DE1576729A1 - Zylinderkopf fuer luftgekuehlte,ventilgesteuerte Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Zylinderkopf für luftgekühlte, ventilgesteuerte Brennkxaftmaschinen Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für luftgekühlte, ventilgesteuerte Lrennkraftmaschinen mit auf derselben Seite des Zylinderkopfes ausmündenden Gaskanälen und Ventilführungen für zwei Ventile sowie zwei im Abstand nebeneinander verlaufenden, zum Zylinderkopfboden senkrechten Versteifun6srippen, welche die Butzen für die Ventilführungen enthalten und mit seitlich abstehenden, zum Zylinderkopfboden etwa parallelen Kühlrippen versehen sind, und zwischen den Versteifungsrippen angeordneten, ebenfalls vom Zylinderkopfboden abstehenden und etwa in derselben Richtung zie die Gaskanäle verlaufenden Kühlrippen, und mit Schraubenbutzen für den Durchtritt der Zylinderkopf-Befestigungsschrauben.
• -Für die Konstruktion solcher bekannter Zylinderköpfe sind in erster Linie die zu beherrschenden thermischen Probleme maßgeblich. Bei einem bekannten Zylinderkopf dieser Bauart sind dies insbesondere Kühlprobleme, welche sich durch die Anordnung einer in den Zylinderkopf in Schräglage eingeschraubten Brennkammer ergeben. Der Raum zwischen den beid"n Versteifungsrippen ist bei der bekannten Konstruktion durch eine horizontale Trennwand in zwei übereinünderliegende Kanäle unterteilt. Die Brennkammer ist dabei außen mit Querrippen besetzt, welche gegen den oberen Kühlluftkanal gerichtet sind. Es wird daher dar an den Bränden dar Brennkammer stark aufgeheizte Kühlluftstrom in den oberen Kanal -eleitet und von den thermisch hoch beanspruchten StegpL.rtien abgelenkt. Für den Durchtritt nur miwIßig vorgewärmter Luft in den unteren Kühlluftkanal stehen aber nur Lehr kleine QuervchrLitte zur Verfü@;un-, sodaß eine @u-,reichenclrKühlung der btegpartien nicht imm:,#r gewährleistjt ict. Die lokal sehr unterschiedlichen

  `lemperaturverhältnisse führen außerdem zu beträchtlichen

  WL*!.rmespannungen innerhalb des Zylinderkopfes.

  Die vorliegende Erfindung verfolF-;t demgegenüber noch

  weiter ge:)teckte Ziele. Außer der Lösung von Kühlproblemen

  geht es hier um die Beherrschung der beträchtlichen, auf

  den Zylinderkopf im betrieb einwirkenden Verformungskrafte.

  Weiters soll durci: die Erfindung -3ine billige und einfache

  Zylinderkopfausführung geschaffen werden, welche sich in

  gleicher Weise für Einzylindermotoren als auch für Liehr-

  zylindermotaren eignet.

  Die Erfindung besteht nun darin, Üaß in an sich be-

  kannter @7eise drei über den Umfang des Zylinderiopfbodens

  etwa gleiciim@.ßi@; verteilte üchraubenbutzen vorgesehen sind,

  daß einer der ächrdubenbutzen an der die Mündungen dgr Gas-

  k=äle aufweisenden .feite des Zylinderkopfes mittig zwischen

  den Versteifungsrippen liebt und die Versteifunbsril:pen zu-

  mindest annähernd in hiciitung der VerbiriduniElinien jeweils

  eines außermittig gelegenen mit dem mittig anbeoruneten

  Scl.z-aubenbutzen varl@.@_f :n, wobei diese Verbindungslinien

  annäri-3rnd je jui@;::: den Schwerpunkt des zv-rischen den zwei

  Schraubenbutzen li-,@g#-,nden Teiles der Zylinderbüchsenaufla-

  ge hindurchLehen.

  Diese Zylinderkopfausbildung hat gegenüber dir bekannten

  Ausführung den Vorteil, dz-ß einerseits betri:chtliche quer-

  schnittsteile dea Zylinderkopfes zur Kühlluftführung be-

  nutzt werden, andererseits aber eine t:yoße iViderstands-

  fL»;'higkeit des Zylinderkei.1Js gegen Verformungen durch die

  im Betrieb - izftretenden Kräfte erzielt wird. Label Y@erden

  die Erfordernisse einer verwt,rkten Kühlung der thermisch

  besond--rs hoch beanspruci.ten Zylinderkopfpartien zwischen

  den Ventilen besonders berücksicritigt.

