DE19634958C2 - Zylinderkopfhaube - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfhaube als einstückig gegossenes Kunststoffteil mit wenigstens einer integrierten Schmiermittelleitung, wobei die Zylinderkopfhaube auf einen eine Nockenwelle enthaltenden Zylinder­ kopf einer Brennkraftmaschine aufsetzbar ist und die Schmiermittelleitung wenigstens teilweise über die Länge der Nockenwelle verläuft.

Eine gattungsgemäße Zylinderkopfhaube ist aus der Druckschrift DE 43 14 183 A1 bekannt. Dort ist eine Vorrichtung zur Schmierung der mit Ventilbetä­ tigungselementen zusammenwirkenden Nocken einer Nockenwelle, die im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine gelagert ist, offenbart. Über und pa­ rallel zu der Nockenwelle ist eine an eine Schmiermittelquelle angeschlosse­ ne Schmiermittelleitung angeordnet, die auf Nocken oder Ventilbetätigungs­ elemente gerichtete Düsen aufweist. Die Nockenwelle ist von einer Zylinder­ kopfhaube abgedeckt, wobei die Schmiermittelleitung von einem Kanal in der Zylinderkopfhaube gebildet ist. Die Zylinderkopfhaube ist dabei aus Kunststoff mit einem üblichen Spritzgießverfahren hergestellt. Die Herstel­ lung des Kanals und der Düsen erfolgt durch Bohren.

Es sind somit zwei unterschiedliche aufeinanderfolgende Arbeitsgänge zur Herstellung dieser Zylinderkopfhaube erforderlich - das Gießen des Zylinder­ kopfhaubenkörpers und das anschließende Bohren des Kanals und der Dü­ sen. Insbesondere das Bohren des langen Kanals mit relativ großem Durchmesser ist aufwendig. Zudem sind durch den Bohrvorgang ein kreis­ förmiger Querschnitt und ein geradliniger Verlauf des Kanals vorgegeben, wodurch der konstruktive Gestaltungsraum und Anpassungen an Anschluß und Anbauteile eingeschränkt sind. Insbesondere sind durch Bohren keine Kanalverzweigungen oder Ringkanäle herstellbar.

Weiter ist hier durch eine Bohrung ein Zuführkanal zum Kanal hergestellt, der in einer Lagerfläche der Zylinderkopfhaube mündet und dort mit einer Schmiermittelversorgungsleitung im Zylinderkopf verbindbar ist.

Es ist auch bekannt, als Schmiermittelleitung Spritzrohrleitungen zu den Nockenbahnen vorzusehen (Druckschrift DE-OS 27 03 519). Diese Spritz­ rohrleitungen sind jedoch separate Bauteile, die in aufwendiger Weise nicht in die Zylinderkopfhaube integriert sind.

Ähnlich einer solchen Spritzrohrleitung sind flächige, verbundene Kunst­ stofformteile mit eingeformten Rinnen bekannt. Es werden jeweils zwei zu­ geordnete Kunststofformteile flächig aneinander gelegt und miteinander dicht verbunden, wobei aneinander liegende Rinnen Schmiermittelleitungen erge­ ben. Dabei sind verzweigte und ringförmige Leitungsverläufe möglich. Die Herstellung ist jedoch durch die erforderlichen zwei Formteile und den weite­ ren Herstellschritt einer dichten Verbindung aufwendig. Die Anordnung erfor­ dert zudem einen ungünstig großen Einbauraum.

Weiter sind bei einer bekannten Zylinderkopfhaube (Druckschrift DE 36 09 206 A1) zwei nebeneinander liegende Rinnen über der Nockenwelle vorge­ sehen, die nachträglich mit einem Lochblech abgedeckt und zu Leitungen geschlossen sind. Die eine abgedeckte Rinne bildet eine Schmiermittellei­ tung zu den Nockenlagerstellen und im Bereich der Nocken sind an der an­ deren Rinne Schmiermittelaustrittsöffnungen vorgesehen, wodurch eine Nockenschmierleitung gebildet ist. Auch diese Anordnung erfordert zur Her­ stellung der Schmiermittelleitung mehrere Bauteile und ist somit aufwendig.

