DE102008056153A1

DE102008056153A1 - Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008056153A1
Application number: DE102008056153A
Authority: DE
Inventors: Georg Malek
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-11-06
Filing date: 2008-11-06
Publication date: 2010-05-12

Abstract

Zylinderkopf (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Ventiltrieb (2) mit zumindest einer Stellwelle (3), die in zumindest einem geteilten Lager (4), bestehend aus einem Lagerfuß (4a) und einem Lagerdeckel (4b), zwischen denen die Stellwelle (3) drehbar gelagert ist, wobei der Lagerdeckel (4b) an zwei Stellen gegen den Lagerfuß (4a) verspannbar ist und wobei zum Verspannen von Lagerdeckel (4b) und Lagerfuß (4a) eine Schraubverbindung (5) und eine am Lagerdeckel (4b) angreifende formschlüssige Verbindung (6) vorgesehen sind. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Zylinderkopfes wird der Bauraumbedarf drastisch verringert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf das deutsche Gebrauchsmuster G 85 83 825.3 hingewiesen. Aus diesem Gebrauchsmuster ist eine sechszylindrige Brennkraftmaschine mit zwei oben liegenden Nockenwellen bekannt. Jede Nockenwelle ist in geteilten Lagern gelagert, wobei der Lagerdeckel und der Lagerfuß gem. der einzigen Figur mittels zweier Schraubverbindungen gegeneinander verspannt sind.
Derartige Nockenwellenlager, allgemein für Stellwellen, brauchen für die Montage der Schraubverbindungen relativ viel Platz. Aus diesem Grund weisen Zylinderköpfe, insbesondere mit zwei oben liegenden Nockenwellen eine relativ große Breite auf, was für Fahrzeuge mit den heutigen aerodynamischen Anforderungen und dem passiven Fußgängerschutz massive Packageprobleme bereitet.
Dieses für Zylinderköpfe mit zwei oben liegenden Nockenwellen bekannte Problem wird nochmals verschärft, wenn hubvariable Ventiltriebe, wie sie beispielsweise aus der WO-Patentanmeldung 02/092972 A1 bekannt sind, zum Einsatz kommen. Derartige hubvariable Ventiltriebe besitzen neben einer Nockenwelle noch eine weitere Exzenterwelle zur Hubhöheneinstellung der Gaswechselventile, wodurch das Bauraumproblem noch weiter verschärft wird.
Die Bauraumverhältnisse für einen derartigen hubvariablen Ventiltrieb sind beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 50 303 A1 bekannt. Um das Bauraumproblem einigermaßen in Griff zu bekommen, wird in dieser Offenlegungsschrift anstelle von Lagerdeckeln eine Lagerleiste vorgeschlagen.
Zwar vereinfachen diese Lagerleisten die Montage des Ventiltriebs, das Bauraumproblem wird jedoch von diesen Lagerleisten nicht gelöst.
Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Bauraumbedarf für Ventiltriebe, bzw. Zylinderköpfe noch weiter zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird zum einen der für die Montage des Ventiltriebs benötigte Bauraum verringert und zum anderen wird der Bauraum des gesamten Zylinderkopfes verringert, der somit deutlich schmäler baut. Somit können die aerodynamischen Anforderungen und die Anforderungen an den passiven Fußgängerschutz deutlich leichter erfüllt werden.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann gemäß Patentanspruch 2 sowohl für Nocken- als auch Exzenterwellen zum Einsatz kommen, bzw. sind auch andersartige analoge Fallkonstellationen möglich.
Die Verspannung des Lagerdeckels mit dem Lagerfuß erfolgt in bevorzugter Weise gemäß Patentanspruch 3.
Um den Anpressdruck des Lagerdeckels auf den Lagerfuß noch weiter zu erhöhen, weist der Lagerdeckel gemäß Patentanspruch 4 bevorzugt einen gegen die Hülse gerichteten erhabenen Bereich auf.
Eine erhöhte Festigkeit der Lagerverbindung sowie ein axiales, wie auch radiales (in der Lagertrennebene) Weggleiten des Lagerdeckels gegen den Lagerfuß ist mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 5 erreicht.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 6 reduziert nochmals die Fertigungskosten und vermindert darüber hinaus das Bauteilgewicht des Zylinderkopfes.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 7 reduziert nochmals die Fertigungskosten sowie das Gewicht des Zylinderkopfes.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 8 können mehrere Lagerdeckel, vorzugsweise alle Lagerdeckel zumindest eines Ventiltriebs einer Zylinderbank der Brennkraftmaschine lagefixiert werden.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in einer einzigen Figur näher erläutert.
1 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Zylinderkopf.
