DE102021203670A1 - Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes, sowie Zylinderkopf - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes, sowie Zylinderkopf Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Zylinderkopfes, gekennzeichnet mindestens durch die folgenden Verfahrensschritte,a) Bereitstellen eines Zylinderkopfgrundkörpers (1) mit Nockenwellenlagerstellen (11), wobei die Nockenwellenlagerstellen eine Lagergasse für eine darin drehbar aufzunehmende Nockenwelle (5) bilden, wobei die Nockenwellenlagerstellen (11) hinsichtlich ihres Durchmessers (m) kleiner als der Hüllkreisdurchmesser (d) eines Nockens (51) der Nockenwelle (5) ausgestaltet sind;b) Montage zumindest eines Teils mindestens einer Ventileinrichtung (2);c) Bauen einer Nockenwelle (5) in dem Zylinderkopfgrundkörper (1); sowie einen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Zylinderkopf.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie einen mit dem Verfahren hergestellten Zylinderkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 17.
  • Ein Zylinderkopf gemäß dem Stand der Technik umfasst im Wesentlichen einen Zylinderkopfgrundkörper, eine Anzahl von Ventileinrichtungen, die entsprechend Einlass- bzw. Auslassöffnungen im Zylinderkopfgrundkörper freigeben bzw. verschließen, sowie in der Regel ein oder zwei Nockenwellen, die wiederum die Ventileinrichtungen entsprechend ansteuern.
  • Die Montage eines derartigen Zylinderkopfes ist immer noch aufwendig und wird in der Regel bei einem spezialisierten Verbrennungsmotorhersteller, mindestens aber bei einem Hersteller für Zylinderköpfe durchgeführt. Erstrebenswert wäre aber auch eine Montage bei dem Nockenwellenhersteller. Hier wäre eine kosten- und energieeffiziente Fertigung von Vorteil. Ferner wäre es von Vorteil., wenn Dichtelemente bzw. Dichtflächen usw. vermieden bzw. verringert werden könnten.
  • Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes vorzuschlagen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfs mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst:
    1. a) Bereitstellen eines Zylinderkopfgrundkörpers mit Nockenwellenlagerstellen, wobei die Nockenwellenlagerstellen eine Lagergasse für eine darin drehbar aufzunehmende Nockenwelle bilden;
    2. b) Montage zumindest eines Teils mindestens einer Ventileinrichtung;
    3. c) Bauen einer Nockenwelle in dem Zylinderkopfgrundkörper.
  • Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass der Zylinderkopfgrundkörper geschlossene Nockenwellenlagerstellen zur drehbaren Aufnahme der Nockenwelle aufweist. Die geschlossenen Lagerstellen erlauben eine bessere Lagerung der Nockenwelle. Jedoch ist die Nockenwelle als solches natürlich aufwendiger in der Lagergasse zu montieren, insbesondere wenn die Lagerdurchmesser kleiner sind als der Nockenhüllkreisdurchmesser.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Montage eines Zylinderkopfes erheblich erleichtert. Es kann ferner eine Materialeinsparung und/oder Gewichtsreduktion erreicht werden, insbesondere können Befestigungsmittel für die Nockenwelle entfallen, eine Reibungsreduktion kann erzielt werden, wenn vorher eine geteilte Nockenwellenlagerung verwendet wurde, eine Einsparung von Bearbeitungsschritten kann erreicht werden, insbesondere kann ein Druckgusslagerrahmen oder eine Haube entfallen, eine Planbearbeitung der Schnittstelle zwischen Zylinderkopf und Haube kann entfallen, ein Bauraumgewinn kann erzielt werden, da weniger Schrauben erforderlich sind, eine Systemkostensenkung kann erzielt werden, und/oder es kann ein robusteres Design des Motors erreicht werden, da Dichtebenen entfallen können. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar, wenn die Nockenwelle über den Nockenfolgern verbaut ist. Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich insbesondere für Zylinderkopfhauben, bei denen die Platzverhältnisse keine spätere Montage der Ventileinrichtungskomponenten, insbesondere nach dem Bauen der Nockenwelle, zulässt oder sie zumindest mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden wäre. Auch eignet sich das Verfahren vorteilhaft für Zylinderköpfe bei denen die Ventilfeder nicht oder nur sehr aufwendig nachträglich komprimiert verbaut werden kann.
