EP0199311A2 - Verfahren zum Eingiessen von Einlagen in einen Zylinderkopf - Google Patents

Verfahren zum Eingiessen von Einlagen in einen Zylinderkopf Download PDF

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EP0199311A2
EP0199311A2 EP86105411A EP86105411A EP0199311A2 EP 0199311 A2 EP0199311 A2 EP 0199311A2 EP 86105411 A EP86105411 A EP 86105411A EP 86105411 A EP86105411 A EP 86105411A EP 0199311 A2 EP0199311 A2 EP 0199311A2
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EP
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cylinder head
holding device
insert
cast
bore
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Toni Schmitz
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F2001/248—Methods for avoiding thermal stress-induced cracks in the zone between valve seat openings

Definitions

  • the invention relates to a cylinder head with bores receiving cylinder head screws according to the preamble of claim 1.
  • a cylinder head is known in which inserts designed as sleeves are arranged to introduce the forces to be transmitted from the cylinder head bolts to the cylinder head. These sleeves protrude from the cylinder head cover side of the cylinder head and are fixed in the molded body during the casting process of the cylinder head. In this known cylinder head, the sleeves are finished before the casting process. They must therefore be positioned very precisely in the molded body. Since the sleeve and the bores located at the sleeves have on the cylinder head base side subsequent cylinder head bores of different diameters, they have a respective exact match mold core during the process G inte- be filled.
  • the cylinder head is unusable, since reworking the bores, among other things. is not possible due to the small sleeve thickness.
  • the known cylinder head must therefore be manufactured with a high level of manufacturing technology and casting technology.
  • the invention has for its object to form deposits for the introduction of forces to be transmitted via the cylinder head screws to the Z y-cylinder head in such a way that small tolerance deviations with regard to the positioning remain without an adverse influence on the further usability of the cast cylinder head.
  • the insert consists of solid material and is provided with a holding device which extends in the direction of the bore to be subsequently inserted and is fixed in the molded body, a simple fixing possibility of the insert in the molded body is achieved.
  • the diameter of the holding device is preferably selected to be smaller in the area encapsulated by the cylinder head than the bore to be drilled later in this area. D a-through is ensured that the holding device in the further machining of the cylinder head is totally drilled out.
  • a such overmolded of the cylinder head liner is insensitive to small tolerance variations with regard to their positioning, as essential for the further use of the cylinder head ylinderkopfschraubenbohrung Z is attached to the casting of the cylinder head.
  • the bore for the cylinder head screw is advantageously made together with other machining operations on the cylinder head.
  • the insert In order to introduce the force to be transmitted from a cylinder head screw to the cylinder head as evenly as possible into the cylinder head, the insert is designed as a disk and the holding device is attached centrally to the disk. This means even with a low eccentricity the later to be fitted hole for the cylinder head bolt ensures an even uniform distribution of pressure with respect to the power transmission from the pulley to the Z-y linder head.
  • the holding device is made in one piece with the disc.
  • the disc together with the holding device can e.g. be cast in one piece from gray cast iron.
  • other fastening variants of the holding device on the pane can also be expedient; depending on the choice of material for the washer and the holding device, a connection can be Welding, gluing, soldering and screwing possible.
  • the holding device is designed as a cylindrical pin. This form of training will be chosen if the holding device extends coaxially along the bore to be made later for the cylinder head screw for fixing in the molded body.
  • the holding device in the shape of a truncated cone, the tapered end of the holding device being fastened to the disk.
  • This design will preferably be selected if the disc is arranged in the cylinder head near an opening such as an intake port, exhaust port or cooling space. In this case, the disc is fastened in the mandrel with the frustoconical holding device.
  • the diameter of the holding device in the section cast by the cylinder head is expediently smaller than the later bore diameter.
  • cylindrical design of the holding device with the cone
  • a truncated design for example, as described above, to form the holding device along the bore to be made later for the cylinder head screw as a cylindrical pin and to have a frustoconical end in the region in which the holding device is fastened in the molded body. A particularly secure attachment in the molded body is thereby achieved.
  • disks 2 and 3 are arranged, which uniformly introduce the tensile forces to be transmitted by the cylinder head screws 4 into the cylinder head 1.
  • the disks 2 and 3 are provided on their sides facing away from the cylinder head screw heads 4a with a larger diameter 2a and 3a than on the sides 2b and 3b facing the cylinder head screw heads 4a.
  • the disks 2 and 3 are provided on the sides 2b and 3b with machined recesses 7 and 8 at right angles to the bores 5 and 6.
  • the opening 10 arranged in the area of a gas exchange channel 11 is after installation of the Cylinder head screws 4 closed by a cover 12.
  • the opening 9 can remain open in the air-cooled cylinder head shown here. If the space 13 which extends between the opening 9 and the disk 2 is to be used as a coolant-flowed space 13 in a liquid-cooled cylinder head 1, the opening 9 is closed in a manner analogous to the opening 10 with a stopper.
  • Figures 2 and 3 show the cylinder head 1 immediately after the casting process.
  • 2 shows an embodiment of the disks 2 'and 3', each with a cast-on cylindrical pin 14 and 15.
  • the two pins 14 and 15 extend along the bores 5 'and 6' to be made later and are fixed in the shaped body (not shown).
  • 3 shows a cylinder head 1 "with cast-in disks 2" and 3 ", wherein in this exemplary embodiment the holding devices are shown as frustoconical holding devices 16 and 17.
  • the frustoconical holding devices 16 and 17 point with their thickening end in the Space 13 "or in the gas exchange channel 11" and are fixed during the casting process in the mold core, not shown.
  • the frustoconically widened ends of the holding devices 16 and 17 have a larger diameter than the bores 5 '' or 6 "to be retrofitted.

