Zylinderkopf für Verbrennungsmotoren und Verfahren zu seiner Herstellung Cylinder head for internal combustion engines and process for its manufacture
Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für Verbrennungsmotoren mit einer oder mehreren Lagergassen für Nockenwellen und Lagerachsen für Kipphebel gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to a cylinder head for internal combustion engines with one or more bearing lanes for camshafts and bearing axles for rocker arms according to the preamble of the main claim and a method for its production.
Vorbekannt ist die gattungsgemäße Ausführung eines Zylinderkopfes durch die Schrift DE 42 32 783 A1 , bei der einer Lagergasse für die Nockenwelle jeweils für jeden Zylinder eine Lagerachse für einen Kipphebel zum Antreiben einer Pumpe-Düse-Einheit zugeordnet ist.The generic design of a cylinder head is known from the document DE 42 32 783 A1, in which a bearing axis for a rocker arm for each rocker arm for driving a pump-nozzle unit is assigned to each bearing lane for the camshaft.
Die Nockenwelle läuft in geteilten Lagern des Zylinderkopfes mit aufgeschraubten Lagerbrücken. Oberhalb, jedoch neben den Nockenwellenlagern, sind an den Lagerbrücken Aufnahmen für Lagerachsen von Kipphebeln angeordnet, die durch die benachbarte Nokkenwelle angetrieben werden.The camshaft runs in split bearings of the cylinder head with screwed-on bearing bridges. Above, but next to the camshaft bearings, receptacles for bearing axles of rocker arms are arranged on the bearing bridges, which are driven by the adjacent camshaft.
Zwischen den Mittelachsen von der Lagergasse der Nockenwelle und den Aufnahmen für die Lagerachsen der Kipphebel ist jeweils eine Schraube positioniert, welche die jeweilige Lagerbrücke mit dem Zylinderkopf verbindet. Um eine Lage ihres Kopfes unterhalb der Lagerachse zu realisieren ist eine Einsenkung notwendig, die die jeweilige Aufnahme der Lagerachse durchdringt. Unmittelbar neben dieser Schraube ist die die Lagerachse der Kipphebel durchreichende Befestigungsschraube in der Lagerbrücke verschraubt, - siehe Fig. 3 der eingangs genannten Schrift.Between the center axes of the camshaft bearing lane and the mountings for the rocker arm bearing axes, a screw is positioned, which connects the respective bearing bracket to the cylinder head. In order to realize a position of her head below the bearing axis, a depression is necessary which penetrates the respective receptacle of the bearing axis. Immediately next to this screw, the fastening screw passing through the bearing axis of the rocker arms is screwed into the bearing bracket, see FIG. 3 of the document mentioned at the beginning.
Nachteilig ist, daß hohe Zugkräfte über die Befestigungsschraube von der Lagerachse der Kipphebel auf die Lagerbrücke und den Zylinderkopf übertragen werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Zylinderkopf eine günstige Ableitung der Zugkräfte vom Zylinderkopf, die an der Lagerachse der Kipphebel auftreten und von deren Befestigungsschrauben übertragen werden, zu erzielen. Die Lösung dieser Aufgaben gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Zugkräfte aus dem Kipphebeltrieb werden direkt und ohne Belastung des Zylinderkopfes am Zylinderblock gegengelagert. Durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Nebenanspruch, wird bei der Herstellung von Zylinderkopf und Lagerbrücken durch ein betriebsgerechtes Verspannen eine genaue Bearbeitung der Lagergasse der Nockenwelle sowie der Aufnahmen für die Lagerachsen der Kipphebel erzielt.
Anhand einer Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.The disadvantage is that high tensile forces are transmitted via the fastening screw from the bearing axis of the rocker arm to the bearing bracket and the cylinder head. The invention has for its object to achieve a favorable derivation of the tensile forces from the cylinder head, which occur on the bearing axis of the rocker arm and are transmitted by their fastening screws in a generic cylinder head. The solution to these tasks is achieved with the features of claim 1. The tensile forces from the rocker arm drive are counter-supported directly and without loading the cylinder head on the cylinder block. By the method according to the invention, a precise machining of the bearing lane of the camshaft and the receptacles for the bearing axles of the rocker arms is achieved in the manufacture of the cylinder head and bearing bridges by an operationally appropriate bracing. An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to a drawing.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 beidseitige Ausschnitte eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes im Querschnitt einer Ebene quer zu den Mittelachsen der Nockenwelle mit der Verschraubung einer Lagerbrücke,1 cutouts on both sides of a cylinder head according to the invention in cross section of a plane transverse to the central axes of the camshaft with the screwing of a bearing bracket,
Fig.2 den linksseitigen Ausschnitt, gemäß Fig.1 , im montierten Zustand zum Bearbeiten der Lager für die Nockenwellen und der Aufnahme für die Lagerachse der Kipphebel.2 shows the left-hand cutout, according to FIG. 1, in the assembled state for machining the bearings for the camshafts and the receptacle for the bearing axis of the rocker arms.
