DE202008005019U1

DE202008005019U1 - Zylinderkopfhaube für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE202008005019U1
Application number: DE202008005019U
Authority: DE
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2008-04-10
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2018-04-11

Abstract

Zylinderkopfhaube für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einem radial wirkenden Dichtelement (15) zum angrenzenden Bauteil, dadurch gekennzeichnet, dass Lagerschalen (17, 170) vorgesehen sind und durch eine Verschraubung der Lagerschalen (17, 170) mit korrespondierenden motorfesten Lagerschalen die Zylinderkopfhaube (10) am Motorblock befestigt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zylinderkopfhaube für einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Aus der WO 2006/021545 ist eine Zylinderkopfhaube bekannt, bei der der Verbindungsbereich und der Dichtungsbereich unabhängig voneinander ausgebildet und örtlich getrennt sind. Durch die besondere Gestaltung des Dichtungsbereiches schließt die von dem Dichtungselement übertragene Dichtkraft einen Winkel mit der vertikalen Befestigungsrichtung der Zylinderkopfhaube ein, wodurch sich eine laterale, insbesondere radiale Dichtkraftkomponente einstellt. Aufgrund dieser Ausführung mit lateral wirkender Dichtung sind die Rückstellkräfte, welche im Bereich der Verbindungselemente auf die Zylinderkopfhaube wirken, stark reduziert. Die Verbindungselemente müssen lediglich die Funktion einer Verliersicherung übernehmen. Dies hat zur Folge, dass zum einen das Dichtungselement in vertikaler Richtung, d. h. in Richtung der Befestigungskraft, nur gering beansprucht ist, und zum anderen – aufgrund der geringen Größe der Befestigungskraft – auch nur eine geringe Anzahl von Verbindungselementen erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zylinderkopfhaube zu schaffen, die ohne zusätzliche Befestigungselemente am Zylinderkopf be festigt werden kann, indem bereits für andere Komponenten verwendete Befestigungselemente zusätzlich zur Befestigung der Zylinderkopfhaube genutzt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßig Weiterbildungen an.
Offenbarung der Erfindung
Bei der erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaube werden die Befestigungselemente zur Befestigung der Lagerschalen am Motorblock genutzt, um die Zylinderkopfhaube zu befestigen. Bei modernen Brennkraftmaschinen wird das Lager einer Welle, beispielsweise der Nockenwelle, üblicherweise durch je zwei Lagerschalen gebildet. Eine Lagerschale ist motorfest am Zylinderkopf befestigt, die korrespondierende Lagerschale wird auf die erste Lagerschale aufgesetzt und mit dieser verschraubt. Bei diesem Schraubvorgang wird die erfindungsgemäße Zylinderkopfhaube mit befestigt. Es sind somit keine zusätzlichen Befestigungselemente zum Befestigen der Zylinderkopfhaube notwendig.
In einer ersten Ausführungsform sind die Lagerschalen durch die Zylinderkopfhaube durchgesteckt und die Durchgangsbohrung mittels einer geeigneten eingelegten Dichtung gegen die Zylinderkopfhaube abgedichtet. Durch die Ausführung der Lagerschalen als separates Bauteil ist eine Vormontage der Welle im Zylinderkopf möglich, bevor die Zylinderkopfhaube montiert wird. Die Zylinderkopfhaube wird auf die vormontierten La gerschalen aufgelegt und mit den Befestigungselementen der Lagerschalen befestigt. Im Reparatur- oder Servicefall kann die Zylinderkopfhaube nach Lösen der Befestigungselemente vom Zylinderkopf abgenommen werden, ohne die Lagerstellen demontieren zu müssen.
Die Zylinderkopfhaube kann Funktionsintegrationen aufweisen, wie beispielsweise einen integrierten Luftverteiler 11 zur Verteilung der Verbrennungsluft für die Brennkraftmaschine von einem Lufteintritt über einen Luftsammelraum in die einzelnen Luftkanäle, die zum Verbrennungsraum führen. In die Zylinderkopfhaube können auch andere Funktionen integriert sein, wie beispielsweise eine Ölabscheidung, die aus dem ölhaltigen Blow-by-Gas das Öl abscheidet, während das Gas der Verbrennungsluft zugeführt wird. Auch ein Luftfilter zur Filtration der Umgebungsluft vor Eintritt in den Luftverteiler 11 kann in die Zylinderkopfhaube integriert sein.
