DE3050893C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kipphebelgehäuse für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem bekannten Kipphebelgehäuse dieser Art (Zeitschrift MTZ 15, 1954, Seite 288) besteht die Abdeckung des Gehäuses aus Metall und hat somit ein erhebliches Gewicht. Obwohl Gewichtseinsparungen an Verbrennungsmotoren generell angestrebt werden, ist eine solche bei Abdeckungen von Kipphebelgehäusen bisher noch nicht verwirklicht worden, und zwar wohl deswegen, weil der Fachmann der Meinung war, die bei einer derartigen Abdeckung erforderliche Dichtheit gegenüber Schmiermittel mit einer Gehäuse­ abdeckung von geringerem Gewicht nicht erzielen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abdeckung eines Kipphebelgehäuses so auszubilden, daß unter Gewichtseinsparung und Beibehaltung der Stabilität ein Austritt von Schmiermittel verhindert ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Es ist zwar schon bekannt (DE-GM 76 39 598) einen Spritzölschutz, der bei abgenommenem Zylinderkopfdeckel vorübergehend einen an einem Verbrennungsmotor arbeitenden Monteur gegenüber spritzendem Öl schützt, aus Kunststoff auszubilden. Ein derartiger Spritzölschutz ist jedoch mit der Abdeckung eines Kipphebelgehäuses nicht vergleichbar. Ferner ist es bekannt (DE-OS 16 01 380) an aus Blech gefertigten Ölwannen Verstärkungsrippen auszubilden. Derartige Wannen sind jedoch mit der Abdeckung von Kipphebelgehäusen ebenfalls nicht vergleichbar.

Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigt

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Diesel-Reihenmotors mit mehreren Zylindern und einem Kipphebel­ gehäuse und Kipphebelgehäuse­ abdeckung,

Fig. 2 eine Draufsicht der Kipphebel­ abdeckung aus Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Kipphebel­ abdeckung,

Fig. 4A-4E verschiedene Querschnittsansichten der Kipphebelabdeckung gemäß Fig. 2, und

Fig. 5 eine Draufsicht des Motors aus Fig. 1 mit Kipphebelabdeckung in verschiedenen, in Fig. 1 angegebenen Ansichten.

Ein mehrere Zylinder umfassender Diesel-Reihenmotor ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet. Der Motor umfaßt einen Motorblock 4. Ein Motor­ blockunterteil 5 mit Ölwanne 6 sind an der Unterseite des Motorblocks 4 befestigt. An der Oberseite des Motorblocks ist ein Zylinderkopf 8 durch mehrere Schraubbolzen 9 befestigt. Ein Kipphebelgehäuse 10, welches die Ventilanordnungen des Motors und die Kipphebelmechanismen umgibt und schützt, ist am Zylinderkopf 8 mit Hilfe mehrerer Schrauben 11 gehalten. Eine Kipphebelabdeckung 12 ist ihrerseits am Kipphebelgehäuse 10 mit Hilfe mehrerer Schrauben 13 befestigt. Eine weiche Dichtung 14, d. h. eine Dichtung im Bereich von 30 bis 70 Durometern ist zwischen Kipphebelgehäuse 10 und Kipphebel­ abdeckung 12 angeordnet und vermittelt eine Ölabdichtung. Die Dichtung 14 ist an ihrem Platze eingeklemmt, wenn die Schrauben 13 angezogen sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind sechs in Reihe liegende Zylinder im Motorblock 4 ausgebildet, von denen in der Querschnittsansicht der Fig. 1 nur der eine Zylinder 16 sichtbar ist. Der Zylinder 16 umfaßt eine Zylinderbüchse 18, innerhalb welcher ein mit dem oberen Ende einer Verbindungsstange 22 verbundener Kolben 20 hin- und hergehend angeordnet ist. Die Verbindungsstange 22 ist drehbar an einer Kurbelwelle 24 befestigt. Die Kurbelwelle 24 ist ihrerseits drehbar durch nicht dargestellte Lager im Motorblock 4 abgestützt. Obwohl lediglich eine Kolben-Zylinder- Anordnung beschrieben ist, versteht es sich doch von selbst, daß die verbleibenden fünf Kolben-Zylinder-Anordnungen in ähnlicher Weise in Reihe im Motorblock 4 angeordnet sind. Natürlich kann eine entsprechend modifizierte Version der Erfindung auch an anderen Motoren Anwendung finden, die eine beliebige Anzahl von Zylindern aufweisen können, wobei diese Zylinder entweder in Reihe oder auch in V-Konfiguration angeordnet sein können.

