DE19820310A1

DE19820310A1 - Modulare Zylinderkopfabdeckung

Info

Publication number: DE19820310A1
Application number: DE1998120310
Authority: DE
Inventors: Volker Greif; Stefan Kochert; Klaus Moessinger; Bernd Spaeth
Original assignee: Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 1998-05-07
Filing date: 1998-05-07
Publication date: 1999-11-11

Abstract

Es wird eine modulare Zylinderkopfabdeckung vorgeschlagen, die insbesondere zur Montage auf Verbrennungskraftmaschinen mit einzeln stehenden Zylinderköpfen vorgesehen ist. Die Zylinderkopfhaube besteht aus Endmodulen (11, 13) und Mittelmodulen (12), die an Schnittstellen (21) zusammengefügt sind. Die Zylinderkopfabdeckung bildet zusammen mit den Zylinderköpfen einen Hohlraum, der als Ableitungskanal für die Kurbelgehäusegase geeignet ist. Daher weisen die Module miteinander kommunizierende Durchgangsöffnungen (22) auf. Das Endmodul (13) besitzt eine Aufnahme für einen Ölabscheider, der zur Reinigung der Kurbelgehäusegase vorgesehen ist. Die Verbindung der Module an den Schnittstellen (21) kann unlösbar, z. B. durch das Spiegelschweißverfahren, oder lösbar durch Steckverbindungen realisiert sein. Weiterhin wird vorgeschlagen, die als Kunststoffspritzteile ausgeführten Module der Zylinderkopfabdeckung in einem Spritzgießwerkzeug herzustellen. Diese Maßnahme ist zur Rationalisierung des Herstellungsprozesses geeignet. Die Module erlauben durch Kombination miteinander die Herstellung von Zylinderkopfabdeckungen für Motorbaureihen unterschiedlicher Zylinderzahl.

Description

Die Erfindung betrifft eine modulare Zylinderkopfabdeckung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Module der Zylinderkopfabdeckung.

Einteilige Zylinderkopfabdeckungen für Brennkraftmaschinen sind z. B. aus der DE 41 37 561 A1 bekannt. Diese Bauteile bilden zusammen mit dem Zylinderkopf einen Hohlraum, der unter anderem zur Leitung der Kurbelgehäusegase genutzt wird. Diese gelangen durch dafür vorgesehene Kanäle im Zylinderkopf in besagten Hohlraum und verlassen diesen Hohlraum meist unter Zwischenschaltung eines Ölabscheiders durch einen dafür vorgesehenen Ausgang in der Zylinderkopfabdeckung.

Zylinderkopfabdeckungen können z. B. aus Kunststoff gefertigt sein. Bei kleineren Stückzahlen wirken sich jedoch die hohen Werkzeugkosten zur Herstellung von Kunststoffteilen nachteilig aus. Die Ausführung der Zylinderkopfabdeckung in Kunststoff lohnt sich daher erst ab einer bestimmten Stückzahl.

Bei der Montage einteiliger Zylinderkopfabdeckungen, insbesondere auf Brennkraftmaschinen mit einzelnen Zylinderköpfen wirken sich Maßabweichungen der Abstände zwischen den Zylinderköpfen negativ aus. Hierbei können Dichtprobleme zwischen Zylinderkopfabdeckung und Zylinderköpfen auftreten, wenn die elastischen Dichtungen die Maßabweichungen nicht mehr ausgleichen können.

