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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung in einem Zylinderkopf einer
ventilgesteuerten Verbrennungskraftmaschine und ein Verfahren zur
Herstellung einer Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen des Patentanspruchs
1 und des Patentanspruchs 10.
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Eine
gattungsgemäße Vorrichtung
ist aus der
DE 100
02 512 A1 an einer Verbrennungskraftmaschine mit vier Ventilen
pro Zylinder und zwei obenliegenden Nockenwellen im Zylinderkopf
bekannt. Die Nockenwelle zur Steuerung der Einlassventile weist
an ihrer einen Stirnseite eine Verstelleinrichtung zum Verstellen
des Antriebsrades bzw. eines Kettenrads relativ zur Nockenwelle
auf, womit die Ventilsteuerzeiten der Einlassventile nach früher oder
später
verstellbar sind. Die Anordnung von der Nockenwelle aus betrachtet
ist so, dass vor dem ersten Nocken der Nockenwelle ein Nockenwellenlager im
Zylinderkopf, dann das Kettenrad und schließlich die hydraulische Verstelleinrichtung
positioniert sind. Dies erfordert eine bestimmte Baulänge der
Verbrennungskraftmaschine, die beim Einbau in Kraftfahrzeuge problematisch
sein kann, ebenso wie eine Feinbearbeitung der Lagerflächen der
Nockenwellen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine fertigungs- und montagetechnisch
vorteilhafte Vorrichtung zu schaffen. Ferner soll ein Verfahren
zur Bearbeitung der Nockenwellenlager geschaffen werden.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen,
dass eine Lagerbrücke
stirnseitig an zumindest zwei nebeneinander angeordnete Nockenwellen
angeordnet ist und die zwei Nockenwellen endseitig lagert. Der Vorschlag
zielt darauf ab, dass die Nockenwellen die üblichen Passstifte ersetzen,
welche üblicherweise zur
Führung
der Lagerbrücke
beim Ansetzen an den Zylinderkopf vorgesehen sind. Das erfindungsgemäße Verfahren
sieht vor, dass die Lagerbrücke
mit einer planen Fläche
an einer Stirnseite des Zylinderkopfs auf die zumindest zwei nebeneinander
liegenden, aus der Stirnseite ragende Nockenwellen aufgeschoben
und Lagerbrücke
und Zylinderkopf gegeneinander verschraubt werden. Durch die beiden
Nockenwellen erfolgt die Montage der Lagerbrücke praktisch ohne weiteres
Zutun nahezu selbst justierend mit den im Wesentlichen nur zwei
Schritten des Aufschiebens und Gegeneinanderschraubens. Im Zylinderkopf
selbst ist ein endseitiges Nockenwellenlager nicht mehr notwendig.
Die Bearbeitung wird vereinfacht, da nur die Nockenwellen und ihre
entsprechenden Lagerstellen in der jeweiligen Lagerbrücke aufeinander
abgestimmt und nicht noch zusätzliche
Passstifte und Passbohrungen vorgesehen sein müssen. Die Aufnahme der radialen
Antriebskräfte z.B.
des Kettenrads erfolgt nicht durch im Zylinderkopf integrierte Nockenwellenlager,
sondern durch die Lagerung der Nockenwellen in der Lagerbrücke vor
der Antriebsebene, die zwischen Lagerbrücke und Zylinderkopf liegt.
Die Lagerbrücke
ist bevorzugt ein Aluminiumdruckgussteil.
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Zur
Bearbeitung bzw. Feinbearbeitung von Nockenwellenbohrungen im Zylinderkopf
kann die Werkzeugauskraglänge
vorteilhaft verkürzt
werden, da bei diesem Bearbeitungsschritt der Nockenwellenlagergasse
die Lagerbrücke
und der zwischen Zylinderkopf und Lagerbrücke angeordnete Steuertrieb bzw.
Antrieb noch nicht montiert ist. Daraus resultiert eine günstige Werkzeugauslegung.
Die Lagerbrücke kann
separat bearbeitet werden.
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Zweckmäßigerweise
ist zwischen der Lagerbrücke
und einer der Nockenwellen die Verstelleinrichtung angeordnet. Ferner
kann ein antreibendes und mit der Versteileinrichtung zusammenwirkendes Zahnrad
zwischen der Stirnseite des Zylinderkopfs und der anderen, verstelleinrichtungsfreien
Nockenwelle positioniert sein.
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Entsprechend
einer günstigen
Ausgestaltung weist die Lagerbrücke
einen Ausleger auf, der eine Triebmittelführung zum Führen eines mit dem Zahnrad
und/oder der Verstelleinrichtung zusammenwirkenden Triebmittels
senkrecht zum Triebmittelweg beweglich lagert. Auch hier ist der
Montageaufwand geringer als im Stand der Technik. Ein solcher Ausleger
lässt sich
problemlos in einem Druckgussteil fertigen.
