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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Motorblock für einen Verbrennungsmotor, umfassend
- - ein Kurbelgehäuse mit einer Oberseite, einer Unterseite, zwei axial erstreckten Längsseiten und wenigstens einer senkrecht dazu ausgerichteten, vorderen Stirnseite,
- - einen Zylinderkopf mit ebenfalls einer Oberseite, einer Unterseite, zwei axial erstreckten Längsseiten und wenigstens einer senkrecht dazu ausgerichteten, vorderen Stirnseite, der mit seiner Unterseite über eine Zylinderkopfdichtung auf der Oberseite des Kurbelgehäuses fixiert ist, und
- - einen abgedichteten, einen unteren und einen oberen Bereich aufweisenden Steuerschacht, dessen Rückseite von den vorderen Stirnseiten des Zylinderkopfes sowie des Kurbelgehäuses und dessen Vorderseite von einem angesetzten Deckelement gebildet ist, wobei die vordere Stirnseite des Zylinderkopfes und der obere Bereich des Deckelelementes korrespondierende Stegbereiche aufweisen, über die das Deckelement dichtend an dem Zylinderkopf angesetzt ist und die gemeinsam obere Seitenwandabschnitte des Steuerschachtes bilden.
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Stand der Technik
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Ein derartiger Motorblock ist bekannt aus der
US 2017/0298864 A1 .
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Diese Druckschrift offenbart einen Motorblock mit einem nasslaufenden Steuertrieb. Das Kernstück dieses Motorblocks wird von einem Kurbelgehäuse und einem mittels einer Zylinderkopfdichtung dichtend darauf fixierten Zylinderkopf gebildet. Die vorderen Stirnseiten von Kurbelgehäuse und Zylinderkopf bilden miteinander fluchtende Ebenen, die an ihren seitlichen Rändern ebenfalls miteinander fluchtende Stege aufweisen. Diese Stege bilden anteilig die Seitenwände eines Steuerschachtes, in dem der Steuertrieb verlaufen soll. Der Steuertrieb dient bekanntermaßen der rotativen Kopplung der im Kurbelgehäuse gelagerten Kurbelwelle mit der im Zylinderkopf gelagerten Nockenwelle. Typischerweise ist er als Zahnriementrieb ausgebildet; andere Ausgestaltungen, bspw. als Steuerkette, sind dem Fachmann ebenfalls bekannt. Zur Vervollständigung des Steuerschachtes ist ein Deckelelement vorgesehen, welches primär die Vorderseite des Steuerschachtes bildet. An seinen seitlichen Rändern weist das Deckelelement zu den Stegen von Kurbelgehäuse und Zylinderkopf korrespondierende Stege auf. Das Deckelelement wird im Bereich seiner Stege über entsprechende Stegdichtungen an den Stegen von Zylinderkopf und Kurbelgehäuse festgelegt, sodass die Stege des Zylinderkopfes und der obere Teil der Deckelstege gemeinsam die oberen Seitenwandabschnitte des Steuerschachtes und die Stege des Kurbelgehäuses sowie der untere Bereich der Deckelstege gemeinsam die unteren Seitenwandabschnitte des Steuerschachtes bilden. Nach unten ist der Steuerschacht offen, wobei die miteinander fluchtenden Unterkanten des Kurbelgehäuses und des Deckelelementes über eine gemeinsame Ölwannendichtung mit einer nach oben offenen Ölwanne verbunden sind. Nach oben wird der Steuerschacht durch eine nachträglich über eine Haubendichtung aufgesetzte Zylinderkopfhaube begrenzt, die den Zylinderkopf axial um die Tiefe des Steuerschachtes überragt.
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Die Montage eines solchen Motorblocks ist weitgehend unproblematisch, da insbesondere nur ebene Dichtflächen auftreten. Dies beruht jedoch wesentlich auf dem Umstand, dass das vormontierte Kernstück des Motorblocks, nämlich das Kurbelgehäuse und der mit diesem dichtend verbundene Zylinderkopf, an ihrer axialen Stirnseite perfekt miteinander fluchten. Insbesondere aus Bauraumgründen ist eine solch fluchtende Ausgestaltung von Zylinderkopf und Kurbelgehäuse jedoch nachteilig. Es ist daher bekannt, den Zylinderkopf im Bereich seiner vorderen Stirnseite mit einem axialen Überstand gegenüber der korrespondierenden, vorderen Stirnseite des Kurbelgehäuses zu bauen. Anders ausgedrückt heißt das, dass das Kurbelgehäuse gegenüber dem Zylinderkopf axial kleiner ausgebildet und mit einem entsprechenden, axialen Rücksprung versehen ist. Hierdurch wird allerdings die Montage und Formgebung des Deckelelementes wesentlich erschwert. Sofern das Deckelelement den Absatz zwischen Zylinderkopf und Kurbelgehäuse nachformt, ergeben sich technisch schwer zu beherrschende Abdichtprobleme im Bereich des dort auftretenden „3-Länder-Ecks“.
