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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Motorgehäuse mit einer Kurbelgehäusekammer und einer darin drehbar angeordneten, eine Längsmittelachse aufweisenden Kurbelwelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Motorrad mit einer solchen Brennkraftmaschine.
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Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist mindestens einen Arbeitszylinder mit einer Kolbenlaufbahn und einen darin entlang der Kolbenlaufbahn bewegbaren Arbeitskolben auf, der über eine Pleuelstange mit der Kurbelwelle gekoppelt ist und der Arbeitskolben einen Kolbenboden mit einer einem Brennraum zugewandten Oberseite und einer der Kurbelgehäusekammer zugewandten Unterseite aufweist. Die Brennkraftmaschine weist darüber hinaus Einlassventile und Auslassventile auf, welche dem Brennraum zugewandt sind und in einem Zylinderkopf angeordnet sind, der eine Montagefläche zur Anordnung des Zylinderkopfes am Motorgehäuse aufweist und die Einlassventile sowie Auslassventile von mindestens einer im Zylinderkopf angeordneten Nockenwelle betätigbar sind. Die Nockenwelle besitzt eine Längsmittelachse und am Außenumfang mindestens eine Lauffläche und ist mit der Lauffläche in einem im Zylinderkopf vorgesehenen Nockenwellenlager drehbar aufgenommen, wobei das Nockenwellenlager eine zylinderförmige Lagerfläche mit einer zur Längsmittelachse der Nockenwelle konzentrischen Längsmittelachse besitzt.
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Das Nockenwellenlager weist einen Lagerdurchmesser auf und die zylinderförmige Lagerfläche ist zwischen einer in Richtung einer Hochachse des Zylinderkopfes betrachteten oberen Lagerflächenebene sowie einer unteren Lagerflächenebene ausgebildet. Die obere Lagerflächenebene sowie die untere Lagerflächenebene sind ausgehend von einer die Längsmittelachse der Lagerfläche aufnehmenden Längsmittelebene jeweils in einem halbem Lagerdurchmesser zur Längsmittelebene beabstandet und sind parallel zueinander ausgerichtet.
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Der Zylinderkopf weist eine an der Oberseite des Zylinderkopfs angeordnete Ventildeckelhaube auf. Die Ventildeckelhaube dient dazu, den Bereich oberhalb des Zylinderkopfes nach außen abzuschließen.
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Bei einer auf die Anmelderin zurückgehenden Brennkraftmaschine ist der Ventildeckel an einer Dichtfläche an der Oberseite des Zylinderkopfes angeordnet, wobei an der Dichtfläche eine Elastomerformdichtung angebracht ist, an der der Ventildeckel aufliegt, wenn er sich an dem Zylinderkopf an der Oberseite angeordnet befindet.
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In dem Bereich unterhalb der Ventildeckelhaube befindet sich Schmieröl aus dem Schmierkreislauf der Brennkraftmaschine, da die sich in den Nockenwellenlagern drehenden Nockenwellen in diesen geschmiert werden müssen und zu diesem Zweck vom Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine mit Schmieröl versorgt werden. Die Dichtung zwischen der Dichtfläche an der Oberseite des Zylinderkopfes und der Unterseite der Ventildeckelhaube ist dafür vorgesehen, ein Austreten von Schmieröl aus diesem Bereich unterhalb der Ventildeckelhaube zu vermeiden.
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Die Nockenwellen der bekannten Brennkraftmaschine werden an ihrer Oberseite von einem Nockenwellenlagerdeckel überspannt. Der Nockenwellenlagerdeckel liegt mit an der Unterseite des Deckels ausgebildeten Auflageflächen an Aufnahmeflächen des Zylinderkopfes auf. Diese Aufnahmeflächen werden zusammen mit der vorstehend genannten Dichtfläche in einem Arbeitsgang mittels eines Fräswerkzeugs bearbeitet, sodass sich die Aufnahmeflächen und die Dichtflächen in einer Horizontalebene angeordnet befinden.
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Die Lagerflächen zur drehbaren Aufnahme der Nockenwellen werden mittels eines Bohrwerkzeugs ausgebildet, welches relativ zum Zylinderkopf eine Vorschubbewegung im rechten Winkel zu den Auflageflächen und der Dichtfläche ausführt, damit die einer halben Zylindermantelfläche entsprechenden Lagerflächen für die Nockenwellen im Zylinderkopf ausgebildet werden können. Diese Bearbeitung führt dazu, dass auch im Bereich der die Elastomerformdichtung aufnehmenden Dichtfläche des Zylinderkopfes einer halben Zylindermantelfläche entsprechende Vertiefungen entstehen oder bereit gehalten werden müssen, damit das Bohrwerkzeug in den Bearbeitungsraum eingeführt werden kann.
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Obwohl die Elastomerformdichtung diesen Vertiefungen entsprechend ausgebildet ist und die Ventildeckelhaube Formelemente aufweist, welche in die Vertiefungen eingreifen und daher die Elastomerformdichtung mit Druck in die Vertiefungen drücken, hat es sich gezeigt, dass aus diesen Bereichen der Dichtfläche mit Vertiefungen immer wieder Schmierölnebel austreten können. Um dies zu vermeiden, wird üblicherweise in den Bereich der Vertiefungen zusätzlich zur Elastomerformdichtung flüssiges Dichtmaterial eingebracht, um die Dichtwirkung der Elastomerformdichtung zu verbessern. Dieses zusätzliche Einbringen von Flüssigdichtung stellt einen zusätzlichen Arbeitsaufwand bei der Montage der Brennkraftmaschine dar. Auch muss beim Einbringen der Flüssigdichtung dafür Sorge getragen werden, dass überschüssiges flüssiges Dichtmaterial nach dem Aufsetzen der Ventildeckelhaube auf den Dichtflächenbereich entfernt wird, da das Aufsetzen der Ventildeckelhaube auf den Dichtflächenbereich dazu führt, dass flüssiges Dichtmaterial verdrängt wird und somit aus dem Dichtflächenbereich austritt. Das austretende flüssige Dichtmaterial muss dann mittels eines Reinigungsvorgangs entfernt werden.
