[0001] Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für Hubkolben-Brennkraftmaschinen nach
den gattungsbildenden Merkmalen des Patentanspruches 1.
[0002] Ein derartiger Zylinderkopf ist beispielsweise aus der US-A-2,863,432 bekannt. Dieser
Zylinderkopf umfaßt ein gesondertes Steuergehäuse, das im wesentlichen der Anordnung
von Steuerwellen dient. Mit den Steuerwellen zusammenwirkende Stößel zur Betätigung
der im Zylinderkopf geführten Hubventile für Gaswechselkanäle sind in Führungen eines
weiteren, von Zylinderkopf und Steuergehäuse gesonderten Teiles angeordnet. Dieses
für jeden Zylinderkopf der Brennkraftmaschine vereinzelte Teil begrenzt über der Deckwand
des Zylinderkopfes eine vorwiegend der Anordnung von Ventilfedern dienende Steuerkammer.
[0003] Die Ausbildung entsprechend der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine vereinzelter
Teile ermöglicht zwar ohne weiteres die spanabhebende Bearbeitung der Stößel-Führungen,
sie führt jedoch zu einem beträchtlichen Bauaufwand.
[0004] Der vorbeschriebene Zylinderkopf ist mit - in Draufsicht gesehen - rechteckigen Stößeln
ausgerüstet, die ledig lich in einander gegenüberliegenden Umfangsteilen mit Führungsflächen
der Stößel-Führung zusammenwirken.
[0005] Eine andere Ausgestaltung eines Zylinderkopfes mit rechteckigen und/oder ovalen Ventil-Stößeln
zeigt die US-A-4,637,357. Hierbei sind die Ventil-Stößel über den gesamten Umfang
geführt. Diese umfänglich geschlossenen Führungen sind als Durchbrechungen in einer
Leiste ausgebildet, die oberhalb einer im Steuergehäuse integrierten Steuerkammer
mit einer Seitenbegrenzung des Steuergehäuses einstückig verbunden ist. Um eine einwandfreie
spanabhebende Bearbeitung der geschlossenen Stößel-Führungen sicherzustellen, ist
die Leiste in einem vom übrigen Steuergehäuse lösbaren Teil angeordnet.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen gattungsgemäßen Zylinderkopf
so weiterzubilden, daß baulich integrierte Führungen der offenen Bauart mit paarweise
einander gegenüberliegenden Führungsflächen ohne besonderen Aufwand erzielt sind,
insbesondere zur Herstellung des Zylinderkopfes im Kokillen-Guß.
[0007] Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Mit der Erfindung können Führungen der offenen Bauart vorteilhaft ohne besonderen
Aufwand als integraler Bestandteil des Zylinderkopfes angeordnet werden. Weiter ergibt
die erfindungsgemäße Anordnung in Verbindung mit der offenen Bauart der Führungen
den Vorteil, die jeweils bestmögliche einfache spanabhebende Bearbeitung der ebenen
oder gekrümmten Führungsflächen wählen zu können. Schließlich bietet die erfindungsgemäße
Anordnung einer Stößel-Führung der offenen Bauart den weiteren Vorteil einer im Kokillengußverfahren
herstellbaren Steuerkammer bei einem aus Zylinderkopf und Steuergehäuse bestehenden
Gußstück. Bei einem vom Zylinderkopf separat ausgebildeten Steuergehäuse bietet die
Erfindung den Vorteil, das Steuergehäuse mit den an den Seitenbegrenzungen angeordneten
Führungsflächen im Druckguß herzustellen, während der Zylinderkopf mit den freistehend
angeordneten Wandteilen in Guß ausgebildet wird. Damit erübrigen sich bei der Guß-Herstellung
des Steuergehäuses gesonderte Kerne.
[0008] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Anspruch
2 bezieht sich auf zwei lateral beabstandete Stößel-Führungen, deren Wandteile zwischen
den Stößel-Führungen über einen Verbindungssteg mit der Seitenbegrenzung des Steuergehäuses
bzw. der Steuerkammer in Verbindung stehen. Diese Ausgestaltung dient der Aussteifung
des Steuergehäuses und bei mit dem Zylinderkopf einteilig verbundenem Steuergehäuse
der Aussteifung des gesamten Gußstückes. Im Hinblick auf eine den Stößel-Führungen
eng benachbarte Zylinderkopfverschraubung bei geringem Zylinderabstand ist die vorbeschriebene
Ausgestaltung vorteilhaft wirksam. Die Aussteifung des Steuergehäuses bzw. des gesamten
Zylinderkopfes kann nach Anspruch 3 weiter dadurch gesteigert werden, daß ein Wandteil
gegen eine Schachtwand eines etwa zylinderaxialen Schachtes für eine Zündkerze oder
eine Einspritzdüse zusätzlich abgestützt ist. Bei einem Mehrventil-Querstromkopf können
nach Anspruch 4 die einander gegenüberliegenden Wandteile auch gegeneinander abgestützt
sein.