Der Zylinderkopf 8 trägt - an jedem Zylinder - eine Brenn­ stoffeinspritzvorrichtung 26 und eine Ventilanordnung, die in Fig. 1 bei 28 teilweise dargestellt ist. Jede Ventil­ anordnung umfaßt zwei Einlaßventile und zwei Auslaßventile, die jeweils die Gasströmung in den und aus dem Zylinder steuern, wie dies im einzelnen nachstehend noch erläutert werden wird. Jedes Ventil und jede Brennstoff-Einspritzvorrichtung wird synchron durch einen Nockenantriebsmechanismus betätigt, wie er beispielsweise in der US-Patentanmeldung 9 58 532 beschrieben ist. Dabei verleihen eine Reihe von (nicht dargestellten) Nocken, welche an einer rotierenden Nockenwelle 30 vorgesehen sind, jeweils einer Reihe von Nockenfolgegliedern 32 eine Bewegung, und zwar in Abhängigkeit von der Kontur der Außenfläche der Nocken. Die Bewegung der Nockenfolgeglieder 32 wird über Stößel 34 an die Enden von Kipphebeln 36 übertragen, so daß sich die Kipphebel um ihre Kippwellen 38 verschwenken. Die Wellen 38 sind in Ständern 39 am Zylinderkopf 4 gelagert. Die den Stößeln 34 gegenüberliegenden Enden der Kipphebel 36 betätigen hierauf die betreffenden Ventile und Brennstoff-Einspritzvorrichtungen in einer zeit­ lichen Reihenfolge, welche durch die Anordnung der Nocken auf der Nockenwelle 30 vorgegeben ist. Wenn sich beispielsweise ein Kolben am Ende seines Kompressionshubes nähert, treibt die zugehörige Injektornocke den zugehörigen Stößel 34 nach oben, so daß sich der zugehörige Kipphebel 36 verschwenkt und den Kolben der Brennstoff-Einspritzvorrichtung nach unten drückt. Auf diese Weise wird Brennstoff zum Zwecke seiner Verbrennung in den oberen Bereich des Zylinders eingespritzt. In ähnlicher Weise werden die Einlaßventile geöffnet, um den Zutritt von Luft in den Zylinder während des Lufteinlaßhubes des Kolbens zu ermöglichen. Entsprechend werden auch die Auslaßventile geöffnet, um die Abgase aus dem Zylinder während des Ausstoßhubes des Kolbens auszustoßen.

Ein Kühlflüssigkeits-Strömungssystem, welches ebenfalls in der US-Patentanmeldung 9 58 532 beschrieben ist, dient dazu, die Betriebstemperaturen des Motors innerhalb zulässiger Grenzen zu halten. Das Kühlmittelsystem enthält eine Kühlmittel-Zirkulationspumpe 40 in Kombination mit einer ringförmigen Kühlmittelkammer 42, welche die Zylinderbüchse 16 umgibt. Ferner sind (nicht dargestellte) Strömungswege im Zylinderkopf 8 und im Motorblock 4 ausgebildet, sowie ein Kanal 44 und eine Leitung 46, mit deren Hilfe die angestrebte Kühlmittel-Strömungsanordnung verwirklicht wird.

