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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine, mit einem Grundkörper aufweisend eine Montageseite zur wenigstens mittelbaren Anordnung auf einem Zylinder oder einem Zylinderkurbelgehäuse.
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Konventionelle Zylinderköpfe für Brennkraftmaschinen weisen beispielsweise wenigstens einen Einlasskanal und wenigstens einen Auslasskanal, wenigstens eine Nockenwellenaufnahme und beispielsweise auch wenigstens eine Ventilführung auf und sind üblicherweise einstückig als Gussbauteil hergestellt und weisen einen Werkstoff aus Grauguss oder Aluminiumguss auf. Nach der gießtechnischen Herstellung wird der Zylinderkopf an den Strukturbestandteilen spanend nachbearbeitet, um beispielsweise eine Nockenwellenlagerung, eine Ventilführung oder beispielsweise auch Ölführungskanäle zu schaffen.
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Bei der Konstruktion eines im Gussverfahren hergestellten Zylinderkopfes sind die im Gussverfahren inhärenten Restriktionen zu beachten. Es sind Entformungsschrägen und -radien vorzusehen und Hinterschneidungen zu vermeiden. Weiter sind vorgegebene Mindestwandstärken zu beachten, wobei die Wandstärken insgesamt möglichst homogen und ohne lokale Materialanhäufungen gestaltet sein sollten.
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Medienkanäle zur Kühlmittel- oder Ölversorgung werden teilweise nachträglich durch eine spanende Bearbeitung in den Zylinderkopf eingebracht. Hierbei ist die Form und Lage derartiger Kanäle wiederum auf die Möglichkeiten des jeweils verwendeten, spanabhebenden Fertigungsverfahrens beschränkt. So hat eine mit einem Bohrer erzeugte Bohrung üblicherweise eine kreiszylindrische Gestalt, wobei in der Regel keine Krümmungen oder Durchmesservariationen der Bohrung möglich sind, sodass der im Zylinderkopf erzeugte Kanal zum einen gerade und zum anderen mit einem konstanten Durchmesser ausgebildet werden muss. Weiter muss der zu bearbeitende Bereich des Zylinderkopfes, in den der Kanal eingebracht werden soll, für das jeweilige spanabhebende Werkzeug zugänglich sein.
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Die Konstruktion ist zudem auf den verwendeten Gusswerkstoff beschränkt, sodass hochbelastete Bereiche nicht gezielt durch höherfeste Materialien verstärkt oder weniger stark belastete Bereiche gezielt durch weniger feste Materialien kostengünstig und gewichtoptimiert gestaltet werden können, ohne zusätzliche Einsätze oder Verstärkungselemente zu verwenden. Folgerichtig bietet das Gussverfahren daher bei der Konstruktion eines Zylinderkopfes nur eine eingeschränkte Gestaltungsfreiheit.
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In der industriellen Serienfertigung ist es aufgrund des hohen Werkzeug- und Anlagenaufwandes im Gussverfahren nicht möglich, verschiedene konstruktive Varianten von Zylinderköpfen in einer Serie zu produzieren oder kurzfristig Änderungen und Optimierungen in bestehenden Gusskonstruktion einzubringen. So werden beispielsweise kunden- oder fahrzeugmodellspezifische Zylinderköpfe für verschiedene Brennkraftmaschinen entweder aufwendig nachbearbeitet oder es muss das gesamte Gussverfahren geändert werden, um kleine Änderungen am erzeugten Zylinderkopf umzusetzen. Die Folge ist eine unflexible, kostspielige Herstellung von Zylinderköpfen im Gussverfahren.
