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Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem Zylinderkopf, mit einer Zylinderkopfhaube, welche mit dem Zylinderkopf lösbar verbunden ist und mit einer, zur Lagerung einer Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Lageranordnung, welche wenigstens ein Primär-Nockenwellenlager, mit zumindest einer, dem Zylinderkopf zugeordneten, unteren Primär-Lagerschale und mit zumindest einer, ebenfalls dem Zylinderkopf zugeordneten und zusammen mit der zumindest einen unteren Primär-Lagerschale eine Primär-Aufnahmeöffnung zur Aufnahme der Nockenwelle ausbildenden, oberen Primär-Lagerschale, aufweist.
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Um Gaswechselventile einer Verbrennungskraftmaschine zu betätigen, werden Nockenwellen eingesetzt, welche beispielsweise über einen Zahnriemen, Zahnräder oder eine Steuerkette mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine drehbar gekoppelt sind und meist über jeweilige Ventilstößel (Hydraulikstößel) Kräfte auf die Gaswechselventile ausüben, um diese zu bewegen und dadurch von einer Schließstellung in eine Offenstellung zu verlagern.
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Aus der
DE 43 23 073 A1 ist eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf bekannt. Der Zylinderkopf weist für die Lagerung einer Nockenwelle angeformte Lagerschalen, sowie Stehbolzen auf, auf welche mit den Lagerschalen zusammenwirkende Lagerdeckel aufgeschraubt sind. Auf den Zylinderkopf ist eine, die Nockenwelle überdeckende Zylinderkopfhaube aufgeschraubt. Die Lagerdeckel der Nockenwellenlager sind an die Zylinderkopfhaube angeformt und die Zylinderkopfhaube ist mit Bohrungen versehen, durch welche sich die Stehbolzen erstrecken.
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Eine Montagevorrichtung für eine Brennkraftmaschine ist aus der
DE 101 50 717 A1 bekannt. Die Montagevorrichtung umfasst einen Zylinderkopf, Nockenwellenlager für die Lagerung einer Nockenwelle, wobei die Nockenwellenlager jeweils einen Lagerdeckel und eine Lagerschale aufweisen und die Lagerschale an den Zylinderkopf angeformt ist. Die Montagevorrichtung umfasst des Weiteren einen den Zylinderkopf und die Nockenwelle überdeckende Zylinderkopfhaube, an welche die Lagerdeckel angeformt sind.
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Die
DE 103 31 089 A1 offenbart eine Zylinderkopfhaube für eine Brennkraftmaschine, welche eine Nockenwelle, die durch eine Lagerbrücke entlang einer Lagergasse für die Nockenwelle in der Zylinderkopfhaube hindurchragt, umfasst. Die Lagerbrücke weist eine Öffnung beziehungsweise Bohrung auf, die die Nockenwelle vollständig umschließt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zylinderkopfvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Lageranordnung einerseits besonders aufwandsarm positioniert und montiert werden kann und welche andererseits wenig Bauraum benötigt.
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Diese Aufgabe wird durch eine Zylinderkopfvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung geht von einer Zylinderkopfvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem Zylinderkopf, mit einer Zylinderkopfhaube, welche mit dem Zylinderkopf lösbar verbunden ist und mit einer, zur Lagerung einer Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Lageranordnung, welche wenigstens ein Primär-Nockenwellenlager, mit zumindest einer, dem Zylinderkopf zugeordneten, unteren Primär-Lagerschale und mit zumindest einer, ebenfalls dem Zylinderkopf zugeordneten und in Verbindung mit der zumindest einen unteren Primär-Lagerschale eine Primär-Aufnahmeöffnung zur Aufnahme der Nockenwelle ausbildenden, oberen Primär-Lagerschale, aufweist, aus. Bei der Lagerschale kann es sich allgemein um eine Lagerhälfte handeln. Mit anderen Worten kann die Lagerschale allgemein als Lagerhälfte ausgebildet sein. Die Lagerhälfte kann zumindest bereichsweise einen halbringförmigen Querschnitt aufweisen. Bei der Verbindung der unteren Primär-Lagerschale mit der oberen Primär-Lagerschale kann es sich bevorzugt um eine lösbare Verbindung handeln, sodass eine besonders einfache Wartung beziehungsweise ein besonders einfacher Austausch des Primär-Nockenwellenlagers beziehungsweise der unteren oder oberen Primär-Lagerschale erfolgen kann.