Diese Problematik kann verhindert werden, indem für jeden Zylinderkopf eine einzelne Zylinderkopfabdeckung vorgesehen wird. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil eines erhöhten Montageaufwandes. Zum einen müssen die Abdeckhauben einzeln montiert werden. Außerdem ist eine Verbindung der Abdeckungen, z. B. durch Schläuche zur Leitung der Kurbelgehäusegase erforderlich, die zum gemeinsamen Ölabscheider führen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Zylinderkopfabdeckung zu schaffen, die trotz begrenzter Stückzahl als Kunststoffteil in Spritzgießtechnik unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten herstellbar ist. Außerdem soll eine einteilige Zylinderkopfabdeckung geschaffen werden, die Toleranzen der Anschlußteile der Abdeckung ausgleicht. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Abdeckhaube ist einteilig ausgeführt, wodurch eine einfache Montage auf dem Zylinderkopf ermöglicht wird. Eine Verbindung der Abdeckhaubenmodule durch Schläuche ist nicht erforderlich, da zwischen diesen Durchgangsöffnungen zur Leitung der Kurbelgehäusegase vorgesehen sind. Durch den modularen Aufbau der Abdeckhaube können verschiedene Varianten dieses Bauteils unter Verwendung einer begrenzten Anzahl von Spritzgießwerkzeugen hergestellt werden. Die erfindungsgemäße modulare Abdeckhaube eignet sich daher insbesondere zur Anpassung an die Anforderungen einer Motorenbaureihe, bei der die Zylinderzahl variiert wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß die Module wegen ihrer geringeren Abmessungen auch einen geringeren fertigungsbedingten Verzug aufweisen als eine in einem Stück gefertigte Abdeckung. Im Vergleich zu der Verwendung einzelner Zylinderkopfabdeckungen wird dieses Bauteil im übrigen auch den Anforderungen einer verbesserten Optik gerecht, die im Motorenbau immer wichtiger wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht zur Kombination Module dreier unterschiedlicher Bauformen vor. Hierbei handelt es sich um je ein Endmodul für den Anfang bzw. das Ende des Zylinderkopfes und um ein Mittelmodul. Selbstverständlich können diese Module auch derart gestaltet sein, daß sie jeweils mehr als einen Zylinderkopf abdecken. Allerdings müssen sich durch die Kombination dieser Module alle geforderten Zylinderzahlen der Motorenbaureihe erreichen lassen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann in einem Modul eine Aufnahme für einen Ölabscheider vorgesehen werden. Durch die Integration des Ölabscheiders in die Abdeckhaube wird der Montageaufwand verringert. Insbesondere entfällt der Zuleitungskanal zwischen Abdeckhaube und Ölabscheider, an dessen Stelle eine Durchgangsöffnung tritt. Selbstverständlich können auch andere Funktionselemente in die Abdeckung integriert werden, für die entsprechende Aufnahmen in den Modulen vorgesehen werden müssen. Es können z. B. Elemente wie Regelventile oder Öleinfüllstutzen in die Zylinderhaube integriert werden, was eine weitere Verringerung des Aufwands in der Endmontage zur Folge hat.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung sieht Steckverbindungen zwischen den Modulen vor, wobei die Steckverbindungen gleichzeitig als Durchgangsöffnungen für den Ableitungskanal dienen. Aus diesem Grund muß in der Steckverbindung eine Dichtung vorgesehen werden. Es ist vorteilhaft, die Steckverbindung derart zu gestalten, daß diese axial verschiebbar ist. Eine solche Bauform der Abdeckung eignet sich insbesondere für die Montage auf einzeln stehenden Zylinderköpfen. Dabei ist ein Axialausgleich während der Montage möglich, um Maßabweichungen der Zylinderkopfabstände auszugleichen. Auch radial können durch die Elastizität der Steckverbindung Maßabweichungen der Zylinderkopffluchtung in Grenzen ausgeglichen werden.

Ein vorteilhaftes Herstellungsverfahren für die modulare Zylinderkopfabdeckung sieht die Verschweißung der Stirnflächen der Verbindungsstutzen zwischen den Modulen vor. Die Verschweißung der thermoplastischen Kunststoffteile kann bevorzugt durch das Spiegelschweißverfahren erfolgen. Durch die Verschweißung wird gleichzeitig die Abdichtung zwischen den Stirnflächen der Module gewährleistet, so daß die Kurbelgehäusegase durch die Verbindungsstutzen von Modul zu Modul geleitet werden können. Es ist vorteilhaft, die Spritzgießformen für die benötigten Module in einem Spritzgießwerkzeug zusammenzufassen. Dadurch kann eine Verringerung der Fertigungszeiten bzw. Umrüstzeiten erzielt werden. Die überzähligen Mittelmodule für Motoren geringerer Zylinderzahl können dann für Motoren mit höherer Zylinderzahl verwendet werden.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen dargestellt. Hierbei zeigt:

