DE937858C

DE937858C - Zylinderkopf fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE937858C
Application number: DEK13773A
Authority: DE
Inventors: Walter Gerecke
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1952-04-04
Filing date: 1952-04-04
Publication date: 1956-01-19

Description

Zylinderkopf für Brennkraftmaschhinen Die Erfindung betrifft einen luftgekühlten Leichtmetallzylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit in der Zylinderbodenfläche liegenden ventilgesteuerten Öffnungen für den Ein- und Auslaß, deren Ränder durch Schwermetalleinsätze verstärkt sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Zylinderkopf der vorbeschriebenen Art zu verbessern. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schwermetalleinsätze aneinander liegen und im Bereich ihrer gegenseitigen Anlageflächen so breit ausgeführt sind, daß sie den zwischen den Öffnungen liegenden Leichtmetallsteg des Zylinderkopfes gegen den Verbrennungsraum hin abschirmen. Durch die Erfindung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß der Leichtmetallsteg nicht mehr so hoch thermisch beansprucht wird, weil ihn die Schwermetalleinsätze vor dieser Beanspruchung schützen. Die bisher auftretenden gefährlichen Wechselspannungen im Leichtmetallsteg werden damit vermieden.
Es ist bekannt, den Steg zwischen den Öffnungen der Ein- und Auslaßventile durch einen Schwermetalleinsatz, der bei einigen Maschinen auch die ganze Zylinderbodenfläche bildet, zu schützen. Die bekannten Schwermetalleinsätze sind jedoch zwischen den Öffnungen der Ein- und Auslaßventile einstückig miteinander verbunden. Dies ist ein Nachteil, weil infolge der verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den Metallen des Schwermetalleinsatzes und des Zylinderkopfes Spannungen in den Ventilöffnungen auftreten. Bei dem Zylinderkopf nach der neuen Erfindung werden solche Spannungen vermieden. Die Schwermetalleinsätze gemäß der neuen Erfindung können gewissermaßen gegeneinander »atmen«, wie man sagt, Sie schützen aber trotzdem den Leichtmetallsteg zwischen den Ventilsitzen. -Die Art und Weise, wie die beiden Schwermetalleinsätze aneinander anliegen, kann im Rahmen der Erfindung verschieden sein. Es ist denkbar, daß sich die Schwermetalleinsätze mit zwei ebenen Flächen berühren. Sie können jedoch auch mit gekrümmt verlaufenden Berührungsflächen aneinander anliegen.
Weitere Merkmale der Erfindung, die deren Hauptgedanken (Patentanspruch i) ausgestalten und nur in Verbindung mit letzterem unter Schutz gestellt werden sollen, lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen ersehen, in welchen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt sind.
Abb. i zeigt die Zylinderbodenfläche eines luftgekühlten Leichtmetallzylinderkopfes für eine Viertakt-Brennkraftmaschine; Abb. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II der Abb. i ; Abb. 3 zeigt eine Ansicht entsprechend Abb. i, jedoch mit einer Änderung gegenüber dieser; Abb. 4 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen luftgekühlten Leichtmetallzylinderkopf; Abb. 5 zeigt eine Einzelheit des Zylinderkopfes nach Abb. 4 in Ansicht nach der Linie V-V in Abb. 4.
Der Zylinderkopf nach den Abb. i und 2 hat in seiner Bodenfläche eine Einlaßöffnung i und eine Auslaßöffnung 2, die durch nicht dargestellte Ventile gesteuert werden. Die Ränder der Öffnungen i und 2 sind durch Schwermetalleinsätze 3 und 4 verstärkt. Die Schwermetalleinsätze 3 und 4 können im Leichtmetallkörper 5 des Zylinderkopfes auf verschiedene Art befestigt sein. Die Schwermetallcinsätze können eingeschrumpft oder eingeschraubt sein. Sie können aber auch beim Gießen des Zylinderkopfes mit eingegossen werden. In bezug auf das Eingießen sind in neuerer Zeit beachtliche Fortschritte gemacht worden. Es ist heute möglich, beim Eingießen eine innige Verbindung zwischen den Schwermetallringen und dem Leichtmetallkörper des Zylinderkopfes herzustellen.
Die Schwermetalleinsätze 3 und 4 liegen aneinander an, so daß sie den zwischen den Öffnungen i und 2 liegenden Leichtmetallsteg 6 des Zylinderkopfes gegen den Verbrennungsraum hin abschirmen. Bei dem Zylinderkopf nach den Abb. i und 2 liegen die Schwermetalleinsätze 3 und 4 mit ebenen Flächen 7 und 8 aneinander an. Die Schwermetalleinsätze gemäß Abb. i und 2 sind an ihrem in der Zylinderbodenfläche liegenden Teil nicht durch einfaches Drehen herstellbare Ringe. Sie üben aber einen größtmöglichen Schutz des Leichtmetallsteges aus.
