DE2013536A1

DE2013536A1 - Method of manufacturing a cylinder head made by casting

Info

Publication number: DE2013536A1
Application number: DE19702013536
Authority: DE
Inventors: Robert P. Arlington Heights 111. Koziara (V.St.A.). P
Original assignee: International Harvester Company, Chicago, 111. (V.St.A.)
Priority date: 1969-03-21
Filing date: 1970-03-20
Publication date: 1970-10-22
Also published as: CA921675A; US3553808A; GB1253324A

Description

nf. data O. Sioepke Telefon 240675 l/W nf.data O. Sioepke Telephone 240675 l / W

Patentanwälte in-foorPatent attorneys in-foor

International Harvester Company
401, North Michigan Avenue
Chicago, Illinois 60611 (Y.St.Ao)International Harvester Company
401, North Michigan Avenue
Chicago, Illinois 60611 (Y.St.Ao)

Verfahren zum Fertigen eines durch Guß hergestelltenMethod of manufacturing one made by casting

ZylinderkopfesCylinder head

Die Erfindung "bezieht sich auf ein ,Verfahren zum Fertigen eines durch Grüß hergestellten Zylinderkopfes für Brennkraftmaschinen und zwar eines solchen Zylinderkopfes, dessen Einlaß- und/oder Auslaßkanal in zwei in Abstand voneinander und etwa rechtwinklig zur Auflagerfläche des (rußkörpers liegenden Öffnungen ausläuft, die zur Aufnahme von Ventilen bestimmt sind und zwischen denen quer zur Längsachse jenes Kanals und etwa parallel zur Auflagefläche ein Kühlwasserkanal angeordnet ist. Gewöhnlich sind die Zylinderkopfe solcher Brennkraftmaschinen Je Zylinder mit zwei solchen Kanälen versehen, ,einem Einlaßkanal und einem Auslaßkanal. Die zwei Öffnungen des Einlaßkanals stellen dann die zum Zylinder führenden Einlaßöffnungen dar, und die zwei Öffnungen des Auslaßkanals sind Auslaßkanäle. The invention "relates to a method of manufacturing of a cylinder head for internal combustion engines manufactured by Grüß namely such a cylinder head, the inlet and / or outlet channel in two at a distance from each other and approximately at right angles to the support surface of the (soot body lying Leaking openings which are intended to receive valves and between which transversely to the longitudinal axis of that channel and A cooling water channel is arranged approximately parallel to the support surface is. The cylinder heads are usually of such internal combustion engines Provided with two such channels per cylinder, an inlet channel and an exhaust channel. The two openings of the inlet duct then represent the intake ports leading to the cylinder, and the two ports of the exhaust port are exhaust ports.

Die für gegossene Zylinderköpfe nach herkömmlicher Praxis zur Verwendung kommende Kernänordnung weist einen Kern für einen Kühlwasserkanal auf, der zwischen.den beiden Öffnungen angeordnet und in seinen Abmessungen, insbesondere hinsichtlich seiner Breite, deshalb scharf.begrenzt ist, weil der rückwärtige Verlauf wenigstens desjenigen, den einen Auslauf zur Öffnung ergebenden Kernteils, der dem Kern für den Kühlwaaserkanal be-The conventional practice for cast cylinder heads Use coming core arrangement has a core for a cooling water channel, which is arranged between the two openings and in its dimensions, especially with regard to its width, is therefore sharply limited because the rear Course of at least that one outlet to the opening resulting core part, which is the core for the Kühlwaaserkanal loading

nachbart liegt, nicht zu dicht an die vertikale Projektionslinie des Kerns für diesen Kühlwasserkanal heranreichen darf. Es war daher bisherige Praxis, den rückwärtigen Teil eines solchen Kernteils spitzwinklig gegenüber der Vertikalen abzuwinkein und ihn dabei in geschwungener Kurve, gewissermaßen stromlinienförmig an den Hauptkernteil anzuschließen, und außerdem den für den Kühlwasserkanal bestimmten Kern im Querschnitt ausreichend zu verengen, damit zwischen dessen vertikaler Projektionslinie und dem erwähnten rückwärtigen Teil des den einen Auslauf darstellenden Kernteils ein eine Beeinträchtigung ausschließender Abstand verbleibt. Ein stromlinienförmiger Verlauf einer als Einlaß dienenden Öffnung erzeugt erhebliche Wirbel.is adjacent, must not come too close to the vertical projection line of the core for this cooling water channel. It has therefore been the previous practice to place the rear part of such a core part at an acute angle with respect to the vertical angling and connecting it in a curved curve, as it were streamlined, to the main core part, and also the core intended for the cooling water channel to narrow sufficiently in cross-section so that between its vertical projection line and the mentioned rear Part of the core part representing a run-out remains a distance which excludes impairment. A streamlined course of an opening serving as an inlet creates considerable vortices.

Aus diesen Gründen besaßen die Kerne für den Kühlwasserkanal sowohl in einem Einlaßkanal als auch in einem Auslaßkanal bisher zumindest eine sehr geringe Breite oder sehr kleine Abmessungen in Breite und Höhe, und hatte der Querschnitt eine wesentliche Höhe, war das Verhältnis von Breite zur Höhe des Kernquerschnittes kleiner als 1. Ein zu kleiner Querschnitt erlaubt dann aber nur einen beschränkten Wasserdurchfluß, der, wenn vom i^viotor hohe Ausgangsleistungen verlangt werden, oft ungenügend ist» Mit diesem Problem einer ungenügenden Wärmeabfuhr durch einen im Querschnitt hocn und schmal ausgebildeten Kühlwasserkanal befaßt sich die ;.For these reasons, the cores for the cooling water channel in both an inlet channel and an outlet channel had hitherto at least a very small width or very small dimensions in width and height, and if the cross-section had a substantial height, the ratio of the width to the height of the core cross-section was smaller than 1. A cross-section that is too small then allows only a limited water flow, which is often insufficient when high output power is required ^{from the i v iotor} ;.

