DE102004006343A1

DE102004006343A1 - Zylinderkopf

Info

Publication number: DE102004006343A1
Application number: DE200410006343
Authority: DE
Inventors: Georg Emmersberger; Rudolf Schneider
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2024-02-11
Also published as: DE102004006343B4

Abstract

Zylinderkopf für eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine mit Querwände bildenden Lagerungen für Nockenwellen, umfassend Lagerstühle und Lagerbrücken, wobei zur Verbindung der Lagerbrücken mit den Lagerstühlen Verbindungspunkte zwischen den Nockenwellen außerhalb der Querwände sowie nockenwellenaußenseitig in den Querwänden liegende Verbindungspunkte vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine mit mehreren, insbesondere winklig zueinander angeordneten Gaswechselventilen je Zylinder, wobei Einlassventile von einer Einlassnockenwelle und Auslassventile von einer zu dieser parallelen Auslassnockenwelle antreibbar sind, zur Lagerung der Nockenwellen Lagerstellen mit Lagerstühlen und Lagerbrücken vorgesehen sind, jeweils Lager der Einlassnockenwelle und der Auslassnockenwelle in Nockenwellenachsrichtung auf selber Höhe einander nebengeordnet sind, einander nebengeordnete Lager der Nockenwellen eine gemeinsame Lagerdoppelbrücke umfassen und zur Verbindung der gemeinsamen Lagerdoppelbrücke mit den Lagerstühlen Verbindungspunkte zwischen den Nockenwellen sowie nockenwellenaußenseitige Verbindungspunkte vorgesehen sind.

Üblicherweise sind zur Lagerung der Einlassnockenwelle und der zu dieser parallelen Auslassnockenwelle im Zylinderkopf eine Mehrzahl von Lagerstellen vorgesehen, welche jeweils einen dem Zylinderkopf zugeordneten Lagerstuhl und eine Lagerbrücke umfassen. Bei der Montage werden die Nockenwellen in die Lagerstühle eingelegt, die Lagerbrücken werden aufgesetzt und mittels zwei Schrauben beidseitig der Nockenwelle befestigt. Dabei liegt jeweils eine Schraube auf der der anderen Nockenwelle zugewandten Seite, also im Bereich zwischen Einlass- und Auslassnockenwelle, die andere Schraube ist nockenwellenaußenseitig angeordnet.

Einen derartigen Zylinderkopf zeigt und beschreibt die DE 36 04 667 A1 . Die Lagerstühle von Einlass- und Auslassnockenwelle liegen in Nockenwellenachsrichtung jeweils gemeinsam mit den Zündkerzendomen auf gleicher Höhe. Dabei bilden die Lager querliegende Wände, in welchen die Schraubverbindungen liegen. Der minimale Abstand der beiden Nockenwelle zueinander ist maßgeblich durch den Durchmesser des Zündkerzendoms, die den Dom notwendigerweise umgebende Materialschicht und die in der Querwand zwischen den Nockenwellen liegenden Schraubverbindungen bestimmt, so dass die Forderung nach einem besonders kleinem Winkel zwischen Ein- und Auslassventilen entsprechend sehr steil gestellten Ventilen und/oder nahe beieinander liegender Nockenwellen hier zu Problemen führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen eingangs genannten Zylinderkopf für eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine bereitzustellen, welche besonders kompakte Brennräume und somit eine verringerte Baulänge und verringertes Gewicht aufweist. Insbesondere soll ein besonders geringer Abstand der Nockenwellen zueinander ermöglicht werden, wobei eine einfache und kostengünstige Lösung angestrebt ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei die zugrundeliegenden Idee die Anordnung der nockenwellenaußenseitigen Verbindungspunkte in einer durch die Lagerstühle und die gemeinsame Lagerdoppelbrücke gebildeten, quer zur Nockenwellenachse gerichteten Wand und der zwischen den Nockenwellen liegenden Verbindungspunkte außerhalb dieser Querwand umfasst.

Besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Als sehr vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Querwand in Nockenwellenachsrichtung auf Höhe eines Zündkerzendoms liegt, die Lagerdoppelbrücke im Bereich des Zündkerzendoms ringartig ausgebildet ist und die zwischen den Nockenwellen liegenden Verbindungspunkte in Querrichtung mittig und in Nockenwellenachsrichtung radial außerhalb des ringartigen Bereichs angeordnet sind.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zur Verbindung einer Lagerdoppelbrücke mit den Lagerstühlen der Einlassnockenwelle und der Auslassnockenwelle jeweils vier Schrauben vorgesehen, wobei zwei Schrauben mittig zwischen den Nockenwellen, in Wellenachsrichtung außerhalb des ringartigen Bereichs und zwei nockenwellenaußenseitige Schrauben in der Querwand angeordnet sind.

Zweckmäßigerweise sind mehrere Lagerdoppelbrücken baulich zu einem Lagerrahmen zusammengefasst, ein Verbindung mehrerer Lagerdoppelbrücken erfolgt bevorzugt im wesentlichen in Querrichtung mittig im Bereich zwischen den ringartigen Bereichen.

Gemäß einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung ist eine Lagerdoppelbrücke mit zumindest einer einzelnen Lagerbrücke baulich zu einem Lagerrahmen zusammengefasst.

Als sehr vorteilhaft wird es angesehen, wenn zwischen benachbarten Lagerbrücken Abdeckungen zur Abdeckung der Nockenwellen vorgesehen sind.

Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf die einzige Figur, welche schematisch und beispielhaft einen Zylinderkopf einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine zeigt, ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Die Figur zeigt den Zylinderkopf 100 einer hier nicht näher dargestellten Vierzylinderbrennkraftmaschine zum bevorzugten Einsatz in einem Motorrad. Ein entsprechend hoher Stellenwert kommt der Baugröße und dem Gewicht der Brennkraftmaschine zu. Der Einbau der Brennkraftmaschine erfolgt quer, mit dem Kopf 100 nach vorne geneigt, so dass die Einlasskanälen 130, 132, 134, 136 schräg nach oben/hinten gerichtet sind und die gesamte Auslassseite fahrtwindbedingt besonders gut kühlbar ist. Die Brennkraftmaschine umfasst darüber hinaus jedoch selbstverständlich einen gesonderten Kühlmittelkreislauf, wie Kühlwasserkreislauf, zum Abtransport der überschüssigen Verbrennungswärme und Abgabe derselben über einen geeigneten Wärmetauscher. Der Zylinderkopf 100 umfasst Ladungswechselventile sowie deren Antrieb. Er ist in Einbaulage mit dem Kurbelgehäuse verschraubt und mit einer haubenartigen Abdeckung versehen, wobei sowohl zwischen Kurbelgehäuse und Zylinderkopf 100 als auch zwischen Zylinderkopf 100 und Abdeckhaube Dichtungen vorgesehen sind.
Zur Betätigung der Auslassventile der Zylinder ist eine Auslassnockenwelle vorgesehen, welche an den Lagerstellen 102, 104, 106, 108, 110 gelagert ist. Die Einlassventile der Zylinder sind mittels einer an den vier Lagerstellen 112, 114, 116, 118 gelagerten Einlassnockenwelle betätigbar. Der Antrieb der Auslassnockenwelle erfolgt ausgehend von der Kurbelwelle mittels einer im Kettenkasten 120 aufgenommenen Kette über ein endseitig an der Auslassnockenwelle angeordnetes Ritzel. Einer belastungsgerechten Konstruktion entsprechend weist die Auslassnockenwelle gegenüber der Einlassnockenwelle antriebsseitig ein zusätzliches fünftes Lager 102 auf.
Die Einlassnockenwelle wird von der Auslassnockenwelle angetrieben. Hierzu ist der Bereich zwischen den Lagern 104 und 106 bzw. 112 und 114 auch zwischen den Zündkerzendomen 122 und 124 für den Antrieb freigehalten und der Zylinderkopf 100 weist erweiterte Randbereiche 138, 140 auf. Die Anordnung des Antriebs von Auslass- zur Einlassnockenwelle nicht nockenwellenendseitig, sondern zwischen den Lagerstellen 104 und 106 bzw. 112 und 114 bietet nicht nur Vorteile in Bezug auf den Kraftfluss, sondern ermöglicht auch eine kompakte Bauweise der Brennkraftmaschine.
Jede Lagerstelle 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118 umfasst einen dem Zylinderkopfkörper zugeordneten Lagerstuhl, in welchen bei der Montage die Nockenwelle eingelegt wird, jeder Lagerstuhl korrespondiert mit einer ihm zugeordneten Lagerbrücke. Jeweils ein Lager 104, 106, 108, 110 der Auslassnockenwelle liegt in Nockenwellenachsrichtung auf gleicher Höhe mit einem Lager 112, 114, 116, 118 der Einlassnockenwelle und zugleich auf Höhe eines Zündkerzendoms 122, 124, 126, 128. Beispielsweise sind das Lager 106 und das Lager 114 auf gleicher Höhe einander nebengeordnet, zwischen den Lagern liegt der Zündkerzendom 124. Jeweils zwei Lager 104 und 112, 106 und 114, 108 und 116 sowie 110 und 118 bilden eine quer zur Nockenwellenachsrichtung liegende Querwand, welche im Bereich zwischen den Nockenwellen von einem Zündkerzendom 122, 124, 126 bzw. 128 unterbrochen ist.
Vorliegend sind jeweils die Lagerbrücken einander nebengeordneter Lager der Aus- und der Einlassnockenwelle 104 und 112, 106 und 114, 108 und 116 sowie 110 und 118 zu Lagerdoppelbrücken 142, 144, 146, 148 zusammengefasst. Im Bereich der Zündkerzendome 122, 124, 126, 128 weist jede Lagerdoppelbrücke 142, 144, 146, 148 einen ringartigen Bereich 150, 152, 154, 156 auf. Die Befestigung der Lagerdoppelbrücken 142, 144, 146, 148 erfolgt im Bereich zwischen den Nockenwellen in Querrichtung mittig an zwei radial außerhalb der ringartigen Bereiche 150, 152, 154, 156 liegenden Verbindungspunkten 158, 160. Aus Gründen der Übersicht sind in der Figur nur die Verbindungspunkte der Lagerdoppelbrücke 148 bezeichnet, die Beschreibung betrifft analog jedoch auch die Verbindungspunkte der Lagerbrücken 142, 144, 146. Abhängig von der erforderlichen Mindestwandstärke der ringartigen Bereiche 150, 152, 154, 156 kann jedoch eine Befestigung auch zumindest teilweise im ringartigen Bereich 150, 152, 154, 156 liegen. Die zwischen den Nockenwellen liegenden Befestigungspunkte 158, 160 liegen in Nockenwellenachsrichtung an diametral gegenüberliegenden Seiten der ringartigen Bereiche 150, 152, 154, 156. Außenseitig erfolge die Befestigung der Lagerdoppelbrücken 142, 144, 146, 148 an Befestigungspunkten 162, 164, welche in der jeweiligen Querwand liegen. Vorliegend sind zur Befestigung im Zylinderkopfkörper Gewindebolzen vorgesehen, auf welche die Lagerdoppelbrücken 142, 144, 146, 148 aufgesteckt und mittels Schraubenmuttern verschraubt werden. Jede Lagerdoppelbrücke 142, 144, 146, 148 ist mittels vier Schrauben – zwei im Bereich zwischen den Nockenwellen und zwei außenseitig – befestigt.
Insbesondere in Hinblick auf eine hohe Steifigkeit sind mehrere Lagerdoppelbrücken baulich zusammengefasst und bilden einen Lagerrahmen; Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Lagerdoppelbrücken 144, 146, 148 baulich zusammengefasst. Zur Verbindung der Lagerdoppelbrücken 144, 146, 148 sind zwischen den ringartigen Bereich 152, 154, 156 Verbindungsstege 166, 168 vorgesehen. Ferner sind die einzelnen Brücken der benachbarter Lagerdoppelbrücken 144 und 146 sowie 146 und 148 mittels haubenartigen Verbindungsbereichen 170, 172, 174, 176, welche zugleich auch als Ölspritzschutz wirkende Abdeckungen für die Nockenwelle darstellen, miteinander verbunden. In ähnlicher Weise ist die Lagerdoppelbrücke 142 mit der nockenwellenantriebsnahen Lagereinzelbrücke 178 der Auslassnockenwelle verbunden.
Der Zylinderkopf 100 ist mit einer hier nicht gezeigt Zylinderkopfhaube geschlossen, sodass der Ventiltrieb gekapselt ist. Zwischen Zylinderkopf 100 und der Zylinderkopfhaube sind im Bereich des umlaufenden Flansches 180 und der ringartigen Bereich 150, 152, 154, 156 Dichtungen vorgesehen.

