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