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Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Zylinderkopf, einer Nockenwelle, mit dem Zylinderkopf verbundenen Lagerböcken für die Nockenwelle und im Zylinderkopf gelagerten Ventilen, wobei die Nocken der Nockenwelle Ventilstößel der Ventile kontaktieren.
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In der
DE 20 2006 018 359 U1 ist eine Nockenwellenbaugruppe für Verbrennungskraftmaschinen beschrieben, bei der Welle und Nocken Einzelteile sind. Bei einer solchen Nockenwellenbaugruppe werden die Bauteile nacheinander, in der richtigen Reihenfolge, an der Welle, die als Rohr ausgebildet ist, angeordnet und so zu der gebauten Nockenwellenbaugruppe zusammengefügt. Die Befestigung der Nocken erfolgt beispielsweise kraftschlüssig oder kraft- und formschlüssig auf der Welle. In den jeweiligen Lagerbock ist ein Kanal integriert. Die separate Herstellung des Lagerbocks ermöglicht es, auf einfache Art und Weise in den Lagerbock den Kanal für die Ölversorgung des Lagers einzubringen. Der jeweilige Lagerbock weist beidseitig angeordnete Durchgänge zur Aufnahme von Befestigungsmitteln zum Befestigen des Lagerbocks an einem Zylinderkopf auf.
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In der
US 5,562,072 ist eine Lagerbockanordnung für eine Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine beschrieben, bei der ein Aufnahmeabschnitt für die Nockenwelle aus zwei Teilen gebildet ist, wobei die beiden Teile mittels eines keilförmigen Stellmittels senkrecht zur Lagerachse der Nockenwelle entgegen einer Kraft einer Feder verschieblich sind. Hierdurch lässt sich die Position der Nockenwelle radial verändern und damit die Steuerzeiten der von der Nockenwelle beaufschlagten Ventile der Verbrennungskraftmaschine verändern. Die Feder ist als Schraubendruckfeder ausgebildet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass eine große Lagerbreite der Nockenwelle, bezogen auf die Achsrichtung der Nockenwelle, im Lagerbock realisiert werden kann.
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Gelöst wird die Aufgabe bei einer Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art dadurch, dass, bezogen auf die Achsrichtung der Nockenwelle, mindestens einer der Lagerböcke eine Breite aufweist, die größer ist als der Abstand zweier benachbarter, auf abgewandten Seiten des Lagerbocks angeordneter Ventilstößel, sowie der Grundkreisradius des den jeweiligen Ventilstößel kontaktierenden Nockens größer ist als die Höhe des mindestens einen Lagerbocks, gemessen von der Lagerachse dieses Lagerbocks, senkrecht zu dieser in Richtung des Ventilstößels.
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Aufgrund dieser Gestaltung der Verbrennungskraftmaschine ist sichergestellt, dass der Ventilstößel immer beabstandet zum Lagerbock angeordnet ist, somit, bei einer Anordnung des Lagerbocks oberhalb des Ventilstößels, dieser immer unterhalb des Lagerbocks angeordnet ist. Demzufolge kann selbst dann, wenn die auf benachbarten Seiten des Lagerbocks angeordneten Ventilstößel relativ dicht zueinander angeordnet sind, eine relativ große Lagerbreite der Nockenwelle realisiert werden bzw. bei vorgegebener Lagerbreite der Nockenwelle können diese benachbarten Ventilstößel relativ nahe zueinander platziert werden.
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Es ergibt sich somit eine Vergrößerung der Lagerbreite unabhängig vom Ventilabstand. Bei kleinem Ventilabstand lässt sich eine reduzierte Lagerbreite insbesondere durch einen Sichelverschnitt realisieren.
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Vorzugsweise ist der Grundkreisradius größer als die Höhe des mindestens einen Lagerbocks, und zwar senkrecht zur Lagerebene des Lagerbocks im Zylinderkopf gemessen.
