EP1086300A1 - Zylinderkopf für verbrennungsmotoren und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Zylinderkopf für verbrennungsmotoren und verfahren zu seiner herstellung

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EP1086300A1
EP1086300A1 EP99919247A EP99919247A EP1086300A1 EP 1086300 A1 EP1086300 A1 EP 1086300A1 EP 99919247 A EP99919247 A EP 99919247A EP 99919247 A EP99919247 A EP 99919247A EP 1086300 A1 EP1086300 A1 EP 1086300A1
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bearing
cylinder head
camshaft
screws
head
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    • F02M57/023—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive mechanical
    • 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
    • F01L1/0532—Camshafts overhead type the cams being directly in contact with the driven valve
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    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/26—Cylinder heads having cooling means
    • F02F1/36—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/38—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling the cylinder heads being of overhead valve type

Definitions

  • the invention relates to a cylinder head for internal combustion engines with one or more bearing lanes for camshafts and bearing axles for rocker arms according to the preamble of the main claim and a method for its production.
  • the camshaft runs in split bearings of the cylinder head with screwed-on bearing bridges. Above, but next to the camshaft bearings, receptacles for bearing axles of rocker arms are arranged on the bearing bridges, which are driven by the adjacent camshaft.
  • the disadvantage is that high tensile forces are transmitted via the fastening screw from the bearing axis of the rocker arm to the bearing bracket and the cylinder head.
  • the invention has for its object to achieve a favorable derivation of the tensile forces from the cylinder head, which occur on the bearing axis of the rocker arm and are transmitted by their fastening screws in a generic cylinder head.
  • the solution to these tasks is achieved with the features of claim 1.
  • the tensile forces from the rocker arm drive are counter-supported directly and without loading the cylinder head on the cylinder block.
  • FIG. 2 shows the left-hand cutout, according to FIG. 1, in the assembled state for machining the bearings for the camshafts and the receptacle for the bearing axis of the rocker arms.
  • FIG. 1 shows sections of a cross section of the cylinder head 1 according to the invention, which extends through a plane with the screwing of a bearing bracket 2 for a two-part camshaft bearing 3.
  • the bearing bracket 2 is also designed as a carrier of a bearing axis 4 for rocker arms - not shown - which are preferably also used to drive pump-nozzle units.
  • the bearing axis 4 runs directly next to and above the camshaft bearings 3 and is held braced against receptacles 31 in the bearing bracket 2 by means of screws 9 guided through them.
  • this head 6 of the tensioning screw 5 there is an inner profile 7 and behind this an inner thread 8 adapted to the core cross section of the inner profile 7.
  • the screw 9 projecting through the bearing axis 4 and bearing bracket 2 is screwed into the internal thread 8 of the head 6 of the clamping screws 5.
  • the cylinder head 1 has a clamping surface 13 below the top surface ZK next to the camshaft bearing 3 in a depression 11, which has a larger outer diameter than the head 6 of the clamping screw 5.
  • the tensioning screw 5 presses against the cylinder head 1 in the tensioned state via a pressure ring 14 adapted to the larger outside diameter of the tensioning surface 13.
  • an internal thread 16 is arranged in the cylinder head 1, the inside diameter of which is at least larger than the outer diameter of the external thread 17 or the possibly larger shaft diameter of the clamping screw 5.
  • a similar arrangement with a clamping screw 5 is also present on the right camshaft bearing 3 in FIG. 1.
  • the clamping screws 5 transmit the forces for bracing the cylinder head 1 and bearing bracket 2 or the bearing axis 4 directly to the cylinder block. Deformations of the cylinder head 1 or the bearing bracket 2 due to high forces occurring on the bearing axis 4 are avoided. Due to this effect, the solution according to the invention is particularly advantageous for designs of the cylinder head 1 or the bearing bracket 2 made of light metal.
  • An auxiliary clamping surface 20 on the bearing bridge 2 lying directly next to and above the camshaft bearings 3 extends around the clamping screw axis SA. It is preferably in the clamping plane Sp of further screws 21 and 23 for fastening the bearing bracket 2 to the cylinder head 1.
  • the cylinder head 1 there is an oil channel 24 loaded with pressure oil. From it runs an oil supply channel 25 to the camshaft bearing 3, which also opens into a depression 11 in the passage area of the clamping screw 5. Pressure oil arrives from there to the bearing axis 4, which has a central distribution hole - not shown - for supplying the lubrication points on the rocker arms.
  • Bearing brackets 2 can be an integral part of a bearing frame attached to the cylinder head 1, which comprises the entire contour of the cylinder head 1.
  • the mounting screws 30 act against the auxiliary clamping surfaces 20 on the bearing bracket 2 and are screwed into the internal thread 16 arranged below the clamping surfaces 13 in the cylinder head 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für Verbrennungsmotoren mit einer oder mehreren Lagergassen für Nockenwellen und Lagerachsen für Kipphebel, die vorzugsweise auch eine Pumpe-Düse-Einheit betätigen. Er weist folgenden Aufbau auf: mindestens eine Nockenwelle ist im Zylinderkopf in geteilten Lagern mit aufgeschraubten Lagerbrücken gelagert; neben und oberhalb der Lager der Nockenwelle sind an den Lagerbrücken Aufnahmen für Lagerachsen von durch die benachbarte Nockenwelle angetriebenen Kipphebel angeordnet; die Lagerachsen sind mittels sie durchragender Schrauben gegen die Lagerbrücke verspannt gehalten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine günstige Ableitung der Zugkräfte vom Zylinderkopf, die an der Lagerachse der Kipphebel auftreten und von deren Befestigungsschrauben übertragen werden, zu erzielen. Dies wird erreicht durch folgende Merkmale: neben dem Nockenwellenlager (3) ist eine sich am Zylinderkopf (1) abstützende und zum Motorblock durchragende und dort eingreifende Spannschraube (5) mit einem längeren zylindrischen Kopf (6) angeordnet; der längere zylindrische Kopf (6) weist ein Innenprofil (7) und dahinterliegend ein dem Kernquerschnitt des Innenprofils (7) angepasstes Innengewinde (8) auf; die die Lagerachsen (4) durchragenden Schrauben (9) sind im Innengewinde (8) des Kopfes (6) der Spannschrauben (5) eingeschraubt.