Es ist ein Verfahren zur Herstellung hohler Kunststoffformteile bekannt (Druckschriften WO 90/00466 und Kunststoffe 1992, Heft 10, Seiten 881 bis 886), das allgemein als Gasinnendruckverfahren bezeichnet wird. Dabei wird in eine Gußform, die die Außenkontur des Formteils bestimmt, geschmolze­ ner, flüssiger Kunststoff in der Art eines Thermoplasts eingespritzt. Der flüs­ sige Kunststoff kühlt an den Wandungen der Gußform schneller ab als im wandfernen Innenbereich, so daß er im Bereich der Gußformwand nach ei­ ner vorbestimmten Zeit bereits fest, im Innenbereich jedoch noch flüssig ist. In die Gußform wird in diesem Zustand über wenigstens eine Gaszufüh­ rungsöffnung Gas unter Druck eingeführt und dadurch der noch heiße flüssi­ ge Kunststoff im Innenbereich der Form über eine versetzt angebrachte Kunststoffaustrittsöffnung ausgetragen, wodurch ein hohler Formkörper ent­ steht. Dieses Herstellverfahren wird eingesetzt, um bei großvolumigen Formteilen Hohlräume zur Material- und Gewichtsverringerung herzustellen und ggf. durch Hohlstrukturen die Stabilität der Formteile zu erhöhen.

Ferner sind aus der Druckschrift DE 42 09 600 A1 Spritzgußteile aus thermoplastischem Kunststoff als Inneneinbauelemente für Kraftfahrzeuge bekannt. Diese Spritzgußteile sind mit Hohlräumen versehen, welche als Kanäle für Leitungen oder Luftführungswege dienen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Zylinderkopfhaube so weiterzubilden, daß bei geringem Herstellaufwand eine effektive Schmier­ mittelführung mit günstigen Anschlußmöglichkeiten gegeben ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Zylinderkopfhaube mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Indem durch das an sich bekannte Gasinnendruckverfahren in dem Kunst­ stoffteil Kanäle mit Gaszufuhröffnung und Kunststoffaustrittsöffnung gebildet werden, die als Schmiermittelleitung für die Brennkraftmaschine verwendbar sind, ist es im Gegensatz zu dem aufwendigen Bohrvorgang nach dem Stand der Technik möglich, die Schmiermittelleitung kostengünstig in einem Herstellvorgang zusammen mit dem Gießen der Zylinderkopfhaube herzu­ stellen. Dabei kann der Querschnitt der Schmiermittelleitung in weiten Gren­ zen variiert werden und der Verlauf gekrümmt sein. Dazu sind die Verläufe der dickeren Wandbereiche der Zylinderkopfhaube, aus denen bei der Her­ stellung der noch flüssige Kunststoff zur Bildung von Kanälen ausgetragen werden soll, entsprechend anzuordnen.

Und indem die Schmiermittelleitung ringförmig in der Zylinderkopfhaube umläuft, wobei die Kanalöffnungen in einem Bereich der Seitenwand der Zy­ linderkopfhaube liegen, deren Wandstärke größer als die angrenzenden Wandbereiche gewählt ist, sind separate oder zusammenhängende Kanal­ systeme möglich, ggf. in Verbindung mit geeigneten Anordnungen von Gas­ zuführöffnungen und Kunststoffaustrittsöffnungen in der Gießform. Die Gas­ zuführöffnungen und/oder die Kunststoffaustrittsöffnungen können dabei je nach Bedarf an der fertigen Kunststoffhaube als Zuführ- und/oder Austritts­ öffnungen für das Schmiermittel weiterverwendet oder bei nachträglich her­ gestellten anderen Öffnungen verschlossen werden.

Vorteilhaft liegen die Kanalöffnungen mit geringem Abstand nebeneinander in dem Seitenwandbereich der Zylinderkopfhaube, damit ein großer Bereich der Nockenanordnung für eine effektive Schmierung überdeckt wird und An­ schlüsse und Verbindungen an die Schmiermittelleitung reduziert werden können.

Bevorzugt weist die Schmiermittelleitung eine langgestreckte Querschnitts­ form auf. Die an der Schmiermittelleitung auf Nocken der Nockenwelle und/oder damit zusammenwirkende Betätigungselemente gerichtete Öffnun­ gen sind als Schmiermittelaustrittsdüsen angebracht und als nachträglich hergestellte Bohrungen ausgeführt. Diese Bohrungen sollten einen Durch­ messer von ca. 0,5 bis 1,5 mm aufweisen. Damit ist eine Feinabstimmung, ggf. auch mit unterschiedlichen Spritzwinkeln, möglich.

Die Schmiermittelleitung kann nach Anspruch 5 mit einer Schmiermittelver­ sorgungsleitung verbindbar sein, wobei die Verbindung über eine Kanalöff­ nung als Zuführkanal für Schmiermittel erfolgt.

