(57)【要約】  本発明は、外側構造体（２）内に鋳設された少なくとも１つの鋳造体（４）を備え、外側構造体（２）と鋳造体（４）とは異なった材料からなる軽量構造内燃機関用シリンダヘッド（１）に関する。高度な疲れ強さと高度な耐熱衝撃性とを達成するために、少なくとも１つの鋳造体（４）は支持構造体（３）を形成するとともにシリンダヘッドねじを収容する少なくとも１つのねじノズル（５）を形成するように構成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側構造体（２）内に鋳設された少なくとも１つの鋳造体（４）を備え、外側構造体（２）と鋳造体（４）とは異なった材料からなる軽量構造内燃機関用シリンダヘッド（１）であって、
少なくとも１つの鋳造体（４）が支持構造体（３）を形成するとともにシリンダヘッドねじを収容する少なくとも１つのねじノズル（５）を形成することを特徴とするシリンダヘッド（１）。
【請求項２】
前記鋳造体（４）がシリンダ（２０）ごとに、燃焼室内に開口する構成部材を収容する少なくとも１つの好ましくは中央に位置する挿入部材（６）を形成することを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項３】
少なくとも２本のねじノズル（５）がノズル軸心（５ａ）に対して好ましくは垂直に配置された少なくとも１つの第１の補強材（８）を介して互いに連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項４】
少なくとも１つのねじノズル（５）が少なくとも１つの第２の補強材（９）を介して前記挿入部材（６）に連結されており、この場合、前記補強材は前記ノズル軸心（５ａ）と前記挿入部材軸（６ａ）との間に挟角（α）＜９０°、好ましくは＜６０°を形成することを特徴とする請求項２または３に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項５】
前記ねじノズル（５）または前記挿入部材（６）あるいはその両方が円筒スリーブとして形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項６】
前記挿入部材（６）が燃焼室隔壁（１７）のガス側から前記外側構造体（２）によって切り離されていることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項７】
前記挿入部材（６）にはインジェクタねじ止め用のねじを収容するねじノズル（１６）が一体鋳造されていることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項８】
それぞれのシリンダ（２０）の前記ねじノズル（５）が燃焼室隔壁（１７）の領域において好ましくはリング状の第３の補強材（１１）を介して互いに連結されており、ここで、特に好ましくは前記第３の補強材（１１）は、平面視でシリンダヘッドガスケットの領域に配置されて基本的に前記シリンダヘッドガスケットの輪郭に合わされていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項９】
前記鋳造体（４）がガス交換弁の少なくとも１つの弁ガイド受け（１０）を形成し、好ましくは、前記弁ガイド受け（１０）は前記ねじノズル（５）または前記挿入部材（６）と連結されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項１０】
前記ガス交換弁の弁ばね受けが前記弁ガイド受け（１０）に一体化されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項１１】
少なくとも１つの弁ガイド受け（１０）が前記第１補強材または第２補強材（８，９）と一体化されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項１２】
前記鋳造体（４）が多体式に形成されて、好ましくはシリンダ（２０）ごとに１つのシリンダ区画（１９）を備えていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項１３】
隣接したシリンダ（２０）のシリンダ区画（１９）が好ましくは差込み結合を介して互いに連結可能であることを特徴とする請求項１２に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項１４】