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Abstract

Es wird ein Zylinderkopf 1, 1', 1", vorgestellt, in dem als Scheiben 2, 2', 2", 3, 3', 3" ausgebildete Einlagen umgossen sind, die die von den Zylinderkopfschrauben 4 auf den Zylinderkopf 1, 1', 1" zu übertragenen Kräfte gleichmäßig in den Zylinderkopf 1, 1', 1" einleiten. Sie sind mit Haltevorrichtungen versehen, die sich koaxial zu den nachträglich anzubringenden Bohrungen 5, 5', 5", 6, 6', 6" erstrecken und in dem Formkörper des Zylinderkopfes 1, 1', 1" festgelegt sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf mit Zylinderkopfschrauben aufnehmenden Bohrungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der DE-AS 12 94 095 ist ein Zylinderkopf bekannt, in dem zur Einleitung der von den Zylinderkopfschrauben auf den Zylinderkopf zu übertragenden Kräften als Hülsen ausgebildete Einlagen angeordnet sind. Diese Hülsen ragen zylinderkopfdeckelseitig aus dem Zylinderkopf heraus und werden während des Gießvorgangs des Zylinderkopfes in dem Formkörper fixiert. Bei diesem bekannten zylinderkopf sind die Hülsen vor dem Gießvorgang fertig bearbeitet. Sie müssen daher sehr genau in dem Formkörper positioniert werden. Da die Hülsenbohrungen und die sich an,die Hülsen zylinderkopfbodenseitig anschließenden Zylinderkopfbohrungen unterschiedliche Durchmesser aufweisen, müssen diese mit einem jeweils genau passenden Formkern während des Gieß- vorgangs ausgefüllt sein.
  • Schon bei geringen Fluchtungsfehlern der Hülsen und Zylinderkopfbohrungen ist der Zylinderkopf unbrauchbar, da ein Nacharbeiten der Bohrungen u.a. wegen der geringen Hülsendicke nicht möglich ist. Der bekannte Zylinderkopf muß daher mit einem hohen fertigungstechnischen und gießtechnischen Aufwand hergestellt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Einlagen zur Einleitung von über die Zylinderkopfschrauben auf den Zy-linderkopf zu übertragenden Kräften derart auszubilden und anzuordnen, daß geringe Toleranzabweichungen hinsichtlich der Positionierung ohne nachteiligen Einfluß auf die weitere Verwendbarkeit des gegossenen Zylinderkopfes bleiben.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Dadurch, daß die Einlage aus Vollmaterial besteht und mit einer Haltevorrichtung versehen ist, die sich in Richtung der nachträglich einzubringenden Bohrung erstreckt und in dem Formkörper festgelegt ist, wird eine einfache Fixiermöglichkeit der Einlage in dem Formkörper erreicht. Weiterhin wird der Durchmesser der Haltevorrichtung vorzugsweise in dem von dem Zylinderkopf umgossenen Bereich kleiner gewählt als die später in diesem Bereich einzubringende Bohrung. Da-durch ist sichergestellt, daß die Haltevorrichtung beim weiteren Bearbeiten des Zylinderkopf gänzlich ausgebohrt wird. Außerdem ist eine derartig von dem Zylinderkopf umgossene Einlage unempfindlich gegenüber kleinen Toleranzabweichungen hinsichtlich ihrer Positionierung, da die für die weitere Verwendbarkeit des Zylinderkopfes wesentlich Zylinderkopfschraubenbohrung nach dem Gießen des Zylinderkopfes angebracht wird. Dabei wird die Bohrung für die Zylinderkopfschraube vorteilhaft zusammen mit anderen Bearbeitungsvorgängen an dem zylinderkopf hergestellt.
  • Um die von einer Zylinderkopfschraube auf den Zylinderkopf zu übertragende Kraft möglichst gleichmäßig in den Zylinderkopf einzuleiten, ist die Einlage als Scheibe ausgebildet und die Haltevorrichtung mittig an der Scheibe befestigt. Dadurch wird auch bei einer geringen Exzentrität der später anzubringenden Bohrung für die Zylinderkopfschraube eine noch gleichmäßige Pressungsverteilung in bezug auf die Kraftübertragung von der Scheibe auf den Zy-linderkopf gewährleistet.
  • Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Haltevorrichtung einteilig mit der Scheibe gefertigt. Somit kann die Scheibe zusammen mit der Haltevorrichtung z.B. aus Grauguß einstückig gegossen sein. Es können aber auch andere Befestigungsvarianten der Haltevorrichtung an der Scheibe zweckmäßig sein; je nach Materialwahl von Scheibe und Haltevorrichtung ist ein Verbinden durch z.B. Schweißen, Kleben, Löten und Schrauben möglich.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Haltevorrichtung als zylindrischer Stift ausgebildet. Diese Ausbildungsform wird dann gewählt werden, wenn die Haltevorrichtung sich koaxial entlang der später anzubringenden Bohrung für die Zyliderkopfschraube zur Fixierung in dem Formkörper erstreckt.
  • Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist es vorteilhaft die Haltevorrichtung kegelstumpfförmig auszubilden, wobei das verjüngte Ende der Haltevorrichtung an der Scheibe befestigt ist. Diese Ausbildung wird vorzugsweise dann gewählt werden, wenn die Scheibe in dem Zylinderkopf nahe einer Öffnung wie z.B. Einlaßkanal, Auslaßkanal oder Kühlraum angeordnet ist. In diesem Fall wird die Scheibe mit der kegelstumpfförmig ausgebildeten Haltevorrichtung in dem Formkern befestigt. Dabei ist der Durchmesser der Haltevorrichtung in den von dem Zylinderkopf umgossenen Teilabschnitt zweckmäßigerweise kleiner als der spätere Bohrungsdurchmesser. Es kann auch zweckmäßig sein, die zylindrische Ausbildung der Haltevorrichtung mit der kegelstumpfförmigen Ausbildung zu kombinieren, um beispielweise, wie zuvor beschrieben, die Haltevorrichtung entlang der später anzubringenden Bohrung für die Zylinderkopfschraube als zylindrischen Stift auszubilden und in dem Bereich, in dem die Haltevorrichtung in dem Formkörper befestigt ist, kegelstumpfförmig enden zu lassen. Dadurch wird eine besonders sichere Befestigung in dem Formkörper erreicht.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Be-schreibung und der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind und im folgenden näher be- schrieben sind. Es zeigt:
    • Fig. 1 einen Schnitt durch einen fertigen Zylinderkopf mit eingesetzten Zylinderkopfschrauben,
    • Fig. 2 einen Schnitt durch den Zylinderkopf nach dem
    • und 3 Gießvorgang, wobei unterschiedliche Ausführungen der Haltevorrichtungen dargestellt sind.
  • In einen Zylinderkopf 1, der vorzugsweise aus Leichtmetall gegossen ist, sind Scheiben 2 und 3 angeordnet, die die von den Zylinderkopfschrauben 4 zu übertragenden Zugkräfte gleichmäßig in den Zylinderkopf 1 einleiten. Die Scheiben 2 und 3 sind auf ihren von den Zylinderkopfschraubenköpfen 4a abgewandten Seiten mit einem größeren Durchmesser 2a und 3a versehen, als auf den zu den Zylinderkopfschraubenköpfen 4a weisenden Seiten 2b und 3b. Die Scheiben 2 und 3 sind auf den Seiten 2b und 3b mit im rechten Winkel zu den Bohrungen 5 und 6 stehenden bearbeiteten Ausnehmungen 7 und 8 versehen. Die Ausnehmungen 7 und 8, die zusammen mit den Bohrungen 5 und 6 durch die Öffnungen 9 und 10 angebracht werden können, gewährleisten eine verzugsfreie Kraftübertragung von den Zylinderkopfschrauben 4 auf die Scheiben 2 und 3 und somit auf den Zylinderkopf 1. Die im Bereich eines Gaswechselkanals 11 angeordnete Öffnung 10 wird nach erfolgter Montage der Zylinderkopfschrauben 4 von einem Deckel 12 verschlossen. Die Öffnung 9 kann bei dem hier dargestellten luftgekühlten Zylinderkopf offen bleiben. Soll der Raum 13 der sich zwischen der Öffnung 9 und der Scheibe 2 erstreckt, bei einem flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf 1 als kühlmitteldurchströmter Raum 13 benutzt werden, so wird die Öffnung 9 analog zu der Öffnung 10 mit einem Stopfen verschlossen.
  • Die Figuren 2 und 3 zeigen den Zylinderkopf 1 unmittelbar nach dem Gießvorgang. Dabei ist in Fig. 2 eine Ausführungsform der Scheiben 2' und 3' mit je einem angegossenen zylindrischen Stift 14 und 15 dargestellt. Dabei erstrekken sich die beiden Stifte 14 und 15 entlang den später anzubringenden Bohrungen 5' und 6' und sind in dem nicht weiter dargestellten Formkörper fixiert. In Fig. 3 ist ein Zylinderkopf 1" mit eingegossenen Scheiben 2" und 3" dargestellt, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Haltevorrichtungen als kegelstumpfförmig ausgebildete Haltevorrichtungen 16 und 17 dargestellt sind. Die kegelstumpfförmig ausgebildeten Haltevorrichtungen 16 und 17 weisen mit ihrem sich verdickenden Ende in den Raum 13" bzw. in den Gaswechselkanal 11" und sind während des Gießvorgangs in dem nicht dargestellten Formkern festgelegt. Dabei weisen die kegelstumpfförmig erweiterten Enden der Haltevorrichtungen 16 und 17 einen größeren Durchmesser auf als die nachträglich anzubringenden Bohrungen 5'' bzw. 6".

