DE10201364A1

DE10201364A1 - Cylinder head, for an IC motor, uses the cogwheel gearing between the camshafts as a fluid pump, to reduce the motor weight

Info

Publication number: DE10201364A1
Application number: DE2002101364
Authority: DE
Inventors: Matthias Penzel
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2003-08-14

Abstract

The internal combustion motor has at least one cylinder head for the valves, and at least two camshafts. One camshaft is driven by the motor output shaft, and it drives the other camshaft through a cogwheel gearing, using at least two cogwheels in a gear housing. The gear housing (16) is also a pump housing (17), with a fluid pump (23) within a pump chamber (18). The pump chamber has at least one inflow (19) and outflow (20). The cogwheels (13,14) form the impelling units (21,22) of the pump.

Description

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinderkopf, gemäß Oberbegriff des Anspruchs. The invention is based on an internal combustion engine with at least one Cylinder head, according to the preamble of the claim.

Eine gattungsbildende Brennkraftmaschine ist aus der US 50 97 805 A bekannt. Sie besitzt zumindest einen Zylinderkopf, in dem ein Ventiltrieb mit mehreren Gaswechselventilen und wenigstens zwei Nockenwellen angeordnet ist. Die erste Nockenwelle wird über eine Ausgangswelle, beispielsweise Kurbelweile, der Brennkraftmaschine angetrieben. Über ein Zahnradgetriebe wird die zweite Nockenwelle von der ersten Nockenwelle drehangetrieben. Das Zahnradgetriebe besitzt mindestens zwei Zahnräder, die in einem Getriebegehäuse angeordnet sind. A generic internal combustion engine is known from US 50 97 805 A. she has at least one cylinder head in which a valve train with several Gas exchange valves and at least two camshafts is arranged. The first Camshaft is driven by an output shaft, for example crank shaft Internal combustion engine driven. The second camshaft is driven by a gear train driven by the first camshaft. The gear transmission has at least two gears, which are arranged in a gear housing.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die hinsichtlich ihres Gewicht verbessert ist. The object of the invention is to an internal combustion engine of the type mentioned create that is improved in weight.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Brennkraftmaschine, die die in Anspruch 1 genannten Merkmale zeigt. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved with an internal combustion engine, which mentioned in claim 1 Features. Further features embodying the invention are in the Subclaims specified.

Die mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass durch Verwendung des Zahnradgetriebes für den Antrieb der zweiten Nockenwelle als Zahnradpumpe die Gewichtseinsparung erreicht wird. Überlicherweise benötigen Brennkraftmaschinen wenigstens eine Pumpe, beispielsweise Ölpumpe, die somit bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine durch das Zahnradgetriebe gebildet wird. In vorteilhafter Weise ist die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ein Boxermotor, ein Motor mit V-Anordnung der Zylinderbänke, ein Flugzeugmotor, allgemein ein Motor in einem Kraftfahrzeug, bei welchem während des Betriebs hohe Querbeschleunigungen auftreten, oder ein Kraftfahrzeugmotor, der in extrem wechselnden Arbeitslagen betrieben wird, wie z. B. bei Geländefahrzeugen, oder für liegende bzw. hängende Motoren, bei denen Öl aus dem Zylinderkopf abgesaugt werden muss. Für diese Absaugung wird in erfindungsgemäßer Weise die Fluidpumpe verwendet. The advantages achieved with the internal combustion engine according to the invention are included therein see that by using the gear drive to drive the second As a gear pump, the camshaft saves weight. customarily Internal combustion engines require at least one pump, for example an oil pump thus in the internal combustion engine according to the invention by the gear transmission is formed. The internal combustion engine according to the invention is advantageously a Boxer engine, an engine with V-arrangement of the cylinder banks, an aircraft engine, generally an engine in a motor vehicle in which high during operation Lateral accelerations occur, or an automotive engine that is in extreme changing working conditions is operated, such as B. in off-road vehicles, or for horizontal or hanging engines in which oil is extracted from the cylinder head got to. The fluid pump is used for this suction in the manner according to the invention.

Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel entsprechend Anspruch 3, bei dem die Pumpenkammer der Fluidpumpe in dem Zylinderkopf angeordnet ist. Insbesondere bei Verwendung der Fluidpumpe als Ölabsaugpumpe für im Zylinderkopf vorliegendes Öl ist diese Ausgestaltung vorteilhaft. An embodiment is preferred according to claim 3, in which the Pump chamber of the fluid pump is arranged in the cylinder head. Especially at Use of the fluid pump as an oil suction pump for oil present in the cylinder head this configuration advantageous.

Nach einer Weiterbildung gemäß Anspruch 4 ist die Pumpenkammer zumindest teilweise durch eine Ausnehmung in dem Zylinderkopf gebildet. Somit kann bereits bei der Herstellung des Zylinderkopfs die Pumpenkammer auf einfache Weise eingebracht werden. According to a development according to claim 4, the pump chamber is at least partially formed by a recess in the cylinder head. Thus, already at the Manufacture of the cylinder head introduced the pump chamber in a simple manner become.

Um die Pumpenkammer zu verschließen, kann nach Anspruch 5 ein Pumpengehäusedeckel vorgesehen sein, der beispielsweise durch die Zylinderkopfhaube bzw. den Zylinderkopfdeckel gebildet sein kann. In order to close the pump chamber, a can according to claim 5 Pump housing cover may be provided, for example, through the cylinder head cover or the cylinder head cover can be formed.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel mit den Merkmalen des Anspruchs 6 ist der Pumpeneinlass mit einer Ansaugleitung verbunden, die im Zylinderkopf angeordnet ist und zumindest eine in dem Zylinderkopf mündende Ansaugöffnung aufweist. Dadurch kann sich in dem Zylinderkopf ansammelndes Schmieröl durch die Pumpe abgesaugt werden. In a particularly preferred embodiment with the features of Claim 6, the pump inlet is connected to an intake line, which in Cylinder head is arranged and at least one opening into the cylinder head Has suction opening. This can cause accumulation in the cylinder head Lubricating oil can be sucked out by the pump.

Nach einer in Anspruch 7 angegebenen Ausführungsvariante führt der Pumpenauslass in einen unterhalb der Ausgangswelle liegenden Ölsumpf oder zu einem ggf. separaten Öltank, so dass das aus dem Zylinderkopf abgesaugte Öl zurückgefördert werden kann. According to an embodiment variant specified in claim 7, the pump outlet leads into an oil sump below the output shaft or to a separate one if necessary Oil tank so that the oil extracted from the cylinder head can be returned.

Eine besonders einfache und kostengünstige Variante der Zahnradpumpe bzw. des Zylinderkopfes ergibt sich nach einer Ausgestaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 8, wonach die beiden Zahnräder des Zahnradgetriebes jeweils auf den zugeordneten Nockenwellen verdrehfest angeordnet sind und beide Zahnräder wenigstens einen Axiallagerbund besitzen, mit dem sie sich an einer Seitenwand der Pumpenkammer abstützen, wodurch die Axiallagerung der Nockenwellen in vorteilhafter Weise durch die Förderelemente der Fluidpumpe gegeben ist. A particularly simple and inexpensive variant of the gear pump or Cylinder head results from an embodiment with the features of claim 8, after which the two gears of the gear transmission each on the assigned Camshafts are arranged non-rotatably and both gears at least one Have thrust bearing collar with which they are located on a side wall of the pump chamber support, whereby the axial bearing of the camshafts in an advantageous manner by the Conveying elements of the fluid pump is given.

