AT3602U1

AT3602U1 - Zylinderkopf für eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: AT3602U1
Application number: AT0025999U
Authority: AT
Inventors: Franz Dr Prof Laimboeck
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 1999-04-19
Publication date: 2000-05-25
Also published as: KR20000071711A; KR100364346B1; TW446796B; CN1162612C; CN1271057A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf (1) für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Gehäuse (2) angeordneten Zylinderkopfboden (3), in welchem mindestens eine Mündungsöffnung eines Gaswechselkanales (14, 15) vorgesehen ist, wobei Zylinderkopfboden (3) und Gehäuse (2) aus verschiedenen Werkstoffen bestehen. Um ein unbeabsichtigtes Lösen des Zylinderkopfbodens (3) vom Gehäuse (2) zu verhindern, ist vorgesehen, daß der Zylinderkopfboden (3) zumindest einen Formschlußbereich (6, 6a, 6b, 6c) aufweist und der Zylinderkopfboden (3) in das Gehäuse (2) eingegossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Gehäuse angeordneten Zylinderkopfboden, in welchem mindesten eine Mündungs-
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verschiedenen Werkstoffen bestehen.

Aus der EP 0 120 223 A2 ist ein Zylinderkopf mit einem in das Zylinderkopfgehäuse einge-
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Weiters ist aus der US 4 774 912 ein Komposit-Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit einem zweiteiligen Zylinderkopf bekannt, der einen mit dem Zylinderkopfgehäuse verbundenen Zylinderkopfboden aufweist. Der Zylinderkopfboden besteht aus einem Material, welches eine höhere Festigkeit als das Zylinderkopfgehäuse aufweist.

Nachteilig bei bekannten Zylinderköpfen mit separat ausgeführtem Zylinderkopfboden ist,
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linderkopfgehäuse auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile zu vermeiden und einen Zylinderkopfboden der genannten Art derart weiterzubilden, dass eine sichere und unlösbare Verbindung zwischen Zylinderkopfboden und dem umgebenden Gehäuse besteht.

Erfindungsgemäss erfolgt dies dadurch, dass der Zylinderkopfboden zumindest einen Formschlussbereich aufweist und der Zylinderkopfboden in das Gehäuse eingegossen ist. Dadurch entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Zylinderkopfboden und dem Gehäuse, sodass auch nach längerer Betriebsdauer ein Lösen der Verbindung vermieden wird.

Eine sichere Verbindung kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass der Formschlussbereich zumindest einen Vorsprung und/oder eine Vertiefung des Randes des Zylinderkopfbodens aufweist. Besonders einfach in der Herstellung ist es, wenn der Formschlussteil ringförmig umlaufend ausgebildet ist.

Dabei ist vorgesehen, dass ein Formschlussbereich am Mantel des Zylinderkopfbodens angeordnet ist. Weitere Forrnschlussbereiche können an der dem Brennraum abgewandten Seite im Bereich des Randes und im Bereich der Mündung der Gaswechselkanäle in den Zylinderkopfboden geformt sein. Derartige Formschlussbereiche um die Gaswechselkanäle dienen auch zur Verhinderung von Ölleckagen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Zylinderkopfboden aus einem einzigen Werkstoff besteht und in den Zylinderkopfboden die Ventilsitzflächen für die Gaswechselventile eingearbeitet sind. Auf separate Ventilsitzring kann somit verzichtet werden. Dies ermöglicht es, den Abstand zwischen den Mündungsöffnungen der Gaswechselkanäle im Zylinderkopfboden wesentlich kleiner als bei Verwendung von Ventil-

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darüber betragen.

In Weiterführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Zylinderkopfboden zumindest eine Mündungsöffnung für einen in den Brennraum mündenden Bauteil, vorzugsweise für eine Zündkerze und/oder ein Einspritzventil, aufweist, und der Butzen zur Befestigung des Einbauteils einstückig mit dem Zylinderkopfboden ausgebildet ist. Einbauteile, wie Zündkerze und/oder Einspritzventil können somit direkt am Zylinderkopfboden befestigt werden.

Eine besonders einfache Herstellung ergibt sich, wenn einstückig mit dem Zylinderkopfboden zumindest ein Ventilführungskörper zur Bildung der Ventilführung für die Gaswechselventile ausgebildet ist. Der Ventilführungskörper kann somit zusammen mit dem Zylinderkopfboden in das Gehäuse eingegossen werden, ohne dass weitere Positioniermassnahmen erforderlich werden. Um eine sichere Verbindung zwischen dem Ventilführungskörper und dem umgebenden Gehäuse zu erreichen, ist vorgesehen, dass der Ventilführungskörper aussen einen Formschlusskörper, vorzugsweise in Form zumindest eines umlaufenden Wulstes, aufweist.