Claims

Zylinderkopf für eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine mit mehreren, insbesondere winklig zueinander angeordneten Gaswechselventilen je Zylinder, wobei – Einlassventile von einer Einlassnockenwelle und Auslassventile von einer zu dieser parallelen Auslassnockenwelle antreibbar sind, – zur Lagerung der Nockenwellen Lagerstellen mit Lagerstühlen und Lagerbrücken vorgesehen sind, – jeweils Lager der Einlassnockenwelle und der Auslassnockenwelle in Nockenwellenachsrichtung auf selber Höhe einander nebengeordnet sind, – einander nebengeordnete Lager der Nockenwellen eine gemeinsame Lagerdoppelbrücke umfassen und – zur Verbindung der gemeinsamen Lagerdoppelbrücke mit den Lagerstühlen Verbindungspunkte zwischen den Nockenwellen sowie nockenwellenaußenseitige Verbindungspunkte vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass – die nockenwellenaußenseitigen Verbindungspunkte (162, 164) in einer durch die Lagerstühle und die gemeinsame Lagerdoppelbrücke (142, 144, 146, 148) gebildeten, quer zur Nockenwelleachse gerichteten Wand liegen und – die zwischen den Nockenwellen liegenden Verbindungspunkte (158, 160) außerhalb dieser Querwand liegen.
Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Querwand in Nockenwellenachsrichtung auf Höhe eines Zündkerzendoms (122, 124, 126, 128) liegt, – die Lagerdoppelbrücke (142, 144, 146, 148) im Bereich des Zündkerzendoms ringartig ausgebildet ist (150, 152, 154, 156) und – die zwischen den Nockenwellen liegenden Verbindungspunkte (158, 160) in Querrichtung mittig und in Nockenwellenachsrichtung radial außerhalb des ringartigen Bereichs (150, 152, 154, 156) angeordnet sind.
Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung einer Lagerdoppelbrücke (142, 144, 146, 148) mit den Lagerstühlen der Einlass- und der Auslassnockenwelle jeweils vier Schrauben (158, 160, 162, 164) vorgesehen sind, wobei – zwei Schrauben (158, 160) mittig zwischen den Nockenwellen, in Nockenwellenachsrichtung radial außerhalb des ringartigen Bereichs (150, 152, 154, 156) und – zwei außenseitige Schrauben (162, 164) in der Querwand angeordnet sind.
Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lagerdoppelbrücken (142, 144, 146, 148) baulich zu einem Lagerrahmen zusammengefasst sind.
Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lagerdoppelbrücken (144, 146, 148) im wesentlichen in Querrichtung mittig im Bereich (166, 168) zwischen den ringartigen Bereichen (152, 154, 156) miteinander verbunden sind.
Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lagerdoppelbrücke (142) mit zumindest einer einzelnen Lagerbrücke (178) baulich zu einem Lagerrahmen zusammengefasst ist.
Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen benachbarten Lagerbrücken (178, 142, 144, 146, 148) Abdeckungen (170, 172, 174, 176, 182) zur Abdeckung der Nockenwellen vorgesehen sind.