Wird die Pumpenkammer durch die in den Zylinderkopf vorgesehene Ausnehmung gebildet, stützen sich gemäß Anspruch 9 die Axiallagerbünde an der Wandung der Ausnehmung ab. The pump chamber is through the recess provided in the cylinder head formed, based on claim 9, the thrust bearing collars on the wall of the Recess.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. The invention is described below using exemplary embodiments with reference to FIG Drawing explained in more detail.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine Brennkraftmaschine in Seitenansicht, Fig. 1, an internal combustion engine in side view,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Antriebs für einen Ventiltrieb der Brennkraftmaschine, Fig. 2 is a schematic representation of a drive for a valve drive of the internal combustion engine,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Brennkraftmaschine, Fig. 3 is a plan view of the internal combustion engine,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV durch den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gemäß Fig. 3, Fig. 4 shows a section along the line IV-IV through the cylinder head of the internal combustion engine according to Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 3 und Fig. 5 is a section along the line VV in Fig. 3 and

Fig. 6A + 6B einen Zylinderkopf mit abgenommenen Zylinderkopfdeckel. Fig. 6A and 6B a cylinder head with the cylinder head cover removed.

Die in den Fig. 1 und 3 wiedergegebene Brennkraftmaschine 1 besitzt ein Kurbelgehäuse 2 und wenigstens eine ggf. mehrzylindrige Zylinderbank 3, die einen Zylinderkopf 4 aufweist, der von einem Zylinderkopfdeckel 5 verschlossen ist. The internal combustion engine 1 shown in FIGS. 1 and 3 has a crankcase 2 and at least one possibly multi-cylinder cylinder bank 3 , which has a cylinder head 4 which is closed by a cylinder head cover 5 .

In dem Zylinderkopf 4 ist ein Ventiltrieb 6 (Fig. 5) mit mehreren Gaswechselventilen 7 sowie 8 und wenigstens zwei Nockenwellen 9 und 10 angeordnet. Der Antrieb des Ventiltriebs 6 ist schematisch in Fig. 2 gezeigt. Danach werden die Nockenwellen 9 und 10 über eine Ausgangswelle 11, beispielsweise Kurbelwelle, der Brennkraftmaschine 1 und ggf. über Antriebsübertragungsmittel 12 angetrieben. Zum Beispiel ist die erste Nockenwelle 9 von der Ausgangswelle 11 angetrieben und die zweite Nockenwelle 10 wird über ein wenigstens zwei Zahnräder 13 und 14 aufweisendes Zahnradgetriebe 15 in Rotation versetzt, das von der ersten Nockenwelle 9 angetrieben wird. A valve train 6 ( FIG. 5) with a plurality of gas exchange valves 7 and 8 and at least two camshafts 9 and 10 is arranged in the cylinder head 4 . The drive of the valve train 6 is shown schematically in FIG. 2. Thereafter, the camshafts 9 and 10 are driven via an output shaft 11 , for example a crankshaft, of the internal combustion engine 1 and, if appropriate, via drive transmission means 12 . For example, the first camshaft 9 is driven by the output shaft 11 and the second camshaft 10 is set in rotation via a gear transmission 15 having at least two gears 13 and 14 , which is driven by the first camshaft 9 .

