DE3802626A1 - Giessform zur herstellung eines gekuehlten zylinderkopfes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießform nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Motorenhersteller muß, um auf dem Markt konkurrenz­ fähig sein zu können, für jeden potentiellen Kunden einen geeigneten Motor in seinem Lieferprogramm aufweisen können. Zu dieser Angebotsvielfalt gehört auch der Zylinderkopf mit seiner Kühlung, die luftgekühlt oder flüssigkeits­ gekühlt sein kann. Ein luftgekühlter Zylinderkopf unter­ scheidet sich dabei grundsätzlich von einem flüssigkeits­ gekühlten, da er Kühlrippen aufweist, über welche die Kühlluft geführt ist. Der flüssigkeitsgekühlte Zylinder­ kopf weist hingegen keine Kühlrippen auf, sondern hat Kühlmittelleitungen und -bohrungen sowie Kühlmittel­ hohlräume. Die Konstruktion dieser unterschiedlichen Zylinderköpfe ist dadurch vollkommen verschieden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines luftgekühlten und flüssigkeitsgekühlten Zylinder­ kopfes wesentlich zu vereinfachen.

Dies wird dadurch erreicht, daß zur Herstellung eines luftgekühlten wie eines flüssigkeitsgekühlten Zylinder­ kopfes ein identisches Gießform-Oberteil und eine identische obere Außenmaske verwendet werden. Es braucht beim Gießen demnach nur das betreffende Gießform-Unterteil eines luftgekühlten oder flüssigkeitsgekühlten Zylinder­ kopfes mit dem identischen Gießform-Oberteil verbunden werden. Die auf diese Weise gebildeten luftgekühlten oder flüssigkeitsgekühlten Zylinderköpfe haben den Vorteil, daß die Putz- und Reinigungsvorgänge für beide Rohlings­ varianten von ein- und demselben Putzroboter oder von ein- und derselben Entgratvorrichtung vorgenommen werden können. Desweiteren ist die Justagebearbeitung an beiden Rohlingen völlig gleich. Außerdem können auch die Bearbeitungseinrichtungen, z. B. Transferstraßen, so gebaut werden, daß beide Kopfvarianten in einer einzigen Transferstraße erzeugt werden. Kühlungsspezifische Bohrungen, z. B. beim flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf, können in Zusatzstationen der Bearbeitungslinie erledigt werden. Aufgrund des identischen Oberteils können Bauteile wie z. B. das Luftansaugrohr, der Abgaskrümmer oder auch die Kurbelgehäuseentlüftung völlig identisch gebaut sein. Für beide Zylinderkopfvarianten sind identische Montage­ vorrichtungen einsetzbar.

Die weiteren Ansprüche betreffen einen mit einer Gießform nach Anspruch 1 hergestellten Zylinderkopf.

Erfindungsgemäß weist das Oberteil im wesentlichen nur vertikal angeordnete Kühlrippen auf, wobei die Kühlrippen unterhalb einer den Ventilfederraum zum Zylinderrohr be­ grenzenden Zylinderkopfdeckplatte angeordnet sind. Diese Kühlrippen dienen gleichzeitig zur Erhöhung der Festigkeit.

Zur thermischen Abtrennung des Auslaß-Gaswechselkanals vom übrigen Zylinderkopf ist vorteilhafterweise dieser von der übrigen Zylinderkopfkontur abgehängt.

Zur weiteren Erhöhung der Festigkeit ist es vorteilhaft, daß das Oberteil zwischen den Gaswechselventilen eine senkrecht angeordnete Kühlmittelsammelpfeife aufweist. Beim luftgekühlten Zylinderkopf ist diese Kühlmittel­ sammelpfeife nicht genutzt und dient nur zur Erhöhung der Stabilität des Zylinderkopfes und zur Wärmeableitung. Beim flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf dient sie zur Führung des Kühlmittels in eine den Zylinderkopf in Längsrichtung durchziehende Sammelleitung.

Zur thermischen Abtrennung des Einlaßkanals ist vorteil­ hafterweise zwischen dem Einlaßkanalboden des Unterteils und der Kühlmittelsammelpfeife ein Luftraum angeordnet.

Erfindungsgemäß unterliegt beim flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf das Oberteil keiner Zwangsbelüftung. Die Kühlung geschieht beim flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf im wesentlichen nur durch das Unterteil.

Vorteilhafterweise ist der Zylinderkopf ein aus Grauguß gefertigter Blockzylinderkopf.

