AT393297B

AT393297B - Zylinderkopf fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: AT393297B
Application number: AT220679A
Authority: AT
Inventors: Gottfried Ing Oberbauer
Original assignee: Denzel Kraftfahrzeug Wolfgang
Priority date: 1979-03-23
Filing date: 1979-03-23
Publication date: 1991-09-25
Also published as: ATA220679A; DE3009302A1

Description

AT 393 297 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zyünderkopf für Brennkraftmaschinen mit vier Ventilen je Zylinder, wobei die Einlaß- und Auslaßventile an gegenüberliegenden Zylinderkopfseiten jeweils in Reihe angeordnet sind und die Ventilachsen mit der die Zylinderachsen enthaltenden Längsmittelebene der Maschine spitze Winkel einschließen, und mit zwei parallel zur die Zylinderachsen enthaltenden Längsmittelebene verlaufenden 5 obenliegenden, je Ventil einen separaten Nocken aufweisenden Nockenwellen, wobei die Nockenwellenlager an i?·-' zwischen den Achsen der gleichartigen Ventile jedes Zylinders gelegenen Querwänden des Zylinderkopfes angeordnet, von den Querwänden getragen und mittels im Zylindeckopf vorgesehener Stehbolzen am Zylinderkopf lösbar befestigt sind, und wobei die Schraubenbutzen für die Zylinderkopfschrauben im Bereich zwischen den gleichartigen Ventilpaaren benachbarter Zylinder liegen und unterhalb einer die Achsen der Nockenwellen 10 enthaltenden Ebene enden.

Dieser aus der AT-PS 329 323 bekannte Zylinderkopf zeichnet sich durch eine sehr hohe Längs- und Quersteifigkeit und damit auch Formbeständigkeit bei hoher thermischer Belastung aus. Gleichzeitig wird auch eine gute Zugänglichkeit zu den Zylinderkopfschrauben auch bei kleinen Ventilwinkeln erreicht Es ist daher nicht mehr, wie bei früheren Lösungen, notwendig, zum Anziehen der Zylinderkopfschrauben die Nockenwellen 13 vorher abzubauen. Als weiterer Vorteil der bekannten Lösung erweist sich die Tief lage der Schraubenbutzen, sodaß sich damit verhältnismäßig kurze Zylinderkopfschrauben ergeben. Schließlich sind auch noch die Vorteile anzuführen, die sich aus der Art und Weise dar Lagerung der beiden Nockenwellen ergeben, da, ohne die Baulänge zu vergrößern, eine zusätzliche Lagerstelle für die Nockenwellen an deren Antriebsseite geschaffen wird, wodurch die Beanspruchung der Nockenwellen herabgesetzt wird. Alle genannten Vorteile wurden rareicht ohne daß die 20 Abmessungen des Zylinderkopfes vergrößert werden mußten. Somit können die bei Motoren der vorliegenden Art stets zu beachtenden Gesichtspunkte einer möglichst gedrängten Bauweise voll berücksichtigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen der eingangs genannten Art unter Beibehaltung der Vorteile vor allem im Hinblick auf vereinfachte Herstellung und Montage weiterzübilden. Gemäß der Erfindung ist dazu vorgesehen, daß die Querwände mittels der Stehbolzen je für sich 25 unmittelbar am Zyünderkopf lösbar befestigt sind. Damit vereinfacht sich einerseits die Gußgestaltung des Zylinderkopfes und andererseits können für die Querwände einfach herzustellende und unabhängig vom Zyünderkopf zu fertigende Bauteile Verwendung finden. Die Querwände können unabhängig vom Zylinderkopf vorgefertigt werden und das Anbringen der verschiedenen Beaibeitungsfiächen und insbesondere der Lagerbohrung für die Nockenwellenlager ist wesentlich vereinfacht, da die zu bearbeitenden Teile klein und von geringem 30 Gewicht sind.

Bei Brennkraftmaschinen, bei denen der Antrieb der Ventile über Schlepphebel erfolgt, ist es in Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, wenn die Schlepphebel für jedes Ventilpaar an der zugehörigen Querwand angelenkt sind. Es sind daher keine eigenen Angüsse am Zylinderkopf für die Lagerung der Schlepphebel vorzusehen, und die Montage der Schlepphebel kann unabhängig vom Zylinderkopf vor dem Einbau der Querwände bzw. der 35 Nockenwellen erfolgen. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß es an sich z. B. aus der US-PS 3 064 634 bereits bekannt ist, die Schlepphebel für die Ventile an Querwänden, die jedoch zwischen den Zyündem angeordnet sind, anzulenken.