Die Schnittdarstellung des Zylinderkopfs 4 gemäß Fig. 4 zeigt die beiden Zahnräder 13 und 14 in einem im Zylinderkopf 4 angeordneten Getriebegehäuse 16, das ein Pumpengehäuse 17 bildet und wenigstens eine Pumpenkammer 18 aufweist, die einen Pumpeneinlass 19 sowie einen Pumpenauslass 20 besitzt. Die beiden in der Pumpenkammer 18 angeordneten Zahnräder 13 und 14 bilden mithin die Förderelemente 21 und 22 einer Fluidpumpe 23, die dementsprechend als Zahnradpumpe realisiert ist. Die Förderelemente 21 und 22 transportieren ein Fluid, beispielsweise Öl von dem Einlass 19 zu dem Auslass 20. Die Pumpenkammer 18 wird zumindest teilweise von einer in dem Zylinderkopf 4 ausgebildeten Ausnehmung 24 und einem Pumpengehäusedeckel 25 gebildet, der die Ausnehmung 24 verschließt. Das Pumpengehäuse könnte jedoch auch ein in die Ausnehmung 24 eingebrachter Einsatz (nicht dargestellt) sein. The sectional view of the cylinder head 4 according to FIG. 4 shows the two gear wheels 13 and 14 in a gear housing 16 arranged in the cylinder head 4 , which forms a pump housing 17 and has at least one pump chamber 18 which has a pump inlet 19 and a pump outlet 20 . The two gears 13 and 14 arranged in the pump chamber 18 thus form the delivery elements 21 and 22 of a fluid pump 23 , which is accordingly implemented as a gear pump. The conveying elements 21 and 22 transport a fluid, for example oil, from the inlet 19 to the outlet 20 . The pump chamber 18 is at least partially formed by a recess 24 formed in the cylinder head 4 and a pump housing cover 25 which closes the recess 24 . However, the pump housing could also be an insert (not shown) made in the recess 24 .

Fig. 6A zeigt den von dem in Fig. 6B dargestellten Zylinderkopf 4 abgenommenen Zylinderkopfdeckel 5 in einer Ansicht von unten, wobei die beiden Nockenwellen 9 und 10 sowie das Zahnradgetriebe 15 der Klarheit halber in beiden Fig. 6A und 6B dargestellt sind. In den. Zylinderkopfdeckel 5 bzw. in den Pumpengehäusedeckel 25 oder in den Zylinderkopf 4 selbst ist eine Ansaugleitung 26 eingebracht, die mit dem Pumpeneinlass 19 in Fluidverbindung steht. Die Ansaugleitung 26 besitzt zumindest eine von dem Einlass 19 entfernt liegende Ansaugöffnung 27, die an der Innenseite 28 des Zylinderkopfdeckels 5 und/oder des Zylinderkopfs 4 mündet. Vorzugsweise sind mehrere Ansaugöffnungen 27 vorgesehen, die an der Innenseite 28 verteilt angeordnet sind. Der Pumpenauslass 20 ist mit einer in Fig. 3 angedeuteten Ölrückführleitung 29 verbunden, die zu einem unterhalb der Ausgangswelle 11 angeordneten Ölsumpf 30 führt, der das Schmieröl der Brennkraftmaschine 1 aufnimmt. FIG. 6A shows the cylinder head cover 5 removed from the cylinder head 4 shown in FIG. 6B in a view from below, the two camshafts 9 and 10 and the gear transmission 15 being shown in both FIGS. 6A and 6B for the sake of clarity. In the. A cylinder head cover 5 or in the pump housing cover 25 or in the cylinder head 4 itself has an intake line 26 which is in fluid communication with the pump inlet 19 . The intake line 26 has at least one intake opening 27 which is located away from the inlet 19 and which opens on the inside 28 of the cylinder head cover 5 and / or the cylinder head 4 . A plurality of suction openings 27 are preferably provided, which are arranged distributed on the inside 28 . The pump outlet 20 is connected to an oil return line 29 indicated in FIG. 3, which leads to an oil sump 30 which is arranged below the output shaft 11 and which receives the lubricating oil of the internal combustion engine 1 .