Claims (5)

1. Zylinderkopf (1, l', 1") mit zylinderkopfschrauben (4) aufnehmenden Bohrungen (5, 5', 5"), wobei jede Bohrung auf der dem Schraubenkopf (4a) zugewandten Seite eine etwa koaxial zur Bohrungsachse liegende Einlage aufweist, die aus einem anderen Material als der Zylinderkopf (1, 1', 1") besteht und beim Gießen des Zylinderkopfes (1, 1', 1") in einem Formkörper zumindest teilweise vom zylinderkopf (1, l', 1") umgossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage aus Vollmaterial besteht und daß eine die Einlage im Formkörper fixierende Haltevorrichtung sich in Richtung der nachträglich einzubringenden Bohrung (5, 5', 5") erstreckt und zumindest in einem Teilabschnitt einen Durchmesser aufweist, der kleiner als der Bohrungsdurchmesser ist.
2. zylinderkopf (1, 1', 1") nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung mittig an der als Scheibe (2, 2', 2", 3, 3', 3") ausgebildeten Einlage befestigt ist.
3. zylinderkopf (1, l', 1") nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (2, 2', 2", 3, 3', 3" ) und die Haltevorrichtung einteilig gefertigt sind.
4. Zylinderkopf (1, 1', 1") nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung als zylindrischer Stift (14, 15) ausgebildet ist.
5. Zylinderkopf (1, l', 1") nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung kegelstumpfförmig ausgebildet (16, 17) und ihr verjüngtes Ende an der Scheibe (2, 2', 2", 3, .3', 3") befestigt ist.
EP86105411A 1985-04-19 1986-04-18 Verfahren zum Eingiessen von Einlagen in einen Zylinderkopf Expired - Lifetime EP0199311B1 (de)

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DE19853514121 DE3514121A1 (de) 1985-04-19 1985-04-19 Zylinderkopf mit im bereich der zylinderkopfschraubenbohrungen angeordneten einlagen
DE3514121 1985-04-19

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EP0199311A3 EP0199311A3 (en) 1987-12-09
EP0199311B1 EP0199311B1 (de) 1990-08-22

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2691656A1 (fr) * 1992-05-26 1993-12-03 Renault Procédé de réalisation d'un bras support, notamment pour porte-balai d'essuie-vitre.
EP0939215A3 (de) * 1998-02-25 2000-06-07 Isuzu Motors Limited Zylinderkopf

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GB942169A (en) * 1960-08-11 1963-11-20 Motoren Werke Mannheim Ag Improvements in or relating to cylinder head arrangements for internal combustion engines
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ATE55808T1 (de) 1990-09-15
DE3673546D1 (de) 1990-09-27
DE3514121A1 (de) 1986-10-23
EP0199311B1 (de) 1990-08-22

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