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Denkbar wäre zwar eine schräge Ausgestaltung des Absatzes, wie sie z. B. aus der
DE 10 2013 020 944 A1 bekannt ist, was aber insbesondere bei großen axialen Längenunterschieden zwischen Zylinderkopf und Kurbelgehäuse technisch nur schwer zu realisieren ist.
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Aus der
DE 26 34 333 A1 es alternativ bekannt, den Deckel des Steuerschachtes als ein aus mehreren Deckelelementen zusammengesetztes Zusammenbauteil aufzubauen. Insbesondere schließt ein unteres Deckelelement mit seiner Oberkante bündig mit der Oberkante des Kurbelgehäuses ab. Seine seitlichen Stege, die den unteren Bereich der Steuerschacht-Seitenwände bilden, sind in axialer Richtung größer dimensioniert als der axiale Überstand des Zylinderkopfes über das Kurbelgehäuse, sodass der untere Bereich des Steuerschachtes axial über die vordere Stirnseite des Zylinderkopfes übersteht. Der obere Bereich des Steuerschachtes wird von einer zweiteiligen Haube gebildet, die dichtend auf dem axial überstehenden Teil des oberen Randes des unteren Deckelelementes aufsitzt. Ein solch vielteilig ausgebildeter Steuerschacht ist schwer zu montieren und im Hinblick auf den allgemeinen Wunsch nach einer Minimierung der Anzahl von Einzelteilen nachteilig.
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Auch die
DE 60 2004 009 013 T2 offenbart einen mehrteiligen Steuerschachtdeckel, dessen unteres Deckelelement mit der Oberkante des gegenüber dem Zylinderkopf axial rückversetzten Kurbelgehäuse fluchtet. Das obere Deckelelement, das mit der Unterkante des Zylinderkopfs fluchtet, steht axial über das untere Deckelelement über. Daher ergibt sich hier nicht einmal eine glatt durchgehende Steuerschacht-Vorderseite.
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Aufgabenstellung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen bauraumoptimierten Motorblock zur Verfügung zu stellen, der ein einfaches und technisch insbesondere im Hinblick auf die Abdichtung des Steuerschachtes sicheres Montageverfahren erlaubt.
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Darlegung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die vordere Stirnseite des Zylinderkopfes mit ihrem Stegbereich axial über die vordere Stirnseite des Kurbelgehäuses hinaussteht, um einen entsprechenden Überstand zu bilden,
und dass axial zwischen dem Deckelelement und der vorderen Stirnseite des Kurbelgehäuses ein axial und nach oben offener, den Überstand des Zylinderkopfes ausgleichender Zwischenflansch angeordnet ist,
wobei der Zwischenflansch und der untere Bereich des Deckelelementes korrespondierende Stegbereiche aufweisen, die gemeinsam untere Seitenwandabschnitte des Steuerschachtes bilden.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht in der gedanklichen Unterteilung des Steuerschachtes in einen oberen und einen unteren Teil. Im oberen Teil werden seine Seitenwände von den korrespondierenden Stegbereichen der vorderen Stirnseite des Zylinderkopfes einerseits und des oberen Teils des Deckelementes andererseits gebildet. In seinem unteren Teil hingegen, wo die vordere Stirnseite des Kurbelgehäuses gegen die vordere Stirnseite des Zylinderkopfes axial zurückspringt, werden seine Seitenwände vom Stegbereichs des Zwischenflansches und dem korrespondierenden Stegbereich des unteren Teils des Deckelelementes (und ggf. von einem eventuell zusätzlich vorhandenen Stegbereich des Kurbelgehäuses) gebildet. Der Zwischenflansch