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STAND DER TECHNIK
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Die
DE 33 09 699 A1 offenbart einen Zylinderkopf mit einem Grundkörper aus Aluminiumguss, wobei der heiße Auslasskanal eine wärmeisolierende Auskleidung aus einem keramischen Werkstoff aufweist, wobei die wärmeisolierende Auskleidung aus einem Sinterformkörper besteht, der eine anorganische Fasern enthaltende oder daraus bestehende Umhüllung aufweist. Folglich ist ein thermisch belasteter Bereich des Zylinderkopfes mit einem anderen Werkstoff als der Grundwerkstoff ausgeführt, wobei die Verbindung zwischen den beiden Werkstoffen durch ein Fügeverfahren hergestellt ist. Sogenannte Liner zur Auskleidung von Abgaskanälen sind hinlänglich bekannt, weitere Beispiele von Werkstoffvariationen innerhalb eines Zylinderkopfes ergeben sich für eine Ventilführung, um entsprechende Gleiteigenschaften zur Führung des Ventilschaftes im Zylinderkopf zu schaffen. Folglich sind Zylinderköpfe mit Materialvariationen bekannt, die so gestaltet sind, dass die jeweilige thermische und/oder mechanische Belastung eines Strukturbestandteils des Zylinderkopfes optimiert werden kann. In der Regel sind jedoch auch die variierten Werkstoffe metallische Werkstoffe, und eine tragende Grundstruktur des Zylinderkopfes wird unverändert vom einteiligen Gusskörper gebildet.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Zylinderkopfes mit einer optimierten Struktur, sodass der Zylinderkopf auf flexible Weise herstellbar ist, und sodass verbesserte Möglichkeiten zur Individualisierung, zur Integration von Funktionen und Bauteilen und eine bessere Gestaltungsfreiheit ermöglicht sind. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Zylinderkopf ohne die Nutzung eines Gussverfahrens herzustellen.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Zylinderkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ausgehend von einem Verfahren gemäß Anspruch 11 mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Grundkörper des Zylinderkopfes einen Tragstrukturkörper aus einem metallischen Werkstoff und einen Füllstrukturkörper aus einem Werkstoff mit einer niedrigeren Festigkeit als der Tragstrukturkörper aufweist.
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Durch den Einsatz zweier Werkstoffe können zum Beispiel Bereiche, die hohen Betriebslasten ausgesetzt sind, aus dem Tragstrukturkörper ausgebildet werden, der einen metallischen Werkstoff mit einer höheren Festigkeit aufweist, während Bereiche, die geringeren Lasten ausgesetzt sind, ein Material mit niedrigeren Festigkeitseigenschaften aufweisen können. Dabei sind die Bereiche mit einer hohen Belastung grundsätzlich vom Tragstrukturkörper gebildet, der sowohl eine hohe Festigkeit als auch eine hohe thermische Beständigkeit aufweist, und Bereiche, die lediglich Füllbereiche darstellen und Funktionsstrukturen bilden, die weder mechanisch noch thermisch hoch belastet sind, können vom Füllstrukturkörper gebildet werden. Im Ergebnis ergibt sich eine neue Herstellungsmöglichkeit zur Herstellung des Zylinderkopfes, die ohne die Verwendung von Gießverfahren auskommt. So kann der Zylinderkopf insgesamt kompakt und mit geringem Gewicht strukturoptimiert ausführt werden.
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Ein besonderer Vorteil entsteht dadurch, dass der Tragstrukturkörper mittels einem generativen Fertigungsverfahren hergestellt ist. Generative Fertigungsverfahren, die auch als 3D-Druckverfahren bezeichnet werden, beispielsweise selektives Laserschmelzen oder selektives Lasersintern, ermöglichen eine hochflexible Gestaltung des Tragstrukturkörpers, wobei auch innenliegende Hohlräume, Kanäle, Hinterschnitte und dergleichen hergestellt werden können. Die gestalterische Freiheit zur Bildung des Tragstrukturkörpers ist damit im Wesentlichen unbegrenzt, und das generative Fertigungsverfahren ermöglicht es, den Tragstrukturkörper aus einem metallischen Werkstoff herzustellen, welcher auch durch ein solches Herstellungsverfahren beinahe die gleichen Festigkeitseigenschaften aufweist wie eine beispielsweise gegossene Tragstruktur.