Die Luft wird den Motorzylindern von einem Turbolader 48 zugeleitet, welcher an einer Seite des Motors befestigt ist. Der Turbolader 48 kann so ausgebildet sein, wie in der US-Patentanmeldung 82 284 der Anmelderin beschrieben ist. Der Turbolader enthält eine (nicht dargestellte) Turbine, welche von den Motorabgasen angetrieben ist. Diese werden über einen Abgasverteiler, welcher aus einer Mehrzahl von Leitungen 50 gebildet ist, aufgenommen. Die Leitungen 50 verbinden den Zylinderkopf 8 mit der Turbine. Der Turbolader 48 weist ferner einen (nicht dargestellten) Kompressor auf, welcher die unter Druck gesetzte Einlaß­ luft über eine Leitung 52 zuführt. Die Leitung 52 ist an einer Platte 54 befestigt, welche ihrerseits mit Hilfe von Schrauben 56 an der Vorderwand 58 des Kipphebelgehäuses 10 befestigt ist und einen Lufteinlaß-Sammelraum 60 abdeckt. Dieser Sammelraum ist im Kipphebelgehäuse ausgebildet und dient dazu, die komprimierte Einlaßluft aus dem Turboladerkompressor aufzunehmen. Die komprimierte Einlaßluft wird anschließend zu den Motorzylindern hin verteilt, und zwar durch Luft­ einlaßkanäle, welche im Kipphebelgehäuse 10 und im Zylinder­ kopf 8 ausgebildet sind. Die Platte 54 und der Sammelraum 60 dienen als Ersatz für die bisher bei herkömmlichen Luft­ einlaßsystemen für Verbrennungsmotoren verwendete Einlaß­ verteilerleitung.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen die Kipphebelabdeckung 12 im Detail. Die Fig. 2 und 3 zeigen Draufsichten bzw. Seiten­ ansichten der Abdeckung 12, während die Fig. 4A bis 4F verschiedene Querschnittsansichten der Abdeckung 12 liefern. Wie sich am besten aus Fig. 2 und 3 ergibt, umfaßt die Kipphebelabdeckung 12 einen keilartig geformten Aufbau aus Kunststoffmaterial, der bezüglich Länge und Breite an Länge und Breite des Kipphebelgehäuses 10 angepaßt ist. Die Abdeckung 12 weist eine Oberseite 128, eine Rückseite 130 und zwei dreieckige Stirnabschnitte 132, 134 auf. Mehrere Löcher 135, die in mehreren entsprechenden, ausgesparten Flanschen 136 ausgebildet sind, dienen der Aufnahme der Schraubbolzen 13, welche ihrerseits der Befestigung der Abdeckung 12 am Kipphebelgehäuse 10 dienen. Die ausgesparten Flansche 136 sind in die Ober- und Rückseiten 128 bzw. 130 eingeformt. Die Dicke der Flansche 136 ist im allgemeinen größer als die Dicke der Ober- und Rückseiten 128 bzw. 130 sowie der dreieckigen Stirnabschnitte 132, 134. Falls er­ wünscht, kann die Zündinformation für die Motorzylinder eben­ falls in die Oberseite 128 mit eingeformt werden.

Zwei Reihen längsgerichteter Verstärkungsrippen 140 und 142 sind an der unteren Fläche der Oberseite 128 angeordnet, vergleiche Fig. 4A. Die beiden Reihen der längsgerichteten Verstärkungsrippen 140, 142 schneiden Reihen seitlicher Verstärkungsrippen 144 (Fig. 4B) rechtwinklig. Wie in Fig. 4C dargestellt, verlaufen die längsgerichteten Ver­ stärkungsrippen 142 in nächster Nähe des Scheitels der dreieckigen Abschnitte 132, 134 im allgemeinen schräg, und zwar beginnend an einem Punkt 146 in der Mitte zwischen benach­ barten Verstärkungsrippen 144 an der unteren Fläche der Ober­ seite 128 und alsdann im wesentlichen ansteigend zu einer maximalen Höhe an den rechtwinkligen Schnittstellen mit den seitlichen Verstärkungsrippen 144. Diese Anordnung und Aus­ bildung der Verstärkungsrippen vermittelt einen entsprechenden Freiraum für den Betrieb der Schwinghebel 36, wenn die Abdeckung 12 am Gehäuse 10 befestigt ist.

