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Dokumentenidentifikation DE19634958C2 21.01.1999
Titel Zylinderkopfhaube
Anmelder Audi AG, 85057 Ingolstadt, DE
Erfinder Honsberg, Helmut, 74906 Bad Rappenau, DE
DE-Anmeldedatum 29.08.1996
DE-Aktenzeichen 19634958
Offenlegungstag 05.03.1998
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.01.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.01.1999
IPC-Hauptklasse F01M 11/02
IPC-Nebenklasse F01M 9/10   B29C 45/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfhaube als einstückig gegossenes Kunststoffteil mit wenigstens einer integrierten Schmiermittelleitung, wobei die Zylinderkopfhaube auf einen eine Nockenwelle enthaltenden Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine aufsetzbar ist und die Schmiermittelleitung wenigstens teilweise über die Länge der Nockenwelle verläuft.

Eine gattungsgemäße Zylinderkopfhaube ist aus der Druckschrift DE 43 14 183 A1 bekannt. Dort ist eine Vorrichtung zur Schmierung der mit Ventilbetätigungselementen zusammenwirkenden Nocken einer Nockenwelle, die im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine gelagert ist, offenbart. Über und parallel zu der Nockenwelle ist eine an eine Schmiermittelquelle angeschlossene Schmiermittelleitung angeordnet, die auf Nocken oder Ventilbetätigungselemente gerichtete Düsen aufweist. Die Nockenwelle ist von einer Zylinderkopfhaube abgedeckt, wobei die Schmiermittelleitung von einem Kanal in der Zylinderkopfhaube gebildet ist. Die Zylinderkopfhaube ist dabei aus Kunststoff mit einem üblichen Spritzgießverfahren hergestellt. Die Herstellung des Kanals und der Düsen erfolgt durch Bohren.

Es sind somit zwei unterschiedliche aufeinanderfolgende Arbeitsgänge zur Herstellung dieser Zylinderkopfhaube erforderlich - das Gießen des Zylinderkopfhaubenkörpers und das anschließende Bohren des Kanals und der Düsen. Insbesondere das Bohren des langen Kanals mit relativ großem Durchmesser ist aufwendig. Zudem sind durch den Bohrvorgang ein kreisförmiger Querschnitt und ein geradliniger Verlauf des Kanals vorgegeben, wodurch der konstruktive Gestaltungsraum und Anpassungen an Anschluß und Anbauteile eingeschränkt sind. Insbesondere sind durch Bohren keine Kanalverzweigungen oder Ringkanäle herstellbar.

Weiter ist hier durch eine Bohrung ein Zuführkanal zum Kanal hergestellt, der in einer Lagerfläche der Zylinderkopfhaube mündet und dort mit einer Schmiermittelversorgungsleitung im Zylinderkopf verbindbar ist.

Es ist auch bekannt, als Schmiermittelleitung Spritzrohrleitungen zu den Nockenbahnen vorzusehen (Druckschrift DE-OS 27 03 519). Diese Spritzrohrleitungen sind jedoch separate Bauteile, die in aufwendiger Weise nicht in die Zylinderkopfhaube integriert sind.

Ähnlich einer solchen Spritzrohrleitung sind flächige, verbundene Kunststofformteile mit eingeformten Rinnen bekannt. Es werden jeweils zwei zugeordnete Kunststofformteile flächig aneinander gelegt und miteinander dicht verbunden, wobei aneinander liegende Rinnen Schmiermittelleitungen ergeben. Dabei sind verzweigte und ringförmige Leitungsverläufe möglich. Die Herstellung ist jedoch durch die erforderlichen zwei Formteile und den weiteren Herstellschritt einer dichten Verbindung aufwendig. Die Anordnung erfordert zudem einen ungünstig großen Einbauraum.

Weiter sind bei einer bekannten Zylinderkopfhaube (Druckschrift DE 36 09 206 A1) zwei nebeneinander liegende Rinnen über der Nockenwelle vorgesehen, die nachträglich mit einem Lochblech abgedeckt und zu Leitungen geschlossen sind. Die eine abgedeckte Rinne bildet eine Schmiermittelleitung zu den Nockenlagerstellen und im Bereich der Nocken sind an der anderen Rinne Schmiermittelaustrittsöffnungen vorgesehen, wodurch eine Nockenschmierleitung gebildet ist. Auch diese Anordnung erfordert zur Herstellung der Schmiermittelleitung mehrere Bauteile und ist somit aufwendig.

