DE102005048953A1

DE102005048953A1 - Zwei-Komponenten-Zylinderkopfhaube

Info

Publication number: DE102005048953A1
Application number: DE200510048953
Authority: DE
Inventors: Nenad Dr. Cvjeticanin
Original assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Current assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Priority date: 2005-10-13
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2025-10-14
Also published as: DE102005048953B4; WO2007042014A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfhaube zum Verbinden mit einem Zylinderkopf, umfassend einen Haubenkörper, zumindest eine Dichtung und einen Dichtungshalter, wobei sich die Dichtung zumindest teilweise in den Dichtungshalter erstreckt und ihn mit zumindest einer ersten Dichtlippe in Richtung des Haubenkörpers zumindest bereichsweise überragt, der Haubenkörper über eine Rast- und/oder Schnappverbindung mit dem Dichtungshalter verbindbar ist, der Haubenkörper aus einem Thermoplast ausgeformt ist und der Dichtungshalter von einem aus einem Duroplast ausgeformten Rahmen umfaßt ist, der mit einer Vielzahl von Befestigungsöffnungen für Befestigungsmittel zum Befestigen der Zylinderkopfhaube entweder direkt oder über einen Leiterrahmen mit dem Zylinderkopf bereitgestellt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderkopfhaube zum Verbinden mit einem Zylinderkopf, umfassend einen Haubenkörper, zumindest eine Dichtung und einen Dichtungshalter, wobei sich die Dichtung zumindest teilweise in den Dichtungshalter erstreckt und ihn mit zumindest einer ersten Dichtlippe in Richtung des Haubenkörpers zumindest bereichsweise überragt, und der Haubenkörper über eine Rast- und/oder Schnappverbindung mit dem Dichtungshalter verbindbar ist.
Zylinderkopfhauben sind Motorbauteile, die im wesentlichen vier Funktionen in sich vereinen, nämlich Öldichtigkeit, Druckregelung eines Kurbelgehäuses, Ölabscheidung und Akustik.

Eine gattungsgemäße Zylinderkopfhaube ist aus der DE 196 23 336 C2 bekannt. Bei der bekannten Zylinderkopfhaube ist der Haubenkörper aus Metall, insbesondere Aluminium, ausgeformt, so daß zur Kompensation von Fertigungstoleranzen und für eine dauerhafte sowie zuverlässige Abdichtung der Einsatz des Dichtungshalters aus glasfaserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise Polyamid mit Glasfasern, mit Durchtrittsöffnungen für die Dichtung aus Gummi notwendig ist. Der Dichtungshalter hält dabei die zwischen einem Nutgrund im Haubenkörper und einem Zylinderkopf eingespannte Dichtung formschlüssig und ist mit dem Haubenkörper über Rastsitzverbindungen angeschlossen. Zur Verbindung des Haubenkörpers mit dem Zylinderkopf sind im Rand des Haubenkörpers Befestigungsöffnungen zum Durchführen von Befestigungsschrauben vorgesehen.

Zylinderkopfhauben werden heute zunehmend aus Kunststoff hergestellt. So ist beispielsweise aus der DE 296 12 020 U1 eine thermoplastische Zylinderkopfhaube bekannt, die einen angeformten Befestigungsflansch mit einer Vielzahl von jeweils durch eine Metallstützhülse verstärkten Bohrungen zur Aufnahme metallischer Montageschrauben aufweist, über die unter Zwischenschaltung einer Dichtung eine feste Verbindung mit einem Zylinderkopf ermöglicht wird. Wichtig für die Erfüllung der Dichtigkeitsfunktion über die gesamte Lebensdauer eines Motors, mit dem die Zylinderkopfhaube zu verwenden ist, ist dabei die Aufrechterhaltung einer ausreichenden Kontaktspannung zwischen der Dichtung und einerseits der Zylinderkopfhaube und andererseits dem Zylinderkopf. Dies setzt voraus, daß die Verformung im Flanschbereich der Zylinderkopfhaube niedrig gehalten wird. Bei den bekannten Zylinderkopfhauben aus Thermoplast ist es aufgrund der spezifischen Materialeigenschaften des Thermoplastes zusätzlich zu dem Einsatz von Metallhülsen notwendig, die Abstände zwi schen den Schraubpunkten für die Montageschrauben gering zu halten, was jedoch mit dem Nachteil einhergeht, daß die Anzahl der Montageschrauben groß ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, die gattungsgemäße Zylinderkopfhaube derart weiterzuentwickeln, daß sie die Nachteile des Stands der Technik überwindet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Haubenkörper aus einem Thermoplast ausgeformt ist, und der Dichtungshalter von einem aus einem Duroplast ausgeformten Rahmen umfaßt ist, der mit einer Vielzahl von Befestigungsöffnungen für Befestigungsmittel zum Befestigen der Zylinderkopfhaube, entweder direkt oder über einen Leiterrahmen, mit dem Zylinderkopf bereitgestellt ist. Unter Leiterrahmen wird im Sinne dieser Anmeldung auch jeder Lagerrahmen eines Zylinderkopfes verstanden.

