DE102009049464A1

DE102009049464A1 - Zylinderkopfdeckel einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102009049464A1
Application number: DE102009049464A
Authority: DE
Inventors: Frank Ickinger; Joachim Grünberger
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2011-04-21

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopfdeckel einer Brennkraftmaschine, mit an dem Zylinderkopfdeckel (1) angebrachten Radiallagereinrichtungen (21-23) für mindestens eine Nockenwelle (8, 9), die zu einer Ventilbetätigung drehbar an dem Zylinderkopfdeckel (1) gelagert ist. Um die Herstellung und Montage des Zylinderkopfdeckels, insbesondere im Hinblick auf die Verwendung eines mehrstufigen, vorzugsweise dreistufigen, Schiebenockensystems, zu vereinfachen, sind die Radiallagereinrichtungen (21-23) als Lagerböcke ausgeführt, die jeweils einen Lagerringkörper (26) umfassen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopfdeckel einer Brennkraftmaschine, mit an dem Zylinderkopfdeckel angebrachten Radiallagereinrichtungen für mindestens eine Nockenwelle, die zu einer Ventilbetätigung drehbar an dem Zylinderkopfdeckel gelagert ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf, der durch einen vorab beschriebenen Zylinderkopfdeckel verschlossen ist.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 80 29 475 U1 ist ein Zylinderkopf mit einem Gehäuse für eine Nockenwelle bekannt, in das mehrere Lagerbohrungen eingebracht sind, in welchen die Nockenwelle über entsprechende Lagerzapfen gelagert ist. Aus der internationalen Veröffentlichung WO 2006/050545 A2 ist eine Zylinderkopfanordnung mit einem Zylinderkopfdeckel bekannt, der zumindest ein Nockenwellenlager umfasst, das als Tunnellager ausgebildet ist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 31 772 A1 ist ein Zylinderkopf mit einem Nockenwellengehäuse bekannt, in dem Bohrungen als Lagerstellen zumindest einer ventilsteuernden Nockenwelle ausgebildet sind. In den Lagerstellen sind Lagerelemente angeordnet, die mit Nockenelementen verdrehfest verbunden sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung und Montage eines Zylinderkopfdeckels gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere im Hinblick auf die Verwendung eines mehrstufigen, vorzugsweise dreistufigen, Schiebenockensystems, zu vereinfachen.
Die Aufgabe ist bei einem Zylinderkopfdeckel einer Brennkraftmaschine, mit an dem Zylinderkopfdeckel angebrachten Radiallagereinrichtungen für mindestens eine Nockenwelle, die zu einer Ventilbetätigung drehbar an dem Zylinderkopfdeckel gelagert ist, dadurch gelöst, dass die Radiallagereinrichtungen als Lagerböcke ausgeführt sind, die jeweils einen Lagerringkörper umfassen. Durch die Lagerböcke wird auf einfache Art und Weise eine stabile Lagerung der Nockenwelle in radialer und axialer Richtung ermöglicht.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Zylinderkopfdeckels ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Axiallagereinrichtung als Lagerbock ausgeführt ist, der einen Lagerringkörper umfasst. Die erfindungsgemäßen Lagerringkörper haben vorzugsweise im Wesentlichen die Gestalt von Kreisringen, die einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Zylinderkopfdeckels ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerringkörper einstückig mit dem Zylinderkopfdeckel verbunden sind. Die Lagerringkörper sind vorzugsweise an den Zylinderkopfdeckel angegossen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Zylinderkopfdeckels ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerringkörper einteilig ausgeführt sind. Die Lagerringkörper sind vorzugsweise durch Gießen einstückig mit dem Zylinderkopfdeckel verbunden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Zylinderkopfdeckels ist dadurch gekennzeichnet, dass der beziehungsweise die Lagerringkörper mehrteilig ausgeführt ist beziehungsweise sind. Bei der mehrteiligen Ausführung ist der Lagerringkörper in mehrere kreisbogenförmige Lagerringkörperteile, vorzugsweise zwei Lagerringkörperhälften, unterteilt. Dabei ist mindestens eines der Lagerringkörperteile einstückig mit dem Zylinderkopfdeckel verbunden. Das andere Lagerringkörperteil kann zum Beispiel mit Hilfe von Schraubverbindungselementen an dem Zylinderkopfdeckel befestigt sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Zylinderkopfdeckels ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle mit vorzugsweise mehrstufigen Schiebenocken ausgestattet ist. Die vorzugsweise dreistufig ausgeführten Schiebenocken sind in axialer Richtung auf der Nockenwelle verschiebbar, um den Ventilhub zu variieren.