Erfindung, die diesen Nachteil durch eine andersartige Kernausbildung und eine hierdurch bedingte weitere Bearbeitung des Gußkörpers zu beheben oder wenigstens wesentlich zu mindern suoiitoInvention, which this disadvantage by a different core training and a consequent further processing to fix the cast body or at least significantly reduce it suoiito

Das Verlanren zum Fertigen eineü durch Guß hergestellten ZyIinaerkiüpL'iiii, der mit einem Einlaß- und/oder einem Auslaßkanal vei'ueuen iat, welcher stromlinienförmig in zwei im Abijtaad voneinander, etwa recntwinklig zur Auflagerfläche des Gußkörpers liegende, 25ur Aufnahme von Ventilen bestimmte Öffnungen ausläuft, iioll zur Behebung des geschilderten Ubolstandt'j gamäß der Erfindung in der Weise durchgeführtThe need to manufacture a cylinder made by casting, which is provided with an inlet and / or an outlet channel , which is streamlined in two openings for receiving valves, which are located at a right angle from one another, approximately at right angles to the support surface of the cast body expires, iioll to remedy the described Ubolstandt'j according to the invention carried out in the manner

0 0 3 8 A 3 / 1 7 3 40 0 3 8 A 3/1 7 3 4

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

werden, daß in einem Formkasten ein mit zwei die Lage der Öffnungen festlegenden, nach der Auflagerfläche hin gerichteten Ausläufen versehener Kern sowie zwischen diesen Ausläufen ein weiterer Kern für den Kühlwasserkanal angeordnet wird, dessen Breite im Querschnitt etwa gleich seiner Hohe ist, und daß wenigstens einer der andernfalls einen kreisrunden Querschnitt aufweisenden Auslaufkernteile mit einer dem anderen Auslaufkernteil gegenüberliegenden Fläche versehen wird, wonach die diese Fläche gleichfalls aufweisende Öffnung des Gußkörpers durch spanabhebende Bearbeitung kreisrund aufgeweitet wird. Es wird also der in ^tromrichtung an . j erster Stelle liegende Kernauslauf auf der dem Kern für den Kühlwasserkanal benachbarten Seite, abweichend vom kreisrunden Querschnitt, bewußt durch Anbringung einer Fläche ungleichmäßig verformt. Diese dann auch im Gußkörper vorhandene Ungleichförmigkeit im Bereich der als Ventilsitz bestimmten Stelle wird aber dadurch wieder beseitigt, daß die Öffnung durch ein Schneidwerkzeug kreisrund aufgeweitet wird. In entsprechender Weise wird das Verfahren durchgeführt bei" einem für einen Auslaßkanal bestimmten Kern, in welchem Falle dann beide Auslaufkernteile an ihren einander gegenüberliegenden Seiten abgeflacht und die im Gußkörper entsprechend ungleichförmig gestalteten Öffnungen durch spanabhebende Bearbeitung kreisrund aufgeweitet werden. f be that in a molding box one with two the location of the Define openings directed towards the support surface Outlets provided core as well as between these outlets another core is arranged for the cooling water channel whose width in cross section is approximately equal to its height is, and that at least one of the otherwise circular cross-section having outlet core parts with a the other outlet core part provided opposite surface is, after which the opening of the cast body, which also has this area, is widened to a circular shape by machining. So it becomes the one in the direction of flow. j Core outlet located in the first place on the side adjacent to the core for the cooling water channel, deviating from the circular one Cross-section, deliberately deformed unevenly by attaching a surface. These then also exist in the cast body Nonuniformity in the area of the point determined as the valve seat is eliminated by the fact that the opening is widened circularly by a cutting tool. The method is carried out in a corresponding manner in the case of "a core intended for an outlet channel, in which case both outlet core parts are located opposite one another The sides are flattened and the openings, which are correspondingly unevenly shaped in the cast body, are widened to a circular shape by machining. f

Die Erfindung umfaßt weiterhin einen auf den Zylinder einer Brennkraftmaschine befestigbaren Zylinderkopf mit einem Durchflußkanal, der von einer seitlichen Öffnung, den Zylinder an einer Seite kreuzend, in abfallender Richtung zu zwei in der Auflagefläche vorgesehene, mit dem Zylinder in Verbindung stehende Öffnungen ausläuft, die im Anschluß an eine stromlinienförmige Flächengestaltung eine kreisringförmige Versenkung aufweisen und zwischen denen freiliegend ein quer zum Durchflußkanal verlaufender Kühlwasserkanal angebracht ist, dessen Breite im Querschnitt etwa gleich der Höhe ist und der so angeordnet-ist, daß wenigstens eine der stromlinienförmigen Flächen sich bis zu einem zwischen demThe invention further comprises a cylinder head which can be fastened to the cylinder of an internal combustion engine and has a cylinder head Flow channel from a side opening, the Cylinders crossing on one side, in a sloping direction to two provided in the support surface, with the cylinder communicating openings runs out, which is a circular ring-shaped following a streamlined surface design Have countersunk and between which a cooling water channel extending transversely to the flow channel is attached is, whose width in cross section is approximately equal to the height and which is arranged so that at least one of the streamlined surfaces extend up to one between the

0 0 9 8 A 3 / 1 2 3 A '0 0 9 8 A 3/1 2 3 A '

Kühlwasserkanal und der Auflagerfläche liegenden Schnittpunkt mit der an den Kühlwasserkanal zu legenden vertikalen Projektionslinie erstreckt.The point of intersection lying between the cooling water channel and the supporting surface extends with the vertical projection line to be laid on the cooling water channel.

