EP0228533B1

EP0228533B1 - Brennkraftmaschine mit mindestens einer obenliegenden Nockenwelle

Info

Publication number: EP0228533B1
Application number: EP86115234A
Authority: EP
Inventors: Max Ruf; Erwin Korostenski
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1985-11-26
Filing date: 1986-11-04
Publication date: 1989-01-11
Also published as: JPS62131953A; DE3541700A1; EP0228533A2; EP0228533A3; DE3661753D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Brennkraftmaschine dieser Art ist in der US-A 4 430 968 beschrieben. Wie in dieser Patentschrift ausgeführt, muß bei derartigen Brennkraftmaschinen häufig ein Kompromiß zwischen der Lage der Nockenwelle(n) bzw. der Befestigungsstellen ihrer Lagerschale und der Lage der zur Befestigung des Zylinderkopfes am Zylinderblock dienenden Schrauben getroffen werden, da diese Lagen oftmals übereinstimmen, so daß es nicht möglich ist, den Zylinderkopf zusammen mit der Nockenwelle bzw. den Nockenwellen vorzumontieren und diese Einheit dann auf den Zylinderblock aufzuschrauben. Vielmehr muß zuerst der Zylinderkopf auf den Zylinderblock aufgeschraubt und dann die Nockenwelle auf den Zylinderkopf montiert werden. Ein Nachziehen der Zylinderkopfschrauben ist dabei erst nach Demontage der Nockenwelle(n) möglich. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist bei der bekannten Ausführung an den Stellen, an denen sich die optimale Lage für die Zylinderkopfschrauben befinden, eine Bohrung vorgesehen, die sich durch die Lagerschale und quer durch die Nockenwelle erstreckt und in eine Bohrung größeren Durchmessers im Zylinderkopf mündet. Dadurch ist es möglich, den Zylinderkopf und die Nockenwelle(n) vorzumontieren und diese Einheit mit dem Zylinderblock zu verschrauben. Allerdings wird diese Möglichkeit mit einem erheblichen Aufwand erkauft, da sonst nicht erforderliche Bohrungen in der Lagerschale und in der Nockenwelle vorgesehen werden müssen, die Bohrung in der Lagerschale durch ein eigenes Bauteil abgeschlossen werden muß und die Verschraubung des Zylinderkopfes mit dem Zylinderblock mittels einer Mutter erfolgen muß, die vor der Montage der Nockenwelle in die Bohrung größeren Durchmessers im Zylinderkopf eingelegt wurde, da der Durchmesser der Nockenwelle nicht ausreicht, um eine so große Querbohrung vorzusehen, daß der Schraubenkopf oder eine Mutter hindurchgeführt werden kann. Nachteilig ist bei dieser bekannten Ausführung auch, daß ein sehr hoher Aufwand für eine ausreichende Schmierung der Nockenwellenlager erforderlich ist, da durch die genannte, die Lagerfläche durchsetzende Bohrung die tragende Fläche des Lagers verringert wird und überdies die Bildung eines Schmierölkeils in Frage gestellt ist.
Eine andere Möglichkeit, eine vormontierte Einheit aus Zylinderkopf und Nockenwelle(n) auf den Zylinderblock aufzuschrauben, ist aus der EP-A 0 098 180 bekannt. Hierbei ist die Lagerschale der Nockenwellenlager mit einer Öffnung versehen, die zwischen der Nockenwelle und einer Befestigungsschraube der Lagerschale am Zylinderkopf angeordnet ist und für den Durchgang einer Kopfschraube bestimmt ist, mit welcher der Zylinderkopf am Zylinderblock befestigt wird. Nachteilig ist hierbei vor allem, daß sich die genannte Befestigungsschraube in einem relativ großen Abstand von der Nockenwelle befindet und die Lagerschale überdies durch die Durchgangsbohrung im Bereich zwischen diese Schraube und der Nockenwelle geschwächt ist, so daß Verformungen der Lagerschale durch die auf die Nockenwelle wirkenden, von den Ventilfedern und den zu beschleunigenden Massen herrührenden Kräfte nicht ausgeschlossen werden können und zu einer entsprechend steifen und schweren Ausbildung der Lagerschale zwingen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln eine Befestigung der aus Zylinderkopf und Nockenwelle(n) bestehenden Einheit am Zylinderblock möglich ist, ohne daß die Nockenwellenlagerung in irgend einer Weise nachteilig beeinflußt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag kann die aus Zylinderkopf und Nockenwelle(n) bestehende Einheit wie beim Stand der Technik auf den Zylinderblock aufgeschraubt werden, ohne jedoch eine die Lagerschale und die Nockenwelle durchsetzende Bohrung mit ihren vorher beschriebenen Nachteilen vorsehen zu müssen. Die Verschraubung der Lagerschale am Zylinderkopf kann in optimaler Weise in unmittelbarer Nähe der Nockenwelle erfolgen.
Zylinderköpfe bestehen normalerweise aus Leichtmetall, das nur eine verhältnismäßig geringe zulässige spezifische Flächenpressung hat. Da der Durchmesser der axialen Durchgangsbohrung der Lagerschalenschraube und damit auch der Durchmesser des Kopfes oder Bundes der Zylinderkopfschraube nur verhältnismäßig klein sein kann, ist es zweckmäßig, in die die Zylinderkopfschraube aufnehmende Bohrung des Zylinderkopfes eine Gewindehülse aus Stahl einzuschrauben, an deren Stirnfläche der Kopf oder Bund der Zylinderkopfschraube aufliegt. Dadurch wird die Anzugskraft der Schraube auf die Gewindegänge der Hülse verteilt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Teilschnitt eines auf einen Zylinderblock aufgeschraubten Zylinderkopfes mit montierter Nockenwelle, und
Fig. 2 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles 11 in Fig. 1.

