DE19603692A1

DE19603692A1 - Zylinderkopfdeckel mit integrierter Nockenwellen-Lagergasse für Kolbenverbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE19603692A1
Application number: DE1996103692
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr Oetting
Original assignee: MBI MASCHINEN und BAUINGENIEUR
Current assignee: MBI MASCHINEN und BAUINGENIEUR
Priority date: 1996-02-02
Filing date: 1996-02-02
Publication date: 1997-08-07

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopfdeckel mit integrierter Nockenwellen-Lagergasse für Kolbenverbrennungsmotoren gemäß der im Oberbegriff des Anspruches beschriebenen Gattung.

Vorbekannt ist durch die Schrift DE 42 21 504 A1 ein Zylinderkopfdeckel mit integrierter Nockenwellen-Lagergasse für Kolbenverbrennungsmotoren mit im Zylinderkopf ange ordneten Ladungswechselventilen sowie ggf. diesen zugeordneten Übertragungshebeln oder Tassenstößeln. Dabei verlaufen in der Zylinderkopfhaube integrierte, um 90° gebogene Ansaugrohrabschnitte, die an Ansaugkanäle im Zylinderkopf angeflanscht sind, teilweise die Oberseite des Zylinderkopfdeckels bildend, über dessen obere Fläche.

Vorbekannt ist es durch die Schriften DE 29 48 572 A1; DE 30 18 838 A1; DE 30 20 818 A1; DE 41 05 233, Zylinderkopfdeckel aus Kunststoff mittels Schichten unterschiedlicher Struktur herzustellen, die jeweils auf die gewünschte Eigenschaft, z. B. zur Schalldämpfung oder Schalldämmung, eingestellt wird. Gezeigt sind Strukturen mit geschichteten hart- und weichgestellten Kunststoffen, mit Fasern oder Drahtgeflecht bzw. von skelettartigen Ein lagen aus Metall verstärkt oder tragfähigem Kunststoff getragenen Wandteilen.

Vorbekannt ist es durch die Schrift DE 38 41 203 A1, Kurbelgehäuse einschließlich der Kurbelwellenlagersitze von kleinen Verbrennungsmotoren in Kunststoff auszuführen und dabei an Dichtpartien eingelagerte elastische Dichtprofile vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopfdeckel mit integrierter Lager gasse für Nockenwellen zu schaffen, dessen Gestaltung auf die Anwendung einer Gemisch bauweise mit Metall bzw. jeweils unterschiedlichen, spezifisch geeigneten Kunststoffarten zur Lagerung, Geräuschdämmung und -dämpfung und Dichtung abgestimmt ist. Dabei sollen die von der Nockenwelle verursachten Beanspruchungen des Zylinderkopfdeckels bei langer Lebensdauer aufgenommen werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptan spruches genannten Mittel gelöst. Es wird ein Zylinderkopfdeckel aus Kunststoffverbund erzielt, der neben seiner Abdeckungsfunktion gleichzeitig den Lagerträger der Nocken welle und das Schalldämpfungs- und -dämmungselement über dem Ventiltrieb bildet. Bei entsprechender Auslegung kann die Schalldämpfung und -dämmung gleichzeitig für Ansaugrohre mit genutzt werden.

Der schichtweise Aufbau unter Anwendung einer weichen, dauerelastischen Schicht bietet gleichzeitig die Möglichkeit einer Dichtfunktion an der Auflagefläche des Zylinder kopfes.

Weitere Ausgestaltungsmerkmale der Unteransprüche sind im Zusammenhang mit ihren Wirkungen in der Beschreibung genannt.

An Hand einer Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Nockenwellenlagergasse eines erfindungs gemäßen Zylinderkopfdeckels.

Fig. 2 einen Teilschnitt quer zur Nockenwellenlagergasse mit Blickrichtung auf das Nockenwellenlager auf der Antriebsseite.

