1 und 3D, wo sie gereinigt wird, um losen Sand von den Außenflächen der Teilanordnung und aus Innenräumen zwischen ihren Kernen zu entfernen. Der lose Sand ist typischerweise vorhanden, weil während der oben beschriebenen Teilmontagesequenz die Kerne an den Verbindungsstellen dazwischen aneinander reiben. Eine kleine Menge Sand kann von den zusammenpassenden Verbindungsflächen abgeschlif­ fen werden und liegt auf den Außenflächen und in engen Zwischenräumen zwischen benachbarten Kernen, wobei derartige enge Zwischenräume die Wände und andere Merkmale des Gußstücks des Motorblocks bilden, wo ihr Vorhandensein das in der Gießformbaugruppe 10 geschaffene Guß­ stück des Motorblocks verunreinigen kann.

Die Reinigungsstation BS kann mehrere Hochgeschwindigkeitsluftdüsen N aufweisen, vor denen die Teilanordnung 30 durch den Robotergreifer GP so gehandhabt wird, dass Hochgeschwindigkeitsluftströme J von den Dü­ sen N auf die Außenflächen der Teilanordnungen und in die engen Zwi­ schenräume zwischen benachbarten Kernen auftreffen, um etwaige Sand­ partikel zu lösen und sie unterstützt durch das eigene Gewicht der losen Sandpartikel aus der Teilanordnung herauszublasen. Anstelle oder zu­ sätzlich zu einer Bewegung der Teilanordnung 30 können die Düsen N in Bezug auf die Teilanordnung beweglich sein, um Hochgeschwindigkeits­ luftströme an die Außenflächen der Teilanordnung und in die engen Räu­ me zwischen benachbarten Kernen zu richten. Die Erfindung ist nicht auf eine Verwendung von Hochgeschwindigkeitsluftströmen beschränkt, um die Teilanordnung 30 zu reinigen, da ein Reinigen unter Verwendung einer oder mehrerer Vakuumreinigerdüsen durchgeführt werden kann, um lose Partikel aus der Teilanordnung zu saugen.

Die gereinigte Teilanordnung (Kernbaugruppe) 30 weist auf ihren Außen­ flächen mehrere Trennlinien L auf, wobei die Trennlinien zwischen den benachbarten Kernen an Verbindungsstellen dazwischen liegen und in mehrere verschiedene Richtungen auf Außenflächen verlaufen, wie in Fig. 4 schematisch veranschaulicht ist.

Die gereinigte Teilanordnung (Kernbaugruppe) 30 wird dann durch einen Robotergreifer GP auf einem Basiskern 12 angeordnet, der auf einer opti­ onalen Kokillenpalette 28 ruht, Fig. 1 und 3. Die Kokillenpalette 28 ent­ hält eine Gießformtrennplatte 28c, die auf der Palettenplatte 28b ange­ ordnet ist, um den Basiskern 12 zu tragen, Fig. 3. Der Basiskern 12 wird auf der Kokillenpalette 28 mit mehreren aufrechten Kokillen 28a (eine dargestellt) plaziert, die auf der untersten Palettenplatte 28b Ende an En­ de angeordnet sind. Die Kokillen 28a können zusammen Ende an Ende durch (nicht dargestellt) eine oder mehrere Befestigungsstangen befestigt sein, die durch axiale Durchgänge in den Kokillen 28a in einer Weise ver­ laufen, dass die Enden der Kokillen sich in Richtung aufeinander bewegen können, um eine Schrumpfung des Metallgußstücks aufzunehmen, wäh­ rend es sich verfestigte und kühlt. Die Kokillen 28a verlaufen durch eine Öffnung 28o in der Gießformtrennplatte 28c und eine Öffnung 12o im Ba­ siskern 12 in den Hohlraum C des Kurbelgehäusebereichs 14b des Kern 14, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Die Palettenplatte 28b enthält Durchgangslö­ cher 28h, durch die Stangen R, Fig. 1, ausgefahren werden können, um die Kokillen 28a von der Gießformtrennplatte 28c und der Gießformbau­ gruppe 10 zu trennen. Die Kokillen 28a sind aus Gusseisen oder einem anderen geeigneten thermisch leitfähigen Material hergestellt, um Wärme von den Stirnwandmerkmalen des Gußstücks schnell abzuführen, wobei die Stirnwandmerkmale diejenigen Gußstückmerkmale sind, die die Mo­ torkurbelwelle über die Hauptlager und Hauptlagerkappen tragen. Die Pa­ lettenplatte 28b und die Gießformtrennplatten 28c können aus Stahl, ei­ nem thermisch isolierenden Keramikplattenmaterial, Kombinationen da­ von oder einem anderen haltbaren Material konstruiert sein. Ihre Funkti­ on besteht darin, die Handhabung der Kokillen beziehungsweise der Gieß­ formbaugruppe zu erleichtern. Sie sind typischerweise nicht dazu gedacht, eine wesentliche Rolle bei der Ableitung von Wärme vom Gußstück zu spielen, obgleich die Erfindung in dieser Weise nicht beschränkt ist. Die Kokillen 28a auf der Palettenplatte 28b und Gießformtrennplatte 28c sind nur zu Veranschaulichungszwecken dargestellt und können unabhängig von den Anforderungen einer bestimmten Anwendung des Motorblock­ gußstücks insgesamt weggelassen werden. Außerdem kann die Paletten­ platte 28b ohne die Gießformtrennplatte 28c und umgekehrt bei der prak­ tischen Umsetzung der Erfindung genutzt werden.