1 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Zylinderkopf 1. Zentral im Zylinderkopf 1 ist eine Kraftstoffeinspritz- und/oder Zündvorrichtung 14 angeordnet zum Einspritzen eines Kraftstoffes in einen Brennraum 12 und/oder zum Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem Brennraum 12. Radial außen um die Kraftstoffeinspritz- und/oder Zündvorrichtung 14 ist eine Hülse 7 angeordnet, die in diesem Ausführungsbeispiel mit einem nicht bezifferten zylinderkopfnahen Gewinde in den Zylinderkopf einschraubbar ist. In anderen Ausführungsbeispielen kann sich die Hülse 7 auch in Richtung einer Zylinderkopflängsachse erstrecken bis maximal alle Zylinder einer Zylinderbank überdeckt sind. In diesem Fall kann die Hülse 7 beispielsweise zwischen den Zylindern mit Schrauben auf den Zylinderkopf 1 aufgeschraubt werden. An dem, dem Zylinderkopf 1 abgewandten Ende der Hülse 7 weist diese einen zumindest abschnittsweise radial außen umlaufenden Bund 7a auf. Beidseitig der Hülse 7 ist jeweils unter einer Zylinderkopfhaube 13 schematisch ein hubvariabler Ventiltrieb dargestellt. Ein gattungsgemäßer Ventiltrieb ist beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung DE 101 23 186 A1 bekannt, weshalb ein derartiger hubvariabler Ventiltrieb an dieser Stelle nicht näher erläutert wird. Der rechts dargestellte Ventiltrieb ist ein einlassseitiger Ventiltrieb 2 mit einem sehr schematisch dargestellten Gaswechselventil 11 und der links dargestellte Ventiltrieb ist ein auslassseitiger Ventiltrieb 10.
Im Folgenden wird nur auf den einlassseitigen Ventiltrieb 2 eingegangen, auch wenn er spiegelidentisch mit dem auslassseitigen Ventiltrieb 10 sein kann, oder wie hier dargestellt ist. Somit gilt das für den einlassseitigen Ventiltrieb 2 Gesagte prinzipiell auch für den auslassseitigen Ventiltrieb 10.
Der einlassseitige Ventiltrieb 2 weist eine Stellwelle 3 auf, die in einem geteilten Lager 4, bestehend aus einem Lagerfuß 4a und einem Lagerdeckel 4b besteht. Erfindungsgemäß ist der Lagerdeckel 4b einerseits über eine Schraubverbindung 5 und andererseits über einen Formschluss mit dem Lagerfuß 4a verspannt. In diesem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Formschluss aus einem Verspannen der Hülse 7 derart, dass der Bund 7a den Lagerdeckel 4b auf den Lagerfuß 4a drückt. Die Stellwelle 3 kann sowohl eine Nocken- oder eine Exzenterwelle oder auch eine andere, hier nicht näher beschriebene Welle sein. Des weiteren weist der Lagerdeckel 4b in diesem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel einen gegen die Hülse 7 gerichteten erhabenen Bereich 8 auf, wodurch der Anpressdruck des Lagerdeckels 4b an den Lagerfuß 4a nochmals erhöht wird, insbesonde re während der Einwirkung von Betriebskräften. Besonders bevorzugt weist der Lagerdeckel 4b zumindest in einem Endbereich einer Lagertrennebene 4c von Lagerdeckel 4b und Lagerfuß 4a eine Nase 9a und/oder einen Queranschlag 9b auf, die mit dem Lagerstuhl 4a ebenfalls einen Formschluss bilden. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung wird die Stabilität des geteilten Lagers 4 erhöht sowie ein axiales und radiales (in der Lagertrennebene) Verrutschen des Lagerdeckels 4b gegen den Lagerfuß 4a verhindert. Weiter weist das besonders bevorzugte Ausführungsbeispiel, wie bereits dargestellt, sowohl einlassseitig als auch auslassseitig hubvariable Ventiltriebe, 2, 10 auf, so dass eine symmetrische Verspannung von Lagerdeckeln 4b erfolgen kann. Kommt nur eine einseitiger hubvariabler Ventiltrieb (nur einlassseitig oder nur auslassseitig) zur Anwendung, dann kann zur Verspannung des Lagerdeckels 4b z. B. eine symmetrisch gegenüberliegende Andrückfläche, die bevorzugt Bestandteil des Zylinderkopfes 1 ist, genützt werden. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung wird der Fertigungsaufwand nochmals wesentlich reduziert. Besonders bevorzugt ist der Lagerstuhl 4a einstückig und materialeinheitlich mit dem Zylinderkopf 1, wodurch die Herstellkosten reduziert werden, die Baugröße nochmals reduziert wird und die Bauteilgewichte abgesenkt werden. Der auslassseitige Ventiltrieb 10 kann beispielsweise eine zum einlassseitigen Ventiltrieb 2 auch eine getauschte Anordnung von Nocken- und Einlasswelle aufweisen.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform können mehrere Lagerdeckel, vorzugsweise alle Lagerdeckel zumindest eines Ventiltriebs einer Zylinderbank der Brennkraftmaschine zu einer Lagerleiste oder auch einem Lagerrahmen für beide Ventiltriebe 2, 10 zusammengefasst werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird zum einen der für die Montage des Ventiltriebs 2, 10 benötigte Bauraum verringert und zum anderen wird der Bauraum des gesamten Zylinderkopfes 1 verringert, der somit deutlich schmäler baut. Somit können die aerodynamischen Anforderungen und die Anforderungen an den passiven Fußgängerschutz deutlich leichter erfüllt werden. Weiter ergibt sich eine Kostensenkung durch die kleinere Zylinderkopfbreite, weniger benötigtes Material sowie ein geringeres Gesamtgewicht.