Es ist ein Verfahren zur Herstellung hohler Kunststoffformteile bekannt (Druckschriften WO 90/00466 und Kunststoffe 1992, Heft 10, Seiten 881 bis 886), das allgemein als Gasinnendruckverfahren bezeichnet wird. Dabei wird in eine Gußform, die die Außenkontur des Formteils bestimmt, geschmolzener, flüssiger Kunststoff in der Art eines Thermoplasts eingespritzt. Der flüssige Kunststoff kühlt an den Wandungen der Gußform schneller ab als im wandfernen Innenbereich, so daß er im Bereich der Gußformwand nach einer vorbestimmten Zeit bereits fest, im Innenbereich jedoch noch flüssig ist. In die Gußform wird in diesem Zustand über wenigstens eine Gaszuführungsöffnung Gas unter Druck eingeführt und dadurch der noch heiße flüssige Kunststoff im Innenbereich der Form über eine versetzt angebrachte Kunststoffaustrittsöffnung ausgetragen, wodurch ein hohler Formkörper entsteht. Dieses Herstellverfahren wird eingesetzt, um bei großvolumigen Formteilen Hohlräume zur Material- und Gewichtsverringerung herzustellen und ggf. durch Hohlstrukturen die Stabilität der Formteile zu erhöhen.

Ferner sind aus der Druckschrift DE 42 09 600 A1 Spritzgußteile aus thermoplastischem Kunststoff als Inneneinbauelemente für Kraftfahrzeuge bekannt. Diese Spritzgußteile sind mit Hohlräumen versehen, welche als Kanäle für Leitungen oder Luftführungswege dienen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Zylinderkopfhaube so weiterzubilden, daß bei geringem Herstellaufwand eine effektive Schmiermittelführung mit günstigen Anschlußmöglichkeiten gegeben ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Zylinderkopfhaube mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Indem durch das an sich bekannte Gasinnendruckverfahren in dem Kunststoffteil Kanäle mit Gaszufuhröffnung und Kunststoffaustrittsöffnung gebildet werden, die als Schmiermittelleitung für die Brennkraftmaschine verwendbar sind, ist es im Gegensatz zu dem aufwendigen Bohrvorgang nach dem Stand der Technik möglich, die Schmiermittelleitung kostengünstig in einem Herstellvorgang zusammen mit dem Gießen der Zylinderkopfhaube herzustellen. Dabei kann der Querschnitt der Schmiermittelleitung in weiten Grenzen variiert werden und der Verlauf gekrümmt sein. Dazu sind die Verläufe der dickeren Wandbereiche der Zylinderkopfhaube, aus denen bei der Herstellung der noch flüssige Kunststoff zur Bildung von Kanälen ausgetragen werden soll, entsprechend anzuordnen.

Und indem die Schmiermittelleitung ringförmig in der Zylinderkopfhaube umläuft, wobei die Kanalöffnungen in einem Bereich der Seitenwand der Zylinderkopfhaube liegen, deren Wandstärke größer als die angrenzenden Wandbereiche gewählt ist, sind separate oder zusammenhängende Kanalsysteme möglich, ggf. in Verbindung mit geeigneten Anordnungen von Gaszuführöffnungen und Kunststoffaustrittsöffnungen in der Gießform. Die Gaszuführöffnungen und/oder die Kunststoffaustrittsöffnungen können dabei je nach Bedarf an der fertigen Kunststoffhaube als Zuführ- und/oder Austrittsöffnungen für das Schmiermittel weiterverwendet oder bei nachträglich hergestellten anderen Öffnungen verschlossen werden.

Vorteilhaft liegen die Kanalöffnungen mit geringem Abstand nebeneinander in dem Seitenwandbereich der Zylinderkopfhaube, damit ein großer Bereich der Nockenanordnung für eine effektive Schmierung überdeckt wird und Anschlüsse und Verbindungen an die Schmiermittelleitung reduziert werden können.

Bevorzugt weist die Schmiermittelleitung eine langgestreckte Querschnittsform auf. Die an der Schmiermittelleitung auf Nocken der Nockenwelle und/oder damit zusammenwirkende Betätigungselemente gerichtete Öffnungen sind als Schmiermittelaustrittsdüsen angebracht und als nachträglich hergestellte Bohrungen ausgeführt. Diese Bohrungen sollten einen Durchmesser von ca. 0,5 bis 1,5 mm aufweisen. Damit ist eine Feinabstimmung, ggf. auch mit unterschiedlichen Spritzwinkeln, möglich.

Die Schmiermittelleitung kann nach Anspruch 5 mit einer Schmiermittelversorgungsleitung verbindbar sein, wobei die Verbindung über eine Kanalöffnung als Zuführkanal für Schmiermittel erfolgt.