Der Deckelkern 26 wird dann auf dem Basiskern 12 und der Teilanord­ nung (Kernbaugruppe) 30 angeordnet, um einen Zusammenbau der Gieß­ formbaugruppe 10 für Motorblöcke abzuschließen. Beliebige zusätzliche (nicht dargestellte) Kerne, die nicht Teil der Teilanordnung (der Kernbau­ gruppe) 30 sind, können auf dem Basiskern 12 und dem Deckelkern 26 angeordnet oder daran befestigt werden, bevor sie zur Montagestelle be­ wegt werden, wo sie mit der Teilanordnung (Kernbaugruppe) 30 vereinigt werden. Gemäß einer Montagesequenz, die von der von Fig. 1 verschieden ist, kann zum Beispiel die Kernbaugruppe 30 ohne Seitenkerne 16 zu­ sammengebaut werden, die stattdessen auf dem Basiskern 12 montiert sind. Die Kernbaugruppe 30 ohne Seitenkerne 16 wird anschließend im Basiskern 12 mit den Seitenkernen 16 darin plaziert. Der Basiskern 16 und der Deckelkern 26 weisen Innenflächen auf, die komplementär und in engem Paßsitz mit den Außenflächen der Teilanordnung (der Kernbau­ gruppe 30) konfiguriert sind. Die Außenflächen des Basiskerns und De­ ckelkerns sind in Fig. 4 als eine Kastenform mit flachen Seiten definierend veranschaulicht, können aber jede beliebige Form aufweisen, die für eine bestimmte Gussanlage geeignet ist. Der Basiskern 12 und der Deckelkern 26 werden typischerweise mit der Kernbaugruppe 30 dazwischen durch äußere umlaufende Metallbänder oder Klemmen (die nicht dargestellt sind) miteinander verbunden, um die Gießformbaugruppe 10 während und unmittelbar nach einer Befüllung der Gießform zusammenzuhalten.