  • Insbesondere bei Nockenwellenlagerstellen kann der Lagerdurchmesser kleiner ausgeführt werden als der Nockenhüllkreisdurchmesser, was bei einer Tunnelnockenwelle nicht möglich ist.
  • Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Montage-Verfahren kann der Zylinderkopf und die Haube in einem Bauteil vereint werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der montierte Teil der Ventileinrichtung bzw. die Ventileinrichtung wahlweise eine geschlossene oder geöffnete Stellung einnehmen kann, wobei zwischen der Montage zumindest eines Teils mindestens einer Ventileinrichtung und dem Bauen einer Nockenwelle in dem Zylinderkopfgrundkörper, ein Anbringen eines Montagehilfsmittels vorgesehen ist, welches dazu eingerichtet ist, die Ventileinrichtung in einer geöffneten Stellung zu fixieren.
  • Bei der Herstellung eines Zylinderkopfes, bei welchem die Lagergasse vollumfänglich integriert und ungeteilt ist, kann das Montagehilfsmittel besonders vorteilhaft eingesetzt werden, damit die Montage der Welle in dieser geschlossenen Lagergasse erfolgen kann, da zum Zeitpunkt der Montage die Ventile, Ventilfedern, Ventilschaftdichtungen, Nockenfolger, etc. vorzugsweise bereits montiert sein müssen. Üblicherweise sind diese Komponenten nach der Montage der Nockenwelle im Zylinderkopf nicht mehr frei zugänglich bzw. verbaubar.
  • Zwischen dem Verfahrensschritt „Anbringen eines Montagehilfsmittels“ und „Montage einer Nockenwelle“ ist beispielsweise auch ein Wechsel der Montagestationen/- maschinen bzw. eine Lagerung der vormontierten Baugruppe möglich.
  • Durch das Anbringen eines Montagehilfsmittels kann insbesondere sichergestellt werden, dass Freigängigkeit zwischen dem zu fügenden Nocken und dem bereits montierten Nockenfolger gewährleistet ist. Da der Nockenfolger stets im Nullhub/Grundkreis sowie im Bereich der Nockenerhebung anliegt, ist das Öffnen ein solcher Schritt, um die Freigängigkeit für/beim Bauen der Nockenwelle im Zylinderkopf herzustellen.
  • Durch das im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Montagehilfsmittel sowie eine mögliche axiale Verschiebung der Nockenwelle zwischen Bau-Position und Funktions-Position kann ein Verbessern bzw. ein nochmaliges Verbessern der Platzverhältnisse ermöglicht werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass nach dem Bauen der Nockenwelle in dem Zylinderkopfgrundkörper ein Entfernen des Montagehilfsmittels und Anbringung einer Zylinderkopfabdeckung anstelle des Montagehilfsmittels vorgesehen ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ventileinrichtung einen Rollenschlepphebel, Kipphebel, Schlepphebel oder hydraulisches Ventilspielausgleichselement, oder dass die Ventileinrichtung einen Tassenstößel umfasst. Letztendlich können hier bekannte Ventileinrichtungen verbaut werden, die jedoch mittels der Montagehilfe betätigt bzw. fixiert werden können.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ventileinrichtung einen Ventilteller, Ventilschaft, Ventilfeder, Federteller, ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement, Ventilschaftdichtung und/oder Sicherungskeile umfasst.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Montagehilfsmittel eine Montageplatte, sowie mindestens einen ersten Montagearm und ggf. einen zweiten Montagearm umfasst, wobei der Montagearm die Ventileinrichtung in einer geöffneten Position fixiert. Die geöffnete Position ist insbesondere dadurch definiert, dass es keinen Kontakt zum zu fügenden Nocken gibt, je nach Montageposition im Nockengrundkreis oder Nockenspitze. Hier bietet sich ein entsprechend ausgestalteter Montagearm an, der sich von der Montageplatte in Richtung der jeweiligen Ventileinrichtung erstreckt. Denkbar ist aber auch eine Vorrichtung, welche die Ventile von der Brennraumseite aus offenhält um im oberen Bereich Platz für die Wellenfertigung zu schaffen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Montagearm am Federteller, Schlepphebel, Kipphebel, Tassenstößel und oder am Ventilteller angreift.