DE19502342A1

DE19502342A1 - Method of mfg. charge switching channel of IC engine

Info

Publication number: DE19502342A1
Application number: DE19502342A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Hagen Schreiber
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1994-02-05
Filing date: 1995-01-26
Publication date: 1995-08-10

Abstract

The method is for a channel (1) containing a valve seat ring (3). The casting technique involves two pressure casting cores (6,7) coming to a meeting point (8). To avoid unevenness of the channel surface, the channel is initially forged at below final mass in the region of the meeting point, and then machined with a spherical milling cutter (11). The miller can move in the direction of its axis and also along the desired stretch of the channel, until the channel runs as desired.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Wie beispielsweise in der gattungsbildenden DE-PS 12 95 274, F02F 1/42, dargelegt, rufen die in Richtung der Kanalerstreckung aufeinanderfolgenden Kerne der dort vorge sehenen Druckgußform an ihrer Stoßstelle eine auch als ring förmig verlaufende Gußhaut zu bezeichnende Gußebenheit hervor, die insbesondere bei Frischgas-Einlaßkanälen unerwünscht ist, weil sie den Strömungswiderstand erhöht.The invention relates to a method according to the preamble of Claim. As for example in the generic DE-PS 12 95 274, F02F 1/42, set out to call in the direction of Channel extension successive cores of the pre-there see die casting mold at its joint also as a ring cast flatness to be characterized, which is particularly undesirable in the case of fresh gas inlet ducts, because it increases flow resistance.

In der zitierten Patentschrift wird gleichsam zum Unwirksam machen dieser Gußunebenheit vorgeschlagen, den Kanal so auszu bilden, daß der in seine brennraumseitige Mündung in an sich bekannter Weise eingesetzte Ventilsitzring die Innenkrümmung der Kanalwandung an der Stoßstelle der beiden Kerne bildet. Wie aus den Figuren dieser Druckschrift ersichtlich, muß dann aber zur Erzielung eines gekrümmten Übergangsbereichs des Kanals ein Ventilsitzring mit einem Querschnitt verwendet werden, der an seiner Innenseite gekrümmt verläuft, damit keine die Strömungs verhältnisse ebenfalls nachteilig beeinflussende sprungartige oder kantenförmige Veränderung des Kanalverlaufs an der Innen seite der Neigung desselben auftritt. Zumindest an dieser Seite ragt dann der Ventilsitzring in die lichte Kanalweite hinein bzw. verringert diese, was ebenfalls unerwünscht ist. In the cited patent, it becomes ineffective make this asperity suggested to cut the canal like this form that in its combustion chamber side in itself valve seat ring used in a known manner, the inner curvature of the Forms channel wall at the joint of the two cores. How from the figures of this document can be seen, but must then Achieving a curved transition area of the channel Valve seat ring with a cross section to be used its inside is curved so that none of the flow jump-like conditions that also adversely affect conditions or edge-shaped change of the channel course on the inside side of its inclination occurs. At least on this side the valve seat ring then protrudes into the clear channel width or reduces this, which is also undesirable.

Aus der DE-OS 21 64 001, F02F 1/42, ist ein ebenfalls im Druck gußverfahren hergestellter, aus einer Aluminiumlegierung be stehender Zylinderkopf mit einem Gaswechselkanal bekannt, dessen an den Ventilsitzring unter Bildung eines Domes anschließender Kanalteil in dieser Richtung sich konisch verjüngt. Hierfür werden strömungstechnische Gesichtspunkte als Begründung ange führt. Zur Beseitigung der eingangs definierten, durch die Stoß stelle der beiden Kerne hervorgerufenen Gußunebenheit in der Kanalwand erfolgt bei diesem Stand der Technik anschließend eine Behandlung mit einem Kugel-Profilfräser, der nur in Richtung der Achse seines Fräserschafts bewegt, also gleichsam nachgestellt, wird, so daß er eine Feinbearbeitung nur des Domes und dabei zu gleich eine Glättung der definierten Gußunebenheit vornimmt. Die dafür erforderliche Lage der Gußunebenheit und damit der Stoß stelle der beiden Kerne hat aber wiederum die Bildung einer scharfen Kante im Gußteil und damit die Notwendigkeit zur Folge, zwecks Erzielung einer Übergangskrümmung des Kanals den Ventil sitzring innenseitig im Querschnitt konvex zu gestalten. Auch hier bestimmt demgemäß die lichte Weite des Ventilsitzrings die wirksame Weite des Kanals.From DE-OS 21 64 001, F02F 1/42, one is also in print Casting process made from an aluminum alloy standing cylinder head with a gas exchange channel known, the connected to the valve seat ring to form a dome Channel part tapers conically in this direction. Therefor fluidic aspects are given as a reason leads. To eliminate the initially defined by the shock place the two uneven castings in the In this state of the art, a duct wall then takes place Treatment with a ball milling cutter that is only in the direction of the Axis of its milling shank moves, that is to say readjusted, is, so that he only finishes the cathedral and immediately smoothes the defined casting unevenness. The necessary location of the unevenness of the casting and thus the impact However, instead of the two cores, the formation of one sharp edge in the casting and thus the necessity the valve to achieve a transitional curvature of the channel Make the seat ring convex on the inside in cross-section. Also Accordingly, the clear width of the valve seat ring determines the effective width of the channel.