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Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, welche das vorstehend genannte Problem des Austretens von Schmierölnebel löst und darüber hinaus dafür sorgt, dass das Einbringen von flüssigem Dichtmaterial in den Dichtflächenbereich nicht mehr erforderlich ist. Darüber hinaus soll auch ein Motorrad mit einer solchen Brennkraftmaschine bereitgestellt werden.
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Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe hinsichtlich der Brennkraftmaschine die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. Schließlich weist die Erfindung zur Lösung der Aufgabe hinsichtlich des Motorrads die im Anspruch 10 angegebenen Merkmale auf.
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Die Erfindung schafft eine Brennkraftmaschine mit einem Motorgehäuse mit einer Kurbelgehäusekammer und einer darin drehbar angeordneten, eine Längsmittelachse aufweisenden Kurbelwelle und mit mindestens einem Arbeitszylinder, welcher eine Kolbenlaufbahn und einen darin entlang der Kolbenlaufbahn bewegbaren Arbeitskolben aufweist. Der Arbeitskolben ist über eine Pleuelstange mit der Kurbelwelle gekoppelt und besitzt einen Kolbenboden mit einer einem Brennraum zugewandten Oberseite und einer der Kurbelgehäusekammer zugewandten Unterseite. Die Brennkraftmaschine weist Einlassventile und Auslassventile auf, welche dem Brennraum zugewandt sind und in einem Zylinderkopf angeordnet sind, der eine Montagefläche zur Anordnung des Zylinderkopfes am Motorgehäuse aufweist, wobei die Einlassventile sowie Auslassventile von mindestens einer im Zylinderkopf angeordneten Nockenwelle betätigbar sind.
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Die Nockenwelle besitzt eine Längsmittelachse und weist am Außenumfang mindestens eine Lauffläche auf und ist mit der Lauffläche in einem im Zylinderkopf vorgesehenen Nockenwellenlager drehbar aufgenommen, wobei das Nockenwellenlager eine zylinderförmige Lagerfläche mit einer zur Längsmittelachse der Nockenwelle konzentrischen Längsmittelachse und einem Lagerdurchmesser besitzt. Die zylinderförmige Lagerfläche ist zwischen einer in Richtung einer Hochachse des Zylinderkopfes betrachteten oberen Lagerflächenebene sowie einer unteren Lagerflächenebene ausgebildet, welche von einer die Längsmittelachse der Lagerfläche aufnehmenden Längsmittelebene ausgehend jeweils in einem halbem Lagerdurchmesser zur Längsmittelebene beabstandet sind und parallel zueinander ausgerichtet sind. Der Zylinderkopf weist an der Oberseite eine daran angeordnete Ventildeckelhaube auf und besitzt eine zur Aufnahme der Ventildeckelhaube eingerichtete Dichtfläche in einer Dichtflächenebene, welche von der unteren Lagerflächenebene ausgehend in Richtung zur Montagefläche im Abstand zur unteren Lagerflächenebene angeordnet ist, wobei der Abstand größer oder gleich Null ist.
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Die Lagerfläche weist also eine Längsmittelachse auf, welche bei einem auf der Montagefläche aufliegenden horizontal angeordneten Zylinderkopf ebenfalls horizontal verläuft. Die erwähnte Längsmittelebene schließt die Längsmittelachse der Lagerfläche ein und verläuft bei einem horizontal angeordneten Zylinderkopf ebenfalls horizontal.
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Die erwähnte obere Lagerflächenebene der Lagerfläche verläuft dann parallel zur Längsmittelebene und auch die untere Lagerflächenebene der Lagerfläche verläuft dann parallel zur Längsmittelebene.
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Die Dichtfläche ist in einer Dichtflächenebene angeordnet, welche auch parallel zu der Längsmittelebene angeordnet sein kann und befindet sich bei einer auf der Montagefläche des Zylinderkopfes im rechten Winkel stehenden Hochachsrichtung des Zylinderkopfes betrachtet von der unteren Lagerflächenebene ausgehend in Richtung zur Montagefläche im Abstand zur unteren Lagerflächenebene angeordnet. Der Abstand kann größer oder gleich Null sein.
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Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass sich in Hochachsrichtung des Zylinderkopfes betrachtet die Dichtfläche in einer Dichtflächenebene angeordnet befindet, welche in Hochachsrichtung des Zylinderkopfes unterhalb der unteren Lagerflächenebene des Nockenwellenlagers liegt.
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Diese Konfiguration weist erhebliche Vorteile auf, da damit erreicht wird, dass die Dichtfläche in einem mechanischen Bearbeitungsschritt bearbeitet werden kann, ohne dass dabei gleichzeitig an der Dichtfläche rückspringende Einbuchtungen oder Vertiefungen auftreten. Die Nockenwellenlager werden ebenfalls mechanisch bearbeitet und zwar beispielsweise mittels eines Bohrwerkzeugs, welches parallel zur Dichtflächenebene eine horizontale Vorschubbewegung erfährt und dabei die Lagerflächen für die Nockenwellen ausbildet. Da die untere Lagerflächenebene der Lagerflächen für die Nockenwelle in Hochachsrichtung des Zylinderkopfes betrachtet aber oberhalb der Dichtflächenebene liegt, wird durch diese horizontale Vorschubbewegung des Bohrwerkzeugs von der Außenmantelfläche des Bohrwerkzeugs kein Kontakt mit der Dichtfläche auf der Dichtflächenebene hergestellt, die Dichtfläche bleibt also beim Herstellen der Lagerflächen für die Nockenwelle unversehrt, wird also vom Bohrwerkzeugs nicht berührt. Auch werden im Bereich der Dichtfläche keine Einbuchtungen oder dergleichen benötigt, damit das Werkzeug für die Bearbeitung der Nockenwellenlager an diese heran geführt werden kann.
