DE19712658A1

DE19712658A1 - Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19712658A1
Application number: DE1997112658
Authority: DE
Inventors: Markus Dipl Ing Deberle; Gerald Fischer
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 1998-10-01

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von in einer Reihe angeordneten Zylindern nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Hintergrund der Erfindung

Zylinderköpfe nach den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1 sind der Fachwelt hinreichend bekannt und müssen an dieser Stelle nicht näher be schrieben werden. Durch Bohrungen der zwischen den Zylindern angeordneten Stege sind Steckachsen gesteckt, auf welchen Steckachsen einenends Schwing hebel schwenkbeweglich gelagert sind. Diese Schwinghebel dienen der Beauf schlagung von Gaswechselventilen und werden im Hubsinne von Nocken einer Nockenwelle beaufschlagt.

Ist der Fachmann nun bestrebt, einen derartigen für Schwinghebel ausgelegten Zylinderkopf für einen Tassenstößelbetrieb umzurüsten, so bereitet ihm dies erhebliche Schwierigkeiten. Da die Tassenstößel Führungsbohrungen zur Über tragung der Hubbewegung von den Nocken auf darunterliegende Gaswechsel ventile benötigen, muß der gesamte Zylinderkopf komplett neu konstruiert und mit neuen Formen gegossen werden. Diese Maßnahmen erweisen sich als äußerst zeit- und kostenaufwendig.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Zylinderkopf der vorgenannten Gattung zu schaffen, bei welchem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und bei dem insbesondere mit einfachen Mitteln und ohne konstruktive Änderungen ein Einsatz von sowohl Schwinghebeln als auch Tassenstößeln wahlweise oder in Kombination möglich ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst, wobei zweckmäßige Konkretisierungen der Erfindung Gegenstand der nachfolgenden Unteransprüche sind.

Durch die zwischen den Stegen des Zylinderkopfes positionierten erfindungs gemäßen Brücken als separate Bauteile kann auf aufwendige Umarbeitungen an bisher bestehenden Zylinderköpfen für Schwinghebel verzichtet werden. Diese Brücken sollen nach der Erfindung durch sich längs erstreckende Achsen fixiert werden, welche Achsen in den bisherigen Bohrungen für die Steckachsen der Schwinghebel verlaufen können. Somit ist mit einfachen Mitteln eine Umrüst möglichkeit eines Zylinderkopfes für Schwinghebel auf einen derartigen für Tassenstößel geschaffen.

Mit vom Schutzumfang dieser Erfindung ist eine Lösung eingeschlossen, bei welcher die vorschlagsgemäßen Brücken über andere Mittel, beispielsweise Verbindungen zwischen jeder Brücke und den Stegen bzw. Verbindungen zwischen jeder Brücke und dem darunterliegenden Zylinderkopf befestigt sind.

In Konkretisierung der Erfindung ist es vorgeschlagen, die in den Brücken oszillierenden Tassenstößel mit hydraulischen Spielausgleichselementen zu versehen. Eine Beaufschlagung der zur Versorgung der hydraulischen Tassen stößel vorgesehenen Pfade in den Brücken mit Hydraulikmittel ist über einen Längskanal in der Achse vorgesehen. Dieser Längskanal kann beispielsweise in einfacher Art und Weise aus einem der Stege mit Hydraulikmittel gespeist werden.

Gleichzeitig ist in Fortbildung der Erfindung vorgeschlagen, wenigstens einen Teil der in den Führungsbohrungen der Brücken oszillierenden Tassenstößel auf unterschiedliche Nockenhübe schaltbar auszulegen. Beispielsweise können bei Fünfventiltechnik zwei von drei Führungsbohrungen in jeder Brücke mit schalt baren Tassenstößeln versehen sein, wobei die verbleibende Führungsbohrung mit einem nichtschaltbaren Tassenstößel versehen ist. Anstatt des nichtschalt baren Tassenstößels kann an dieser Stelle auch ein hebelartiger Nockenfolger appliziert sein, welcher eine Rolle als Nockenabgriff aufweist. Somit ist in diesem Bereich mit einer erheblichen Reduzierung der Reibarbeit zu rechnen. Auch können in sämtlichen Führungsbohrungen der Brücken schaltbare Tassen stößel positioniert werden, wobei diese derartig ausgelegt sein können, daß eine vollkommene Zylinderabschaltung realisiert wird. Ebenfalls ist es denkbar, daß Tassenstößel in den Führungsbohrungen der Brücken eingesetzt werden, welche einen Teil- und Maximalhub bzw. eine Hubvariation zwischen 0- und Maxi malhub des beaufschlagten Gaswechselventils erzeugen können.