Diesen Nachteil vermeidet ein in MTZ 54 (1993) auf Seite 3 offenbartes Verfahren, bei dem zur Beseitigung der Folgen des unvermeidbaren Kernversatzes (dort wird mit dem Sandgußverfahren gearbeitet) die brennraumseitigen Kanalbereiche mittels birnen förmiger Formfräser, die nur in Richtung ihrer Achse bewegbar sind, bearbeitet werden und anschließend eine Formgebung auch der Übergangsbereiche der Kanäle mittels Scheibenfräsern er folgt, die in der Neigungsebene des betreffenden Kanals bewegbar sind und deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser des be treffenden Kanals ist; diese Fräser müssen also nicht nur in Richtung des Verlaufs des jeweiligen Kanals bewegt werden, son dern auch in Umfangsrichtung desselben. Ein grundsätzlicher Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist in der Notwendigkeit zu sehen, zumindest zwei unterschiedliche Fräsertypen zu verwenden und den Scheibenfräser so zu führen, daß auch die gewünschten Kanalumfänge erzeugt werden. Außerdem kann ein störender Achs versatz der beiden Werkzeuge auftreten.This disadvantage is avoided in MTZ 54 (1993) on page 3 disclosed method in which to eliminate the consequences of unavoidable core misalignment (there with the sand casting process worked) the bulb areas on the combustion chamber side using pears shaped milling cutter that can only be moved in the direction of its axis are processed and then also a shape the transition areas of the channels using disc milling cutters follows, which is movable in the incline of the channel concerned are and whose diameter is smaller than the diameter of the be hit channel; So these milling cutters don't just have to Direction of the course of the respective channel can be moved, son the same in the circumferential direction. A basic one The disadvantage of this known method is the need to see using at least two different router types and to guide the side milling cutter so that the desired ones Channel scopes are generated. In addition, a disruptive axis offset of the two tools occur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zu schaffen, das auf einfache Weise die Beseitigung der beim Gußverfahren unvermeidbaren Gußunebenheit gestattet, ohne daß unerwünschte Beeinträchtigungen des Verlaufs des Kanals oder der Querschnittsform des Ventilsitzringes in Kauf genommen werden müssen.The invention has for its object a generic To create procedures that are easy to eliminate which allows unevenness in casting to be inevitable in the casting process, without undesired impairment of the course of the channel or the cross-sectional shape of the valve seat ring accepted Need to become.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs.The inventive solution to this problem consists in the drawing features of the claim.

Zusammengefaßt kann man also sagen, daß bei der Erfindung der sich konisch erweiternde Kanalteil gleichsam von der Stoßstelle der beiden Kerne an konisch verläuft, so daß der in seinem Durchmesser der lichten Weite des - später eingesetzten - Ven tilsitzringes und des sich anschließenden Übergangsbereichs an gepaßte Kugel-Profilfräser nach der durch ihn erfolgenden end gültigen Bearbeitung des Übergangsbereichs des Kanals in einen Kanalbereich gelangt, dessen Durchmesser größer als derjenige des Kugel-Profilträgers ist und demgemäß einen Aus- oder Frei lauf für diesen bildet. Dadurch sind irgendwelche Oberflächen markierungen des Kanals zwischen den verschiedenen Kanalbe reichen vermieden.In summary, one can say that in the invention of the flaring channel part as it were from the joint of the two cores is conical so that the one in its Diameter of the clear width of the - later used - Ven tilsitzringes and the adjoining transition area fitted ball end mill after the end made by it valid processing of the transition area of the channel into a Channel area reaches whose diameter is larger than that of the ball profile carrier and is therefore an off or free run for this forms. This means there are surfaces markings of the channel between the different channel names avoided enough.