Der in Fig. 1 im Teilschnitt dargestellte Zylinderkopf 1 trägt eine Nockenwelle 2, die durch eine Lagerschale 3 am Zylinderkopf 1 befestigt ist. Die Lagerfläche wird von zwei Halbschalen gebildet, von denen die eine Halbschale 4 im Zylinderkopf 1 und die zweite Halbschale 5 in der Lagerschale 3 vorgesehen ist. Die in der Zeichnung dargestellte Lagerschale 3 ist am Zylinderkopf 1 einerseits durch eine Schraube 6 befestigt, die in eine Gewindebohrung 7 im Zylinderkopf 1 eingreift, und andererseits durch eine Hohlschraube 8, die in ein Innengewinde 9 einer Durchgangsbohrung 10 im Zylinderkopf 1 eingreift. Mit der Bohrung 10 fluchtend ist im Zylinderkopf 1 eine Bohrung 11 vorgesehen, die zur Aufnahme einer Zylinderkopfschraube 12 dient, welche in eine Gewindebohrung 13 im Zylinderblock 14 eingreift und zur Befestigung des Zylinderkopfes 1 am Zylinderblock 14 dient. Der Innendurchmesser der Durchgangsbohrung 15 der Hohlschraube 8 ist so bemessen, daß die Zylinderkopfschraube 12 hindurchgeführt werden kann, so daß der Zylinderkopf 1 mit der Nockenwelle 2 vormontiert und diese Einheit mittels der Schrauben 12 an den Zylinderblock 14 angeschraubt werden kann.
Der Zylinderkopf 1 besteht in üblicher Weise aus einer Leichtmetall-Legierung, die nur eine relativ geringe spezifische Flächenpressung zuläßt. Da der Durchmesser der Durchgangsbohrung 15 der Hohlschraube 8 und damit auch der Durchmesser des Bundes 12a der als Mehrkant-Bundschraube ausgebildeten Zylinderkopfschraube 12 nur verhältnismäßig klein sein kann, würde beim Anziehen der Zylinderkopfschraube 12 eine übermäßige Flächenpressung an der Auflagefläche am Zylinderkopf 1 entstehen. Um dies zu vermeiden, ist die Bohrung 11 mit einem Innengewinde 18 versehen, in welche eine Gewindehülse 17 aus Stahl eingeschraubt ist, auf deren Stirnfläche sich der Bund 12a der Zylinderkopfschraube 12 abstützt. Dadurch wird die Anzugskraft der Schraube auf die Gewindegänge der Gewindehülse 17 verteilt, so daß die diese Kraft aufnehmende Fläche vergrößert und die spezifische Flächenpressung verringert wird.
Die Zylinderkopfschraube 12 ist im Ausführungsbeispiel als Mehrkant-Bundschraube ausgebildet. Sie kann jedoch auch als Differentialschraube mit zwei Gewindeabschnitten unterschiedlicher Steigung ausgebildet sein, die mit entsprechenden Innengewinden im Zylinderblock 14 und im Zylinderkopf 1 zusammenwirken, wobei durch die unterschiedlichen Steigungen ein Zusammenspannen von Zylinderkopf und Zylinderblock erfolgt. Da eine solche Differentialschraube keinen Kopf oder Bund hat, kann der Durchmesser der Durchgangsbohrung 15 und damit der Außendurchmesser des Kopfes der Hohlschraube 8 kleiner gehalten werden.
Die dargestellte Befestigung der Lagerschale 3 mittels einer Hohlschraube 8 ist naturgemäß nur dort erforderlich, wo es wünschenswert ist, den Zylinderkopf 1 an einer unterhalb eines Nockenwellenlagers liegenden Stelle am Zylinderblock 14 zu befestigen. Wenn die Zylinderkopfverschraubung an anderen Stellen möglich ist, so wird die Lagerschale 3 in üblicher Weise beidseitig mit normalen Schrauben 6 am Zylinderkopf 1 befestigt. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn zwei Nockenwellen vorgesehen sind und die Verschraubung des Zylinderkopfes 1 mit dem Zylinderblock 14 nur auf einer Seite im Bereich der Lagerschalen der einen Nockenwelle vorgesehen werden muß, während auf der anderen Seite die Zylinderkopfverschraubung außerhalb des Bereichs der Lagerschalen der zweiten Nockenwelle vorgesehen werden kann.
Die Befestigungsschrauben 6 und 8 der Lagerschale 3 sind, wie ersichtlich, möglichst nahe der Nockenwelle 2 vorgesehen, um Verformungen der Lagerschale 3 durch die auf die Nockenwelle wirkenden Kraft zu vermeiden. Der Kopf der Hohlschraube 8 ist zu diesem Zweck nicht als üblicher Sechskant ausgeführt, sondern lediglich mit radialen Einschnitten 16 zum Angriff des Werkzeuges versehen, so daß die Hohlschraube 8 möglichst nahe an die Nockenwelle 2 herangerückt werden kann.

