EP0071778B1 - Luftgekühlte, mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit obenliegender Nockenwelle - Google Patents

Luftgekühlte, mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit obenliegender Nockenwelle Download PDF

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EP0071778B1
EP0071778B1 EP82106215A EP82106215A EP0071778B1 EP 0071778 B1 EP0071778 B1 EP 0071778B1 EP 82106215 A EP82106215 A EP 82106215A EP 82106215 A EP82106215 A EP 82106215A EP 0071778 B1 EP0071778 B1 EP 0071778B1
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EP
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camshaft
combustion engine
air
casing
internal combustion
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EP82106215A
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EP0071778A3 (en
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Kurt Dr.-Ing. Honrath
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
Original Assignee
Kloeckner Humboldt Deutz AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L1/053—Camshafts overhead type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/26—Cylinder heads having cooling means
    • F02F1/28—Cylinder heads having cooling means for air cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L2001/0476—Camshaft bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/20—SOHC [Single overhead camshaft]

Definitions

  • the invention relates to an air-cooled internal combustion engine of the type mentioned in the preamble of the first claim.
  • This arrangement has the advantage that the camshaft or camshaft housing is aligned indirectly via the intake pipe.
  • the intake manifold itself must be mounted in such a way that no connection is required or must be aligned anyway, since a nozzle is required for each cylinder head.
  • the camshaft can be arranged laterally or above or below the intake pipe.
  • Another advantage of the invention is the fact that the dimensions of the internal combustion engine are practically not affected by the attachment of the camshaft to the intake pipe.
  • the camshaft and the valve actuation devices can be accommodated in a housing common to all the cylinder heads lying in a row.
  • this is time-consuming when a cylinder is repaired.
  • claim 4 proposes to separate the housings for the camshaft and for the valve actuators for each cylinder.
  • this has the advantage that a cylinder or cylinder head can now be removed without having to remove the camshaft housing or the housing of the adjacent valve actuation devices.
  • only a single type of housing for the valve actuation device needs to be kept available regardless of the number of cylinders.
  • the camshaft housing is - as another development (claim 6) suggests - advantageously connected to the intake manifold via the fastening screws for the camshaft bearings or the bearing cover - if a bearing shell is cast in one piece with the housing.
  • the camshaft can also be mounted directly on the intake pipe, the intake pipe also taking over the housing function.
  • Claim 8 proposes a particularly simple sealing of the valve guide on the housing base for the valve actuation devices.
  • the advantage of this arrangement is that the housing can be removed without having to dismantle the valve springs.
  • Fig. 1 the single cylinder head of an air-cooled internal combustion engine, not shown, is shown at 1. It includes a. a valve 2, a valve chamber 3 and an air intake duct 4.
  • an intake pipe 5 connects laterally to the cylinder head 1, from which a connecting duct 6 branches off into the air inlet duct 4.
  • the housing 7 has a U-shaped cross section where the outer leg 7.1 is significantly higher than the inner 7.2.
  • the housing 7 is closed on its two non-visible end faces, the camshaft being driven in a manner known per se by a chain inside or a toothed belt outside the housing 7 by the crankshaft or another suitable shaft of the internal combustion engine.
  • the camshaft 8 itself is mounted in split bearing switches 9 and 10.
  • the fastening screws 11 for the bearing shells are fastened in the intake pipe 5, so that the housing 7 is simultaneously held on the intake pipe 5 by them.
  • Another housing 12 is arranged laterally on the housing 7 and on the cylinder head 1. It is attached to the cylinder head 1 via screws 13, 14 and to the housing 7 via a screw-nut connection 15.
  • the valve actuation device 16 each consisting of two rocker arms 17, the rocker arm block 18 which is fastened to the housing base, the rocker arm shaft 19 and the valve adjusting screws 20 are accommodated.
  • the housing 12 is arranged at the same height as the housing 7 by means of suitable spacer disks 21 if all the housings can be closed by a common cover 22. This height compensation can be omitted when using separate lids.
  • Each valve is actuated by the camshaft 8 against the force of the valve spring 23 via the rocker arms 17. This is clamped between the upper valve plate 24 and the lower valve plate 25, which forms a unit with the valve guide 26.
  • the valve guide 26 penetrates the bottom of the housing 12.