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der zweite Montagearm auf das hydraulische Ventilspielausgleichselement drückt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Montagemittel eine Anzahl von Montagearmen aufweist, die der Anzahl der Ventileinrichtungen entspricht. Entsprechend könne die Ventileinrichtungen zeitgleich betätigt und fixiert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Montageplatte zumindest teilweise die gleichen Anschlussmittel wie die spätere Zylinderkopfabdeckung aufweist. Durch diese Maßnahme kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass das Montagehilfsmittel einfach gegen die Zylinderkopfabdeckung ausgetauscht werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Nockenwellenkomponenten, insbesondere Nocken, durch thermisches Fügen, insbesondere thermischen Querpressverband; Aufpressen ohne Temperaturdifferenz, insbesondere Längspressverband; Aufweiten der Welle unter der Nabe insbesondere mechanisch, hydraulisch; stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen auf die Nockenwelle gefügt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Nockenwellen in dem Zylinderkopfgrundkörper montiert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass es sich bei der Nockenwelle um eine Schiebenockenwelle handelt. Auch für diese Bauform der Nockenwelle kann eine einfachere Montage innerhalb des Zylinderkopfgrundkörpers erreicht werden. So kann auch das Schiebenockenstück als Montagemittel genutzt werden. Das Schiebenockenstück drückt vorzugsweise, insbesondere je nach Winkelstellung bzw. der axialen Lage zu den Ventiltriebskomponenten und der wirkenden Nockenerhebung, auf die Venti ltriebskom ponenten.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass lediglich ein Teil der Ventileinrichtung, insbesondere Nockenfolger oder hydraulisches Ventilspielausgleichselement, im Schritt „Montage einer Ventileinrichtung“ montiert werden und dass weitere Ventileinrichtungskomponenten nach dem Schritt „Montage einer Nockenwelle“ montiert werden. Dies ist insbesondere abhängig von dem Zylinderkopflayout. Gegebenenfalls ist ein Teil der Ventile oder Nockenfolger direkt unterhalb der zu bauenden Nockenwelle. Der andere Teil könnte seitlich der Welle angeordnet sein und ist nach der Nockenwellenmontage noch zugänglich. Auf diese Weise kann Platz bei der Montage eingespart werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ventileinrichtung beim Fixieren durch das Montagehilfsmittel teilweise oder vollständig geöffnet wird. Hierdurch wird insbesondere Platz zur Montage der Nockenwelle geschaffen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Nockenwelle im Rahmen des Verfahrensschritts „Montage einer Nockenwelle“ nicht in ihrer Funktionslage, insbesondere axialen relativen Lage im Zylinderkopfgrundkörper, sondern axial in der Lagergasse dazu versetzt gebaut wird und anschließend das axiale Verschieben der gebauten Nockenwelle in ihre Funktionslage vorgenommen wird.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Zylinderkopf bereitzustellen, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Zylinderkopf mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
    • 1 einen Zylinderkopfgrundkörper in einer perspektivischen Darstellung;
    • 2 ein Zylinderkopfgrundkörper mit Ventileinrichtung in einer geschnittenen Darstellung;
    • 3 ein Zylinderkopfgrundkörper mit Ventileinrichtung in einer geschnittenen Darstellung mit eingesetztem Montagehilfsmittel;
    • 4 in Zylinderkopfgrundkörper mit Ventileinrichtung in einer geschnittenen Darstellung mit eingesetztem Montagehilfsmittel und eingesetzter Nockenwelle;
    • 4a eine Darstellung gemäß 4 ohne Zylinderkopfgrundkörper;
    • 4b eine perspektivische Darstellung der 4a;
    • 4c eine seitliche geschnittene Ansicht X-X gemäß 4;
    • 5 ein montierter Zylinderkopf mit montierter Zylinderkopfabdeckung statt Montagehilfsmittel.
