EP0704614B1 - Ventilhaube - Google Patents

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EP0704614B1 EP95114436A EP95114436A EP0704614B1 EP 0704614 B1 EP0704614 B1 EP 0704614B1 EP 95114436 A EP95114436 A EP 95114436A EP 95114436 A EP95114436 A EP 95114436A EP 0704614 B1 EP0704614 B1 EP 0704614B1
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plastic
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    • F02F7/006—Camshaft or pushrod housings
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Definitions

  • the invention relates to an acoustically decoupled valve cover for internal combustion engines based on plastic or metal as a hood material with a with elastic plastic seal as sealing material and connecting elements Disc springs that acoustically decouple the valve cover from the engine housing.
  • Valve covers cover the camshafts of internal combustion engines.
  • On the The underside of the hood is usually the connection to the cylinder head with a Sealed gasket. This seal is attached to the Cylinder head preloaded to provide the required surface pressure for sealing the connection between the valve cover and the cylinder head.
  • the valve cover is traditionally made of aluminum. Sometimes when the hood shape and the fastening concept allow it, also plastic used, e.g. Polyamide.
  • plastic used, e.g. Polyamide.
  • the use of plastic as a hood material is advantageous compared to the use of metal, in particular aluminum, since it does so Manufacturing costs can be saved, the hood a lower weight and a has better surface quality.
  • valve cover material The use, in particular of plastic as the valve cover material, proves in the previously known valve cover designs for the following reasons as disadvantageous:
  • the preload load case occurs for a long time (ie over 10 3 - 10 4 hours) in connection with high temperature fluctuations (from -40 ° C - 140 ° C) or also with time-lapse testing within 10 3 h and a temperature of 130 - 150 ° C .
  • a high temperature and the longevity of the load prove to be unfavorable for thermoplastics and the creep of the material is accelerated. Creep is understood here to mean a permanent change in shape resulting in a loss of preload until leakage of the valve cover occurs.
  • the fastening screws would have to be tightened at regular intervals to compensate, but this is not possible for various reasons.
  • decoupling elements mentioned are comparatively expensive to manufacture. Since they also have a soft intermediate layer made of an elastomer, they increase the risk of a loss of pre-tension by setting and creeping effects. This makes it clear that e.g. uncoupled plastic hoods so far have been used.
  • the object of the invention is an acoustically decoupled valve cover To provide, especially made of plastic, preferably thermoplastic Plastic, as a hood material, which does not have the disadvantages mentioned and in particular the acoustic decoupling while maintaining the Prestressing over a long period possible.
  • an acoustically decoupled Valve cover for internal combustion engines based on plastic, in particular thermoplastic, or metal, especially aluminum, magnesium, Steel or titanium, particularly preferably made of glass fiber reinforced polyamide-66, with an elastic plastic seal as a sealing material and one or several connecting elements, preferably screws, for connecting the Valve cover with the motor housing, for fixing the valve cover on the motor housing fasteners are underlaid with disc springs that the Pass on the pretensioning of the fastening elements to the valve cover, in Operating point a horizontal characteristic curve in the force / travel characteristic have (corresponding to a spring rate of 0) and at which the disc springs be guided in a seat of the valve cover.
  • the structure shown in FIG. 2 is an example of a central screw connection described.
  • the valve cover 1 is underlaid with a plate spring 5 Fastening screw 4 with the housing of the engine block 2 below connected.
  • the sealing of the valve cover 1 with the help of the seal 3 can under Using the usual temperature-resistant sealing materials will. Because of the low Shore hardness that can be achieved, in particular silicone seals, e.g. Silopren LSR 2030, Bayer, as proven acoustic decoupling elements.
  • the fastening screw 4 can be a in a variant shown in FIG have small paragraph 8 at the top of the screw shaft to prevent premature Prevent the disc spring from being placed on the underside of the screw head. Accordingly, a support surface 7 can also be in the disc spring seat 6 of the valve cover be provided. An additional sealing membrane 9, which may be used can prevent the escape of oil in the area of the fastening elements.
  • valve covers e.g. Flange fittings according to the invention be provided.
  • the flange advantage becomes the cost advantage compared to known valve covers reinforced due to the larger number of required fasteners.
  • With the central screw connection shown is considered another effect that would otherwise be due to different coefficients of thermal expansion between the plastic (the valve cover) and the Cast iron or aluminum (of the motor housing) inevitable temperature dependence the preload is eliminated.