bildet also einen nach oben offenen Rahmen, der den Stegbereich des Zylinderkopfes im unteren Bereich des Motorblocks, nämlich im Bereich des rückspringenden Kurbelgehäuses, fortsetzt, sodass sich statt einer gestuften eine ebene vordere Dichtfläche ergibt, an welcher die Stegbereiche des oberen und unteren Teils des Deckelelementes ansetzen können. Dies erlaubt, wie bei besonderes bevorzugten Ausführungsformen, die nachfolgend näher erläutert werden sollen, auch vorgesehen, eine einfache Abdichtung mittels ebener Dichtelemente. Dies wiederum führt zu einem einfachen Montageverfahren, welches gerade im Bereich der Abdichtung des Steuerschachtes technisch ohne weiteres zu beherrschen ist.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass sich die als eine ebene Dichtung ausgebildete Zylinderkopfdichtung axial bis in den Bereich des Überstandes hinein erstreckt, sodass die Unterkanten des Stegbereichs des Zylinderkopfes und die Oberkanten des Stegbereichs des Zwischenflansches über die Zylinderkopfdichtung gedichtet aneinander anliegen. Mit anderen Worten bedarf es keiner gesonderten Abdichtmaßnahme zur Schaffung eines dichten Übergangs der Schachtseitenwände zwischen deren oberen und unteren Abschnitten. Vielmehr genügt hier die axial etwas verlängerte Ausgestaltung der Zylinderkopfdichtung, die dann für den dichten Übergang zwischen den oberen und unteren Abschnitten der Schachtseitenwände dient.
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Die Hinterkanten des Stegbereichs des Zwischenflansches liegen bevorzugt über eine ebenfalls ebene Flanschdichtung gedichtet an der vorderen Stirnseite des Kurbelgehäuses an. Dies impliziert selbstverständlich, dass bei dieser Ausführungsform die Hinterkanten des Zwischenflansches und die korrespondierenden Bereiche der vorderen Stirnseite des Kurbelgehäuses ebenfalls eben ausgebildet sind. Vorteilhafterweise ist die vordere Stirnseite des Kurbelgehäuses insgesamt flach ausgebildet. Dies ist jedoch keine zwingende Voraussetzung für die vorliegende Erfindung. Außerhalb der unmittelbaren Kontaktzone zwischen und Flansch und vorderer Stirnseite des Kurbelgehäuses kann letztere nahezu beliebige Strukturen aufweisen. Innerhalb der Kontaktzone kann Sie - bevorzugt - flach oder aber mit einer zum Zwischenflansch korrespondierenden Stegstruktur ausgebildet sein. In jedem Fall lässt sich vorteilhaft eine ebene Dichtfläche zwischen dem Zwischenflansch und der vorderen Stirnseite des Kurbelgehäuses realisieren. Die entsprechende Flanschdichtung ist bevorzugt als Flüssigdichtung (flüssig aufzutragende, dauerelastisch aushärtende Dichtmasse) ausgebildet. Insbesondere in Kombination mit der zuvor erläuterten, bevorzugten Gestaltung der Zylinderkopfdichtung ergibt sich im 3-Länder-Eckbereich des Überstandes bzw. Rücksprungs eine zuverlässige und technisch leicht zu realisierende Abdichtung.
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Bezüglich des Deckelelementes ist bevorzugt vorgesehen, dass dieses über eine ebene Deckeldichtung gedichtet an den Vorderkanten der Stegbereiche des Zylinderkopfes und des Zwischenflansches anliegt. Dies impliziert selbstverständlich, dass bei dieser bevorzugten Ausführungsform die Vorderkanten besagter Stegbereiche miteinander fluchten, sodass der gesamte Stegbereich des Deckelelementes eine ebene Vorderkante aufweisen kann. Insgesamt ergibt sich also eine ebene Dichtfläche für das Deckelelement. Die entsprechende Dichtung ist bevorzugt als Flüssigdichtung ausgebildet.