  • Folgende Bezugszeichen werden in den Abbildungen verwendet:
  • d
    Hüllkreisdurchmesser bezogen auf die Nockenspitze
    m
    Durchmesser der Nockenwellenlagerstelle
    1
    Zylinderkopfgrundkörper
    2
    Ventileinrichtung
    3
    gasführender Kanal
    4
    Montagehilfsmittel
    5
    Nockenwelle
    6
    Zylinderkopfabdeckung
    11
    Nockenwellenlagerstelle
    21
    Ventilteller
    22
    Ventilschaft
    23
    Ventilfeder
    24
    Federteller
    25
    Rollenschlepphebel
    26
    hydraulisches Ventilspielausgleichselement
    41
    Montageplatte
    42
    Montagearm
    43
    zweiter Montagearm
    44
    Öffnung
    51
    Nocken
    52
    Zahnrad
  • Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend anhand der 1 bis 5 näher erläutert werden. Es versteht sich, dass hier nur einige ausgewählte Montageschritte dargestellt sind, wie sie für das Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens hilfreich sind. Die Herstellung des Zylinderkopfes kann weitere, dem Fachmann bekannte, Schritte bzw. Zwischenschritte umfassen.
  • Zunächst wird auf 1 Bezug genommen.
  • In der 1 ist ein Zylinderkopfgrundkörper 1 dargestellt. Ein derartiger Zylinderkopfgrundkörper bildet den Ausgangspunkt für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eines Zylinderkopfes mit integrierter Nockenwelle für einen Verbrennungsmotor.
  • Vorzugsweise umfasst der Zylinderkopfgrundkörper 1 Nockenwellenlagerstellen 11 zur drehbaren Aufnahme der Nockenwelle 5. Die Nockenwellenlagerstellen 11 bilden in axialer Richtung einer Lagergasse. Die Nockenwellenlagerstelle weist einen Durchmesser m auf. Vorzugsweise sind die Nockenwellenlagerstellen einstückig aus dem Zylinderkopfgrundkörper ausgebildet. Auch handelt es sich vorzugsweise um geschlossene Nockenwellenlagerstellen, d.h. unteilbare Nockenwellenlagerstellen. Es kann entsprechend auch von einer geschlossenen Lagergasse gesprochen werden.
  • Vorzugsweise sind einige oder alle Nockenwellenlagerstellen 11 vom Durchmesser m kleiner als der durch die Nockenspitze beschriebene Hüllkreis, angedeutet durch den Hüllkreisdurchmesser d (vgl. insbesondere 4). Es handelt sich bei dem Hüllkreisdurchmesser d entsprechend um den Kreis, den die Nockenspitze/ein Punkt auf der Nockenspitze bei der Drehung zeichnen würde.
  • Durch diese Ausgestaltung ist beispielsweise keine Tunnelwelle möglich. Vorteilhafterweise ergibt sich jedoch eine leichtere Nockenwelle, geringere Reibung, weniger Materialeinsatz, etc.
  • Vorzugsweise ist die Nockenwellenlagerstelle auf der Nockenwelle oder auf einem Lagerring. Auch hier ist vorzugsweise der Durchmesser m der Nockenwellenlagerstelle 11 bzw. Lagerring immer kleiner als der Hüllkreisdurchmesser d bezogen auf die Nockenspitze.