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Diese Konfiguration der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine führt also dazu, dass die Dichtfläche für die Aufnahme der Ventildeckelhaube keine aus der Dichtflächenebene rückspringende Einbuchtungen oder Vertiefungen aufweist.
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Damit wird auch das Problem beseitigt, dass die Ventildeckelhaube zum Ausfüllen der Vertiefungen entsprechende Vorsprünge besitzen muss, welche in die Vertiefungen eingreifen müssen. Auch wird das Problem beseitigt, dass die Elastomerformdichtung, welche auf der Dichtfläche aufgebracht wird und auf der die Unterseite der Ventildeckelhaube nach deren Montage an der Oberseite des Zylinderkopfs aufliegt, form- und flächenkomplementär zu den Vertiefungen ausgebildet sein muss, sondern eine flächige ebene Ausbildung aufweist und auf der Dichtfläche eben aufliegt.
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Die Ventildeckelhaube wird am Zylinderkopf mittels Schraubenverbindungen lösbar festgelegt und drückt dabei mit Vorspannung auf die Elastomerformdichtung, welche auf der Dichtfläche aufliegt. Da sich im Bereich der Dichtfläche keine Unebenheiten befinden, insbesondere keine Vertiefungen oder rückspringende Einbuchtungen abgedichtet werden müssen, wie dies bei der bekannten Brennkraftmaschine der Fall ist, kann der Einsatz von Flüssigdichtung vermieden werden, die Dichtfläche zwischen der Unterseite der Ventildeckelhaube und der Oberseite der Dichtfläche am Zylinderkopf ist fluiddicht. Das Austreten von Schmieröl oder das Auftreten von Schmierölnebel im Bereich der Dichtfläche ist wirksam vermieden und wird dadurch bewerkstelligt, dass die die Dichtfläche aufweisende Dichtflächenebene unterhalb der unteren Lagerflächenebene liegt, welche die Lagerfläche der Nockenwellenlager in Hochachsrichtung des Zylinderkopfes betrachtet in Richtung nach unten abschließt.
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Die die Dichtfläche aufweisende Dichtflächenebene liegt unterhalb der unteren Lagerflächenebene und zwar in einem Abstand, welcher größer oder gleich Null ist. Damit kann die Dichtflächenebene, in welche die Dichtebene für die Aufnahme der Ventildeckelhaube an der Oberseite des Zylinderkopfes ausgebildet wird, soweit von der unteren Lagerflächenebene ausgehend entgegen der Hochachsrichtung des Zylinderkopfes in Richtung zur Montagefläche abgesenkt werden, wie dies für die Ausbildung der Nockenwellenlager mittels eines Bearbeitungswerkzeugs benötigt wird. Dies hängt beispielsweise vom Außendurchmesser des Bearbeitungswerkzeugs ab oder von Bereichen oder Abschnitten am Bearbeitungswerkzeugs, welche radial über die Außenumfangsfläche des Werkzeugs vorstehen.
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Ein minimaler Abstand von in etwa gleich Null wird dann erreicht, wenn die Dichtflächenebene soweit abgesenkt wird, dass ein etwaiges Bearbeitungswerkzeug die Dichtfläche gerade noch nicht berührt.
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Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Dichtfläche des Zylinderkopfes, an der die Ventildeckelhaube aufgesetzt wird, einen entlang der Dichtfläche gleich bleibenden Abstand zur Montagefläche aufweist.
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Diese Konfiguration besitzt den Vorteil, dass sich die Dichtfläche in einer relativ zur Montagefläche des Zylinderkopfes, an der der Zylinderkopf am Motorgehäuse oder dem Arbeitszylinder oder den Arbeitszylindern festgelegt wird, parallelen Dichtflächenebene angeordnet befindet und die Dichtfläche daher mechanisch einfach bearbeitet werden kann, da während der Bearbeitungsbewegung das Werkzeug in Richtung der Hochachsrichtung des Zylinderkopfes nicht verlagert werden muss.
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Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass der Zylinderkopf im Bereich des Nockenwellenlagers eine Aufnahmefläche für einen Nockenwellenlagerdeckel aufweist, der die Nockenwelle überspannt und die Aufnahmefläche in Hochachsrichtung des Zylinderkopfes oberhalb der Dichtfläche ausgebildet ist.
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Mit dieser Konfiguration wird erreicht, dass die Aufnahmefläche für den Nockenwellenlagerdeckel oder auch Lagerbrücke mit einem Bearbeitungswerkzeug bearbeitet werden kann, welches beispielsweise schon zur Bearbeitung der Dichtfläche verwendet wurde und dieses Werkzeug in Hochachsrichtung des Zylinderkopfes lediglich geringfügig von der Dichtflächenebene aus betrachtet nach oben verlagert werden muss, und die Aufnahmefläche sodann bearbeitet werden kann. Bei dem Bearbeitungswerkzeug kann es sich beispielsweise um ein Fräswerkzeug handeln, mit dem zunächst die Dichtfläche fertig bearbeitet werden kann und sodann nach der Verlagerungsbewegung des Werkezugs auch die Aufnahmefläche für den Nockenwellenlagerdeckel bearbeitet werden kann.
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Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass der Nockenwellenlagerdeckel sich in Längsrichtung der Nockenwelle erstreckende, im Schnitt halbzylinderförmige Teilbereiche der Lagerfläche ausbildet.
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Diese sich in Längsrichtung der Längsmittelachse der Nockenwelle erstreckenden Teilbereiche der Lagerfläche werden beispielsweise mit dem vorstehend bereits erwähnten horizontal verlagerbaren Bearbeitungswerkzeug ausgebildet, dessen Längsmittelachse sich beim Zerspanungsvorgang, mit dem die Lagerfläche im Nockenwellenlagerdeckel und an der Oberseite des Zylinderkopfes herausgearbeitet wird, im 90 Grad Winkel zur Dichtflächenebene angeordnet befindet und eine Vorschubbewegung in Richtung der Längsmittelachse des Bearbeitungswerkzeugs erfährt und dabei die Dichtfläche vom Zerspanungswerkzeug oder Bearbeitungswerkzeug nicht berührt wird.