An der Stelle, an der im Gußverfahren der Kanal mit Untermaß geformt war, hat dann der Kugel-Profilfräser infolge geeigneter Führung nach einem vorgegebenen Programm durch Materialabtrag eine Krümmung sowohl an der neigungsinneren als auch an der neigungsäußeren Seite des Kanals geschaffen, die nach dem Ein setzen des Ventilsitzringes stoßfrei in dessen Innenfläche über geht, die demgemäß in Abweichung von dem eingangs diskutierten Stand der Technik nicht zur Bildung einer gekrümmten Strömungs bahn ihrerseits unter Verringerung der lichten Weite gekrümmt zu sein braucht. Es kann alsa ohne weiteres ein Ventilsitzring mit rechteckigem Querschnitt Verwendung finden.At the point where the undersized channel is cast was then shaped, the ball end mill has become more suitable as a result Guided tour according to a predetermined program through material removal a curvature both on the inside of the incline and on the inclined outer side of the channel created after the one place the valve seat ring smoothly in its inner surface goes, accordingly in a departure from the one discussed above State of the art does not form a curved flow turn in turn curved to reduce the clear width needs to be. It can also easily have a valve seat ring rectangular cross-section are used.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnung erläutert, die eine beispielsweise Ausführung des einen Einlaßkanal bildenden Bereichs eines Zylinderkopfes einer Hubkolben-Brennkraftmaschine in einem senkrechten Schnitt wie dergibt.The method according to the invention is described below with reference to Drawing explains an example of execution of the an intake port forming portion of a cylinder head Reciprocating internal combustion engine in a vertical section like there.

Der allgemein mit 1 bezeichnete, in das Material des Zylinder kopfes 2 eingearbeitete Einlaßkanal enthält im fertigen Zustand den hier einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden, in eine Vertiefung des Materials des Zylinderkopfes 2 eingesetzten Ven tilsitzring 3, dessen Achse 4 mit der Achse der üblichen Ventil führung 5 für ein Einlaß-Hubventil zusammenfällt.The generally designated 1 , in the material of the cylinder head 2 incorporated inlet channel contains in the finished state here having a rectangular cross-section, inserted into a recess of the material of the cylinder head 2 Ven tilsitzring 3 , the axis 4 with the axis of the usual valve guide 5th for an inlet lift valve coincides.

Zunächst erfolgt unter Verwendung der strichpunktiert angedeute ten beiden Druckgußkerne 6 und 7 eine Formgebung des Kanals 1, die im Bereich des Kernstoßes 8 bei 9 und 10, also im Kanal übergangsbereich zwischen dem Kanalteil 1a und dem den Ventil sitzring 3 später enthaltenden Kanalteil, Untermaß vorsieht.First, using the dash-dot lines indicated th die casting cores 6 and 7, a shape of the channel 1 , the undersize in the region of the core joint 8 at 9 and 10 , that is in the channel transition area between the channel part 1 a and the valve seat ring 3 later containing channel part provides.

Nach dem Hinausziehen der beiden Kerne 6 und 7 in durch Pfeile angegebenen Richtungen nach dem Druckgießschritt hat der so geformte Kanal 1 also bezüglich seiner lichten Weite im Über gangsbereich Untermaß. Außerdem zeigt die Kanalfläche im Bereich des Stoßes 8 eine durch diesen hervorgerufene unerwünschte Guß unebenheit.After pulling out the two cores 6 and 7 in the directions indicated by arrows after the die-casting step, the channel 1 thus shaped has undersize with regard to its clear width in the transition region. In addition, the channel surface in the region of the joint 8 shows an uneven casting caused by this unevenness.