Eine Lage der Teilanordnung 30 zwischen dem Basiskern 12 und dem De­ ckelkern 26 ist effektiv, um die Teilanordnung 30 zu umschließen und die verschiedenen mehreren äußeren Trennlinien L darauf innerhalb des Ba­ siskerns und Deckelkerns zu begrenzen, Fig. 4. Der Basiskern 12 und De­ ckelkern 26 weisen zusammenwirkende Trennflächen 14k, 26k auf, die eine einzige fortlaufende äußere Trennlinie SL bilden, die um die Gieß­ formbaugruppe 10 verläuft, wenn der Basiskern und Deckelkern mit der Teilanordnung (der Kernbaugruppe) 30 dazwischen zusammengebaut sind. Ein Großteil der Trennlinie SL um die Gießformbaugruppe 10 ist in einer horizontalen Ebene orientiert. Die Trennlinie SL auf den Seiten LS, RS der Gießformbaugruppe 10 liegt in einer horizontalen Ebene. Die Trennlinie SL auf den Enden E3, E4 der Gießformbaugruppe 10 verläuft horizontal und nicht horizontal, um an jedem Ende E3, E4 der Gießform­ baugruppe 10 einen Bereich aus einer ineinandergreifenden Zunge und Rille zu definieren. Derartige Merkmale aus Zunge und Rille können erfor­ derlich sein, um die äußere Gestalt der Kernbaugruppe 30 aufzunehmen, wobei somit leerer Raum zwischen der Kernbaugruppe und den Basis- und Deckelkernen 12, 26 minimiert wird, um einen Zwischenraum für den Mechanismus vorzusehen, der genutzt wird, um die Kernbaugruppe 30 in eine Position im Basiskern 12 abzusenken oder um eine Öffnung unterzubringen, durch die geschmolzenes Metall in die Gießformbaugrup­ pe eingeführt wird. Die (nicht dargestellte) Öffnung für geschmolzenes Me­ tall kann an der Trennlinie SL oder an einem anderen Ort je nach der Technik zum Befüllen der Gießform liegen, die genutzt wird, um ge­ schmolzenes Metall an die Gießformbaugruppe zu liefern, wobei die Tech­ nik zum Befüllen der Gießform keinen Teil der Erfindung bildet. Die fort­ laufende einzelne Trennlinie SL um die Gießformbaugruppe 10 reduziert die Orte für ein Entweichen von geschmolzenem Metall (zum Beispiel Aluminium) aus der Gießformbaugruppe 10 während einer Befüllung der Gießform.

Der Basiskern 12 enthält eine Bodenwand 12j, ein Paar aufrechte Seiten­ wände 12m, die durch ein Paar aufrechte gegenüberliegende Endwände 12n verbunden sind, Fig. 4. Die Seitenwände und Endwände dieses Ba­ siskerns 12 enden in einer aufwärts gewandten Trennfläche 14k. Der De­ ckelkern umfasst eine obere Wand 26j, ein Paar herabhängende Seiten­ wände 26m, die durch ein Paar herabhängende gegenüberliegende End­ wände 26n verbunden sind. Die Seiten- und Endwände des Deckelkerns enden in einer abwärts gewandten Trennfläche 26k. Die Trennflächen 12k, 26k passen zusammen, um die Trennlinie SL der Gießform zu bilden, wenn der Basiskern 12 und der Deckelkern 26 mit der Teilanordnung (der Kernbaugruppe) 30 dazwischen zusammengebaut sind. Die Trennflächen 14k, 26k auf den Seiten RS, LS der Gießformbaugruppe 10 sind nur in einer horizontalen Ebene orientiert, obgleich die Trennflächen 12k, 26k auf den Endwänden E3, E4 der Gießformbaugruppe 10 nur in einer hori­ zontalen Ebene liegen könnten.

Die fertiggestellte Gießformbaugruppe 10 für einen Motorblock wird dann zu einer Station MF zur Befüllung der Gießform bewegt, Fig. 1, wo sie mit geschmolzenem Metall wie zum Beispiel geschmolzenem Aluminium be­ füllt wird, wobei in einer veranschaulichenden Ausführungsform der Er­ indung ein Prozess zur Befüllung mit niedrigem Druck genutzt wird, wo­ bei die Gießformbaugruppe 10 aus ihrer Orientierung in Fig. 1 umgedreht wird, obgleich jede geeignete Technik zur Befüllung der Gießform wie z. B. ein Schwerkraft- bzw. Standguß genutzt werden kann, um die Gießform­ baugruppe zu befüllen. Das geschmolzene Metall (zum Beispiel Alumini­ um) wird um die Bohrungslaufbuchsen 15 gegossen, die vorher auf den Zylindermänteln 14a so positioniert wurden, dass, wenn das geschmolze­ ne Metall sich verfestigt, die Bohrungslaufbuchsen 15 im Motorblock ein­ gegossen sind. Die Gießformbaugruppe 10 kann ausgesparte, die Hand­ habungsvorrichtung aufnehmende Taschen H enthalten, in Fig. 4 ist eine dargestellt, die in den Endwänden des Deckelgehäuses 26 ausgebildet sind, durch die die Gießformbaugruppe 10 gegriffen und zur Befüllungs­ station MF bewegt werden kann.