Die Verbindung zwischen dem Ventilführungskörper und dem Zylinderkopfboden kann dabei
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Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass einstückig mit dem Zylinderkopfboden eine Zylinderlaufbüchse ausgeführt ist. Eine sichere Bindung im Gehäuse wird dabei dadurch erreicht, dass zumindest ein Formschlussbereich an der Aussenseite der Zylinderlaufbüchse angeordnet ist.

Der Zylinderkopfboden wird vorzugsweise aus Gusseisen, beispielsweise aus Grauguss mit Lamellengraphit, Kugelgraphit oder Vermikulargraphit oder aus Stahlguss hergestellt. Das Gehäuse kann aus Leichtmetall, beispielsweise aus Aluminium, bestehen.

Die Gaswechselkanäle sind so geformt, dass deren Wände durch eine Stahlkokille hergestellt werden können. Die Stahlkokille wird nach dem Gussvorgang bogenförmig oder geradlinig aus den Gaswechselkanälen herausgezogen.

Die Herstellung des Zylinderkopfes erfolgt dadurch, dass der vorzugsweise aus einem Eisenwerkstoff bestehende Zylinderkopfboden in eine Kokillengussform eingelegt wird und mit dem Material für das Gehäuse umgossen wird. Vor dem Umgiessen wird dabei der Zylinderkopfboden vorgewärmt und gegebenenfalls auch an der Oberfläche angeätzt, um eine gute metallische Bindung mit dem umgossenen Material zu erreichen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigen Fig. l einen Zylinderkopfboden in Schrägansicht eines geschnittenen erfindunggemäss ausgeführten Zylinderkopfes, Fig. 2 den Zylinderkopfboden in einem Grundriss, Fig. 3 eine weitere Schrägansicht des Zylinderkopfbodens Fig. 4 eine Seitenansicht des Zylinderkopfbodens, Fig. 5 einen Schnitt durch den Zylinderkopf in einer Ausführungsvariante gemäss der Linie V-V in Fig. 4 und Fig. 6 einen analogen Schnitt durch einen Zylinderkopf in einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsvariante.

Der Zylinderkopf 1 besteht aus einem Gehäuse 2 und einem in das Gehäuse 2 eingegossenen Zylinderkopfboden 3. Mit Bezugszeichen 4 ist ein in einem Zylinder 5 hin-und herbewegbarer, an den Brennraum 5a grenzender Kolben bezeichnet.

Der Zylinderkopf 1 kann dabei als Zylinderkopf-Zylinder-Einheit und der Zylinder 5 als Sackloch-Zylinder ausgeführt sein, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Der Kolben 4 weist in der in Fig. 1 dargestellten Ausführung einen im Querschnitt L-förmigen Kolbenring 4a auf, wodurch weitere Kompressionsringe entfallen können.

Der Zylinderkopfboden 3 weist im Bereich seines Mantels 3a einen durch einen umlaufenden Vorsprung 7 gebildeten Formschlussbereich 6 auf, über welchen der Zylinderkopfboden 3 formschlüssig mit dem Zylinderkopf 1 verbunden ist. Einstückig mit dem Zylinderkopfboden 3 ist ein Butzen 8 zur Aufnahme eines Einbauteiles 9, wie etwa eine Zündkerze oder ein Einspritzventil, ausgeführt. Die Mündung des Einbauteiles 9 trägt das Bezugszeichen 9a. Weitere Formschlussbereiche 6a und 6b sind im Bereich des Randes 3c an der dem Brennraum 5a, angewandten Stirnfläche 3b und um die Gaswechselkanäle 14,15 im Zylinderkopfboden 3 vorgesehen.

Weiters sind auch Ventilführungskörper 10 zur Führung von Gaswechselventilen 11,12 in einem Stück mit dem Zylinderkopfboden 3 ausgeführt. Die Ventilführungskörper 10 weisen an ihrer Aussenseite wulstartige Formschlusskörper 16 auf und sind über jeweils einen bogenförmigen Steg 13 mit dem Zylinderkopfboden 3 verbunden.

Die Fig. 5 zeigt eine Ausführung, bei der Zylinderkopf 1 und Zylinder 5 zweiteilig gestaltet sind.

In der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsvariante ist der Zylinderkopfboden 3 einteilig mit einer den Kolben 4 aufnehmenden Zylinderlaufbüchse 5c geformt. Um eine feste Bindung mit dem umgossenen Material des Gehäuses 2 zu erreichen, weist die Zylinderlaufbüchse 5c an ihrer Aussenseite ringförmige Formschlussbereiche 6c auf.