  Ein weiterer Vorteil des Zylinderkopfes nach d@--r

  Erfindung bestellt in seiner Anwendbarkeit bei Einzylinder-

  und Mehrzylindermotoren, wobei ein Eirbau der Zylinder-

  köpfe in einer gegenüber der einzylind-rausfülirung um 900

  verdrehten Zage möglich ist.
• Es ist auch schon der Zylinderkopf einer luftgekühlten Brennkraftmaschine bekannt, welcher wie die erst-,,enannte bekannte Konstruktion eine in den Zylinderkopfboden schräg liegend eingeschraubte Brennkammer aufweist und der mit der Zylinderbüchse unmittelbar verschraubt ist. Die Verbrennungskräfte werden hiebei über den Zylinderkopfboden und das Gewinde unmittelbar auf die Zylinderbüchse übertragen, sodaß sich eine durchgehende Versteifung des Zylinderkopfes erübrigt. Infolge der beträchtlichen Verengung der verfügbaren Kühll.uftquerschnitte durch die Brennkammer sind aber auch bei dieser bekannten Ausführung keine optimalen Kühlverhältnisse erzielbar.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Versteifungsrippen nur in der Verbindungslinie der außerhalb der Versteifungsrippen liegenden beiden jciiraubenbutze:_ in an sich bekannter Weise mit einem Steg verbunden. Damit werden die durch die besondere Ausbildung der Versteifungsrippen an sich beträchtlich herabgesetzten Liegespannun@,en noch weiter rdduziert, ohne die ü-uten Kühlverhältnisse zu beeinträchtigen.
• Die Erfindung wird im folgenden an H:--::d der Zeichnung Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zei:°en Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein ersteres Ausführungsbeispiel der Erfindung nach der Linie 1-I der Fig. 2, die einen um 90c gedrehten Vertikalschnitt des Zlinderkopfes gemäß der Erfindung zeigt. Fig. 3 ist ein weiterer Schnitt gemäß der Linie III-Iii aus Fig. 2, Fig. 4 ein Schnitt -ach der Linie IV-IV in Fig. 1 und Fig. 5 ein Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4. Fig. 6 zeigt einen orizöntalschnitt des Zylinderkopfes nach der Linie VI-VI in rig. 1, Fig. 7 zwei Varianten einer abgewandelten Ausführungsform in gleicher Schnittdarstellung wie Fig. 6 und Tig. 8 eine Draufsicht auf die abge-;i.ai=delte r,.zsführungsform. Fig. ü ist ein Schnit± entsprechend F ig. 1 der abgewandelten Ausführung .:::eh 'F ig. 8 und Fig. 10 eine schematische Darstel_ ang zu der. Z-: linderkopfi#.us-

  führungen nach Fig. 7 bis 9-.

  Bei beiden Ausführungsbeispielen handelt es sich um

  den Zylinderkopf einer luftgekühlten, ventilgesteuerten

  Brennkraitmaschine mit eixiem Einlaß- und einem Auslaßven-@

  til j e nach Zylinder.

  Ler platten,_hnliche Zylinderkopfboden 1 weist drei

  etwa gleichm@.t;ig über seinen Umfang verteilte bchrauben-

  butzen 2 für den Durchtritt der nicht dargestellten Zy-

  linderkopfbefestigungssehrauben auf. Vcm Zylinderkopfbo-

  den 1 gehen zwei im Abstand nebeneinander verlaufende,

  senkrechte Verc teifu.:gsrippen 3 aus, die sich annähernd

  über-aie gesamte Zunge des Zylinderkopfes erstrecken. Die

  Anordnung dieser Ve--steifungsrippen 3 ist so getroffen, daß

  einer der drei Schraubenbutzen 2 mittag zwischen den bei-

  den Versteifungsrippen 3 und die beiden anderen bchrauben-

  butzen 2 in symmetrischer Anordnung ausserhalb der beiden

  Versteifungsrippen 3 liegen und die Versteifungsrippen -

  c.nn@.hernd -enkrecht zur Verbindungslinie der Ventile liegen.

  - Der Zylinderkopfboden 1, die beiden VersteifunGsrlppen

  3 und eine mit diesen einstöckig ausgeführte horizontale

  Deckplatte 4 bilden zusammen einen geschlossenen Kastenrah-

  men, der einer, zentralen Kühlluftkänal 5 einschließt. Inner-

  halb des Kählluftra,nales 5 ist eine Anzahl paralleler, vom

  Zylinderriopfboden 1 au--gehender, vertikaler Kühlrippen Ei an-

  geordnet. Von den Vei-steifun"7;sripr.en 3 "eben großflächige,

  horizontale Kühlrippen 7 aus, die sich über die gesamte freie

  Breite, Länge und flöhe des Zylinderkopfes erstrecken.