In bevorzugter Ausführung befinden sich hierbei der Durchfluldkanal und die erste Öffnung nach Befestigung des Kopfes auf dem Zylinder benachbart zur Seitenwand des Zylinders, so daß eine äußere Seitenwand des Durchflußkanals und der ersten Öffnung eine im wesentlichen tangentiale Lage zum Zylinder einnehmen und die andere Seitenwand des Durchflußkanals und eine Seitenwand der zweiten Öffnung eine im wesentlichen ähnliche tangentiale Lage zum Zylinder einnehmen.In a preferred embodiment, the flow-through channel is located here and the first opening after mounting the head on the cylinder adjacent to the side wall of the cylinder, so that an outer side wall of the flow channel and the first opening a substantially tangential position to the Occupy cylinder and the other side wall of the flow channel and one side wall of the second opening one assume a substantially similar tangential position to the cylinder.

Das erfindungsgemäße Verfahren und ein hierdurch gegossener Zylinderkopf wird anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels nachfolgend näher erläutert j in der Zeichnung istThe method according to the invention and a cylinder head cast thereby is illustrated using one in the drawing Exemplary embodiment explained in more detail below j is in the drawing

Fig. 1 ein durch die Ebene der Ventile gelegter vertikaler Schnitt durch einen Zylinderkopf einer V8 Dieselmaschine, 1 shows a vertical section through a cylinder head of a V8 diesel engine, taken through the plane of the valves,

Pig. 2 eine Ansicht des Kopfes, mit Betrachtungsrichtung von oben,Pig. 2 a view of the head, viewed from above,

Pig. 5 eine Teilansicht der in herkömmlicher Weise ausgebildeten Kerne für einen zu gießenden Kopf,Pig. Figure 5 is a partial view of that conventionally constructed Cores for a head to be poured,

Pig. 4 eine der Pig. 3 entsprechende Teilansicnt der erfindungsgemäß ausgebildeten Kerne für einen zu gießenden Kopf,Pig. 4 one of the pig. 3 corresponding partial view of the cores designed according to the invention for a head to be cast,

Pig. t> einen der Pig. 1 entsprechenden Querschnitt des gegossenen Zylinderkopfes längs der Linie V-V in Pig. 2 mit Andeutung des weiteren Bearbeitungswerkzeuges. Pig. t> one of the pig. 1 corresponding cross section of cast cylinder head along the line V-V in Pig. 2 with an indication of the further processing tool.

0098A3/ 1 23ύ0098A3 / 1 23ύ

Fig. 6, 7 u. 8 sind Draufsicht, Seitenansicht und Unteransicht eines Kerns für einen Auslaßkanal,Figures 6, 7 and 8 are top, side and bottom views a core for an exhaust duct,

Fig. 9 eine Teilansicht des Kerns für einen Auslaßkanal längs der Linie XI-Xl in Fig. 2,9 is a partial view of the core for an outlet channel along the line XI-Xl in Fig. 2,

Pig.10 eine Unteransicht des Kerns gemäß Pig. 9»Pig.10 is a bottom view of the core according to Pig. 9 »

Pig.11 ein Querschnitt längs der Linie XI-XI der Pig. 2.Pig. 11 a cross section along the line XI-XI of Pig. 2.

Die Pig. 1 Uo. 2 zeigen einen Zylinderkopf auf einer Bank a The Pig. 1 Uo. 2 show a cylinder head on a bank a

einer VB Dieselmaschine 12. Dieser Kopf umfaßt vier Zylinder ^ mit dem für alle Zylinder typischen -^inlaßkanal 14, in dem zwei gleichzeitig betätigbare, auf Abstand voneinander angeordnete, parallele Einlaßventile 16 angeordnet sind. Die Teller dieser Ventile steuern nach unten auslaufende Ventilsitze zwischen Gehäuseteilen 18a und 20a des Einlaßlanals 14. Diese sich in der Bodenplatte befindenden Ventilsitze führen in den hierzu ausgerichteten Zylinder und stellen dessen Einlaßöffnungen dar» In die Sitze sind Einlagen 22 eingepreßt. Außerdem verlaufen im Zylinderkopf quer zum Einlaßkanal 14 und von diesem durch ausreichend dicke Gußwände getrennt, in unterschiedlichen Höhen Ausnehmungen 24a für Kühlwasser und durch Kerne erzeugte untere " Kühlwasserkanäle, wie solche bei 26a veranschaulicht sind. Die Draufsicht der Pig. 2 zeigt, daß im Kopf für jeden Zylinder eine Einspritzdüse 28 vorgesehen ist und daß die Ventile etwa ringförmig derart um die jeweilige Düse angeordnet sind, daß sich auf deren einer Seite die Einlaßventile 16 befinden, denen auf der anderen Seite zwei Auslaßventile 30 gegenüberliegen.a VB diesel engine 12. This head comprises four cylinders ^ with the typical for all cylinders - ^ inlet port 14, in which two simultaneously operated, spaced apart, parallel inlet valves 16 are arranged. The plates of these valves control downward leaking Valve seats between housing parts 18a and 20a of the inlet channel 14. These valve seats are located in the base plate lead into the cylinder aligned for this purpose and represent its inlet openings. There are inserts in the seats 22 pressed in. In addition, run in the cylinder head transversely to the inlet port 14 and from this through sufficient thick cast walls separated, recesses at different heights 24a for cooling water and lower generated by cores " Cooling water channels such as those illustrated at 26a. The top view of the pig. 2 shows that in the head for each cylinder an injection nozzle 28 is provided and that the valves are arranged approximately in a ring around the respective nozzle are that the inlet valves 16 are located on one side and two outlet valves on the other side 30 opposite.