  • a collar 27 surrounding the valve spring 23 is arranged on the valve plate 25. The collar 27 has such a height that it projects securely into the space enclosed by the housing 12.
  • a sealing ring 28 is provided, the strength of which corresponds to that of the spacer 21 used in each case. The interior of the housing is thus sealed oil-tight.
  • the cover 22 is first removed, then the housing 12 is released. It can then be lifted off the cylinder head together with the rocker arms 17 and their attachment. Then the cylinder head 1 is detached from the intake pipe 5 and after loosening the cylinder head screws, it can be lifted off the cylinder pipe with the valves.
  • the housing 7 is shown in one piece with the intake pipe 5 and the housing 12 is shown in one piece with the cylinder head 1.
  • an elongated hole is provided for the screw-nut connection 15 in order to compensate for the different overall heights.
  • a seal 30 is provided between each housing, and separate covers 31 and 32.
  • a commercially available valve guide 33 can now be used, since sealing is no longer necessary here.
  • bearing blocks 34 are made in one piece with the intake pipe 5. This requires a much larger position diameter of the camshaft 8, since it is now pushed axially through the bearing blocks.
  • the bearing blocks can also be divided, in which case the lower part with the suction pipe is made in one piece and the cover is screwed on.
  • FIGS. 1 and 2 It is of course also possible to carry out a combination of the variants of the invention shown in FIGS. 1 and 2, for example to design the housing 12 separately from the cylinder head 1 and the housing 7 in one piece with the intake pipe 5.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine luftgekühlte Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des ersten Anspruchs genannten Art.
  • Aus der DE-A-2 502 058 ist eine luftgekühlte Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit obenliegender Nockenwelle bekannt, bei welcher das Nockenwellengehäuse oberhalb der Zylinderköpfe angeordnet und an zwei beliebigen, höchstgelegenen Zylinderköpfen befestigt ist und zwischen den übrigen Zylinderköpfen und dem Nockenwellengehäuse ein freier Abstand verbleibt. Dies ist deshalb notwendig, weil bei luftgekühlten Mehrzylinderbrennkraftmaschinen mit Einzelzylinderköpfen und Einzelzylindern die Bauhöhen der einzelnen Zylinderkopf-Zylindereinheiten untereinander unterschiedlich sind. Diese Unterschiede liegen zwar im Bereich von wenigen Millimetern, jedoch sind diese Unterschiede zu groß, um danach die Lagerung einer Nockenwelle auszurichten. Die Ausgestaltung nach der DE-A macht daher eine aufwendige Montage erforderlich, da durch Montage des Nockenwellengehäuses erst der freie Abstand zwischen den Zylinderköpfen und dem Gehäuse ermittelt werden muß, bevor nach Auswahl der geeigneten Beilagen das Nockenwellengehäuse endgültig montiert werden kann. Diese Vorgehensweise stellt einen allzu großen Bauaufwand dar.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Nockenwelle bzw. Nockenwellengehäuse mittelbar über das Ansaugrohr ausgerichtet ist. Das Ansaugrohr selbst muß, da zu jedem Zylinderkopf ein Stutzen erforderlich ist, so angebracht sein, daß keine Ausrichtung erforderlich ist oder aber ohnehin ausgerichtet werden. Die Nockenwelle kann je nach Ausgestaltung des Ansaugrohres seitlich oder oberhalb bzw. unterhalb des Saugrohres angeordnet sein. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß durch das Anbringen der Nockenwelle an dem Ansaugrohr die Baumaße der Brennkraftmaschine praktisch nicht beeinflußt werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann - wie Anspruch 3 vorschlägt - die Nokkenwelle und die Ventilbetätigungseinrichtungen, wie Kipphebel samt Lagerung, in einem für alle in einer Reihe liegende Zylinderköpfe gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden. Dies ist jedoch im Reparaturfalle eines Zylinders zeitraubend.
  • Deshalb schlägt Anspruch 4 vor, die Gehäuse für die Nockenwelle und für die Ventilbetätigungseinrichtungen für jeden Zylinder zu trennen. Dies hat zum einen den Vorteil, das nunmehr ein Zylinder oder Zylinderkopf entfernt werden kann, ohne daß das Nockenwellengehäuse oder die Gehäuse der benachbarten Ventilbetätigungseinrichtungen mit entfernt werden müssen. Zum anderen braucht nur ein einziger Gehäusetyp für die Ventilbetätigungseinrichtung unabhängig von der Zylinderanzahl bereitgehalten zu werden.
  • In allen Fällen kann im Rahmen der Erfindung für alle Gehäuse ein gemeinsamer Deckel (Anspruch 5) oder für das Nockenwellengehäuse und die übrigen Gehäuse separate Deckel vorgesehen werden. Im letzteren Fall ist dann allerdings je eine Dichtung zwischen den Gehäusen erforderlich.
  • Das Nockenwellengehäuse wird - wie eine andere Weiterbildung (Anspruch 6) vorschlägt - vorteilhafterweise über die Befestigungsschrauben für die Nockenwellenlager oder die Lagerdeckel - falls eine Lagerschale mit dem Gehäuse einstückig gegossen ist - mit dem Ansaugrohr verbunden. Die Nockenwelle kann aber auch direkt am Ansaugrohr gelagert sein, wobei das Ansaugrohr die Gehäusefunktion mit übernimmt.
  • Um insbesondere bei Verwendung eines gemeinsamen Deckels und getrennten Gehäusen alle Gehäuse auf gleiche Höhe zu befestigen, werden gemäß Anspruch 7 Abstandsscheiben unterschiedlicher Stärke zwischen dem Zylinderkopf und den Gehäusen für die Ventilbetätigungseinrichtung untergelegt.