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Die Unterseite des Zwischenflansches liegt bevorzugt über eine ebenfalls ebene Ölwannendichtung gedichtet an einer Oberkante einer nach oben offenen Ölwanne an. Auch diese Dichtung ist vorteilhafterweise als Flüssigdichtung ausgebildet. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Zwischenflansch also ein zwar nach oben offener, nach unten jedoch zumindest vorne, wo er eine geschlossene Dichtfläche zum Deckel bildet, geschlossener Rahmen. In Richtung Kurbelgehäuse kann er, insbesondere bei einfacheren Ausführungsformen, unten durchgehend geschlossen sein. Ist aber bei komplexeren Ausführungsformen beispielsweise eine Riemenverbindung zum Ölsumpf gewünscht, etwa als Öl- oder Ölpumpenriemen, kann der untere Rand dieses Rahmens eine oder mehrere Durchführöffnungen aufweisen. Eine gesonderte Abdichtung des Deckelelementes gegen die Ölwanne, wie dies beim Stand der Technik erforderlich ist, ist jedenfalls nicht vonnöten. Vielmehr kann sich bei einer solchen Ausführungsform die Abdichtung des Deckelelementes auf die oben erläuterte, vorzugsweise ebene Abdichtung gegen den Zwischenflansch und die vordere Stirnseite des Zylinderkopfes beschränken.
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Letzteres gilt im Übrigen bevorzugt auch für die obere Seite des Deckelelementes. Mit anderen Worten weist dieses bevorzugt einen umlaufenden, in axialer Richtung von der Hauptdeckelfläche abknickenden Stegbereich auf.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1: die vordere Stirnseite eines erfindungsgemäßen Motorblocks,
- 2: eine Schrägansicht der vorderen Stirnseite des Motorblocks von 1 mit abgenommenem Deckelelement,
- 3: eine teilweise Schnittdarstellung durch den Motorblock von 1 entlang der Schnittlinie III-III,
- 4: einen vergrößerten Ausschnitt aus 3 entsprechend dem dortigen Fenster IV,
- 5: eine teilweise Schnittdarstellung des Motorblocks von 1 entlang der dortigen Schnittlinie V-V, entsprechend dem Fenster V in 3 und
- 6: eine teilweise Schnittdarstellung des Motorblocks von 1 entlang der Schnittlinie VI-VI in 3.
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche oder analoge Elemente hin.
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1 zeigt die vordere Stirnseite eines erfindungsgemäßen Motorblocks 10. Dessen Kernstück setzt sich, wie insbesondere in 2 erkennbar, aus einem Kurbelgehäuse 12 und einem Zylinderkopf 14 zusammen. Die Unterseite des Zylinderkopfs 14 ist über eine Zylinderkopfdichtung 16 am Kurbelgehäuse 12 fixiert.
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An der Unterseite des Kurbelgehäuses 12 ist eine Ölwanne 18 gedichtet festgelegt. Die Oberseite des Zylinderkopfs 14 ist von einer Abdeckhaube 20 überwölbt.
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Im unteren Bereich des Kurbelgehäuses 12 durchbricht ein Fortsatz 22 der Kurbelwelle 24 die vordere Stirnseite des Kurbelgehäuses. An dem Fortsatz 22 ist ein Zahnrad 26 drehfest fixiert. Im oberen Bereich des Zylinderkopfes 14 durchbricht ein Fortsatz 28 einer nicht näher illustrierten Nockenwelle die vordere Stirnfläche des Zylinderkopfes 14. Auf dem Fortsatz 28 ist ein Zahnrad 30 drehfest angeordnet. Die Zahnräder 26, 30 sind über einen Zahnriemen 32 miteinander gekoppelt. Dies entspricht der üblichen Gestaltung eines Steuertriebs als Zahnriementrieb.
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Der im Montagendzustand abgedichtete Bereich, in dem dieser Steuertrieb angeordnet ist, wird als hier Steuerschacht bezeichnet. Die Vorderseite des Steuerschachtes wird von der Hauptfläche eines Deckelelementes 34 gebildet, welches in der Darstellung von 1 deutlich erkennbar, in der Darstellung von 2 jedoch abgenommen gezeigt ist. Im oberen Bereich des Steuerschachtes, d. h. im Bereich des Zylinderkopfes 14, werden die Seitenwände des Steuerschachtes, wie insbesondere in 2 erkennbar, von einem im Wesentlichen umgekehrt-U-förmig gestalteten Stegbereich 36 gebildet, der sich aus der Fläche der vorderen Stirnseite des Zylinderkopfes 14 erhebt und das Zahnrad 30 umläuft. Im unteren Bereich, d. h. im Bereich des Kurbelgehäuses 12, wird die Seitenwand des Steuerschachtes ebenfalls von einem im Wesentlichen U-förmigen, das Zahnrad 26 umlaufenden Stegbereich 38 gebildet. Dieser ist jedoch nicht Bestandteil der vorderen Seitenwand des Kurbelgehäuses 14; vielmehr handelt es sich um eine Struktur eines oben offenen, rahmenartigen Zwischenflansches 40, der dichtend an der vorderen Stirnseite des Kurbelgehäuses 12 anliegt und den Überstand des Zylinderkopfes 14 kompensiert. Wie insbesondere in den 2, 3 und 4 erkennbar, fluchten die Vorderkanten des Stegbereichs 38 des Zwischenflansches 40 und des Stegbereichs 36 des Zylinderkopfes 14 miteinander, sodass sich für das Deckelelement 34 eine ebene Dichtfläche ergibt. Die Funktion des Zwischenflansches 40 als den Überhang kompensierendes Ausgleichselement wird nochmals in 6 anschaulich verdeutlicht.