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopfdeckel 1 mit integrierter Nockenwellen-Lagergasse, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Die im Zylinderkopf angeordneten Ladungswechselventile, denen jeweils Übertragungshebel oder Tassenstößel zugeordnet sind, werden von einem Zylinderkopfdeckel 1 aus Kunststoff mit der Nockenwelle 3 überdeckt. Ein Lagergassen träger 2 im Zylinderkopfdeckel 1 bildet die Nockenwellenlagerung mit den einzelnen Lagerstellen 21; 22 und 24 und ist gleichzeitig auch Bezugskörper für die Zuordnung der Nockenwelle 3 zu den im Zylinderkopf 4 gelagerten Ventiltriebselementen (nicht darge stellt), mit denen die Nocken im Eingriff stehen.

Der Lagergassenträger 2 ist mindestens an der Antriebsseite 31 der Nockenwelle 3 und vorzugsweise auch an der entgegengesetzten Nockenwellenseite mit einem geschlossenen Lager 21 ausgestattet. Geschlossene Lager 21 ggf. 24 übernehmen vorzugsweise die axiale Führung der Nockenwelle 3.

Die übrigen Nockenwellenlager 22 sind als, zu den Ventilen hin, offene Stützschalen ausgebildet. Dies ist durch die einseitige Krafteinwirkung seitens der Ventiltriebselemente möglich.

Der Lagergassenträger 2 kann aus Metall, metall-, faserverstärktem oder durch Einlagen E2 verstärktem Kunststoff bestehen. Er erstreckt sich über die Länge des Zylinderkopfdeckels 1 und weist mindestens an der Nockenwellen-Antriebsseite 31 einen Abstandssteg 25 bzw. 81 auf.

Zusätzlich ist der Lagergassenträger 2 jeweils in den Ebenen EA von Abstandsstegen 25 mit Schraubendomen (nicht dargestellt) versehen, die über durchgehende Verschraubungen, z. B. Schrauben 7, einen sicheren Formschluß des Zylinderkopfdeckels 1 an der Auflage fläche 41 des Zylinderkopfes 4 über den Lagergassenträger 2 als Bezugskörper für die Zuordnung der Nockenwelle 3 zu den im Zylinderkopf 1 geführten oder gelagerten Ventil triebselementen gewährleisten. Der Lagergassenträger 2 ist als tragende Struktur in dem als Kunststoffgehäuse ausgeführten Zylinderkopfdeckel 1 durch Umspritzen eingelagert. Dabei ist eine zum Zylinderkopf 4 hin dichtende Flanschpartie 20 vorgesehen.

Um den Lagergassenträger 2 ist außen eine weichgestellte, dauerelastische Kunststoff schicht 51 angeschäumt, auf der wiederum eine harte nach außen gerichtete Kunststoff schicht 52 aufgebracht ist. Diese Schichten 51; 52 bilden ein Außengehäuse 5. Die harte Kunststoffschicht 52 ist vorteilhaft mit einem schweren Füllstoff versehen, um eine gute Schalldämpfung und -dämmung des Ventiltriebes oder auch von Ansauggeräuschen zu erzielen. Die harte Kunststoffschicht 52 ist zum Vermeiden der Aufnahme von Körper schall nicht mit dem Zylinderkopf 4 verspannt, bildet jedoch eine Formbegrenzung für die weichgestellte elastische Kunststoffschicht 51 vorzugsweise im Bereich von Dichtflächen. Sie kann auch im Bereich von Dichtflächen ebenso wie der Lagergassenträger 2 mit Wül sten 53 versehen sein, um den elastischen Kunststoffschichten besseren Halt zu geben.

Zur Integration der Schmierung für die Nockenwelle 3 weist der Lagergassenträger 2 eine oder mehrere zur Lagerachse parallel verlaufende Verteilerbohrungen 26 mit radialen Abzweigkanälen 27 auf.

