DE3009302A1

DE3009302A1 - Zylinderkopf fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3009302A1
Application number: DE19803009302
Authority: DE
Inventors: Gottfried Ing Oberbauer
Original assignee: DENZEL KRAFTFAHRZEUG WOLFGANG
Current assignee: DENZEL KRAFTFAHRZEUG WOLFGANG
Priority date: 1979-03-23
Filing date: 1980-03-11
Publication date: 1980-09-25
Also published as: ATA220679A; AT393297B

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit vier Ventilen je Zylinder, wobei die Einlaß- und Auslaßventile an gegenüberliegenden Zylinderkopfseiten jeweils in Reihe aageordnet sind und die Ventilachsen mit der die Zylinderachsen enthaltenden Längsmittelebene der Maschine spitze Winkel einschließen, und mit zwei parallel zur Längsmittelebene verlaufenden obenliegenden, je Ventil einen separaten Hocken aufweisenden Hockenwellen, wobei die Hockenwellenlager an zwischen den Achsen der gleichartigen Ventile jedes Zylinders gelegenen Querwänden des Zylinderkopfes angeordnet sind, und wobei die üchraubenbutzen für die Zylinderkopf schrauben im Bereich zwischen den gleichartigen Ventilpaaren benachbarter Zylinder liegen und unterhalb einer, die Achsen der Hockenwellen enthaltenden Ebene enden.

Dieser aus der AT-PS 529 525 bekannte Zylinderkopf zeichnet sich durch eine sehr hohe Längs- und Quersteifigkeit und damit auch SOrmbeständigkeit bei hoher thermischer Belastung aus. Gleichzeitig wird auch eine gute Zugänglichkeit zu den Zylinderkopf schrauben auch bei kleinen Ventilwinkeln erreicht. Es ist daher nicht mehr, wie bei früheren Lösungen notwendig, zum Anziehen der Zylinderkopf schrauben die Hockenwellen vorher abzubauen. Als weiterer Vorteil der bekannten Lösung erweist sich die Tieflage der Schraubenbutzen, sodaß sich damit verhältnismäßig kurze Zylinderkopf schraub en ergeben. Schließlich sind auch noch die Vorteile anzuführen, die sich aus der Art und Weise der Lagerung der beiden Hockenwellen ergeben, da, ohne die Baulänge zu vergrößern, eine zusätzliche Lagerstelle für die Hockenwellen an deren Antriebsseite geschaffen wird, wodurch die Beanspruchung der Hockenwellenherabgesetzt wird. Alle genannten Vorteile wurden erreicht, ohne daß die Abmessungen des Zylinderkopfes vergrößert werden mußten. Somit können die bei Motoren der vorliegenden Art stets zu beachtenden Gesichtspunkte einer möglichst gedrängten Bauweise voll berücksichtigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinder-

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kopf für Brennkraftmaschinen der eingangs genannten Art unter Beibehaltung der genannten Vorteile vor allem im Hinblick auf vereinfachte Herstellung und Montage weiterzubilden. Gemäß der Erfindung ist dazu vorgesehen, daß die die Nockenwellenlager tragenden Querwände am Zylinderkopf lösbar befestigt sind. Damit vereinfacht sich einerseits die Gußgestaltung des Zylinderkopfes und andererseits können für die Querwände einfach herzustellende und unabhängig vom Zylinderkopf zu fertigende Bauteile Verwendung finden. Die Querwände können unabhängig vom Zylinderkopf vorgefertigt werden und das Anbringen der verschiedenen Bearbeitungsflächen und insbesondere der Lagerbohrung für die Nockenwellenlager ist wesentlich vereinfacht, da die zu bearbeitenden Teile klein und von geringem Gewicht sind.

Bei Brennkraftmaschinen, bei denen der Antrieb der Ventile über Schlepphebel erfolgt, ist es in Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, wenn die Schlepphebel für jedes Ventilpaar an der zugehörigen Querwand angelenkt sind. Es sind daher keine eigenen Angüsse am Zylinderkopf für die Lagerung der Schlepphebel vorzusehen und die Montage der Schlepphebel kann unabhängig vom Zylinderkopf vor dem Einbau der Querwände bzw. der Nockenwellen erfolgen.