Es kann jedoch gemäß Anspruch 6 zweckmäßig sein, daß die Schmiermittelleitung mit einer Schmiermittelversorungsleitung verbindbar ist, wobei die Verbindung über einen als Bohrung ausgeführten Zuführkanal für Schmiermittel erfolgt und die Dimensionierung des Kanaldurchmessers für eine gezielte Drosselung des Schmiermitteldrucks auf ca. 4 bis 8 bar genutzt werden kann.

Vorteilhaft mündet ein solcher Zuführkanal nach Anspruch 7 in einer Auflagefläche der Zylinderkopfhaube und ist dort mit einer Schmiermittelversorgungsleitung im Zylinderkopf verbindbar. Diese Leitungsverbindung wird somit schnell und einfach lediglich beim Aufsetzen und Anschrauben der Zylinderkopfhaube hergestellt.

Eine verbesserte Verbindung ergibt sich gemäß Anspruch 8 über einen den Zuführkanal enthaltenden Anschlußstutzen in einer zugeordneten Stutzenaufnahme am Zylinderkopf. Der Anschlußstutzen dient dabei zugleich als Montage- und Zentrierhilfe beim Aufsetzen der Zylinderkopfhaube auf den Zylinderkopf.

Anhand der nachfolgenden Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaube näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Zylinderkopfhaube;

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie A-A nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine auf einen Zylinderkopf aufgesetzte Zylinderkopfhaube im Bereich einer Schmiermittelleitung mit Zuführkanal und Versorgungsleitung entlang der Linie C-C nach Fig. 5;

Fig. 4 einen Querschnitt entsprechend Fig. 3 im Bereich einer Düse entlang der Linie D-D nach Fig. 5; und

Fig. 5 einen Längsschnitt entlang der Linie B-B aus Fig. 3.

In den Fig. 1 und 2 ist schematisch eine Zylinderkopfhaube 1 dargestellt mit integrierten Schmiermittelleitungen 2, 3, 4, 5. Aus dem Querschnitt nach Fig. 2 ist zu ersehen, daß die Wandstärke im Bereich der Schmiermittelleitungen 2, 3, 4 und entsprechend an der Schmiermittelleitung 5 größer als an den angrenzenden Wandbereichen gewählt ist.

Die mittlere Schmiermittelleitung 2 ist im oberen Haubenbereich ausgebildet, während die seitlichen Schmiermittelleitungen 3, 4 in den Seitenwandbereichen liegen. Die Schmiermittelleitungen 2, 3 und 4 sind über eine Querleitung 5 miteinander verbunden, wodurch sich eine ringförmige Anordnung ergibt.

Die Herstellung der Zylinderkopfhaube 1 und die Einbringung der Schmiermittelleitungen wird so durchgeführt, daß geschmolzener, flüssiger Kunststoff als Thermoplast in eine entsprechende (nicht dargestellte) Gußform eingebracht wird, wobei in den dickwandigen Bereichen an den Schmiermittelleitungen 2, 3, 4 und 5 im wandfernen, mittleren Bereich der Kunststoff noch flüssig ist, wenn er bereits an den Wandbereichen durch Abkühlung fest geworden ist. Durch Zuführung von Gas unter Druck an einer Gaszuführöffnung, die in der Gußform an der Stelle 6 liegt, wird dieser noch flüssige Kunststoff aus Kunststoffaustrittsöffnungen herausgepreßt, die an den Stellen 7 und 8 in der Gußform liegen. Durch das Auspressen dieses noch flüssigen Kunststoffs werden Kanäle hergestellt, die als Schmiermittelleitungen 2, 3, 4 und 5 genutzt werden.

Die verbleibenden Öffnungen an den Stellen 6, 7 und 8 können später für die Schmiermittelzufuhr und ggf. zur Abführung überschüssigen Schmiermittels verwendet werden. Zum Beispiel kann der Schmiermitteltransport entsprechend den eingezeichneten Pfeilen erfolgen, wobei die mittlere, obere Schmiermittelleitung 2 für die Schmiermittelzufuhr dient.

In einer weiteren Ausführungsform entsprechend den Fig. 3 bis 5 ist ebenfalls eine ringförmige Anordnung von Schmiermittelleitungen 3, 4 und 5 vorgesehen. Die Schmiermittelzufuhr ist hier dadurch gelöst, daß von der Schmiermittelleitung 3, die mit Hilfe des Gasinnendruckverfahrens hergestellt ist, eine Bohrung als Zuführkanal 9 durch einen auflagerseitigen Anschlußstutzen 10 geführt ist. Dieser Anschlußstutzen 10 ist in eine zugeordnete Stutzenaufnahme 11 an einem Zylinderkopf 12 eingesetzt, die über einen dortigen Vorratskanal 13 mit einer Versorgungsleitung 14 verbunden ist. Der Querschnitt der Schmiermittelleitung 3 ist langgestreckt und in der relativ dünnwandigen Seitenwand entlang der Wanderstreckung integriert.