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Um eine Zylinderkopfvorrichtung zu schaffen, deren Lageranordnung einerseits besonders aufwandsarm positioniert und montiert werden kann und welche andererseits wenig Bauraum benötigt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Lageranordnung zumindest ein Sekundär-Nockenwellenlager aufweist, welches wenigstens eine, dem Zylinderkopf zugeordnete, untere Sekundär-Lagerschale und wenigstens eine, der Zylinderkopfhaube zugeordnete und in Verbindung mit der zumindest einen unteren Sekundär-Lagerschale eine Sekundär-Aufnahmeöffnung zur Aufnahme der Nockenwelle ausbildenden, oberen Sekundär-Lagerschale aufweist. Dies ist von Vorteil, da das Primär-Nockenwellenlager und damit die obere und untere Primär-Lagerschale dem Zylinderkopf zugeordnet, also beispielsweise mit dem Zylinderkopf verschraubt sein können, wohingegen das Sekundär-Nockenwellenlager teilweise dem Zylinderkopf und teilweise der Zylinderkopfhaube zugeordnet ist. Die untere Sekundär-Lagerschale ist dabei dem Zylinderkopf zugeordnet und die obere Sekundär-Lagerschale der Zylinderkopfhaube. Durch diese Ausgestaltung der Lageranordnung, bei welcher das Primär-Nockenwellenlager dem Zylinderkopf und das Sekundär-Nockenwellenlager zumindest teilweise in Form der oberen Sekundär-Lagerschale der Zylinderkopfhaube zugeordnet ist, verleiht die Lageranordnung der Zylinderkopfvorrichtung eine besonders hohe Steifigkeit, wobei im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, also bei rotierender Nockenwelle lediglich geringe dynamische Verformungen auftreten, wodurch besonders geringe Reibverluste entstehen.
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Ein weiterer Vorteil besteht in dem geringen Gewicht der Zylinderkopfvorrichtung im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Systemen, bei welchen sämtliche jeweilige obere Lagerhälften von Nockenwellenlagern zusammengefasst und in die Zylinderkopfhaube integriert sind. Dabei liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei derartigen, aus dem Stand der Technik bekannten Systemen vor einem Aufsetzen der Zylinderkopfhaube auf den Zylinderkopf ein Antriebselement, welches beispielsweise als Kette (Steuerkette) ausgebildet sein kann, über jeweilige Nockenwellen-Antriebsräder gelegt werden muss, um eine Drehverbindung zwischen der Nockenwelle und einer die Nockenwelle antreibenden Kurbelwelle herzustellen. Ebenso ist bei derartigen Systemen ein korrekter Sitz von Nockenfolgern, beispielsweise in Form von Schlepphebeln, durch Sicht zu prüfen. Daher wird die Nockenwelle bei aus dem Stand der Technik bekannten Systemen bei in die Zylinderkopfhaube integrierter Lagerung nach dem Auflegen (Aufsetzen) auf den Zylinderkopf mit Hilfslagerdeckeln gegen den Zylinderkopf geschraubt. Diese Hilfslagerdeckel stellen zusätzlich benötigte Teile dar, welche zu erhöhtem Gewicht und Kosten führen. Die Hilfslagerdeckel können nicht an Stellen lokalisiert sein, an denen später jeweilige, haubenseitige Lageroberteile (Lagerschalen) montiert sind. Daher wird für die Hilfslagerdeckel zusätzlicher Bauraum benötigt.
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Darüber hinaus liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass bei aus dem Stand der Technik bekannten, alternativen Systemen eine Lagerung von Nockenwellen mittels einzelner, mit dem Zylinderkopf verbundener, oberer Lagerböcke erfolgt. Bei diesen alternativen Systemen liegt eine hohe Anzahl einzelner, oberer Lagerböcke vor, welche bei der Zylinderkopfmontage zu einem erhöhten Positionierungsaufwand und Montageaufwand führen. Da die einzelnen Lagerböcke nicht miteinander verbunden sind, müssen diese sehr stabil und somit massiv und damit schwer ausgeführt werden, um eine ausreichende Steifigkeit zu erreichen.
