DE19955431B4 - Cylinder head for an internal combustion engine - Google Patents

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    • F02F2001/245Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated at an angle with the cylinder axis

Abstract

Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gaswechselkanäle aufweisenden Zylinderkopfgehäuse, das mit Lagerstellen für die Aufnahme mindestens jeweils einer Ein- und Auslassnockenwelle versehen ist, wobei zwischen mindestens zwei Lagerstellen der Ein- und Auslassnockenwelle Versteifungsrippen angeordnet sind, mit Durchgangsbohrungen für die Aufnahme von Zylinderkopfschrauben, sowie mit Ventilschaftführungen für die die Gaswechselkanäle kontrollierenden Ein- und Auslassventile, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Lagerstellen (58b, 60b, 58c, 60c) ein biegeweicher Abschnitt vorgesehen ist, der die auf die Versteifungsrippen (66, 67) wirkenden Zugkräfte reduziert, wobei der biegeweiche Abschnitt durch im Zylinderkopfgehäuse (10) angeordnete Durchbrüche (68, 69, 70, 71) gebildet istCylinder head for an internal combustion engine, comprising a cylinder head housing having gas exchange channels, which is provided with bearings for receiving at least one intake and exhaust camshaft, wherein between at least two bearing points of the intake and exhaust camshaft stiffening ribs are arranged, with through holes for receiving cylinder head bolts, and with valve stem guides for the gas exchange channels controlling inlet and outlet valves, characterized in that below the bearings (58 b, 60 b, 58 c, 60 c) a bend soft portion is provided which reduces the tensile forces acting on the stiffening ribs (66, 67), wherein the bendable section by in the cylinder head housing (10) arranged openings (68, 69, 70, 71) is formed

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a cylinder head for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Insbesondere bei Motoren mit Vielventiltechnik, beispielsweise mit zwei Ein- und Auslaßventilen pro Zylinder, wird im Zylinderkopfgehäuse entsprechender Bauraum für die den Gaswechsel vollziehenden und kontrollierenden Bauteile benötigt. Beispielsweise ist bei der Verwendung von Tassenstößeln für die Betätigung der Ventile ein entsprechendes Tassenstößelgehäuse notwendig, das zwischen den Lagergassen für die Ein- und Auslaßnockenwelle angeordnet ist. Durch die nichtzentrale Verschraubung des Zylinderkopfgehäuses werden Momente erzeugt, die zu einer Verformung der Nockenwellen-Lagergasse führen.In particular, in engines with multi-valve technology, for example, with two intake and exhaust valves per cylinder, in the cylinder head housing corresponding space for the gas exchange performing and controlling components is required. For example, when using bucket tappets for the actuation of the valves a corresponding bucket tappet housing is necessary, which is arranged between the bearing lanes for the intake and exhaust camshaft. Due to the non-central screw the cylinder head housing moments are generated, which lead to a deformation of the camshaft bearing lane.

In der DE 35 13 126 A1 ist ein Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem sich eine in der Ebene der Zylinderkopfdecke über die Länge des Zylinderkopfes erstreckende Längsrippe vorgesehen ist, welche in ihrem Verlauf mit rohrförmigen Kammern und Stützwänden verbunden ist, wobei die Stützwände auf beiden Seiten von Stützsäulen mit Durchbrüchen versehen sind. Darüber hinaus ist aus der DE 25 14 044 C2 ein Zylinderkopf für Hubkolbenmaschinen bekannt, bei dem eine kegelförmige Zwischenwand vorgesehen ist, die zur Aufnahme von Kräften des Zylinderkopfbodens derart ausgebildet ist, dass sie in Bezug auf erzeugte Kräfte elastisch ist.In the DE 35 13 126 A1 a cylinder head of an internal combustion engine is described, in which there is provided in the plane of the cylinder head cover over the length of the cylinder head longitudinal rib, which is connected in its course with tubular chambers and support walls, wherein the support walls are provided on both sides of support columns with apertures , In addition, from the DE 25 14 044 C2 a cylinder head for reciprocating engines is known, in which a conical intermediate wall is provided which is adapted to receive forces of the cylinder head floor so that it is elastic with respect to forces generated.