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Der jeweilige Ventilstößel ist insbesondere als Tassenstößel ausgebildet. Es kann sich durchaus auch um einen schaltbaren Tassenstößel handeln. Solche schaltbaren Tassenstößel sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise durch ein elektrohydraulisches Schaltventil gesteuert. Sie bestehen aus zwei ineinander liegenden Stößeln, die durch einen Bolzen verriegelt werden können. Dabei wirkt wahlweise ein großer Nocken über den außen liegenden Stößel oder ein kleiner Nocken über den innen liegenden Stößel auf einen Ventilteller, insbesondere den eines Einlassventils.
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Insbesondere bei Ausbildung des jeweiligen Ventilstößels als Tassenstößel ist der Grundkreisradius größer als die Höhe des mindestens einen Lagerbocks, senkrecht zur Lagerebene des Lagerbocks im Zylinderkopf und senkrecht zur dem Nocken zugeordneten Oberfläche des Tassenstößels gemessen.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Nockenwelle als Rohr mit aufgesetzten Nocken ausgebildet. Ferner sind die Lagerböcke vorzugsweise einteilig ausgebildet. Diese Gestaltung der Nockenwelle und/oder der Lagerböcke ermöglicht eine Massenfertigung bei optimaler Präzision. Durch die separate Herstellung der Einzelteile ist eine beliebige, auf die jeweilige Erfordernisse angepasste Werkstoff- und Herstellverfahrensauswahl möglich.
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Die Lagerböcke können auch durchaus mehrteilig, insbesondere zweiteilig sein. Diese zweiteilige Bauweise kann durchaus auch durch ein Crackbauteil, ähnlich einem Crackpleuel verwirklicht werden.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zylinderkopf eine Aufnahme für eine Ölführungshülse aufweist, wobei das Innere der Ölführungshülse in Strömungsverbindung mit einem zur Aufnahme geführten Kanal des Zylinderkopfs und einem Durchgang des mindestens einen Lagerbocks steht. Hierdurch ist eine optimale Schmierung der Nockenwelle im Bereich dieses Lagerbocks für die Nockenwelle gewährleistet. Das Schmieröl strömt vom Ölkanal des Zylinderkopfs durch die von der Aufnahme aufgenommene Ölführungshülse und von dort durch den Durchgang des Lagerbocks und stellt somit die präzise Schmierung der Nockenwelle sicher. Von besonderem Vorteil ist es, wenn zusätzlich ein Dichtelement zum Abdichten von Zylinderkopf und mindestens einem Lagerbock im Bereich der Ölführungshülse vorgesehen ist. Dieses Dichtelement ist insbesondere als Platte ausgebildet, die mit einem Durchgang für die Ölführungshülse versehen ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung besteht das Dichtelement aus Kunststoff. Zudem weist das Dichtelement vorzugsweise Federeigenschaft auf. Diese Federeigenschaft kann unmittelbar aus der Materialeigenschaft des Dichtelements herrühren oder es kann ein separates Federelement vorgesehen sein, das auf das Dichtelement einwirkt. Insbesondere ergibt sich aufgrund der Materialbeschaffenheit des Dichtelements, insbesondere des aus Kunststoff bestehenden Dichtelements, eine gewisse Nachgiebigkeit des Dichtelements bei einer auf dieses ausgeübten Vorspannung und infolgedessen eine gewisse Federeigenschaft. Diese Ausbildung des Dichtelements mit Federungseigenschaft dient dem gezielten Einstellen der Nockenwellendämpfung durch entsprechende Vorspannung des Dichtelements. Bei Ausbildung des Dichtelements als Platte hat dieses somit die Funktion einer Federdichtungsträgerplatte.