  • In der 2 ist ein Zylinderkopfgrundkörper 1 mit einem bereits verbauten Ventileinrichtung 2 dargestellt. In dem hier vorliegenden Beispiel kommt eine Ventileinrichtung mit einem Rollenschlepphebel 25 zum Einsatz. Denkbar sind auch andere Ausgestaltungen der Ventileinrichtung, beispielsweise umfassend Kipphebel, Schlepphebel oder hydraulisches Ventilspielausgleichselement. Das hydraulische Ventilspielausgleichselement kann beispielsweise in ein Abstützelement 26 oder in einen Tassenstößen (dann auch Hydrostößel genannt) integriert sein.
  • Denkbar ist auch eine Ventileinrichtung, die einen Tassenstößel umfasst.
  • Ferner umfasst die Ventileinrichtung einen Ventilteller 21, Ventilschaft 22, Ventilfeder 23, Federteller 24, sowie hydraulisches Ventilspielausgleichselement 26.
  • Es ist erkennbar, dass sich die Ventileinrichtung 2 in der Stellung „geschlossen“ befindet, d.h. der Ventilteller 21 verschließt - je nach Anwendung der Ventileinrichtung - einen Einlass oder Auslass 3 eines Zylinderkopfs bzw. Zylinders eines Verbrennungsmotors.
  • In der 3 ist ein Zylinderkopfgrundkörper 1 mit verbautem Montagehilfsmittel 4 dargestellt. Das Montagehilfsmittel 4 umfasst im Wesentlichen eine Montageplatte 41, sowie einen Montagearm 42. Die Montageplatte 41 kann dabei an der Position befestigt sein, an welcher später die Zylinderkopfabdeckung 6 angebracht ist. Somit weist die Montageplatte 41 des Montagehilfsmittels 4 vorzugsweise zumindest teilweise die gleichen Anschlussmittel wie die spätere Zylinderkopfabdeckung 6 auf.
  • Es ist ferner in der 3 erkennbar, dass das Montagehilfsmittel 4, insbesondere der Montagearm 42, dazu eingerichtet ist, an einer Stelle der Ventileinrichtung anzusetzen, insbesondere dergestalt, dass die Ventileinrichtung 2 in einer Stellung „offen“ gehalten wird. In dieser Stellung ist der Einlass bzw. Auslass 3 entsprechend geöffnet, sprich der Ventilteller 21 verschließt den Einlass bzw. Auslass 3 nicht mehr.
  • In dem hier vorliegenden Beispiel greift der Montagearm 42 an dem Rollenschlepphebel 25 an und drückt diesen nieder, so dass die Ventileinrichtung 2 geöffnet bleibt, insbesondere gegen den Druck der Ventilfeder 23.
  • Denkbar sind auch andere Angriffspunkte des Montagearms 42 zur Ventileinrichtung 2, insbesondere je nach Bauform der Ventileinrichtung 2, beispielsweise
    • - mittels Angreifen am Federteller, hierdurch können insbesondere Keile gelöst werden, welche den Federteller halten;
    • - mittels Angreifen am Schlepphebel;
    • - mittels Angreifen am Kipphebel;
    • - mittels Angreifen am Tassenstößel;
    • - mittels Angreifen am Ventilteller.
  • Es ist auch denkbar, dass ein zweiter Montagearm 43, wie in 3 gezeigt, beispielsweise an dem anderen Ende des Rollenschlepphebels, im Bereich des hydraulischen Ventilspielausgleichselements angreift.
  • Durch den zweiten Montagearm 43 kann beispielsweise ein Rollenschlepphebel niedergehalten werden oder zumindest stützt sich das Werkzeug bzw. der Montagearm 43 am hydraulisches Ventilspielausgleichselement ab, und fixiert selbiges für das Niederhalten des Ventils.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das hydraulische Ventilspielausgleichselement eine innenliegende Feder aufweist, welche trotz fehlendem Öldruck das Element vorspannt.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass das hydraulische Ventilspielausgleichselement unten gehalten bzw. niedergedrückt wird, insbesondere wie in den Figuren erkennbar mittels dem zweiten Montagearm. Hier kann vorgesehen sein, dass der Rollenschlepphebel ausweicht, insbesondere in einer überlagerten dreh-verschiebe Bewegung, hervorgerufen durch Montagearme.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass trotz montiertem Nockenfolger: ein Niederhalten mittels Angreifen am Federteller bzw. Ventilteller möglich ist.