個々のシリンダ区画（１９）が第１の補強材（８）を介して互いに連結された２本のねじノズル（５）ならびに、前記ねじノズル（５）ごとにそれぞれさらに別の１つの第１の補強材（８）を有しており、前記さらに別の第１の補強材（８）は隣接するシリンダ区画（１９）のねじノズル（５）と連結可能であり、好ましくは前記ねじノズル（５）に差し込み可能であることを特徴とする請求項１２または１３に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項１５】
少なくとも１つのシリンダ（２０）の前記第３の補強材が前記シリンダ（２０）の前記ねじノズル（５）に差し込み可能であることを特徴とする請求項１２から１４のいずれか一項に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項１６】
前記外側構造体（２）が軽金属合金、好ましくはアルミニウム合金または銅合金からなることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項１７】
前記鋳造体（４）が鋼または好ましくは球状黒鉛化されたねずみ鋳鉄からなることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項１８】
前記鋳造体（４）がトラス形状を有することを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項１９】
燃焼室（１０８）内に開口し、ストローク弁（１０４）によって密閉可能な、ガス交換路（１０３）用の少なくとも１つの孔（１０２）を有し、前記ストローク弁（１０４）は密閉状態において、シリンダヘッド（１０１）によって形成された弁座（１０５）上に接当するように構成したピストン往復機関とくに内燃機関用のねずみ鋳鉄製シリンダヘッド（１０１）であって、
前記弁座（１０５）の領域の鋳造組織（１０６）は再融プロセス、好ましくはレーザ再融プロセスによって硬化されていることを特徴とするシリンダヘッド（１０１）。
【請求項２０】
請求項１９記載によるシリンダヘッドを製造する製造方法であって、
前記弁座（１０５）の領域の前記鋳造組織（１０６）が再融されていることを特徴とするシリンダヘッド（１０１）の製造方法。
【請求項２１】
前記鋳造組織（１０６）が前記再融プロセス前に予熱温度に予熱され、前記予熱温度は前記シリンダヘッド（１０１）の鋳造材料のマルテンサイト変態開始温度以上であることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記鋳造組織（１０６）の再融がレーザ再融プロセスによって行われることを特徴とする請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記再融された鋳造組織（１０６）は急冷されることによって生成されたレデブライト組織を有することを特徴とする請求項２０から２２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外側構造体内に鋳設された少なくとも１つの鋳造体を備え、外側構造体と鋳造体とは異なった材料からなる軽量構造内燃機関用シリンダヘッドに関する。さらに本発明は、ストローク弁によって密閉可能な、燃焼室内に開口する少なくとも１つのガス交換路孔を有し、前記ストローク弁は密閉状態において、シリンダヘッドによって形成された弁座上に接当するように構成したピストン往復機関とくに内燃機関用のねずみ鋳鉄製シリンダヘッドに関する。さらに本発明は上記シリンダヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に乗用車ディーゼルエンジン・シリンダヘッドの出力密度の増大はシリンダヘッドの疲れ強さならびに耐熱衝撃性によって制限される。疲れ強さの不足により、ピーク圧力の増大に伴って特にウォータジャケットならびにガス交換路領域において疲れ破壊が生じるおそれがある。シリンダヘッドへの熱伝達は出力に対しておおよそ一定な割合となっている。これにより、表面温度振幅は少なくとも出力密度に比例して増大し、そのため、耐熱衝撃性が不十分であれば各熱サイクル中にシリンダヘッドの損傷が生ずることになる。
【０００３】