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Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine eine erste, den Einlassventilen zugeordnete Nockenwelle und eine zweite, den Auslassventilen zugeordnete Nockenwelle besitzt.
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Sowohl die Einlassnockenwelle als auch die Auslassnockenwelle muss vom Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine mit Schmieröl versorgt werden, was dazu führt, dass es zu einem relativ hohen Durchsatz an Schmieröl im Zylinderkopfbereich kommt und daher die Dichtwirkung im Bereich der Dichtfläche zwischen dem Zylinderkopf und der Ventildeckelhaube von Relevanz ist.
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Die vorliegende Erfindung sorgt aufgrund der Vermeidung der bislang üblichen halbmondförmigen rückspringenden Ausbuchtungen beziehungsweise Vertiefungen im Bereich der Dichtfläche zwischen dem Zylinderkopf und der Ventildeckelhaube für eine deutliche Verbesserung der Dichtwirkung im Bereich der genannten Dichtfläche und auch dafür, dass der bislang übliche Einsatz von Flüssigdichtmittel zur Vermeidung von Undichtigkeiten im Bereich der Ausbuchtungen beziehungsweise Vertiefungen vermieden werden kann.
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Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine als Reihenmotor mit zwei Arbeitszylindern mit zwei Arbeitskolben ausgebildet ist und jedem Arbeitszylinder zwei Einlassventile sowie zwei Auslassventile zugeordnet sind und der Zylinderkopf Nockenwellenlager mit jeweils drei Lagerflächen pro Nockenwelle besitzt und die Nockenwellen in den Lagerflächen direkt aufgenommen sind.
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Diese Konfiguration sorgt dafür, dass zur drehbaren Aufnahme der Nockenwellen in den Lagerflächen im Zylinderkopf auf den Einsatz von Lagerschalen verzichtet werden kann. Die Nockenwellen werden in den Gleitlager ausbildenden Lagerflächen des Zylinderkopfes und des Nockenwellenlagerdeckels direkt aufgenommen und mit Schmieröl aus dem Schmierkreislauf der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine versorgt. Dadurch bildet sich ein Schmierspalt mit hydrodynamischer Drehungsdruckentwicklung zwischen den Lagerflächen und den Laufflächen der Nockenwellen, der die zuverlässige Versorgung mit Schmieröl benötigt, was zu dem bereits erwähnten relativ hohen Volumenstrom an Schmieröl im Zylinderkopfbereich unterhalb der Ventildeckelhaube führt. Ein etwaiger Austritt von Schmieröl im Bereich der Dichtfläche zwischen dem Zylinderkopf und der Unterseite der Ventildeckelhaube kann mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Brennkraftmaschine aber zuverlässig vermieden werden.
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Es ist einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass im Bereich der Dichtfläche zwischen dem Zylinderkopf und der Ventildeckelhaube eine Elastomerformdichtung angeordnet ist, welche aufgrund des Wegfalls von rückspringenden Ausbuchtungen oder Vertiefungen im Bereich der Dichtfläche aber eben und flach ausgebildet werden kann. Dies führt dazu, dass die Elastomerformdichtung eine hohe Dichtwirkung im Dichtspalt zwischen der Dichtfläche des Zylinderkopfes und der Unterseite der Ventildeckelhaube ausbildet und der bislang übliche zusätzliche Einsatz von Flüssigdichtmittel zur Verbesserung der Dichtwirkung nicht mehr notwendig ist.
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Schließlich ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung auch noch vorgesehen, dass die Ventildeckelhaube einen Anschluss zur Aufnahme einer Einrichtung zur Entlüftung der Kurbelgehäusekammer besitzt. Der Anschluss für die Entlüftung der Kurbelgehäusekammer ist also in das Gehäuse der Ventildeckelhaube integriert worden.
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Der bislang übliche Anschluss im Bereich der Dichtfläche zwischen dem Zylinderkopf und der Ventildeckelhaube entfällt daher ebenso, sodass eine weitere potenziell zu Undichtigkeiten führende Stelle an der Brennkraftmaschine vermieden ist.
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Schließlich schafft die Erfindung auch noch ein Motorrad mit einem Vorderrad und einem Hinterrad sowie einer erfindungsgemäß ausgebildeten Brennkraftmaschine, wie sie vorstehend ausführlich erläutert worden ist.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass an der Oberseite des Zylinderkopfes eine einfach abzudichtende, ebene Dichtfläche für die Ventildeckelhaube bereitgestellt wird. Damit kann die in diesen Dichtflächenbereich einzubringende Dichtungseinrichtung, bei der es sich um die vorstehend bereits erwähnte Elastomerformdichtung handeln kann, ebenfalls eben und damit flach ausgebildet werden und es muss in diesem Bereich keine zusätzliche Flüssigdichtung eingebracht werden, um das Austreten von Schmieröl oder das Auftreten von Schmierölnebel im Dichtflächenbereich zu verhindern.
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Zusätzlich wird die Bearbeitung der Oberseite des Zylinderkopfes zur Ausbildung der Dichtfläche vereinfacht, da die halbmondförmigen Vertiefungen wegfallen und an der Unterseite der Ventildeckelhaube fallen die Vorsprünge, welche in die halbmondförmigen Vertiefungen des Zylinderkopfes der bekannten Brennkraftmaschine eingreifen, weg. Damit wird die Fertigung der Ventildeckelhaube vereinfacht und es wird dadurch erreicht, dass die Ventildeckelhaube verglichen mit der bekannten Ventildeckelhaube eine steifere Ausbildung besitzt und somit auch die Abstrahlung von Körperschall, der von der Ventildeckelhaube ausgeht, verringert werden kann.