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Entsprechend
einer weiteren günstigen
Ausgestaltung erfolgt eine Ölversorgung
der Verstelleinrichtung über
in der Lagerbrücke
integrierte Kanäle, die
mit der Schmierölversor gung
der Verbrennungskraftmaschine über
die Stirnseite des Zylinderkopfs verbunden ist. Hier kann weiterhin
die Lagerbrücke einen
gemeinsamen Verteilerkanal zur Ölzufuhr
zum Zylinderkopf, zu den Nockenwellen und zur Verstelleinrichtung
aufweisen. Günstig
ist auch, an einem lagerbrückenseitigen
Lager für
die verstelleinrichtungsseitige Nockenwelle eine Ölübergabestelle
für die Verstelleinrichtung
vorzusehen. In der Lagerbrücke kann
weiterhin ein Ölsieb
und/oder ein Rückschlagventil
integriert sein.
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Insgesamt
stellt die Lagerbrücke
ein Bauteil mit hohem Integrationsgrad dar, das mehrere Funktionen
erfüllen
kann, nämlich
die eines Nockenwellenlagers, die einer Ölversorgung des Zylinderkopfs,
der Nockenwellen und der Verstelleinrichtung sowie die einer beweglichen
Lagerung einer Kettenführung.
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Weitere
Ausbildungsformen und Aspekte der Erfindung werden unabhängig von
einer Zusammenfassung in den Patentansprüchen ohne Beschränkung der
Allgemeinheit im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei
zeigen
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1 eine
Ansicht einer bevorzugten Vorrichtung mit einer Lagerbrücke an einem
Zylinderkopf;
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2 eine
Ansicht der bevorzugten Lagerbrücke
aus 1 von der Zylinderkopfseite her;
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3 eine
Aufsicht auf einen Zylinderkopf mit erkennbarer Lagergasse der Nockenwellen
und angesetzter bevorzugter Lagerbrücke aus 2.
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In
der 1 ist zur Veranschaulichung der Erfindung abschnittsweise
und nur soweit für
das Verständnis
erforderlich eine stirnseitige Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit einem Zylinderkopf 30 einer ventilgesteuerten Verbrennungskraftmaschine
mit einer an der Stirnseite 33 des Zylinderkopfs 30 angesetzten
Lagerbrücke 10.
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Die
Lagerbrücke 10 beinhaltet
ein erstes Lager 12 für
eine erste Nockenwelle 28, z.B. eine Auslassnockenwelle
zum Betätigen
von Auslassventilen der Verbrennungskraftmaschine, und ein zweites
Lager 13 für
eine daneben angeordnete Nockenwelle 29, z.B. eine Einlassnockenwelle
zum Betätigen
von Einlassventilen. Die Nockenwellen sind in den Lagern 12, 13 drehbar
gelagert. Vorzugsweise sind die Lager 12, 13 Gleitlager.
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Einer
Verstelleinrichtung 31 zum Verstellen der Nockenwellen
ist an der zweiten Nockenwelle 29 zwischen Zylinderkopf
und Lagerbrücke 10 angeordnet.
Zwischen Zylinderkopf 30 und Lagerbrücke 10 ist ein antreibendes
und mit der Verstelleinrichtung 31 zusammenwirkendes Zahnrad 32 montiert,
das gemeinsam mit der Verstelleinrichtung 31 und einer nicht
erkennbaren üblichen
Kurbelwelle von einem Triebmittel 24, z.B. eine Kette,
umschlungen ist, das von der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine angetrieben
wird.
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In
der Lagerbrücke 10 worden
die beiden Nockenwellen 28, 29 endseitig gelagert,
so dass die Aufnahme der Antriebskräfte nicht um Zylinderkopf 30,
sondern in den Lagern 12, 13 der Lagerbrücke 10 erfolgt.
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Die
Lagerbrücke
ist mit Verschraubungen an sechs Bohrungen 27 mit dem Zylinderkopf 30 verbunden.
Im Bereich der zweiten Nockenwelle 29 bildet die Lagerbrücke 10 einen
Ausleger 21 aus, der eine Triebmittelführung eines Führungsteils 25 bewirkt.
In einer Bohrung 22 im Ausleger 21 ist ein nicht sichtbarer
Stift angeordnet, der eine Bewegung des Führungsteils 25 senkrecht
zur vom Triebmittel 24 aufgespannten Ebene bzw. senkrecht
zum Drehweg 34 des Triebmittels 24, hier ungefähr senkrecht
zur Bildebene, erlaubt. Im Bereich der ersten Nockenwelle 28 ist
ein üblicher
Spanner 26 für
das Triebmittel 24 angeordnet.
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Das
Lager 13 der zweiten Nockenwelle 29 weist zudem
eine Aufnahme 35 für
ein Magnetventil der Verstelleinrichtung 31 auf, um die
Verstelleinrichtung, z.B. einen hydraulischen Flügelzellensteller, mit Öl zu versorgen.
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Eine
Ansicht der zylinderkopfseitigen Seite 11 der Lagerbrücke 10 aus 1 zeigt 2.