Pig. 3 zeigt, wie beim Gießen von Zylinderköpfen für V8 Motoren in herkömmlicher Weise die Kerne eingesetzt worden sind. So sind für die Ausnehmungen 24a in entsprechender Breite und Höhe bemessene Kerne 24b vorgesehen, die unmittel-Pig. 3 shows how to cast cylinder heads for V8 Motors have been used in conventional manner the cores. So are for the recesses 24a in corresponding Width and height dimensioned cores 24b provided, the immediate

009843/123 4009843/123 4

bar auf der Unterlagsplatte für den !Formsand 32 im Unterkasten der Form aufliegen. Die Kerne für die unteren Kühlwasserkanäle, so beispielsweise der Kern 26b,sind in bekannter Weise in etwas geringerer Höhe abgestützt als die oberen Kerne. Der für die Schaffung des Einlaßkanals 14 bestimmte Kern Hb hat nach untenhin zwei Ausläufe 18b und 20b, die um den Kern 26b herumlaufen und diesen auf Abstand übergreifen. Die Auslaufkernteile 18b u. 20b sind an ihrem unteren Ende mit Kernmarken 34 bzw. 36 versehen, welche in entsprechende, im Formsand 32 der Unterlagsplatte vorgesehene Ausnehmungen 38 u. 40 eingreifen.bar on the base plate for the! molding sand 32 in the lower box rest on the form. The cores for the lower cooling water channels, such as the core 26b, are known in FIG Way supported at a slightly lower height than the upper cores. The one for the creation of the inlet port 14 Certain core Hb has downwardly two outlets 18b and 20b which run around the core 26b and open onto it Overlap the distance. The discharge core parts 18b and 20b are provided with core marks 34 or 36 at their lower end, which engage in corresponding recesses 38 and 40 provided in the molding sand 32 of the base plate.

Obwohl es den Anschein hat, daß der rückwärtige Einzug 42 des Kernauslaufs 18b den Kern 26b für den Kühlwasserkanal beeinträchtigt, ist bei genauer Betrachtung erkennbar, daß die vertikale Projektionslinie 44b des Kerns 26b durchweg auf Abstand außerhalb des -Einzuges 42 verläuft» Wegen dieses Abstandes erfolgt keine Behinderung, wenn der Kern 14b für den Einlaßkanal mit seinen Ausläufen 18b u. 20b über den Kern 26b gerade nach unten angeordnet wird.Although it appears that the rear feed 42 of the core outlet 18b, the core 26b for the cooling water channel impaired, on closer inspection it can be seen that the vertical projection line 44b of the core 26b is continuous runs at a distance outside of the feeder 42 »Because of this distance there is no obstruction when the core 14b for the inlet channel is arranged with its outlets 18b and 20b over the core 26b straight down.

Folglich wird das einzugießende Metall teilweise ziemlich dick, weil das Verhältnis von Breite zu Höhe des Kerns 26b nur etwa 0,8 ist. Der obere Teil des Kerns 26b ist in der in Fig. 3 wiedergegebenen Ansicht linksseitig abgeflacht, weshalb sich dort eine verhältnismäßig große Wandstärke ausbildet, wohingegen bei einem Kühlwassermantel aber gerade eine die Wärmeabfuhr begünstigende dünne Wandstärke angestrebt wird« Wird ein in herkömmlicher Kernanordnung zur Verwendung kommender, zuvor beschriebener Kern 26b für einen unteren Kühlwasserkanal verglichen mit einem gemäß der Erfindung angeordneten Kern für den unteren Kühlwasserkani, werden die in letzterem Falle eintretenden Vorteile in bezug auf daa Kühlvermögen sofort offensicntlich, und dies wird nachfolgend anhand der Fig. 4 erläutert.As a result, the metal to be poured becomes quite thick in part because of the ratio of the width to the height of the core 26b is only about 0.8. The upper part of the core 26b is flattened on the left in the view shown in FIG. 3, which is why a relatively large wall thickness develops there, whereas in the case of a cooling water jacket, however, this is precisely the case A thin wall thickness that promotes heat dissipation is sought «Will be in a conventional core arrangement used, previously described core 26b for a lower cooling water channel compared to a according to the invention arranged core for the lower Kühlwasserkani, are those occurring in the latter case Advantages with regard to the cooling capacity immediately obvious, and this is explained below with reference to FIG.