Aus dem Schnitt nach Fig. 4 und der Draufsicht nach Fig. 5 ist zu ersehen, daß die Zylinderkopfhaube 1 an einer Auflagefläche 15 über Flansche und Verschraubungen 16 und Dichtungen 21 mit dem Zylinderkopf 12 verbunden ist.

Im Bereich der auf einer Nockenwelle 17 angebrachten Nocken 18 sind auf diese zugerichtete Düsen 19 angebracht, durch die Schmiermittel 20 ausgespritzt wird.

Durch die Herstellung der Schmiermittelleitung 3 mit Hilfe des Innendruckverfahrens ist dessen Querschnitt entsprechend der dortigen Materialstärke etwa rechteckförmig mit abgerundeten Ecken, so daß ein insgesamt großer Leitungsquerschnitt platzgünstig im Wandbereich unterbringbar ist. Bei einer Bohrung würde sich dagegen zwangsläufig ein kreisförmiger Querschnitt ergeben. Aus Fig. 5 ist weiter ersichtlich, daß im Bereich des Zuführkanals 9 in der Schmiermittelleitung 3 eine Biegung liegt (ebenso sind in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 Krümmungen vorhanden). Solche Biegungen und Krümmungen sind bei einer Herstellung solcher Kanäle für die Schmiermittelleitungen durch einen Bohrvorgang nicht möglich, da Bohrungen nur geradlinig mit kreisförmigem Querschnitt verlaufen können. Ebensowenig sind durch Bohrungen die beschriebenen, ringförmig integrierten Anordnungen der Schmiermittelleitungen und ein langgestreckter Querschnitt einer Schmiermittelleitung möglich.


Anspruch[de]
  1. 1. Zylinderkopfhaube als einstückig gegossenes Kunststoffteil mit wenigstens einer integrierten Schmiermittelleitung, wobei die Zylinderkopfhaube auf einen eine Nockenwelle enthaltenden Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine aufsetzbar ist und die Schmiermittelleitung wenigstens teilweise über die Länge der Nockenwelle verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. 1. durch das an sich bekannte Gasinnendruckverfahren in dem Kunststoffteil Kanäle mit Gaszufuhröffnung (6) und Kunststoffaustrittsöffnung (7, 8) gebildet werden, die als Schmiermittelleitung (2 bis 5) für die Brennkraftmaschine verwendbar sind, und
    2. 2. die Schmiermittelleitung (2 bis 5) ringförmig in der Zylinderkopfhaube umläuft, wobei die Kanalöffnungen (6, 7, 8) in einem Bereich der Seitenwand der Zylinderkopfhaube liegen, deren Wandstärke größer als die angrenzenden Wandbereiche gewählt ist.
  2. 2. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalöffnungen (6, 7, 8) mit geringem Abstand nebeneinander in dem Seitenwandbereich der Zylinderkopfhaube liegen.
  3. 3. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelleitung (2 bis 5) eine langgestreckte Querschnittsform aufweist.
  4. 4. Zylinderkopfhaube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schmiermittelleitung (3) auf Nocken der Nockenwelle (17) und/oder damit zusammenwirkende Betätigungselemente gerichtete Öffnungen als Schmiermittelaustrittsdüsen (19) angebracht sind, die als nachträglich hergestellte Bohrungen ausgeführt sind.
  5. 5. Zylinderkopfhaube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelleitung (3) mit einer Schmiermittelversorgungsleitung (14) verbindbar ist, wobei die Verbindung über eine Kanalöffnung (6, 7, 8) als Zuführkanal für Schmiermittel erfolgt.
  6. 6. Zylinderkopfhaube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelleitung (3) mit einer Schmiermittelversorgungsleitung (14) verbindbar ist und die Verbindung über einen als Bohrung ausgeführten Zuführkanal (9) für Schmiermittel erfolgt.
  7. 7. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal (9) in einer Auflagefläche (15) der Zylinderkopfhaube (1) mündet und dort mit einer Schmiermittelversorgungsleitung (14) im Zylinderkopf (12) verbindbar ist.
  8. 8. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung über einen den Zuführkanal (9) enthaltenden Anschlußstutzen (10) in einer zugeordneten Stutzenaufnahme (11) am Zylinderkopf (12) erfolgt.






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