Die Lager 12, 13 der beiden Nockenwellen sind
im oberen Bildbereich zu erkennen. Im unteren Bereich ist der Ausleger 21 mit
einer Bohrung 22 zu erkennen, in der ein Stift zur Führung der
Führungsschiene 25 des Triebmittels 24 eingesetzt
werden kann. Im unteren Bereich der Lagerbrücke 10 ist ein Verteilerkanal 15 als,
vom Zylinderkopf 30 her gesehen, Vertiefung ausgebildet.
Der gemeinsame Verteilerkanal 15 dient der Ölzufuhr
zur Lagergasse 38, 39 der Nockenwellen 28, 29 im
Zylinderkopf und zur Verstelleinrichtung 31.
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Eine
Bohrung 14 im Verteilerkanal 15 ist zur Aufnahme
eines Rückschlagventils 19 vorgesehen. In
einer vom Verteilerkanal 15 ausgehenden Bohrung 36 ist
ein Ölsieb 20 vorgesehen.
In der Oberfläche der
Seite 11 der Lagerbrücke 10 ist
ein vom Verteilerkanal 15 ausgehender Kanal 16 eingearbeitet,
der Öl zum
Lager 13 führt,
sowie ein Kanal 17, der von einer Bohrung 37 in
dem Verteilerkanal 15 zum Lager 12 führt und
der von der Oberfläche
der Seite 11 verdeckt ist.
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An
dem lagerbrückenseitigen
Lager 13 für die
verstelleinrichtungsseitige Nockenwelle 28 ist eine Ölübergabestelle 18 für die Verstelleinrichtung 31 vorgesehen.
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Zur
axialen Lagerung der Nockenwellen 28, 29 ist endseitig
je ein Absatz ausgebildet, so dass der Durchmesser der Nockenwellen 28, 29 zum
freien Ende kleiner wird. Wird die Lagerbrücke 10 auf die Nockenwellen 28, 29 aufgeschoben,
ragen diese mit ihrer Stirnseite durch die Lagerbrücke 10 durch.
Die Lagerbrücke 10 weist
an ihren Lagern 12, 13 eine zum Absatz korrespondierende
Stufe auf. Dann kann von außen
z.B. eine Scheibe aufgesetzt und die Nockenwellen 28, 29 z.B.
mit einer stirnseitigen Verschraubung axial gesichert werden.
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Zur
Montage der Lagerbrücke 10 wird
diese mit ihrer planen Fläche 11 an
die Stirnseite 33 eines Zylinderkopfs 30 auf die
zwei nebeneinander liegende, aus der Stirnseite 33 ragende
Nockenwellen 28, 29 aufgeschoben. Durch ihr Spiel
richten sich diese selbsttätig
zu den Lagerstellen 12, 13 aus, und Lagerbrücke 10 und
Zylinderkopf 30 können
gegeneinander verschraubt werden. Die Nockenwellen 28, 29 ersetzen übliche Passstifte
und dienen selbst als Führungsstifte.
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Vor
dem Aufschieben der Lagerbrücke 10 kann
eine Feinbearbeitung von Auflageflächen in den Lagergassen 38, 39 der
Nockenwellen 28, 29 erfolgen, was mit einem verbesserten,
da kürzeren
Werkzeug erfolgen kann, da die Lagerbrücke 10 bei der Feinbearbeitung
noch nicht montiert ist.
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Die
verbesserte Montage ist in 3 zu erkennen,
die eine Aufsicht auf einen Zylinderkopf 30 mit angesetzter
Lagerbrücke 10 ohne
Zylinderkopfdeckel zeigt. L1 bezeichnet die Werkzeuglänge, die zur
Bearbeitung notwendig wäre,
wenn die Lagerbrücke 10 mitbearbeitet
würde.
L2 bezeichnet die verkürzte
Länge,
bei der nur die Lagergassen 38, 39 der Nockenwellen 28, 29 bearbeitet
werden müssen,
die sich zwischen nicht näher
er läuterten üblichen
Ventilen und dergleichen erstrecken. Die Lagerbrücke 10 kann als separates
Bauteil unabhängig
davon bearbeitet werden.
-
- 10
- Lagerbrücke
- 11
- Seite
- 12
- Lager
- 13
- Lager
- 14
- Ölzufuhr
- 15
- Verteilerkanal
- 16
- Kanal
- 17
- Kanal
- 18
- Übergabestelle
- 19
- Rückschlagventil
- 20
- Ölsieb
- 21
- Ausleger
- 22
- Bohrung
- 23
- Stift
- 24
- Kette
- 25
- Führungsteil
- 26
- Spanner
- 27
- Bohrung
- 28
- Nockenwelle
- 29
- Nockenwelle
- 30
- Zylinderkopf
- 31
- Verstelleinrichtung
- 32
- Zahnrad
- 33
- Stirnseite
- 34
- Triebmittelweg
- 35
- Aufnahme
- 36
- Bohrung
- 37
- Bohrung
- 38
- Lagergasse
- 39
- Lagergasse