[0009] Zur Versorgung von hydraulischen Ventilspiel-Ausgleichselementen in den Ventil-Stößeln
mit Schmieröl der Brennkraftmaschine ist nach Anspruch 5 in der Seitenbegrenzung
ein Schmieröl-Kanal vorgesehen, der mit Öffnungen in den benachbarten Führungsflächen
ölführend in Verbindung steht. Mit einer nach Anspruch 6 über die Führungsfläche vorstehend
angeordneten Spannhülse ist ein relativ einfach zu erstellender Drehsicherungsanschlag
erreicht.
[0010] Wie weiter vorne bereits erwähnt, kann ein vom Zylinderkopf separates Steuergehäuse
in Druckguß ausgeführt werden. Weiter ermöglicht die Erfindung nach Anspruch 7 Zylinderkopf
und Steuergehäuse einstückig in Kokillenguß zu fertigen. In beiden Fällen können die
Bereiche für die Führungsflächen mit geringem Übermaß für eine nachfolgende spanabhebende
Bearbeitung ausgestattet sein. Mit der Anordnung relativ schmaler, ovaler Stößel in
den seitlich offenen Führungen können deren Führungsflächen mittels drehender Werkzeuge
vorteilhaft bearbeitet werden. Benachbarte Führungen für zueinander unterschiedlich
gerichtete Ventile sind ebenfalls einwandfrei zu bearbeiten.
[0011] Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Mehrventil-Zylinderkopf der Querstrombauart mit Steuergehäuse im Querschnitt
im Bereich einer Stößel-Führung,
Fig. 2 Stößel-Führungen für zwei gleichartige Ventile des Zylinderkopfes in Draufsicht
gemäß Ansicht "X".
[0012] Ein Zylinderkopf 1 für eine nicht weiter dargestellte Hubkolben-Brennkraftmaschine
umfaßt Gaswechselkanäle 2 und 3, die mittels Hubventilen 4 und 5 gesteuert sind. Die
Hubventile 4 und 5 sind im Zylinderkopf 1 geführt, wobei deren freie Schaftenden 6
in Steuerkammern 7 angeordnet sind. Die Steuerkammern 7 sind einer Deck wand 100
des Zylinderkopfes 1 in einem mit diesem verbundenen Steuergehäuse 8 benachbart angeordnet.
Die federbelasteten Hubventile 4 und 5 sind jeweils über einen Stößel 9 von einer
Steuerwelle 10 betätigt.
[0013] Jeder Stößel 9 gleitet in einer der Steuerkammer 7 zugeordneten Führung 11. Jede
Führung 11 ist so gestaltet, daß sie lediglich mit einander gegenüberliegenden Teilumfängen
des Stößels 9 zusammenwirkende Führungsflächen 12, 13 aufweist. Die Führungsflächen
12, 13 der Stößelführung 11 sind an die Steuerkammer 7 begrenzenden Bauteilen angeordnet.
Ein die Steuerkammer 7 begrenzendes Bauteil ist eine Seitenbegrenzung 14 des Steuergehäuses
8, an dem die Führungsfläche 12 ausgebildet ist. Ein weiteres, die Steuerkammer 7
begrenzendes Bauteil ist ein der Seitenbegrenzung 14 des Steuergehäuses 8 gegenüber
angeordnetes, zungenartig gestaltetes Wandteil 15, das an der Deckwand 100 freistehend
angeordnet ist und die Führungsfläche 13 aufweist.
[0014] Die Steuerkammer 7 mit paarweise angeordneten Führungsflächen 12 und 13 an den die
Steuerkammer 7 begrenzenden Bauteilen einer Seitenbegrenzung 14 des Steuergehäuses
8 und eines gegenüberliegenden, im wesentlichen freistehend an der Deckwand 100 angeordneten
Wandteiles 15 kann bei einstückiger Ausführung von Zylinderkopf 1 und Steuergehäuse
8 im Kokillenguß vorteilhaft durch einen Stahlkern ausgeformt werden. Nach dem Gießen
werden die Führungsflächen 12 und 13 der seitlich offenen Stößel-Führung 11 spanabhebend
bearbeitet, vorzugsweise mit einem Drehwerkzeug bei zylindrisch gekrümmten Führungsflächen
12 und 13, wie aus Fig. 2 erkennbar.
