DE20314366U1

DE20314366U1 - Zylinderkopf mit einem integral gegossenen Kipphebelwellenfussstück

Info

Publication number: DE20314366U1
Application number: DE20314366U
Authority: DE
Original assignee: Perkins Engines Co Ltd
Current assignee: Perkins Engines Co Ltd
Priority date: 2002-09-16
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: US20040129240A1; US7409939B2

Abstract

Zylinderkopf für einen Verbrennungsmotor, wobei der Zylinderkopf ein oberes Deck und mindestens ein integral gegossenes Kipphebelwellenfussstück aufweist.

Description

Querbezug zu verwandten Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht das Recht der ebenfalls zu eigenen zuvor eingereichten Anmeldung Nr. 60/411,018, eingereicht am 16. September 2002.
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopf für einen Verbrennungsmotor. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Zylinderkopf der Bauart, die ein oberes Deck und mindestens ein Kipphebelwellenfussstück hat, um eine Kipphebelwelle zu tragen.
Hintergrund
US 4,628,875 beschreibt einen Zylinderkopf und eine Kipphebelwellenmontageanordnung. Die Anordnung weist vier Fussstückbefestigungen auf, wobei jede davon mit dem Kopf mittels zweier Schrauben befestigt ist, die mit Bohrungen in Eingriff stehen, die in den Zylinderkopf eingearbeitet sind. Eine getrennte Kappe ist mit jeder Fussstückbefestigung assoziiert. Die Kappe und die Befestigung sind derart bearbeitet, dass wenn sie zusammengeschraubt sind, diese eine Bohrung bilden, die die Kipphebelwelle umfaßt und die die Kipphebelwelle an dem Zylinderkopf befestigt. Diese Anordnung erfordert die Anwendung einer relativ großen Anzahl von Komponenten, die gesteigerte Kosten bei der Produktion und der Montage zur Folge hat.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß eines Aspektes der Erfindung ist ein Zylinderkopf für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, wobei der Zylinderkopf ein oberes Deck und mindestens ein integral gegossenes Kipphebelwellenfussstück aufweist.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Kipphebelwelle zur Anwendung in einem Zylinderkopf der Erfindung, wobei die Kipphebelwelle mindestens einen flachen Teil aufweist, der an einer Unterseite der Welle ausgebildet ist, der geeignet ist, um mit einem Oberteil eines Kipphebelwellenfussstückes zusammen zu passen.
Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Verbrennungsmotor, der einen Zylinderblock aufweist, weiter einen Zylinderkopf mit einem oberen Deck und mindestens einem integral gegossenen Kipphebelwellenfussstück, und eine Kipphebelwelle, die auf dem mindestens einen Kipphebelwellenfussstück montiert ist. Die Kipphebelwelle hat eine Vielzahl von Kipphebelarmen, die daran befestigt sind, und weist mindestens einen flachen Teil auf, der an einer Unterseite der Kipphebelwelle ausgeformt ist, und zwar geeignet, um mit einem Oberteil des mindestens einen Kipphebelwellenfussstückes zusammen zu passen.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer Zylinderkopfanordnung, welches die Schritte aufweist, einen Zylinderkopf mit mindestens einem integral gegossenen Kipphebelwellenfussstück vorzusehen, und eine Kipphebelwellenanordnung auf dem mindestens einen integral gegossenen Kipphebelwellenfussstück zu befestigen, wobei die Kipphebelwellenanordnung eine Kipphebelwelle und mindestens einen Kipphebel aufweist.
Weitere Aspekte und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen offensichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivartige teilweise explosionsartig ausgezogene Ansicht eines Zylinderkopfes gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
2 ist eine Ansicht des Zylinderkopfes der 1 von oben.
3 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linien III–III der 2 aufgenommen wurde.
4 ist eine Perspektivansicht einer Kipphebelwelle gemäß der Erfindung zur Anwendung mit dem Zylinderkopf der 1.
5 ist eine Ansicht von oben der Kipphebelwellenanordnung der 4.
6 ist eine schematische Darstellung des Eingriffes zwischen der Kipphebelwelle der Erfindung und dem Zylinderkopf der 1.
