DE19713246C2

DE19713246C2 - Zylinderkopf einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19713246C2
Application number: DE1997113246
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl Ing Jutz
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1997-03-29
Filing date: 1997-03-29
Publication date: 1999-01-21
Anticipated expiration: 2017-03-30
Also published as: GB2323632B; FR2761411A1; FR2761411B1; DE19713246A1; GB9805790D0; GB2323632A

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf, dargelegt im einteiligen Patentanspruch 1.

Die DE 35 13 126 C2 und 35 46 436 C2 zeigen und beschreiben einen aus einem Gußstück bestehenden Zylinderkopf einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, der einen Boden, eine Decke und seitliche Außenwände aufweist, die einen Kühlwasserraum begrenzen, durch den sich von jedem einem Zylinder zugeordneten Brennraum mindestens ein Einlaßkanal zur einen Außenwand und mindestens ein Auslaßkanal zur anderen Außenwand erstreckt, wobei zur Erhöhung der Zylinderkopf-Steifigkeit und zur Verbesserung der Verteilung der von den Zylinderkopfschrauben in den Zylinderkopf eingeleiteten Druckkräfte zwischen den einzelnen Brennräumen sich von der Decke bis zum Boden reichende, querverlaufende Stützwände vorgesehen sind, in deren Verlauf Pfeifen für die Zylinderkopfschrauben eingeformt sind, die sich von der Decke bis zum Boden erstrecken. Ferner ist in der Längsmittelachse des Zylinderkopfes zwischen dem Boden und der Decke eine sich über die gesamte Länge des Zylinderkopfes erstrecken de, hochkant stehende Längsrippe vorgesehen, an der sich die Brennraumwände abstützen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopf zu schaffen, bei dem die von den Zylinderkopfschrauben in den Zylinderkopf eingeleiteten Druckkräfte weitge hend auf die Umfangsbereiche der Brennräume konzentriert sind, so daß eine Anpressung des Zylinderkopfes an das Zylinderkurbelgehäuse insbesondere über den Umfang jedes Brennraumes erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des einteiligen Patentanspruchs 1 gelöst, soweit sie nicht im vorstehenden Text der Beschreibungseinleitung als bekannt herausgestellt sind.

Dadurch, daß die Schraubenpfeifen in einem Abstand vom Zylinderkopfboden enden, werden die Druckkräfte der Zylinderkopfschrauben überwiegend über die Stützwände auf den Zylinderkopfboden übertragen. Da sich diese Stützwände um den Umfang jedes Brennraumes erstrecken, wird eine optimale Anpressung des Zylinderkopfes an das Zylinderkurbelgehäuse entlang dem Umfang jedes Brennraumes erreicht.

Vorzugsweise sind die Längswände und gegebenenfalls auch die äußeren Querwände von den Mittellängsachsen der Schrauben pfeifen nach außen versetzt. Hierdurch wird eine bessere Ver teilung der Schraubenkräfte über einen größeren Bereich des Zy linderkopfbodens erreicht.

Zur Verbesserung der Krafteinleitung können sich die Längs- und Querwände auf den Endflächen der Schraubenpfeifen abstützen.

Die Seitenkanten der innenliegenden Querwände können sich von den Endflächen der betreffenden Schraubenpfeifen schräg nach innen zum Zylinderkopfboden erstrecken, um die Anpressung des Zylinderkopfbodens zwischen den Brennräumen zu verstärken.

Die Länge der Schraubenpfeifen kann etwa 2/3 des Abstandes zwi schen dem Boden und der Decke des Zylinderkopfes betragen.

Um ein Moment auf die Längswände wegen ihrer außermittigen An bindung an die Schraubenpfeifen zu vermeiden, können außen an die Endflächen der Schraubenpfeifen Stützen angeformt werden, die sich bis zum Zylinderkopfboden erstrecken. Zwischen diesen Stützen und den benachbarten Längswänden können Zwischenräume zum Durchtritt des Kühlwassers vorgesehen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht des Zylinderkopfes,

Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt entlang Linie 4-4 in Fig. 1,

Fig. 5 eine Draufsicht des aus den Längs- und Querwänden bestehenden Gebildes,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des in Fig. 5 dar gestellten Gebildes in Blickrichtung schräg von oben auf die Einlaßseite, und

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung wie in Fig. 5, jedoch in Blickrichtung schräg von unten auf die Auslaßseite.