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Hingegen ist es von Vorteil, wenn der Werkstoff des Füllstrukturkörpers ein Kunststoff oder ein Leichtmetall aufweist. Der Füllstrukturkörper ebenso wie der Tragstrukturkörper muss jeweils nicht einteilig sein, und es besteht auch die Möglichkeit, dass der Tragstrukturkörper aus mehreren einzelnen Bestandteilen ausgebildet ist. Der Füllstrukturkörper selber bildet sowohl die Außenhülle des Zylinderkopfes, jedoch können auch einzelne Funktionsstrukturen im Füllstrukturkörper eingebracht sein, die insbesondere weder mechanisch noch thermisch belastet sind.
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Der Tragstrukturkörper weist mit besonderem Vorteil eine Skelettstruktur auf. Der Materialeinsatz zur Bildung des Tragstrukturkörpers ist minimiert vorgesehen, sodass insbesondere eine Art bionische Struktur gebildet werden kann, sodass nur diejenigen Materialbereiche vorhanden sind, die technisch und insbesondere im Hinblick auf die mechanische Belastung auch notwendig sind. Der Füllstrukturkörper kann den Tragstrukturkörper umhüllen, durchdringen oder auf sonstige Weise einschließen, umschließen oder durchsetzen, und der Füllstrukturkörper muss nicht, kann jedoch zur weiteren Aussteifung des Tragstrukturkörpers dienen, insbesondere als eine Art stützende Einlage. Der Tragstrukturkörper weist aufgrund seiner Skelettstruktur eine filigrane Konstruktion auf, und ist der Füllstrukturkörper in den Tragstrukturkörper eingebracht, kann der Füllstrukturkörper den Tragstrukturkörper zusätzlich aussteifen.
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Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der Füllstrukturkörper an dem Tragstrukturkörper stoffschlüssig und/oder formschlüssig angeordnet ist oder es ist vorgesehen, dass der Füllstrukturkörper an den Tragstrukturkörper in einem Spritzgussverfahren angespritzt oder dass der Füllstrukturkörper mittels eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt ist. Der Tragstrukturkörper kann insbesondere mit dem Werkstoff des Füllstrukturkörpers umspritzt sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Tragstrukturkörpers können Strukturbestandteile des Tragstrukturkörpers die Nockenwellenaufnahme und/oder die Ventilführung bilden. Auch ist es denkbar, dass wenigstens ein Strukturbestandteil des Tragstrukturkörpers den Auslasskanal bildet, da dieser eine hohe thermische Belastung im Betrieb der Brennkraftmaschine erfährt, und der Werkstoff des Tragstrukturkörpers diese Belastung aufnehmen kann und den Füllstrukturkörper vor der thermischen Einwirkung schützt. Überdies ist es möglich, dass wenigstens ein Strukturbestandteil des Füllstrukturkörpers den Einlasskanal bildet, da dieser keine entsprechend hohen thermischen Belastungen erfährt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass sich der Einlasskanal in den Einlasskrümmer fortsetzt, der insbesondere einteilig ebenso durch den Füllstrukturkörper gebildet sein kann.
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Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass jeweils wenigstens ein Strukturbestandteil des Tragstrukturkörpers eine Zündkerzenaufnahme und/oder einen Ölkanal und/oder einen Kanal zur Kühlmedienführung bildet. Auch das sogenannte Flame Deck, das die Unterseite des Zylinderkopfes und damit die Montageseite bildet, kann mit Vorteil aus dem Tragstrukturkörper und damit aus dem metallischen Werkstoff ausgebildet sein, insbesondere aufgrund der hohen thermischen und mechanischen Belastung, verursacht durch die Bildung der oberseitigen Brennraumwandung. Ferner können mit Vorteil die notwendigen Schraubenaufnahmen, sogenannte Schraubenpfeifen, zur Verschraubung des Zylinderkopfes mit Zylinderkopfschrauben aus dem Tragstrukturkörper ausgebildet sein.