Dabei kann vorgesehen sein, daß der Haubenkörper eine Vielzahl von Rasthaken als Bestandteil der Rastverbindung umfaßt, die vorzugsweise sich von einem Rand des Haubenkörpers zum Angreifen an den Rahmen, insbesondere in Ausnehmungen in dem Rahmen, wegerstrecken.

Mit der Erfindung wird dabei auch vorgeschlagen, daß die Ausnehmungen des Rahmens längs dessen Außenumfang, vorzugsweise äquidistant, zwischen den Befestigungsöffnungen bereitgestellt sind.

Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, daß der Haubenkörper zumindest eine Nut zum zumindest teilweisen Aufnehmen der ersten Dichtlippe der Dichtung, vorzugsweise im Bereich seines Randes oder mittig, aufweist.

Bevorzugt ist erfindungsgemäß, daß die Dichtung mit zumindest einer zweiten Dichtlippe in Richtung des Zylinderkopfes den Rahmen zumindest bereichsweise überragt.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die erste Dichtlippe mit der zweiten Dichtlippe über einen Verbindungskörper verbunden ist, und/oder die erste Dichtlippe größer als die zweite Dichtlippe ist.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Dichtung aus einem Elastomer, insbesondere einem thermoplastischen Elastomer, ausgeformt, insbesondere gespritzt, ist.

Erfindungsgemäß sind Zylinderkopfhauben bevorzugt, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Dichtung zumindest teilweise in den Rahmen hineingespritzt oder hineinvulkanisiert ist.

Schließlich kann auch vorgesehen sein, daß der Rahmen auch den Leiterrahmen umfaßt.

Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß die positiven Eigenschaften einerseits von Thermoplasten und andererseits von Duroplasten in einer Zylinderkopfhaube integrierbar sind. Der eigentliche Haubenkörper soll danach als Thermoplastteil ausgeführt werden, so daß alle Vorteile der Thermoplastfügetechnik zum Erzielen eines hohen Integrationsgrades zur Verfügung stehen, während ein Flanschrahmen aus einem Duroplastwerkstoff mit hoher Steifigkeit und geringer Verformungsneigung bei hohen Temperaturen es ermöglicht, Anschraubpunkte zur Befestigung der Zylinderkopfhaube an einem Zylinderkopf in ihrer Zahl zu reduzieren, ohne daß es zu Einbußen hinsichtlich der Dichtigkeit kommt.

Besonders vorteilhaft ist es zudem, wenn die zwischen der Zylinderkopfhaube und dem Zylinderkopf benötigte Dichtung mit dem Flanschrahmen, vorzugsweise als eine Zwei-Komponenten-Einheit, einteilig hergestellt wird. Eine Dichtung aus herkömmlichem Gummi, beispielsweise Acryl-Kautschuk, kann zu diesem Zwecke in den Flanschrahmen aus Duroplast eingesetzt sein; und eine Dichtung aus einem thermoplastischen Elastomer kann selbst in den Flanschrahmen eingespritzt sein, während die Verbindung zwischen dem Duroplastrahmen und dem Thermoplasthaubenkörper mittels einer Verklipsung erfolgt.

