DE3828093C2 - - Google Patents
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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 hierbei nicht erforderlich.
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 Zylinderrohren
unterzubringen. Die Zylinderrohre werden deshalb zusammengegossen,
wobei Gießkerne der eingangs genannten bekannten
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 aufwendige
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 Kühlwasserräumen
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 hierbei
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 Zylinderraum
entsprechenden Bereich der Stege eingegossene Rohre vorzusehen,
die die beiden seitlichen Kühlwassermäntel miteinander
verbinden. Das eingegossene Rohr kann zwar als Kernstütze
verwendet werden, wird aber bei einigen Zylinderstegen von der
Zylinderbohrung angeschnitten. Die zwangsweise verschiedenen
Material- und Oberflächeneigenschaften des eingegossenen Teiles
ergeben einen schlechteren Laufpartner für die Kolbenringe
als die gegossene Gehäusebohrung.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Zylinderblöcke
zu vermeiden und die Herstellung von Zylinderblöcken
mit Kühlkanälen in den Ventilstegen mit kleinstmögli
chen Breiten auch bei extrem nahe aneinandergerückten Zylindern
zu ermöglichen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß jede Stütze aus
einer im wesentlichen rechteckigen Platte aus Keramikmaterial,
besteht, eine Dicke von 1,5 bis 3 mm aufweist und an ihren im
Einbauzustand parallel zu den Zylinderachsen verlaufenden Rändern
Verankerungselemente besitzt, und daß der Wassermantelkern
und die Stützen durch Kernschießen zu einem einstückigen
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 können,
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
entfernt werden, so daß Kühlwasserkanäle entstehen, deren Quer
schnitte in der Breite extrem klein sind. Die Querschnittslängen
können in weiten Grenzen beliebig hergestellt werden. Wenn
es zweckmäßig ist, kann man ohne Schwierigkeit Kanalquerschnitte
von der Rechteckform abweichend, z. B. abgerundet,
herstellen. Auch kann von der Zylinderform in jeder Weise abgewichen
werden, so daß der für die Kühlkanäle zur Verfügung
stehende Raum optimal ausgenützt werden kann.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, daß die Stützen
aus gesinterter Oxidkeramik bestehen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
die Verankerungselemente der Stützen aus Randwülsten an den
Platten bestehen, wobei es günstig ist, wenn die Randwülste
sich nach außen zu verdicken. 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
verlängert sein, so daß beim Guß oben geschlossene
Kühlkanäle mit Wasserdurchtritt zum Zylinderkopf entstehen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Zylinderblock mit einem Gießkern gemäß
der Erfindung im Schnitt parallel zu den
Zylinderachsen 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 3a und 3b 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 16a und 16b des Wassermantels ergeben.
Zwischen den Hälften 3a, 3b des Wassermantelkernes 3 kann
wahlweise auch unten eine zweite Stütze 11 angebracht werden,
deren Entfernung nach dem Guß nicht unbedingt notwendig ist.
Claims (5)
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 Zylinderblockes zusammengehalten
und durch Stützen gesichert sind, welche
die Zylinderstege durchsetzen, dadurch gekennzeichnet, daß
jede Stütze (11) aus einer im wesentlichen rechteckigen
Platte (12) aus Keramikmaterial, besteht, eine Dicke von
1,5 bis 3 mm aufweist und an ihren im Einbauzustand parallel
zu den Zylinderachsen (14) verlaufenden Rändern (12)
Verankerungselemente besitzt, und daß der Wassermantelkern
(3) und die Stützen (11) durch Kernschießen zu einem
einstückigen Gießkern verbunden sind.
2. Gießkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Stützen (11) aus gesinterter Oxidkeramik bestehen.
3. Gießkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verankerungselemente der Stützen (11) aus Randwülsten
(13) an den Platten (12) bestehen.
4. Gießkern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Randwülste (13) sich nach außen zu verdicken.
5. Gießkern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützen (11) nahe der Zylinderdichtfläche
(8) angeordnet sind und deren Randwülste (13) durch
Ansätze (13′) bis zur Zylinderdichtfläche (8) verlängert
sind.
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