DE3512713A1

DE3512713A1 - Zylinderkopfhaube aus einem kunststoffmaterial

Info

Publication number: DE3512713A1
Application number: DE19853512713
Authority: DE
Inventors: Herbert 5040 Brühl Schleiermacher
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1985-04-09
Filing date: 1985-04-09
Publication date: 1986-10-09

Description

Zylinderkopfhaube aus einem Kunststoffmaterial
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zylinderkopfhaube aus einem insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoffmaterial für eine ein- oder mehrzylindrige Brennkaftmaschine, vorzugsweise für eine luftverdichtende, selbstzündende Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einem unteren Dichtflächenrand, der Schraubendurchgangslöcher für Zylinderkopfhaubenbefestigungsschrauben aufweist.
Die heute üblicherweise in Kraftfahrzeugen verwendeten Zylinderkopfhauben bestehen gewöhnlich aus Metall und werden mittels Befestigungsschrauben unter Zwischenlage einer Dichtungspackung am Zylinderkopf der Brennraftmaschine befestigt. Derartige metallische Zylinderkopfhauben strahlen aufgrund ihrer Schwingungen in hohem Maße übertragenen Eigenschaften intensiv Geräusche ab. Zudem verursachen sie einen relativ hohen Fertigungs- und Materialaufwand, was sich letztlich im Gesamtpreis der Brennkraftmaschine in negativer Gleise bemerkbar macht. Aufgrund ihres hohen Eigengewichts beeinlfussen sie darüber hinaus das Gesamtgewicht der Brennkraftmaschine in unerwünschter Weise.
Um insbesondere Geräuschabstrahlungen zu verringern, ist bereits vorgechlagen worden, die Zylinderkopfhaube aus einem Kunststoffmaterial herzustellen, welches ggfs. aus Steifigkeitsgründen mit einer Faserverstärkung, insbesondere Glasfaserverstärkung versehen ist (DE-OS 29 48 572).
Da allein eine Glasfaserverstärkung jedoch die an eine ausreichende Steifigkeit zu stellenden Anforderung nicht genügt, ist in der vorgenannten DE-OS 29 48 572 vorgeschlaaen worden, die gesamte Zylinderkopfhaube aus sich in Längs- und Querrichtung erstreckende Verstrebungen aus einem relativ dicken Kunststoffmaterial aufzubauen und auf diesem sog. Grundskelett einen relativ dünnen Kunststoffmantel als Zylinderkopfhaubenwandung anzuordnen. Durch eine derartige Ausbildung einer Zylinderkopfhaube ist zwar durchaus ein Beitrag zur Verringerung der Geräuschabstrahlung zu leisten. Insgesamt verursacht eine derartige Gestaltung jedoch einen recht hohen Konstruktions- und Fertigungsaufwand. Dies verteuert die Zylinderkopfhaube in ihrer Herstellung, so daß sich insgesamt Vorteile gegenüber einer metallischen Zylinderkopfhaube nicht ergeben.
Aufgrund der relativ dickwandigen Verstrebungen der Haube ist darüber hinaus der innerhalb der Haube zur Verfügung stehende Nutzraum in einem erheblichen Maße beeinträchtigt und kann somit nicht für weitere ggfs. notwendige Elemente der Brennkraftmaschine genutzt werden.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Zylinderkopfhaube der eingangs bezeichneten Art dahingehend zu verbessern, die die Vorteile einer verminderten Geräuschabstrahlung bei ausreichender Steifigkeit mit einer relativ kostengünstigen Herstellungsweise verbindet und zudem in ihrem Innenraum genügend Anordnungsmöglichkeiten für Funktionselemente der Brennkraftmaschine aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Zylinderkopfhaube nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in den Dichtflächenrand der Zylinderkopfhaube ein oder mehrere Bewehrungselemente aus Metall eingelassen sind. Bei der Zylinderkopfhaube nach der Erfindung ist der hinsichtlich seiner Steifigkeit am höchsten beanspruchte Dichtflächenrand, der gleichzeitig neben den Aufgaben einer absoluten Dichtheit auch noch die Befestigungskräfte aufzunehmen hat, so verstärkt, daß der übrigen Haubenbereich ohne zusätzliche Querverstrebungen ausgebildet sein kann. Die Bewehrungselemente können dabei bei der Herstellung der Zylinderkopfhaube auf einfache Weise in den Dichtflächenrand mit eingespritzt werden, so daß die gesamte Zylinderkopfhaube ein in einem einzigen Fertigungsvorgang herzustellendes Spritzgußteil ist. Gegenüber der bekannten Lösung wird bei voller Nutzung der verminderten Geräuschabstrahlung der konstruktive und auch fertigungstechnische Aufwand erheblich verringert. Da die seitlichen und oberseitigen Wandungen der Zyinderkopfhaube dennoch aus einem relativ dünnwandigen Material bestehen können und der Innenraum keinerlei weitere Verstrebungen aufzunehmen hat, ist innerhalb der Zylinderkopfhaube ausreichend Platz zur Aufnahme von weiteren Funktionselementen der Brennkraftmaschine.
Bevorzugt bestehen die Bewehrungselemente aus U-Profilen aus Stahl, die den Vorteil haben, daß sie einen annähernd gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen wie ein aus Grauguß hergestellter Zylinderkopf. Somit sind Temperaturrisse aufgrund unterschiedlicher Wärmespannungen in den Bewehrungselementen nicht zu befürchten. Die Bewehrungselemente besitzen zweckmäßigerweise Durchbrüche, die eine innige Verbindung mit dem Kunststoffmaterial der Zylinderkopfhaube sicherstellen. Diese Durchbrüche befinden sich in einem neutralen Bereich der Bewehrungselemente, um die Steifigkeit nicht zu beeinträchtigen. Die eingespritzten Bewehrungelemente können einstückig aber auch mehrteilig sein. Im Bereich von Zylinderkopfhaubenbefestigungsschrauben überlappen sie sich zweckmäßigerweise an den Haubenecken, so daß sich einfache gerade Profile ergeben.