Im Hinblick auf weitere Vereinfachung der Montage ist es gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung von Vorteil, wenn die Querwände, bei geteilten Nockenwellenlagern ggf. zusammen mit den Lagerbügeln der Nockenwellenlager mittels im Zylinderkopf vorgesehenen Stehbolzen befestigt sind. Dabei kann die Zentrierung der Querwände am Zylinderkopf bzw. der Lagerbügel an den Querwänden jeweils in besonders einfacher Weise ohne großen Bearbeitungsaufwand mittels Zentrierhülsen erfolgen.

In Weiterbildung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß die Querwände im Bereich ihrer Erstreckung zwischen den Ventilen eine geringere Wandstärke als im übrigen Bereich aufweisen. Diese Lösung ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Antrieb der Ventile über Tassenstößel erfolgt, da dann die Bearbeitung der Führungsbohrungen für die Tassenstößel sehr

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einfach und ohne große Materialabtragungen erfolgen kann. Dadurch, daß es möglich ist, die Querwände, z.B. im Spritzgußverfahren bereits mit sehr hoher Genauigkeit herzustellen,wird auf diese Weise auch eine Einsparung an Material erzielt.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Zylinderkopf gemäß der Erfindung im

Querschnitt,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil des Zylinderkopfes gemäß Pfeil II in Fig. 1, wobei sämtliche Anbauteile entfernt sind und Fig. 3 einen Teilschnitt gemäß der Linie III-III

in Fig. 1.

Die Darstellung des in Fig. 1 im Querschnitt dargestellten, einer mehrzylindrigen Vierventil-Reihen-Brennkraftmaschine zugehörigen Zylinderkopfes 1 beschränkt sich in Fig. 2 auf den Bereich eines Zylinders,dessen Achse mit 2 bezeichnet ist. Die an jedem Zylinder jeweils paarweise vorgesehenen Einlaßventile 3 und Auslaßventile 4 sind im Zylinderkopf 1 hängend angeordnet und ihre Achsen 5, 6 sind im spitzen Winkel zueinander geneigt. Die gleichartigen Ventile 3 bzw. 4 des Zylinderkopfes 1 sind an den einander gegenüberliegenden Zylinderkopfseiten jeweils in einer längsverlaufenden Reihe angeordnet.

Die Einlaßkanäle 7 verlaufen von der schräg gestellten saugseitigen Anschlußfläche 8 für die nicht dargestellte Ansaugleitung in Querrichtung des Zylinderkopfes 1 und im spitzen Winkel zu den Einlaßventilen 3 hin abfallend. Die ebenfalls querverlaufenden Auslaßkanäle 9 verlaufen zunächst von der Zylinderkopfseitenwand 10 annähernd parallel zum Zylinderkopfboden 11 und fallen sodann mit gleichmäßiger Krümmung zu den Auslaßventilen 4 hin ab.

Der Antrieb der Einlaßventile 3 und der Auslaßventile 4 erfolgt jeweils durch eine oben liegende Nockenwelle 12, deren Nocken 13 jeweils über einen Tassenstößel 14, der in

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einer zur "betreffenden Ventilachse 5 bzw. 6 konzentrischen Führungsbohrung 15 des Zylinderkopfes 1 gleitbar geführt ist, die Ventile 3 bzw. 4 unmittelbar betätigen. Zwecks Einstellung des Ventilspiels ist in der üblichen Weise je Tassenstößel 14 zwischen diesem und dem Hocken 13 eine Ventilspiel-Einstellscheibe 14' in einer Ausnehmung des Tassenstößels vorgesehen. Die Anordnung der Ventilfedern, der Federteller und der Ventilführungsbüchsen ist von konventioneller Art und braucht nicht näher beschrieben werden.