Mit den Bezugszeichen 14 bzw. 15 sind in den Fig. jeweils ein Auslasskanal bzw. Einlasskanal bezeichnet, wobei die Wände 14a, 15a des Auslasskanales 14 und des Einlasskanales 15 ebenfalls in einem Stück mit dem Zylinderkopfboden 3 ausgeführt sein können. Auslasskanäle 14 und Einlasskanäle 15 sollten dabei so geformt sein, dass eine Herstellung mittels Ziehkemen möglich ist. Die Stahlkokillen können nach dem Gussvorgang bogenförmig oder geradlinig aus den Gaswechselkanälen entfernt werden.

Als Werkstoff für den Zylinderkopfboden 3 kann Grauguss mit Lamellengraphit, Kugelgraphit oder Vermikulargraphit oder Stahlguss verwendet werden. Der Zylinderkopf 1 kann beispielsweise aus Aluminium bestehen.
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dem Material des Gehäuses 2 umgossen. Durch das Anätzen und Vorwärmen der Oberfläche wird eine besonders gute metallische Bindung mit dem Gehäuse 2 erreicht.

Claims

ANSPRÜCHE 1. Zylinderkopf (1) für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Gehäuse (2) angeordneten Zylinderkopfboden (3), in welchem mindesten eine Mündungsöffnung eines Gaswechselkanales (14,15) vorgesehen ist, wobei Zylinderkopfboden (3) und Ge- häuse (2) aus verschiedenen Werkstoffen bestehen, dadurch gekennzeichnet dass der Zylinderkopfboden (3) zumindest einen Formschlussbereich (6,6a, 6b, 6c) aufweist und der Zylinderkopfboden (3) in das Gehäuse (2) eingegossen ist.

2. Zylinderkopf (1) nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschlussbe- reich (6,6a, 6b, 6c) zumindest einen Vorsprung (6') und/oder eine Vertiefung des Zylin- derkopfbodens (3) aufweist.

3. Zylinderkopf (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Form- EMI4.1

5. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formschlussbereich (6a) an einer dem Brennraum (5a) abgewandten Stirnfläche (3b) des Zylinderkopfboden (3), vorzugsweise im Bereich des Randes (3c), angeordnet ist.

6. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formschlussbereich (6b) im Bereich eines Gaswechselkanales (14,15) angeordnet ist.

7. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopfboden (3) aus einem einzigen Werkstoff besteht und in den Zylinderkopf- boden (3) die Ventilsitzflächen für die Gaswechselventile (11,12) eingearbeitet sind.

8. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopfboden (3) zumindest eine Mündungsöffnung (9a) für einen in den Brenn- raum (5a) mündenden Einbauteil (9), vorzugsweise für eine Zündkerze und/oder ein Ein- spritzventil, aufweist, und der Butzen (8) zur Befestigung des Einbauteiles (9) einstückig mit dem Zylinderkopfboden (3) ausgebildet ist.

9. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein- stückig mit dem Zylinderkopfboden (3) zumindest ein Ventilführungskörper (10) zur Bildung der Ventilführung für die Gaswechselventile (11,12) ausgebildet ist.

10. Zylinderkopf (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilfuhrungs- körper (10) aussen einen Formschlusskörper (16), vorzugsweise in Form zumindest eines umlaufenden Wulstes, aufweist.

11. Zylinderkopf (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventil- EMI4.2 <Desc/Clms Page number 5> 12. Zylinderkopf (l) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (14a, 15a) zumindest eines Gaswechselkanales (14,15) einstückig mit dem Zylin- EMI5.1 13. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (14a, 15a) zumindest eines Gaswechselkanales (14,15) durch eine bogenförmig oder geradlinig ziehbare Stahlkokille herstellbar ist.

14. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass einstückig mit dem Zylinderkopfboden (3) eine Zylinderlaufbüchse (Sc) ausgeführt ist.

15. Zylinderkopf (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Fonnschlussbereich (6c) an der Aussenseite der Zylinderlaufbüchse (Sc) angeordnet ist.

16. Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise aus einem Eisenwerkstoff bestehende Zylinderkopfboden (3) in eine Kokillengussform eingelegt wird und mit dem Material für das Gehäuse (2) umgossen wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopfboden (3) vor dem Umgiessvorgang vorgewärmt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopfboden (3) vor dem Umgiessvorgang an der Oberfläche angeätzt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Zy- linderkopf (1) im Druckguss hergestellt wird.