Es kann jedoch gemäß Anspruch 6 zweckmäßig sein, daß die Schmiermit­ telleitung mit einer Schmiermittelversorungsleitung verbindbar ist, wobei die Verbindung über einen als Bohrung ausgeführten Zuführkanal für Schmier­ mittel erfolgt und die Dimensionierung des Kanaldurchmessers für eine ge­ zielte Drosselung des Schmiermitteldrucks auf ca. 4 bis 8 bar genutzt wer­ den kann.

Vorteilhaft mündet ein solcher Zuführkanal nach Anspruch 7 in einer Aufla­ gefläche der Zylinderkopfhaube und ist dort mit einer Schmiermittelversor­ gungsleitung im Zylinderkopf verbindbar. Diese Leitungsverbindung wird so­ mit schnell und einfach lediglich beim Aufsetzen und Anschrauben der Zylin­ derkopfhaube hergestellt.

Eine verbesserte Verbindung ergibt sich gemäß Anspruch 8 über einen den Zuführkanal enthaltenden Anschlußstutzen in einer zugeordneten Stutzen­ aufnahme am Zylinderkopf. Der Anschlußstutzen dient dabei zugleich als Montage- und Zentrierhilfe beim Aufsetzen der Zylinderkopfhaube auf den Zylinderkopf.

Anhand der nachfolgenden Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaube näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Zylinderkopfhaube;

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie A-A nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine auf einen Zylinderkopf aufge­ setzte Zylinderkopfhaube im Bereich einer Schmiermittellei­ tung mit Zuführkanal und Versorgungsleitung entlang der Li­ nie C-C nach Fig. 5;

Fig. 4 einen Querschnitt entsprechend Fig. 3 im Bereich einer Düse entlang der Linie D-D nach Fig. 5; und

Fig. 5 einen Längsschnitt entlang der Linie B-B aus Fig. 3.

In den Fig. 1 und 2 ist schematisch eine Zylinderkopfhaube 1 dargestellt mit integrierten Schmiermittelleitungen 2, 3, 4, 5. Aus dem Querschnitt nach Fig. 2 ist zu ersehen, daß die Wandstärke im Bereich der Schmiermittellei­ tungen 2, 3, 4 und entsprechend an der Schmiermittelleitung 5 größer als an den angrenzenden Wandbereichen gewählt ist.

Die mittlere Schmiermittelleitung 2 ist im oberen Haubenbereich ausgebildet, während die seitlichen Schmiermittelleitungen 3, 4 in den Seitenwandberei­ chen liegen. Die Schmiermittelleitungen 2, 3 und 4 sind über eine Querlei­ tung 5 miteinander verbunden, wodurch sich eine ringförmige Anordnung er­ gibt.

Die Herstellung der Zylinderkopfhaube 1 und die Einbringung der Schmier­ mittelleitungen wird so durchgeführt, daß geschmolzener, flüssiger Kunststoff als Thermoplast in eine entsprechende (nicht dargestellte) Gußform einge­ bracht wird, wobei in den dickwandigen Bereichen an den Schmiermittellei­ tungen 2, 3, 4 und 5 im wandfernen, mittleren Bereich der Kunststoff noch flüssig ist, wenn er bereits an den Wandbereichen durch Abkühlung fest ge­ worden ist. Durch Zuführung von Gas unter Druck an einer Gaszuführöff­ nung, die in der Gußform an der Stelle 6 liegt, wird dieser noch flüssige Kunststoff aus Kunststoffaustrittsöffnungen herausgepreßt, die an den Stel­ len 7 und 8 in der Gußform liegen. Durch das Auspressen dieses noch flüs­ sigen Kunststoffs werden Kanäle hergestellt, die als Schmiermittelleitungen 2, 3, 4 und 5 genutzt werden.

Die verbleibenden Öffnungen an den Stellen 6, 7 und 8 können später für die Schmiermittelzufuhr und ggf. zur Abführung überschüssigen Schmiermittels verwendet werden. Zum Beispiel kann der Schmiermitteltransport entspre­ chend den eingezeichneten Pfeilen erfolgen, wobei die mittlere, obere Schmiermittelleitung 2 für die Schmiermittelzufuhr dient.

In einer weiteren Ausführungsform entsprechend den Fig. 3 bis 5 ist ebenfalls eine ringförmige Anordnung von Schmiermittelleitungen 3, 4 und 5 vorgesehen. Die Schmiermittelzufuhr ist hier dadurch gelöst, daß von der Schmiermittelleitung 3, die mit Hilfe des Gasinnendruckverfahrens hergestellt ist, eine Bohrung als Zuführkanal 9 durch einen auflagerseitigen Anschluß­ stutzen 10 geführt ist. Dieser Anschlußstutzen 10 ist in eine zugeordnete Stutzenaufnahme 11 an einem Zylinderkopf 12 eingesetzt, die über einen dortigen Vorratskanal 13 mit einer Versorgungsleitung 14 verbunden ist. Der Querschnitt der Schmiermittelleitung 3 ist langgestreckt und in der relativ dünnwandigen Seitenwand entlang der Wanderstreckung integriert.

