DE102010061240B4 - cylinder head - Google Patents

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Abstract

Zylinderkopf (1) einer Brennkraftmaschine mit Aufnahmeräumen (3) zur Aufnahme von Funktionsbauteilen aufweisenden Zylinderkopfdeckel (2), wobei an dem Zylinderkopfdeckel (2) Doppelrippen (5) zur Aussteifung des Zylinderkopfdeckels (2) und der Aufnahmeräume (3) vorgesehen sind, die sich zumindest zwischen den einzelnen Aufnahmeräumen (3) und von diesen zum jeweils benachbarten Flansch (6) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsbauteile Aktuatoren (4) zum Verstellen eines Ventilhubs eines Nockenpakets an einer Nockenwelle sind und dass die Aufnahmeräume (3) domartig, das heißt nach oben geschlossen ausgebildet sind, wobei sich die Aktuatoren (4) an den versteiften Aufnahmeräumen (3) und damit an dem versteiften Zylinderkopfdeckel (2) ohne Verformung abstützen.Cylinder head (1) of an internal combustion engine with accommodation spaces (3) for accommodating cylinder head covers (2) having functional components, double ribs (5) being provided on the cylinder head cover (2) to reinforce the cylinder head cover (2) and the accommodation spaces (3), which at least between the individual receiving spaces (3) and from these to the respective adjacent flange (6), characterized in that the functional components are actuators (4) for adjusting a valve lift of a cam assembly on a camshaft and in that the receiving spaces (3) are dome-like, that means that they are closed at the top, with the actuators (4) being supported on the stiffened receiving spaces (3) and thus on the stiffened cylinder head cover (2) without deformation.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit Aufnahmeräumen zur Aufnahme von Funktionsbauteilen aufweisenden Zylinderkopfdeckel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a cylinder head of an internal combustion engine with cylinder head cover having receiving spaces for receiving functional components according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 198 33 199 B4 ist ein gattungsgemäßer Zylinderkopfdeckel bzw. eine Zylinderkopfhaube mit integrierten Lagerdeckeln für wenigstens eine Nockenwelle bekannt. Ebenso weist die Zylinderkopfhaube Schächte für Funktionsbauteile auf, die zu den Lagerdeckeln benachbart angeordnet sind sowie Aufnahmen für Befestigungselemente, die den Lagerdeckeln zugeordnet sind. Die Aufnahmen sind dabei in zwei unterschiedliche Gruppen unterteilt, wobei die zweite Gruppe mittels Versteifungen an die Schächte angebunden ist. Hierdurch soll eine Zylinderkopfhaube geschaffen werden, die eine vereinfachte Montage der Nockenwelle erlaubt.From the DE 198 33 199 B4 a generic cylinder head cover or a cylinder head cover with integrated bearing covers for at least one camshaft is known. The cylinder head cover also has shafts for functional components that are arranged adjacent to the bearing caps and receptacles for fastening elements that are assigned to the bearing caps. The recordings are divided into two different groups, with the second group being connected to the shafts by means of stiffeners. This is intended to create a cylinder head cover that allows simplified assembly of the camshaft.

Aus der DE 103 28 495 A1 ist ein Zylinderkopf einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine mit einem Einlass- und einem Auslasskanal bekannt, die sich jeweils von einem Zylinderkopfboden durch einen Kühlmittelraum zu einer Seitenwand erstrecken. Ebenso weist der Zylinderkopf einen Schacht für eine Einspritzdüse oder eine Zündkerze auf, sowie Schraubenpfeifen für Zylinderkopfschrauben und Versteifungsrippen auf dem Zylinderkopfboden, die in den Kühlmittelraum ragen und radial ausgerichtet sind, um den Einlass- und/oder Auslasskanal herum angeordnet sind. Die Versteifungsrippen sollen dabei helfen, einen flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, der für höchste Zünddrücke im Brennraum unterhalb des Zylinderkopfbodens und für hohe Temperaturbelastungen gleichermaßen geeignet ist.From the DE 103 28 495 A1 a cylinder head of a liquid-cooled internal combustion engine with an inlet and an outlet channel is known, each of which extends from a cylinder head base through a coolant chamber to a side wall. Likewise, the cylinder head has a shaft for an injector or a spark plug, as well as screw bosses for cylinder head screws and stiffening ribs on the cylinder head base, which protrude into the coolant space and are radially oriented, are arranged around the inlet and/or outlet port. The stiffening ribs are intended to help provide a liquid-cooled cylinder head for an internal combustion engine that is equally suitable for the highest ignition pressures in the combustion chamber below the cylinder head base and for high temperature loads.