Durch die Ausführung der Lagerschalen als separate Bauteile und der Abdichtung der Lagerschalen zu der Zylinderkopfhaube ist es möglich, durch eine geeignete Geometrie eine schallisolierende Entkopplung der Zylinderkopfhaube vom Motorblock zu erreichen. Die Dichtelemente sind so angeordnet, dass kein direkter Kontakt zwischen dem Material der Zylinderkopfhaube und dem Motorblock besteht. Im Bereich der Lagerschalen befinden sich die Dichtelemente zwischen der Lagerschale und der Zylinderkopfhaube. Die am Rande der Zylinderkopfhaube umlaufende Dichtung trennt die Zylinderkopfhaube von dem Motorblock. Sind zusätzliche Dicht elemente beispielsweise an den Kerzenschächten der Zylinderkopfhaube vorgesehen, so sind auch diese Dichtelemente zwischen Motorblock und Zylinderkopfhaube angeordnet.
Die Zylinderkopfhaube kann über die Lagerschalen entweder an dem Zylinderkopf oder an einem Leiterrahmen, der am Zylinderkopf montiert ist, befestigt sein. Dieser Leiterrahmen ist zwischen Zylinderkopf und Zylinderkopfhaube angeordnet und bildet die unteren Lagerschalen aus. Je nach Befestigungssituation ist die Zylinderkopfhaube an der Durchführung der Lagerschalen und zum Zylinderkopf oder Leiterrahmen hin abgedichtet.
In einer zweiten Ausführungsform sind die Lagerschalen von dem Material der Zylinderkopfhaube umspritzt und mit dieser untrennbar verbunden. Es sind somit keine zusätzlichen Dichtmittel erforderlich, um die Lagerschalen gegen die Zylinderkopfhaube abzudichten. Die Lagerschalen werden mit der Zylinderkopfhaube zusammen auf dem Zylinderkopf oder dem Leiterrahmen montiert. Die Abdichtung der umspritzten Lagerschalen zu der Zylinderkopfhaube kann durch einen elastischen Bereich der Zylinderkopfhaube um die Lagerschalen herum erreicht werden. Alternativ kann die Abdichtung zwischen Zylinderkopfhaube und Lagerschale auch durch eine Labyrinthdichtung erreicht werden, bei der die Lagerschale im Kontaktbereich zur Zylinderkopfhaube eine spezielle Geometrie aufweist, die die Kontaktstelle zwischen Zylinderkopfhaube und Lagerschale abdichtet.
Die Zylinderkopfhaube kann in einer bevorzugten Ausführungsform aus einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise einem gefüllten Polyamid, hergestellt werden. Es ist darüber hinaus denkbar, die Zylinderkopfhaube aus einem duroplastischen Werkstoff herzustellen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Es zeigen:
1 die Draufsicht auf die Zylinderkopfhaube,
2 eine perspektivische Unteransicht der Zylinderkopfhaube,
3 eine Lagerschale zum Einsetzen in die Zylinderkopfhaube,
4 einen Schnitt durch die Zylinderkopfhaube mit der Darstellung der eingesetzten Lagerschalen,
5 die Draufsicht auf eine Zylinderkopfhaube mit umspritzten Lagerschalen,
6 eine perspektivische Unteransicht der Zylinderkopfhaube mit umspritzten Lagerschalen,
7 eine Lagerschale, die zum Umspritzen geeignet ist,
8 einen Schnitt durch die Zylinderkopfhaube mit umspritzten Lagerschalen.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
1 zeigt in der Draufsicht eine Zylinderkopfhaube 10 mit einem integrierten Luftverteiler 11 und einer Ölabscheidung 12. In Längsrichtung verlaufen Öffnungen 13 für die Zündkerzen (nicht dargestellt) mit seitlich davon angeordneten Durchführungen 14 für die Befestigung der Lagerschalen. Um die Zylinderkopfhaube 10 verläuft ein Dichtelement 15 mit einer Dichtkraft in einem Winkel zur vertikalen Befestigungsrichtung A (siehe 4) der Zylinderkopfhaube. Dargestellt ist eine Zylinderkopfhaube 10 für eine Vierzylinderbrennkraftmaschine. Es ist jedoch in anderen Ausführungsformen denkbar, die erfindungsgemäße Lösung auch für eine andere Zylinderanzahl zu nutzen – unabhängig vom Brennverfahren der Brennkraftmaschine.