  • Eine besonders einfache Abdichtung der Ventilführung am Gehäuseboden für die Ventilbetätigungseinrichtungen schlägt Anspruch 8 vor. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß das Gehäuse entfernt werden kann, ohne die Ventilfedern abbauen zu müssen.
  • Es ist auch im Rahmen der Erfindung denkbar, für die Nockenwelle und die Ventilbetätigungseinrichtungen keine separaten Gehäuse vorzusehen, sondern diese jeweils einstückig mit dem Ansaugrohr bzw. dem Zylinderkopf zu gießen. In diesem Fall müssen die beiden Gehäuse gegeneinander abgedichtet werden. Entfallen tut hierfür die aufwendigere Ventilführung, da eine Abdichtung an dieser Stelle nicht mehr notwendig ist.
  • Im folgenden wird die Erfindung an zwei ausgewählten Beispielen dargestellt. Es zeigen
    • Fig. 1 und 2 schematische Querschnitte durch einen luftgekühlten Einzelzylinderkopf mit Ansaugrohr und darauf befestigter oberliegender Nockenwelle.
  • In beiden Figuren sind nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Elemente schematisch dargestellt.
  • In Fig. 1 ist mit 1 der Einzelzylinderkopf einer weiter nicht dargestellten, luftgekühlten Brennkraftmaschine gezeigt. Er beinhaltet u. a. ein Ventil 2, eine Ventilkammer 3 und einen Lufteinlaßkanal4.
  • An dem Kanal 4 schließt sich seitlich an den Zylinderkopf 1 ein Ansaugrohr 5 an, von welchem ein Verbindungskanal 6 in den Lufteinlaßkanal 4 abzweigt.
  • Auf dem Ansaugrohr 5 sitzt ein Gehäuse 7, welches die Nockenwelle 8 beinhaltet. Das Gehäuse 7 hat einen U-förmigen Querschnitt, wobei der äußere Schenkel 7.1 wesentlich höher als der innere 7.2 ist. Das Gehäuse 7 ist an seinen beiden nicht sichtbaren Stirnseiten geschlossen, wobei die Nockenwelle in an sich bekannter Weise durch eine Kette innerhalb oder einen Zahnriemen außerhalb des Gehäuses 7 von der Kurbelwelle oder einer anderen, geeigneten Welle der Brennkraftmaschine angetrieben wird.
  • Die Nockenwelle 8 selbst ist in geteilten Lagerschaltern 9 und 10 gelagert. Die Befestigungsschrauben 11 für die Lagerschalen sind im Ansaugrohr 5 befestigt, so daß durch sie gleichzeitig das Gehäuse 7 auf dem Ansaugrohr 5 gehalten wird.
  • Seitlich an das Gehäuse 7 und auf dem Zylinderkopf 1 ist ein weiteres Gehäuse 12 angeordnet. Es ist mit dem Zylinderkopf 1 über Schrauben 13, 14 und mit dem Gehäuse 7 über eine Schrauben-Muttern-Verbindung 15 befestigt. In dem Gehäuse 12 ist die Ventilbetätigungseinrichtung 16, bestehend aus je zwei Kipphebeln 17, dem Kipphebelblock 18, der an dem Gehäuseboden befestigt ist, der Kipphebelwelle 19 sowie den Ventileinstellschrauben 20 untergebracht. Das Gehäuse 12 ist durch geeignete Abstandsscheiben 21 höhengleich mit dem Gehäuse 7 angeordnet, wenn alle Gehäuse von einem gemeinsamen Deckel 22 verschließbar sind. Bei Benutzung getrennter Deckel kann dieser Höhenausgleich entfallen.
  • Über die Kipphebel 17 wird von der Nockenwelle 8 jedes Ventil gegen die Kraft der Ventilfeder 23 betätigt. Diese ist zwischen dem oberen Ventilteller 24 und dem unteren Ventilteller 25, welcher mit der Ventilführung 26 eine Einheit bildet, eingespannt. Die Ventilführung 26 durchdringt den Boden des Gehäuses 12. Auf dem Ventilteller 25 ist ein die Ventilfeder 23 umschließender Kragen 27 angeordnet. Der Kragen 27 hat eine derartige Höhe, daß er sicher in den vom Gehäuse 12 umschlossenen Raum hineinragt. Zwischen dem Ventilteller 25 und dem Boden des Gehäuses 12 ist ein Dichtring 28 vorgesehen, dessen Stärke mit der der jeweils verwendeten Abstandsscheibe 21 korrespondiert. Dadurch ist der Gehäuseinnenraum öldicht verschlossen.
  • Zum Austausch des Zylinderkopfes 1 wird zuerst der Deckel 22 entfernt, sodann das Gehäuse 12 gelöst. Es kann dann mitsamt den Kipphebeln 17 und deren Befestigung vom Zylinderkopf abgehoben werden. Sodann wird der Zylinderkopf 1 vom Ansaugrohr 5 gelöst und nach Lösen der Zylinderkopfschrauben kann er vom Zylinderrohr mit den Ventilen abgehoben werden.
  • In Fig. 2 ist das Gehäuse 7 einstückig mit dem Ansaugrohr 5 und das Gehäuse 12 einstückig mit dem Zylinderkopf 1 dargestellt. In diesem Fall ist für die Schrauben-Muttern-Verbindung 15 ein Langloch vorgesehen, um die unterschiedlichen Bauhöhen auszugleichen. Weiterhin ist zwischen jedem Gehäuse eine Dichtung 30 vorgesehen, sowie getrennte Deckel 31 und 32. Anstelle der aus Fig. 1 bekannten Ventilführung kann nunmehr eine handelsübliche Ventilführung 33 verwendet werden, da eine Abdichtung hier nicht mehr notwendig ist.
  • Weiterhin sind die Lagerböcke 34 einstückig mit dem Ansaugrohr 5 hergestellt. Dies bedingt einen wesentlich größeren Lagedurchmesser der Nockenwelle 8, da diese nun axial durch die Lagerböcke geschoben wird. Die Lagerböcke können auch geteilt sein, wobei dann das Unterteil mit Ansaugrohr einstückig ausgeführt und der Deckel angeschraubt ist.
  • Es ist selbstverständlich auch möglich, eine Kombination der in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Varianten der Erfindung vorzunehmen, also beispielsweise das Gehäuse 12 separat vom Zylinderkopf 1 auszubilden und das Gehäuse 7 einstückig mit dem Ansaugrohr 5.

