JPH11151559A - 鋳造されるシリンダヘツドを製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリンダヘツドの水空間に収容される冷却水
が特にシリンダヘツドの下部範囲にある燃焼室を非常に
よく冷却するのを簡単な手段により可能にするシリンダ
ヘツドの製造方法を提供する。 【構成】 鋳型１内で内燃機関の鋳造されるシリンダヘ
ツドを製造する方法において、シリンダヘツドを形成す
るため、上型２と下型３との間に空所５が残される。シ
リンダヘツド用水空間を形成するため、砂中子８が鋳型
１へ挿入される。鋳造過程前に排除体１０が水空間用砂
中子８へ入れられて、鋳造過程後水空間に残る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１に記載の
内燃機関用の鋳造されるシリンダヘツドを製造する方
法、及び請求項７に記載の内燃機関用の鋳造されるシリ
ンダヘツドに関する。

【０００２】

【従来の技術】実際から公知の従来技術によれば、シリ
ンダヘツドは殆どもつばら鋳造により製造される。その
際大抵は鋳型が使用され、その境界は例えば鋼製の永久
鋳型により形成される。シリンダヘツドにある冷却水用
入口通路、出口通路及び空間いわゆる水空間を製造する
ため、成形永久鋳型内に鋳物砂から成る砂中子が吊るさ
れる。

【０００３】鋳造過程が行われた後まず砂中子が機械的
に粉砕され、続いて大抵は圧縮空気により、シリンダヘ
ツドに形成される空所から吹出される。

【０００４】例えば分離面、抜け勾配又は鋳物肉厚のよ
うな鋳造技術的に必要な種々のパラメータのため、水空
間を空に形成することは不可能である。それにより、シ
リンダヘツドの下部範囲に設けられる燃焼室を冷却水に
より最適に冷却することはできない。

【０００５】シリンダヘツドの下に設けられるクランク
ケースから冷却水を供給することによつて冷却水が水空
間の上部範囲の方へ既に強い衝撃を持つているという事
実も、燃焼室の悪い冷却に寄与する。更に鋳物部分には
常に鋳物蓄積を回避するようにし、それによりシリンダ
ヘツドの水空間を大抵の場合必要であるより非常に大き
く形成せねばならない。

【０００６】米国特許第４，６９０，１０４号明細書は
内燃機関用の鋳造により製造されるシリンダヘツドを記
載しており、このシリンダヘツドは上部範囲に開口を持
ち、この開口へ鉢状部品がねじ込み可能である。この部
品により冷却水流が燃焼室の方へ導かれるようにし、こ
の開口が同時に鋳物砂を除去するために使用される。

【０００７】しかし鉢状部品の比較的複雑なねじ込みが
不利であり、この鉢状部品のために、シリンダヘツドの
水空間を確実に密封するための更に付加的な密封装置が
必要である。更にこのシリンダヘツドでは、鉢状部品用
の非常に大きいねじ穴を製造するため著しい機械的費用
が生じる。

【０００８】英国特許第５６３７８９号明細書から公知
のシリンダヘツドは、その上側にねじ取付けされる覆い
板を備えている。シリンダヘツドの内部空間に面する覆
い板の側には、別のねじにより分配板が取付けられて、
シリンダヘツドを通つて流れる冷却水の大部分が燃焼室
の近くにあるようにする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、シリ
ンダヘツドの水空間に収容される冷却水が特にシリンダ
ヘツドの下部範囲にある燃焼室を非常によく冷却するの
を簡単な手段により可能にするシリンダヘツドの製造方
法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、この課
題は請求項１の特徴により解決される。この課題の構造
的な解決策は請求項７の特徴によつて得られる。

【００１１】本発明によりシリンダヘツドの水空間に残
る排除体は、シリンダヘツドにおける冷却水流の分布を
改善し、特にシリンダヘツドの下部範囲に設けられる燃
焼室の上側へ冷却水流を集中する。この改善される冷却
の結果、水ポンプの必要な出力が有利に減少し、燃料消
費が少なくなり、ノツク公差も高くなる。

【００１２】水空間内に設けられる排除体の別の利点
は、それにより内燃機関の冷却水量を著しく減少できる
ことである。この減少は内燃機関の暖機段階を短くし、
それにより有害物質放出及び摩擦動力が少なくなり、乗
り心地、暖房装置の応答性能、窓ガラスの除霜速度及び
除霧速度が高まる。