1: Zylinderkopf
2: einlassseitiger Ventiltrieb
3: Stellwelle
4: geteiltes Lager
4a: Lagerfuß
4b: Lagerdeckel
4c: Lagertrennebene
5: Schraubverbindung
6: formschlüssige Verbindung
7: Hülse
7a: Bund
8: erhabener Bereich
9a: Nase
9b: Queranschlag
10: auslassseitiger Ventiltrieb
11: Gaswechselventil
12: Brennraum
13: Zylinderkopfhaube
14: Kraftstoffeinspritz- und/oder Zündvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 8583825 U [0002]
- WO 02/092972 A1 [0004]
- DE 10250303 A1 [0005]
- DE 10123186 A1 [0019]

Claims

Zylinderkopf (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Ventiltrieb (2) mit zumindest einer Stellwelle (3), die in zumindest einem geteilten Lager (4), bestehend aus einem Lagerfuß (4a) und einem Lagerdeckel (4b), zwischen denen die Stellwelle (3) drehbar gelagert ist, wobei der Lagerdeckel (4b) an zwei Stellen gegen den Lagerfuß (4a) verspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verspannen von Lagerdeckel (4b) und Lagerfuß (4a) eine Schraubverbindung (5) und eine am Lagerdeckel (4b) angreifende formschlüssige Verbindung (6) vorgesehen sind.
Zylinderkopf nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellwelle (3) eine Nocken- oder Exzenterwelle ist.
Zylinderkopf nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung (6) von einer, in dem Zylinderkopf (1) befestigbaren Hülse (7) gebildet ist, die einen radialen Bund (7a) aufweist, mit dem der Lagerdeckel (4b) gegen den Lagerfuß (4a) in Richtung Zylinderkopf (1) drückbar ist.
Zylinderkopf nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerdeckel (4b) einen gegen die Hülse (7) gerichteten erhabenen Bereich (8) aufweist.
Zylinderkopf nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei der Lagerfuß (4a) und der Lagerdeckel (4b) in einer Lagertrennebene (4c) trennbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerdeckel (4b) zumindest in einem Endbereich der Lagertrennebene (4c) eine Nase (9a) und/oder einen Queranschlag (9b) aufweist, die mit dem Lagerstuhl (4a) einen Formschluss bilden.
Zylinderkopf nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei der Zylinderkopf (1) einen einlassseitigen (2) und einen auslassseitigen (10) Ventiltrieb aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Hülse (7) zumindest einlass- und/oder auslassseitig gleichzeitig ein Lagerdeckel (4b) lagefixierbar ist.
Zylinderkopf nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerstuhl (4a) einstückig und materialeinheitlich mit dem Zylinderkopf (1) ist.
Zylinderkopf nach einem der Patentansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (7) für zumindest einen Lagerdeckel (4b) und/oder eine symmetriegleiche Pressanlage vorgesehen ist.