7 ist eine schematische Darstellung des Eingriffes zwischen der Kipphebelwelle der Erfindung und einem Zylinderkopf gemäß eines alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Mit Bezug auf die Zeichnungen und anfänglich auf die 1 bis 3 ist ein Zylinderkopf 1 für einen (nicht gezeigten) Verbrennungsmotor veranschaulicht. In diesem Fall ist der Motor ein Drei-Zylinder-Reihen-Diesel-Motor, es sei jedoch bemerkt, dass die Erfindung auch auf Motoren mit irgendeiner Anzahl von Zylindern anwendbar ist. Der Zylinderkopf 1 weist ein oberes Deck 2 und drei Kipp hebelwellenfussstücke 3 auf, wobei jedes davon integral mit dem Zylinderkopf 1 gegossen ist. Ein Paar von Ventilführungsbohrungen ist in dem Kopf 1 benachbart zu jedem Fussstück 3 ausgeformt, wobei das Paar aus einer Auslaßventilführungsbohrung 4 und aus einer Einlaßventilführungsbohrung 5 besteht. Ventilführungshülsen 4a, 4b (die in 1 in einer Explosionsansicht gezeigt sind) sind in die Ventilführungsbohrungen 4, 5 eingesetzt.
Jedes Kipphebelfussstück 3 weist eine vordere Wand 6 auf, eine (nicht gezeigte) hintere Wand, eine Oberseite 7 und ein Paar von jeweiligen gegenüberliegenden Seitenwänden 8 bzw. 9. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Paar von Stufen auf jeder Seitenwand 8, 9 ausgebildet, nämlich eine Beabstandungsstufe 10 und eine benachbarte untere Stufe 11. Es wird klar sein, dass die Fussstücke ohne die Stufen geformt werden können, wie genauer unten beschrieben. Die Oberseite 7 von jedem Fussstück 3 ist in einer gleichen Ebene maschinell bearbeitet, wie das obere Deck 2, wie am besten in 3 veranschaulicht. Jedes Kipphebelfussstück 3 weist auch eine Bohrung 12 auf, um Befestigungsmittel aufzunehmen, die eine Kipphebelwelle (siehe unten) an den Fussstücken befestigt.
Mit Bezug auf die 4 und 5 ist eine Kipphebelwellenanordnung 13 zur Anwendung bei dem Zylinderkopf der 1 bis 3 gezeigt, die eine Kipphebelwelle 14 mit drei flachen Stücken (siehe 6) aufweist, die an einer Unterseite davon ausgeformt sind. Die flachen Teile sind so dimensioniert und entlang der Welle 14 beabstandet, dass sie mit den Fussstücken 3 zusammenpassen können, die in dem Zylinderkopf 1 ausgeformt sind. Die Welle 14 weist auch drei flache Teile 15 auf, die an einer Oberseite davon direkt über den flachen Teilen auf der Unterseite ausgeformt sind. Eine (nicht gezeigte) Bohrung ist in der Welle 14 an jedem oberen flachen Teil ausgeformt, welches im Gebrauch eine Schraube bzw. einen Bolzen 16 aufnimmt, der die Kipphebelwelle 14 an den Fussstücken 13 befestigt. Die Welle 14 weist drei Paare von Kipphebeln 18 auf, die schwenkbar an der Welle 14 montiert sind. Jedes Paar von Kipphebeln 18 besteht aus einem Einlaßkipphebel 19 und einem Auslaßkipphebel 20, die schwenkbar an der Welle 14 auf jeder Seite von jedem Paar von flachen Teilen montiert sind. Ein Paar von Spiralfedern 21 umfaßt die Welle 14 und drückt gegen die Arme 19, 20. Ein erstes Ende des Einlaßkipphebels 19 ist mit einem (nicht gezeigten) Einlaßventil gekoppelt, und ein erstes Ende des Auslaßkipphebels 20 ist mit einem (nicht gezeigten) Auslaßventil gekoppelt. Ein zweites Ende von jedem Kipphebel 19, 20 trägt eine Nockenfolgevorrichtung 22.
Mit Bezug auf 6 ist eine Kipphebelwelle 14 veranschaulicht, die an ein Fussstück 3 geschraubt ist, welches an dem Zylinderkopf der 1 bis 3 ausgeformt ist. Ein flacher Teil 23 auf der Unterseite der Welle 14 paßt mit der Oberseite 7 des Fussstückes 3 zusammen. Die Spiralfedern 21 liegen an den Kipphebeln 19, 20 an, was diese in die Richtung des Pfeils A vorspannt, und auch in Kontakt mit einem vertikalen Flachstück 24 von jeder Beabstandungsstufe 10, was den Effekt hat, korrekt die Kipphebel 19, 20 über den (nicht gezeigten) Ventilführungsbohrungen zu beabstanden. Die unteren Stufen 11 sind vorgesehen, um zu gestatten, dass die Kipphebel 19, 20 ihre Kippbewegung vollenden.
Mit Bezug auf 7 ist ein Teil eines Zylinderkopfes 25 gemäß eines alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung veranschaulicht, bei dem Teile, die mit Bezug auf das vorherige Ausführungsbeispiel beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein integral gegossenes Kipphebelwellenfussstück 26 ausgeformt werden, und zwar ohne irgendwelche Stufen, wo die Kipphebel 19, 20 durch die Spiralfedern 21 in Kontakt mit den Seitenwänden 27 des Fussstückes 26 vorgespannt sind. Somit haben die Seitenwände des Fussstückes 26 den Effekt, korrekt die Kipphebel 19, 20 über den (nicht gezeigten) Ventilführungsbohrungen zu beabstanden.