Während eines Gießens von geschmolzenem Metall in der Gießformbau­ gruppe 10 wird jede Bohrungslaufbuchse 15 an ihrem unteren Ende durch einen Eingriff zwischen der Abschrägung 14f auf dem Zylinderman­ tel 14a und der abgeschrägten Fläche 15f auf der Bohrungslaufbuchse und an ihrem oberen Distalende durch einen Eingriff zwischen der abge­ schrägten Fläche 22g auf der Anordnung 22 mit Wassermantel-Platten­ kernen und der abgeschrägten Fläche 15g auf der Bohrungslaufbuchse positioniert. Dieses Positionieren hält jede Bohrungslaufbuchse 15 zent­ riert auf ihrem Zylindermantel 14a während einer Montage und eines Gusses der Gießformbaugruppe 10, wenn die Bohrungslaufbuchse 15 im gegossenen Motorblock eingegossen wird, um eine genaue Lage der Lauf­ buchse der Zylinderbohrung im Motorblock zu liefern. Dieses Positionieren in Verbindung mit einer Verwendung verjüngter Bohrungslaufbuchsen 15, um mit der Formschräge der Zylindermäntel 14a zusammenzupassen, kann ebenfalls einen Eintritt von geschmolzenem Metall in den Raum zwi­ schen den Bohrungslaufbuchsen 15 und den Zylindermänteln 14a redu­ zieren, um eine Ausbildung eines Gussgrats aus Metall darin zu reduzie­ ren. Wahlweise kann zu diesem Zweck auch ein geeignetes Dichtungsmit­ tel an einigen oder allen abgeschrägten Flächen 14f, 15f, 22g und 15g aufgebracht werden, wenn die Bohrungslaufbuchsen 15 auf den Zylin­ dermänteln 14a des Kerns 14 montiert werden oder wenn die Mantelplat­ tenanordnung 22 an den Zylindermänteln montiert wird.

Das (nicht dargestellte) Gußstück des Motorblocks, das durch die Gieß­ formbaugruppe 10 geformt wird, enthält angegossene primäre Fixierflä­ chen, sekundäre Fixierflächen und eine optionale tertiäre Fixierfläche, die von den jeweiligen primären Fixierflächen 14c, sekundären Fixierflächen 14d und der tertiäre-Fixierfläche 14e gebildet werden, die auf dem Kurbel­ gehäusebereich 14b des integralen Zylindermantel-Kurbelgehäuse-Kerns 14 vorgesehen sind. Die sechs Fixierflächen auf dem Gußstück des Mo­ torblocks sind in Bezug auf die Laufbuchsen der Zylinderbohrungen, die im Gußstück des Motorblocks eingegossen werden, einheitlich und genau angeordnet und bilden ein dreiachsiges Koordinatensystem, das genutzt werden kann, um das Gußstück des Motorblocks in anschließenden Ar­ beitsvorgängen zum Ausrichten (zum Beispiel OP10-Ausrichtbefestigung) und maschinellen Bearbeitung anzuordnen, ohne auf den gekrümmten Laufbuchsen 15 von Zylinderbohrungen anordnen zu müssen.

