DE3828093A1 - Giesskern fuer den wassermantel eines zylinderblockes einer mehrzylinder-hubkolben-brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gießkern für den Wasser­ mantel eines Zylinderblockes einer Mehrzylinder-Hubkolben- Brennkraftmaschine mit in Reihe angeordneten und unter Bildung von Zylinderstegen zusammengegossenen Zylindern, wobei die an den beiden Längsseiten des Zylinderblockes angeordneten Kern­ hälften durch die Kernabschnitte an den Stirnseiten des Zylin­ derblockes zusammengehalten und durch Stützen gesichert sind, welche die Zylinderstege durchsetzen. Im Gegensatz dazu werden die Wassermantelkerne für die gebräuchlichen Zylinderblöcke mit distanzierten Zylindern, bei welchen zwischen den Zylin­ dern Kühlwasserkanäle vorgesehen sind, mit integrierten Kernen für die Kühlwasserkanäle ausgeführt. Zusätzliche Stützen zur Sicherung der beiden Kernhälften sind hiebei nicht er­ forderlich.

Es liegt in der Entwicklungsrichtung, immer kleinere Motoren zu bauen, die gleichzeitig immer höhere spezifische Leistung erbringen sollen. Dabei wird der Freiraum zwischen den Zylin­ dern, der Zylindersteg, im Zylinderblock mit eingegossenen Büchsen immer schmäler und es ist nicht mehr möglich, einen Wassermantelkern üblicher Abmessungen zwischen den Zy­ linderrohren unterzubringen. Die Zylinderrohre werden deshalb zusammengegossen, wobei Gießkerne der eingangs genannten be­ kannten Art verwendet werden.

Zylinderblöcke mit zusammengegossenen Zylinderbüchsen haben aber kühlungstechnische Nachteile, die z.B. bei Otto-Motoren zum Klopfen führen können, bei Dieselmotoren muß eine auf­ wendige Kolbenentwicklung die resultierende Temperaturunrunde kompensieren.

Um diese Nachteile zu vermeiden und gleichzeitig einen kleinen Zylinderabstand zu verwirklichen, ist es bekannt, die Zylin­ derstege zu durchbohren oder zu durchfräsen, wodurch über die Zylinderstege führende Strömungsverbindungen zwischen den an beiden Längsseiten des Zylinderblockes angeordneten Kühl­ wasserräumen und damit eine verbesserte Kühlung der Zylinder im Bereich der Zylinderstege erreicht wird. Diese zusätzlichen mechanischen Bearbeitungen des Zylindersteges haben den Nach­ teil, daß ihre Gestaltungsmöglichkeit von der Bearbeitbarkeit abhängig ist und sie kostenerhöhend wirken.

Es ist auch aus der EP-A2 01 97 365 bekannt, Kühlwasserkanäle in den Ventilstegen durch separate Kerne zu bilden, welche die beiden gegenüberliegenden Längsseiten des Wassermantelkernes überbrücken und in diesen beidendig eingepaßt sind. Die sepa­ raten extrem klein dimensionierten Kerne für die Kühlwas­ serkanäle werden dabei, um die nötige Festigkeit zu erreichen, aus hochverdichtendem Zirkonsand hergestellt. Nachteilig hier­ bei ist, daß beim Einpassen der separaten Kerne Lagetoleranzen und somit unerwünschte Ungenauigkeiten entstehen. Als Kern­ stützen sind diese Kerne wegen zu geringer Festigkeit nicht geeignet. Die so gegossenen Kanäle haben auch den Nachteil, daß sie wegen ihrer geringen Abmessungen vererzungsgefährdet sind und ihre Kerne als separate Teile kostenerhöhend wirken.

Aus der DE-A1 33 00 924 ist auch bekannt, in dem dem Zy­ linderraum entsprechenden Bereich der Stege eingegossene Rohre vorzusehen, die die beiden seitlichen Kühlwassermäntel mitein­ ander verbinden. Das eingegossene Rohr kann zwar als Kern­ stütze verwendet werden, wird aber bei einigen Zylinderstegen von der Zylinderbohrung angeschnitten. Die zwangsweise ver­ schiedenen Material- und Oberflächeneigenschaften des ein­ gegossenen Teiles ergeben einen schlechteren Laufpartner für die Kolbenringe als die gegossene Gehäusebohrung.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Zy­ linderblöcke zu vermeiden und die Herstellung von Zylinder­ blöcken mit Kühlkanälen in den Ventilstegen mit kleinstmögli­ chen Breiten auch bei extrem nahe aneinandergerückten Zylin­ dern zu ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß jede Stütze aus einer im wesentlichen rechteckigen Platte aus Keramikmaterial, vorzugsweise gesinterte Oxidkeramik, besteht, eine Dicke von 1,5 bis 3 mm, vorzugsweise 1,7 mm, aufweist und an ihren im Einbauzustand parallel zu den Zylinderachsen verlaufenden Rändern Verankerungselemente besitzt, und daß der Wasserman­ telkern und die Stützen durch Kernschießen zu einem einstücki­ gen Gießkern verbunden sind. Die Stützen werden somit ihrer Grundfunktion entsprechend aus Keramikmaterial mit genügender Zugfestigkeit und in solcher Form hergestellt, daß sie in den Wassermantelkern beim Kernschießen so eingebunden werden kön­ nen, daß ein einstückiger Gießkern entsteht. Diese Stützen können auch mit geringsten Stärken von etwa 1,5 mm hergestellt und nach dem Guß z.B. durch Sandstrahlen beim Kernputzen ent­ fernt werden, sodaß Kühlwasserkanäle entstehen, deren Quer­ schnitte in der Breite extrem klein sind. Die Quer­ schnittslängen können in weiten Grenzen beliebig hergestellt werden. Wenn es zweckmäßig ist, kann man ohne Schwierigkeit Kanalquerschnitte von der Rechteckform abweichend z.B. abge­ rundet herstellen. Auch kann von der Zylinderform in jeder Weise abgewichen werden, sodaß der für die Kühlkanäle zur Ver­ fügung stehende Raum optimal ausgenützt werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Veran­ kerungselemente der Stützen aus, vorzugsweise sich nach außen zu verdickenden, Randwülsten an den Platten bestehen. Dadurch ist die Verankerung der Stützen im Wassermantelkern in einfach herzustellender Weise sichergestellt. Vorteilhaft können die Stützen nahe der Zylinderdichtfläche angeordnet und deren Randwülste durch Ansätze bis zur Zylinderdichtfläche verlän­ gert sein, sodaß beim Guß oben geschlossene Kühlkanäle mit Wasserdurchtritt zum Zylinderkopf entstehen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Zylinderblock mit einem Gießkern gemäß der Erfindung im Schnitt parallel zu den Zylinder­ achsen entsprechend der Linie I-I in Fig. 2 und