An das Gußverfahren schließt sich nun eine Oberflächenbehandlung mit dem Kugel-Profilfräser 11 an, dessen Schaft 12 entsprechend einem Programm mittels eines Antriebs sowohl in Richtung der Fräserachse 13 als auch quer dazu in der Ebene des Kanals 1 be wegbar ist. Der Fräser 11 wird in der Zeichnung von unten, also von der Brennraumseite her, in den Kanal 1 zunächst so einge führt, daß die Fräserachse 13 zusammenfällt mit der Achse 4 des Ventilsitzringes 3. Unter Materialabtrag an den Stellen 9 und 10 wird der Fräser zunächst längs der Achse 4 in der Zeichnung nach oben und dann längs des gekrümmten Übergangsbereichs 14 ent sprechend dem gewünschten Querschnittsverlauf des Kanals 1 be wegt. Demgemäß enthält seine Bewegung eine in der Zeichnung nach rechts parallel oder längs der Achse 15 des Kanalteils 1a ver laufende Komponente. Da dieser Kanalteil sich bereits ab der Stelle des Stoßes 8 konisch erweitert, läuft der Profilfräser 11 spätestens im Moment des Anschlagens des Fräserschafts 12 an das Material des Zylinderkopfes 2 frei, so daß die von ihm erzeugte bearbeitete Fläche gleichsam stufen- oder übergangslos einläuft in die Innenfläche des Kanals, die während des Druckgußverfah rens hergestellt wurde.The casting process is now followed by a surface treatment with the ball profile milling cutter 11 , the shank 12 of which can be moved according to a program by means of a drive both in the direction of the milling cutter axis 13 and transversely thereto in the plane of the channel 1 . The cutter 11 is in the drawing from below, that is from the combustion chamber side, in the channel 1 initially leads so that the cutter axis 13 coincides with the axis 4 of the valve seat ring 3rd With material removal at points 9 and 10 , the milling cutter is first moved along the axis 4 in the drawing upward and then along the curved transition region 14 accordingly the desired cross-sectional profile of the channel 1 be. Accordingly, its movement includes a in the drawing to the right parallel or along the axis 15 of the channel part 1 a ver running component. Since this channel part widens conically from the point of the joint 8 , the profile milling cutter 11 runs freely at the moment the cutter shaft 12 strikes the material of the cylinder head 2 , so that the machined surface generated by it runs into the step as it were or without transition Inner surface of the channel, which was produced during the die casting process.

Dieses Verfahren gestattet die Herstellung einer gewünschten Krümmung 16 auch auf der neigungsinneren (rechten) Seite, die stoßfrei übergeht in die Innenfläche des Ventilsitzringes 3, so daß dieser, wie angedeutet, einen rechteckigen Querschnitt be sitzen kann und seinerseits den Strömungsquerschnitt des Kanals nicht beeinträchtigt.This method allows the production of a desired curvature 16 also on the inside of the inclination (right), which merges smoothly into the inner surface of the valve seat ring 3 , so that, as indicated, this can be a rectangular cross section and in turn does not affect the flow cross section of the channel.

Mit der Erfindung ist demgemäß ein gattungsgemäßes Verfahren ge schaffen, das mit minimalem zusätzlichen Aufwand (nur ein Fräs vorgang) die Beseitigung unerwünschter Gußunebenheiten infolge der Stoßstelle der Gußkerne vorzunehmen gestattet, ohne daß Ein schränkungen hinsichtlich der gewünschten Kanalform in Kauf ge nommen werden müssen.With the invention is accordingly a generic method ge create that with minimal additional effort (only one milling process) the elimination of undesirable casting irregularities as a result allowed to make the joint of the casting cores without Ein Restrictions regarding the desired channel shape should be considered have to be taken.

Claims

A method for producing a gas exchange for a lift valve containing gas exchange channel of an internal combustion engine, which, starting from the valve seat ring, merges into an inclined to the valve seat ring axis, in this direction conically widening channel part, the channel before inserting the valve seat ring in a casting process using two consecutive in the direction of the channel extension, in different directions from the channel removable cores are formed, which produce a bump in the area of their joint, characterized in that the channel ( 1 ) in the transition area ( 14 ) between the valve seat ring ( 3 ) and conical widening channel part ( 1 a) first with undersize ( 9 , 10 ) ge and to eliminate the unevenness of the cast in its diameter the clear channel width on the valve seat ring ( 3 ) correspond to the ball profile cutter ( 11 ) in the inclination plane according to the desired course of Channel ( 1 ) is moved in this area, forming a transition region ( 14 ) which is also curved on the inside of the incline, until the conical widening of the channel part ( 1 a) forms a free passage for the milling cutter ( 11 ) at least on the inside of the incline, and that a valve seat ring ( 3 ) with the cross-sectional dimensions not reducing the clear width of the channel ( 1 ).