Aus dem Schnitt nach Fig. 4 und der Draufsicht nach Fig. 5 ist zu erse­ hen, daß die Zylinderkopfhaube 1 an einer Auflagefläche 15 über Flansche und Verschraubungen 16 und Dichtungen 21 mit dem Zylinderkopf 12 ver­ bunden ist.

Im Bereich der auf einer Nockenwelle 17 angebrachten Nocken 18 sind auf diese zugerichtete Düsen 19 angebracht, durch die Schmiermittel 20 ausge­ spritzt wird.

Durch die Herstellung der Schmiermittelleitung 3 mit Hilfe des Innendruck­ verfahrens ist dessen Querschnitt entsprechend der dortigen Materialstärke etwa rechteckförmig mit abgerundeten Ecken, so daß ein insgesamt großer Leitungsquerschnitt platzgünstig im Wandbereich unterbringbar ist. Bei einer Bohrung würde sich dagegen zwangsläufig ein kreisförmiger Querschnitt er­ geben. Aus Fig. 5 ist weiter ersichtlich, daß im Bereich des Zuführkanals 9 in der Schmiermittelleitung 3 eine Biegung liegt (ebenso sind in der Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 1 Krümmungen vorhanden). Solche Biegungen und Krümmungen sind bei einer Herstellung solcher Kanäle für die Schmiermit­ telleitungen durch einen Bohrvorgang nicht möglich, da Bohrungen nur geradlinig mit kreisförmigem Querschnitt verlaufen können. Ebensowenig sind durch Bohrungen die beschriebenen, ringförmig integrierten Anordnun­ gen der Schmiermittelleitungen und ein langgestreckter Querschnitt einer Schmiermittelleitung möglich.

Claims (8)

1. Zylinderkopfhaube als einstückig gegossenes Kunststoffteil mit wenig­ stens einer integrierten Schmiermittelleitung, wobei die Zylinderkopfhaube auf einen eine Nockenwelle enthaltenden Zylin­ derkopf einer Brennkraftmaschine aufsetzbar ist und die Schmiermit­ telleitung wenigstens teilweise über die Länge der Nockenwelle ver­ läuft, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. durch das an sich bekannte Gasinnendruckverfahren in dem Kunststoffteil Kanäle mit Gaszufuhröffnung (6) und Kunststoffaus­ trittsöffnung (7, 8) gebildet werden, die als Schmiermittelleitung (2 bis 5) für die Brennkraftmaschine verwendbar sind, und
• 2. die Schmiermittelleitung (2 bis 5) ringförmig in der Zylinderkopf­ haube umläuft, wobei die Kanalöffnungen (6, 7, 8) in einem Be­ reich der Seitenwand der Zylinderkopfhaube liegen, deren Wand­ stärke größer als die angrenzenden Wandbereiche gewählt ist.

2. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalöffnungen (6, 7, 8) mit geringem Abstand nebeneinander in dem Seitenwandbereich der Zylinderkopfhaube liegen.

3. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelleitung (2 bis 5) eine langgestreckte Quer­ schnittsform aufweist.

4. Zylinderkopfhaube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an der Schmiermittelleitung (3) auf Nocken der Noc­ kenwelle (17) und/oder damit zusammenwirkende Betätigungselemente gerichtete Öffnungen als Schmiermittelaustrittsdüsen (19) angebracht sind, die als nachträglich hergestellte Bohrungen ausgeführt sind.

5. Zylinderkopfhaube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schmiermittelleitung (3) mit einer Schmiermittel­ versorgungsleitung (14) verbindbar ist, wobei die Verbindung über eine Kanalöffnung (6, 7, 8) als Zuführkanal für Schmiermittel erfolgt.

6. Zylinderkopfhaube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schmiermittelleitung (3) mit einer Schmiermittel­ versorgungsleitung (14) verbindbar ist und die Verbindung über einen als Bohrung ausgeführten Zuführkanal (9) für Schmiermittel erfolgt.

7. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal (9) in einer Auflagefläche (15) der Zylinderkopfhaube (1) mündet und dort mit einer Schmiermittelversorgungsleitung (14) im Zy­ linderkopf (12) verbindbar ist.

8. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung über einen den Zuführkanal (9) enthaltenden Anschlußstut­ zen (10) in einer zugeordneten Stutzenaufnahme (11) am Zylinderkopf (12) erfolgt.