Während der Herstellung des Zylinderkopfes 1 gemäß der Erfindung wird der Zylinderkopf 1 mit drei integral gegossenen Kipphebelwellenfussstücken 3 gegossen. Die Kipphebelwellenanordnung 13, die die Kipphebelwelle 14 und drei Paare von Kipphebeln 18 aufweist, ist mit den drei Fussstücken 3 befestigt. Die Paare von Kipphebeln 18 sind korrekt entlang der Kipphebelwelle 14 beabstandet, bevor die Kipphebelwelle 14 an den Fussstücken 3 befestigt wird. Im allgemeinen wird die korrekte Beabstandung mittels einer Schablone sichergestellt, die einen integralen Teil des Packungsmaterials der Kipphebelwellenanordnung bilden kann, wobei die Schablone und das Verpackungsmaterial erst entfernt werden, nachdem die Kipphebelwellenanordnung 13 auf die Fussstücke 3 aufgesetzt worden ist.
Es wird klar sein, dass während die Ausführungsbeispiele des oben beschriebenen Zylinderkopfes eine Anzahl von Fussstücken aufweisen, die gleich der Anzahl der Zylinder ist, Zylinderköpfe mit einer Anzahl von Fussstücken, die mehr oder weniger als die Anzahl der Zylinder sind, ebenfalls als innerhalb des Umfangs dieser Erfindung liegend angesehen werden können.
Es wird weiter klar sein, dass während die Kipphebelwellenanordnung der Erfindung, wie sie oben beschrieben wurde, ein Paar von Kipphebeln pro Zylinder aufweist, Kipp hebelwellenanordnungen mit drei oder mehr Kipphebeln pro Zylinder ebenfalls in Betracht gezogen werden. Ein Beispiel, wann drei Kipphebel verwendet werden können, ist, wenn der Motor eine mechanisch betätigte elektronische Brennstoffeinspritzeinheit aufweist.
Industrielle Anwendbarkeit
Der Zylinderkopf 1 der Erfindung wird auf einem Oberteil eines Motorblockes montiert und weist ein Paar von Ventilbohrungen 4, 5 auf, wobei jede davon mit einem Zylinder des Motors in Verbindung steht. Der Zylinderkopf 1 weist eine Anzahl von integral gegossenen Fussstücken 3 auf, die eine Kipphebelwelle 14 tragen, die über dem Kopf 1 montiert ist. Die flachen Teile 21 sind an einer Unterseite des Kipphebels 14 ausgebildet, der mit der Oberseite 7 der Fussstücke 3 zusammenpaßt. Eine Anzahl von Kipphebeln 19, 20 ist an der Kipphebelwelle 14 zur Schwenkbewegung über die Welle 14 genauso wie zur axialen Bewegung entlang der Welle 14 montiert.
Die Anwendung von integral gegossenen Kipphebelfussstücken 3 verringert die Anzahl der erforderlichen Komponenten zum Zusammenbau eines Motors. Somit wird beispielsweise ein Vier-Zylinder-Motor mit einem Zylinderkopf gemäß der Erfindung mindestens acht Komponenten weniger erfordern, als ein herkömmlicher Vier-Zylinder-Motor, der getrennte Fussstückbefestigungen und Kappen einsetzt. Dies hat den Effekt, beträchtlich die Herstellungskosten und die Montagekosten des Motors zu verringern.
Die Beabstandungsstufen 10, 11 auf den Fussstücken 3 sind so dimensioniert, dass sie korrekt die Kipphebel 19, 20 über den Ventilführungsbohrungen 4, 5 positionieren. Somit spannen im Betrieb die Spiralfedern 21 auf der Kipp hebelwelle 14 die Kipphebel 19, 20 in Kontakt mit vertikalen flachen Teilen 24. Die unteren Schritte 11 auf den Fussstücken 3 sehen ein Spiel für die Kipphebel 19, 20 vor, um ihre Kippbewegung zu vollenden. Alternativ wirken die Seitenwände 27 des Fussstückes 26 dahingehend, dass sie die Kipphebel 19, 20 über den Ventilführungsbohrungen 4, 5 beabstanden.
Während der Herstellung der Zylinderkopfanordnung werden die Kipphebelwellenfussstücke integral mit dem Zylinderkopf gegossen. Während der Montage sind die Kipphebel korrekt entlang der Kipphebelwelle mittels einer Positionierungsschablone beabstandet. Somit wird die Kipphebelwellenanordnung auf den Kipphebelwellenfussstücken mit der Positionierung der Schablone am Platz aufgesetzt, wodurch sichergestellt wird, dass die auf der Kipphebelwelle getragenen Kipphebel korrekt auf jeder Seite der Fussstücke positioniert sind. Sobald sie so positioniert sind, wird die Schablone entfernt, und die Kipphebelwelle wird an den Fussstützen befestigt.
Obwohl bevorzugte Ausführungsbeispiele hier beschrieben worden sind, können Verbesserungen und Modifikationen daran vorgenommen werden, ohne vom Umfang der folgenden Ansprüche abzuweichen.