Im Hinbück auf weitere Vereinfachung der Montage ist es gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung von Vorteil, wenn die Querwände bei geteilten Nockenwellenlagem zusammen mit den Lagerbügeln der 40 Nockenwellenlager befestigt sind. Dabei kann die Zentrierung der Querwände am Zylinderkopf bzw. der Lageibügel an den Querwänden jeweils in besonders einfacher Weise ohne großen Bearbeitungsaufwand mittels Zentrierhülsen erfolgen.

Es kann auch vorgesehen sein, daß die Querwände im Bereich ihrer Erstreckung zwischen den Ventilen eine geringere Wandstärke als im übrigen Bereich aufweisen. Diese Lösung ist besonders dann vorteilhaft, wenn der 45 Antrieb der Ventile über Tassenstößel erfolgt, da dann die Bearbeitung der Führungsbohrungen für die Tassenstößel sehr einfach und ohne große Materialäbtragung erfolgen kann. Dadurch, daß es mögüch ist, die Querwände, z. B. im Spritzgußverfahren bereits mit sehr hoher Genauigkeit heizustellen, wird auf diese Weise auch eine Einsparung an Material erzielt

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher «läutert Es zeigen: Fig. 1 einen Zyünderkopf 50 gemäß der Erfindung im Querschnitt Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil des ZyÜndetkopfes gemäß Pfeil Off) in Fig. 1, wobei sämtüche Anbauteile entfernt sind, und Fig. 3 einen Teilschnitt gemäß der Linie (ΙΠ-ΙΙΙ) in Fig. 1.

Die Darstellung des in Fig. 1 im Querschnitt gezeigten, einer mehrzylindrigen Vierventil-Reihen-Brennkraftmaschine zugehörigen Zylindeikopfes (1) beschränkt sich in Fig. 2 auf den Bereich eines Zylinders, 55 dessen Achse mit (2) bezeichnet ist Die an jedem Zylinder jeweils paarweise vorgesehenen Einlaßventile (3) und Auslaßventile (4) sind im Zylinderkopf (1) hängend angeordnet und ihre Achsen (5), (6) sind im spitzen Winkel zueinander geneigt Die gleichartigen Ventile (3) bzw. (4) des Zylindeikopfes (1) sind an den einander gegenüberiiegenden Zylinderkopfseiten jeweils in einer längsverlaufenden Reihe angeordnet

Die Einlaßkanäle (7) verlaufen von der schräg gestellten saugseitigen Anschlußfläche (g) für die nicht 60 dargestellte Ansaugleitung in Querrichtung des Zylinderkopfes (1) und im spitzen Winkel zu den Einlaßventilen (3) hin abfallend. Die ebenfalls querverlaufenden Auslaßkanäle (9) verlaufen zunächst von der Zylinderkopfseitenwand (10) annähernd parallel zum Zyünderkopfboden (11) und fallen sodann mit -2-

AT 393 297 B gleichmäßiger Krümmung zu den Auslaßventilen (4) hin ab.

Der Antrieb der Einlaßventile (3) und der Auslaßventile (4) erfolgt jeweils durch eine obenliegende Nockenwelle (12), deren Nocken (13) jeweils über einen Tassenstößel (14), der in einer zur betreffenden Ventilachse (5) bzw. (6) konzentrischen Führungsbohrung (15) des Zylinderkopfes (1) gleitbar geführt ist, die Ventile (3) bzw. (4) unmittelbar betätigen. Zwecks Einstellung des Ventilspiels ist in der üblichen Weise je Tassenstößel (14) zwischen diesem und dem Nocken (13) eine Ventilspiel-Einstellscheibe (14') in einer Ausnehmung des Tassenstößels vorgesehen. Die Anordnung der Ventilfedem, der Federteller und der Ventilführungsbuchsen ist von konventioneller Art und braucht nicht näher beschrieben werden.