Im Hinblick auf eine verminderte Geräuschabstrahlung sind die Bewehrungselemente zumindest im Bereich der Auflageflächen von Zylinderkopfhaubenbefestigungsschrauben mit einer Kunststoffschicht bedeckt, wodurch insgesamt bei der erfindungsgemäßen Zylnderkopfhauben verminderte Geräuschabstrahlungen von 30 bis 40 % gegenüber bekannten metallischen Zylinderkopfhauben möglich sind.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Zylinderkopfhaube ergibt sich ferner die Möglichkeit, in ihrem Innern einen Beruhigungsraum für Kurbelgehäuseleckgase sowie einen ölabscheideraum zur Reinigung dieser Kurbelgehäuseleckgase vorzusehen. Darüber hinaus kann das Kurbelgehäuseentlüftungsventil direkt in die Kuntstoffhaube integriert sein.
Durch diese Integration der verschiedenen Funktionselemente der Brennkaftmaschine kann insgesamt ein erheblicher Beitrag zur Kostensenkung geleistet werden. Der langgestreckte horizontal liegende Beruhigungsraum mit dem gegenüberliegenden Kurbelgehäuseleckgaseintritt und Leckgasaustritt gewährleistet eine hohe blabscheidung, weil die ÖItröpfchen nicht wie bei den bisherigen senkrecht stehenden Entlüftungen entgegen dem aufsteigenden Leckgasstrom ausgeschieden werden müssen.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die in den Zeichnungen s chematisch dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaube verwiesen. In den Zeichnungen sind nur die zum unmittelbaren Verständnis dargestellten Elemente der Zylinderkopfhaube dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaube; Fig. 2 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaube; Fig. 3 einen Querschnitt im Bereich des Kurbelgehäuseentlüftungsventils eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaube; Fig. 4 einen Querschnitt im Bereich des blabscheideraums des Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zylinder kopfhaube.
In den Fig. 1 bis 4 sind grundsätzlich gleichwirkende Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Allgemein mit 1 ist eine Zylinderkopfhaube bezeichnet, die, wie aus der perspektivischen Darstellung nach Fig. 1 hervorgeht, über ihren Dichtflächenrand 2 unter Zwischenlage einer Dichtpackung 18 mit einem Zylinderkopf 17 einer Brennkraftmaschine zu verbinden ist. Zur Befestigung der Zylinderkopfschrauben sind im Bereich des Dichtflächenrandes zwei Schraubendurchgangslöcher 3 zur Hindurchführung von nicht gezeigten Haubenbefestigungsschrauben eingelassen. Die Zylinderkopfhaube 1 weist ein Kurbelgehäuseentlüftungsventil 12 sowie eine Cleinfüllvorrichtung 19 auf. Wie aus der zeichnerischen Darstellung nach Fig. 1 hervorgeht, sind die Einströmunöffnung 16 für Kurbelgehäuseleckgase und das Kurbelgehäusentlüftungsventil 12 in abgewandten Endbereichen eines innerhalb der Zylinderkopfhaube vorgesehenen Beruhigungsraums 10 vorgesehen.
Aus den Schnittdarstellungen nach den Fig. 2 bis 4 ergibt sich ein einzelnen der erfindungsgemäße Aufbau der Zylinderkopfhaube 1. Der Dichtflächenrand 2 der Zylinderkopfhaube 1 ist im wesentlichen U-förmig gestaltet und mit im wesentlichen ebenfalls U-förmig gestalteten Bewehrungselementen aus Stahl versehen. Innerhalb der Zylinderkopfhaube ist aufgrund deren Gestaltung die Möglichkeit gegeben, einen Beruhigungsram 10 vorzusehen, der durch Seitenwände 7 der Zylinderkopfhaube sowie eine kurbelgehäuseseitige Abdeckung 9 begrenzt ist. An einem Endbereich dieses Beruhigungsraums 10 ist das Kurbelgehäuseentlüftungsventil 12 in die Zylinderkopfhaube derart integriert, daß das Ventilgehäuse 13 des Kurbelgehäusentlüftungsventils 12 Bestandteil der Zylinderkopfhaube 1 ist. Die Zuströmöffnung 14 des Kurbelgehäusentlüftungsventils 12 ragt in den Beruhigungsraum 10 hinein. Auf dem dem Kurbelgehäusenventil 12 abgewandten bzw. gegenüberliegenden Bereich des Beruhigungsraums 10 ist innerhalb der Zylinderkopfhaube ein Ölabscheideraum 15 vorgesehen, der über eine Einströmöffnung 16 mit dem Kurbelgehäuse über eine Leitung,die im einzelnen nicht näher dargestellt ist, verbunden ist. Aufgrund dieser abgewandten Anordnung von ölabscheideraum 15 und Kurbelgehäusentlüftungsventil 12 ist eine sichere Abscheidung der im Kurbelgehäuseleckgasstrom mitgerissenen Öltröpfchen sichergestellt, da diese bltröpfchen nicht senkrecht zu einem Gasstrom ausgeschieden werden müssen.
Die ausgeschiedenen Cltröpfchen gelangen über eine Abströmöffnung 20 zur Brennkraftmaschine zurück. Der Ölabscheideraum 15 ist innenseitig mit einem Strahldrahtgestrick ausgefüllt.
Wie insbesondere aus der zeichnerischen Querschnittsdarstellung nach Fig. 4 hervorgeht, ist die U-förmig gestaltete, im Dichtflächenbereich 2 eingelassene Bewehrung 4 oberseitig von dem Kunststoffmaterial bedeckt, was insbesondere im Bereich der Auflagefläche 6 von Schrauben zur Befestigung der Zylinderkopfhaube zu einer weiteren Geräuschverminderung führt. Die U-förmig gestalteten Bewehrungselement 4 sind darüber hinaus mit Durchbrüchen 5 versehen, so daß beim Herstellen eines Spritzgußteils das Kunststoffmaterial in diese Durchbrüche 5 gelangt und einen innigen Verbund von Bewehrungselementen und Kunststoffhaubenmaterial sicherstellt.
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Claims