Description

Zylinderkopf für Verbrennungsmotoren und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für Verbrennungsmotoren mit einer oder mehreren Lagergassen für Nockenwellen und Lagerachsen für Kipphebel gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Vorbekannt ist die gattungsgemäße Ausführung eines Zylinderkopfes durch die Schrift DE 42 32 783 A1 , bei der einer Lagergasse für die Nockenwelle jeweils für jeden Zylinder eine Lagerachse für einen Kipphebel zum Antreiben einer Pumpe-Düse-Einheit zugeordnet ist.
Die Nockenwelle läuft in geteilten Lagern des Zylinderkopfes mit aufgeschraubten Lagerbrücken. Oberhalb, jedoch neben den Nockenwellenlagern, sind an den Lagerbrücken Aufnahmen für Lagerachsen von Kipphebeln angeordnet, die durch die benachbarte Nokkenwelle angetrieben werden.
Zwischen den Mittelachsen von der Lagergasse der Nockenwelle und den Aufnahmen für die Lagerachsen der Kipphebel ist jeweils eine Schraube positioniert, welche die jeweilige Lagerbrücke mit dem Zylinderkopf verbindet. Um eine Lage ihres Kopfes unterhalb der Lagerachse zu realisieren ist eine Einsenkung notwendig, die die jeweilige Aufnahme der Lagerachse durchdringt. Unmittelbar neben dieser Schraube ist die die Lagerachse der Kipphebel durchreichende Befestigungsschraube in der Lagerbrücke verschraubt, - siehe Fig. 3 der eingangs genannten Schrift.
Nachteilig ist, daß hohe Zugkräfte über die Befestigungsschraube von der Lagerachse der Kipphebel auf die Lagerbrücke und den Zylinderkopf übertragen werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Zylinderkopf eine günstige Ableitung der Zugkräfte vom Zylinderkopf, die an der Lagerachse der Kipphebel auftreten und von deren Befestigungsschrauben übertragen werden, zu erzielen. Die Lösung dieser Aufgaben gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Zugkräfte aus dem Kipphebeltrieb werden direkt und ohne Belastung des Zylinderkopfes am Zylinderblock gegengelagert. Durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Nebenanspruch, wird bei der Herstellung von Zylinderkopf und Lagerbrücken durch ein betriebsgerechtes Verspannen eine genaue Bearbeitung der Lagergasse der Nockenwelle sowie der Aufnahmen für die Lagerachsen der Kipphebel erzielt. Anhand einer Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 beidseitige Ausschnitte eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes im Querschnitt einer Ebene quer zu den Mittelachsen der Nockenwelle mit der Verschraubung einer Lagerbrücke,
Fig.2 den linksseitigen Ausschnitt, gemäß Fig.1 , im montierten Zustand zum Bearbeiten der Lager für die Nockenwellen und der Aufnahme für die Lagerachse der Kipphebel.
In Fig.1 sind beidseitig Ausschnitte von einem Querschnitt des erfindungsgemäßen Zylinderkopfes 1 gezeigt, der durch eine Ebene mit der Verschraubung einer Lagerbrücke 2 für eine zweigeteilte Nockenwellenlagerung 3 verläuft.
Die Lagerbrücke 2 ist zusätzlich als Träger einer Lagerachse 4 für Kipphebel - nicht dargestellt - ausgeführt, die vorzugsweise auch zum Antrieb von Pumpe-Düse-Einheiten dienen. Die Lagerachse 4 verläuft unmittelbar neben und überhalb der Nockenwellenlager 3 und ist mittels durch diese geführte Schrauben 9 gegen Aufnahmen 31 in der Lagerbrücke 2 verspannt gehalten.
