DE3326685C1

DE3326685C1 - Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3326685C1
Application number: DE19833326685
Authority: DE
Inventors: Hans Jürgen 7300 Esslingen Feucht; Hans-Joachim Dr. 7000 Stuttgart Schöpf
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1983-07-23
Filing date: 1983-07-23
Publication date: 1984-03-01

Description

Ein mit 1 bezeichneter Zylinderkopf ist durch nichtgezeigte Spannschrauben mit einem Kurbelgehäuse 2 verbunden. Der Zylinderkopf weist einen Einlaßkanal 3 und Kühlwasserkanäle 4, 5 und 6 sowie eine Stützsäule 7 zur Führung einer Spannschraube auf, die mit einem Gewindesackloch 8 im Kurbelgehäuse 2 verschraubt ist und mit ihrem Schraubenkopf auf einer Spannschrauben-Auflagefläche 9 am Zylinderkopf 1 aufliegt. Die Stützsäule 7 steht mit einem Stützsäulenteil 10 mit dem Einlaßkanal 3 in Wirkverbindung, d. h., das den Einlaßkanal 3 bildende Material des Zylinderkopfes 1 ist mit dem den Stützsäulenteil 10 bildenden Material des Zylinderkopfes 1 unmittelbar verbunden. Ein sich an dem Stützsäulenteil 10 anschließender Stützsäulenteil 11 mündet in den Bodenteil 12 des Zylinderkopfes 1 und durchdringt den Kühlmittelkanal 6 freistehend. Die ausgeführte Querschnittsfläche des Stützsäulenteiles 11 ist mit A bezeichnet und mit Ao ist eine strichpunktiert dargestellte Querschnittsfläche des Stützsäulenteiles 11 bezeichnet, die bei gegebener Spannschraubenkraft im Rahmen der Druckfestigkeit eines gegebenen Zylinderkopf-Werkstoffes und der zulässigen Flächenpressung an der Spannschrauben-Auflagefläche erforderlich ist (F i g. 2). Die ausgeführte Querschnittsfläche A ist vorzugsweise in beliebiger Form derart gestaltet, daß diese in Strömungsrichtung B des Kühlwassers größer ist als quer zur Strömungsrichtung B. Die Querschnittsfläche A kann jedoch auch rund ausgeführt sein. Die Gesamtlänge der Stützsäule 7 ist mit L bezeichnet. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Stützsäule 7 im Bereich der Spannschrauben-Auflagefläche 9 die Querschnittsfläche Ao auf, die sich vorzugsweise kontinuierlich derart vergrößert, daß sie nach einer annähernd 0,3 bis 0,5 L entsprechenden Länge L'die Größe A aufweist. Die Mittellängsachse C des Einlaßkanals 3 verläuft unter einem spitzen Winkel
a zu einer senkrecht zur Mittellängsachse D der Stützsäule 7 liegenden Ebene E Die Querschnittsfläche A des Stützsäulenteiles 11 ist gemäß der Erfindung näherungsweise durch die Formel

A = Ao (t + Ä sin ) mm2

beschreibbar.
Findet die Erfindung bei einer luftverdichtenden lo Brennkraftmaschine Anwendung, so kann als Bezugsebene für den Winkel os entweder die Mittellängsachse des Einlaßkanals, die Mittellängsachse des Auslaßkanals oder die Mittellängsachse des Einspritzkanals Verwendung finden. Unabhängig von dem aufgezeigten Ausführungsbeispiel bei einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine ist die Erfindung grundsätzlich bei allen Brennkraftmaschinen anwendbar, die mediumführende Kanäle und mit diesen in Wirkverbindung stehende, einen freistehenden Stützsäulenteil aufweisende Stützsäulen umfassen. Als besonders zweckmäßig hat sich erwiesen, wenn die Erfindung bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine bei den zwischen den äußeren Zylindern liegenden Zylindern Anwendung findet.
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Claims