Wie sich wiederum aus den Fig. 2, 4A und 4B ergibt, verläuft eine Lippe 148 rings um den inneren Umfang der Unterseite der Abdeckung 12 herum und endet über eine kurze Entfernung hinweg entlang dem Teil der dreieckigen Wand 132, welche im Querschnitt in Fig. 4D dargestellt ist. Ferner endet die Lippe 148 wiederum über eine kurze Entfernung hinweg entlang eines entsprechenden Teiles der dreieckigen Wand 134. Die Lippe 148 dient dazu, ein Auslecken von Öl aus dem Kipphebelgehäuse 10 minimal zu halten. Dies erfolgt dadurch, daß Tropfen aus Öl oder aus einem anderen Schmiermittel von der Dichtung 14 abgelenkt werden, die zwischen Abdeckung 12 und Gehäuse 10 eingespannt ist. Diese Tropfen werden auf die Innenfläche der Abdeckung 12 während des Betriebs des Kipp­ hebelmechanismus hinkondensiert oder gezogen und fließen unter der Wirkung der Schwerkraft nach unten hinter die Dichtung 14 zur Spitze der Lippe 148 hin ab.

Ein besonders dickes Kunststoffteil, welches in Fig. 4A bei 149 dargestellt ist, verbindet die Lippe 148 mit der oberen Seite 128 im Bereich zwischen den Flanschen 136 an der Oberseite 128, während ein weiteres, extra dickes Kunst­ stoffstück, welches in Fig. 4A bei 150 angegeben ist, in ähnlicher Weise die Lippe 148 mit der Rückseite 130 im Bereich zwischen den Flanschen 136 an der Rückseite 130 verbindet. Dieses zusätzliche Plastikmaterial vermittelt eine weitere Verstärkung der Abdeckung 12.

Eine zusätzliche Verbesserung der Abdichtung der Kipphebelab­ deckung wird durch einen kleinen Randwulst 151 erreicht, der um den Umfang der Unterseite der Abdeckung 12 herum ausgebildet ist. Der Randwulst 151, der vergrößert in Fig. 4E dargestellt ist, greift in die Dichtung 14 ein, wenn die Schrauben 13 der Abdeckung 12 am Gehäuse 10 angeordnet sind. Hierdurch wird ein Durchtritt von Öl blockiert, der sonst zwischen Dichtung 14 und Abdeckung 12 hindurch auftreten könnte, wenn die Abdeckung während einer schweren Beanspruchung des Motors vibriert.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht der Abdeckung 12, des Gehäuses 10 und des Zylinderkopfes 8, jeweils entlang der Schnittlinien I-I, II-II und III-III in Fig. 1. Der Abschnitt I-I zeigt die Oberseite der Kipphebelabdeckung 12. Im Abschnitt II-II ist die Abdeckung 12 entfernt, so daß der Kipphebelmechanismus die Brennstoff-Einspritzvorrichtungen und die Ventilanordnungen, welche vom Gehäuse 10 umschlossen sind, sichtbar werden. Die Anordnung der Brennstoff-Einspritzvorrichtung 16, der paarweise vorhandenen Einlaßventile 156 und der ebenfalls paarweise vorhandenen Abgasventile 158, die jedem Zylinder zugeordnet sind, ist auf diese Weise ersichtlich. Im Abschnitt III-III schließlich ist die Einlaßöffnung des Zylinderkopfes klar bei 160 dargestellt. Die Luftein­ laßöffnung 160 nimmt unter Druck gesetzte Luft aus dem Sammelraum 60 im Gehäuse 10 auf und lenkt hierauf diese komprimierte Luft zu den beiden benach­ barten Zylindern hin, welche unter dem Abschnitt III-III liegen. Die beiden Paare der Einlaß-Ventilstößelführungen 162, 164 sowie die beiden Paare der Auslaß-Ventilstößelführungen 166, 168, welche jeweils den benachbarten Zylindern zugeordnet sind, sind aus Gründen der besseren Klarheit ebenfalls dargestellt.