Die geteilten Nockenwellenlager (16) sind jeweils im Bereich zwischen den Achsen (5) bzw. (6) der gleichartigen Ventile (3) bzw. (4) an Querwänden (17) angeordnet. Es sind jedoch auch einteilige Lager möglich, wobei die Lagerbohrungen in einfacher Weise direkt in den Querwänden, außerhalb des Zylinderkopfes gefertigt werden können. Die Querwände (17) sind am Zylinderkopf (1) mittels Stehbolzen (20) und Muttem (21) lösbar befestigt, die Zentrierung der Lagerbügel (18) der Nockenwellenlager (16) gegenüber den Querwänden (17) bzw. der Querwände (17) gegenüber dem Zylinderkopf (1) erfolgt durch Zentrierhülsen (20') im Bereich der Trennfugen. Abweichend hievon kann auch eine Einpassung der Querwände (17) bzw. der Lagerbügel (18) in bekannter Weise durch bearbeitete Absätze erfolgen. Die Stehbolzen (20) durchsetzen sowohl die Querwände (17) als auch die Lagerbügel (18), sodaß die Montage der Querwände (17), der Nockenwellen (12) und der Lagerbügel (18) bzw. bei einteiligen Lagern nur der Querwände mit den Nockenwellen auf einfache Weise erfolgen kann. Jede Nockenwelle ist nach oben mittels eines lösbaren Deckels (12') abgeschlossen, der zusammen mit entsprechenden Längswänden (17'), (18*) unter Zwischenlage einer geeigneten Dichtung für jede Nockenwelle (12) je ein eigenes Nockenwellengehäuse bildet

Zwischen den beiden Nockenwellengehäusen erstreckt sich in Längsrichtung des Zylinderkppfes (1) eine Vertiefung (22'), die jeweils im Bereich der Zündkeizenbohrungen (22) in eine Ausnehmung (23) übergeht.

Die Führungsbohrungen (15) für die Tassenstößel (14) sind in Angüssen (27) des Zylinderkopfes (1) untergebracht, wobei ein Teil der Führungsbohrungen (15) in den im Bereich zwischen den Ventilen eines Ventilpaares mit geringerer Wandstärke ausgeführten Querwänden (17) vorgesehen ist. Je nach dem Abstand der Achsen (5) bzw. (6) der Ventile eines Ventilpaares können die Angüsse (27) für die Führungsbohrungen (15) der Tassenstößel (14) zu einem vollen Kreis geschlossen sein, sodaß die Querwände (17) im Bereich der Tassenstößel (14) keine Führungsaufgaben für diese zu übernehmen haben. Es ist auch möglich, die Querwände (17) in Form eines U-förmigen Bügels auszubilden, der mit seiner offenen Seite zum Zylinderkopf hinweist und zwischen seinen beiden Schenkeln Platz für die Angüsse (27) der Führungsbohrungen (15) bietet Diese Lösung ist vor allem dann vorteilhaft, wenn der Durchmesser der Nockenwellenlager kleiner ist als der Grundkreisdurchmesser der Nocken (13) bzw. auch bei einteiligen Nockenwellenlagem.

In Fig. 3 ist ausschnittsweise die bearbeitete Fläche (28) am Zylinderkopf (1) für die Anordnung der Querwand (17) dargestellt Die Bearbeitung der Flächen (28) und der Vertiefungen für die Aufnahme der Zentrierhülsen (20') kann auf einfache Weise in einer Aufspannung mit der Herstellung der Führungsbohrungen für die Ventilführungen erfolgen, sodaß die Einhaltung der erforderlichen rechtwihkeligen Lage der Flächen (28) gegenüber den Achsen (5) bzw. (6) der Ventile gewährleistet ist

Wesentlich ist, daß durch die vorgesehene Art der Nockenwellenlagerung trotz vereinfachter Herstellungsmöglichkeit des Zylinderkopfes die unmittelbare Zugängigkeit zu den Zylinderkopfschrauben, dargestellt durch ihre Achsen (24), von der Oberseite des Zylinderkopfes (1) her nicht beeinträchtigt ist Eine Unterteilung des Zylinderkopfes mit einer eigenen Nockenwelleneinheit, wie bei Rennmotoren üblich, ist daher nicht erforderlich, und das Anziehen der Zylinderkopfschrauben kann ohne vorherigen Abbau der Nockenwellen erfolgen.