  • In der 4 ist nunmehr erkennbar, wie die Nockenwelle 5 in den Zylinderkopfgrundkörper 1 eingesetzt ist. Die Nockenwelle 5 umfasst im Wesentlichen die jeweils für die Steuerung der Ventileinrichtung zugeordneten Nocken 51, sowie vorzugsweise eine Endkomponente, wie ein Zahnrad 52. Hier ist auch der Hüllkreisdurchmesser d des Nockens 51 erkennbar.
  • Es kann sich bei der Nockenwelle 5 auch um eine sogenannte Schiebenockenwelle handeln. Auch hier sind dem Fachmann die jeweiligen Verfahren zu Bau einer derartigen Schiebenockenwelle innerhalb einer geschlossenen Lagergasse bekannt. Die Ventileinrichtungen 2 können hier dann durch das Montageelement 4 unmittelbar oder mittelbar in die gewünschte Position gebracht werden. Unmittelbar bedeutet in diesem Zusammenhang, dass Teile der Ventileinrichtung durch das Montageelement 4 in die gewünschte Position gebracht werden. Mittelbar meint in diesem Zusammenhang, dass ein Schiebenockenelement entsprechende Teile der Ventileinrichtung 2 berührt, wobei es selbst mittels Montageelement 4 geführt oder gehalten wird.
  • Wie oben bereits ausgeführt, weist der Zylinderkopfgrundkörper 1 vorzugsweise geschlossene Nockenwellenlagerstellen auf, so dass es sich um eine innerhalb des Zylinderkopfgrundkörpers 1 gebaute Nockenwelle 5 handelt. Hier kommen an sich bekannte Verfahren zum Einsatz, beispielsweise
    • - Kombinationen von thermisch-mechanischen Verfahren, insbesondere gemäß DE 10 2010045047 A1 ;
    • - thermisches Fügen, insbesondere thermischer Querpressverband;
    • - Aufpressen ohne Temperaturdifferenz, insbesondere Längspressverband;
    • - Aufweiten der Welle unter der Nabe, insbesondere mechanisch, hydraulisch, etc.;
    • - stoffschlüssig, insbesondere Schweißen.
  • Es ist erkennbar, dass das Montagehilfsmittel 4 die Ventileinrichtung 2 in einer geöffneten Stellung hält, wodurch in diesem Falle der Rollenschlepphebel 25 weiter von der Nockenwelle 5 weggehalten wird, als es in einem geschlossenen Zustand der Ventileinrichtung 2 der Fall wäre. Hierdurch kann die Montage der Nockenwelle 5 innerhalb des Zylinderkopfgrundkörpers 1, insbesondere innerhalb einer geschlossenen Lagergasse 11 erleichtert werden.
  • In der 4a ist zu illustrativen Zwecken der Zylinderkopfgrundkörper 1 weggelassen worden, der in 4 noch dargestellt ist.
  • 4b zeigt eine perspektivische Ansicht gemäß 4a. Es ist insbesondere erkennbar, dass das Montagehilfsmittel 4 mehrere Montagearme 42 aufweist, vorzugsweise entsprechend der Anzahl der in dem Zylinderkopfgrundkörper 1 zu montierenden bzw. montierten Ventileinrichtungen 2. Es ist ferner erkennbar, dass die Montageplatte 41 Öffnungen 44 aufweist, die als Montageöffnungen bei auf dem Zylinderkopfgrundkörper 1 montiertem Montagehilfsmittel 4 genutzt werden können.
  • In der 4c ist eine seitliche geschnittene Ansicht auf einen Zylindergrundkörper mit montierten Ventileinrichtungen 2 und angebrachtem Montagehilfsmittel 4.