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Auch werden damit die Servicearbeiten an der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine vereinfacht, da zur Kontrolle und zur Einstellung des Ventilspiels die Ventildeckelhaube abgenommen werden muss und diese aber einfach wieder aufzusetzen ist, da eine exakt ausgerichtete Einbringung der bislang benötigten Vorsprünge an der Unterseite der Ventildeckelhaube in die rückspringenden Vertiefungen der Dichtfläche an der Oberseite des Zylinderkopfes weggefallen ist.
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Es hat sich gezeigt, dass durch das Wegfallen der halbmondförmigen Vertiefungen an der Dichtfläche des Zylinderkopfes auch das akustische Verhalten der Brennkraftmaschine verbessert werden kann, da der Zylinderkopf ohne die halbmondförmigen Vertiefungen eine steifere Konstruktion besitzt und somit die Abstrahlung von Körperschall aus dem Zylinderkopfbereich, der vom Ventiltrieb herrührt, reduziert werden kann.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
- 1 eine Schnittdarstellung einer Seitenansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Seitenansicht der Brennkraftmaschine nach der 1 auf die Rückseite der in 1 dargestellten Brennkraftmaschine;
- 3 eine Seitenansicht auf den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine nach der 2;
- 4 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach 3, welche in gestrichelter Darstellung die am Zylinderkopf angeordnete Ventildeckelhaube zeigt;
- 5 eine perspektivische Darstellung des Zylinderkopfes nach 3;
- 6 eine Seitenansicht des Zylinderkopfes nach 5;
- 7 eine perspektivische Darstellung eines Nockenwellenlagerdeckels in einer Ansicht von der Unterseite;
- 8 eine perspektivische Darstellung einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine;
- 9 eine perspektivische Darstellung des Zylinderkopfes mit daran angeordnetem Nockenwellenlagerdeckel und einem stilisiert dargestellten Bearbeitungswerkzeug;
- 10 eine perspektivische Darstellung einer Dichtungseinrichtung, die zur Anbringung an der Dichtfläche zwischen Zylinderkopf und Ventildeckelhaube eingerichtet ist;
- 11 eine perspektivische Darstellung der Brennkraftmaschine nach 2 ohne die Auslassnockenwelle;
- 12 eine Seitenansicht der Brennkraftmaschine nach 2 mit der am Zylinderkopf angeordneten Ventildeckelhaube;
- 13 eine perspektivische Darstellung eines bekannten Zylinderkopfes einer bekannten Brennkraftmaschine; und
- 14 eine Seitenansicht eines Motorrads mit einem Vorderrad und einem Hinterrad sowie einer Brennkraftmaschine nach der vorliegenden Erfindung.
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1 der Zeichnung zeigt in einer Seitenansicht eine Schnittansicht der Brennkraftmaschine 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die Brennkraftmaschine 1 weist ein Motorgehäuse oder Kurbelgehäuse 2 auf mit einer Kurbelgehäusekammer 3 und einer darin drehbar angeordneten, eine Längsmittelachse 4 oder Drehachse aufweisenden Kurbelwelle 5.
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Darüber hinaus besitzt die Brennkraftmaschine 1 mindestens einen Arbeitszylinder 6, der eine Kolbenlaufbahn 7 und einen darin entlang der Kolbenlaufbahn 7 bewegbaren Arbeitskolben 8 aufweist. Anhand von 11 der Zeichnung ist ersichtlich, dass es sich bei der dargestellten Brennkraftmaschine 1 um eine Ausführungsform einer Brennkraftmaschine in der Ausbildung als Zweizylinderreihenmotor handelt.
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Der jeweilige Arbeitskolben 8 der Brennkraftmaschine 1 ist über eine jeweilige Pleuelstange 9 mit der Kurbelwelle 5 gekoppelt. Der Arbeitskolben 8 weist einen anhand von 1 der Zeichnung ersichtlichen Kolbenboden 10 auf, der eine einem Brennraum 11 zugewandte Oberseite 12 und eine der Kurbelgehäusekammer 3 zugewandte Unterseite 13 aufweist.
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Darüber hinaus besitzt die Brennkraftmaschine 1 anhand von 1 der Zeichnung ersichtliche Gaswechselventile 14 und zwar in Form von Einlassventilen 15A und Auslassventilen 15B, die dem Brennraum 11 zugewandt sind.
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Die Einlassventile 15A und Auslassventile 15B sind dabei in einem Zylinderkopf 16 der Brennkraftmaschine 1 angeordnet. Der Zylinderkopf 16 weist eine beispielsweise anhand von 3, 4, 5 und 6 ersichtliche Montagefläche 17 auf, die dazu ausgebildet ist, am Motorgehäuse oder Kurbelgehäuse 2 mittels Schraubenverbindungen lösbar festgelegt zu werden. Wie es beispielsweise anhand von 2 der Zeichnung ersichtlich ist, stützt sich der Zylinderkopf 1 mit der Montagefläche 17 an der Oberseite einer komplementär ausgebildeten Aufspannfläche 18 der Arbeitszylinder 6 ab.
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Der Zylinderkopf 16 weist bei der dargestellten Ausführungsform der Brennkraftmaschine 1 zwei Nockenwellen 19 auf, nämlich eine Einlassnockenwelle 20 und eine Auslassnockenwelle 21, welche zur Betätigung der Einlassventile 15A und zur Betätigung der Auslassventile 15B vorgesehen sind.
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Die näher anhand von 8 der Zeichnung ersichtliche Einlassnockenwelle 20 besitzt genauso, wie die anhand von 1 ersichtliche Auslassnockenwelle 21 eine Längsmittelachse 22 und weist am Außenumfang drei Laufflächen 23 auf, mit denen die jeweilige Einlassnockenwelle 20 und Auslassnockenwelle 21 in Nockenwellenlagern 24 des Zylinderkopfes 16 drehbar aufgenommen sind. 3 zeigt in der Seitenansicht die Nockenwellenlager 24 zur Aufnahme der Einlassnockenwelle 20 und Auslassnockenwelle 21.