Claims

1. Brennkraftmaschine mit einem Zylinderblock (14), einem an diesem durch Schrauben (12) befestigten Zylinderkopf (1) und mindestens einer obenliegenden Nockenwelle (2), die in Lagern gelagert ist, welche jeweils aus zwei Halbschalen (4, 5) bestehen, von denen die eine Halbschale (4) in dem Zylinderkopf (1) und die andere Halbschale (5) in einer am Zylinderkopf (1) durch Schrauben (6, 8) befestigten Lagerschale (3) vorgesehen ist, wobei diese Lagerschalenschrauben (6, 8) in unmittelbarer Nähe der Nockenwelle (2) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine (8) von diesen Lagerschalenschrauben und mindestens eine Zylinderkopfschraube (12) miteinander fluchtend angeordnet sind und diese Lagerschalenschraube (8) eine axiale Durchgangsbohrung (15) aufweist, durch welche die Zylinderkopfschraube (12) hindurchführbar ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei der der Zylinderkopf aus Leichtmetall besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche der Zylinderkopfschraube (12) am Zylinderkopf (1) von der Stirnfläche einer Gewindehülse (17) aus Stahl gebildet ist, die in ein Gewinde (18) in der die Zylinderkopfschraube (12) aufnehmenden Bohrung (11) eingeschraubt ist.