Zur weiteren gießtechnischen Vereinfachung werden zur Herstellung eines luftgekühlten wie eines flüssigkeits­ gekühlten Zylinderkopfes vorteilhafterweise identische Gaswechselkanalkerne verwendet.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Be­ schreibung und den Zeichnungen, die eine Ausführungsform der Erfindung zeigen und nachfolgend näher beschrieben sind.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen luftgekühlten Zylinderkopf und Fig. 2 einen erfindungsgemäßen flüssig­ keitsgekühlten Zylinderkopf. In der Fig. 3 sind die Gieß­ formen eines flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopfes gezeigt.

Das Gießform-Oberteil des in Fig. 1 gezeigten luft­ gekühlten Zylinderkopfes ist mit dem Gießform-Oberteil des in Fig. 2 gezeigten flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopfes identisch. Nur das Gießform-Unterteil ist jeweils ver­ schieden. Auf diese Weise läßt sich nur durch Austauschen des Gießform-Unterteils ein luftgekühlter oder ein flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf schaffen.

Die strichpunktierte Linie in den Fig. 1 und 2 gibt die Trennlinie 12 zwischen dem Oberteil 1 und dem Unterteil 2 des luftgekühlten 9 bzw. des flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopfes 10 an. Der in Fig. 1 gezeigte luftgekühlte Zylinderkopf 9 ist vorzugsweise ein aus Grauguß ge­ fertigter Blockzylinderkopf und besteht aus einer relativ dünnen Brennraumplatte 13, aus der die Gaswechselkanäle, wie der Auslaß-Gaswechselkanal 6, herauswachsen. Die Ventilführungen 14 der Gaswechselkanäle sind in einer Zylinderkopfdeckplatte 5 verankert, wobei diese Deckplatte 5 gleichzeitig den Boden eines Ventilfederraums 4 bildet. Zwischen der Brennraumplatte 13 und der Zylinderkopf­ deckplatte 5 sind Kühlrippen 3 angeordnet, welche vertikal - also in Zylinderachsrichtung - angeordnet sind. Außer diesen Kühlrippen 3 sind keine weiteren Kühlrippen im Zylinderkopf angeordnet.

Zwischen der Brennraumplatte 13 und der Zylinderkopf­ deckplatte 5 sind außerdem annähernd vertikal auf dem Brennraumboden stehend die Stoßstangendurchtrittspfeifen 15 und die Zylinderkopfschraubenbutzen plaziert. Die Stoß­ stangendurchtrittspfeifen 15 münden in die Zylinderkopf­ deckplatte 5 während die Zylinderkopfschrauben diese durchragen.

Damit der Auslaß-Gaswechselkanal 6 nicht die Brennraum­ platte 13 und den übrigen Zylinderkopf aufheizt, ist dieser von der übrigen Zylinderkopfkontur völlig ab­ gehängt. So ist zwischen dem Auslaß-Gaswechselkanal 6 und dem Ventilfederraum 4 ein Luftraum 16 angeordnet, der mit dem Luftraum 8, in dem sich die Kühlrippen 3 befinden, verbunden ist. Die Lufträume 8 und 16 stehen mit der Atmosphäre in Verbindung. Zweckmäßigerweise werden diese Lufträume auch zwangsbelüftet. Zur weiteren thermischen Entkopplung des Auslaß-Gaswechselkanals 6 ist zwischen diesem und der Brennraumplatte 13 ein Luftkanal 17 an­ geordnet.

Um eine größere Stabilität und eine bessere thermische Ableitung aus der Brennraumplatte 13 zu bekommen, ist zwischen den Gaswechselventilen eine senkrecht angeordnete Kühlmittelsammelpfeife 11 angeordnet. Diese Kühlmittel­ sammelpfeife 11 ist aus der Fig. 3 ersichtlich, welche die Gießform eines flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopfes 10 zeigt. Beim flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf 10 ist in dieser Kühlmittelsammelpfeife 11 eine kühlflüssigkeits­ führende Leitung 18 angeordnet, welche mit einer den Zylinderkopf in Längsrichtung durchziehenden Sammelleitung 7 in Verbindung steht. Diese Sammelleitung 7 ist zwischen dem Ventilfederraum 4 und dem Luftraum 16 angeordnet. Beim luftgekühlten Zylinderkopf 9 wird die Leitung 18 in der Kühlmittelsammelpfeife 11 nicht benötigt. Aus diesem Grunde bleibt die Kühlmittelsammelpfeife 11 beim luft­ gekühlten Zylinderkopf 9 ungebohrt.