  • 5 stellt nunmehr einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren montierten Zylinderkopf da. Anstelle des Montagehilfsmittels 4, insbesondere der Montageplatte 42, ist nunmehr die reguläre Zylinderkopfabdeckung 6 montiert. Die Zylinderkopfabdeckung 6 nutzt vorzugsweise dieselben Befestigungsstellen bzw. Befestigungsmittel, zumindest einen Teil davon, die vorher für das Montagehilfsmittel 4, insbesondere die Montageplatte 42, benutzt wurden. Es ist ferner erkennbar, dass sich die Ventileinrichtung 2 wieder in einem geschlossenen Zustand befindet.
  • Das erfindungsgemäß Verfahren kann sich insbesondere durch weitere vorteilhafte Merkmale auszeichnen:
    • In der Regel wird der Zylinderkopf mit Zylinderkopfschrauben fixiert. Es können stattdessen auch Zuganker verwendet werden, welche von unten verschraubt werden.
  • Die Zylinderkopfhaube kann entfallen, wenn die Nockenwelle(n) direkt im Zylinderkopf gebaut werden. Dies ist ein sich insbesondere aus der vorgeschlagenen Erfindung ergebender Vorteil. Es wird dann nur ein „Deckel“, insbesondere Zylinderkopfdeckel, benötigt, um den Zylinderkopf öldicht zu verschließen.
  • Es kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Zylinderkopf von unten verschraubt wird.
  • Es kann eine Servicefallvorrichtung vorgesehen sein, die statt der Zylinderkopfabdeckung im Servicefalle an dem Zylinderkopfgrundkörper montierbar ist. Es handelt sich dabei insbesondere um eine Vorrichtung, welche die Ventileinrichtung am Ventilteller offenhält um im Servicefall insbesondere Schlepphebel und hydraulisches Ventilspielausgleichselement tauschen zu können.
  • Auch eine Servicestellung der Nockenwelle ist denkbar, so dass diese um mindestens um eine Nockenbreite axial verschoben werden kann und so einzelne Ventileinrichtungskomponenten wie Nockenfolger oder Ventile getauscht werden können.
  • Es kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass lediglich ein Teil der Ventileinrichtung, insbesondere Nockenfolger oder hydraulisches Ventilspielausgleichselement, im Schritt „Montage einer Ventileinrichtung“ montiert werden und dass weitere Ventileinrichtungskomponenten nach dem Schritt „Montage einer Nockenwelle“ montiert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ventileinrichtung beim Niederhalten/Offenhalten durch das Montagehilfsmittel teilweise oder vollständig geöffnet wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein zeitgleiches Niederhalten mehrerer Ventileinrichtungen mittels des Montagehilfsmittels stattfindet.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Nockenwelle im Rahmen des Verfahrensschritts „Montage einer Nockenwelle“ nicht in ihrer Funktionslage, insbesondere axialen relativen Lage im Zylinderkopfgrundkörper, sondern axial in der Lagergasse dazu versetzt gebaut wird und anschließend das axiale Verschieben der gebauten Nockenwelle in ihre Funktionslage vorgenommen wird.