Die geteilten Noekenwellenlager 16 sind jeweils im Bereich zwischen den Achsen 5 bzw. 6 der gleichartigen Ventile 3 bzw. 4 an Querwänden 17 angeordnet. Es sind jedoch auch einteilige Lager möglich, wobei die Lagerbohrungen in einfacher Weise direkt in den Querwänden, außerhalb des Zylinderkopfes gefertigt werden können. Die Querwände 17 sind am Zylinderkopf 1 mittels Stehbolzen 20 und Muttern 21 lösbar befestigt, die Zentrierung der Lagerbügel 18 der Nockenwellenlager 16 gegenüber den Querwänden 17 bzw. der Querwände 17 gegenüber dem Zylinderkopf 1 erfolgt durch Zentrierhülsen 20' im Bereich der Trennfugen. Abweichend hievon kann auch eine Einpassung der Querwände 17 bzw. der Lagerbügel 18 in bekannter Weise durch bearbeitete Absätze erfolgen. Die Stehbolzen 20 durchsetzen sowohl die Querwände 17 als auch die Lagerbügel 18, sodaß die Montage der Querwände 17, der Nockenwelle 12 und der Lagerbügel 18 bzw. bei einteiligen Lagern nur der Querwände mit den Nockenwellen auf einfache Weise erfolgen kann. Jede Nockenwelle ist nach oben mittels eines lösbaren Deckels 12^f abgeschlossen, der zusammen mit entsprechenden Längswänden 17', 18' unter Zwischenlage einer geeigneten Dichtung für jede Nockenwelle 12 je ein eigenes Nockenwellengehäuse bildet.

Zwischen den beiden Nockenwellengehäusen erstreckt sich in Längsrichtung des Zylinderkopfes 1 eine Versteifungswand 22', die jeweils im Bereich der Zündkerzenbohrungen 22 in einen hohlen Butzen 23 übergeht.

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Die Führungsbohrungen 15 für die Tassenstößel 14 sind in Angüssen 27 des Zylinderkopfes 1 untergebracht, wobei ein Teil der Führungsbohrungen 15 in den im Bereich zwischen den Ventilen eines Ventilpaares mit geringerer Wandstärke ausgeführten Querwänden 17 vorgesehen ist. Je nach dem Abstand der Achsen 5 bzw. 6 der Ventile eines Ventilpaares können die Angüsse 27 für die Führungsbohrungen 15 der Tassenstößel 14 zu einem vollen Kreis geschlossen sein, sodaß die Querwände 17 im Bereich der Tassenstößel 14 keine Führungsaufgaben für diese zu übernehmen haben. Es ist auch möglich, die Querwände 17 in Form eines U-förmigen Bügels auszubilden, der mit seiner offenen Seite zum Zylinderkopf hinweist und zwischen seinen beiden Schenkeln Platz für die Angüsse 27 der Flihrungsbohrungen 15 bietet. Diese lösung ist vor allem dann vorteilhaft, wenn der "Durchmesser der Nockenwellenlager kleiner ist als der Grundkreisdurchmesser der Hocken 13 bzw. auch bei einteiligen Nockenwellenlagern.

In Pig. 3 ist ausschnittweise die bearbeitete Fläche 28 am Zylinderkopf 1 für die Anordnung der Querwand 17 dargestellt. Die Bearbeitung der Flächen 28 und der Vertiefungen für die Aufnahme der Zentrierhülsen 20' kann auf einfache Weise in einer Aufspannung mit der Herstellung der Führungsbohrungen für die Ventilführungen erfolgen, sodaß die Einhaltung der erforderlichen rechtwinkeligen Lage der Flächen 28 gegenüber den Achsen 5 bzw. 6 der Ventile gewährleistet ist.

Wesentlich ist, daß durch die vorgesehene Art der Nockenwellenlagerung trotz vereinfachter Herstellungsmöglichkeit des Zylinderkopfes die unmittelbare Zugängigkeit zu den Zylinderkopf schrauben, dargestellt durch ihre Achsen 24, von der Oberseite des Zylinderkopfes 1 her nicht beeinträchtigt ist. Eine Unterteilung des Zylinderkopfes mit einer eigenen Nockenwelleneinheit, wje bei Rennmotoren üblich, ist daher nicht erforderlich und das Anziehen der Zylinderkopfschrauben kann ohne vorherigen Abbau der Nocken-

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wellen erfolgen. Die Lage der Bohrungen 25 und damit der Schraubenbutzen 26 für die Zylinderkopfschrauben wird im wesentlichen nach festigkeitsmäßigen Gesichtspunkten unter Berücksichtigung des Durchmessers und der Abstände der Zylinder voneinander bestimmt. Die Zylinderkopfschrauben können sowohl als Innenseehskantschrauben als auch als billigere normale Sechskantschrauben ausgeführt sein, wenn die Höhe der Enden der Schraubenbutzen 26 entsprechend festgelegt ist.