  Die Ver-teifungsrippen @ bilden zugleich die inneren

  Fegreiizung;sv.z-.nde ö der im vorlietenden .jull parallel neben-

  einander auf . Crselben Seite des Zy iyrcier.Kopfes ausmündend

  ,u.-.geordnet--:,n Gai#.,-,andle ü. Durch diese ü:_-ßnahme wird die im

  Bereich der G:skar:i-:le 9 für die horizontalen Kühlrippen 7

  verfügbare xreita ",-.irksr-,m vergrößert. Lie Versteifungsrippen

  3 enthalten zu,,lgich auch die Butzen 10 für die Führun_en

  der beiden teiderseits der

  des Zylinderkopfes an6e-

  ordneten Ventile. Der für den Durchtritt der Kühlluft ver" fügbare Querschnitt ist daher relativ groß bemessen.
• Überdies ergibt sich durch die Vermeidung von Umlenkungen der den Zylinderkopf durchströmenden Kühlluft ein sehr geringer Strömungswiderstand.
• Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Ventile in Bezug auf die beiden Versteifungsrippen 3 ist eine besonders wirksame Kühlung des thermisch hoch beanspruchten Ventilsteges 11 durch die dort angeschlossenen vertikalen Kühlrippen 6 gewährleistet.
• Der Zylinderkopfboden 1 ist, wie die Fig. ¢ zeigt, mit einer schrigen, durchgehenden Aufnahmebohrung 12 für die'nicht dargestellte Einspritzdüse versehen. Damit erfährt die innerhalb des Querschnittes des zentralen Kühlluftkanales 5 befindliche Einspritzdüse gleichfalls eine besonders wirkungsvolle Kühluni.
• Bei der Zylinderkopfkonstruktion gemäß Fige 1 bis 6 wird eine besondere Eiegesteifigkeit durch den geschlossenen Kastenrahmenquerschnitt im Zusammenhang mit dem zum Zy1Jinc derkopfboden 1 sich erweiternden, keilförmigen Querschnittsteil 13 der Versteifungsrippen 3 erreicht.
• In Abwandlung dieses Konstruktionsprinzips kann der Zylinderkopf auch nach den Fig. 7, 8 und 9 ausgebildet werden.3ei dieser Ausführung nimmt der Abstand zwischen den beiden Versteifungsrippen nach der Seite der außerhalb liegenden Schraubenbutzen zu, so daß ein annähernd geschlossener Dreiecksträger entsteht, gebildet aus den beiden die Schraubenbutzen verbindenden Versteifungsrippen 3 und einem die beiden Versteifungsrippen an ihrem oberen Ende in der Verbindungslinie der außeriliegenden Schrauben in an sich bekannter Weise verbindenden Steg 16 (Fig.8)__ Die obere Begrenzung des-Zylinderkopfes kann durch eine auf die Versteifungsrippen aufgesetzte, eigene Deckplatte 17 (Fig. 9) z.B. die Grundplatte des Kipphebelgehi;uses, gebildet werden, die gleichzeitig zur weiteren Vjrsteifung und Luftführung dient. Im Bereich des erweiterten Teiles dee von den VersteY-fungsrippen begrenzten Kühlluftquerschnittes sind zusätz-i liehe Kühlrippen angebracht. Die linke Bildhälfte der Fig. 7 zeigt eine Ausführung bei der diese zusätzlichen Kühlrippen 14 horizontal verlaufen und an die Versteifungsrippen 3 .angeschlossen sind. Bei der in der rechten Bildhälfte der Fig. 7 dargestellten Ausführung ist hingegen eine zusätzliche vertikale Kühlrippe 15 am Zylinderkopfboden 1 angeordnet, welche etwa parallel zu der in diesem Bereich nach außen abgewinkelten Versteifungsrippe 3 verläuft.
• Wie Fig. 10 zeigt, liegen die Versteifungsrippen annähernd in der Verbindungslinie 2-2 der Schraubenbutzen 2 und geht diese Verbindungslinie annähernd durch den Schwerpunkt 19 des zwischen den beiden ächrauben befindlichen stark umrandeten Teiles der Zylinderbüchsenaufldgefldche 18 hindurch.

Claims (2)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Zylinderkopf für luftgekühlte! ventilgesteuerte Brennkraftmaschinen mit auf derselben Seite des Zylinderkopfes ausmündenden Gaskanälen und Ventilführungen für zwei Ventile sowie zwei im Abstand nebeneinander verlaufenden, zum Zylinderkopfboden senkrechten Versteifungsrippen, welche die Butzen für die Ventilführungen enthalten und mit seitlich abstehenden, zum Zylinderkopfboden etwa parallelen Kühlrippen versehen sind, und zwischen den Versteifungsrippen angeordneten, ebenfalls vom Zylinderkopfboden abstehenden und etwa in derselben Richtung wie die Gaskanäle verlaufenden Kühlrippen, und mit Schraubenbutzen für den jhzrchtritt der Zylinderkopfbefe-Stigungsschrauben, 'd a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in an sich bekannter Weise drei über den Umfang des Zylinderkopfbodens (1) etwa gleichmäßig verteilte Schraubenbutzen (2) vorgesehen sind, daß einer der Schraubenbutzen an der die Mündungen der Gaskanäle (9) aufweisenden Seite des Zylinderkopfes mittig zwischen den Versteifungsrippen (3) liegt und die Versteifungsrippen zumindest annähernd in Richtung der Verbindungslinien jeweils eines außermittig gelegenen mit dem mittig angeordneten Schraubenbutzen verlaufen, wobei diese Verbindungslinien annähernd je durch len Schwerpunkt (19) des zwischen den zwei ächraubenbutzen liegenden Teiles der Zylinderbüchsenauflage (18) hindurchgehen.
2. 2. Zylinderkopf nach =1nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsrippen (3) nur in der Verbindungslinie der außerhalb der 'Ierfteifun- srippen liegenden beiden Ochra.:zbenbutzen (2) in: an sich bekannter Weise mit einem Steg (16) verbunden sind.