Patentansprüche: 1. Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen, der wenigstens Einlaß- und Auslaßkanäle aufweist, die mit Stützsäulen für Spannschrauben in Wirkverbindung stehen, und der mit Kühlmittelkanälen versehen ist, die von den Stützsäulen freistehend durchdrungen werden und die Mittellängsachsen der Einlaß- und Auslaßkanäle unter einem spitzen Winkel oc zu einer senkrecht zu den Mittellängsachsen der Stützsäulen liegenden Ebene verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche (A) des freistehenden Stützsäulenteiles (11) näherungsweise durch die Formel A W Ao +%sina)rnrn2

beschreibbar ist, worin bedeuten: A = die ausgeführte Querschnittsfläche des freistehenden Stützsäulenteiles, Ao = Querschnittsfläche des freistehenden Stützsäulenteiles, die bei gegebener Spannschraubenkraft im Rahmen der Druckfestigkeit eines gegebenen Zylinderkopf-Werkstoffes und der zulässigen Flächenpressung an der Spannschrauben-Auflagefläche erforderlich ist, und os = spitzer Winkel zwischen den Mittellängsachsen der Einlaß- und Auslaßkanäle und einer senkrecht zu den Mittellängsachsen der Spannschrauben liegenden Ebene.
2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche (A) des freistehenden Stützteiles (11) derart gestaltet ist, daß diese in Strömungsrichtung (B) des Kühlmediums größer ist als quer zur Strömungsrichtung.
3. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Stützsäule (7) mit einer Gesamtlänge (L) im Bereich der Spannschrauben-Auflagefläche (9) die Querschnittsfläche (Ao) aufweist und sich die Querschnittsfläche vorzugsweise kontinuierlich derart vergrößert, daß diese nach einer annähernd 0,3 - 0,5 L entsprechenden Länge (L;?die Größe (A) aufweist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patent-

anspruchs 1.

Durch die DE-PS 23 14793 ist ein Zylinderkopf für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine bekannt, bei dem die Stützsäulen der Spannschrauben mit den Einlaß- und Auslaßkanälen in Wirkverbindung stehen und bei dem die Kühlkanäle von den Stützsäulen freistehend durchdrungen werden. Die Mittellängsachsen der Einlaß- und Auslaßkanäle verlaufen schräg zu den senkrechten Mittellängsachsen der Spannschrauben. Ein Hinweis darauf, nach welchen Maßnahmen die Querschnittsflächen der freistehenden Stützsäulenteile dimensioniert sind, ist dieser DE-PS 23 14 793 jedoch nicht zu entnehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dimensionierungsmöglichkeit für die Querschnittsfläche eines freistehen- den Stützsäulenteiles bei einem Zylinderkopf der gattungsgemäßen Art zu schaffen, durch die eine hohe Standfestigkeit des Zylinderbodens und der Kanäle im Bodenbereich erzielbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst Weitere Ausgestaltungen der Erfindung beinhalten die Unteransprüche.

Die Erfindung ermöglicht die Dimensionierung der Querschnittsflächen der freistehenden Stützsäulenteile auf einfachste Art. Durch die Berücksichtigung des Winkels zwischen den Mittellängsachsen der Stützsäulen und den Mittellängsachsen der Einlaß- und Auslaßkanäle, der die Belastungsfähigkeit des Zylinderkopfbodens aufgrund der Anbindung an die Kanäle in Abhängigkeit der Stützsäulenstauchungen wesentlich beeinflußt, können die Dimensionierungen der Stützsäulen zur Erzielung einer ausreichenden Festigkeit bei Vermeidung von Überdimensionierungen entsprechend den Erfordernissen einzelner Brennkraftmaschinentypen festgelegt werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Zylinderkopf einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine mit den erfindungswesentlichen Teilen, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1, und Fig 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der F i g. 1 durch den Zylinderkopf.