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Zylinderkopfdeckels ist dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende der Nockenwelle eine Nockenwellenverstelleinrichtung und/oder mindestens ein Antriebsrad angebracht ist. Die Nockenwellenverstelleinrichtung dient zur Winkelverstellung der Nockenwelle. Die Nockenwelle wird über das Antriebsrad drehbar angetrieben. Die Nockenwelle ist über das Antriebsrad mit einer Kurbelwelle, vorzugsweise über einen Zwischentrieb gekoppelt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Zylinderkopfdeckels ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle mit der Nockenwellenverstelleinrichtung und dem Antriebsrad an dem Zylinderkopfdeckel vormontiert ist. Der so vorbereitete beziehungsweise vormontierte Zylinderkopfdeckel kann auf einfache Art und Weise zusammen mit der Nockenwellenverstelleinrichtung und dem Antriebsrad durch Schraubverbindungselemente an einem Zylinderkopf befestigt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Zylinderkopfdeckels ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle an dem Ende mit der Nockenwellenverstelleinrichtung und/oder dem Antriebsrad einen Axiallagerbund aufweist, der dazu dient, die Nockenwelle in einer ersten axialen Richtung an dem Lagerbock der Axiallagereinrichtung zu lagern. Der Axiallagerbund ist vorzugsweise einstückig mit der Nockenwelle verbunden, kann aber auch kraftschlüssig, stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit der Nockenwelle verbunden sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Zylinderkopfdeckels ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwellenverstelleinrichtung und/oder das Antriebsrad axial fest mit der Nockenwelle verbunden ist, um die Nockenwelle in einer zweiten axialen Richtung an dem Lagerbock der Axiallagereinrichtung zu lagern. Die axiale Befestigung kann zum Beispiel durch Verschrauben erfolgen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Zylinderkopfdeckels ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerdurchmesser der Radiallagereinrichtungen und/oder der Axiallagereinrichtung dem Durchmesser eines maximalen Ventilhubs entspricht. Dadurch wird auch dann eine einfache Montage der Nockenwelle ermöglicht, wenn alle Lagereinrichtungen einteilig ausgeführt und einstückig mit dem Zylinderkopfdeckel verbunden sind.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf, der durch einen vorab beschriebenen Zylinderkopfdeckel verschlossen ist. An dem Zylinderkopfdeckel werden vorzugsweise mehrere Nockenwellen mit mehrstufigen Schiebenockensystemen zusammen mit Nockenwellenverstelleinrichtungen und Antriebsrädern vormontiert. Der so vormontierte Zylinderkopfdeckel kann dann mit dem Zylinderkopf verschraubt werden. Durch die Vormontage der Schiebenockensysteme, der Nockenwellenverstelleinrichtungen und der Antriebsräder zusammen mit den Nockenwellen können die Toleranzen so gering wie möglich gehalten werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Zylinderkopfdeckels mit zwei vormontierten Nockenwellen;
2 eine ähnliche Darstellung wie in 1 ohne die Nockenwellen;
3 den Zylinderkopfdeckel aus 1 mit einem zugehörigen Zylinderkopf;
4 eine ähnliche Darstellung wie in 1 mit mehrteilig ausgeführten Lagerböcken und
5 eine ähnliche Darstellung wie in 4, teilweise in Explosionsdarstellung.
In 1 ist ein Zylinderkopfdeckel 1 mit zwei länglichen Vertiefungen 4, 5 perspektivisch dargestellt. Die Vertiefungen 4, 5 haben im Querschnitt jeweils die Gestalt eines Kreisbogens. In den Vertiefungen 4, 5 ist jeweils eine Nockenwelle 8, 9 angeordnet. Die Nockenwellen 8, 9 sind jeweils mit einem dreistufigen Schiebenockensystem ausgestattet.
