DE3512076C1 - Vorrichtung zur gießtechnischen Herstellung einer Kühleinrichtung von Stegen zwischen benachbarten Zylindern eines Zylinderblocks sowie entsprechend hergestellter Zylinderblock - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie einen mit dieser Vorrichtung hergestellten Zylinderblock gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 5.

Bei der Herstellung von Zylinderblöcken von wassergekühlten Kolben-Brennkraftmaschinen ist man immer mehr dazu übergegangen, die Zylinder möglichst engständig zusammenzugießen, um dadurch eine kurze Bauform des Zylinderblockes verwirklichen zu können. Diese engständige Anordnung von Zylindern führt zu Stegbereichen mit einer Dicke von weniger als 9 mm und insbesondere weniger als 8,5 mm im fertig bearbeiteten Zustand. Die Kühlung derartiger Zylinderblöcke erfolgt bislang mit Hilfe eines Kühlwassermantels, der die Zylinderwände an beiden Längsseiten und den beiden Stirnseiten des Zylinderblocks umgibt.

Der Erfinder hat nun erkannt, daß die Gefahr des Klopfens derartiger Hubkolben-Brennkraftmaschinen sowie Probleme mit Hinsicht auf die Zylinderabdichtung derartiger Zylinderblöcke insbesondere bei hochbelasteten Motoren auf thermische Probleme zurückzuführen sind, die sich aus einer ungenügenden Kühlung der schmalen Stegbereiche zwischen extrem engständig angeordneten Zylindern ergeben. Aufgrund der sehr engen Stegdicken ergeben sich jedoch erhebliche Probleme, um geeignete Kühleinrichtungen für die Stegbereiche zu konzipieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher sich in einfacher und verläßlicher Weise eine Kühleinrichtung für Stege von engständig angeordneten Zylindern eines Zylinderblocks verwirklichen läßt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Nach Maßgabe der Erfindung werden separate Kerne verwendet, die die beiden Längsseiten des Mantelkerns in den späteren Stegbereichen des Zylinders überbrücken und zur Bildung von Kühlwasserkanälen dienen, welche die beiden Längshäiften des Kühlwassermantels schließlich miteinander verbinden und dadurch für eine Wärmeabfuhr der sehr schmalen Stege infolge Wasserzirkulation führen. Die separaten Kerne besitzen den Vorteil, daß sie hinsichtlich Formgebung und Materialwahl im wesentlichen unabhängig vom eigentlichen Mantelkern sind, der zur Bildung des Kühlwassermantels verwendet wird. Dies ist sehr wesentlich, weil die Kerne extrem klein dimensioniert werden müssen und somit besondere Gefahrenpunkte beim Gießen des Sinterblocks darstellen und diesen Bedingungen durch geeignete Formgebung und Materialwahl des Kernes Rechnung getragen werden kann. Erst mit solchen separaten Kernen lassen sich sandgeformte Hohlräume zur Kühlwasserführung gußtechnisch unterbringen, was bislang noch nicht gelungen ist

Zweckmäßigerweise werden die Kerne für die Bildung der Kühlwasserkanäle aus Zirkonsand mit sehr feiner Körnung geformt, um eine hohe:ichüttdichte und damit eine große Festigkeit des Sonderkerns zu erreichen.

Zweckmäßigerweise sind die Kerne für die Kühlwasserkanäle entsprechend den Merkmalen des Anspruches 3 und den Merkmalen des Anspruchs 4 gestaltet. Damit wird einerseits das Strömungsverhalten des Kühlwassers durch die Kühlwasserkanäle und damit die Kühlung des Stegs verbessert, andererseits jedoch im Bereich der Befestigungsstelle zwischen Kern der Kühiso wasserkanal und Mantelkern eine ausreichende Kernstärke erreicht, um einen guten Verbund zwischen dem Mantelkern und den Sonderkernen für die Kühlwasserkanäle zu erreichen, welche an beiden Enden in den Mantelkern eingepaßt und dort verklebt sind.