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In seinem unteren Bereich, der insbesondere in 5 illustriert ist, weist der Zwischenflansch 40 einen nach vorne abgeknickten Fußbereich 42 auf, mit welchem er dichtend an einer korrespondierenden Oberkante 44 der Ölwanne 18 anliegt. Vorne unten ist der Fußbereich 42 geschlossen, um die Dichtflächen zum Deckelelement 34 einerseits und zur Ölwanne 18 andererseits zu bilden. Nach hinten, d. h. in Richtung auf das Kurbelgehäuse 12 zu, ist der vom Zwischenflansch gebildete Rahmen unten jedoch durchbrochen, um einen Durchlass für einen Ölriemen 46 zu bilden.
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Die Montage eines erfindungsgemäßen Motorblocks kann vom Kurbelgehäuse 12 ausgehen. An dieses wird der Zwischenflansch 40 dichtend angeflanscht, wobei die ebene Kontaktzone mit einer Dichtung, vorzugsweise einer Flüssigdichtung abgedichtet wird. Erst dann wird auf der Oberseite des Kurbelgehäuses 12 eine Zylinderkopfdichtung 16 aufgelegt, die sich an der vorderen Stirnseite axial über das Kurbelgehäuse hinaus erstreckt und insbesondere die Oberkante des Stegbereichs 38 des Zwischenflansches 40 abdeckt. Im nachfolgenden Montageschritt wird der Zylinderkopf, abgedichtet durch die Zylinderkopfdichtung 16, auf dem Kurbelgehäuse 12 fixiert. Die Unterkanten seines Stegbereichs 36 liegen dabei, gedichtet durch den Überstand der Zylinderkopfdichtung 16, auf den Oberkanten des Stegbereichs 38 des Zwischenflansches 40 auf. Seiten-, Decken- und Bodenwände des Steuerschachtes sind in diesem Stadium bereits weitgehend und untereinander sowie zum restlichen Motorblock hin gedichtet bereits vorhanden. Sodann kann die Montage der Ölwanne 18 erfolgen, die teils gegen die Unterseite des Kurbelgehäuses 12 und teils gegen die Unterseite des Zwischenflansches 40 gedichtet ist. Beide Unterseiten fluchten miteinander, sodass eine ebene Dichtfläche entsteht, die vorzugsweise mit einer Flüssigdichtung abgedichtet wird. Das abschließende Verschließen des Steuerschachtes erfolgt durch Aufsetzen des Deckelelementes 34, das in seinem Randbereich eine bei der gezeigten Ausführungsform nur schwach ausgeprägte, umlaufende und mit den Stegbereichen 36, 38 des Zylinderkopfs 14 und des Zwischenflansches 40 korrespondierende Stegstruktur aufweist. Dabei besteht auch hier eine ebene Kontakt- und Dichtfläche. Auch hier erfolgt die Abdichtung vorzugsweise mittels einer Flüssigdichtung.
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Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere ist der Fachmann in der Konstruktion des Steuertriebs weitgehend frei. Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Wesentlichen nur auf die spezielle Gestaltung des Steuerschachtes.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Motorblock
- 12
- Kurbelgehäuse
- 14
- Zylinderkopf
- 16
- Zylinderkopfdichtung
- 18
- Ölwanne
- 20
- Abdeckhaube
- 22
- Fortsatz von 24
- 24
- Kurbelwelle
- 26
- Zahnrad
- 28
- Fortsatz der Nockenwelle
- 30
- Zahnrad
- 32
- Zahnriemen
- 34
- Deckelelement
- 36
- Stegbereich von 14
- 38
- Stegbereich von 40
- 40
- Zwischenflansch
- 42
- Fußbereich von 40
- 44
- Oberkante von 18
- 46
- Ölriemen