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Bei der vorliegenden Zylinderkopfvorrichtung kann hingegen auf den Einsatz von Hilfslagerdeckeln bei der Montage der Zylinderkopfvorrichtung verzichtet werden, wodurch Gewicht eingespart wird. Zudem können jeweilige Nocken der Nockenwelle durch die Ausgestaltung der Zylinderkopfvorrichtung beziehungsweise der Lageranordnung besonders breit ausgeführt werden, da kein Bauraum für die Hilfslagerdeckel benötigt wird, beziehungsweise vorgehalten werden muss.
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Die wenigstens eine obere Sekundär-Lagerschale, welche der Zylinderkopfhaube zugeordnet ist, ist bevorzugt in die Zylinderkopfhaube integriert. Mit anderen Worten kann die obere Sekundär-Lagerschale bevorzugt einteilig mit der Zylinderkopfhaube ausgebildet sein, wodurch ein besonders geringer Montageaufwand erzielt werden kann.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Zylinderkopfhaube wenigstens mit der zumindest einen oberen Primär-Lagerschale lösbar verbunden, insbesondere verschraubt. Dies ist von Vorteil, da hierdurch eine besonders hohe Steifigkeit der Zylinderkopfvorrichtung gegenüber betriebsbedingter Verformung erzielt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Lageranordnung eine Mehrzahl an Primär-Nockenwellenlagern und Sekundär-Nockenwellenlagern, welche abwechselnd entlang einer Mittelachse der Nockenwelle angeordnet sind. Mit anderen Worten kann also zwischen zwei Primär-Nockenwellenlagern ein Sekundär-Nockenwellenlager bzw. zwischen zwei Sekundär-Nockenwellenlagern ein Primär-Nockenwellenlager angeordnet sein. Dabei kann beispielsweise ein erstes Nockenwellenlager als Sekundär-Nockenwellenlager, ein benachbartes zweites Nockenwellenlager als Primär-Nockenwellenlager, ein drittes Nockenwellenlager wiederum als Sekundär-Nockenwellenlager, ein viertes Nockenwellenlager wiederum als Primär-Nockenwellenlager usw. ausgebildet sein. Dies ist von Vorteil, da sich hierdurch besonders gleichmäßig verteilte Durchbiegungen der Nockenwelle bei deren Betrieb ergeben.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht einer Verbrennungskraftmaschine, bei welcher eine Zylinderkopfvorrichtung mit einem Kurbelgehäuse verschraubt ist;
- 2 eine Schnittansicht der Zylinderkopfvorrichtung, welche jeweilige, einem Zylinderkopf der Zylinderkopfvorrichtung zugeordnete untere und obere Primär-Lagerschalen jeweiliger Primär-Nockenwellenlager und jeweilige Sekundär-Nockenwellenlager zeigt, deren untere Sekundär-Lagerschale dem Zylinderkopf und deren obere Sekundär-Lagerschale der Zylinderkopfhaube zugeordnet sind; und
- 3 eine weitere Schnittansicht der Zylinderkopfvorrichtung, wobei die Zylinderkopfhaube mit den jeweiligen oberen Primär-Lagerschalen verschraubt ist.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Verbrennungskraftmaschine 100, bei welcher eine Zylinderkopfvorrichtung 10 mit einem Kurbelgehäuse 106 verschraubt ist. die Verbrennungskraftmaschine 100 ist vorliegend als Vier-Zylinder-Reihenmotor ausgestaltet.
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2 und 3 zeigen jeweils Schnittansichten der Zylinderkopfvorrichtung 10, in welchen erkennbar ist, dass die Zylinderkopfvorrichtung 10 einen Zylinderkopf 20 und eine lösbar mit dem Zylinderkopf 20 verbundene Zylinderkopfhaube 30 aufweist. Die Zylinderkopfhaube 30 ist dabei mit dem Zylinderkopf 20 verschraubt.
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Zur Lagerung einer, jeweilige Nocken 103 umfassenden Nockenwelle 102 der Verbrennungskraftmaschine 100 umfasst die Zylinderkopfvorrichtung 10 eine Lageranordnung 40, welche mehrere Primär-Nockenwellenlager 50 und mehrere Sekundär-Nockenwellenlager 70 aufweist. Mit anderen Worten umfasst die Lageranordnung 40 eine Mehrzahl an Primär-Nockenwellenlagern 50 und Sekundär-Nockenwellenlagern 70. Die Primär-Nockenwellenlager 50 und die Sekundär-Nockenwellenlager 70 sind dabei abwechselnd entlang einer in 2 und 3 strichpunktiert dargestellten Mittelachse 104 der Nockenwelle 102 angeordnet.