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Description

Die Erfindung betrifft eine akustisch entkoppelte Ventilhaube für Verbrennungsmotoren auf Basis von Kunstoff oder Metall als Haubenmaterial mit einer elastischen Kunststoffdichtung als Dichtmaterial und Verbindungselementen mit Tellerfedern, die die Ventilhaube vom Motorgehäuse akustisch entkoppeln.
Ventilhauben decken die Nockenwellen von Verbrennungsmotoren ab. Auf der Haubenunterseite wird üblicherweise die Verbindung zum Zylinderkopf mit einer Dichtung abgedichtet. Diese Dichtung wird durch Befestigungsschrauben auf dem Zylinderkopf vorgespannt, um die erforderliche Flächenpressung zum Abdichten der Verbindung zwischen Ventilhaube und Zylinderkopf aufzubringen.
Traditionell wird die Ventilhaube aus Aluminium gefertigt. Bisweilen wird, wenn die Haubenform und das Befestigungskonzept es zulassen, auch Kunststoff eingesetzt, z.B. Polyamid. Der Einsatz von Kunststoff als Haubenmaterial ist vorteilhaft gegenüber dem Einsatz von Metall, insbesondere Aluminium, da hierbei Herstellungskosten eingespart werden, die Haube ein niedrigeres Gewicht und eine bessere Oberflächenqualität aufweist.
Neuere verstärkte Anforderungen der Reduzierung der Schallemmission von Verbrennungsmotoren erfordern eine akustische Entkopplung der Ventilhaube vom Motorgehäuse. Diese Entkopplung betrifft die beiden Schalleitungspfade, nämlich die Dichtung einerseits, und die Schraubenbefestigungen der Ventilhaube andererseits. Die Entkopplung wird bei der Dichtung durch entsprechend weiches Dichtungsmaterial und bei der Befestigung der Haube durch sogenannte Entkopplungselemente unter den Befestigungsschrauben erreicht.
Die Verwendung, insbesondere von Kunststoff als Ventilhaubenmaterial, erweist sich aus den folgenden Gründen bei bisher bekannten Ventilhaubenkonstruktionen als nachteilhaft:
Der Lastfall Vorspannung tritt langzeitig (d.h. über 103 - 104 Stunden) in Verbindung mit hohen Temperaturschwankungen (von -40°C - 140°C) oder auch bei Zeitrafferprüfung innerhalb von 103 h und einer Temperatur von 130 - 150°C auf. Eine hohe Temperatur und die Langzeitigkeit der Belastung erweisen sich als für Thermoplaste ungünstig und das Kriechen des Materials wird dabei beschleunigt. Unter Kriechen wird hierbei eine bleibende Formänderung mit der Folge eines Vorspannungsverlustes bis zum Eintritt der Leckage der Ventilhaube verstanden. In der Praxis müßten daher als Ausgleich die Befestigungsschrauben in regelmäßigen Intervallen nachgezogen werden, was sich aber aus unterschiedlichen Gründen verbietet.
Die genannten Entkopplungselemente sind vergleichsweise teuer in der Herstellung. Da sie auch eine weiche Zwischenschicht aus einem Elastomer haben, verstärken sie durch Setz- und Kriecheffekte die Gefahr eines Vorspannungsverlustes. Hierdurch wird klar, daß z.B. entkoppelte Kunststoffhauben bislang nicht zum Einsatz gekommen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine akustisch entkoppelte Ventilhaube bereitzustellen, insbesondere aus Kunststoff, bevorzugt thermoplastischem Kunststoff, als Haubenmaterial, die die genannte Nachteile nicht aufweist und insbesondere die akustische Entkopplung bei gleichzeitigem Erhalt der Vorspannung über einen möglichst langen Zeitraum ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine akustisch entkoppelte Ventilhaube für Verbrennungsmotoren auf Basis von Kunststoff, insbesondere thermoplastischem Kunststoff, oder Metall, insbesondere Aluminium, Magnesium, Stahl oder Titan, besonders bevorzugt aus glasfaservertärktem Polyamid-66, mit einer elastischen Kunststoffdichtung als Dichtungsmaterial und einen oder mehreren Verbindungselementen, bevorzugt Schrauben, zur Verbindung der Ventilhaube mit dem Motorgehäuse, bei der zur Befestigung der Ventilhaube auf dem Motorgehäuse Befestigungselemente mit Tellerfedern unterlegt sind, die die Vorspannung der Befestigungselemente an die Ventilhaube weitergeben, im Betriebspunkt einen horizontalen Kennlinienverlauf in der Kraft/Federweg-Kennlinie aufweisen (entsprechend eienr Federrate von 0) und bei der die Tellerfedern in einem Sitz der Ventilhaube geführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Befestigungselemente sowie der Tellerfedersitz der Ventilhaube mit zusätzlichen Auflageflächen für die Tellerfedern versehen.
Durch den Einsatz der Tellerfedern bei der erfindungsgemäßen Ventilhaube wird zum einen eine akustische Trennung der Haube von den Befestigungsschrauben erreicht, da die Federkonstante am Betriebspunkt der Tellerfeder etwa 0 ist. Desweiteren wird eine Kompensation eines Vorspannungsverlustes erreicht. Der Vorspannungsverlust der Kunststoffhaube aufgrund von Materialermüdung als Funktion der Temperatur und Zeit, bewirkt lediglich, daß der Betriebspunkt im Kraft-Vorspannungsdiagramm der Tellerfeder (s. Fig. 1) nach links ausweicht ohne daß aber die Vorspannkraft geringer wird. Hierbei wird die Dichtfunktion der Ventilhaube unverändert erhalten. Ein weiterer Vorteil des Einsatzes von Tellerfedern gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Tellerfedern in der Herstellung vorsichtig geschätzt um eine Größenordnung preisgünstiger sind als übliche Entkopplungselemente. Sie weisen zudem einen geringeren Platzbedarf auf.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert.
In den Figuren zeigen
Fig. 1
ein schematisches Federkraft-Vorspannungsdiagramm einer Tellerfeder,
Fig. 2
eine Schnittzeichnung der erfindungsgemäßen Ventilhaube,
Fig. 3
eine bevorzugte Tellerfederform bei der Verwendung von Standardschrauben.
Der in Fig. 2 gezeigte Aufbau ist beispielhaft für eine Zentralverschraubung beschrieben. Die Ventilhaube 1 wird über eine mit einer Tellerfeder 5 unterlegte Befestigungsschraube 4 mit dem Gehäuse des darunter befindlichen Motorblocks 2 verbunden. Die Abdichtung der Ventilhaube 1 mit Hilfe der Dichtung 3 kann unter Verwendung der üblichen temperaturbeständigen Dichtungsmaterialien bewirkt werden. Hierbei haben sich wegen der erreichbaren niedrigen Shorehärten, insbesondere Silikondichtungen, z.B.. Silopren LSR 2030, Firma Bayer, als vorteilhafte akustische Entkopplungsglieder erwiesen.
Die Befestigungsschraube 4 kann in einer in Fig. 2 gezeigten Variante einen kleinen Absatz 8 am oberen Ende des Schraubenschaftes haben, um ein vorzeitiges Anlegen der Tellerfeder auf die Unterseite des Schraubenkopfes zu verhindern. Entsprechend kann auch im Tellerfedersitz 6 der Ventilhaube eine Auflagefläche 7 vorgesehen sein. Eine gegebenenfalls einzusetzende zusätzliche Dichtmembran 9 kann im Bereich der Befestigungselemente den Austritt von Öl verhindern.
Bei der Verwendung genormter Standardschrauben kann man auch den Innendurchmesser der Tellerfeder gemäß dem Detail in Fig. 3 ausbilden.
Unabhängig von der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform können auch andere Befestigungsarten von Ventilhauben, z.B. Flanschverschraubungen erfindungsgemäß vorgesehen werden. Bei der Flanschverschraubung wird der Kostenvorteil gegenüber bekannten Ventilhauben verstärkt aufgrund der größeren Zahl von erforderlichen Befestigungselementen. Bei der gezeigten Zentralverschraubung wird als weiterer Effekt, die sonst aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Kunststoff (der Ventilhaube) und dem Gußeisen bzw. Aluminium (des Motorgehäuse) unvermeidliche Temperaturabhängigkeit der Vorspannung eliminiert.