Zusätzlich ist es Gegenstand der Erfindung, daß, bei einer lediglich teilweisen Anwendung von schaltbaren Tassenstößeln in den Führungsbohrungen, diese Tassenstößel separat über den darunterliegenden Pfad hydraulisch versorgt sind, und die nichtschaltbaren Tassenstößel über den Pfad der gegenüberliegenden Gaswechselventilreihe hydraulisch versorgt werden.

Die erfindungsgemäße Brückenkonstruktion gestattet ebenfalls eine Trennung der hydraulischen Versorgung der in ihr verlaufenden Tassenstößel von der Schmiermittelversorgung der Nockenwellenlager. Änderungen der Ölkanäle an bisherig bestehenden Schwinghebelzylinderköpfen erweisen sich als nicht erforderlich.

Vorgesehen ist eine Anwendung der erfindungsgemäßen Brücke an Zylinderköp fen für Brennkraftmaschinen mit Mehrventiltechnik wie Drei-, Vier- bzw. Fünf ventiltechnik und DOHC-Aufbau. Jedoch ist eine Anwendung einer derartigen Brücke auch bei Zylinderköpfen mit OHC-Technik denkbar.

Eine Befestigung der Brücke ist in einfacher Ausgestaltung der Erfindung durch Schraubmittel bzw. ähnlich geeignete Fixiermittel gegenüber der Achse her stellbar.

Selbstverständlich bezieht sich der Schutzumfang dieser Erfindung auch auf Brücken, die in jeder Art von Zylinderköpfen für schwenkbare Nockenfolger eingebaut sind; so z. B. Zylinderköpfe für Kipphebeltriebe bzw. Abstützelement triebe sowie die genannten Schwinghebeltriebe u. a.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Zylinderkopf mit erfindungs gemäßer Brücke;

Fig. 2 eine Seitenansicht auf eine Brücke ähnlich der in Fig. 1 ge zeigten;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Brücke mit vier Führungsbohrungen;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Brücke nach Fig. 3, jedoch mit fünf Führungsbohrungen und

Fig. 5 eine Ansicht der die Brücken fixierenden Achse.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt einen Zylinderkopf 1, so wie er bisher für einen Schwinghebeltrieb ausgelegt war.

Der Zylinderkopf 1 besteht aus einer Mehrzahl von nicht dargestellten und in Reihe angeordneten Zylindern. Denkbar ist eine Anwendung dieser Erfindung auch bei V- bzw. Boxermotoren. Zwischen den Zylindern und axial außerhalb der äußeren Zylinder sind Stege 2 für Nockenwellenlager 3 angeordnet. Die Stege 2 besitzen parallel zur Längsachse des Zylinderkopfes verlaufende und zueinander fluchtende Bohrungen 4. Durch die Bohrungen 4 sind beim bisheri gen Stand der Technik Steckachsen geführt, auf welchen Schwinghebel zur Beaufschlagung von Gaswechselventilen verlaufen.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist nunmehr im Zylinderkopfbereich und zwischen einander benachbarten Stegen 2 je eine Brücke 5 positioniert. Die Brücken 5 weisen je Bohrungsreihe der Stege 2 parallel zur Längsachse des Zylinderkopfes 1 verlaufende Bohrungen 6 auf (siehe auch Fig. 2, 5). Durch diese Bohrun gen 6 und gleichzeitig durch die Bohrungen 4 der Stege 7 ist nunmehr eine Achse 7 gesteckt. Gleichzeitig verlaufen in jeder Brücke 5 Führungsbohrungen 8 für hydraulische Tassenstößel. Axiallinien der Führungsbohrungen 8 sind hier in Flucht mit Axiallinien der zugeordneten Gaswechselventile. Es sind jedoch auch weitere Gestaltungen denkbar, bei denen diese Flucht nicht hergestellt ist.