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5 der Zeichnung zeigt an der Oberseite 25 des Zylinderkopfes 6 ausgebildete halbzylinderförmige Teilflächen 26 der Nockenwellenlager 24 und 7 der Zeichnung zeigt komplementär ausgebildete Teilflächen 27, welche an dem in 7 dargestellten Nockenwellenlagerdeckel 28 oder auch Lagerbrücke 28 ausgebildet sind und an denen die jeweiligen Nockenwellen 20, 21 mittels der Laufflächen 23 drehbar aufgenommen sind. Die Teilflächen 26, 27 bilden die zylinderförmigen Lagerflächen 29 aus, welche eine zur jeweiligen Längsmittelachse 22 der Nockenwellen 20, 21 konzentrische Längsmittelachse 30 ausbilden, welche in 9 der Zeichnung dargestellt ist.
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Das jeweilige Nockenwellenlager 24 mit den Lagerflächen 29 weist einen beispielsweise anhand von 3 der Zeichnung ersichtlichen Lagerdurchmesser D auf.
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Der Zylinderkopf 16 weist eine beispielsweise anhand von 3 der Zeichnung ersichtliche Hochachse H auf. Die Nockenwellenlager 24 und die zylinderförmigen Lagerflächen 29 weisen eine die jeweilige Längsmittelachse 30 einschließende beziehungsweise aufnehmende Längsmittelebene 31 auf, welche anhand von 3 der Zeichnung ersichtlich ist.
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Die zylinderförmigen Lagerflächen 29 befinden sich am Zylinderkopf 16 zwischen einer ebenfalls anhand von 3 der Zeichnung ersichtlichen oberen Lagerflächenebene 32 und einer unteren Lagerflächenebene 33 ausgebildet, welche ebenfalls anhand von 3 der Zeichnung ersichtlich ist.
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Die obere Lagerflächenebene 32 und die untere Lagerflächenebene 33 der Lagerflächen 29 der Nockenwellenlager 24 sind jeweils um einen halben Lagerdurchmesser D/2 von der Längsmittelebene 31 in Hochachsrichtung H des Zylinderkopfes beabstandet, wie dies anhand von 3 der Zeichnung ersichtlich ist.
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Die obere Lagerflächenebene 32 und die untere Lagerflächenebene 33 sind jeweils parallel zu der Längsmittelebene 31 ausgebildet beziehungsweise angeordnet, wie dies ebenfalls anhand von 3 der Zeichnung ersichtlich ist.
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Die Brennkraftmaschine 1 weist darüber hinaus an der Oberseite eine Ventildeckelhaube 34 auf, welche den Zylinderkopf 16 nach oben abschließt und beispielsweise anhand von 34 ersichtlich ist und auch in 4 der Zeichnung in Phantomlinien ersichtlich ist, also in gestrichelter Darstellung dargestellt ist.
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Der Zylinderkopf 16 weist eine zur Aufnahme der Ventildeckelhaube 34 eingerichtete Aufnahmefläche 35 auf, welche beispielsweise anhand von 5 der Zeichnung ersichtlich ist und eine Dichtfläche 36 ausbildet. Die Dichtfläche 36 ist in einer Dichtflächenebene 37 angeordnet, welche in gestrichelter Darstellung anhand von 5 der Zeichnung ersichtlich ist und deren Lage beispielsweise anhand von 3 der Zeichnung ersichtlich ist.
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3 der Zeichnung zeigt, dass sich die Dichtfläche 36 in Hochachsrichtung H des Zylinderkopfes 16 oberhalb der Montagefläche 17 angeordnet befindet und in Hochachsrichtung H des Zylinderkopfes 16 unterhalb der unteren Dichtflächenebene 33 der Lagerflächen 29 angeordnet befindet.
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Die 3 zeigt auch, dass sich die Dichtflächenebene 37, in der die Dichtfläche 36 angeordnet ist, in Hochachsrichtung H des Zylinderkopfes 16 oberhalb der Montagefläche 17 des Zylinderkopfes 16 und in Hochachsrichtung H des Zylinderkopfes 16 unterhalb der unteren Lagerflächenebene 33 der Lagerflächen 29 angeordnet befindet.
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Damit wird eine Konfiguration erreicht, nach der die die Dichtfläche 36 aufnehmende Dichtflächenebene 37 in einem lichten Abstand A zur unteren Dichtflächenebene 33 angeordnet ist, wie dies anhand von 3 der Zeichnung ersichtlich ist.
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6 der Zeichnung zeigt nochmals die Lage der Dichtflächenebene 37 relativ zur Lage der unteren Lagerflächenebene 33 und deren jeweilige Lage relativ zur Montagefläche 17 des Zylinderkopfes 16.
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Die Dichtflächenebene 37 befindet sich im Abstand A1 in Hochachsrichtung H des Zylinderkopfes 16 von der Montagefläche 17 angeordnet und die untere Lagerflächenebene 33 befindet sich im Abstand A2 relativ zur Montagefläche 17 angeordnet.
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6 zeigt, dass der Abstand A2 größer ist als der Abstand A1 und daher die untere Lagerflächenebene 33 in Hochachsrichtung H des Zylinderkopfes 16 weiter von der Montagefläche 17 entfernt liegt als die Dichtflächenebene 37, in welcher die Dichtfläche 36 angeordnet ist.
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Diese Konfiguration führt dazu, dass bei der Herstellung der Lagerflächen 29 mittels eines schematisch anhand von 9 der Zeichnung ersichtlichen Bearbeitungswerkzeuges 38 der Außenumfang 39 der Werkzeugfläche 40 die Fläche 41 an der Oberseite des Zylinderkopfes 16, an der die Dichtfläche 36 ausgebildet wird, nicht berührt und daher an der Dichtfläche 36 keine Ausnehmungen oder Ausbuchtungen oder Einbuchtungen oder Vertiefungen oder Rücksprünge bereit gehalten werden müssen, in die oder in denen das Bearbeitungswerkzeug 38 verfahren oder bewegt oder aufgenommen werden kann.