[0015] Die lediglich in Teilumfängen geführten Stößel 9 in den seitlich offenen Führungen
11 mit relativ schmalen Führungsflächen 12 und 13 sind demgemäß im Querschnitt rechteckig
bis oval gestaltet. Mit dem zur Nockendrehebene schmalbauenden Ventil-Stößel 9 können
Hubventile 4 bzw. 5, wie aus Fig. 2 erkennbar, relativ eng beabstandet angeordnet
werden. Ein geringer gegenseitiger Abstand der Hubventile 4 bzw. 5 ermöglicht einen
kleinen Zylinderdurchmesser und einen geringen Zylinderabstand. Um den Einfluß der
bei 16 nahe den Stößel-Führungen 11 angreifenden Zylinderkopf-Verschraubung geringzuhalten,
ist zwischen den Stößelführungen 11 ein die Wandteile 15 mit der Seitenbegrenzung
14 des Steuergehäuses 8 verbindender, lösbarer Verbindungssteg 17 angeordnet. Der
Verbindungssteg 17 kann ferner zur Ausbildung des unteren Teiles eines Nockenwellenlagers
18 dienen. Zur weiteren Aussteifung des Steuergehäuses 8 können die Wandteile 15 mit
einer Schachtwand 19 eines etwa zylinderaxialen Schachtes 20 für eine Zündkerze 21
über Stützstege 22 in Verbindung stehen. Bei einem 4-Ventil-Querstrom-Zylinderkopf
1 können einander gegenüberliegende Wandteile 15 auch gegeneinander abgestützt sein,
Stützwand 23.
[0016] Die Führungsflächen 12 an den Seitenbegrenzungen 14 weisen Öffnungen 24 auf, die
mit einem in der Seitenbegrenzung 14 angeordneten Schmierölkanal 25 in Verbindung
stehen. Diese Ausgestaltung dient der Versorgung von in den Stößeln 9 vorgesehenen
hydraulischen Ventilspiel-Ausgleichselementen mit Schmieröl.
[0017] Zur Drehsicherung der rechteckig bis ovalen Stößel 9 dient jeweils ein als Spannhülse
ausgebildeter Drehsicherungsanschlag 26, wobei die jeweilige Spannhülse mit ihrem
freien Ende über die Führungsfläche 13 vorsteht.
[0018] Unabhängig von der Anzahl der jeweiligen Hubventile zur Steuerung der Gaswechselkanäle
ermöglicht die erfin dungsgemäße Anordnung der Führungen 11 bzw. der Führungsflächen
12 und 13 für die Ventil-Stößel 9 vorteilhaft enge Ventilwinkel mit der günstigen
Folge eines flachen Brennraumes für schnelle und saubere Verbrennung.
1. Zylinderkopf für Hubkolben-Brennkraftmaschinen,
- mit einer zwischen Seitenbegrenzungen (14) eines Steuergehäuses (8) einer Deckwand
(100) des Zylinderkopfes (1) benachbart angeordneten Steuerkammer (7), und
- einer der Steuerkammer (7) zugeordneten Führung (11) für einen Stößel (9) eines
federbelasteten, im Zylinderkopf (1) geführten Hubventils (4) eines Gaswechselkanals
(2,3), wobei
- die Stößel-Führung (11) an beabstandet angeordneten Teilen ausgebildete, lediglich
mit einander gegenüberliegenden Teilumfängen des Stößels (9) zusammenwirkende Führungsflächen
(12,13) aufweist, und
- zumindest eine der Führungsflächen (13) an einem im Steuergehäuse (8) freistehend
angeordneten Wandteil (15) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die andere Führungsfläche (12) der seitlich offenen Stößel-Führung (11) an einer
der Seitenbegrenzungen (14) des Steuergehäuses (8) vorgesehen ist, und
- daß das die eine, gegenüberliegende Führungsfläche (13) aufweisende Wandteil (15)
mit der Deckwand (100) des Zylinderkopfes (1) einstückig in Verbindung steht.
2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- daß zwei benachbarte Stößel-Führungen (11) mit gegenseitigem Abstand angeordnet
sind, und
- daß ein lösbarer Verbindungssteg (17) zwischen den seitlich offenen Stößel-Führungen
(11) die Wandteile (15) mit der Seitenbegrenzung (14) des Steuergehäuses (8) verbindet.
3. Zylinderkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Wandteil (15) mit einer Schachtwand (19) eines etwa zylinderaxialen Schachtes
(20) für eine Zündkerze (21) oder eine Einspritzdüse über einen Stützsteg (22) in
Verbindung steht.
4. Zylinderkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet,
daß einander gegenüberliegende Wandteile (15) eines Mehrventil-Querstromkopfes gegeneinander
abgestützt sind.
5. Zylinderkopf nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen
(12) an den Seitenbegrenzung (14) Öffnungen (24) aufweisen, die mit einem in der Seitenbegrenzung
angeordneten Schmierölkanal (25) in Verbindung stehen.
6. Zylinderkopf nach den Ansprüchen 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Drehsicherungsanschläge
(26) dienende Spannhülsen mit ihren freien Enden über die Führungsflächen (13) vorstehend
angeordnet sind.
7. Zylinderkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuergehäuse (8) über die Seitenbegrenzungen (14) mit dem Zylinderkopf (1)
einstückig im Kokillenguß ausgebildet ist.