高度な疲れ強さはねずみ鋳鉄製、特にＧＪＶ（バーミキュラ黒鉛鋳鉄）製のシリンダヘッドによって実現可能である。アルミニウム合金からねずみ鋳鉄への切換えは危険ゾーンの疲れ強さに関しおおよそ５０％の上昇をもたらす。ただし、ねずみ鋳鉄製シリンダヘッドの短所は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ合金の約５分の１に低下してしまう熱伝導性の悪化である。これによって、ねずみ鋳鉄製シリンダヘッドの最大温度はさらに高くなる（約４００℃）。この温度レベルは中度の出力密度で達成されてしまう。出力密度の高まりによる温度負荷の増大は大幅な強度低下をもたらすとともに熱機械亀裂発生による大幅な寿命低下をもたらすことになる。加えてさらに、乗用車の場合の比較的密集配置されたエンジンの幾何的条件によっても、熱的交番負荷のもとで大幅な寿命低下となる。したがって、疲れ強さおよび剛性に対する要求を考慮すると鋼製ないしねずみ鋳鉄製のシリンダヘッドが有利であり、耐熱衝撃性に対する要求を考慮するとむしろアルミニウム製シリンダヘッドが有利となる。
【０００４】
複合材料からシリンダヘッドを製造することはすでに公知である。欧州特許公開公報第０２６２２４０号（特許文献１）は、底板と、別個に製造された上側部材とを有し、これらが互いに着脱式に連結されているシリンダヘッドを記載している。この技術では、底板は上側部材よりも高度な耐熱性を有すると同時に上側部材よりも低い熱伝導性を有する材料で構成されている。短所は高負荷領域に複合ゾーンが形成されるとともに底板による熱伝達の低下が生ずることであり、これによって出力サイクルにおいて高い熱的交番負荷にさらされ当該材料損傷が生ずるとともにガス側における高い部材温度が発生する。
【０００５】
欧州特許公開公報第０４６２８５０号（特許文献２）から、シリンダヘッドにおいて壁面強度を高めるために繊維強化されたインサートを弁孔の間に鋳設することが知られている。この技術では、移行ゾーンにおける連結に関して問題が生じる。さらに、熱伝導性の低下が温度振幅の高まりをもたらす点が短所である。加えてさらに、複合材料は強い脆化傾向を有しており、これにより熱的交番負荷下で大幅な寿命低下が生ずる。
【０００６】
ドイツ特許公開公報第３１００７５５号（特許文献３）は、バルブブリッジ間を分散強化焼結アルミニウムからなる１つまたは複数の挿入方式で補強した内燃機関用シリンダヘッドを記載している。ただし、鋳設プロセスにおけるアルミニウム焼結部材の連結は、移行領域が熱的・機械的高負荷領域にあるために、非常に困難である。長期耐久特性はこれらの対策によっても改善することはできない。
【０００７】
内燃機関シリンダヘッド用の弁座を製作するため、弁座が形成さるべき箇所にエネルギーを供給することにより、付加材料をシリンダヘッドに融着することが知られている。この種の弁座および弁座製作方法は以下の文献つまり、国際公開第２００４／０４８７５６号（特許文献４）、ドイツ特許公開公報第１９９１２８８９号（特許文献５）、ドイツ特許公報第１０３２９９１２号（特許文献６）または国際公開第９９／０２８３９号（特許文献７）から公知である。さらに、ドイツ特許公開公報第１０２１８５６３号（特許文献８）から、レーザプレーティング法を使用した弁座製作方法が公知である。
【０００８】
さらに、耐摩耗性を高めるために局所的溶融プロセスによって金属鋳造材料の組織を変化させることが知られている。溶融コーティングは、鋳造組織とは異なる耐摩耗性材料を層形成しなければならないために、比較的手間がかかると共に高コストである。さらに、弁座を誘導加熱焼入れすることが知られている。ただし、誘導加熱焼入れされた弁座の構造は、例えば、過給式内燃機関の排気弁で達成されるような高温時に、十分な安定性を維持できないという短所がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許公開公報第０２６２２４０号
【特許文献２】欧州特許公開公報第０４６２８５０号
【特許文献３】ドイツ特許公開公報第３１００７５５号
【特許文献４】国際公開第２００４／０４８７５６号
【特許文献５】ドイツ特許公開公報第１９９１２８８９号
【特許文献６】ドイツ特許公報第１０３２９９１２号
【特許文献７】国際公開第９９／０２８３９号
【特許文献８】ドイツ特許公開公報第１０２１８５６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上記の問題点を回避して、高度な疲れ強さと高度な耐熱衝撃性とを有するシリンダヘッドを提供することである。本発明のさらなる目的は、冒頭に述べたタイプのシリンダヘッドにおいて安定した耐摩耗性弁座をできるだけ容易な方法で製作することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は本発明により、前記鋳造体が支持構造体を形成するとともにシリンダヘッドねじを収容する少なくとも１つのねじノズルを形成することによって達成される。好ましくは、前記鋳造体はシリンダごとに、燃焼室内に開口する構成部材の収容に使用される少なくとも１つの好ましくは中央に位置する挿入部材を形成する。