0098A3/123A0098A3 / 123A

In dieser die Erfindung wiedergebenden Kernanordnung stellen der Kern 14c für den Einlaßkanal, die Kernausläufe 18c und 20c und der Kern 26c für den unteren Kühlwasserkanal gewissermaßen die "Negative" der entsprechenden Ausnehmungen im Gußkörper gemäß Pig. 1 dar. Der Kern 26c liegt wiederum räumlich innerhalb und zwischen den beiden Ausläufen 18c u. 20c. Die Trennung zwischen Oberkasten und Unterkasten der Sandform ist durch die mit 46 bezeichnete Linie angedeutet. Diese Kästen selbst, welche den Sand für die Gußform enthalten, sind nicht dargestellt.In this core assembly embodying the invention, core 14c represents the inlet port, core outlets 18c and 18c 20c and the core 26c for the lower cooling water channel, so to speak the "negatives" of the corresponding recesses in the cast body according to Pig. 1. The core 26c is again three-dimensional within and between the two outlets 18c and 20c. The separation between the upper box and the lower box of the sand mold is indicated by the line denoted by 46. These boxes themselves, which contain the sand for the casting mold, are not shown.

Die an den Hand des Kerns 26c für den Kühlwasserkanal zu " legende vertikale Projektionslinie 44c ist wiederum frei von irgendwelchen anderen Kernteilen, aber dieser Kern ist insofern anders ausgebildet, als er sich weiter nach, links erstreckt als der entsprechende Kern in Figo 3, und sein Verhältnis von Breite zu Höhe ist ungefähr gleich 1 oder größer. Deshalb kann ein größeres Wasservolumen den Kanal durchfließen im Vergleich zu den herkömmlichen Kanälen wie in Figo 3 gezeigt istoThe at the hand of the core 26c for the cooling water channel to " The vertical projection line 44c below is again free of any other core parts, but this core is designed differently insofar as it extends further to the left than the corresponding core in Fig. 3, and its width to height ratio is approximately equal to or greater than 1. Therefore, a larger volume of water can den Channel flow through compared to the conventional channels as shown in Figo 3 iso

Diese Abwandlung ist durch Vermeidung des rückwärtigen Einzuges am Auslaß 18c bedingt, was zur Folge hat, daß am Ende des Einlaßkanals der Auslauf nicht mehr einen im wesentli- | chen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Stattdessen hat dieser Auslauf eine ausgeprägte Fläche 48, weshalb die Öffnung im Gußteil an ihrem Ende teilweise durch einen Sehnenabschnitt ungleichförmig geworden ist. Dieser Auslauf 18c erstreckt sich quer zum Kern 14c und befindet sich zwischen dem Auslauf 20c am einen Ende und dem gegenüberliegenden Ende des Kerns 14c. Deshalb muß die Öffnung einer Bearbeitung unterzogen werden, wie dies nachfolgend anhand der Fig. 5 erläutert ist.This modification is by avoiding the reverse indentation at the outlet 18c, which has the consequence that at the end of the inlet channel the outlet is no longer essentially one Chen has a circular cross-section. Instead, this spout has a pronounced surface 48, which is why the Opening in the casting at its end has become partially uneven due to a chordal section. This outlet 18c extends transversely to the core 14c and is located between the outlet 20c at one end and the opposite End of core 14c. Therefore, the opening must be subjected to processing as follows is explained with reference to FIG.

0098 A3/123A0098 A3 / 123A

Die durch die Fläche 48 des Kerns 14c verursachte Ungleichförmigkeit führt dazu, daß das gefertigte Gußstück eine entsprechende, hier durch die gestrichelte Linie 48a angedeutete Fläche aufweist. In dieser Ausführung ist die Auslaßöffnung als Ventilsitz nicht brauchbar. Um hier einen Ventilsitz zu schaffen, wird mittels eines mit 50 bezeichneten, umlaufenden Schneidwerkzeuges mit kegelstumpfförmigem Schneidkopf eine spanabhebende Bearbeitung vorgenommen, indem es in die Öffnung bis in die strichpunktierte, mit 52 bezeichnete Stellung eingeführt wird. Die zwischen den Teilen 18a u. 20a (Fig· 1) befindliche Öffnung wird dadurch kreisrund und schnittig aufgeweitet, wobei die Innenseite der Fläche 48a durch das Schneidwerkzeug am Öffnungsende kegelstumpfförmig ausgefräst wird. Der Konuswinkel des kegelstumpfförmigen Werkzeuges 50 beträgt etwa 45°» und die Materialwegnahnie an der Fläche 48a erstreckt sich über einen Winkel von etwa 22 i/2 . In der Praxis kann für diesen Bearbeitungsvorgang ein Verbundwerkzeug verwendet werden, welches während des Schneidvorschubes zugleich zumindest roh den erforderlichen versenkten konzentrischen Ventilsitz 54 herausfräst, in diese Versenkung wird die zuvor erwähnte Einlage 22 bis zum spitzen vertikalen Winkel der Konusfräsung eingepreßt, die einen glatten Übergang zur Ausnehmung in der Auflagefläche schafft. Deshalb ist die Einlage mit einer in der Axialrichtung gekrümmt verlaufenden Innenfläche versehen, die sich der radialen schnittig angepaßten Innenseite gut anpaßt. Der quer durch den Einlaßkanal 14 zwischen diesem und der Auflagerfläche und zwischen den beiden Ventilsitzen verlaufende Kühlwassermantel 26a stellt keine Behinderung dar. Die Schräge der zur Vertikalen spitzwinklig verlaufenden Ausfräsung erstreckt sich bis hinter die vertikale Projektionslinie 44c, die an den linken Rand des Kerns 26c zu legen ist; sie liegt deshalb zwischen dem Kühlwasserkanal 26a und der Auflagerfläche.The non-uniformity caused by face 48 of core 14c leads to the fact that the finished casting has a corresponding, here indicated by the dashed line 48a Has surface. In this embodiment, the outlet opening cannot be used as a valve seat. To get one here To create a valve seat is by means of a designated 50, circumferential cutting tool with a frustoconical Cutting head made a machining operation by inserting it into the opening up to the dot-dashed line marked with 52 designated position is introduced. The opening between parts 18a and 20a (Fig. 1) is thereby opened widened circular and sleek, the inside of the surface 48a by the cutting tool at the opening end is milled out in the shape of a truncated cone. The cone angle of the The frustoconical tool 50 is approximately 45 ° »and the material path near the surface 48a extends over an angle of about 22 i / 2. In practice it can a composite tool can be used for this machining operation, which at the same time during the cutting feed at least roughly mill out the required recessed concentric valve seat 54 into this recess the aforementioned insert 22 is pressed in to the acute vertical angle of the conical milling, the one creates a smooth transition to the recess in the support surface. Therefore, the insert is with one in the axial direction provided curved inner surface, which fits the radial sleekly adapted inner side well adapts. The one across the inlet channel 14 between this and the bearing surface and between the two valve seats running cooling water jacket 26a is not a hindrance The slope of the cutout running at an acute angle to the vertical extends beyond the vertical projection line 44c, which leads to the left edge of the core 26c lay is; it is therefore between the cooling water channel 26a and the bearing surface.