【００１３】本発明による排除体がシリンダヘツドの補
強に寄与できることによつて、この排除体が別の有利な
局面を与える。更に砂中子内に設けられる排除体によ
り、多量の鋳物砂を節約することができる。

【００１４】本発明の有利な構成及び展開は、従属請求
項及び図面に示されている実施例から明らかになる。

【００１５】

【実施例】図１は、公知のように上型２及び下型３から
構成される鋳型１を示している。鋳型１は外縁を鋳型枠
により区画されている。上型２及び下型３は永久鋳型と
して構成されている。鋳型枠は例えば鋼のような金属か
ら成つている。

【００１６】上型２と下型３との間に空所５が設けられ
て、鋳造過程後にシリンダヘツドを形成する。図１に示
す鋳型１の断面は、更に鋳造過程後入口通路及び出口通
路を形成する砂中子６を示している。砂中子６は、下型
３に設けられる中子収容部７へ挿入されている。

【００１７】鋳造過程後水空間を形成するため、空所５
内に別の砂中子８がある。図２からわかるように、砂中
子８も同様に、下型３にある中子収容部９へ挿入されて
いる。

【００１８】砂中子８には、鋳造過程前に排除体１０が
挿入されている。これは、砂中子８の挿入前に排除体１
０を砂で覆い、それにより初めて砂中子８を形成するこ
とによつて行われる。その際砂中子８の鋳物砂は、排除
体１０のために使用される材料に応じて、鋳造過程中に
排除体１０の溶融又は蒸発を防止するため、適当な絶縁
効果を持つている。

【００１９】排除体１０は、中子収容部９のすぐ近くに
設けられる固定範囲１１を持つている。残りのシリンダ
ヘツド部分との結合を可能にするため、固定範囲１１の
配置はシリンダヘツドの任意の個所でも可能である。固
定範囲１１により、排除体１０はまず砂中子８の図示し
ない製造型内に固定される。鋳造後固定範囲１１は、残
りのシリンダヘツド部分との結合に役立つ。鋳造過程に
おいて固定範囲１１は、図示しない供給口を通つて空所
５へ流入する流動材料により溶融される。それにより固
定的結合従つて排除体１０の位置固定も、鋳造過程中に
空所５へ流入する材料で行われる。

【００２０】砂中子８用製造型にある閉鎖板の形の固定
範囲１１を介して排除体１０を固定することによつて、
次の鋳造過程において、中子収容部９用の開口を閉鎖す
ることができる。従つて中子収容部閉鎖体の節約によ
り、各シリンダヘツドにおける付加的な費用の利点が得
られる。水空間が固定範囲１１により密封されるので、
外からの付加的な密封をやめることができる。

【００２１】排除体１０は、図示しない２部分又は数部
分から成る型から、例えば圧縮成形又は鋳造により非常
に簡単かつ安価に製造することができる。砂中子８によ
る鋳造過程は、その新しい構造にもかかわらず、公知の
ように行うことができる。しかも排除体１０は、これが
ない場合非常に破壊のおそれのある砂中子８を安定化す
る。

【００２２】砂中子８の機械的除去により生じる水空間
は、公知の水空間に比較して著しく減少した体積を持つ
ている。なぜならば排除体１０は、シリンダヘツドの完
成の際、依然として水空間内にあるからである。

【００２３】排除体１０により、冷却水はシリンダヘツ
ドの下部範囲に設けられる燃焼室の方向へ導かれる。燃
焼室も入口通路及び出口通路と同様に砂中子６の除去後
に生じる。

【００２４】排除体１０のために使用される材料の種類
に応じて（大抵の場合アルミニウム合金が使用され
る）、シリンダヘツドの剛性及び強度を著しく高めるこ
とができる。即ち使用される材料及びそれに伴う鋳造温
度により、シリンダヘツドに圧縮予荷重又は引張り予荷
重を適当に生じることができる。これは空所５内の冷却
する材料により得られ、この材料が排除体１０の周りを
締付ける。それによりシリンダヘツドを後で運転する際
生じる荷重を、適当に選ばれた圧縮予荷重又は引張り予
荷重により相殺することが可能である。排除体１０は、
シリンダヘツドを補強するため、支柱又はリブのような
構造素子も含むことができる。