【００１２】
疲れ強さを向上させるには、少なくとも２本のねじノズルがノズル軸心に対して好ましくは垂直に配置された少なくとも１つの第１の補強材を介して互いに連結されているのが好適であり、その際、前記ねじノズルまたは前記挿入部材あるいはその両方を円筒スリーブとして形成してもよい。この場合、前記中央に位置する挿入部材は燃焼室隔壁のガス側から、同所における熱伝導に悪い影響を及ぼさないように、切り離されて形成されている。前記挿入部材とガス側との間には前記外側構造体領域が配置されており、前記挿入部材は前記外側構造体内に埋設されている。前記円筒形挿入部材は、エンジン型式に応じ、点火プラグまたはインジェクタを収容する。前記挿入部材の形状は目的とされた用途に応じて決定される。前記挿入部材がインジェクタの収容を目的として形成されている場合には、前記挿入部材にインジェクタねじ止め用のねじを収容するねじノズルが一体鋳造されるのが好適である。そのため、前記ねじノズルはインジェクタねじ止め用の締付ねじ螺挿孔を有している。これにより、アルミニウム材料ための必要締付力が極めて高くなるため、シリンダヘッドの問題となるゾーンがなくなる。
【００１３】
前記鋳造体は、シリンダヘッドねじ用のねじノズルによって形成されるとともにさらに、斜めの第２の補強材を介して前記中央に位置する挿入部材が組み込まれているトラス状フレームで構成される。前記ねじノズルの間の前記第１の補強材はシリンダヘッド上面における構造歪みを防止するとともにシリンダヘッド座面における周期的な曲げを防止する。前記挿入部材によって形成された中央円筒は安定化支柱のように機能する。前記第１の補強材と第２の補強材はガス交換路を支持する。
【００１４】
本発明の好適な実施形態において、それぞれのシリンダの前記ねじノズルは燃焼室隔壁の領域において好ましくはリング状の第３の補強材を介して互いに連結されており、特に好ましくは前記第３の補強材は、平面視でシリンダヘッドガスケットの領域に配置されている。前記第３の補強材の輪郭は、その封止作用を強化するため、シリンダヘッドガスケットに適応させている。
【００１５】
本発明のさらに別の実施形態において、前記鋳造体はガス交換弁の少なくとも１つの弁ガイド受けを形成し、好ましくは、前記弁ガイド受けは前記ねじノズルまたは前記挿入部材と連結され、弁ばね受けは前記弁ガイド受けと一体化されてよい。この場合、ガス交換弁の少なくとも１つの弁ガイド受けは円錐状の第１または第２の補強材に組み込み可能である。
【００１６】
前記鋳造体は多体式に形成されて、好ましくはシリンダごとに１つのシリンダ区画を形成しているのが特に有利であり、この場合、隣接したシリンダのシリンダ区画は好ましくは差込み結合を介して互いに連結可能であってよい。この場合、好ましくは個々のシリンダ区画は第１の補強材を介して互いに連結された２本のねじノズルならびに、ねじノズルごとにそれぞれさらに別の１つの第１の補強材を有し、前記さらに別の双方の第１の補強材は隣接するシリンダ区画の前記ねじノズルと連結可能であり、好ましくは前記ねじノズルに差し込み可能であってよい。さらに、前記鋳造体はシリンダごとにリング状の第３の補強材を有し、前記リング状の第３の補強材はそれぞれのシリンダの前記ねじノズルと連結可能であり、好ましくは前記ねじノズルに差し込み可能とする。さらに、少なくとも１つのシリンダの前記第３の補強材は前記シリンダの前記ねじノズルに差し込み可能としてもよい。これらの対策は鋳型への前記鋳造体の組み入れを容易にする。
【００１７】
前記外側構造体は軽金属、例えば、アルミニウム合金または銅合金で形成することができる。これにより、前記シリンダヘッドは燃焼室側においてできるだけ高い熱伝導性を有し、これにより、熱的交番負荷に起因する応力ができるだけ僅小となる構成が実現する。    
【００１８】