Nach einer vorbestimmten Zeitspanne nach einem Gießen des geschmol­ zenen Metalls in die Gießformbaugruppe 10 wird es zur nächsten, in Fig. 1 veranschaulichten Station bewegt, wo vertikale Hebestangen R durch Löcher 28h der Palettenplatte 28b angehoben werden, um die Gießform­ trennplatte 28c mit der Gießformbaugruppe 10 darauf anzuheben und von der Palettenplatte 28b und den Kokillen 28a darauf zu trennen. Die Palettenplatte 28b und Kokillen 28a können zum Anfang des Montagepro­ zesses für einen erneuten Gebrauch beim Zusammenbauen einer anderen Gießformbaugruppe 10 zurückgeführt werden. Die Gießformbaugruppe 10 kann dann ferner auf der Trennplatte 28c gekühlt werden. Diese weitere Kühlung der Gießformbaugruppe 10 kann bewerkstelligt werden, indem Luft und/oder Wasser auf die nun freigelegten Stirnwandmerkmale des Gußstücks gelenkt wird. Dies kann die Materialeigenschaften des Gußstücks weiter verbessern, indem eine größere Kühlrate vorgesehen wird, als durch die Verwendung einer thermischen Kokille von praktischer Größe erreicht werden kann. Thermische Kokillen werden aufgrund des Anstiegs der Temperatur der Kokille und der Reduzierung der Gußstück­ temperatur im Verlauf der Zeit fortschreitend weniger effektiv. Nach Ent­ nahme des gegossenen Motorblocks aus der Gießformbaugruppe durch herkömmliche Techniken wird die Verjüngung des Innendurchmessers, falls vorhanden, auf dem Innendurchmesser der Bohrungslaufbuchsen 15 während einer anschließenden maschinellen Bearbeitung des Gußstücks des Motorblocks entfernt, um einen im wesentlichen konstanten Innen­ durchmesser auf den Bohrungslaufbuchsen 15 zu schaffen.

Obgleich die Erfindung hinsichtlich ihrer spezifischen Ausführungsform beschrieben wurde, soll sie nicht darauf, sondern vielmehr nur im in den folgenden Ansprüchen dargelegten Umfang beschränkt sein.

Claims (11)

1. Verfahren zum Zusammenbauen von Sandkernen einer Gießform­ baugruppe für Motorblöcke, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung mehrerer Kerne der Gießformbaugruppe ge­ schaffen wird, die Anordnung gereinigt wird, um losen Sand von dort zu entfernen, und die gereinigte Anordnung zwischen einem Basiskern und einem Deckelkern angeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, einschließend ein Bilden der Anordnung, indem die mehreren Kerne vom Basiskern entfernt auf einer Behelfsbasis zusammengebaut werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, einschließend den Schritt, bei dem die Anordnung der mehreren Kerne von der Behelfsbasis getrennt wird, bevor die Anordnung ge­ reinigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Anordnung gereinigt wird, indem man einen oder mehrere Luftstrahlen auf sie auftreffen lässt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin die Anordnung durch eine Handhabungsvorrichtung bewegt wird, während man die Luftstrahlen auf sie auftreffen läßt.

6. Verfahren zum Zusammenbauen von Sandkernen einer Gießform­ baugruppe für V-Motorblöcke, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung mehrerer Kerne der Gießformbaugruppe für V- Blöcke geschaffen wird, die Anordnung gereinigt wird, um losen Sand von dort zu entfernen, die gereinigte Anordnung auf einem Ba­ siskern positioniert und ein Deckelkern auf dem Basiskern positio­ niert wird.

7. Vorrichtung zum Zusammenbauen von Sandkernen einer Gieß­ formbaugruppe für Motorblöcke, gekennzeichnet durch eine Behelfsbasis, auf der eine Anordnung mehrerer Sandkerne der Gießformbaugruppe angeordnet wird, und eine Handhabungsvor­ richtung zum Trennen der Anordnung von der Behelfsbasis und Bewegen der Anordnung zu einer Reinigungsstation, wo die Anord­ nung gereinigt wird, um losen Sand von dort zu entfernen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin die Reinigungsstation eine Düse zum Ausstoßen eines Gas­ strahls bei der Anordnung enthält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin die Düse einen Luftstrahl ausstößt.

10. Gießformbaugruppe für Motorblöcke, gekennzeichnet durch einen Basiskern, einen Deckelkern und eine Anordnung mehrerer Sandkerne, wobei die Anordnung zwischen dem Basiskern und dem Deckelkern angeordnet wird und gereinigt wurde, um losen Sand zu entfernen, bevor sie zwischen dem Basiskern und dem Deckelkern positioniert wird.

11. Gießformbaugruppe nach Anspruch 10, die eine Gießformbaugruppe für V-Motorblöcke bildet.