Aus der DE 195 48 088 C1 ist ein weiterer Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit diesmal vier Ventilen pro Zylinder bekannt. Dabei befinden sich auf jeder Seite einer Längsmittelachse des Zylinderkopfes je ein Einlassventil und ein Auslassventil des Zylinders. Die Ventile werden über Hebel von Nockenwellen betätigt, die sich parallel zueinander und über den Hebeln verlaufend erstrecken und in einem Abstand zueinander angeordnet sind. In dem Abstand zwischen den Nockenwellen ist ein in Richtung der Längsmittelachse verlaufender Injektordruck vorgesehen, von dem Bohrungen zur Aufnahme der Injektoren ausgehen. Hierdurch soll ein Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine geschaffen werden, bei dem eine möglichst zentrische Anordnung der Injektoren möglich ist und der Ölraum von den Kraftstoff führenden Injektoren zudem getrennt ist.From the DE 195 48 088 C1 Another cylinder head for an internal combustion engine, this time with four valves per cylinder, is known. An intake valve and an exhaust valve of the cylinder are located on each side of a longitudinal center axis of the cylinder head. The valves are actuated by levers of camshafts which extend parallel to and above the levers and are spaced from each other. In the space between the camshafts, there is an injector pressure running in the direction of the longitudinal center axis, from which bores for receiving the injectors emanate. This is intended to create a cylinder head for an internal combustion engine in which the injectors can be arranged as centrally as possible and the oil chamber is also separated from the fuel-carrying injectors.

Moderne Kraftfahrzeugmotoren besitzen oftmals verstellbare Nockenwellen, bei welchen beispielsweise Nockenpakete mittels Eintauchen von so genannten Steuerstiften in Kulissenbahnen verschoben werden. Hierdurch entstehen jedoch an den Steuerstiften und verbunden damit an den diese aktivierenden Aktuatoren hohe Kräfte, die von einem Zylinderkopfdeckel aufgenommen werden müssen, an welchem sich die Aktuatoren abstützen.Modern motor vehicle engines often have adjustable camshafts, in which, for example, cam sets are shifted by so-called control pins being inserted into link tracks. However, this results in high forces on the control pins and, connected therewith, on the actuators activating them, which have to be absorbed by a cylinder head cover on which the actuators are supported.

Aus der DE 10 2005 003 079 A1 ist ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Grundnockenwelle bekannt, auf der axial verschiebbare Nockenträger angeordnet sind. Das Verschieben erfolgt über Stellglieder, die am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet sind. Die Stellglieder weisen mehrere Bohrungen für Schmiermittel auf, so dass die Stellglieder in mehreren verschiedenen Montagepositionen mit dem für jedes Stellglied eine Schmiermittelbohrung aufweisenden Gehäuse der Brennkraftmaschine zu verbinden sind.From the DE 10 2005 003 079 A1 a valve drive of an internal combustion engine with a basic camshaft is known, on which axially displaceable cam carriers are arranged. The displacement takes place via actuators which are arranged on the cylinder head of the internal combustion engine. The actuators have a plurality of bores for lubricant, so that the actuators can be connected in a plurality of different assembly positions to the internal combustion engine housing, which has a lubricant bore for each actuator.