  • Es gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben sind selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Außerdem kann ein ggf. beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010045047 A1 [0056]

Claims (17)

  1. Verfahren zur Montage eines Zylinderkopfes, gekennzeichnet mindestens durch die folgenden Verfahrensschritte, a) Bereitstellen eines Zylinderkopfgrundkörpers (1) mit geschlossenen Nockenwellenlagerstellen (11) zur drehbaren Aufnahme der Nockenwelle (5), wobei die Nockenwellenlagerstellen (11) eine Lagergasse für eine darin drehbar aufzunehmende Nockenwelle (5) bilden, wobei die Nockenwellenlagerstellen (11) hinsichtlich ihres Durchmessers (m) kleiner als der Hüllkreisdurchmesser (d) eines Nockens (51) der Nockenwelle (5) ausgestaltet sind; b) Montage zumindest eines Teils mindestens einer Ventileinrichtung (2; c) Bauen einer Nockenwelle (5) in dem Zylinderkopfgrundkörper (1).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, der montierte Teil der Ventileinrichtung bzw. die Ventileinrichtung wahlweise eine geschlossene oder geöffnete Stellung einnehmen kann, wobei zwischen dem Verfahrensschritt b) und dem Verfahrensschritt c) ein Anbringen eines Montagehilfsmittels (4) vorgesehen ist, welches dazu eingerichtet ist, die Ventileinrichtung (2) in einer geöffneten Stellung zu fixieren;
  3. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt c) ein Entfernen des Montagehilfsmittels (4) und Anbringung einer Zylinderkopfabdeckung (6) anstelle des Montagehilfsmittels vorgesehen ist.
  4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (2) einen Rollenschlepphebel (25), Kipphebel, Schlepphebel oder hydraulisches Ventilspielausgleichselement, oder dass die Ventileinrichtung (2) einen Tassenstößel umfasst.
  5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (2) einen Ventilteller (21), Ventilschaft (22), Ventilfeder (23), Federteller (24) umfasst.
  6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagehilfsmittel (4) eine Montageplatte (41), sowie mindestens einen ersten Montagearm (42), ggf. einen zweiten Montagearm (43) umfasst, wobei der Montagearm (42) die Ventileinrichtung (2) in einer geöffneten Position fixiert.
  7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagearm (42) am Federteller, Schlepphebel, Kipphebel, Tassenstößel und oder am Ventilteller angreift.
  8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Montagearm (43) auf das hydraulische Ventilspielausgleichselement drückt.
  9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagemittel (4) eine Anzahl von Montagearmen (42) aufweist, die der Anzahl der Ventileinrichtungen (2) entspricht.
  10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte (41) zumindest teilweise die gleichen Anschlussmittel wie die spätere Zylinderkopfabdeckung (6) aufweist.
  11. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Nockenwellenkomponenten, insbesondere Nocken, durch thermisches Fügen, insbesondere thermischen Querpressverband; Aufpressen ohne Temperaturdifferenz, insbesondere Längspressverband; Aufweiten der Welle unter der Nabe insbesondere mechanisch, hydraulisch; stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen auf die Nockenwelle gefügt werden.
  12. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Nockenwellen (5) in dem Zylinderkopfgrundkörper (1) montiert werden.
  13. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Nockenwelle (5) um eine Schiebenockenwelle handelt.
  14. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich ein Teil der Ventileinrichtung (2), insbesondere Nockenfolger oder hydraulisches Ventilspielausgleichselement, im Schritt „Montage einer Ventileinrichtung“ montiert werden und dass weitere Ventileinrichtungskomponenten nach dem Schritt „Montage einer Nockenwelle“ montiert werden.
  15. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (2) beim Fixieren durch das Montagehilfsmittel teilweise oder vollständig geöffnet wird.
  16. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle im Rahmen des Verfahrensschritts „Montage einer Nockenwelle“ nicht in ihrer Funktionslage, insbesondere axialen relativen Lage im Zylinderkopfgrundkörper, sondern axial in der Lagergasse dazu versetzt gebaut wird und anschließend das axiale Verschieben der gebauten Nockenwelle in ihre Funktionslage vorgenommen wird.
  17. Zylinderkopf, dadurch gekennzeichnet, dass er mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche gebaut wurde.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3979811A (en) 1974-10-11 1976-09-14 K-Line Industries, Inc. Overhead camshaft and valve train insertion and removal tools
DE19831772A1 (de) 1997-07-16 1999-01-28 Stefan Battlogg Zylinderkopf, Nockenwelle und Verfahren zur Montage einer Nockenwelle in einem Zylinderkopf
DE102010045047A1 (de) 2010-09-10 2012-03-15 Thyssenkrupp Presta Teccenter Ag Verfahren zum Zusammenbau eines Motormoduls

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