Fig. 1 die Aufsicht auf einen Zylinderkopf für einen Vierzylindermotor,

Fig. 2 die perspektivische Ansicht eines Endmoduls für zwei Zylinder mit integrierter Aufnahme für einen Ölabscheider von schräg unten,

Fig. 3 die perspektivische Ansicht eines Mittelmoduls für einen Zylinder von schräg unten,

Fig. 4 die perspektivische Ansicht eines Endmoduls für einen Zylinder von schräg unten,

Fig. 5 die Seitenansicht der Zylinderkopfabdeckung nach Fig. 1 aus der Richtung A,

Fig. 6 den Schnitt B-B der Zylinderkopfabdeckung nach Fig. 1,

Fig. 7 einen Ausschnitt der Ansicht der Zylinderkopfabdeckung nach Fig. 1 von unten, wobei die als Steckverbindung ausgeführte Verbindung zwischen den Modulen geschnitten dargestellt ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine Zylinderkopfabdeckung 10 für eine nicht dargestellte Vierzylinderbrennkraftmaschine. Diese Zylinderkopfabdeckung ist aus einem Endmodul 11, einem Mittelmodul 12 und einem weiteren Endmodul 13, welches zwei Zylinderköpfe umfaßt und einen Ölnebelabscheider 30 aufnimmt, zusammengesetzt. Die einzelnen Module werden an den Schnittstellen 21 miteinander verbunden, wobei die Durchgangsöffnungen 22 der Module sich in Deckung miteinander befinden und so Verbindungskanäle zwischen den einzelnen Modulen schaffen.

Fig. 2 zeigt das Endmodul 13 von schräg unten. Zu erkennen sind die Dichtungsnuten 16, die jeweils ringförmig geschlossen sind und so eine Abdichtung zwischen den Modulen und den einzeln stehenden Zylinderköpfen ermöglichen. Dadurch entstehen Hohlräume, die im Zusammenwirken mit den Durchgangsöffnungen 22 den Ableitungskanal 20 bilden. Die Kammern der beiden letzten durch das Endmodul 13 abgedeckten Zylinderköpfe sind nicht durch einen den Durchgangsöffnungen 22 entsprechenden Durchbruch verbunden, sondern durch Anschlußöffnungen 15, die gleichzeitig eine Verbindung des Ableitungskanals 20 mit der Aufnahme für den Ölabscheider 14 gewährleisten.

Die Fig. 3 und 4 zeigen das Mittelmodul 12 und das Endmodul 11. Diese unterscheiden sich lediglich dadurch, daß das Mittelmodul 12 beidseitig und das Endmodul 11 nur einseitig einen Verbindungsstutzen 23 aufweist. Die Verbindung der Module zu einem Bauteil erfolgt durch Verschweißen von Stirnflächen 24 der Verbindungsstutzen, z. B. im Spiegelschweißverfahren. Die stoffschlüssige Verbindung macht eine Dichtung der Durchgangsöffnungen 22 an der Schnittstelle zwischen den Modulen entbehrlich. Auch Mittel- und Endmodul weisen die Dichtnuten 16 zur Abdichtung gegen die Zylinderköpfe auf.

Fig. 7 zeigt eine Alternative zur unlösbaren Verschweißung der Module. Es ist eine Steckverbindung 25 vorgesehen, die aus einem die Durchgangsöffnung 22 bildenden Rohrstutzen 31 und aus einem Positionierdorn 32 besteht. Die Steckverbindung ist so ausgeführt, daß sich ein Axialspielausgleich 27 ergibt. In dieser Bauform muß am Rohrstutzen 31 ein Dichtmittel 26, z. B. ein O-Ring, vorgesehen werden.