Claims (8)

1. Luftgekühlte, mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit obenliegender Nockenwelle (8) und Einzelzylinderköpfen (1) sowie mit einem den Zylinderköpfen angeflanschten Ansaugrohr (5), von dem einzelne Abzweigleitungen (6) zu jedem Lufteinlaßkanal (4) in jedem Zylinderkopf (1) abzweigen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugrohr (5) Trag- und Lagerelement für die Nokkenwelle (8) ist, wobei die Betätigung der Ventile (2) über bekannte Übertragungselemente erfolgt.
2. Luftgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Ventile (2) über Kipphebel (17) erfolgt, die direkt mit den Nocken der Nockenwelle (8) in Wirkverbindung stehen.
3. Luftgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Ansaugrohr (5) ein U-förmig ausgebildetes Gehäuse (7) zur Aufnahme der Nockenwelle (8) befestigt ist, welches so weit über jeden Zylinderkopf (1) verlängert ist, daß es die Ventilbetätigungseinrichtung (16) aufnehmen kann.
4. Luftgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (8) und die Ventilbetätigungseinrichtung (16) in einem separaten Gehäuse (12) angeordnet sind.
5. Luftgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenwellengehäuse (7), die Nockenwelle (8) und die eventuell separaten Gehäuse (12) für die Ventilbetätigungseinrichtungen (16) von einem gemeinsamen Deckel (22) verschlossen sind.
6. Luftgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenwellengehäuse (7) über Befestigungsschrauben (11) für die Nokkenwellenlager (9, 10) mit dem Ansaugrohr (5) verbunden ist.
7. Luftgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem separaten Gehäuse (12) für die Ventilbetätigungseinrichtung (16) und jedem Zylinderkopf (1) Abstandsscheiben (21) unterschiedlicher Stärke zum Höhenausgleich angeordnet sind.
8. Luftgekühlte Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Boden des Gehäuses (12) der Ventilbetätigungseinrichtung (16) Öffnungen zum Durchtritt der Ventilteller (24) vorgesehen sind, wobei die Ventilführungen (26) aus zwei unterschiedlichen Durchmesser aufweisende koaxial angeordnete Kreiszylinderbuchsen (26, 27) bestehen, die durch eine horizontale Anschlag- und Dichtscheibe (25) miteinander verbunden sind.
EP82106215A 1981-08-06 1982-07-12 Luftgekühlte, mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit obenliegender Nockenwelle Expired EP0071778B1 (de)

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EP0071778A3 EP0071778A3 (en) 1984-02-01
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