Fig. 2 einen abgebrochenen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch den gesamten Zylinderblock entsprechend Fig. 2 in kleinerem Maßstab.

Der dargestellte Zylinderblock 1 einer Brennkraftmaschine mit zusammengegossenen Zylindern 2 weist einen der Anschaulichkeit wegen entfernten Wassermantelkern 3 auf, der durch die zusam­ mengegossene Zone bzw. den Zylindersteg 4 in zwei Längshälf­ ten 3 a und 3 b geteilt wird, die lediglich durch die zwei stirnseitigen Kernabschnitte 5 und 6 zusammengehalten werden. Zwischen je zwei Zylindern 2 ist eine Kernstütze 11 vorgese­ hen, welche aus einer rechteckigen Platte 12 und Randwülsten 13 besteht, welch letztere zur Zylinderachse 14 parallel ver­ laufen. Die Randwülste 13 sind über die Oberkante 11′ der rechteckigen Platte 12 hinaus bis zur Zylinderdichtfläche 8 durch Ansätze 13′ verlängert, sodaß sich Kanäle 9, 10 für den Wasserdurchtritt zum Zylinderkopf ergeben.

Die Stützen 11 bestehen aus Keramikmaterial, z.B. aus ge­ sinterter Oxidkeramik, wie Aluminium- oder Zirkonoxyd, welches eine solche Festigkeit besitzt, um einerseits bei den notwen­ digen geringen Stärken von 1,5 bis 3 mm noch zur Verankerung der Kernhälften dienen zu können und beim Schießen des Kernes nicht beschädigt werden, andererseits sich aber beim Kernput­ zen leicht entfernen zu lassen. Es ist denkbar, daß die Stüt­ zen zusätzlich mit einem anderen Material überzogen oder im­ prägniert werden, welches diese Materialeigenschaften vor dem Guß sicherstellen helfen, nach dem Guß aber von nur geringer Festigkeit sind. Dieses Material hat aufgrund seiner kerami­ schen Werkstoffeigenschaften auch genügend Widerstand gegen Vererzung.

Zur Herstellung des einstückigen Gießkernes nach der Erfindung werden aus dem Keramikmaterial vorgefertigte Stützen in der Kernform in ihrer Sollage fixiert und beim Schießen des Kernes in diesen fix eingebunden. Nach dem Gießen werden die Stützen 11 z. B. mittels Sandstrahlen durch die seitlichen Kernlöcher 15 bzw. die Wasserdurchtrittskanäle 9, 10 entfernt, wodurch sich die gewünschten Strömungsverbindungen zwischen den beiden Hälften 16 a und 16 b des Wassermantels ergeben.

Zwischen den Hälften 3 a, 3 b des Wassermantelkernes 3 kann wahlweise auch unten eine zweite Stütze 11 angebracht werden, deren Entfernung nach dem Guß nicht unbedingt notwendig ist.

Claims (3)

1. Gießkern für den Wassermantel eines Zylinderblockes einer Mehrzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit in Reihe an­ geordneten und unter Bildung von Zylinderstegen zusammengegossenen Zylindern, wobei die an den beiden Längsseiten des Zylinderblockes angeordneten Kernhälften durch die Kernabschnitte an den Stirnseiten des Zylinder­ blockes zusammengehalten und durch Stützen gesichert sind, welche die Zylinderstege durchsetzen, dadurch gekennzeich­ net, daß jede Stütze (11) aus einer im wesentlichen rechteckigen Platte (12) aus Keramikmaterial, vorzugsweise gesinterter Oxidkeramik, besteht, eine Dicke von 1,5 bis 3 mm, vorzugsweise 1,7 mm, aufweist und an ihren im Einbau­ zustand parallel zu den Zylinderachsen (14) verlaufenden Rändern (12) Verankerungselemente besitzt, und daß der Wassermantelkern (3) und die Stützen (11) durch Kern­ schießen zu einem einstückigen Gießkern verbunden sind.

2. Gießkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungselemente der Stützen (11) aus, vorzugsweise sich nach außen zu verdickenden, Randwülsten (13) an den Platten (12) bestehen.

3. Gießkern nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (11) nahe der Zylinderdichtfläche (8) an­ geordnet sind und deren Randwülste (13) durch Ansätze (13′) bis zur Zylinderdichtfläche (8) verlängert sind.