Der in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Zylinderkopf einer Vier zylinder-Brennkraftmaschine besteht aus einem Gußstück mit ei nem Boden 1, einer Decke 2 und seitlichen Außenwänden 3 und 4 und stirnseitigen Außenwänden, die zusammen einen Kühl wasserraum 5 begrenzen. Die Unterseite des Bodens 1 weist für jeden Zylinder einen Brennraum 6 auf, in den zwei Einlaßkanäle 7 münden und von denen zwei Auslaßkanäle 8 ausgehen, die sich durch den Kühlwasserraum 5 hindurch zur Außenwand 3 bzw. 4 er strecken. Zur Aufnahme der Zylinderkopfschrauben, von denen ei ne am linken Ende von Fig. 2 eingezeichnet ist, sind an die Decke 2 Schraubenpfeifen angeformt, von denen die äußersten mit 9, die auf der Einlaßseite liegenden mit 10 und die auf der Auslaßseite liegenden mit 11 bezeichnet sind. Wie ersichtlich, ist jeder Brennraum 6 von vier Schraubenpfeifen umgeben. Am Umfang jedes Brennraumes 6 sind zwischen benachbarten Schrau benpfeifen an diese angeformte, in Querrichtung des Zylinder kopfes verlaufende Querwände, von denen die äußeren Querwände mit 12 und die zwischen benachbarten Brennräumen liegenden in neren Querwände mit 12' bezeichnet sind, sowie in Längsrichtung des Zylinderkopfes verlaufende Längswände 13 auf der Auslaßsei te und Längswände 13' auf der Einlaßseite vorgesehen, die an den Boden 1 und an die Decke 2 angeformt sind. Die Längs- und Querwände umschließen Kühlwasserräume 5'.

Das aus den Quer- und Längswänden bestehende Gebilde ist für sich in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellt. Die die Längswände 13 durchsetzenden und an diese angeformten Einlaß- und Auslaßkanä le wurden dabei der Übersichtlichkeit halber weggelassen und in den Fig. 6 und 7 nur die dem rechten Brennraum zugeordneten Einlaß- und Auslaßkanäle angedeutet.

Um eine optimale Verteilung der von den Zylinderkopfschrauben ausgeübten Kräfte und damit eine möglichst gleichmäßige Anpres sung des Zylinderkopfes auf das Zylinderkurbelgehäuse insbeson dere entlang dem Umfang jedes Brennraumes zu erreichen, sind die Schraubenpfeifen 9, 10 und 11 von der Decke 2 nur bis etwa 2/3 der Höhe des Kühlwasserraumes, also des Abstandes zwischen dem Boden 1 und der Decke 2, mit voller Umfangswand ausgeführt und an ihren Außenseiten durch angeformte Stützen 9a, 10a und 11a bis zur Boden 1 weitergeführt. Wie insbesondere aus den Fig. 6 und 7 hervorgeht, sind die innenliegenden Querwände 12' nur an die Schraubenpfeifen 10 und 11 angeformt und ihre Sei tenkanten 15 erstrecken sich von den Enden 14 der Schrauben pfeifen schräg nach innen zu zum Boden 1. In entsprechender Weise sind die Längswände 13' auf der Einlaßseite nur an die Schraubenpfeifen 9 und 10 angeformt, und zumindest eine Sei tenkante 16 erstreckt sich vom Ende 14 der betreffenden Schrau benpfeife schräg nach unten zum Boden 1. Dadurch werden die Schraubenkräfte überwiegend auf die Längs- und Querwände über tragen und damit eine optimale Anpressung des Zylinderkopfes an das Zylinderkurbelgehäuse entlang dem Umfang jedes Brennraumes und insbesondere zwischen den Brennräumen erreicht. Durch die schräg verlaufenden Seitenkanten werden Durchtrittsöffnungen 17 für das Kühlwasser geschaffen.

Während sich auf der Auslaßseite die Stützen 11a über etwa 180° des Umfanges der Schraubenpfeifen 11 erstrecken, sind auf der Einlaßseite die Stützen 10a so schmal, daß zwischen ihnen und beiden benachbarten Längswänden 13 bzw. 13' Zwischenräume 17 zum Durchtritt von Kühlwasser entstehen.

Wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich, sind die Längswände 13 und 13' sowie die äußeren Querwände 12 von den Längs mittelachsen L der Schraubenpfeifen nach außen versetzt, wo durch eine bessere Verteilung der Schraubenkraft über einen größeren Bereich des Zylinderkopfes erreicht wird. In der Mitte sind diese Wände 12, 13 und 13' nach innen zu eingezogen, um trotz des Versatzes nach außen eine Abstützung möglichst nahe dem Umfang jedes Brennraumes 6 zu erreichen. Wie insbesondere Fig. 7 zeigt, stützen sich die Längs- und Querwände auf den Endflächen 14 der Schraubenpfeifen ab, wodurch die Einleitung der Schraubenkraft auf diese Wände optimiert wird. Die Stützen 9a, 10a und 11a, die außen an den Endflächen 14 der Schrauben pfeifen 9, 10 und 11 angeformt sind, verhindern, daß auf die Längsrippen ein Moment ausgeübt wird. Wie ersichtlich, ist die Form der Quer- und Längswände an einen Träger gleicher Biegefe stigkeit angelehnt.

Claims

1. Aus einem Gußstück bestehender Zylinderkopf einer Mehrzylinder-Brennkraft maschine, mit

a) einem Boden (1), einer Decke (2) und seitlichen Außenwänden (3, 4), die einen Kühlwasserraum (5) begrenzen, durch den sich von jedem einem Zylinder zuge ordneten Brennraum (6) mindestens ein Einlaßkanal (7) zur einen Außenwand (3) und mindestens ein Auslaßkanal (8) zur anderen Außenwand (4) erstreckt,
b) am Umfang jedes Brennraumes (8) angeordneten, an die Decke (2) angeformten Pfeifen (9, 10, 11) für die Zylinderkopfschrauben, und
c) an benachbarte Pfeifen (9, 10, 11) angeformten, in Quer- und Längsrichtung des Zylinderkopfes verlaufenden und sich somit um den Umfang jedes Brennraumes (6) erstreckenden Stützwänden (12, 12' bzw. 13, 13'), die bis zum Boden (1) reichen,

wobei die Wand jeder Schraubenpfeife (9, 10, 11) in dem Umfangsbereich, der von den Längs- und Querwänden (12, 12' bzw. 13, 13') umschlossenen Räumen (5') zugewandt ist, in einem Abstand von Boden (1) endet.

2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längswände (13, 13') von den Längsmittelachsen (L) der Schraubenpfeifen (9, 10, 11) nach außen zu versetzt sind.

3. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die außenliegenden Querwände (12) von den Längsmittelachsen (L) der Schraubenpfeifen (9) nach außen versetzt sind.

4. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Längs- und Querwände (12, 12', 13, 13') auf den End flächen (14) der Schraubenpfeifen (9, 10, 11) abstützen.

5. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich von den Endflächen (14) der zwischen den äußeren Schraubenpfeifen (9) liegenden Schraubenpfeifen (10, 11) die Seitenkanten (15) der zwischen benachbarten Brennräumen (6) liegenden Querwände (12') schräg nach innen zu zum Boden (1) erstrecken.

6. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Schraubenpfeifen (9, 10, 11) etwa 2/3 des Ab standes zwischen dem Boden (1) und der Decke (2) beträgt.

7. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß außen an die Endflächen (14) der Schraubenpfeifen (9, 10, 11) Stützen (9a, 10a, 11a) angeformt sind, die sich bis zum Boden (1) erstrecken.

8. Zylinderkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf der Auslaßseite die Stützen (11a) der zwischen den äußersten Schraubenpfeifen (9) liegenden Schraubenpfeifen (11) über etwa 180° des Umfanges der Schraubenpfeifen erstrecken.

9. Zylinderkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Einlaßseite zwischen den Stützen (10a) der Schrau benpfeifen (10), die zwischen den äußersten Schraubenpfeifen (9) liegen, und den benachbarten Längswänden (13') Zwischenräu me (17) vorgesehen sind.

10. Zylinderkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich zumindest einige Seitenkanten (16) der Längswände (13') von den Endflächen (14) der Schraubenpfeifen (10) schräg nach unten zum Boden (1) erstrecken.