Aus der DE 34 21 028 C2 ist ein Zylinderkopfgehäuse mit zwischen den Lagerstellen der Ein- und Auslaßnockenwelle vorgesehenen Versteifungsrippen bekannt, die jedoch zum Erreichen einer Versteifung des Gehäuses entsprechend breit ausgebildet sind und somit den heutigen Bauraumanforderungen für eine moderne Brennkraftmaschine mit Vielventilausführung nicht entsprechen.From the DE 34 21 028 C2 is a cylinder head housing provided with between the bearing points of the intake and exhaust cam stiffening ribs, however, which are designed to achieve a stiffening of the housing according to wide and thus do not meet today's space requirements for a modern engine with multi-valve design.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Zylinderkopf zu entwickeln, bei dem aufgrund der Verschraubung auftretende Verformungen des Zylinderkopfgehäuses, insbesondere im Lagergassenbereich der Nockenwellen, mit einfachen Mitteln und unter Beibehaltung der Bauraumfreiheit im Zylinderkopfgehäuse unterbunden werden.It is therefore an object of the invention to develop a cylinder head, in which occurring due to the screw deformation of the cylinder head housing, especially in the bearing lane area of the camshaft, are prevented by simple means and while maintaining the space in the cylinder head housing.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Durch den unterhalb der Lagergassen der Nockenwellen vorgesehenen biegeweichen Bereich verringern sich die von den Versteifungsrippen aufzunehmenden Zugkräfte, so daß die für die Reduzierung der Lagergassenverformung vorgesehenen Versteifungsrippen kleiner dimensioniert werden können. Damit bleibt der für die Aufnahme der Ventilsteuerelemente notwendige Bauraum erhalten. Durch den biegeweichen Abschnitt wird gleichzeitig verhindert, daß sich eine mögliche Verformung der den Brennraum begrenzenden Zylinderkopfgrundplatte auf den Lagerstellenbereich der Nockenwellen überträgt.The solution of the problem is achieved by the characterizing features of claim 1. The provided below the bearing lanes of the camshafts flexural region reduce the tensile forces to be absorbed by the stiffening ribs, so that the stiffening ribs provided for reducing the Lagergassenverformung can be made smaller. This preserves the space required for receiving the valve control elements. The flexurally soft section simultaneously prevents any possible deformation of the cylinder head base plate delimiting the combustion chamber from being transmitted to the bearing area region of the camshafts.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Zylinderkopfes enthalten.In the dependent claims further advantageous embodiments and improvements of the cylinder head according to the invention are included.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail below.

Es zeigen:Show it:

1 eine Seitenansicht auf ein Zylinderkopfgehäuse bei waagerechter Einbaulage des Zylinders, 1 a side view of a cylinder head housing with horizontal installation position of the cylinder,

2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in 1 und 2 a section along the line II-II in 1 and

3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in 1. 3 a section along the line III-III in 1 ,

Das in 1 dargestellte Zylinderkopfgehäuse 10 weist drei Zylinderkopfabschnitte 12, 14, 16 auf, die in ihren zentralen Bereichen Einschrauböffnungen 18, 20, 22 für Zündkerzen aufweisen. Oberhalb der Einschrauböffnungen 18, 20, 22 sind jeweils pro Zylinder zwei Ventilschaftführungen 24, 26 bzw. 28, 30 bzw. 32, 34 für die Einlaßventile dargestellt. Entsprechende Ventilschaftführungen 36, 38 bzw. 40, 42 bzw. 44, 46 für die Auslaßventile sind unterhalb der Einschrauböffnungen 18, 20, 22 angeordnet.This in 1 illustrated cylinder head housing 10 has three cylinder head sections 12 . 14 . 16 on, in their central areas screw-in openings 18 . 20 . 22 for spark plugs. Above the screw-in openings 18 . 20 . 22 are each per cylinder two valve stem guides 24 . 26 respectively. 28 . 30 respectively. 32 . 34 shown for the intake valves. Corresponding valve stem guides 36 . 38 respectively. 40 . 42 respectively. 44 . 46 for the exhaust valves are below the screw holes 18 . 20 . 22 arranged.