009843/1234009843/1234

Selbst wenn härtere Bedingungen zu erfüllen sind, bietet das erfiridungsgemäße Verfahren wesentliche Vorteile. Solche härteren Bedingungen liegen vor bei einem mit Doppelöffnungen versehenen Auslaßkanal. Bei solchen doppelten Auslaßöffnungen braucht der Rand weniger schnittig und stromlinienförmig zu sein, doch das Volumen des Kühlwasserkanals soll möglichst groß sein, weil eine intensivere Wärmeabfuhr erforderlich ist. Dies wird anhand der in den Fig. 6, 7 u. 8 veranschaulichten Kerne näher erläutert. . Even if tougher conditions have to be met, the method according to the invention offers significant advantages. Such harsher conditions exist in the case of an outlet channel provided with double openings. With such double outlet openings, the edge needs to be less sleek and streamlined, but the volume of the cooling water channel should be as large as possible because more intensive heat dissipation is required. This is explained in more detail with reference to the cores illustrated in FIGS. .

Die in diesen Figuren wiedergegebene Kernausbildung .*The core training shown in these figures. *

ist für die Äiislaßöffnungen geeignet. Der mit 114b bezeichnete Teil entspricht allgemein dem Kern für den Auslaßkanal. Dieser Kern ist mit nach unten gerichteten Ausläufen 118b u„ 120b versehen, die flache Seitenbegrenzungen 148b aufweisen«. Diese Flächenbegrenzungen sind das ^; entsprechende Negativ zu einer unerwünschten, im wesentlichen vertikal verlaufenden, ebenen Selrenf lache, die im -Gußstück quer zur Öffnungsseite der herzustellenden Auslaßüffnung verläuft, die der anderen Auslaßöffnung benachbart ist. Die am unteren Ende der Kernausläufe vorgesehenen Kernmarken 134b u. 136b haben einen üblichen Einzugwinkel von 5°. " Jis suitable for the outlet openings. The part labeled 114b generally corresponds to the core for the outlet channel. This core is provided with downwardly directed outlets 118b and "120b, which have flat side boundaries 148b". These area limitations are that ^; corresponding negative to an undesirable, substantially vertical, flat Selrenf lache, which runs in the casting transversely to the opening side of the outlet opening to be produced, which is adjacent to the other outlet opening. The core marks 134b and 136b provided at the lower end of the core outlets have a customary draw-in angle of 5 °. "J

Wie die Fig. 9 u. 10 zeigen, hat der eigentliche Kern für den Auslaßkanal in der Gußform die Flächen 148c, die benachbart dem dazwischenliegenden Kern 126c für den Kühlwasserkanal gegenüberliegen. Das fertige Gußstück hat dann eine unerwünschte Sehnenfläche 148a, die quer zu einer Seite jeder sonst grundsätzlich kreisförmigen Auslaßöffnung verläuft. Diese Sehnenfläche ist im wesentlichen gleich der Durchmesserlange dieser kreisförmigen ^Auslaßöffnung.As shown in Figures 9 and 10, the actual core for the outlet channel in the mold has surfaces 148c which are adjacent to the intermediate core 126c for the cooling water channel. The finished casting then has an undesirable chordal surface 148a which is transverse to one side of each otherwise generally circular outlet opening. These tendons surface is substantially equal to the diameter uslaßöffnung length of this circular ^A.

0 09 8437123 40 09 8437123 4

Die Flächen 148c der Ausläufe 118c u. 120c ergeben in der angestrebten ungleichförmigen Ausbildung eine Verkürzung gegenüber den vertikalen Projektionslinien 144c des für den Kühlwasserkanal bestimmten Kerns 126c, bei dem in den beiden betrachteten Ausführungen das Verhältnis von Breite zu Höhe im Höcnstfalle 1,2 : 1 und 1,3 *1 beträgt.The surfaces 148c of the outlets 118c and 120c result in desired non-uniform formation a shortening compared to the vertical projection lines 144c of the for the core 126c determined by the cooling water channel, in which in In the two versions considered, the ratio of width to height in the highest case is 1.2: 1 and 1.3 * 1.