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Die Kanäle zur Ölführung oder zur Kühlwasserführung können dabei mit weiterem Vorteil über ihre Erstreckung unterschiedliche Querschnitte aufweisen, sodass diese im Durchmesser zu- oder abnehmen können, oder der Querschnitt weicht von einem kreisrunden Querschnitt ab. Insbesondere besteht die Möglichkeit, entsprechende Kanäle innenliegend im Tragstrukturkörper abweichend von einer geraden Erstreckung auszuführen. Dabei sei angemerkt, dass insbesondere auch in Strukturbestandteilen des Füllstrukturkörpers entsprechende Kanäle zur Medienführung vorgesehen sein können. Insbesondere können Kanäle auch übergehend ausgeführt sein und vom Tragstrukturkörper in den Füllstrukturkörper oder vom Füllstrukturkörper in den Tragstrukturkörper übergehen.
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Ein weiterer wesentlicher Aspekt zur Bildung des Tragstrukturkörpers sieht vor, dass der Tragstrukturkörper Verbindungsstege aufweist, mit denen die mehreren Strukturbestandteile der Skelettstruktur miteinander verbunden sind, um den Grundkörper insgesamt einteilig auszuführen und in sich auszusteifen. Darüber hinaus können an den Tragstrukturkörper oder an den Füllstrukturkörper selbstverständlich auch weitere Funktionselemente angeordnet werden, beispielsweise Gleitbuchsen für die Ventilführung oder Keramikhülsen zur Bildung der Innenverkleidung des Auslasskanals. So kann der Tragstrukturkörper eine Skelettstruktur aufweisen, und Strukturbestandteile zur Bildung einer Lagerschale für die Nockenwelle, zur Bildung einer Ventilführung, zur Bildung des Auslasskanals oder zur Bildung einer Schraubenaufnahme sind mit zwischen den einzelnen Strukturbestandteilen versehenen Verbindungsstegen miteinander verbunden. Damit entsteht eine in sich steife Tragstruktur, wobei die Verbindungsstege so ausgeführt sind, dass die Aussteifung des Tragstrukturkörpers optimiert ist.
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Auch ist es von Vorteil, Strukturbestandteile des Tragstrukturkörpers wenigstens teilweise spanend zu bearbeiten. Die spanende Bearbeitung erfolgt dabei insbesondere erst nach dem Anordnen des Füllstrukturkörpers, um entsprechende Fertigungstoleranzen dadurch auszuschließen, dass der Füllstrukturkörper erst anschließend gefügt wird. Insbesondere besteht auch die Möglichkeit, Funktionsflächen des Füllstrukturkörpers spanend zu bearbeiten, beispielsweise Anlageflächen für Nebenaggregate, Einspritzventil, Anbauteile, etc.
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Die Erfindung richtet sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes gemäß der Erfindung, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist: Herstellen eines Tragstrukturkörpers mittels eines generativen Fertigungsverfahrens aus einem metallischen Werkstoff; Herstellen eines Füllstrukturkörpers aus einem Werkstoff mit einer niedrigeren Festigkeit als der Tragstrukturkörper und Fügen des Füllstrukturkörpers mit dem Tragstrukturkörper.
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Selbstverständlich können die Herstellung des Tragstrukturkörpers und des Füllstrukturkörpers zeitgleich erfolgen, insbesondere ist es jedoch von Vorteil, zunächst den Tragstrukturkörper bereitzustellen und den Füllstrukturkörper anschließend an den Tragstrukturkörper anzuordnen. Das Fügen des Füllstrukturkörpers mit dem Tragstrukturkörper kann stoffschlüssig, formschlüssig oder reibschlüssig erfolgen, insbesondere ergibt sich jedoch ein Vorteil, den Füllstrukturkörper aus einem spritzgussfähigen oder schäumfähigen Kunststoff herzustellen, der dann an oder um die Tragstruktur herum angespritzt oder geschäumt wird. Beispielsweise ist es denkbar, den Tragstrukturkörper aus einem massiven metallischen Werkstoff im generativen Fertigungsverfahren herzustellen und der Füllstrukturkörper kann ein Kunststoff oder beispielsweise auch ein Metallschaum sein.