Die Verschraubung des Zylinderkopfgehäuses 10 mit dem Kurbelgehäuse erfolgt mit Hilfe von vier Zylinderkopfschrauben pro Zylinder. Dafür sind im Zylinderkopfgehäuse 10 pro Zylinderkopfabschnitt vier Durchgangsbohrungen 48a bis d bzw. 49a bis d bzw. 50a bis d vorgesehen.The screw connection of the cylinder head housing 10 with the crankcase by means of four cylinder head bolts per cylinder. For that are in the cylinder head housing 10 four through holes per cylinder head section 48a to d or 49a to d or 50a provided to d.

Stirnseitig am Zylinderkopfgehäuse 10 ist ein Kettenkasten 52 angeordnet, der in einem oberen Abschnitt 54 ein nicht dargestelltes Kettenritzel für den Antrieb der Einlaßnockenwelle aufnimmt. In einem unteren Abschnitt 56 des Kettenkastens 52 sind das Antriebsritzel für die Auslaßnockenwelle und das Kettenritzel für den Antrieb bzw. Steuerung der Einlaßnockenwelle angeordnet. Sowohl auf der Einlaß- als auch auf der Auslaßseite sind als Lagerstellen dienende Lagerhalbschalen 58a bis d bzw. 60a bis d für die Aufnahme der Einlaß- und Auslaßnockenwelle vorgesehen.Front side on the cylinder head housing 10 is a chain case 52 arranged in an upper section 54 an unillustrated sprocket for driving the intake camshaft receives. In a lower section 56 of the chain box 52 For example, the exhaust camshaft drive sprocket and the input camshaft sprocket drive gear are arranged. Both on the inlet and on the outlet side serving as bearings bearing half shells 58a to d or 60a to d provided for receiving the intake and exhaust camshaft.

Die untere Wand 62 des Zylinderkopfgehäuses 10 ist als Ölablauffläche für das von den Verbrauchern kommende Öl ausgebildet. Oberhalb der Ölablauffläche 62 sind drei als Öl-Fangtaschen ausgebildete wangenförmige Stege 64a, b, c angeordnet, die dafür sorgen, daß das Öl im Bereich der Auslaßnockenwelle aufgefangen wird, bevor es auf die Ölablauffläche 62 gelangt.The bottom wall 62 of the cylinder head housing 10 is designed as an oil drainage surface for the oil coming from the consumers. Above the oil drainage area 62 are three trained as oil catcher cheek-shaped webs 64a , b, c are arranged, which ensure that the oil is collected in the area of the exhaust camshaft, before it on the oil drain surface 62 arrives.