Die Lage der Bohrungen (25) und damit der Schraubenbutzen (26) für die Zylinderkopfschrauben wird im wesentlichen nach festigkeitsmäßigen Gesichtspunkten unter Berücksichtigung des Durchmessers und der Abstände der Zylinder voneinander bestimmt. Die Zylinderkopfschrauben können sowohl als Innensechskantschrauben als auch als billigere normale Sechskantschrauben ausgeführt sein, wenn die Höhe der Enden der Schraubenbutzen (26) entsprechend festgelegt ist

Im Rahmen der Erfindung liegen auch verschiedene Abweichungen vom dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel. So können beispielsweise unter Beibehaltung der vorgesehenen Art der Nockenwellenlagerung die Ventile in bekannter Weise über Schlepphebel betätigt sein. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Schlepphebel an den Querwänden (17) angelenkt sind, sodaß eine Vormontage erfolgen kann. Weiters können auch je nach Bauart des Motors von den dargestellten Werten abweichende Winkel zwischen den Ventilachsen (5) und (6) vorgesehen werden, wobei bei sehr kleinen Ventilwinkeln von etwa 20° die Zylinderkopfschrauben von der Motorlängsmittelebene weiter entfernt sein können als die Nockenwelle. In diesem Falle ist eine besonders gute Zugänglichkeit zu den Zylinderkopfschrauben gegeben. Kommen die Zylinderkopfschrauben aufgrund vorgegebener Konstiuktionsmerkmale in etwa die gleiche Ventilebene wie die Nockenwellen zu liegen, so kann z. B. mittels eines gebogenen Schlüssels oder eines Ringschlüssels das Lösen bzw. Nachziehen der Zylinderkopfschrauben erfolgen, ohne die Nockenwellen äbbauen zu müssen. Im Falle sehr kleiner Ventilwinkel ist es weiters möglich, für beide Nockenwellen ein gemeinsames Nockenwellengehäuse vorzusehen, wobei auch die Anordnung einer einzigen sich über die Breite des Zylinderkopfes erstreckenden -3-

Claims

5 AT 393 297 B Querwand je Zylinder vorgesehen sein kann, die mittig einen hohlen Butzen für die Aufnahme der Zündkerze bzw. Einspritzdüse aufweisen kann. PATENTANSPRÜCHE 10 1. Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit vier Ventilen je Zylinder, wobei die Einlaß- und Auslaßventile an gegenüberliegenden Zylindeikopfseiten jeweils in Reihe angeordnet sind und die Ventilachsen mit der die Zylinderachsen enthaltenden Längsmittelebene der Maschine spitze Winkel einschließen, und mit zwei parallel 15 zur die Zylinderachsen enthaltenden Längsmittelebene verlaufenden obenliegenden, je Ventil einen separaten Nocken auf weisenden Nockenwellen, wobei die Nockenwellenlager an zwischen den Achsen der gleichartigen Ventile jedes Zylinders gelegenen Querwänden des Zylinderkopfes angeordnet, von den Querwänden getragen und mittels im Zylinderkopf vorgesehener Stehbolzen am Zylinderkopf lösbar befestigt sind, und wobei die Schraubenbutzen für die Zylinderkopfschrauben im Bereich zwischen den gleichartigen Ventilpaaren benachbarter 20 Zylinder liegen und unterhalb ein« die Achsen der Nockenwellen enthaltenden Ebene enden, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände (17) mittels der Stehbolzen (20) je für sich unmittelbar am Zylinderkopf (1) lösbar befestigt sind.
2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, wobei der Antrieb der Ventile über Schlepphebel erfolgt, dadurch 25 gekennzeichnet, daß die Schlepphebel für jedes Ventilpaar an der zugehörigen Querwand (17) angelenkt sind.
3. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände (17) bei geteilten Nockenwellenlagem zusammen mit den Lagerbügeln (18) der Nockenwellenlager (16) befestigt sind.
4. Zylinderkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung der Querwände (17) am Zylinderkopf (1) bzw. der Lagerbügel (18) an den Querwänden (17) jeweils mittels Zentrierhülsen (20’) erfolgt 35 Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4-