Der Zylinderblock gemäß den Merkmalen des kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 5 zeichnet sich durch eine sehr gute Wärmeabfuhr auch in den kritischen Stegbereichen auch bei hoch belasteten Motoren aus, wodurch Dichtprobleme und Kiopfgefahren gemindert werden.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Zylinderblock einer mehrzylindrigen Hubkolben-Brennkraftmaschine (Schnitt D-Dvon F ig. 2),

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Zylinderblock gemäß F i g. 1 längs Schnittlinie F-£von Fig. I,
Fig.3 bis 5 Einzelheiten im Schnitt längs Linie A-A,

B-B und C-Cdes Zylinderblocks nach F i g. 1.

F i g. 1 und 2 zeigen einen mit 1 bezeichneten gußtechnisch hergestellten Zylinderblock einer beispielsweise vierzylindrigen wassergekühlten Hubkolben-Brennkraftmaschine in Reihenbauweise. Das Gehäuse 2 des Zylinderblocks 1 umfaßt mehrere hintereinander liegende Zylinder 3, die zur Erzielung einer möglichst kurzen Bauform sehr engständig zusammengegossen sind, so daß nur schmale Stege 5 zwischen den benachbarten Zylindern 3 stehen bleiben. Aufgrund der engständigen Anordnung der Zylinder haben die verbleibenden Stege Dicken, die 9 mm nicht übersteigen, insbesondere kleine ils 8,5 mm im fertig bearbeiteten Zustand aufweisen.

Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Zylinderblock ist in der üblichen Weise durch einen Kühlwassermantel 4 gekühlt, der sich aus zwei Längshälf-en 4a, 4b auf beiden Längsseiten des Zylinderblocks 1 und stirnseitigen Abschnitten 4c zusammensetzt Die Herstellung des Kühlwassermantels 4 erfolgt in üblicher Weise durch einen nicht dargestellten Mantelkern.

Zur Kühlung der schmalen Stegbereiche sind im oberen Bereich der Stege 5 und zwar insbesond-re in Höhe des Zylinderbrennraumes, also in dem Bereich, in dem sich die Brennräume in der oberen Totpunktstellung der Kolben ausbilden, vorgeformte Kühlwasserkanäle 7 (vgl. F i g. 3) eingegossen. Die Kühlwasserkanäle 7 verbinden hierbei die beiden Längshälften 4a, 4b des Kühlwassermantels 4, so daß auch durch die schmalen Stege Kühlwasser zirkuliert. Der Querschnitt der Kühlwasserkanäle 7 ist so bemessen, daß eine ausreichende Kühlwasserdurchströmung gewährleistet ist Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist je Ste₆ ein Kühlwasserkanal 7 in Höhe des Zylinderbrennraumes angeordnet

Die gußtechnische Herstellung der Kühlwasserkanä-Ic. die im fertigen Zustand des Zylinderblocks gegenüber den benachbarten Zylinderräumen durch Stegwandabschnitte mit einer Dicke im Bereich von ca. 23 mm oder weniger getrennt sind, erfolgt durch separate Kerm. welche nach Fertigstellung des Mantelkerns /ür den Kühlwassermantel 4 in den Mantelkern eingepaßt werden. Hierbei überbrücken die Kerne für die Kühlwasserkanäle die beiden gegenüberliegenden Längsseiten des Kühlmantelkerns und sind dort in entsprechenden Aussparungen insbesondere durch Kleben verankern Die separat geschossenen Kerne der Kühlwasserkanäie sind hierbei bevorzugt in Höhe der späteren Zylinderbrennräume des Zylinderblocks angeordnet.

Für die Kerne der K^hlwasserkanäle wird ein geeignetes Material verwendet, insbesondere ein besonderer Sand mit spezieller SanJkörnung der hoch verdichtet wird, um dem Kern eine sehr hohe Festigkeit zu verleihen. Für den Kern eignet sich insbesondere Zirkonsand mit sehr feiner Körnung.