Patentansprüche r 1. Zylinderkopfhaube (1) aus einem insbesondere glasa serverstärkten Kunststoffmaterial für eine ein- oder mehrzylindrige Brennkraftmaschine, vorzugsweise für eine luftverdichtende, selbstzündende Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einem unteren Dichtflächenrand (2), der Schraubendurchgangslöcher (3) für Zylinderkopfhaubenbefestigungsschrauben aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Dichtflächenrand (2) der Zylinderkopfhaube (1) ein oder mehrere Bewehrungselemente (4) aus Metall eingelassen sind.
2. Zylnderkopfhaube (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungselemente (4) ein U-förmiges Querschnittsprofil aufweisen und aus Stahl bestehen.
3. Zylinderkopfhaube (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungselemente (4) Durchbrüche (3) zur Gewährleistung eines innigen Verbundes zwischen Bewehrungselementen (4) und dem Kunststoffmaterial der Zylinderkopfhaube (1) aufweisen.
4. Zylinderkopfhaube (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bewehrungselement (4) mehrteilig ausgebildet ist, wobei sich Teilstücke eines Bewehrungselements (4) im Bereich von Zylinderkopfhaubenbefestigungsschrauben überlappen.
5. Zylinderkopfhaube (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungselemente (4) zumindest im Bereich der Auflagefläche (6) von Zylinderkopfhaubenbefestigungsschrauben von einer Kunststoffschicht bedeckt sind.
6. Zylinderkopfhaube (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich innerhalb der Zylinderkopfhaube (1) zwischen Seiten- (7) und/oder einer oder mehreren Trennwänden (8) eine kurbelgehäuseseitige Abdeckung (9) erstreckt.
7. zylinderkopfhaube (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittel der Abdeckung (9) innerhalb der Zylinderkopfhaube (1) ein Beruhigungsraum (10) für Kurbelgehäuseleckgase der Brennkraftmaschine ausgebildet ist.
8. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kurbelgehäuseseitige Abdeckung (9) und die Seiten- bzw. Trennwände (7, 8) mittels einer Labyrinth- oder Spaltdichtung (11) abgedichtet sind.
9. Zylinderkopfhaube (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zylinderkopfhaube (1) ein Kurbelgehäusentlüftungsventil (12) integriert ist.
10. Zyinderkopfhaube (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (13) des Kurbelgehäuseentlüftungsventils (12) Bestandteil der Zylinderkopfhaube (1) ist und mit seiner Zuströmöffnung (14) in den Beruhigungsraum (10) hineinragt.
11. zylinderkopfhaube (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Zylinderkopfhaube (1) ein Clabscheideraum (15) zur Reinigung von Kurbelgehäuseleckgasen ausgebildet ist.
12. Zylinderkopfhaube (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Clabscheideraum (15) mit seiner Kurbelgehäuseleckgaseinströmöffnung (16) und das Kurbelgehäuseentlüftungsventil an gegenüberliegenden Endbereichen des Beruhigungsraums (10) vorgesehen sind.