Ein Kipphebelgehäuse und eine Kipphebelabdeckung entsprechend der voranstehenden Beschreibung können in vorteilhafter Weise bei Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden. Die Möglichkeit, das Kipphebelgehäuse aus Aluminium zu gießen und nicht aus schwereren Metallen, führt zu einer Reduzierung des Motorgewichts. Weitere Gewichtsverminderungen ergeben sich durch die Verwendung eines Einlaßluft-Sammelraums im Kipp­ hebelgehäuse als Ersatz für den üblicherweise bei einem Verbrennungsmotor vorgesehenen Einlaßluftverteiler. Die Anordnung der Lufteinlaßkanäle im Kipphebelgehäuse vereinfacht das Gießen des Zylinderkopfes und führt dabei sogar noch zu weiterer Gewichtseinsparung. Darüber hinaus ergibt sich aus der vereinfachten Konstruktion des Zylinderkopfes eine größere Wirtschaftlichkeit bei dem Gießvorgang des Zylinder­ kopfes, während die gesteigerte komplexität des Kipphebel­ gehäuses, welche durch das Vorhandensein der im Gehäuse ausgebildeten Lufteinlaßkanäle bedingt ist, durch die Tatsache ausgewogen wird, daß die Form für das aus Aluminium gegossene Gehäuse immer wieder verwendbar ist.

Die Kipphebelabdeckung gemäß der Erfindung, welche aus Kunststoff gegossen oder gespritzt werden kann, trägt weiterhin zur Reduzierung des Gesamtgewichts des Motors bei. Die Ver­ wendung einer Öl-Abtropflippe und von Gummiösen für die Schraubbolzen in der Kipphebelabdeckung halten weiterhin ein Ölauslecken aus dem Kipphebelgehäuse und der Kipphebelab­ deckung bei einem Minimum und dämpfen die Schwingungsüber­ tragung zwischen Kipphebelgehäuse und Kipphebelabdeckung.

Dementsprechend ist ein ruhigerer und wartungsfreier Betrieb der Verbrennungskraftmaschine erzielbar. Wenn die Erfindung bei einem Motor mit Turbolader Anwendung findet, ermöglicht die besondere Anordnung des Kipphebelgehäuses und der Kipp­ hebelabdeckung relativ zu den übrigen Teilen des Motors eine leichte Befestigung eines dem Turbolader zugeordneten Nach­ kühlers, ohne daß dabei die Notwendigkeit besteht, die Motorteile wesentlich zu modifizieren oder anders anzuordnen.

Claims (2)

1. Kipphebelgehäuse für einen Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern, mit einem mehrere Gaseinlaß- und Gasauslaßkanäle aufweisenden Zylinderkopf, mit mehreren, diesen Kanälen zugeordneten Ein- und Auslaßventilen und mit einer von einer Schmiermitteldichtung umgebenen Kipphebelanordnung zur Betätigung der Ventile, wobei das Kipphebel­ gehäuse die Kipphebelanordnung wenigstens teilweise umschließ und seinerseits durch eine aus Ober- und Unterteil bestehende Gehäuseabdeckung verschlossen ist, die mit einem am Unterteil vorgesehenen Flansch auf der Schmiermitteldichtung passend aufsitzt und von den Flansch und die Schmiermitteldichtung durch­ dringenden Befestigungsschrauben festgehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseabdeckung (12) aus Kunststoff besteht, daß von der obenliegenden Innenfläche des Oberteils der aus Kunststoff bestehenden Gehäuse­ abdeckung (12) innere Verstärkungsrippen abstehen, nämlich mehrere Querrippen (144) und wenigstens eine Reihe zwischen diesen Querrippen verlaufender, untereinander ausgefluchteter Längsrippen (140, 142), daß die Höhe der Längsrippen ausgehend von einem in der Mitte zwischen zwei Querrippen gelegenen Minimal­ wert beidseits bis zu einem an der Schnittstelle der Längs- und Querrippen gelegenen Maximalwert ansteigt, und daß von der Unterseite des Unterteils hinter die Schmiermitteldichtung ringsum eine Lippe (148) absteht, welche an der Innenfläche des Oberteils nach unten fließendes Schmiermittel hinter die Dichtung ablenkt.

2. Kipphebelgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseabdeckung im Querschnitt keilartig ist und dreieckige Stirnabschnitte (132, 134) aufweist.