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Bei der Befestigung des jeweiligen Lagerbocks sind insbesondere seitlich jeweils zwei Befestigungsabschnitte vorgesehen, deren Anlage am Zylinderkopf oberhalb des Lagerbockbodens angeordnet ist. Insbesondere ist der mindestens eine Lagerbock mittels beidseitig des Lagerbocks angeordneter Schrauben mit dem Zylinderkopf verbunden. Vorzugsweise sind Passschrauben oder Schrauben mit Passhülsen zum Verbinden von Lagerbock und Zylinderkopf vorgesehen.
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Insbesondere sind alle Lagerböcke identisch gestaltet. Die vorbeschriebenen Merkmale des mindestens einen Lagerbocks treffen somit für jeden der Lagerböcke zu.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung eines in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels, ohne auf dieses beschränkt zu sein.
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Es zeigt:
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1 eine räumliche Ansicht einer erfindungsgemäß gestalteten Verbrennungskraftmaschine mit Zylinderkopf, Einlass- und Auslassventilen, wobei nur zu den Auslassventilen die dazugehörige Nockenwelle und deren Lagerung veranschaulicht ist,
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2 eine Draufsicht eines Teilbereiches der in 1 veranschaulichten Verbrennungskraftmaschine, wobei auch die den Einlassventilen zugeordnete Nockenwelle und deren Lagerung mit veranschaulicht ist,
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3 in räumlicher Darstellung, in einer Explosionsansicht, die Anordnung von einem Lagerbock, diesem zugeordneten Bereich des Zylinderkopfs sowie Ölführungshülse und Dichtplatte,
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4 die Anordnung gemäß 3 mit zusätzlich veranschaulichten Schrauben und Passhülsen zum Befestigen des Lagerbocks am Zylinderkopf,
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5 eine Anordnung von Lagerbock und Nocken, veranschaulicht für die obere Totpunktstellung des Ventils, gesehen in Richtung der Rotationsachse der Nockenwelle,
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6 in einer Draufsicht den Lagerbock und die beiden benachbart des Lagerbocks angeordneten Tassenstößel.
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1 veranschaulicht einen von zwei Zylinderköpfen einer als Boxermotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine mit sechs Zylindern. Der jeweilige Zylinderkopf 2 der veranschaulichten Verbrennungskraftmaschine 1 weist somit drei Zylinder auf. Im Zylinderkopf 2 der Verbrennungskraftmaschine 1 ist im Bereich der Einlassventile eine Nockenwelle 3 und im Bereich der Auslassventile eine Nockenwelle 4 gelagert. Jede Nockenwelle 3 bzw. 4 ist mittels drei jeweils in Abstand zueinander angeordneten Lagerböcken 5 im Zylinderkopf 2 gelagert. Auf abgewandten Seiten jedes Lagerbockes 5 ist ein Ventilstößel angeordnet, der Bestandteil eines im Zylinderkopf 2 verschieblich gelagerten, nicht veranschaulichten Ventils ist. Die Ventilstößel der Auslassventile, somit die der Nockenwelle 4 zugeordneten Ventilstößel sind als übliche Tassenstößel 6 ausgebildet, wobei der jeweilige Tassenstößel 6 in Kontakt mit einem Nocken 7 der Nockenwelle 4 ist. Die Ventilstößel der Einlassventile sind als schaltbare Tassenstößel 8 ausgebildet, wobei der jeweilige schaltbare Tassenstößel 8 aus zwei ineinander liegenden Stößelteilen 9 und 10 besteht, mit denen wahlweise ein großer Nocken 11 oder ein kleiner Nocken 12 zusammenwirkt. Die unterschiedlichen Nocken 7, 11 und 12 sind insbesondere in der 2 veranschaulicht.