Die Schiebenockensysteme umfassen jeweils drei Schiebenockenpakete 11, 12, 13, die durch Verzahnungsabschnitte drehfest, aber axial verschiebbar auf der jeweiligen Nockenwelle 9 angeordnet sind. Die Verschiebung der Nockenwellenpakete 11 bis 13 kann zum Beispiel hydraulisch und/oder mechanisch ausgelöst werden, um den Ventilhub von Ventilstößeln einer Brennkraftmaschine zu variieren. Bei der Brennkraftmaschine handelt es sich vorzugsweise um einen Kolbenmotor eines Kraftfahrzeugs.
An einem Ende der Nockenwellen 8, 9 ist jeweils eine Nockenwellenverstelleinrichtung 15 und ein Antriebsrad 18 angebracht. Die Nockenwellenverstelleinrichtung 15 dient dazu, den Nockenwellenwinkel zu verstellen, um die Steuerzeiten der Brennkraftmaschine zu verändern. Das Antriebsrad 18 ist als Kettenrad ausgeführt und dient dazu, die zugehörige Nockenwelle 9 anzutreiben. Das Antriebsrad 18 ist zum Beispiel über eine Antriebskette mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt.
Zur Lagerung der Nockenwellen 8, 9 sind jeweils drei Radiallagereinrichtungen 21, 22, 23 und eine Axiallagereinrichtung 24 vorgesehen. Die Radiallagereinrichtungen 21 bis 23 umfassen jeweils einen einteiligen Lagerringkörper 26, der durch Gießen einstückig mit dem Zylinderkopfdeckel 1 verbunden ist. Die Axiallagereinrichtung 24 umfasst einen ebenfalls einteiligen Lagerringkörper 28, der einstückig mit dem Zylinderkopfdeckel 1 verbunden ist.
Die Lagerringkörper 26, 28 haben jeweils einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt und bilden Lagerböcke, die einstückig mit dem Zylinderkopfdeckel 1 verbunden sind. Die Lagerböcke weisen miteinander fluchtende Durchgangslöcher auf, die vorzugsweise als Bohrungen ausgeführt sind. Die Lagerdurchmesser für die Nockenwelle 8, 9 entsprechen vorzugsweise dem Durchmesser des maximalen Ventilhubs der Brennkraftmaschine.
In 2 ist der Zylinderkopfdeckel 1 aus 1 nach dem Gießen und ohne die Nockenwellen dargestellt. Die Lagerböcke mit den Lagerringkörpern 21 bis 24 sind in den Vertiefungen 4, 5 durch Gießen einstückig mit dem Zylinderkopfdeckel 1 verbunden. Die Montage der Nockenwellen 8, 9 erfolgt bei dieser Ausführung von der Seite mit dem Lagerringkörper 26. Die Nockenwellen 8, 9 werden zusammen mit den Schiebenockenpaketen 11 bis 13 nacheinander durch die Radiallagereinrichtungen 23, 22, 21 eingeführt, bis zum Beispiel ein Axiallagerbund, der in 5 mit 70 bezeichnet ist, an der Axiallagereinrichtung 24 zur Anlage kommt.
Die Axiallagerbreite der Axiallagereinrichtung 24 kann durch die Montage der Nockenwellenverstelleinrichtung 15 beziehungsweise des Antriebsrads 18 eingestellt werden. Alternativ kann die Axiallagereinrichtung 24 auch geteilt ausgeführt werden, um eine Montage von der Seite der Axiallagereinrichtung 24 zu ermöglichen.
In 3 ist der vormontierte Zylinderkopfdeckel 1 zusammen mit einem Zylinderkopf 30 der Brennkraftmaschine dargestellt. Der vormontierte Zylinderkopfdeckel 1 kann zum Beispiel durch Schrauben und unter Zwischenschaltung einer entsprechenden Dichtung an dem Zylinderkopf 30 befestigt werden.
In den 4 und 5 ist ein ähnlicher Zylinderkopfdeckel 41 wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel in zwei verschiedenen Ansichten perspektivisch dargestellt. Der Zylinderkopfdeckel 41 umfasst zwei längliche Vertiefungen 44, 45, in denen jeweils eine Nockenwelle 48, 49 teilweise angeordnet ist. Jede Nockenwelle 48, 49 umfasst drei dreistufige Schiebenockenpakete 51, 52, 53, die axial verschiebbar auf der jeweiligen Nockenwelle 48, 49 gelagert sind.