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Im Rahmen der Erfindung kann auch der Füllstrukturkörper mit einem generischen Fertigungsverfahren hergestellt werden. In der Praxis erfolgt dann beispielsweise ein 3D-Druck mit zwei unterschiedlichen Filamenten. Beim schichtweisen Aufbau des Körpers werden dann die beiden Materialien nacheinander in einer Schicht gedruckt und auf diese Weise in der Abfolge quasi zeitgleich Schicht für Schicht gemeinsam aufgebaut. Ein zweites, beispielsweise wasserlösliches Kunststoffmaterial kann Schicht für Schicht mit aufgebaut und nach Abschluss der Fertigung aus dem ersten Material ausgespült werden.
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Das Verfahren sieht weiterhin vor, dass der Tragstrukturkörper Strukturbestandteile aufweist, die nach dem Fügen des Füllstrukturkörpers mit dem Tragstrukturkörper wenigstens teilweise spanend bearbeitet werden, wobei derartige Strukturbestandteile beispielsweise die Nockenwellenaufnahme, insbesondere eine Lagerschale hierzu, eine Ventilschaftführung oder dergleichen bilden.
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Der wesentliche Vorteil des flexiblen Herstellungsverfahrens des Tragstrukturkörpers mit generativen Fertigungsverfahren besteht in der freien Ausgestaltung des Zylinderkopfes. So kann beispielsweise vorgesehen sein, auch eine Vorrichtung zur Entnahme einer Abgasrückführung an den Auslasskanal anzuschließen, und es besteht die Möglichkeit, beispielsweise eine individualisierte Stückbezeichnung für den hergestellten Zylinderkopf im Tragstrukturkörper zu integrieren, indem beispielsweise eine Identifikationsnummer direkt mit dem generativen Fertigungsverfahren auf einem Identifikationsträger in einem sichtbaren Bereich des Tragstrukturkörpers eingebracht wird.
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Als weitere Strukturbestandteile können in den Tragstrukturkörper, jedoch wahlweise auch in den Füllstrukturkörper, weitere Funktionen des Zylinderkopfes integriert werden. So besteht die Möglichkeit, an den Einlasskanal noch den Einlasskrümmer vorzulagern, es können Wassersammelkanäle gebildet werden, und es können Gehäuse für Kunststoffpumpen bereits im Zylinderkopf integriert sein. Auch besteht die Möglichkeit neben der Abgasrückführungs-Entnahmestelle eine Abgasrückführungs-Kühlung oder eine Abgasrückführungs-Einleitung und eine entsprechende Mischstrecke hierzu vor dem Einlasskanal zu schaffen. Weiterhin können eine Drall- und Abschaltklappe integriert werden, oder es kann ein Thermostatgehäuse direkt in den Zylinderkopf integriert werden, insbesondere im Werkstoffbereich des Tragstrukturkörpers. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Führung von Medien mit entsprechenden Kanälen zu schaffen, sodass neben Schmiermitteln und Kühlmitteln auch eine Kraftstoffführung direkt im Grundkörper möglich ist.
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Im Hinblick auf die Individualisierung einzelner Zylinderköpfe besteht die Möglichkeit, dass jeder einzelne Zylinderkopf individuell ausgestaltet werden kann, wobei lediglich eine Änderung der Computersteuerung der generativen Fertigungsmaschine zur Herstellung des Tragstrukturkörpers notwendig ist. Dies bedeutet, dass beispielsweise individuelle Merkmale, jedoch auch Beschriftungen oder Identifizierungen integriert werden können, beispielsweise auf einem Identifikationsträger, der Bestandteil des Tragstrukturkörpers ist. Folglich können auch Varianten von Motorausführungen einfach umgesetzt werden. Beispielsweise können gleiche Motoren für unterschiedliche Fahrzeuge mit individuellen Einlasskrümmern ausgeführt werden, die Bestandteil des Zylinderkopfes und insbesondere Bestandteil des Füllstrukturkörpers sind. Diese Krümmer können nun direkt in den Zylinderkopf integriert werden, da das generative Fertigen auch individuelle Ausführungen dieser integrierten Zylinderköpfe in Serie erlaubt.