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Wie insbesondere der Darstellung der 3 und 4 zu entnehmen ist, weist der jeweilige Lagerbock 5 einen zentralen Aufnahmeabschnitt 13 und zwei auf abgewandten Seiten dieses Abschnitts 13 angeordnete seitliche Ansätze 14 mit parallelen Bohrungen 15 auf. Die Bohrungen 15 dienen der Aufnahme von Schrauben 16, die durch die Bohrungen 15 und Passhülsen 17 gesteckt sind. Die Schrauben 16 sind in mit Gewinde versehene Aufnahmen 18 des Zylinderkopfs 2 eingeschraubt. Die dem Zylinderkopf 2 zugewandte Kontur des Lagerbocks 2 entspricht hierbei der Kontur des Zylinderkopfs 2, die dem Lagerbock 5 zugewandt ist. Auch die Breiten von Lagerbock 5 und Zylinderkopf 2 in diesem Bereich entsprechen einander. Unter Breite wird hierbei die Erstreckung von Lagerbock 5 bzw. Zylinderkopf 2 in Richtung der Rotationsachse 25 der dem jeweiligen Lagerbock 5 zugeordneten Nockenwelle 3 bzw. 4 verstanden.
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Die Nockenwelle 3 bzw. 4 ist als Rohr 19 mit den aufgesetzten Nocken 7 bzw. 11, 12 ausgebildet. Der jeweilige Lagerbock 5 ist einteilig ausgebildet und überdies sind die Lagerböcke 5 identisch ausgebildet.
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Wie der Darstellung der 3 und 4 zu entnehmen ist, weist der Zylinderkopf 2 im Bereich des jeweiligen Lagerbocks 5 eine Aufnahme 20 für eine Ölführungshülse 21 auf, wobei das Innere der Ölführungshülse in Strömungsverbindung mit einem zur Aufnahme 20 geführten Kanal des Zylinderkopfs 2 steht. Dieser Kanal ist konzentrisch zur Aufnahme 20 angeordnet. Ferner steht das Innere der Ölführungshülse 21 in Strömungsverbindung mit einer Durchgangsbohrung 22 des Lagerbocks. Der Durchmesser des Durchgangs 22 entspricht dem Innendurchmesser der Ölführungshülse 21. Des Weiteren ist ein Dichtelement 23 zum Abdichten von Zylinderkopf 2 und Lagerbock 5 im Bereich der Ölführungshülse 21 vorgesehen. Dieses Dichtelement 23 ist als Platte ausgebildet und mit einem Durchgang 24 für die Ölführungshülse 21 vorgesehen. Der Durchmesser des Durchgangs 24 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser der Ölführungshülse 21. Das Dichtelement besteht aus Kunststoff und besitzt unter Einwirkung einer auf dieses ausgeübten Vorspannung Federeigenschaft. Demzufolge hat das Dichtelement die Funktion einer Federdichtungsträgerplatte. Die Stärke der Platte beträgt vorzugsweise 0,5 bis 1 mm.
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Vor dem Verbinden von jeweiligem Lagerbock 5 mit dem Zylinderkopf 2 wird die Ölführungshülse 21 in die Aufnahme 20 des Zylinderkopfs 2 eingesteckt und das Dichtelement 23 auf die Ölführungshülse 21 aufgesteckt, die den Durchgang 24 des Dichtelements 23 durchsetzt. Anschließend wird der Lagerbock 5 bezüglich des Zylinderkopfes 2 positioniert und mittels der beiden Schrauben 16, unter zusätzlicher Verwendung der beiden Passhülsen 17, der Lagerbock 5 mit dem Zylinderkopf 2 verschraubt. Hierbei wird durch entsprechende Vorspannung des Dichtelements 23 eine Nockenwellendämpfung gezielt eingestellt; aufgrund der Federeigenschaft des Dichtelements 23.
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Die 5 und 6 veranschaulichen die geometrischen Verhältnisse von jeweiligem Lagerbock 5 und zugeordnetem Nocken 7 bzw. Nocken 11 oder 12, ferner von jeweiligem Lagerbock 5 und den beiden diesem zugeordneten Tassenstößel 6 bzw. äußerem Stößelteil 10 des schaltbaren Tassenstößels 8.