Die F i g. 3 bis 5 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Kühlwasserkanälen, wobei der Kern eine komplementäre Form zu den in den F i g. 3 bis 5 abgebildeten Kühlwasserkanälen aufweist.

Entsprechend F i g. 3 ist der Kühlwasserkanal 7 zylindrisch ausgebildet (vgl. hierzu auch linker Steg von F i g. 2).

Nach Maßgabe von Fig. 4 weist der Kühlwasserkanal 7a über seine gesamte Länge eine gleichbleibende Höhe auf, verändert sich jedoch in seiner Breite, wie aus F i g. 2, mittlere Darstellung des Steges ersichtlich ist. Ausgehend von der eisten Stelle des Steges 5 in der Symmetrieebene der Zylinder erweitert sich der Kühlwasserkanal 7a beidseitig horizontal zu den Längshälften 4a, 4b des Kühlwassermantels in Art einer Trompete. Dadurch verbessert sich nicht nur das Strömungsverhalten des Kühlmediums, "sondern erreicht man auch im Bereich der Befestigungsstelle des Sonderkerns am eigentlichen Kern des Wassermantels einen ausreichend großen Bereich für einen paßgenauen Verbund des Kerns für den Kühlwasserkanal mit dem Mantelkern.

Die gleichen Vorteile bietet die Ausführungsform eines Kühlwasserkanals 76 nach F i g. 5, der in seiner Höhe variiert Ausgehend von der engsten Stelle des Stegs im Bereich der Symmetrie-ebene der Zylinder erweitert sich der Kühlwasserkanal Tb beidseitig vertikal zu den Längshälften 4a, 4b des Kühlwassermantels 4. Alternativ kann der Kühlwasserkanal Tb sie. auch in der Breite analog zur Ausführungsform nach Fig.4 ändern, wie insbesondere aus F i g. 2, rechte Darstellung des Kühlwasserkanals Tb ersichtlich ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur gießtechnischen Herstellung einer Kühleinrichtung von Stegen zwischen benachbarten, extrem engständig zusammengegossenen Zylindern eines Zylinderblocks einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, deren Zylinderwände auf beiden Längsseiten und Stirnseiten des Zylinderblocks von einem Kühlwassermantel umgeben sind, mit einem Kern zur Bildung des Kühlwassermantels, gekennzeichnet durch separate Kerne zur Bildung von Kühlwasserkanälen (7, 7a, 7b) in den Stegen (5), die in Höhe des Zylinderbrennraumes die beiden gegenüberliegenden Längsseiten des ManteJkerns überbrücken und in diesen beidendig eingepaßt sind.

Z Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne für die Kühlwasserkanäle (7, 7a, 7b) aus hochverdichtetem Zirkonsand unabhängig vom ManjeSkern geformt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne für die Kühlwasserkanäle (7, 7a, 7b) sich ausgehend von der engsten Stelle des Steges (5) an der Symmetrieebene der Zylinder horizontal zu den Längshälften (4a, 4b) des Kühlwassermantels (4) hin tronipetenartig erweitern.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwasserkanäle sich ausgehend von der engsten Stelle des Steges (5) ·ί.ι der Symmetrieebene der Zylinder (3) vertikal zu den LängfJiälfter (4a, 4b) der Kühlwassermäntel (4) hin tromp'uenartig erweitern.

5. Zylinderblock einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit extrem engständig zusammengegossenen Zylindern, deren Zylinderwände auf beiden Längsseiten und Stirnseiten des Zylinderblocks von einem Kühlwassermantel umgeben sind, hergestellt mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schmalen Stege (5) zwischen benachbarten Zylindern (3) mindestens in Höhe der Zylinderbrennräume jeweils mindestens einen vorgeformten Kühlwasserkanal (7,7a, Tb) aufweisen, der die beiden Längshälften (4a, 4b) des Kühlwassermantels (4) miteinander verbindet.