Nach oder während der beiden Bearbeitungen mit einem hier nicht veranschaulichten Schneidwerkzeug zur Bearbeitung der unerwünschten Sehnenflächenteile 148a und zur Erzeugung einer stromlinienförmigen, schnittigen Randkante an den Öffnungen 118a u. 120a des Zylinderkopfes wird die für den Ventilsitz erforderliche Versenkung 154 eingearbeitet und hierin das !futter eingepreßt.After or during the two machining operations with a cutting tool not illustrated here for machining of the undesired tendon surface portions 148a and for generation a streamlined, sleek edge at the openings 118a and 120a of the cylinder head is the The countersink 154 required for the valve seat is incorporated and the chuck is pressed into it.

Das Verfahren ist das gleiche, wie im Zusammenhang mit dem den Einlaßkanal enthaltenden Gußkörper zuvor beschrieben worden ist. Ein Spitzenwinkel von 45° am Schneidwerkzeug ist befriedigend, und die Beseitigung des unerwünschten Materialteils 148a erfolgt unter einem zur Vertikalen Spitzenwinkel von ungefähr 22,5°. Hierdurch wird die Scnaffung eines großen, dazwischenliegenden Kühlwasserkanals 126a ermöglichteThe method is the same as described above in connection with the cast body containing the inlet channel has been. A point angle of 45 ° on the cutting tool is satisfactory, and the elimination of the undesirable Material part 148a takes place at an apex angle of approximately 22.5 ° to the vertical. This will make the The creation of a large, intermediate cooling water channel 126a made possible

Der eigentliche Gußvorgang des Kopfes erfolgt in herkömmlicher Weise. In die Gußform wird über und längs des Kerns für einen Kühlwasserdurchlauf ein Wasserkanal eingegossen, bei dem das sich aus Breite und Höhe ergebende Querschnittsverhälfcnis wenigstens angenähert gleich ist. Gleichzeitig erfolgt der Einbau der die Zylinderkopfoffnungen für Auslaß und Einlaß ergebenden Kerne, die je mit benachbart liegenden, nach unten auslaufenden Enden versehen sind, von denen wenigstens eines an demjenigen Teil verkürzt ist, das der vertikal projezierten Lage des den Kühlwasserkanal ergebenden Kerns benachbart istoThe actual casting of the head takes place in a conventional manner. The mold is placed over and along the core A water channel is cast in for a cooling water passage, in which the cross-sectional ratio resulting from the width and height is at least approximately the same. At the same time, the cylinder head openings for the exhaust are installed and inlet-yielding cores, which are each provided with adjacent, downwardly tapering ends, of which at least one is shortened on the part that is the vertically projected position of the cooling water channel resulting core is adjacent

0098^3/12340098 ^ 3/1234

Bei der Fertigstellung des unteren Formsandkastens wird dieser ganz zu unterst mit nassem Formsand gefüllt, der aus einer Mischung aus Sand und formbarem Ton "besteht. Der unmittelbare darüber angebrachte Sand für.den Kühlwasserkanal besteht entweder aus einem ölhaltigen Sand oder dieser enthält neben anderen Zusätzen ein Bindemittel. Die beispielsweise ein Bindemittel enthaltenden Kerne für die unteren Kühlwasserdurchläufe werden in Anlage gegen die Unterlagsplatte des Formsandes in ihre Lage gebracht und die Kerne für die Ausläufe des Durchflußkanals darüber angeordnet. Daraufhin werden die nicht gezeigten Kerne für die oberen Kühlwasserkanäle in einer·höhergelegenen Lage ύ angeordnet.When the lower molding sand box is completed, it is filled at the very bottom with wet molding sand, which consists of a mixture of sand and malleable clay The cores for the lower cooling water passages containing, for example, a binding agent are brought into position against the base plate of the molding sand and the cores for the outlets of the flow channel are placed above them ύ arranged.

Aus dem Fortfall des rückwärtigen Einzuges 4-2 (Fig. 3) und der nachfolgenden Ausarbeitung der zunächst unvollständigen Öffnung, wie zuvor beschrieben, ergibt sich der Vorteil einer vergrößerten Fördermenge an Kühlwasser durch den zwischen den beiden Öffnungen eines Ein- oder Auslaßkanais liegenden Kühlwasserkanals. Auch vereinfacht der Fortfall des rückwärtigen Einzuges die Ausbildung des Kerns für die Öffnung, weil dadurch lose Stücke im Kerngehäuse für die Öffnung entfallen können.From the omission of the rear feed 4-2 (Fig. 3) and the subsequent elaboration of the initially incomplete opening, as described above, results the advantage of an increased flow rate of cooling water through the between the two openings of a one or Outlet duct lying cooling water duct. Simplified too the elimination of the rearward indentation the formation of the Core for the opening, because this means that loose pieces in the core housing for the opening can be omitted.

Je nachdem ob der im Zylinderkopf vorgesehene Kanal ein Einlaßkanal oder ein Auslaßkanal ist, erfolgt die Zuführung oder die Abführung durch eine offene Rückwand, die sich auf Abstand seitlich von dem zu bedienenden Zylinder befindet. In beiden Fällen erstreckt sich der in der Hauptrichtung geneigt verlaufende Kanal von diesem offenen Ende an der Rückwand in leicht abfallendem Winkel zu seinem vorderen Ende, wo er in einer offenen Ausnehmung in der Grundfläche ausläuft, wobei er, wie in Fig. 2 gezeigt, die eine Seite des Zylinders kreuzt. Zwischen den beschriebenen Enden hat der Kanal in der Grundfläche eine zweite offene Ausnehmung, die die zweite Verbindungsöffnung zum Zylinder darstellt.Depending on whether the channel provided in the cylinder head is a Inlet channel or an outlet channel is, the supply or the discharge through an open rear wall, the is at a distance to the side of the cylinder to be operated. In both cases it extends in the main direction inclined channel from this open end on the rear wall at a slightly sloping angle to its front End where it runs out in an open recess in the base, where he, as shown in Fig. 2, the one Side of the cylinder crosses. Between the described ends, the channel has a second open recess in the base, which represents the second connection opening to the cylinder.