Die drehfest mit der Nockenwelle 49 verbundenen Schiebenockenpakete 51 bis 53 ermöglichen eine Ventilhubverstellung. Der Nockenwellenwinkel kann durch eine Nockenwellenverstelleinrichtung 55 verändert werden. Der Antrieb der Nockenwelle 49 erfolgt durch ein Antriebsrad 58. Die Nockenwellen 48, 49 mit den Schiebenockenpaketen 51 bis 53 und der Nockenwellenverstelleinrichtung 55 mit dem Antriebsrad 58 sind genauso oder ähnlich ausgeführt wie bei dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel sind bei dem in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel Lagerböcke von Radiallagereinrichtungen 61, 62, 63 und ein Lagerbock einer Axiallagereinrichtung 64 nicht einteilig, sondern mehrteilig ausgeführt. Die Radiallagereinrichtungen 61 bis 63 und die Axiallagereinrichtung 64 umfassen jeweils zwei Lagerringkörperteile 66, 67; 68, 69.
Das eine Lagerringkörperteil 66; 68 ist, wie man in 5 sieht, einstückig mit dem Zylinderkopfdeckel 41 verbunden. Das jeweils andere Lagerringkörperteil 67; 69 ist mit Hilfe von Schraubverbindungselementen lösbar, das heißt wiederholt zerstörungsfrei trennbar, an dem Zylinderkopfdeckel 41 befestigbar. Durch die mehrteilige Ausführung der Lagereinrichtungen 61 bis 64 wird das Montieren der Nockenwellen 48, 49 vereinfacht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 8029475 U1 [0002]
WO 2006/050545 A2 [0002]
DE 19831772 A1 [0002]

Claims

Zylinderkopfdeckel einer Brennkraftmaschine, mit an dem Zylinderkopfdeckel (1) angebrachten Radiallagereinrichtungen (21–23; 61–63) für mindestens eine Nockenwelle (8, 9; 48, 49), die zu einer Ventilbetätigung drehbar an dem Zylinderkopfdeckel (1; 41) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Radiallagereinrichtungen (21–23; 61–63) als Lagerböcke ausgeführt sind, die jeweils einen Lagerringkörper (26; 66, 67) umfassen.
Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Axiallagereinrichtung (24; 64) als Lagerbock ausgeführt ist, der einen Lagerringkörper (28; 68, 69) umfasst.
Zylinderkopfdeckel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerringkörper (26, 28; 66–69) einstückig mit dem Zylinderkopfdeckel (1) verbunden sind.
Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerringkörper (26, 28) einteilig ausgeführt sind.
Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der beziehungsweise die Lagerringkörper (66–69) mehrteilig ausgeführt ist beziehungsweise sind.
Zylinderkopfdeckel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (8, 9; 48, 49) mit vorzugsweise mehrstufigen Schiebenocken ausgestattet ist.
Zylinderkopfdeckel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende der Nockenwelle (8, 9; 48, 49) eine Nockenwellenverstelleinrichtung (15; 55) und/oder mindestens ein Antriebsrad (18; 58) angebracht ist.
Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (8, 9; 48, 49) mit der Nockenwellenverstelleinrichtung (15; 55) und dem Antriebsrad (18; 58) an dem Zylinderkopfdeckel (1; 41) vormontiert ist.
Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (8, 9; 48, 49) an dem Ende mit der Nockenwellenverstelleinrichtung (15; 55) und/oder dem Antriebsrad (18; 58) einen Axiallagerbund (70) aufweist, der dazu dient, die Nockenwelle (8, 9; 48, 49) in einer ersten axialen Richtung an dem Lagerbock der Axiallagereinrichtung (24; 64) zu lagern.
Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwellenverstelleinrichtung (15; 55) und/oder das Antriebsrad (18; 58) axial fest mit der Nockenwelle (8, 9; 48, 49) verbunden ist, um die Nockenwelle (8, 9; 48, 49) in einer zweiten axialen Richtung an dem Lagerbock der Axiallagereinrichtung (24; 64) zu lagern.
Zylinderkopfdeckel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerdurchmesser der Radiallagereinrichtungen (21–23; 61–63) und/oder der Axiallagereinrichtung (24; 64) dem Durchmesser eines maximalen Ventilhubs entspricht.
Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf (30), der durch einen Zylinderkopfdeckel (1; 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche verschlossen ist.