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Zur Herstellung der Lagerflächen 29 wird das Bearbeitungswerkzeug 38 in Vorschubrichtung V bei Aufrechterhaltung einer Drehbewegung 42 bewegt und auf diese Weise werden gleichzeitig die halbzylinderförmigen Teilflächen 26 an der Oberseite des Zylinderkopfes 16 und die halbzylinderförmigen Teilflächen 27 an der Unterseite des Nockenwellenlagerdeckels 28 ausgebildet.
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Während der gesamten Bearbeitung der Lagerflächen 29 für die Aufnahme der Nockenwellen 20, 21 mit den Teilflächen 26, 27 befindet sich der Außenumfang 39 der Werkzeugfläche 40 des Bearbeitungswerkzeugs 38 im lichten Abstand A zur Fläche 41 des Zylinderkopfes 16 angeordnet, das Werkzeug 38 berührt also bei der Ausbildung der Lagerflächen 29 die Fläche 41 nicht und es werden daher an der Fläche 41 keine Vertiefungen oder Einbuchtungen oder Ausbuchtungen oder Rücksprünge ausgebildet, welche von der näher anhand von 10 der Zeichnung ersichtlichen Dichtungseinrichtung 43 in Form der in 10 dargestellten Elastomerformdichtung 44 ausgeglichen werden müssten. Auch müssen Vertiefungen oder Einbuchtungen oder Ausbuchtungen oder Rücksprünge auch nicht bereit gehalten werden, da das Bearbeitungswerkzeug 38 in diese der Bearbeitung der Lagerflächen 29 nicht eintauchen muss.
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Dadurch, dass die Dichtfläche 36 keine Vertiefungen oder Einbuchtungen oder Ausbuchtungen oder Rücksprünge aufweist, kann die Dichtungseinrichtung 43 vollständig eben oder flach ausgebildet werden und zwar im Bereich der auf der Dichtfläche 36 aufliegenden Aufnahmefläche 45. Die in 10 dargestellte Elastomerformdichtung 44 ist eben ausgebildet und weist zusätzlich eine optionale Umlaufkante 46 auf, welche der zentrierenden Anordnung der Elastomerformdichtung 44 an der Fläche 41 dient.
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Wie es anhand von 5 und 6 der Zeichnung ersichtlich ist, besitzt die Dichtfläche 36 des Zylinderkopfes 16 einen entlang der Dichtfläche 36 gleich bleibenden Abstand zur Montagefläche 17, die Montagefläche 17 ist eben oder flach ausgebildet, auch die Dichtfläche 36 ist eben oder flach ausgebildet.
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Die 5 der Zeichnung zeigt, dass die Dichtfläche 36 frei ist von in Richtung zur Montagefläche 17 verlaufenden Vertiefungen, die Dichtfläche 36 besitzt also keine Rücksprünge, Einbuchtungen oder Vertiefungen oder Ausbrüche, welche in Richtung der Montagefläche 17 verlaufen. Dies sorgt dafür, dass die Dichtungseinrichtung 43 solche Rücksprünge, Einbuchtungen oder Vertiefungen oder Ausbrüche auch nicht ausweisen oder ausgleichen muss und daher im Dichtflächenbereich auch kein zusätzliches flüssiges Dichtmaterial eingebracht werden muss, wie dies bislang üblicherweise bei Zylinderköpfen mit halbmondförmigen Vertiefungen der Fall ist.
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13 der Zeichnung zeigt einen solchen bekannten Zylinderkopf einer bekannten Brennkraftmaschine. Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, weist der Zylinderkopf im Bereich der Dichtfläche in Richtung zur Montagefläche 17 rückspringende Ausbuchtungen 47 auf, welche in form- und flächenkomplementärer Ausbildung auch bei einer dort anzuordnenden Dichtungseinrichtung vorhanden sein müssten. Diese Bereiche der Ausbuchtungen 47 zeigen oftmals Schmierölnebel nach einem längeren Betrieb der bekannten Brennkraftmaschine und die erfindungsgemäße Ausbildung der Brennkraftmaschine sorgt dafür, dass solche Schmierölnebel sicher vermieden werden, da die Brennkraftmaschine 1 nach der Erfindung solche Ausbuchtungen 47 nicht mehr besitzt.
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2 der Zeichnung zeigt, dass sich die Dichtfläche 36 im Abstand zur unteren Lagerflächenebene 33 angeordnet befindet wie dies anhand der ohne die Ventildeckelhaube 34 dargestellten Konfiguration der Brennkraftmaschine 1 nach der Erfindung ohne weiteres ersichtlich ist. 12 der Zeichnung zeigt eine der Darstellung nach 2 der Zeichnung ähnliche Darstellung der Brennkraftmaschine 1 von der Seite mit der am Zylinderkopf 16 angeordneten Ventildeckelhaube 34, welche mit der Unterseite 48 an der Dichtfläche 36 eben aufliegt.
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6 der Zeichnung zeigt, dass der Zylinderkopf 16 im Bereich der die Teilfläche 26 aufweisenden Lagerflächen 29 eine Aufnahmefläche 49 für die Aufnahme des in 7 der Zeichnung dargestellten Nockenwellenlagerdeckels 28 besitzt.
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6 der Zeichnung zeigt auch, dass die Aufnahmefläche 49 in Hochachsrichtung H des Zylinderkopfes 16 oberhalb der Dichtfläche 36 ausgebildet ist. Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass auch ein nicht näher dargestelltes Bearbeitungswerkzeug während der Bearbeitung der Aufnahmeflächen 49, die auch in 5 der Zeichnung dargestellt sind und an denen die in 7 der Zeichnung dargestellten Auflageflächen 50 des Nockenwellenlagerdeckels 28 zur Anlage kommen, nicht mit der Dichtfläche 36 beziehungsweise der Fläche 41, an der die Dichtfläche 36 ausgebildet wird, in Kontakt kommt und somit auch bei der Fertigung der Aufnahmefläche 49 die Fläche 41 nicht mit Ausbuchtungen, Einbuchtungen, Rücksprüngen oder Vertiefungen ausgebildet wird.