前記シリンダヘッドの高いレベルの疲れ強さを可能にするため、前記鋳造体は鋼または好ましくは球状黒鉛化されたねずみ鋳鉄から製造される。前記外側構造体とは異なり、前記鋳造体によって形成された支持構造体は、低い歪みレベルが保証されるように、高い弾性率を有する金属が使われる。前記高度の疲れ強さは周期的なガス荷重に耐えるために不可欠である。これらの要件は鋼または予備鋳造された高力球状黒鉛ねずみ鋳鉄の使用によって満たされる。前記支持構造体はシリンダごとに予備鋳造され、コアと共に鋳型にセットされて鋳造される。この場合、前記支持構造体はトラス状に形成されており、その形状はガス交換路の仕様に合わせられる。この場合、弁座リングを一体に鋳造することも可能であり、また、ねじパイプまたはカムシャフトベアリングを組み込むことも可能である。さらに、インジェクタ支えの補助も実現可能である。前記鋳造体が多体式に形成されていれば、鋳型中への容易かつ正確な配置が可能であり、この場合、個々の部材、例えば、ねじノズル、挿入部材、部材受けまたは補強材あるいはその両方は、差込み結合によって互いに連結可能である。
【００１９】
安定的かつ耐摩耗性のある弁座を製作するため、弁座領域の鋳造組織は再融される。この場合、材料の付加は行われず、本来の鋳造組織のみが再融される。
【００２０】
亀裂形成の危険ならびに歪み傾向を低下させるには、部材を再融プロセス前に鋳造材料のマルテンサイト変態開始温度以上の温度（約３００℃）に予熱するのが好ましい。前記再融プロセスは好ましくはレーザ再融プロセスによって実施される。
【００２１】
前記再融ゾーンには、急冷によって、メルトからレデブライト組織が生ずる。この凝固は実質的にメルトから母材への高い熱伝導性によって規定されている。したがって、凝固面は溶融境界から部材表面方向へ移動し、こうして、整列された構造からレデブライトが生ずる。さらに凝固面は欠陥を部材表面に送り出す。これらの欠陥は仕上げ加工によって取り除かれる。
【００２２】
再融時に生ずる歪みならびに表面リプルを補正し得るように、ゆとりが考慮され、これは再融後に、例えば弁ガイドと一緒に加工される。
【００２３】
公知の溶融方式とは異なり、本発明による方法では材料の付加は行われず、鋳造組織のみが再融される。したがって、弁座はシリンダヘッドの鋳鉄基材で構成されている。
【００２４】
そのため前記再融プロセスにより、弁座リングを圧入する必要なしに、耐摩耗性弁座組織が実現される。これによって径方向プレス嵌めが回避され、弁座領域の熱除去が改善されるとともに構造スペースおよび製造コストの節約が達成される。
【００２５】
誘導加熱焼入れされた弁座に比較して、再融された組織は、例えば過給式エンジンの排気弁で達成されるような温度に際しても安定的である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるシリンダヘッドの第１の斜視図である。
【図２】シリンダヘッドの燃焼室側を上方から見た斜視図である。
【図３】燃焼室側から見たシリンダヘッドを示す図である。
【図４】上方から見たシリンダヘッドを示す図である。
【図５】鋳造体の側面図である。
【図６】鋳造体の斜視図である。
【図７】鋳造体の平面図である。
【図８】鋳造体のシリンダ区画の斜視図である。
【図９】シリンダ区画の側面図である。
【図１０】シリンダ区画のさらに別な側面図である。
【図１１】鋳造体の端部の斜視図である。
【図１２】第３の補強材の斜視図である。
【図１３】加工後のシリンダヘッド弁座領域の断面図である。
【図１４】仕上げ加工前の再融プロセス後の弁座領域を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
多気筒用シリンダヘッド１は軽金属、例えばアルミニウム合金または銅合金からなる外側構造体２を有し、支持構造体３を形成する鋳造体４が前記外側構造体内に埋設されている。支持構造体３はトラス状に形成されており、鋼製またはねずみ鋳鉄製である。鋳造体４は、シリンダヘッドねじ用のねじノズル５、インジェクタまたは点火プラグを収容するための挿入部材６ならびに、弁ガイド受け７を形成する。ねじノズル５はノズル軸心５ａに対して垂直に形成された第１の補強材８を介して互いに連結されている。第２の補強材９は、ねじノズル５を挿入部材６と連結する。これらの第２の補強材９はノズル軸心５ａおよび挿入部材軸６ａに対して角度α＜９０°好ましくは＜６０°の傾斜をなして、ねじノズル５から出発して燃焼室隔壁１７の方向へ挿入部材６に向かって延びている。この実施形態において、燃焼室隔壁の方向へ斜めに傾斜した第２の補強材９は弁ガイド受け１０も形成する。それぞれの挿入部材６には、インジェクタねじ止め用の締付けねじ螺挿孔１６ａを有したねじノズル１６が一体鋳造されている。
【００２８】
さらに、燃焼室隔壁１７の領域には、それぞれのシリンダヘッドガスケットの輪郭に合わされたリング状の第３の補強材１１が設けられており、この補強材によってねじノズル５は互いに連結される。
【００２９】