In vielen Fällen wird es indes möglich sein, eine Ausführungsform der Schwermetalleinsätze nach Abb.3 zu wählen, die den Vorzug hat' daß die Schwermetalleinsätze vollständig durch Drehen herstellbare Ringe sind. Die Abdeckung des Leichtmetallsteges ist nun so getroffen, daß sich die äußeren Kreisbegrenzungen g und 1o der Schwermetallringe i i und 12 einander überdecken, wobei die Schwermetallringe i i und 12 so aneinander anliegen, daß aus einem derselben ein Kreisabschnittentsprechend der äußeren Kreisbegrenzung des anderen Schwermetallringes ausgenommen ist. Es soll noch erwähnt werden, daß es natürlich auch möglich ist, von beiden Schwermetallringen etwas abzunehmen, so daß sie sich, mit ebenen Flächen einander berühren. Um eine gute Gasdichtheit zu erlangen, ist es sehr zweckmäßig, wenn die Schwermetalleinsätze in bezug auf ihren Durchmesser ein-oder mehrmals abgesetzt sind, derart, daß ihr Durchmesser auf ihrer der Zylinderbodenfläche abgewandten Seite kleiner ist als ihr- Durchmesser in der Zylinderbodenfläche. Dies ist insbesondere aus Abb. 2 deutlich zu erkennen. Es entsteht dadurch in gewisser Weise eine labyrinthartig verlaufende Verbindungsnaht zwischen den Schwermetalleinsätzen und dem Leichtmetallzylinderkopf, die für den Fall, daß doch eine nicht ganz innige Verbindung zwischen beiden Teilen entsteht, eine größere Gewähr für eine sichere Abdichtung leistet.
Ein weiterer Schutz des Leichtmetallsteges wird dadurch erreicht; daß die Schwermetallverstärkung 4 der Auslaßöffnung 2 an der Seite des Leichtmetallsteges 6 in den Auspuffkanal 13 hinein schürzenartig, wie bei 14 dargestellt, verlängert ist.
Wie die Abb. 4- und 5 zeigen, können die Schwermetallverstärkungen an ihrer Berührungsseite mit Rippen 17 besetzt sein, die den Leichtmetallsteg in seiner Querrichtung unterteilen. Dadurch ist dem Leichtmetallsteg eine bessere Möglichkeit der Wärmedehnung gegeben, so daß dadurch weiterhin die Gefahr des -Reißens des Leichtmetallsteges verhütet wird.
Die Schwermetallverstärkungen können aus jedem .geeigneten für Ventilsitze brauchbaren Metall hergestellt werden. Die Verwendung von austenitischem Gußeisen oder Sinterwerkstoff zur Herstellung .der Schwermetallverstärkungen ist besonders günstig.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Luftgekühlter Leichtmetallzylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit in der Zylinderbodenfläche liegenden ventilgesteuerten Öffnungen für den Ein- und Auslaß, deren Ränder durch Schwermetalleinsätze verstärkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwermetalleinsätze (3, 4) aneinanderliegen und im Bereich ihrer gegenseitigen Anlageflächen (7, 8) so breit ausgeführt sind, daß sie den zwischen den Öffnungen (i, z) liegenden Leichtmetallsteg (6) des Zylinderkopfes gegen den Verbrennungsraum hin abschirmen.
2. Zylinderkopf nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem der Ringe (12) ein Kreisabschnitt entsprechend der äußeren Kreisbegrenzwng des anderen Ringes (i i) ausgenommen ist.
3. Zylinderkopf nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (3, 4) in bezug auf ihren Durchmesser ein- oder mehrmals abgesetzt sind, derart, daß ihr Durchmesser auf ihrer von der Zylinderbodenfläche abgewandten Seite kleiner ist als ihr Durchmesser in der Zylinderbodenfläche.
4. Zylinderkopf nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwermetallverstärkung (4) der Auslaßöffnungen (2) an der Seite des Leichtmetallsteges (6) in den Auspuffkanal (i3) hinein schürzenartig verlängert ist.
5. Zylinderkopf nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwermetallverstärkungen an ihrer Berührungsseite mit Rippen (i7) besetzt sind, die den Leichtmetallsteg in seiner Querrichtung unterteilen.
6. Zylinderkopf nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwermetallverstärkungen aus austenitischem Gußeisen oder Sinterwerkstoff bestehen. Angezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 571 309, 592 465; USA.-Patentschriften Nr. i 756 337, 2 5I I 823, 2517114.