In den Lagerflächen 21; 22; 24 des Lagergassenträgers 2 können Lagerhalbschalen 28 lösbar befestigt angeordnet sein. Die zur Nockenwelle 3 gerichteten Schmieraussparungen erhalten dabei eine Verbindung zu den radialen Abzweigkanälen 27. Die Schmierausspa rungen sorgen dafür, daß das Öl an der tribologisch richtigen Stelle ins Lager eintritt. Für geschlossene Lageranordnungen 21 bzw. 24 sind die jeweils zugehörigen Deckel am Lagergassenträger 2 mittels Schrauben verbindbar. Die innere Lagerhälfte, der Deckel 8 ist gleichzeitig als Abstandssteg 81 ausgebildet, wobei vorzugsweise ein im Zylinderkopf 4 eingeschraubtes Schraubelement - Schraube 7 - den Abstandssteg 81 durchdringt. Auf diese Weise wird der Abstandssteg 81 am Deckel 8 in formschlüssigen Kontakt mit der Auflagefläche 41 am Zylinderkopf 4 gehalten, dabei wird die weichgestellte, elastische Kunststoffschicht 51 unter Deformation um den Weg 6 kraftschlüssig verspannt. Möglich ist es, elektrische Leitungen in die Wände des Zylinderkopfdeckels 1 mit einzu gießen. Ebenso können Aufnahmeaussparungen für Zündspulen in seiner Oberfläche angeordnet sein (nicht dargestellt).

Die elektrischen Leitungen sollten so in die Aufnahmeaussparungen einmünden, daß die notwendigen elektrischen Verbindungen zur Zündspule oder den Zündspulen automatisch durch das Anbringen derselben hergestellt wird.

Der erfindungsgemäße mehrschichtige Aufbau ist besonders günstig, wenn die an den Ansaugkanälen im Zylinderkopf 4 angeflanschten Ansaugrohrabschnitte integriert in den Zylinderkopfdeckel 1 einstückig durch die den Lagergassenträger 2 umgebende Kunst stoffschale 5 und -Trägerkontur gebildet sind (nicht dargestellt).

Die weichelastische Kunststoffschicht 51 dämpft dann im Zusammenwirken mit der harten nach außen gerichteten Kunststoffschicht die Ansaugrohrgeräusche wirksam. Vorteilhaft kann im Lagergassenträger gleichzeitig eine Wellendichtung aufgenommen werden.

Der Lagergassenträger 2 kann skelettförmig ausgeführt sein, wobei Aussparungen 29 nur durch die weichelastische und auch öldichte Kunststoffschicht 51 und folgend die harte Kunststoffschicht 52 ausgefüllt sein können (siehe Fig. 1).

In Fig. 2 ist der Zylinderkopfdeckel 1 vor dem Anziehen der Schrauben 7 gezeigt. Es ist der Deformationsweg s der weichgestellten Kunststoffschicht 51 erkennbar, der sich bei fest auf dem Zylinderkopf 4 aufgeschraubten Zylinderkopfdeckel 1 ergibt. Flanschpartie 20 und Abstandsstege 25 ruhen in diesem verspannten Zustand auf der Auflagefläche 41 des Zylinderkopfes 4 - nicht dargestellt

Bezugszeichenliste

1 Zylinderkopfdeckel
2 Lagergassenträger
20 Flanschpartie
21 Nockenwellenlager, geschlossen ausgeführt, auf der Antriebsseite der Nockenwelle
22 Nockenwellenlager, ausgeführt als zu den Ventilen hin offene Stützschalen
24 Nockenwellenendlager, nicht Antriebsseite
25 Abstandssteg
26 Verteilerbohrung
27 Abzweigkanäle
28 Lagerschale
29 Aussparungen in 2
3 Nockenwelle
31 Antriebsseite der Nockenwelle
4 Zylinderkopf
41 Auflagefläche an 4
5 Außengehäuse
51 weichgestellte, elastische Kunststoffschicht
52 harte Kunststoffschicht, ggf. mit schwerem Füllstoff versehen
6 Wellendichtung
7 Schraube
8 Deckel
81 Abstandssteg
EA Lagerebenen
E2 Einlage - Skelettstruktur - von 2
s Deformationsweg von 51

Claims

1. Zylinderkopfdeckel mit integrierter Nockenwellen-Lagergasse für Kolbenverbrennungs motoren und im Zylinderkopf angeordneten Ladungswechselventilen und ggf. diesen zugeordneten Übertragungshebeln oder Tassenstößeln, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopfdeckel (1) aus Kunststoff hergestellt ist und einen Lagergassen träger (2) für die Nockenwellenlagerung (21; 22; 24) aufweist.

2. Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Lagergassenträger (2) mindestens an der Antriebsseite (31) der Nocken welle (3) und vorzugsweise auch an der entgegengesetzten Nockenwellenseite mit einem geschlossenen Lager (21 bzw. 24) ausgestattet ist, während die übrigen Nockenwellenlager (22) als zu den Ventilen hin offene Stützschalen ausgebildet sind.

3. Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale;

- der Lagergassenträger (2) aus Metall, metall-, faser- oder durch Einlagen (E2) verstärktem Kunststoff erstreckt sich etwa über die Länge des Zylinderkopfes (4) und weist mindestens an der Nockenwellen-Antriebsseite (31) einen Abstandssteg (25) auf,
- der Lagergassenträger (2) weist jeweils in den Ebenen von Abstandsstegen (25) Schraubendome (81) auf,
- der Lagergassenträger (2) ist in ein Kunststoffgehäuse (5) durch Umspritzen eingelagert,
- der Lagergassenträger (2) weist eine zum Zylinderkopf (4) dichtende und tragende Flanschpartie (20) auf,

4. Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale;

- in dem das den Zylinderkopfdeckel (1) bildende Kunststoffgehäuse (5) ist der Lagergassenträger (2) von einer Kunststoffschale umgeben, welche aus einer weichgestellten, elastischen Kunststoffschicht (51) besteht, auf der eine harte, nach außen gerichtete Kunststoffschicht (52) ruht.

5. Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die harte Kunststoffschicht (52) mit einem schweren Füllstoff versehen ist.

6. Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die harte Kunststoffschicht (52) nicht mit dem Zylinderkopf (4) verspannt ist, jedoch eine Formbegrenzung für die weichgestellte Kunststoffschicht (51) vor zugsweise im Bereich von Dichtflächen bildet, wo die weichgestellte Kunststoff schicht (51) auch durch Wülste (53) zusätzlich gehalten werden kann.

7. Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagergassenträger (2) eine oder mehrere zur Lagerachse parallel ver laufende Verteilerbohrungen (26) mit radialen Abzweigkanälen (27) aufweist.

8. Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Lagerflächen (21; 22) des Lagergassenträgers (2) Lagerhalbschalen (28) lösbar befestigt einbringbar sind, wobei Schmieraussparungen eine Verbindung zu den radialen Abzweigkanälen (27) aufweisen.

9. Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schmieraussparungen das Öl an der Stelle zwischen die zu schmierenden Flächen bringen, wo die Nockenwelle sich in die obere Lagerschale hineindreht.

10. Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Deckel (8) und Lagergassenträger (2) mittels Schrauben (7) zu zweiteiligen, geschlossenen Lagern verbindbar sind.

11. Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiteiligen, geschlossenen Lager (21; 22; 24) am Lagergassenträger (2) mindestens mit einer durchgehenden Schraube (7) gegen den Zylinderkopf (8) verschraubbar sind.

12. Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Leitungen in seinen Wänden eingegossen sind.

13. Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Aufnahmeaussparungen für Zündspulen in seiner Oberfläche so angeordnet sind, daß die notwendigen elektrischen Verbindungen zu den eingegossenen elektrischen Leitungen automatisch durch das Anbringen der Zündspulen herge stellt werden.

14. Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an Ansaugkanäle im Zylinderkopf angeflanschte Ansaugrohrabschnitte einstückig durch das den Lagergassenträger (2) umgebende Kunststoffgehäuse (5) oder die Kunststoff-Trägerkontur gebildet sind, wobei die weichelastische Kunst stoffschicht (51) von der harten nach außen gerichteten Kunststoffschicht (52) umgeben ist.