Unmittelbar neben dem Nockenwellenlager 3 ist eine am Zylinderkopf 1 abgestützte, zur Deckfläche ZB eines Zylinderblocks - nicht dargestellt - reichende und dort eingeschraubte Spannschraube 5 mit einem längeren zylindrischen Kopf 6 angeordnet. In diesem Kopf 6 der Spannschraube 5 ist ein Innenprofil 7 und hinter diesem liegend ein dem Kernquerschnitt des Innenprofils 7 angepaßtes Innengewinde 8 ausgeführt. Die die Lagerachse 4 und Lagerbrücke 2 durchragende Schraube 9 ist im Innengewinde 8 des Kopfes 6 der Spannschrauben 5 eingeschraubt.
Der Zylinderkopf 1 weist unterhalb der Deckfläche ZK neben dem Nockenwellenlager 3 in einer Einsenkung 11 eine Spannfläche 13 auf, die einen größeren Außendurchmesser als der Kopf 6 der Spannschraube 5 hat. Die Spannschraube 5 drückt im verspannten Zustand über einen, dem größeren Außendurchmesser der Spannfläche 13 angepaßten Druckring 14 gegen den Zylinderkopf 1. Ausgehend von der Spannfläche 13 ist ein Innengewinde 16 im Zylinderkopf 1 angeordnet, dessen Innendurchmesser mindestens größer als der Außendurchmesser des Außengewindes 17 oder des ggf. größeren Schaftdurchmessers der Spannschraube 5 ist.
Eine gleichartige Anordnung mit einer Spannschraube 5 ist auch am rechten Nockenwellenlager 3 in Fig.1 vorhanden. In diesem Bereich wird die Lagerbrücke 2 mit einer in die Spannschraube 5 eingreifenden Schraube 21 unter Zwischenschalten eines Druckringes
22 gegen den Zylinderkopf 1 verspannt.
Die Spannschrauben 5 übertragen die Kräfte zum Verspannen von Zylinderkopf 1 und Lagerbrücke 2 bzw. auch der Lagerachse 4 direkt zum Zylinderblock. Verformungen des Zylinderkopfes 1 oder der Lagerbrücke 2 durch an der Lagerachse 4 auftretende hohe Kräfte werden vermieden. Durch diese Wirkung ist die erfindungsgemäße Lösung besonders für Gestaltungen des Zylinderkopfes 1 oder der Lagerbrücke 2 aus Leichtmetall günstig.
Eine unmittelbar neben und oberhalb der Nockenwellenlager 3 liegende Hilfsspannfläche 20 an der Lagerbrücke 2 erstreckt sich um die Spannschraubenachse SA. Sie liegt vorzugsweise in der Spannebene Sp von weiteren Schrauben 21 und 23 zum Befestigen der Lagerbrücke 2 am Zylinderkopf 1.
Im Zylinderkopf 1 ist ein mit Drucköl beaufschlagter Ölkanal 24 vorhanden. Von ihm verläuft ein Ölzuführungskanal 25 zum Nockenwellenlager 3, der auch in einer Einsenkung 11 im Durchgangsbereich der Spannschraube 5 mündet. Drucköl gelangt von dort zur Lagerachse 4, die eine zentrale Verteilungsbohrung - nicht dargestellt - zur Versorgung der Schmierstellen an den Kipphebeln aufweist.
Lagerbrücken 2 können intergraler Bestandteil eines am Zylinderkopf 1 befestigten Lagerrahmens sein, der die gesamte Kontur des Zylinderkopfes 1 umfaßt.
Erfindungsgemäß wird zur Herstellung der Nockenwellenlager 3 und der Aufnahme 31 für die Lagerachse 4 die Lagerbrücke 2 am Zylinderkopf 1 mittels der Befestigungsschrauben
23 und Montageschrauben 30 verbunden. Die Montageschrauben 30 wirken gegen die Hilfsspannflächen 20 an der Lagerbrücke 2 und sind im unterhalb der Spannflächen 13 angeordneten Innengewinde 16 im Zylinderkopf 1 verschraubt.
Mit dieser Art der Vormontage von Zylinderkopf 1 und Lagerbrücke 2 wird eine funktionsgerechte Verspannung gewährleistet, so daß eine paßgerechte Herstellung der Nockenwellenlagerungen 3 und Aufnahmen 31 für die Lagerachse 4 der Kipphebel erfolgen kann.