Aus der DE 10 2009 056 048 A1 ist ein System mit einem Nockenwellendeckel bekannt, der zum Anbringen an einem Zylinderkopf konfiguriert ist.From the DE 10 2009 056 048 A1 a system is known with a camshaft cover configured for attachment to a cylinder head.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Zylinderkopf der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine hohe Schaltpräzision und ein gleichzeitig geringes Gewicht auszeichnet.The present invention is therefore concerned with the problem of specifying an improved or at least an alternative embodiment for a cylinder head of the generic type, which is characterized in particular by high switching precision and, at the same time, low weight.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this problem is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, an einem Zylinderkopfdeckel eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine Doppelrippen zur Aussteifung des Zylinderkopfdeckels und zur Aussteifung von Aufnahmeräumen vorzusehen, wobei die Aufnahmeräume zur Aufnahme von Funktionsbauteilen, insbesondere zur Aufnahme von Aktuatoren zum Verstellen eines Ventilhubs eines Nockenpakets an einer Nockenwelle ausgebildet sind. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Doppelrippen erstrecken sich dabei zumindest zwischen den einzelnen Aufnahmeräumen, das heißt vorzugsweise in Längsrichtung des Zylinderkopfdeckels und von den einzelnen Aufnahmeräumen zum jeweils benachbarten randseitigen Flansch. Weiter ist vorgesehen, dass die Aufnahmeräume domartig, das heißt nach oben geschlossen ausgebildet sind, so dass die Aktuatoren von unten eingesteckt und anschließend der Zylinderkopfdeckel auf den Zylinderkopf aufgesetzt und montiert wird. Durch derart ausgebildete Aussteifungsrippen in der Art von Doppelrippen, kann eine hohe Steifigkeit der Aufnahmeräume bei gleichzeitig minimaler Gewichtserhöhung des Zylinderkopfdeckels erreicht werden. Die Doppelrippen verhindern zudem eine unerwünschte Verformung des Zylinderkopfdeckels, hervorgerufen durch verschiedene Kräfte an den Aktuatoren, und erlaubt hierdurch eine besonders hohe Schaltpräzision, da sich die Aktuatoren an den versteiften Aufnahmeräumen und damit an dem versteiften Zylinderkopfdeckel ohne Verformung abstützen können. Gleichzeitig wird auch eine Dauerrissbildung am Zylinderkopfdeckel verhindert, zumindest aber reduziert. Nebenbei bewirkt die erfindungsgemäße Verrippung mit den Doppelrippen auch eine geringere Schallemission, wodurch der Betrieb der Brennkraftmaschine insgesamt ruhiger gestaltet werden kann.The present invention is based on the general idea of providing double ribs on a cylinder head cover of a cylinder head of an internal combustion engine to reinforce the cylinder head cover and to reinforce accommodation spaces, the accommodation spaces for accommodating functional components, in particular for accommodating actuators for adjusting a valve lift of a cam pack on a camshaft are trained. The double ribs provided according to the invention extend at least between the individual receiving spaces, that is to say preferably in the longitudinal direction of the cylinder head cover and from the individual receiving spaces to the respectively adjacent peripheral flange. It is further provided that the receiving spaces are designed in the manner of a dome, that is to say closed at the top, so that the actuators are inserted from below and the cylinder head cover is then placed and mounted on the cylinder head. By trained in this way Reinforcement ribs in the manner of double ribs, a high rigidity of the receiving spaces can be achieved with at the same time a minimal increase in weight of the cylinder head cover. The double ribs also prevent undesired deformation of the cylinder head cover caused by various forces on the actuators, and this allows particularly high shifting precision, since the actuators can be supported on the stiffened receiving spaces and thus on the stiffened cylinder head cover without deformation. At the same time, the formation of permanent cracks on the cylinder head cover is prevented, or at least reduced. In addition, the ribbing according to the invention with the double ribs also causes lower noise emissions, as a result of which the operation of the internal combustion engine can be designed to be quieter overall.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, sind die Aufnahmeräume offen so dass durch diese von außen die Aktuatoren einsteckbar sind. Dabei weisen die Aktuatoren eine Kragenlasche auf, mittels der sie in eingebautem Zustand an einem Rand der jeweils zugehörigen Aufnahmeöffnung anliegen. Hierdurch erleichtert sich ein Zusammenbau des Zylinderkopfes erheblich, da die Aktuatoren auch nach dem Montieren des Zylinderkopfdeckels von außen in die zugehörigen Aufnahmeräume eingesteckt und anschließend festgeschraubt werden können. Zum Festschrauben der Aktuatoren am Zylinderkopfdeckel, besitzt die Kragenlasche zumindest eine Durchgangsöffnung, die mit einer zugehörigen Schrauböffnung im Zylinderkopf fluchtet. Selbstverständlich sind generell auch domartig, das heißt geschlossen ausgebildete Aufnahmeräume denkbar, in welche die jeweiligen Aktuatoren zunächst von innen eingesteckt und anschließend der Zylinderkopfdeckel auf dem Zylinderkopf montiert wird.In an advantageous development of the solution according to the invention, the receiving spaces are open so that the actuators can be inserted through them from the outside. In this case, the actuators have a collar tab, by means of which they rest against an edge of the associated receiving opening in the installed state. This makes assembly of the cylinder head much easier, since the actuators can also be inserted from the outside into the associated receiving spaces after the cylinder head cover has been installed and can then be screwed tight. For screwing the actuators to the cylinder head cover, the collar strap has at least one through-opening which is aligned with an associated screw opening in the cylinder head. Of course, generally also dome-like, ie, closed receiving spaces are conceivable, into which the respective actuators are first inserted from the inside and then the cylinder head cover is mounted on the cylinder head.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference numbers referring to identical or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch

  • 1 einen erfindungsgemäßen Zylinderkopfdeckel,
  • 2 einen auf einen Zylinderkopf aufgesetzten erfindungsgemäßen Zylinderkopfdeckel mit in der linken Bildhälfte eingebauten Aktuatoren und mit in der rechten Bildhälfte in Explosionsdarstellung, das heißt aus ihrem jeweiligen Aufnahmeraum heraus gelösten Aktuatoren.
Show, each schematically
  • 1 a cylinder head cover according to the invention,
  • 2 a cylinder head cover according to the invention placed on a cylinder head with actuators installed in the left half of the figure and with the right half of the figure in an exploded view, ie actuators released from their respective receiving space.

Entsprechend der 2, weist ein Zylinderkopf 1 einer im übrigen nicht gezeigten Brennkraftmaschine einen Zylinderkopfdeckel 2 auf, der mehrere Aufnahmeräume 3 zur Aufnahme von Funktionsbauteilen, das heißt genauer gesagt zur Aufnahme von Aktuatoren 4 zum Verstellen eines Ventilhubs eines Nockenpakets an einer nicht dargestellten Nockenwelle besitzt. Erfindungsgemäß besitzt nun der Zylinderkopfdeckel 2 Doppelrippen 5 zur Aussteifung desselben und zur Aussteifung der Aufnahmeräume 3, die sich zumindest zwischen den einzelnen Aufnahmeräumen 3 und von diesen zum jeweils benachbarten Flansch 6 hin erstrecken. Wie eingangs erwähnt, dienen die Aktuatoren 4 zum Verstellen eines Steuerstiftes, mit welchem Nockenpakte an der Nockenwelle verschoben und dadurch Ein- und Auslasszeiten eingestellt werden können. Zum Verstellen der Nockenpakete sind jedoch nicht unerhebliche Stellkräfte erforderlich, so dass eine Anordnung der Aktuatoren 4 in bisher bekannten Zylinderkopfdeckeln 2 oftmals die Schwierigkeit barg, dass der Zylinderkopfdeckel 2 auswich und dadurch eine nur mäßige Schaltpräzision zu realisieren war. Durch die Doppelrippen 5 kann eine unverwünschte Verformung des Zylinderkopfdeckels 2 durch Verschiebekräfte beim Aktivieren der Aktuatoren 4 jedoch verhindert, zumindest aber stark reduziert werden, wodurch eine hohe Schaltpräzision erzielt werden kann. Gleichzeitig kann eine Dauerrissbildung am Zylinderkopfdeckel 2 durch die Doppelrippen 5 verhindert oder aber zumindest ebenfalls reduziert werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Aussteifung mittels der Doppelrippen 5 liegt in der geringeren Schallemission.According to the 2 , a cylinder head 1 of an internal combustion engine (otherwise not shown) has a cylinder head cover 2 which has several accommodation spaces 3 for accommodating functional components, i.e. more precisely for accommodating actuators 4 for adjusting a valve lift of a cam set on a camshaft (not shown). According to the invention, the cylinder head cover 2 now has double ribs 5 for stiffening the same and for stiffening the receiving spaces 3, which extend at least between the individual receiving spaces 3 and from them to the respectively adjacent flange 6. As mentioned at the outset, the actuators 4 are used to adjust a control pin, with which cam packs can be shifted on the camshaft and intake and exhaust times can thereby be adjusted. However, not inconsiderable actuating forces are required to adjust the cam sets, so that an arrangement of the actuators 4 in previously known cylinder head covers 2 often posed the problem that the cylinder head cover 2 gave way and as a result only moderate switching precision could be achieved. However, the double ribs 5 can prevent, or at least greatly reduce, an undesired deformation of the cylinder head cover 2 due to displacement forces when the actuators 4 are activated, so that a high switching precision can be achieved. At the same time, the formation of permanent cracks on the cylinder head cover 2 can be prevented by the double ribs 5 or at least also reduced. A further advantage of the stiffening according to the invention by means of the double ribs 5 lies in the lower noise emission.