Claims

Zylinderkopf für einen Verbrennungsmotor, wobei der Zylinderkopf ein oberes Deck und mindestens ein integral gegossenes Kipphebelwellenfussstück aufweist.
Zylinderkopf nach Anspruch 1, bei dem das zumindest eine integral gegossene Kipphebelwellenfussstück eine Oberseite aufweist, wobei das obere Deck in einer gleichen Ebene maschinell bearbeitet ist, wie die Oberseite des mindestens einen Kipphebelfussstückes.
Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, wobei das mindestens eine Kipphebelfussstück ein Paar von gegenüberliegenden Seitenwänden aufweist, die geeignet sind, um korrekt benachbarte Kipphebel auf jeder Seite des Fussstückes zu beabstanden.
Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens ein Kipphebelwellenfussstück ein Paar von gegenüberliegenden Seitenwänden aufweist, wobei jede Seitenwand eine Beabstandungsstufe benachbart zum Oberteil des Fussstückes besitzt, wobei die Beabstandungsstufen geeignet sind, um korrekt benachbarte Kipphebel auf jeder Seite des Fussstückes zu beabstanden.
Zylinderkopf nach Anspruch 4, wobei jede der Seitenwände eine zweite Stufe aufweist, die unter der Beabstandungsstufe ausgebildet ist.
Zylinderkopf nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, der eine Vielzahl von integral gegossenen Kipphebelwellenfussstücken aufweist.
Kipphebelwelle zur Anwendung bei einem Zylinderkopf gemäß eines der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kipphebelwelle mindestens ein flaches Teil aufweist, welches an einer Unterseite der Welle ausgebildet ist, welches geeignet ist, um mit einer Oberseite eines Kipphebelwellenfussstückes zusammen zu passen.
Kipphebelwelle nach Anspruch 7, die eine Vielzahl von flachen Teilen aufweist, die entlang der Unterseite der Welle beabstandet sind und geeignet sind, um mit einer Vielzahl von Kipphebelwellenfussstücken zusammen zu passen.
Verbrennungsmotor, der einen Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Verbrennungsmotor, der Folgendes aufweist: einen Zylinderblock; einen Zylinderkopf mit einem oberen Deck und mindestens einem integral gegossenen Kipphebelwellenfussstück und eine Kipphebelwelle, die an dem mindestens einen Kipphebelwellenfussstück montiert ist, wobei die Kipphebelwelle eine Vielzahl von daran befestigten Kipphebeln besitzt, wobei die Kipphebelwelle mindestens ein flaches Teil aufweist, welches an einer Unterseite der Welle ausgeformt ist, welches geeignet ist, um mit einem Oberteil des mindestens einem Kipphebelwellenfussstückes zusammen zu passen.
Verbrennungsmotor, der einen Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und eine Kipphebelwelle nach irgendeinem der Ansprüche 6 oder 7 aufweist.