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Vorliegend sind ein zweites Nockenwellenlager 82 und ein viertes Nockenwellenlager 86 als jeweilige Primär-Nockenwellenlager 50 ausgestaltet, wohingegen ein erstes Nockenwellenlager 80, ein drittes Nockenwellenlager 84 und ein fünftes Nockenwellenlager 88 der Lageranordnung 40 als jeweilige Sekundär-Nockenwellenlager 70 ausgestaltet sind.
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Die Primär-Nockenwellenlager 50 weisen jeweils eine, dem Zylinderkopf 20 zugeordnete und vorliegend einteilig mit diesem verbundene, untere Primär-Lagerschale 52 sowie jeweils eine, ebenfalls dem Zylinderkopf 20 zugeordnete und zusammen mit der unteren Primär-Lagerschale 52 eine Primär-Aufnahmeöffnung 56 zur Aufnahme der Nockenwelle 102 ausbildende, obere Primär-Lagerschale 54 auf. Die untere Primär-Lagerschale 52 und die obere Primär-Lagerschale 54 können bei den jeweiligen Primär-Nockenwellenlagern 50, also beim zweiten Nockenwellenlager 82 und beim vierten Nockenwellenlager 86 unter Ausbildung der Primär-Aufnahmeöffnung 56 miteinander verschraubt sein.
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Die Zylinderkopfhaube 30 ist in der in 3 gezeigten Variante zusätzlich mit den jeweiligen oberen Primär-Lagerschalen 54 über eine jeweilige Schraubverbindung 90 lösbar verbunden, also mit anderen Worten verschraubt.
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Die Sekundär-Nockenwellenlager 70 der Lageranordnung 40 weisen jeweilige, dem Zylinderkopf 20 zugeordnete und vorliegend einteilig mit diesem ausgebildete, untere Sekundär-Lagerschalen 72 sowie jeweilige, der Zylinderkopfhaube 30 zugeordnete und dabei einteilig mit der Zylinderkopfhaube 30 ausgebildete, obere Sekundär-Lagerschalen 74 auf. Die oberen Sekundär-Lagerschalen 74 sind dabei mit den jeweiligen, zugehörigen unteren Sekundär-Lagerschalen 72 verschraubt und bilden dadurch jeweilige Sekundär-Aufnahmeöffnungen 76, welche ebenfalls zur Aufnahme der Nockenwelle 102 dienen.
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Zusammenfassend sind bei der Zylinderkopfvorrichtung 10 die jeweiligen oberen Primär-Lagerschalen 54, welche auch als jeweilige obere Lagerhälften der Nockenwellenlager 82, 86 bezeichnet werden können, nicht in die Zylinderkopfhaube 30 integriert, sondern einzeln mit dem Zylinderkopf 20 verschraubt. Die jeweiligen, oberen Sekundär-Lagerschalen 74 der Nockenwellenlager 80, 84, 88 sind im Gegensatz dazu in die Zylinderkopfhaube 30 integriert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Zylinderkopfvorrichtung
- 20
- Zylinderkopf
- 30
- Zylinderkopfhaube
- 40
- Lageranordnung
- 50
- Primär-Nockenwellenlager
- 52
- untere Primär-Lagerschale
- 54
- obere Primär-Lagerschale
- 56
- Primär-Aufnahmeöffnung
- 70
- Sekundär-Nockenwellenlager
- 72
- untere Sekundär-Lagerschale
- 74
- obere Sekundär-Lagerschale
- 76
- Sekundär-Aufnahmeöffnung
- 80
- erstes Nockenwellenlager
- 82
- zweites Nockenwellenlager
- 84
- drittes Nockenwellenlager
- 86
- viertes Nockenwellenlager
- 88
- fünftes Nockenwellenlager
- 90
- Verschraubung
- 100
- Verbrennungskraftmaschine
- 102
- Nockenwelle
- 103
- Nocken
- 104
- Mittelachse
- 106
- Kurbelgehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4323073 A1 [0003]
- DE 10150717 A1 [0004]
- DE 10331089 A1 [0005]