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Im Hinblick auf die Gestaltungsfreiheit entstehen weitere Vorteile zur Herstellung des Zylinderkopfes, da die für gusstechnische Anwendungen notwendigen Merkmale eines Gusskörpers nicht berücksichtigt werden müssen, insbesondere können Entformschrägen weggelassen werden oder es können Hinterschnitte mit in die Konstruktion integriert werden.
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BEVORZUGTES AUFFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand einer einzigen Figur näher dargestellt. Es zeigt die einzige
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Figur eine schematische Darstellung eines Zylinderkopfes mit einem Grundkörper aufweisend einen Tragstrukturkörper und aufweisend einen Füllstrukturkörper.
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Der dargestellte Zylinderkopf 100 weist einen Grundkörper 1 auf, und der Grundkörper 1 kann über eine Montageseite 10, beispielsweise auf einem Zylinder oder einem Zylinderkurbelgehäuse aufgesetzt werden. Der Grundkörper 1 des dargestellten Zylinderkopfes 100 weist zwei Strukturkörper auf, die aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sind, was hervorgehoben ist durch sich unterscheidende Schraffuren. Zum einen weist der Grundkörper 1 einen Tragstrukturkörper 15 aus einem metallischen Werkstoff auf, erkennbar an einer Querstraffur, und der Grundkörper 1 weist weiterhin einen Füllstrukturkörper 16 aus einem Werkstoff mit einer niedrigeren Festigkeit auf als der Tragstrukturkörper 15. Der Füllstrukturkörper 16 ist mit einer Kreuzschraffur dargestellt und umfasst beispielsweise einen Kunststoff oder ein Leichtmetall, beispielsweise ein Aluminium oder einen Metallschaum.
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Der Tragstrukturkörper 15 und der Füllstrukturkörper 16 sind jeweils in einem einfachen Querschnitt dargestellt, wobei der Tragstrukturkörper 15 eine Skelettstruktur besitzt, und der Füllstrukturkörper 16 füllt die Zwischenräume der Skelettstruktur vollständig, wobei es auch denkbar ist, dass Hohlräume zwischen den Werkstoffen entstehen und/oder diese zielgerichtet ausgeführt werden. Der Tragstrukturkörper 15 besitzt hierbei mehrere Funktionsmerkmale, die durch entsprechende Strukturbestandteile des Tragstrukturkörpers 15 wiedergegeben sind.
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Im Querschnitt sind beispielsweise der Einlasskanal 11 und der Auslasskanal 12 des Zylinderkopfes 100 erkennbar, und der Einlasskanal 11 ist gebildet durch einen Strukturbestandteil des Füllstrukturkörpers 16 und der Auslasskanal 12 ist gebildet durch einen Strukturbestandteil des Tragstrukturkörpers 15. Der Einlasskanal 11 ist thermisch geringer belastet, und der beispielsweise aus Kunststoff hergestellte Füllstrukturkörper 16 kann die thermische Belastung des Einlasskanals 11 aufnehmen. Der Auslasskanal 12 ist thermisch wesentlich höher belastet, da das heiße Abgas durch den Auslasskanal 12 geführt wird und der Auslasskanal 12 ist durch einen Strukturbestandteil des metallischen Tragstrukturkörpers 15 gebildet.
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Die Ventile, die die Kanäle 11 und 12 vor dem Brennraum 21 verschließbar machen, sind mit 22 gekennzeichnet und in Ventilführungen 14 geführt. Die Ventilführungen 14 sind dabei Bestandteil des Tragstrukturkörpers 15, diese können jedoch auch einen weiteren Werkstoff umfassen, beispielsweise zur Bildung einer entsprechenden Gleitbuchse.