本実施形態において、鋳造体４はシリンダ２０ごとに、シリンダ区画１９と、燃焼室隔壁１７の領域に設けられたリング状の第３の補強材１１とで構成されている。シリンダ２０ごとのこれら双方の鋳造品は相互嵌合され、周期的に連続して鋳造体４を形成する。さらに、シリンダヘッドの端部として、２本のねじノズル５と１つの第１の補強材８からなる、図１１に図示した終端部材２１が設けられている。
【００３０】
それぞれのシリンダ区画１９は少なくとも２本のねじノズル５と少なくとも３本の第１の補強材８から構成されている。さらに、シリンダ区画１９は、図９から図１４に図示したように、挿入部材６と第２の補強材９とを有していてよい。第１と第３の補強材８，１１は、ねじノズル５が差し込まれるリング状の孔１２，１３を有している。ねじノズル５に孔１２を嵌め込むことにより、複数のシリンダ２０のシリンダ区画１９も互いに連結できる。
【００３１】
図８と図１０から理解できるように、シリンダごとに、第１の補強材８はリブ８ａを介して挿入部材６のねじノズル１６と連結してもよい。シリンダヘッド１はできるだけ高い熱伝導性を有する材料からなる、燃焼室隔壁１７面上の外側構造体２によって形成され、熱的交番負荷に起因する応力ができるだけ僅小となるように構成されている。外側構造体２の材料は、例えばアルミニウム合金または銅合金である。他方、外側構造体２内に埋設された鋳造体４は、歪みレベルをわずかなものとするために、高いヤング率を有する材料からなっている。鋳造体４はさらに、周期的なガス荷重に耐えるため、高度な疲れ強さも有していなければならない。したがって、鋳造体４の材料としては高力球状黒鉛ねずみ鋳鉄（ＧＪＳ）または鋼が適している。この場合、支持構造体３はシリンダごとに予備鋳造され、ガス交換路コアと共に鋳型にセットされて鋳造される。図９から図１４に図示した支持構造体４の差し込み方式は鋳型への組み込みを容易にする。
【００３２】
シリンダヘッド１のガス側は弁可傾構造を可能とするために球状窪みとして形成してもよい。外側構造体２のアルミニウム合金は高い熱伝導性を有しており、鋳造液のために回避さるべき熱処理なしで所要の組織特性を有している。したがってこれは、理想的には、内部に傷のない、できるだけ高い極限伸び率を有する、できるだけ均質な構造の低合金アルミニウムである。
【００３３】
鋼または球状黒鉛化された鋳造体４はトラス状に形成されており、その形状はガス交換路の必要性に合わされている。弁座リングを一体に鋳造することが可能である。ねじパイプも組み込むことが可能である。さらに、インジェクタ支え補助を鋳造体４に組み込むことも可能である。
【００３４】
外側構造体２と支持構造体３からなるコンビネーションはさまざまな箇所で生ずる極端な要件に、材料の適切な選択と、支持構造体３ないし燃焼室隔壁の適切な成形とによって実質的に対処できる。したがって、このコンビネーションは極端な負荷に耐えるのに、熱的負荷に耐えられない鋳鉄製の均一な部材または剛性と疲れ強さが十分なレベルにないアルミニウム合金製の均一な部材よりも遥かによく適している。
【００３５】
図１３と図１４に示した、ピストン往復機関、例えば内燃機関用のねずみ鋳鉄製シリンダヘッド１０１は、燃焼室１０８内に開口し、ストローク弁１０４によって密閉可能な、ガス交換路１０３用の少なくとも１つのガス交換孔１０２を有している。ストローク弁１０４は密閉状態において、シリンダヘッド１０１自体によって形成された弁座１０５に接当している。弁座１０５は局所レーザ再融プロセスによって硬化されているが、その際、弁座１０５の領域の鋳造組織１０６は溶融温度にもたらされる。本来の再融プロセスの前に、シリンダヘッド１０１は、歪み傾向ならびに亀裂形成の危険を低下させるため、それぞれの材料の予熱温度（約３００℃）に加熱される。急冷により、溶融ゾーンにおいてメルトからレデブライト組織が生ずる。これによって、弁座領域１０５に、摩耗と疲労に対して高度な耐性を有する、高硬度（５００から６００Ｈｖ５）と優れた延性とを有する、欠陥のない微細構造の再融層が生ずる。
【００３６】
再融時に生ずる歪みならびにリプルを補正し得るように、修正しろ１０７が考慮され、これは再融後に、例えば弁ガイドと一緒に加工される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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2009538396.tif 000018
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