Die Trennlinie 12 zwischen dem erfindungsgemäßen Oberteil und Unterteil verläuft parallel zur Brennraumplatte 13 etwa in der Mitte des Auslaß-Gaswechselkanals 6. In den Fig. 1 und 2 ist die vorteilhafte Ausführungsform ge­ zeigt, bei der die Trennlinie 12 die Ventilführung 14 an deren Übergang in den Auslaß-Gaswechselkanal 6 anschneidet.

In den Fig. 2 und 3 ist der erfindungsgemäße flüssig­ keitsgekühlte Zylinderkopf 10 gezeigt, wobei das Oberteil 1, wie schon erwähnt, mit dem Oberteil 1 des luftgekühlten Zylinderkopfes 9 übereinstimmt. Das Unterteil 2 des luft­ gekühlten Zylinderkopfes 10 besteht aus einer relativ dicken Brennraumplatte 13, welche einen ringförmig um den Zylinderbereich herumgeführten Kühlmittelraum (Ringraum) 19 beinhaltet, der zum Zylinderrohr hin offen ist. Die Kühlrippen 3 sind identisch wie beim luftgekühlten Zylinderkopf 9, nur daß sie hier die Funktion von Ab­ stützrippen haben. Zur weiteren Abstützung dient die im Zentrum des Zylinderkopfes, ca. auf Zylindermitte an­ geordnete senkrechte Kühlmittelsammelpfeife 11. Durch diese Kühlmittelsammelpfeife 11 wird über die Leitung 18 das durch den Zylinderkopfsteg geführte Kühlmittel aus dem Zylinderkopfzentrum nach oben in die Kühlmittel­ sammelleitung 7 geführt. Bei der luftgekühlten Zylinder­ kopfvariante 9 bleibt die Kühlmittelsammelpfeife 11 un­ gebohrt und dient dort nur zur weiteren Abstützung der Brennraumplatte 13 zur Zylinderkopfdeckplatte 5.

In der Fig. 3 ist die Gießform eines flüssigkeits­ gekühlten Zylinderkopfes 10 gezeigt. Mit 20 ist die obere Außenmaske und mit 21 die untere Außenmaske bezeichnet. Im Inneren dieser Masken ist der Gießkern 20 sowie das gieß­ technisch nötige Oberteil 1 und Unterteil 2 eingelegt. Bei der Herstellung eines luftgekühlten oder eines flüssig­ keitsgekühlten Zylinderkopfes ist nur das Unterteil 2 sowie die untere Außenmaske 21 auszutauschen. Zur weiteren gießtechnischen Vereinfachung kann auch die untere Außen­ maske 21 bei beiden Zylinderkopfvarianten identisch sein, nur muß dann beim flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf ein Kühlmittelringraumkern 22 eingesetzt werden.

Es muß besonders betont werden, daß beim flüssigkeits­ gekühlten Zylinderkopf 10 das Oberteil 1 keiner Zwangs­ belüftung unterliegt!

Mit Hilfe dieser erfindungsgemäßen Gießform ist die Her­ stellung eines luftgekühlten und flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopfes vereinheitlicht und daher wesentlich ver­ einfacht!

Claims (10)

1. Gießform zur Herstellung eines gekühlten Zylinder­ kopfes, bestehend aus einem Oberteil (1) und einem Unter­ teil (2), sowie einer oberen und unteren Außenmaske, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines luft­ gekühlten (9) wie eines flüssigkeitsgekühlten Zylinder­ kopfes (10) ein identisches Gießform-Oberteil und eine identische obere Außenmaske verwendet werden.

2. Mit einer Gießform nach Anspruch 1 hergestellter Zylinderkopf, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (1) im wesent­ lichen nur vertikal angeordnete Kühlrippen (3) aufweist.

3. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (3) unterhalb einer den Ventilfederraum (4) zum Zylinderrohr be­ grenzenden Zylinderkopfdeckplatte (5) angeordnet sind.

4. Zylinderkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß-Gaswechselkanal (6) von der übrigen Zylinderkopfkontur abgehängt ist.

5. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (1) zwischen den Gaswechselventilen eine senkrecht angeordnete Kühlmittel­ sammelpfeife (11) aufweist.

6. Zylinderkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittel­ sammelpfeife (11) mit einer den Zylinderkopf in Längs­ richtung durchziehenden Sammelleitung (7) in Verbindung steht.

7. Zylinderkopf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einlaßkanalboden des Unterteils und der Kühlmittelsammelpfeife (11) ein Luftraum (8) angeordnet ist.

8. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf (10) das Oberteil (1) keiner Zwangsbelüftung unterliegt.

9. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf ein aus Grauguß gefertigter Blockzylinderkopf ist.

10. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines luftgskühlten (9) wie eines flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopfes (10) identische Gaswechselkanalkerne verwendet werden.