Generell kann der Zylinderkopfdeckel 2 als Leichtmetallgussteil, beispielsweise aus Aluminiumguss, ausgebildet sein oder aber aus Kunststoff. Wie insbesondere der 2 in der rechten Bildhälfte zu entnehmen ist, können die Aufnahmeräume 3 auch als Aufnahmeöffnungen ausgebildet sein, durch die von außen die Aktuatoren 4 eingesteckt werden. Hierbei weisen die Aktuatoren 4 eine Kragenlasche 7 auf, mittels der sie in eingebautem Zustand an einem Rand der jeweils zugehörigen Aufnahmeöffnung anliegen. In der Kragenlasche 7 kann zudem eine Durchgangsöffnung 8 vorgesehen sein, mit einer Schrauböffnung 9 im Zylinderkopf 1 fluchtet, so dass der jeweilige Aktuator hierüber fest schraubbar ist. Alternativ ist auch denkbar, dass die Aufnahmeräume 3 domartig, das heißt nach oben geschlossen ausgebildet sind, so dass die Aktuatoren von unten eingesteckt und anschließend der Zylinderkopfdeckel 2 auf den Zylinderkopf 1 aufgesetzt und montiert wird.In general, the cylinder head cover 2 can be designed as a light metal casting, for example cast aluminum, or else made of plastic. Like that one in particular 2 can be seen in the right half of the figure, the receiving spaces 3 can also be designed as receiving openings through which the actuators 4 are inserted from the outside. In this case, the actuators 4 have a collar tab 7, by means of which they rest against an edge of the associated receiving opening in the installed state. In addition, a through-opening 8 can be provided in the collar tab 7, which is aligned with a screw opening 9 in the cylinder head 1, so that the respective actuator can be screwed tightly via this. Alternatively, it is also conceivable that the recording chambers 3 are dome-like, ie closed at the top, so that the actuators are inserted from below and then the cylinder head cover 2 is placed on the cylinder head 1 and mounted.

Bei dem erfindungsgemäßen Zylinderkopfdeckel 2 und dem erfindungsgemäßen Zylinderkopf 1 lässt sich durch die Aussteifung mittels der erfindungsgemäßen Doppelrippen 5 eine hohe Schaltpräzision erreichen, da der Zylinderkopfdeckel 2 nicht wie bisher bei aktivierten Aktuatoren 4 ausweichen kann. Die Aussteifung mittels der Doppelrippen 5 ist dabei mit lediglich geringem zusätzlichem Gewicht erreichbar.In the case of the cylinder head cover 2 according to the invention and the cylinder head 1 according to the invention, a high switching precision can be achieved by the stiffening by means of the double ribs 5 according to the invention, since the cylinder head cover 2 cannot deviate as before when the actuators 4 are activated. The stiffening by means of the double ribs 5 can be achieved with only a small amount of additional weight.

Claims (4)

Zylinderkopf (1) einer Brennkraftmaschine mit Aufnahmeräumen (3) zur Aufnahme von Funktionsbauteilen aufweisenden Zylinderkopfdeckel (2), wobei an dem Zylinderkopfdeckel (2) Doppelrippen (5) zur Aussteifung des Zylinderkopfdeckels (2) und der Aufnahmeräume (3) vorgesehen sind, die sich zumindest zwischen den einzelnen Aufnahmeräumen (3) und von diesen zum jeweils benachbarten Flansch (6) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsbauteile Aktuatoren (4) zum Verstellen eines Ventilhubs eines Nockenpakets an einer Nockenwelle sind und dass die Aufnahmeräume (3) domartig, das heißt nach oben geschlossen ausgebildet sind, wobei sich die Aktuatoren (4) an den versteiften Aufnahmeräumen (3) und damit an dem versteiften Zylinderkopfdeckel (2) ohne Verformung abstützen.Cylinder head (1) of an internal combustion engine with accommodation spaces (3) for accommodating cylinder head covers (2) having functional components, double ribs (5) being provided on the cylinder head cover (2) to reinforce the cylinder head cover (2) and the accommodation spaces (3), which at least between the individual receiving spaces (3) and from these to the respective adjacent flange (6), characterized in that the functional components are actuators (4) for adjusting a valve lift of a cam assembly on a camshaft and in that the receiving spaces (3) are dome-like, that means that they are closed at the top, with the actuators (4) being supported on the stiffened receiving spaces (3) and thus on the stiffened cylinder head cover (2) without deformation. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopfdeckel (2) als Leichtmetallgussteil ausgebildet ist.cylinder head after claim 1 , characterized in that the cylinder head cover (2) is designed as a light metal casting. Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.Internal combustion engine with a cylinder head (1) according to one of the preceding claims. Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 3.Motor vehicle with an internal combustion engine claim 3 .
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