In Fig.1 sind beidseitig Ausschnitte von einem Querschnitt des erfindungsgemäßen Zylinderkopfes 1 gezeigt, der durch eine Ebene mit der Verschraubung einer Lagerbrücke 2 für eine zweigeteilte Nockenwellenlagerung 3 verläuft.1 shows sections of a cross section of the cylinder head 1 according to the invention, which extends through a plane with the screwing of a bearing bracket 2 for a two-part camshaft bearing 3.
Die Lagerbrücke 2 ist zusätzlich als Träger einer Lagerachse 4 für Kipphebel - nicht dargestellt - ausgeführt, die vorzugsweise auch zum Antrieb von Pumpe-Düse-Einheiten dienen. Die Lagerachse 4 verläuft unmittelbar neben und überhalb der Nockenwellenlager 3 und ist mittels durch diese geführte Schrauben 9 gegen Aufnahmen 31 in der Lagerbrücke 2 verspannt gehalten.The bearing bracket 2 is also designed as a carrier of a bearing axis 4 for rocker arms - not shown - which are preferably also used to drive pump-nozzle units. The bearing axis 4 runs directly next to and above the camshaft bearings 3 and is held braced against receptacles 31 in the bearing bracket 2 by means of screws 9 guided through them.
Unmittelbar neben dem Nockenwellenlager 3 ist eine am Zylinderkopf 1 abgestützte, zur Deckfläche ZB eines Zylinderblocks - nicht dargestellt - reichende und dort eingeschraubte Spannschraube 5 mit einem längeren zylindrischen Kopf 6 angeordnet. In diesem Kopf 6 der Spannschraube 5 ist ein Innenprofil 7 und hinter diesem liegend ein dem Kernquerschnitt des Innenprofils 7 angepaßtes Innengewinde 8 ausgeführt. Die die Lagerachse 4 und Lagerbrücke 2 durchragende Schraube 9 ist im Innengewinde 8 des Kopfes 6 der Spannschrauben 5 eingeschraubt.Immediately next to the camshaft bearing 3, a tensioning screw 5 with a longer cylindrical head 6, which is supported on the cylinder head 1 and extends to the top surface ZB of a cylinder block (not shown) and is screwed in there, is arranged. In this head 6 of the tensioning screw 5 there is an inner profile 7 and behind this an inner thread 8 adapted to the core cross section of the inner profile 7. The screw 9 projecting through the bearing axis 4 and bearing bracket 2 is screwed into the internal thread 8 of the head 6 of the clamping screws 5.
Der Zylinderkopf 1 weist unterhalb der Deckfläche ZK neben dem Nockenwellenlager 3 in einer Einsenkung 11 eine Spannfläche 13 auf, die einen größeren Außendurchmesser als der Kopf 6 der Spannschraube 5 hat. Die Spannschraube 5 drückt im verspannten Zustand über einen, dem größeren Außendurchmesser der Spannfläche 13 angepaßten Druckring 14 gegen den Zylinderkopf 1. Ausgehend von der Spannfläche 13 ist ein Innengewinde 16 im Zylinderkopf 1 angeordnet, dessen Innendurchmesser mindestens größer
als der Außendurchmesser des Außengewindes 17 oder des ggf. größeren Schaftdurchmessers der Spannschraube 5 ist.The cylinder head 1 has a clamping surface 13 below the top surface ZK next to the camshaft bearing 3 in a depression 11, which has a larger outer diameter than the head 6 of the clamping screw 5. The tensioning screw 5 presses against the cylinder head 1 in the tensioned state via a pressure ring 14 adapted to the larger outside diameter of the tensioning surface 13. Starting from the tensioning surface 13, an internal thread 16 is arranged in the cylinder head 1, the inside diameter of which is at least larger than the outer diameter of the external thread 17 or the possibly larger shaft diameter of the clamping screw 5.
Eine gleichartige Anordnung mit einer Spannschraube 5 ist auch am rechten Nockenwellenlager 3 in Fig.1 vorhanden. In diesem Bereich wird die Lagerbrücke 2 mit einer in die Spannschraube 5 eingreifenden Schraube 21 unter Zwischenschalten eines DruckringesA similar arrangement with a clamping screw 5 is also present on the right camshaft bearing 3 in FIG. 1. In this area, the bearing bridge 2 with a screw 21 engaging in the clamping screw 5 with the interposition of a pressure ring
22 gegen den Zylinderkopf 1 verspannt.22 braced against the cylinder head 1.