Zwischen den beiden Lagerstellen 58b und 60b bzw. 58c und 60c der Ein- und Auslaßnockenwelle sind zwei als Versteifungsrippen ausgebildete Zugstreben 66, 67 angeordnet, deren Breite mit ca. 6 mm sehr dünnwandig ausgebildet sind. Wie aus 2 ersichtlich, sind unterhalb der Lagerhalbschalen 58b und 60b bzw. 58c und 60c im Zylinderkopfgehäuse 10 Durchbrüche 68 und 69 bzw. 70 und 71 angeordnet. Beide Elemente arbeiten auf folgende Art und Weise zusammen: Die Zugstreben 66, 67 verhindern, daß es bei der Verschraubung des Zylinderkopfgehäuses 10 am Kurbelgehäuse aufgrund der über die Zylinderkopfschrauben eingebrachten Momente zu einer Nockenwellen-Lagergassenverformung im Bereich der Lagerstellen 58b und 60b bzw. 58c und 60c kommt. Die unterhalb dieser Lagerstellen eingebrachten Durchbrüche 68 bis 71 erzeugen einen biegeweichen Abschnitt im Zylinderkopfgehäuse 10, der eine Verringerung der auf die Versteifungsrippen 66, 67 wirkenden Zugkräfte bewirkt. Damit können die Versteifungsrippen bzw. Zugstreben 66, 67 entsprechend kleiner dimensioniert werden. Durch den mit Hilfe der Durchbrüche erzeugten biegeweichen Abschnitt im Zylinderkopfgehäuse 10 wird gleichzeitig verhindert, daß sich mögliche Verformungen im Bereich der dem Brennraum zugewandten Zylinderkopfgrundplatte auf den Lagerstellenbereich der Nockenwellen übertragen. Der biegeweiche Abschnitt im Zylinderkopfgehäuse kann auch durch andere Maßnahmen, wie z. B. durch einen sich stabförmig verjüngenden Wandungsabschnitt des Zylinderkopfgehäuses erzeugt werden.Between the two bearings 58b and 60b respectively. 58c and 60c the intake and exhaust camshaft are two trained as stiffening ribs struts 66 . 67 arranged, the width of which are very thin-walled with about 6 mm. How out 2 can be seen, are below the bearing shells 58b and 60b respectively. 58c and 60c in the cylinder head housing 10 breakthroughs 68 and 69 respectively. 70 and 71 arranged. Both elements work together in the following way: The tie rods 66 . 67 Prevent it when screwing the cylinder head housing 10 on the crankcase due to the introduced via the cylinder head bolts moments to a camshaft Lagergassenverformung in the field of bearings 58b and 60b respectively. 58c and 60c comes. The breakthroughs introduced below these bearings 68 to 71 create a flexible section in the cylinder head housing 10 , which is a reduction of the stiffening ribs 66 . 67 acting tensile forces causes. Thus, the stiffening ribs or tie rods 66 . 67 be sized correspondingly smaller. By means of the breakthroughs generated flexible section in the cylinder head housing 10 At the same time, it is prevented that possible deformations in the area of the cylinder head base plate facing the combustion chamber are transmitted to the bearing area area of the camshafts. The bending soft section in the cylinder head housing can also by other measures, such. B. be generated by a rod-shaped tapered wall portion of the cylinder head housing.

Claims (2)

Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gaswechselkanäle aufweisenden Zylinderkopfgehäuse, das mit Lagerstellen für die Aufnahme mindestens jeweils einer Ein- und Auslassnockenwelle versehen ist, wobei zwischen mindestens zwei Lagerstellen der Ein- und Auslassnockenwelle Versteifungsrippen angeordnet sind, mit Durchgangsbohrungen für die Aufnahme von Zylinderkopfschrauben, sowie mit Ventilschaftführungen für die die Gaswechselkanäle kontrollierenden Ein- und Auslassventile, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Lagerstellen (58b, 60b, 58c, 60c) ein biegeweicher Abschnitt vorgesehen ist, der die auf die Versteifungsrippen (66, 67) wirkenden Zugkräfte reduziert, wobei der biegeweiche Abschnitt durch im Zylinderkopfgehäuse (10) angeordnete Durchbrüche (68, 69, 70, 71) gebildet istCylinder head for an internal combustion engine, comprising a cylinder head housing having gas exchange channels, which is provided with bearings for receiving at least one intake and exhaust camshaft, wherein between at least two bearing points of the intake and exhaust camshaft stiffening ribs are arranged, with through holes for receiving cylinder head bolts, and with valve stem guides for the gas exchange channels controlling inlet and outlet valves, characterized in that below the bearing points ( 58b . 60b . 58c . 60c ) a bend soft portion is provided, which on the stiffening ribs ( 66 . 67 ) acting tensile forces, wherein the bendable section through in the cylinder head housing ( 10 ) arranged breakthroughs ( 68 . 69 . 70 . 71 ) is formed Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (68, 69, 70, 71) in Form rechteckförmiger Fenster ausgebildet sind.Cylinder head according to claim 1, characterized in that the openings ( 68 . 69 . 70 . 71 ) are formed in the form of rectangular windows.
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