Claims

PATE N TA N S P RÜ C H E
1. Zylinderkopf für Verbrennungsmotoren mit einer oder mehreren Lagergassen für Nockenwellen und Lagerachsen für Kipphebel, die vorzugsweise auch eine Pumpe- Düse-Einheit betätigen, der folgenden Aufbau aufweist:
- mindestens eine Nockenwelle ist im Zylinderkopf in geteilten Lagern mit aufgeschraubten Lagerbrücken gelagert,
- neben und oberhalb der Lager der Nockenwelle sind an den Lagerbrücken Aufnahmen für die Lagerachsen der Kipphebel angeordnet,
- die Lagerachsen sind mittels sie durchragender Schrauben gegen die Lagerbrük- ke verspannt gehalten, gekennzeichnet durch folgende Merkmale,
- neben dem Nockenwellenlager (3) ist eine sich am Zylinderkopf (1 ) abstützende und zum Motorblock durchragende und dort eingereifende Spannschraube (5) mit einem längeren zylindrischen Kopf (6) angeordnet,
- der längere zylindrische Kopf (6) weist ein Innenprofil (7) und dahinterliegend ein dem Kernquerschnitt des Innenprofils (7) angepaßtes Innengewinde (8) auf,
- die die Lagerachsen (4) durchragenden Schrauben (9) sind im Innengewinde (8) des Kopfes (6) der Spannschrauben (5) eingeschraubt.
2. Zylinderkopf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinderkopf (1 ) unterhalb einer Deckfläche (ZK) neben dem Nockenwellenlager (3) eine Spannfläche (13) angeordnet ist, die einen größeren Außendurchmesser als der Kopf (6) der Spannschraube (5) aufweist, wobei die Spannschraube (5) über einen, dem größeren Außendurchmesser der Spannfläche (13) angepaßten Druckring (14) gegen den Zylinderkopf (1) verspannt ist.
3. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinderkopf (1 ) unterhalb der Spannfläche (13) ein Innengewinde (16) angeordnet ist, dessen Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Außengewindes (17) oder des Schaftes der Spannschraube (5) ist.
4. Zylinderkopf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß sich um die Spannschraubenachse (SA) neben den Nockenwellenlagern (3) eine Hilfsspannfläche (20) in der Lagerbrücke (2) erstreckt, die vorzugsweise in der Spannebene (Sp) weiterer Befestigungsschrauben (21 ) liegt.
5. Zyiinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ölzuführungskanal (25) für Nockenwellenlager (3) im Zylinderkopf (1 ) in einem Spannschraubendurchgang (11 ) oberhalb der inneren Spannfläche (13) mündet und die Lagerachsen (4) für Kipphebel eine zentrale Verteilungsbohrung aufweisen.
6. Zylinderkopf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbrücken (2) intergrater Bestandteil eines am Zyiinderkopf (1 ) befestigten Lagerrahmens sind.
7. Verfahren zum Herstellen von Zylinderköpfen nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Lager (3) für Nockenwellen und der Aufnahmen (31 ) von Lagerachsen (4) die Lagerbrücke (2) am Zylinderkopf (1 ) mittels Befestigungsschrauben (23) und Montageschrauben (30) verspannt ist, wobei ausgehend von im Zyiinderkopf (1 ) unterhalb einer Deckfläche (ZK) angeordneten Innengewinden (16) diese Montageschrauben (30) gegen eine Hilfsspannflächen (20) der Lagerbrücke (1 ) verspannt sind.
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