Claims (6)

  1. Akustisch entkoppelte Ventilhaube (1) für Verbrennungsmotoren auf Basis von Kunststoff oder Metall als Haubenmaterial mit einer elastischen Kunststoffdichtung (3) als Dichtmaterial und einem oder mehreren Verbindungselementen (4), bei der zur Befestigung der Ventilhaube (1) auf dem Motorgehäuse (2) die Befestigungselemente (4) mit Tellerfedern (5) unterlegt sind, die die Vorspannung der Befestigungselemente (4) an die Ventilhaube (1) weitergeben, die Tellerfedern (5) im Betriebspunkt einen horizontalen Kennlinienverlauf in der Kraft/Federweg-Kennlinie aufweisen und bei der die Tellerfedern (5) in einem Sitz (6) der Ventilhaube (1) geführt werden.
  2. Ventilhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Haubenmaterial ein thermoplastischer Kunststoff oder Aluminium, Magnesium, Stahl oder Titan eingesetzt wird.
  3. Ventilhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Haubenmaterial glasfaserverstärktes Polyamid ist.
  4. Ventilhaube nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Befestigungselemente (4) Schrauben eingesetzt werden, die eine zusätzliche Auflagefläche (8) aufweisen.
  5. Ventilhaube nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (6) der Ventilhaube (1) zur Führung der Tellerfeder (5) eine zusätzliche Auflagefläche (7) aufweist.
  6. Ventilhabe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtungsmaterial für die Ventilhaubendichtung (3) Silikon mit niedriger Shorehärte eingesetzt wird.
EP95114436A 1994-09-27 1995-09-14 Ventilhaube Expired - Lifetime EP0704614B1 (de)

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