In Fig. 5 ist die Anordnung des Ölnebelabscheiders 30 zu erkennen. Es kommt insbesondere ein Vlieswickelabscheider zum Einsatz, dessen Kapazität durch Variation seiner Höhe bei gleichbleibendem Durchmesser an die Zylinderzahl angepaßt werden kann. Die Zuleitung der Kurbelgehäusegase zum Ölabscheider ist durch die Anschlußöffnungen 15 gewährleistet, die in das Endmodul 13 integriert sind (Fig. 2). Ebenso ist der Rücklaufstutzen 28 für das abgeschiedene Öl in die Aufnahme für den Ölabscheider 14 integriert. Zur Ableitung der gereinigten Kurbelgehäusegase ist der Anschlußstutzen im Ölnebelabscheider 29 vorgesehen.

Fig. 6 zeigt die Montage der Abdeckhaube auf dem Zylinderkopf. Diese erfolgt durch eine Zentrierschraube 19, die in die Montagebohrung 17 der Abdeckhaube gesteckt und mit einer Aufnahmebohrung 33 im Zylinderkopf verschraubt wird. Dabei wird eine in die Dichtungsnut 16 gesteckte Dichtlippe 34 auf den Zylinderkopf gedrückt. Die Abdichtung zwischen Zentrierschraube 19 und der Montagebohrung 17 erfolgt durch einen O-Ring 18.

Bezugszeichenliste

10

Zylinderkopfhaube

11

Endmodul

12

Mittelmodul

13

Endmodul

14

Aufnahme für Ölnebelabscheider

15

Anschlußöffnung

16

Dichtungsnut

17

Montagebohrung

18

O-Ring

19

Zentrierschraube

20

Ableitungskanal

21

Schnittstelle

22

Durchgangsöffnungen

23

Verbindungsstutzen

24

Stirnfläche

25

Steckverbindung

26

Dichtmittel

27

Axialspielausgleich

28

Rücklaufstutzen

29

Anschlußstutzen

30

Ölnebelabscheider

31

Rohrstutzen

32

Positionierdorn

33

Aufnahmebohrung

34

Dichtlippe

Claims

1. Modulare Zylinderkopfabdeckung (10), insbesondere zur dichtenden Abdeckung der Zylinder einer Brennkraftmaschine mit einzelnen Zylinderköpfen, wobei in diese ein Ableitungskanal (20) für die im Kurbelgehäuse anfallenden Kurbelgehäusegase integriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus fest oder lösbar miteinander verbundenen Modulen besteht, wobei die Module an Schnittstellen (21) kommunizierende Durchgangsöffnungen (22) aufweisen.

2. Modulare Zylinderkopfabdeckung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus einer Kombination von Modulen dreier unterschiedlicher Bauformen besteht, wobei ein Endmodul (11) zur Abdeckung mindestens des ersten Zylinders, ein Endmodul (13) zur Abdeckung mindestens des letzten Zylinders und ein Mittelmodul (12) zur Abdeckung mindestens eines mittleren Zylinders geeignet ist.

3. Modulare Zylinderkopfabdeckung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Modulen (11, 12,13) Aufnahmen für zusätzliche Funktionselemente, insbesondere eine Aufnahme (14) für einen Ölnebelabscheider (30) im Endmodul (13) mit Anschlußöffnungen (15) zum Ableitungskanal (20) vorgesehen sind.

4. Modulare Zylinderkopfabdeckung (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstellen (21) der Module als Steckverbindungen (25) ausgeführt sind, wobei die Durchgangsöffnungen (22) und Dichtmittel (26) in die Steckverbindung integriert sind.

5. Modulare Zylinderkopfabdeckung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckverbindung (25) und das Dichtmittel (26) einen Toleranzausgleich, insbesondere einen Axialspielausgleich (27) aufweisen.

6. Herstellungsverfahren für modularen Zylinderkopfdeckel gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Module aus einem thermoplastischen Kunststoff gespritzt werden, und durch Verschweißung von Stirnflächen (24) von Verbindungsstutzen (23), insbesondere im Spiegelschweißverfahren, fest miteinander verbunden werden, wobei die Durchgangsöffnungen (22) in die Verbindungsstutzen integriert sind.

7. Herstellungsverfahren für modularen Zylinderkopfdeckel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Endmodul und mindestens ein Mittelmodul in einem Spritzgießwerkzeug durch Nutzung eines gemeinsamen Befüllkanalsystems gleichzeitig hergestellt werden.