0098A3/ 1 2 3 A0098A3 / 1 2 3 A

Ungeachtet der Flußrichtung ist jeder der durch den Kopf verlaufenden Kanäle und auch der erste stromlinienförmige Öffnungsübergang benachbart zur Seitenwand des zugehörigen Zylinders angeordnet, wobei eine äußere Seitenwand des den Kopf durchlaufenden Kanals und eine äußere Seitenstelle dieses ersten Offnungsüberganges eine tangentiale Lage zum Zylinder einnehmen. Ähnlich verlaufen, wie die Draufsicht zeigt, der den Kopf durchlaufende Kanal und der zweite stromlinienförmige Öffnungsübergang mit einer äußeren Seitenwand und mit einer Seitenstelle des betreffenden Kanals und der Öffnung im wesentlichen tangential zum Zylinder« Die zuvor beschriebenen Doppelöffnungen vereinfachen also den Zylinderkopf sowohl herstellungsmäßig als auch wirkungsmäßig.Regardless of the direction of flow, each of the channels running through the head, including the first, is streamlined Opening transition arranged adjacent to the side wall of the associated cylinder, with an outer side wall of the channel running through the head and an outer side point of this first opening transition is a tangential one Take up position to the cylinder. As the plan view shows, the one running through the head run similarly Channel and the second streamlined opening transition with an outer side wall and with a side location of the channel in question and the opening essentially tangential to the cylinder «those previously described Double openings thus simplify the cylinder head both in terms of production and in terms of effect.

PatentansprücheClaims

0098Λ3/123Λ0098Λ3 / 123Λ

Claims

P, a t. .e η t. a. η a p. r. u c h e

1. Method of manufacturing one made by casting Cylinder head with an intake and / or a Outlet duct is provided, which is streamlined in two at a distance from each other and approximately at right angles lying to the support surface of the cast body, to the Auf = would take certain openings from valves, between = see those transversely to the longitudinal axis of that channel and about a cooling water channel arranged parallel to the storage area = -

net is characterized by the fact that in a form = I

box one with two determine the position of the openings = the outlets directed towards the support area (18c, 20c) provided core (14c) 'as well as between these Outlets a core (26c) for the cooling water channel (26a) is arranged, the width of which in cross section is approximately is equal to its height, and that at least one of the otherwise have a circular cross-section = the outlet core parts are provided with a surface (48) opposite the other outlet core part, after which the opening (18a) of the cast body, which also has this surface (48a), is machined

work is expanded circular. (

2. The method according to claim 1, characterized in that first the core (26c) and then, this with its outlets (18c, 20c) overlapping at a distance, the core (I ¹ Ic) is arranged in the molding box.

3. The method according to claim I ₅ or 2, characterized in that in the case of a core (Il4c) intended for an outlet channel, both outlet core parts (Il8c, 20c) on their one = other opposite sides (l48c). flattened and the openings correspondingly unevenly shaped in the cast body widened circularly by machining. . *

0 098A3M234-0 098A3M234-

4. The method according to the preceding claims, characterized in that the length of the flat (48, 148c) is approximately equal to the diameter of the circular opening.

5. The method according to the preceding claims, characterized in that the surface (48) or surfaces (148c) is arranged at right angles to the support surface.

6. The method according to the preceding claims, characterized in that the surface (48) or surfaces (148c) parallel and at a distance from one to be applied to the edge of the core (26c, 126c) for the cooling water channel vertical projection line.

7. The method according to the preceding claims, characterized in that the openings with a circular ring = shaped recess (54, 154) are provided and in this an annular chuck (22) is pressed.

8. The method according to claim 7, characterized in that the chuck (22) has a curved inner surface.

9. Cylinder head that can be fastened to the cylinder of an internal combustion engine and has a flow channel which runs from a lateral opening, crossing the cylinder on one side, in a sloping direction to two openings in the support area that are connected to the cylinder which, following a 3trom = linear surface design, have a circular countersink and between which a cooling water channel running transversely to the flow channel is exposed and which is arranged in such a way that at least one of the streamlined surfaces extends to one between the cooling water channel and the support surface lying intersection with the vertical projection line to be laid on the cooling water channel extends.

009843/ 1 234009843/1 234

* 15 -■■·■■* 15 - ■■ · ■■

10. cylinder head häfeh claim '9V thereby ge'kenhzeiChrist \ that "the Duröhfluftkanal Ütid sew the first opening Bös production of the head on the" cylinder siöW benaehbarfc to the side wall of the cylinder so that an ' ■ outer side wall of the flow channel and the first öf fMrig'eine ^v in wesentlichoh ¹ tangentiäle £ äge the 'cylinder taking and ^v the other side wall of the "flow-through channel and a second the Seitehwand s ·' Off = 'planning a substantially ähnliehe tangehtiale location öihnehmen to the ^cylinder;: · -.

■ti -,ca■ ti -, approx

0 0 9 8 4.3./. 1 2 3 A0 0 9 8 4.3./. 1 2 3 A