2 zeigt in der perspektivischen Unteransicht die Aufnahmen 16 für die Dichtelemente 25 (siehe 4) der Lagerschalen 17 in der Zylinderkopfhaube 10. Die Anzahl und Verteilung der Befestigungspunkte 18 sowie der Dichtungsaufnahmen variieren je nach Anwendungsfall. In dem gezeigten Beispiel sind für zwei Wellen je vier Lagerschalen 17 mit je zwei Befestigungspunkten 18 vorgesehen, von denen zwei in der 2 gezeigt sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist zwischen je zwei Lagerschalen 17 eine Öffnung 13 mit einer Dichtstelle 19 für die Zündkerzen (nicht dargestellt) vorgesehen. Bei einer Integration von Zusatzfunktionen sind ggf. weitere Dichtstellen erforderlich, beispielsweise die Abdichtung der Durchführung 21 der Luftkanäle 20 von dem Luftsammler 11 zum Zylinderkopf. Um weitere Funktionen in die Zylinderkopfhaube 10 integrieren zu können, ist es möglich, die Zylinderkopfhaube 10 aus mehreren Einzelteilen zusammenzufügen. Hierzu eignet sich beispielsweise das Verschweißen von mehreren Kunststoffschalen zu einem Bauteil. In einer anderen Ausführung ist es auch denkbar, eine Zylinderkopfhaube im Kernschmelzverfahren herzustellen.
3 zeigt die Lagerschale 17 als Einzelteil, die als separates Bauteil montiert wird. Die Lagerschale 17 weist eine Lagerfläche 22 und Durchführungen 18 für die Befestigungselemente 23 (siehe 4) auf. An dem der Zylinderkopfhaube 10 zugewandten Ende der Lagerschale 17 befindet sich der Dichtsitz 24 für die Dichtelemente 25 zur Abdichtung der Lagerschale 17 gegen die Zylinderkopfhaube 10. Die Lagerschale 17 kann beispielsweise im Druckgussverfahren aus einem geeigneten Metall hergestellt werden.
4 zeigt einen Schnitt durch die Zylinderkopfhaube 10 mit eingesetzten Lagerschalen 17 durch die Befestigungselemente 23. Dargestellt ist eine umlaufende Dichtung 15 mit einem U-Profil, die gegenüber einem Steg 26, der durch den Leiterrahmen 27 oder den Zylinderkopf 28 (siehe 8) gebildet wird, abgedichtet ist. Die Lagerschalen 17 sind durch Dichtelemente 25, beispielsweise O-Ringe, gegenüber der Zylinderkopfhaube 10 abgedichtet. Sind weitere Öffnungen 13 in der Zylinderkopfhau be 10, beispielsweise für Zündkerzen oder Glühkerzen, vorgesehen, so sind diese ebenfalls abgedichtet. Dies kann wahlweise durch O-Ringe oder Formdichtungen erfolgen. Die Dichtelemente 25 können vor der Montage entweder auf die Lagerschalen 17 aufgesteckt werden oder in der Zylinderkopfhaube 10 befestigt sein, bevor die Zylinderkopfhaube 10 auf die Lagerschalen 17 und Leiterrahmen 27 oder den Zylinderkopf 28 montiert wird. Zur akustischen Entkopplung der Zylinderkopfhaube 10 vom Motorblock ist es vorteilhaft, einen direkten Kontakt zwischen der Zylinderkopfhaube 10 und dem Motorblock bzw. Leiterrahmen 27 und den Lagerschalen 17 zu vermeiden. Dies geschieht, indem die Dichtelemente 15, 25 zwischen Zylinderkopf und motorfesten Komponenten angeordnet sind.
5 zeigt eine Draufsicht auf die Zylinderkopfhaube 10 in der Ausführungsform mit umspritzten Lagerschalen 170. Die Lagerschalen 170 bilden zusammen mit den korrespondierenden motorfesten Lagerschalen die Führung für zwei parallel angeordnete Nockenwellen. Jede Nockenwelle wird durch vier Lagerschalen 170 gehalten, die wiederum von je zwei Befestigungselementen 23 (siehe 8) gehalten werden. Diese Befestigungselemente 23 werden von oben durch die Lagerschalen 170 durchgesteckt und mit der unteren Lagerschale motorfest verschraubt. Am Außenrand der Zylinderkopfhaube 10 ist umlaufend ein Dichtelement 15 angebracht. In die Zylinderkopfhaube 10 integriert ist ein Ölabscheider 12, der das Öl aus dem Blow-by-Gas trennt und die gereinigte Luft über einen Blow-by-Stutzen 29 für einen Schlauchanschluss nach außen führt. Zusätzlich weist die Zylinderkopfhaube 10 einen Luftverteiler 11 auf, der die Luft für die Verbrennung von einem Lufteintritt 30 durch einen Sammelraum 31 zu Luftkanälen 20 verteilt und die Luft in die Brennkammer führt.
6 zeigt eine perspektivische Unteransicht der Zylinderkopfhaube 10 mit umspritzten Lagerschalen 170. Die Luftkanäle 20 des Luftverteilers 11 enden in einer Ebene und sind mit Dichtelementen gegen den Motorblock abgedichtet. In der Mitte der Zylinderkopfhaube sind in einer Reihe Öffnungen 13 angeordnet, die eine Montage der Zündkerzen durch die Zylinderkopfhaube 10 am Motorblock ermöglichen. Diese Öffnungen 13 sind durch Dichtelemente 34 abgedichtet, die in eine Vertiefung 19 eingelegt sind.