Die Spannschrauben 5 übertragen die Kräfte zum Verspannen von Zylinderkopf 1 und Lagerbrücke 2 bzw. auch der Lagerachse 4 direkt zum Zylinderblock. Verformungen des Zylinderkopfes 1 oder der Lagerbrücke 2 durch an der Lagerachse 4 auftretende hohe Kräfte werden vermieden. Durch diese Wirkung ist die erfindungsgemäße Lösung besonders für Gestaltungen des Zylinderkopfes 1 oder der Lagerbrücke 2 aus Leichtmetall günstig.The clamping screws 5 transmit the forces for bracing the cylinder head 1 and bearing bracket 2 or the bearing axis 4 directly to the cylinder block. Deformations of the cylinder head 1 or the bearing bracket 2 due to high forces occurring on the bearing axis 4 are avoided. Due to this effect, the solution according to the invention is particularly advantageous for designs of the cylinder head 1 or the bearing bracket 2 made of light metal.
Eine unmittelbar neben und oberhalb der Nockenwellenlager 3 liegende Hilfsspannfläche 20 an der Lagerbrücke 2 erstreckt sich um die Spannschraubenachse SA. Sie liegt vorzugsweise in der Spannebene Sp von weiteren Schrauben 21 und 23 zum Befestigen der Lagerbrücke 2 am Zylinderkopf 1.An auxiliary clamping surface 20 on the bearing bridge 2 lying directly next to and above the camshaft bearings 3 extends around the clamping screw axis SA. It is preferably in the clamping plane Sp of further screws 21 and 23 for fastening the bearing bracket 2 to the cylinder head 1.
Im Zylinderkopf 1 ist ein mit Drucköl beaufschlagter Ölkanal 24 vorhanden. Von ihm verläuft ein Ölzuführungskanal 25 zum Nockenwellenlager 3, der auch in einer Einsenkung 11 im Durchgangsbereich der Spannschraube 5 mündet. Drucköl gelangt von dort zur Lagerachse 4, die eine zentrale Verteilungsbohrung - nicht dargestellt - zur Versorgung der Schmierstellen an den Kipphebeln aufweist.In the cylinder head 1 there is an oil channel 24 loaded with pressure oil. From it runs an oil supply channel 25 to the camshaft bearing 3, which also opens into a depression 11 in the passage area of the clamping screw 5. Pressure oil arrives from there to the bearing axis 4, which has a central distribution hole - not shown - for supplying the lubrication points on the rocker arms.
Lagerbrücken 2 können intergraler Bestandteil eines am Zylinderkopf 1 befestigten Lagerrahmens sein, der die gesamte Kontur des Zylinderkopfes 1 umfaßt.Bearing brackets 2 can be an integral part of a bearing frame attached to the cylinder head 1, which comprises the entire contour of the cylinder head 1.
Erfindungsgemäß wird zur Herstellung der Nockenwellenlager 3 und der Aufnahme 31 für die Lagerachse 4 die Lagerbrücke 2 am Zylinderkopf 1 mittels der BefestigungsschraubenAccording to the invention for the production of the camshaft bearings 3 and the receptacle 31 for the bearing axis 4, the bearing bracket 2 on the cylinder head 1 by means of the fastening screws
23 und Montageschrauben 30 verbunden. Die Montageschrauben 30 wirken gegen die Hilfsspannflächen 20 an der Lagerbrücke 2 und sind im unterhalb der Spannflächen 13 angeordneten Innengewinde 16 im Zylinderkopf 1 verschraubt.23 and mounting screws 30 connected. The mounting screws 30 act against the auxiliary clamping surfaces 20 on the bearing bracket 2 and are screwed into the internal thread 16 arranged below the clamping surfaces 13 in the cylinder head 1.
Mit dieser Art der Vormontage von Zylinderkopf 1 und Lagerbrücke 2 wird eine funktionsgerechte Verspannung gewährleistet, so daß eine paßgerechte Herstellung der Nockenwellenlagerungen 3 und Aufnahmen 31 für die Lagerachse 4 der Kipphebel erfolgen kann.
With this type of preassembly of cylinder head 1 and bearing bracket 2, a functionally correct bracing is ensured, so that a fit production of the camshaft bearings 3 and receptacles 31 for the bearing axis 4 of the rocker arms can take place.