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Veranschaulicht ist, dass, bezogen auf die Achsrichtung der Nockenwelle, veranschaulicht durch deren Rotationsachse 25, der jeweilige Lagerbock 5 eine Breite C aufweist, die größer ist als der Abstand der beiden, den abgewandten Seiten dieses Lagerbocks 5 zugeordneten Ventilstößeln 6, 10, veranschaulicht durch das Maß D. Ferner ist der Grundkreisradius R des den jeweiligen Tassenstößel 6, 10 kontaktierenden Nockens 7, 11, 12 größer als die Höhe des Lagerbocks 5, gemessen von der Lagerachse dieses Lagerbocks, somit bei vom Lagerbock 5 aufgenommener Nockenwelle 3 bzw. 4 der Rotationsachse 25 dieser Nockenwelle senkrecht zu dieser Lagerachse bzw. Rotationsachse in Richtung des Ventilstößels. Der Grundkreisradius R ist größer als die Höhe A des Lagerbocks 5, von der Rotationsachse 25 senkrecht zur Lagerebene des Lagerbocks 5 im Zylinderkopf 2 in Richtung des Tassenstößels 6, 10 gemessen. Mit B ist der Abstand des jeweiligen Tassenstößels 6, 10, somit des Ventils, von der senkrecht zur Rotationsachse 25 verlaufenden Symmetrieachse des Lagerbocks 5 bezeichnet.
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Aufgrund dieser Gestaltung der Verbrennungskraftmaschine ist sichergestellt, dass der Ventilstößel/Tassenstößel 6, 10 immer beabstandet zum Lagerbock 5 angeordnet ist, somit, bei einer Anordnung des Lagerbocks 5 oberhalb des Ventilstößels 6, 10, dieser immer unterhalb des Lagerbocks 5 angeordnet ist. Demzufolge kann selbst dann, wenn die auf benachbarten Seiten des Lagerbocks 5 angeordneten Ventilstößel 6, 10 relativ dicht zueinander angeordnet sind, eine relativ große Lagerbreite der Nockenwelle 3 bzw. 4 realisiert werden bzw. bei vorgegebener Lagerbreite der Nockenwelle 3 bzw. 4 können diese benachbarten Ventilstößel 6, 10 relativ dicht zueinander platziert werden. Bei kleinem Ventilabstand lässt sich eine reduzierte Lagerbreite, insbesondere durch einen Sichelverschnitt, wie er durch die Kontur 26 in 5 veranschaulicht ist, realisieren.
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Die Bezugsziffer 27 veranschaulicht die senkrecht zur Blattebene des Zeichnungsblatts verlaufende Anlagekontur des Tassenstößels 6 bzw. 10, die der Nocken 7 bzw. 11 bzw. 12 im Bereich seiner Außenkontur 28 kontaktiert. Der Nocken 7 ist in 5 in derjenigen Position veranschaulicht, in der sich das Ventil in seiner geschlossenen Position befindet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungskraftmaschine
- 2
- Zylinderkopf
- 3
- Nockenwelle
- 4
- Nockenwelle
- 5
- Lagerbock
- 6
- Tassenstößel
- 7
- Nocken
- 8
- schaltbarer Tassenstößel
- 9
- Stößelteil
- 10
- Stößelteil
- 11
- Nocken
- 12
- Nocken
- 13
- Aufnahmeabschnitt
- 14
- Ansatz
- 15
- Bohrung
- 16
- Schraube
- 17
- Passhülse
- 18
- Aufnahme
- 19
- Rohr
- 20
- Aufnahme
- 21
- Ölführungshülse
- 22
- Durchgang
- 23
- Dichtelement
- 24
- Durchgang
- 25
- Rotationsachse
- 26
- Kontur/Sichelverschnitt
- 27
- Anlagekontur
- 28
- Außenkontur
- A
- Höhe Lagerbock
- B
- Ventilabstand
- C
- Breite Lagerbock
- D
- Abstand Ventilstößel
- R
- Grundkreisradius Nocken
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202006018359 U1 [0002]
- US 5562072 [0003]