7 zeigt eine Lagerschale 170 als Einzelteil. Die Lagerschale 170 wird in das Zylinderkopfhaubenwerkzeug eingelegt und während des Herstellprozesses der Zylinderkopfhaube von dem Material der Zylinderkopfhaube 10 umspritzt. Hierzu ist am oberen Ende ein Absatz 32 angebracht, der ein sicheres Umspritzen und die Abdichtung der Lagerschale 170 zur Zylinderkopfhaube 10 ermöglicht. Die Lagerschale 170 wird zwischen zwei Flanschebenen 33, 33' von dem Material der Zylinderkopfhaube 10 umgeben. Dieser umspritzte Bereich erstreckt sich von dem oberen Absatz 32 zu einer unteren Platte 33. Am entgegengesetzten Ende der Lagerschale 170 befindet sich der Lagersitz 22. Durch die Lagerschale 170 führen zwei Durchgangsbohrungen 18, die die Befestigungselemente 23 (siehe 8) aufnehmen. Die Verbindung kann auch mit beliebigen anderen Konturen sichergestellt werden, etwa mit mehrfachen Absätzen oder Absätzen mit einem Hinterschnitt.
8 zeigt einen Schnitt durch eine Zylinderkopfhaube 10 in der Ausführungsform mit umspritzten Lagerschalen 170. Zu sehen ist der Schnitt quer zur Längsrichtung der Zylinderkopfhaube durch die Mitte der Lagerschalen 170. Das umlaufende Dichtelement 15 der Zylinderkopfhaube 10 ist U-förmig ausgebildet und greift auf einen Steg 26, der am Zylinderkopf 28 ausgebildet ist. In einer anderen Ausführungsform ist es möglich, in dem Leiterrahmen 27 oder Zylinderkopf 28 ein Nutprofil abzubilden, in das eine stegförmige Dichtung eingreift. Die Lagerschalen 170 sind in einem oberen Bereich zwischen einer Platte 33 und einem Absatz 32 von dem Material der Zylinderkopfhaube 10 umgeben. Eine separate Abdichtung ist an dieser Stelle nicht erforderlich, da durch das Umspritzen das Material der Zylinderkopfhaube 10 spaltfrei um die Lagerschale 170 herum anliegt. Durch eine spezielle Geometrie der Lagerschalen 170 in diesem Bereich kann eine zusätzliche Labyrinthwirkung erreicht werden, so dass es zu keiner Leckage an dieser Stelle kommt. Zwischen den Lagerschalen 170 ist die Öffnung 13 für die Zündkerzen, der sog. Kerzenschacht, angeordnet. Dieser wird mit einer zusätzlichen Dichtung 34 gegenüber dem Motorblock abgedichtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2006/021545 [0002]

Claims

Zylinderkopfhaube für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einem radial wirkenden Dichtelement (15) zum angrenzenden Bauteil, dadurch gekennzeichnet, dass Lagerschalen (17, 170) vorgesehen sind und durch eine Verschraubung der Lagerschalen (17, 170) mit korrespondierenden motorfesten Lagerschalen die Zylinderkopfhaube (10) am Motorblock befestigt ist.
Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschalen (17) als separate Bauteile in die Zylinderkopfhaube (10) eingesteckt und im Kontaktbereich zur Zylinderkopfhaube (10) mit Kunststoff abgedichtet sind.
Zylinderkopfhaube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese schwingungsdämpfend befestigt und zwischen Befestigungselement (23) und Dichtelement (25) verspannt ist.
Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschalen (17) im Kontaktbereich zur Zylinderkopfhaube von dem Material der Zylinderkopfhaube (10) umspritzt sind.
Zylinderkopfhaube nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese gegen einen Leiterrahmen (27) abgedichtet ist.
Zylinderkopfhaube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese gegen den Zylinderkopf (28) abgedichtet ist.
Zylinderkopfhaube nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in diese weitere Bauteile, insbesondere ein Luftverteiler (11) zur Versorgung der Brennkraftmaschine mit Verbrennungsluft oder ein Ölabscheider (12) oder ein Luftfilter integriert sind.
Zylinderkopfhaube nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese weitere Dichtstellen (24), insbesondere Kerzenschachtdichtungen, aufweist.
Zylinderkopfhaube nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus thermoplastischen Kunststoff hergestellt ist.
Zylinderkopfhaube nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus einem duroplastischen Kunststoff hergestellt ist.
Zylinderkopfhaube nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement ein umlaufendes U-Profil aufweist und um einen korrespondierenden Steg (26) am motorfesten Bauteil verläuft.