Somit ist mit extrem einfachen Mitteln und ohne irgendwelche Änderungen an bisher ausgeführten Zylinderköpfen 1 für Schwinghebel eine Möglichkeit ge schaffen, diese Zylinderköpfe 1 auch für den Einsatz von Tassenstößeln nutzbar zu machen. Sollten die in den Führungsbohrungen 8 oszillierenden Tassen stößel über eine hydraulische Spielausgleichseinrichtung verfügen bzw. auf unterschiedliche Nockenhübe schaltbar ausgelegt sein, so erweisen sich die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen als sinnvoll:
Die aus Fig. 5 ersichtliche Achse 7 besitzt einen Längskanal 9. Der Längskanal 9 wird hier einenends über an einer Radialbohrung 10 anstehendes Hydraulik mittel hydraulisch versorgt. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, daß die Radialbohrung 10 aus einem der Stege 2 bzw. auch einem anderen Bereich des Zylinderkopfes 1 versorgt wird. Die Achse 7 wird durch die aus Fig. 2 ersicht lichen Bohrungen 6 der Brücken 5 gesteckt. Gleichzeitig besitzt die Achse 7 Querbohrungen 11, welche Querbohrungen 11 mit Pfaden 12 in den Brücken 5 kommunizieren.

Die Seitenansicht nach Fig. 2 bezieht sich auf die Ausgestaltung nach Fig. 3 (Vier-Ventiltechnik), wobei in die Führungsbohrungen 8 hydraulische Tassen stößel eingesetzt sind. Von den Pfaden 12 führen Abzweigungen 13 unmittelbar zu den Führungsbohrungen 8, wodurch das Hydraulikmittel zu den in den Führungsbohrungen 8 verlaufenden Tassenstößeln mit hydraulischen Spielaus gleichseinrichtungen geleitet werden kann.

Gleichzeitig kann sich der Fachmann aus Fig. 3 entnehmen, daß es vorgese hen ist, eine Reihe von Führungsbohrungen 8 für Tassenstößel für Auslaßventile und eine Führungsbohrung 8 für einen Tassenstößel für ein Einlaßventil mit Hydraulikmittel zu versorgen. Die weitere Führungsbohrung 8 kann der Auf nahme eines schaltbaren Tassenstößel dienen und wird über einen separaten Pfad 12 aus einer separaten Achse 7 mit Hydraulikmittel getrennt versorgt.

Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Brücke 5, jedoch für Fünf-Ventiltechnik mit fünf Führungsbohrungen 8. Der wesentliche Unterschied zu der vorhergehend erläuterten Ausgestaltung ist, daß hier zwei von drei Führungsbohrungen 8 für Tassenstößel für Einlaßventile aus einem separaten Pfad 12 hydraulisch beauf schlagt werden können. Somit können in diese Führungsbohrungen 8 zwei schaltbare Tassenstößel eingesetzt werden. Dadurch sind getrennte Zuführungen zu nichtschaltbaren und schaltbaren Tassenstößeln geschaffen. Auch ist an dieser Stelle eine Kombination von lediglich mechanisch wirkenden Tassen stößeln in den Führungsbohrungen 8 und schaltbaren Tassenstößeln (ebenfalls ohne hydraulischen Ventilspielausgleich bzw. wahlweise mit) denkbar.

Ein endseitiger Verschluß der vorteilhafterweise durchgebohrten Pfade 12 für das Hydraulikmittel kann durch einfache Kugeln oder ähnliches realisiert wer den.

Wie aus den Fig. 3, 4 entnehmbar, weisen die Brücken 5 weitere Bohrun gen 14 auf. Diese verlaufen in etwa in Zylinderrichtung und dienen einer Befestigung der Brücken 5 auf den jeweiligen Achsen 7, beispielsweise über Schraubmittel bzw. andere Befestigungsmittel. Gleichzeitig ist ein in Nocken richtung liegender Umgebungsbereich der Führungsbohrungen 8 hier mit einer Ausfräsung 15 dargestellt. Diese Ausfräsung 15 garantiert eine ungehinderte Auswanderungsbewegung des beaufschlagenden Nockens.