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Der Nockenwellenlagerdeckel 7 nach 7 zeigt die im Schnitt halbkreisförmigen Teilbereiche 27, welche zur Ausbildung der Lagerflächen 29 zur Aufnahme der Nockenwellen 20, 21 vorgesehen sind.
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Wie es anhand von 1 und auch der perspektivischen Darstellung der Brennkraftmaschine 1 nach 11 der Zeichnung ersichtlich ist, besitzt die Brennkraftmaschine 1 eine erste, den Einlassventilen 15A zugeordnete Einlassnockenwelle 20 und eine zweite, den Auslassventilen 15B zugeordnete Auslassnockenwelle 21.
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11 zeigt die Brennkraftmaschine 1 nach der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung ohne die Ventildeckelhaube 34 an der Oberseite des Zylinderkopfes 16. Die Einlassnockenwelle 20 befindet sich mit ihren Laufflächen 23 (siehe 8) in den an der Oberseite des Zylinderkopfes 16 ausgebildeten Teilflächen 26 der Lagerflächen 29 zur Aufnahme der Nockenwellen angeordnet. Der Nockenwellenlagerdeckel ist bei der Darstellung nach 11 zur besseren Übersichtlichkeit weggelassen worden.
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Wie es anhand von 11 der Zeichnung ersichtlich ist, ist die Brennkraftmaschine 1 nach der vorliegenden Erfindung als Reihenmotor mit zwei Arbeitszylindern 6 ausgebildet, wie es anhand der jeweiligen Auslassöffnung 51 der Arbeitszylinder 6 ersichtlich ist.
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Die Brennkraftmaschine 1 weist jeweils zwei Einlassventile 15A pro Arbeitszylinder 6 auf und auch zwei Auslassventile 15B, wie dies anhand der in 8 der Zeichnung ersichtlichen Nocken 52 der dort dargestellten Nockenwelle 20 ersichtlich ist. Die Auslassnockenwelle 21, welche anhand von 1 der Zeichnung ersichtlich ist, ist komplementär ausgebildet und besitzt auch jeweiligen Nocken 52, mit denen die Auslassventile 15B betätigt werden können.
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Die Nockenwellen 20, 21 sind mit den jeweiligen Laufflächen 23 in den Lagerflächen 29 des Zylinderkopfes direkt aufgenommen, d. h. ohne eine separate Lagerschale zur Bildung der jeweiligen Gleitlager, und werden von einem Schmiermittelstrom einer nicht näher dargestellten Schmiermittelpumpe des Schmierölkreislaufes der Brennkraftmaschine 1 mit Schmieröl versorgt.
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Die näher anhand von 10 der Zeichnung ersichtliche Elastomerformdichtung 44 ist im Bereich der Dichtfläche 36 zwischen dem Zylinderkopf 16 und der Ventildeckelhaube 34 angeordnet. Die Ventildeckelhaube besitzt auch einen in 12 der Zeichnung lediglich schematisch dargestellten Anschluss 53 zur Aufnahme einer Einrichtung zur Entlüftung der Kurbelgehäusekammer 3 der Brennkraftmaschine 1, sodass sich auch der Anschluss 53 außerhalb der Dichtfläche 36 angeordnet befindet.
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14 der Zeichnung schließlich zeigt eine Seitenansicht eines Motorrads 54 mit einem Vorderrad 55 und einem Hinterrad 56 und einer Brennkraftmaschine 1 nach der vorliegenden Erfindung. Das Motorrad 54 zeichnet sich dadurch aus, dass die dort vorgesehene Brennkraftmaschine 1 im Bereich der Dichtfläche 36 keine Vertiefungen oder Rücksprünge oder Ausbuchtungen oder Einbuchtungen aufweist, dies vorstehend ausführlich erläutert wurde.
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Hinsichtlich vorstehend im Einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im Übrigen ausdrücklich auf die Patentansprüche und die Zeichnung verwiesen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- Kurbelgehäuse, Motorgehäuse
- 3
- Kurbelgehäusekammer
- 4
- Längsmittelachse
- 5
- Kurbelwelle
- 6
- Arbeitszylinder
- 7
- Kolbenlaufbahn
- 8
- Arbeitszylinder
- 9
- Pleuelstange
- 10
- Kolbenboden
- 11
- Brennraum
- 12
- Oberseite
- 13
- Unterseite
- 14
- Gaswechselventile
- 15A
- Einlassventile
- 15B
- Auslassventile
- 16
- Zylinderkopf
- 17
- Montagefläche
- 18
- Aufspannfläche
- 19
- Nockenwelle
- 20
- Einlassnockenwelle
- 21
- Auslassnockenwelle
- 22
- Längsmittelachse
- 23
- Lauffläche
- 24
- Nockenwellenlager
- 25
- Oberseite
- 26
- Teilfläche
- 27
- Teilfläche
- 28
- Nockenwellenlagerdeckel, Lagerbrücke
- 29
- Lagerfläche
- 30
- Längsmittelachse
- 31
- Längsmittenebene
- 32
- obere Lagerflächenebene
- 33
- untere Lagerflächenebene
- 34
- Ventildeckelhaube
- 35
- Aufnahmefläche
- 36
- Dichtfläche
- 37
- Dichtflächenebene
- 38
- Bearbeitungswerkzeug
- 39
- Außenumfang
- 40
- Werkzeugfläche
- 41
- Fläche
- 42
- Drehbewegung
- 43
- Dichtungseinrichtung
- 44
- Elastomerformdichtung
- 45
- Aufnahmefläche
- 46
- Umlaufkante
- 47
- Ausbuchtungen
- 48
- Unterseite
- 49
- Aufnahmefläche
- 50
- Auflagerfläche
- 51
- Auslassöffnung
- 52
- Nocken
- 53
- Anschluss
- 54
- Motorrad
- 55
- Vorderrad
- 56
- Hinterrad
- D
- Lagerdurchmesser
- H
- Hochachse
- A
- Abstand
- V
- Vorschubrichtung