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Ein weiterer Strukturbestandteil wird gebildet durch die Nockenwellenaufnahmen 13 zur Aufnahme zweier Nockenwellen 23 und weiterhin sind eine Zündkerzenaufnahme 17, Ölkanäle 18 sowie Kanäle 19 zur weiteren Medienführung, beispielsweise zur Führung von Kühlwasser, als Bestandteil des Tragstrukturkörpers 15 dargestellt. Die wesentlichen Strukturbestandteile sind damit im Tragstrukturkörper 15 integriert, und um die einzelnen Strukturbestandteile, beispielsweise also den Auslasskanal 12, die Nockenwellenaufnahme 13, die Ventilführung 14, die Zündkerzenaufnahme 17, den Ölkanal 18, den weiteren Kanal zur Medienführung 19 und dergleichen zu verbinden, sind Verbindungsstege 20 vorgesehen, die ebenfalls Bestandteil des Tragstrukturkörpers 15 sind. Der Tragstrukturkörper 15 muss dabei nicht zwingend einteilig ausgeführt sein, jedoch entstehen Vorteile dadurch, dass die einzelnen Strukturbestandteile miteinander über die Verbindungsstege 20 verbunden sind, derart, dass die Steifigkeit des Zylinderkopfes 100 zunimmt und die einzelnen Strukturbestandteile in ihren Lageanordnungen zueinander positioniert sind.
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Weiterhin ist als Anbindung an den Auslasskanal 12 ein Fortsatz dargestellt, der eine AGR-Entnahme 24 aufweist. Der Einlasskanal 11 weist einen vorgelagerten Einlasskrümmer 25 auf und die AGR-Entnahme 24 ist als Strukturbestandteil des Tragstrukturkörpers 15 vorgesehen und der Einlasskrümmer 25 ist als Strukturbestandteil des Füllstrukturkörpers 16 vorgesehen.
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Weiterhin dargestellt ist beispielhaft eine Gewindebohrung 29, beispielsweise zur Befestigung des Zylinderkopfes 100, und die Gewindebohrung 29 ist als Strukturbestandteil des Tragstrukturkörpers 15 ausgebildet, damit über die Gewindebohrung 29 hohe mechanische Kräfte übertragen werden können.
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Weiterhin weist der Tragstrukturkörper 15 einen Strukturbestandteil auf, der einen Identifikationsträger 26 bildet, auf dem individuell für jeden einzelnen Zylinderkopf 100 beispielsweise eine Kennung im generativen Fertigungsverfahren selbst aufgebracht werden kann.
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Die Darstellung zeigt weiterhin eine Einspritzdüse 27, die in einer Düsenaufnahme 28 eingebracht ist, um Kraftstoff in den Einlasskanal 11 einzugeben. Die Düsenaufnahme 28 ist dabei beispielhaft Bestandteil des Tragstrukturkörpers 15 und die einzelnen Verbindungsstege 20 sind so ausgeführt, dass die wesentlichen Strukturbestandteile des Tragstrukturkörpers 15 zueinander maßgenau positioniert sind, wobei auch die Düsenaufnahme 28 beispielhaft mit eingebunden ist.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Insbesondere muss nicht grundsätzlich eine Wahl des entsprechenden Strukturkörpers 15 oder 16 für die Ausgestaltung entsprechender Funktionsmerkmale des Zylinderkopfes 100 festgelegt sein. Beispielsweise können auch die Ölkanäle 18 Bestandteil des Füllstrukturkörpers 16 sein, und es besteht die Möglichkeit, dass Kanäle 18 oder 19 einen Übergang aufweisen zwischen dem Tragstrukturkörper 15 und dem Füllstrukturkörper 16.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Zylinderkopf
- 1
- Grundkörper
- 10
- Montageseite
- 11
- Einlasskanal
- 12
- Auslasskanal
- 13
- Nockenwellenaufnahme
- 14
- Ventilführung
- 15
- Tragstrukturkörper
- 16
- Füllstrukturkörper
- 17
- Zündkerzenaufnahme
- 18
- Ölkanal
- 19
- Kanal
- 20
- Verbindungssteg
- 21
- Brennraum
- 22
- Ventil
- 23
- Nockenwelle
- 24
- AGR Entnahme
- 25
- Einlasskrümmer
- 26
- Identifikationsträger
- 27
- Einspritzdüse
- 28
- Düsenaufnahme
- 29
- Gewindebohrung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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