Im Rahmen der Erfindung liegen auch verschiedene Abweichungen vom dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel. So können beispielsweise unter Beibehaltung der vorgesehenen Art der Nockenwellenlagerung die Ventile in bekannter Weise über Schlepphebel betätigt sein. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Schlepphebel an den Querwänden 17 angelenkt sind, sodaß eine Vormontage erfolgen kann. Weiters können auch je nach Bauart des Motors von den dargestellten Werten abweichende Winkel zwischen den Ventilachsen 5 und 6 vorgesehen werden, wobei bei sehr kleinen Ventilwinkeln von etwa 20° die Zylinderkopfschrauben von der Motorlängsmittelebene weiter entfernt sein können als die Nockenwellen. In diesem Falle ist eine besonders gute Zugänglichkeit zu den Zylinderkopfschrauben gegeben. Kommen die Zylinderkopfschraüben aufgrund vorgegebener Konstruktionsmerkmale in etwa die gleiche Ventilebene wie die Nockenwellen zu liegen, so kann z.B. mittels eines gebogenen Schlüssels oder eines Ringschlüssels das lösen bzw. Nachziehen der Zylinderkopfschrauben erfolgen, ohne die Nockenwelle! abbauen zu müssen. Im Falle sehr kleiner Ventilwinkel ist es weiters möglich, für beide Nockenwellen ein gemeinsames Nockenwellengehäuse vorzusehen, wobei auch die Anordnung einer einzigen sich über die Breite des Zylinderkopfes erstreckenden Querwand je Zylinder vorgesehen sein kann, die mittig einen hohlen Butzen für die Aufnahme der Zündkerze bzw. Einspritzdüse aufweisen kann.
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Leerseite

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Patentansprüche:

-.ΛΧZylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit vier Ventilen je Zylinder, wobei die Einlaß- und Auslaßventile an gegenüberliegenden Zylinderkopfseiten jeweils in Heine angeordnet sind xind die Ventilachsen mit der die Zylinderachsen enthaltenden Längsmittelebene der Maschine spitze "winkel einschließen, und mit zwei parallel zur Längsmittelebene verlaufenden obenliegenden, je Ventil einen separaten Hocken aufweisenden Hockenwellen, wobei die Hockenwellenlager an zwischen den Achsen der gleichartigen Ventile jedes Zylinders gelegenen Querwändendes Zylinderkopfes angeordnet sind, und wobei die Schraubenbutζen für die Zylinderkopfschrauben im Bereich zwischen den gleichartigen Ventilpaaren benachbarter Zylinder liegen und unterhalb einer, die Achsen der Hockenwellen enthaltenden Ebene enden, dadurch gekennzeichnet, daß die die Hockenwellenlager (16) tragenden Querwände (17) am Zylinderkopf (1) lösbar befestigt sind.
2.Zylinderkopf nach Anspruch 1, wobei der Antrieb der Ventile über öchlepphebel erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Üchlepphebel für jedes Ventilpaar an der zugehörigen Querwand (1?) angelenkt sind.
3.Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände (1?) bei geteilten Hockenwellenlagern ggf. zusammen mit den Lagerbügeln (18) der Hockenwellenlager (16) mittels im Zylinderkopf (1) vorgesehenen Stehbolzen befestigt sind.
4.Zylinderkopf nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung der Querwände (17) am Zylinderkopf (1) bzw. der Lagerbügel (18) an den Querwänden (17) jeweils mittels Zentrierhülsen (20¹) erfolgt.

5·Zylinderkopf nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände (17) im Bereich ihrer Erstreckung zwischen den Ventilen eine geringere Wandstärke als im üb-

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rigen Bereich aufweisen.

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