【００２５】図１及び２に示す排除体１０は、水空間に
おける冷却水状態に合わされる形状を持つているが、図
示しない実施例では、更に流れの最適化のため、排除体
１０の塊状にひれのついた格子スポイラ構成も、非常に
簡単に構成される排除体１０も考えられる。

【００２６】図示しない実施形態では、排除体１０は冷
却水より小さい密度を持つ材料から成ることができるの
で、内燃機関への冷却水の充填後排除体１０が、生じる
浮力により水空間の上部範囲で自由に浮遊するようにな
つている。空所５の上側又は排除体１０の上側に間隔片
を設けることが可能なので、水空間の上部範囲でもなお
冷却水の流れが可能である。しかし冷却水の主要部分は
上述したように燃焼室の高温壁へ集中せしめられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】入口通路及び出口通路の範囲に排除体を持つ本
発明によるシリンダヘツド用鋳型の断面図である。

【図２】排除体を持つシリンダヘツド用鋳型の図１に対
して直角な断面図である。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 上型 ３ 下型 ５ 空所 ８ 砂中子 １０ 排除体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルノルド・カデン ドイツ連邦共和国レムスハルデン・エルン スト−ハインケル−シユトラーセ52 (72)発明者 ヨツヘン・ベトシユ ドイツ連邦共和国ヴアイブリンゲン・ブツ フハルデンシユトラーセ22

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘツドを形成するため鋳型の上
   型と下型との間に空所を残し、シリンダヘツド用水空間
   を形成するため砂中子を鋳型へ挿入する、シリンダヘツ
   ドの製造方法において、鋳造過程の前に排除体（１０）
   を水空間用砂中子（８）へ入れ、鋳造過程後に排除体を
   水空間内に残すことを特徴とする、内燃機関鋳型内で内
   燃機関用の鋳造されるシリンダヘツドを製造する方法。
2. 【請求項２】 排除体（１０）を砂中子（８）用鋳物砂
   で覆うことを特徴とする、請求項１に記載の鋳造される
   シリンダヘツドを製造する方法。
3. 【請求項３】 砂中子（８）を中子収容部（９）へ挿入
   することを特徴とする、請求項１又は２に記載の鋳造さ
   れるシリンダヘツドを製造する方法。
4. 【請求項４】 鋳造過程中にシリンダヘツドの材料を所
   定の固定範囲（１１）で排除体（１０）に結合すること
   を特徴とする、請求項１ないし３の１つに記載の鋳造さ
   れるシリンダヘツドを製造する方法。
5. 【請求項５】 固定範囲（１１）を中子収容部（９）の
   すぐ近くに設けることを特徴とする、請求項４に記載の
   鋳造されるシリンダヘツドを製造する方法。
6. 【請求項６】 鋳造過程後排除体（１０）を水空間内に
   自由に浮遊するように残すことを特徴とする、請求項１
   に記載の鋳造されるシリンダヘツドを製造する方法。
7. 【請求項７】 砂中子により形成される水空間内に、鋳
   造過程において砂中子（８）内に入れられる排除体（１
   ０）が設けられていることを特徴とする、請求項１ない
   し６の１つに記載の方法により製造されて砂中子により
   形成される水空間を持つ内燃機関用の鋳造されるシリン
   ダヘツド。
8. 【請求項８】 排除体（１０）に、閉鎖板として構成さ
   れる固定範囲が設けられていることを特徴とする、請求
   項７に記載の鋳造されるシリンダヘツド。
9. 【請求項９】 排除体（１０）が水空間内に自由に浮遊
   するように設けられていることを特徴とする、請求項７
   に記載の鋳造されるシリンダヘツド。
10. 【請求項１０】 空所（５）の上側又は排除体（１０）
    の上側に間隔片が設けられていることを特徴とする、請
    求項９に記載の鋳造されるシリンダヘツド。
11. 【請求項１１】 排除体（１０）が水空間内の流れに対
    してスポイラとして構成されていることを特徴とする、
    請求項７ないし１０の１つに記載の鋳造されるシリンダ
    ヘツド。
12. 【請求項１２】 シリンダヘツドを補強するため、排除
    体（１０）が支柱又はリブのような構造素子を含んでい
    ることを特徴とする、請求項７ないし１１の１つに記載
    の鋳造されるシリンダヘツド。