Zusammenfassend ist somit zu bemerken, daß während der Zylinderkopfferti gung bei Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen für verschiedene Ventiltriebsvarianten lediglich ein Gußrohling verwendet werden braucht. Existiert als Basis für den Gußrohling lediglich ein Zylinderkopf mit Führungs bohrungen für Tassenstößel, kann dieser Zylinderkopf durch entsprechende Ausfräsungen ebenfalls wahlweise für Tassenstößel- bzw. Schwinghebel betrieb ausgelegt werden.

Bezugszeichenliste

1

Zylinderkopf

2

Steg

3

Nockenwellenlager

4

Bohrung (Steg)

5

Brücke

6

Bohrung (Brücke)

7

Achse

8

Führungsbohrung

9

Längskanal

10

Radialbohrung

11

Querbohrung

12

Pfad

13

Abzweigung

14

Bohrung

15

Ausfräsung

Claims

1. Zylinderkopf (1) einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von in einer Reihe angeordneten Zylindern, wobei zwischen den Zylindern und am Ende jeder Reihe von Zylindern sowie quer zu jeder Reihe der Zylinder Stege (2) für Nockenwellenlager (3) verlaufen und wobei die Stege (2) parallel zu jeder Reihe der Zylinder sich erstreckende sowie zueinander fluchtende Bohrun gen (4) für eine oder mehrere Bohrungsreihen für Steckachsen von Schwinghe beln besitzen, dadurch gekennzeichnet,

- daß zwischen einander benachbarten Stegen (2) je eine Brücke (5) mit Führungsbohrungen (8) für direktbetätigte Tassenstößel angeordnet ist;
- daß die Brücken (5) je Reihe der Bohrungen (4) parallel zu jeder Reihe der Bohrungen (4) verlaufende Bohrungen (6) aufweisen und
- daß durch die Bohrungen (6) der Brücken (5) sowie gleichzeitig durch die Bohrungen (4) der Stege (2) je Reihe dieser Bohrungen (6, 4) eine Achse (7) zur Befestigung der Brücken (5) gesteckt ist.

2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Brücken (5) Pfade (12) für Hydraulikmittel verlaufen, welche Pfade (12) unmittelbar bzw. über Abzweigungen (13) in den Führungsbohrungen (8) enden.

3. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine hydrauli sche Versorgung der Pfade (12) in den Brücken (5) über zumindest einen in der jeweiligen Achse (7) verlaufenden Längskanal (9) hergestellt ist, welcher Längs kanal (9) über eine Radialbohrung (10) aus einem der Stege (2) bzw. einem Umgebungsbereich des Zylinderkopfes (1) mit Hydraulikmittel versorgbar ist, wobei je Brücke (5) in der Achse (7) eine Querbohrung (11) verläuft, welche Querbohrung (11) mit dem entsprechenden Pfad (12) kommuniziert.

4. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Führungsbohrungen (8) beweglichen Tasenstößel mit hydraulischen Spielaus gleichseinrichtungen versehen sind, die über die Pfade (12) hydraulisch ver sorgbar sind.

5. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der in den Führungsbohrungen (8) oszillierenden Tassenstößel auf unter schiedliche Nockenhübe schaltbar ausgelegt ist, wobei eine Schaltung in zu mindest einen Hubmodus über das Hydraulikmittel realisiert ist.

6. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Brücke (5) vier Führungsbohrungen (8) (Fig. 3) bzw. fünf Führungsbohrungen (8) (Fig. 4) für Tassenstößel für Vier- bzw. Fünfventiltechnik aufweist, wobei bei einer Ausbildung der Brücke (5) mit fünf Führungsbohrungen (8) drei Führungsboh rungen (8) für Tassenstößel zur Beaufschlagung von Einlaßventilen vorgesehen sind, von welchen Einlaßventilen eines (Vier-Ventiltechnik) bzw. zwei (Fünf-Ventil technik) auf unterschiedliche Nockenhübe in zumindest einen Hubmodus hydraulisch schaltbar ausgebildet ist.

7. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücken (5) je Achse wenigstens eine Bohrung (14) aufweisen, welche Bohrung (14) in etwa in Richtung der Führungsbohrungen (8) verlaufen, wobei durch ein durch jede Bohrung (14) gestecktes Schraub- bzw. Befestigungsmittel die Brücken (5) an der jeweiligen Achse (7) lagefixiert sind.