Jedes Zahnrad 13 bzw. 14 ist auf der ihm zugeordneten Nockenwelle 9 bzw. 10 verdrehfest und in axialer Richtung unverschiebbar angeordnet oder einstückig mit der Nockenwelle 9 bzw. 10 ausgeführt, so dass die über die Ausgangswelle 11 drehangetriebene Nockenwelle 9 die Nockenwelle 10 dreht. Um das axiale Spiel der beiden Nockenwellen 9 und 10 in dem Zylinderkopf 4 zu begrenzen, weisen die Zahnräder 13 und 14 vorzugsweise an ihren beiden Stirnseiten 31 und 32 jeweils einen als umlaufenden Vorsprung realisierten Axiallagerbund 33 auf, der mit der jeweiligen Seitenwand 34 bzw. 35 der Pumpenkammer 18 gleitend zusammenwirkt, d. h. an dieser anliegt, wobei die Seitenwand 34 bzw. 35 zumindest teilweise durch die Wandung der in dem Zylinderkopf vorgesehenen Ausnehmung 24 bzw. von dem Pumpengehäusedeckel 25 gebildet wird. Each gearwheel 13 or 14 is arranged on the camshaft 9 or 10 assigned to it in a rotationally fixed manner and immovably in the axial direction or is made in one piece with the camshaft 9 or 10 , so that the camshaft 9 driven in rotation via the output shaft 11 rotates the camshaft 10 . In order to limit the axial play of the two camshafts 9 and 10 in the cylinder head 4 , the gearwheels 13 and 14 preferably each have an axial bearing collar 33 realized as a circumferential projection on their two end faces 31 and 32 , which is connected to the respective side wall 34 and 35 the pump chamber 18 slides together, ie abuts against it, the side wall 34 or 35 being at least partially formed by the wall of the recess 24 provided in the cylinder head or by the pump housing cover 25 .

Zur Geräuschreduzierung im Betrieb der Fluidpumpe 23 kann an Stelle der dargestellten Geradverzahnung der Zahnräder 13 und 14 eine schräge Verzahnung vorgesehen sein. Alternativ könnten die Zahnräder 13 und 14 als sogenannte Anti-Backlash-Zahnräder ausgebildet sein. To reduce noise during operation of the fluid pump 23 , an oblique toothing can be provided instead of the straight toothing of the gearwheels 13 and 14 shown . Alternatively, the gears 13 and 14 could be designed as so-called anti-backlash gears.

Claims

1.Internal combustion engine with at least one cylinder head, in which a valve train with a plurality of gas exchange valves and at least two camshafts is arranged, the first camshaft being driven in rotation via an output shaft of the internal combustion engine and the second camshaft via a gear drive which can be driven by the first camshaft and which is at least two in a gear housing disposed gears comprises, characterized in that the gear housing (16) forms a pump housing (17) in which a pump chamber (18) of a fluid pump (23) is arranged such that the pump chamber (18) at least one pump inlet (19) and has a pump outlet ( 20 ) and that the toothed wheels ( 13 , 14 ) form the delivery elements ( 21 , 22 ) of the fluid pump ( 23 ).

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the fluid pump ( 23 ) is designed as an oil pump.

3. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the pump chamber ( 18 ) is arranged in the cylinder head ( 4 ).

4. Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the pump chamber ( 18 ) is at least partially formed by a recess ( 24 ) in the cylinder head ( 4 ).

5. Internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the recess ( 24 ) is closed by a pump housing cover ( 25 ).

6. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the pump inlet (19) is connected to a suction duct (26) extending in the cylinder head (4) and at least one opening into the cylinder head (4) suction opening (27).

7. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the pump outlet ( 20 ) leads into an oil sump ( 30 ) lying below the output shaft ( 11 ) or to an oil tank.

8. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that one of the gearwheels ( 13 , 14 ) on the first camshaft ( 9 ) and the other gearwheel ( 13 , 14 ) on the second camshaft ( 10 ) is arranged such that both gearwheels ( 13 , 14 ) have at least one axial bearing collar ( 33 ) and that each axial bearing collar ( 33 ) is supported on a side wall ( 34 , 35 ) of the pump chamber ( 18 ).

9. Internal combustion engine according to claim 4 and 8, characterized in that the side wall ( 34 , 35 ) is formed by a wall of the recess ( 24 ) provided in the cylinder head.

10. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the oil pump serves as an oil suction pump for extracting oil pumped into the cylinder head ( 4 ).