Erfindungsgemäße Zylinderkopfhauben haben daher folgende Vorteile:

– Höhere Steifigkeit im Dichtbereich aufgrund der Verwendung des Duroplastwerkstoffes für den Flanschrahmen;
– geringeres Leckagerisiko zwischen Zylinderkopfhaube und Zylinderkopf durch die höhere Steifigkeit des Flanschrahmens;
– geringere Anzahl von Verschraubungspunkten zur Befestigung der Zylinderkopfhaube an dem Zylinderkopf durch die höhere Steifigkeit des Flanschrahmens;
– niedrigere Verformung der Zylinderkopfhaube aufgrund der hohen Steifigkeit des Flanschrahmens;
– niedrigere Werkzeugkorrekturkosten aufgrund niedrigeren Verzugs;
– Entfall von Metallbuchsen im Bereich von Montageschrauben aufgrund der hohen Steifigkeit des Flanschrahmens;
– Entfall der Montage der Dichtung durch Ausformung der Dichtung zusammen mit dem Flanschrahmen; und
– niedrigere Masse des Bauteils aufgrund des Verzichts auf Metallkomponenten.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen beispielhaft erläutert ist. Dabei zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht, von oben, auf eine erfindungsgemäße Zylinderkopfhaube;
2 eine perspektivische Teilschnittansicht, von unten, der Zylinderkopfhaube von 1; und
3 eine Animation der Deformation einer Dichtung für die Zylinderkopfhaube der 1 und 2 im Lastfall.
Wie den 1 und 2 zu entnehmen ist, umfaßt eine erfindungsgemäße Zylinderkopfhaube 1 einen Haubenkörper 10, einen Flanschrahmen 20 und eine Dichtung 30.
Der Haubenkörper 10 ist seinerseits aus einem Thermoplast mit einem umlaufenden Rand 11 und sich von diesem wegerstreckenden Rasthaken 12 ausgeformt. In 2 läßt sich auch gut eine Nut 13 im Bereich des Randes 11 des Haubenkörpers 10 erkennen.
Der Flanschrahmen 20 ist aus einem Duroplast ausgeformt, und zwar mit Befestigungsöffnungen 21 für nicht dargestellte Montageschrauben zur Befestigung der Zylinderkopfhaube 1 an einem nicht gezeigten Zylinderkopf, mit Aussparungen 22 zum Eingreifen der Rasthaken 12 des Haubenkörpers 10 und mit einer Ausnehmung 23 für die Dichtung 30.
Die Dichtung 30 ist ihrerseits mit einer ersten, größeren Dichtlippe 31, einem Verbindungskörper 32 und einer zweiten, kleineren Dichtlippe 33 ausgeformt, siehe 3.
Die Dichtung 30 und der Flanschrahmen 20 sind als ein Bauteil ausgeformt, wobei die Dichtung 30 zumindest teilweise in den Flanschrahmen 20 hineingespritzt ist, also die Ausnehmung 23 in dem Flanschrahmen 20 von der Dichtung 30 gefüllt ist und die beiden Dichtlippen 31, 33 auf gegenüberliegenden Seiten des Flanschrahmens 20 über denselben selbst herausragen. Die erste Dichtlippe 31 ist dabei derart ausgeformt, daß sie im Falle der Befestigung des Haubenkörpers 10 an dem Flanschrahmen 20 durch Verrasten der Rasthaken 12 des Haubenkörpers 10 in den Aussparungen 22 des Flanschrahmens 20 in die Nut 13 eingepreßt ist, um so die Verbindung zwischen den Flanschrahmen 20 und dem Haubenkörper 10 abzudichten. Die zweite Dichtlippe 33 dient dann der dichten Verbindung der Zylinderkopfhaube 1 mit dem Zylinderkopf nach Montage der Zylinderkopfhaube 1 auf den Zylinderkopf durch Festschrauben nicht gezeigter, sich durch die Befestigungsöffnungen 21 des Flanschrahmens 20 erstreckender Montageschrauben.
Dichtkräfte können somit vom Flanschrahmen 20 aufgrund seiner hohen Steifigkeit zum Zylinderkopf hin, zwischen den Montagepunkten im Bereich der Befestigungsöffnungen 21, aufgenommen werden, während senkrecht zu der durch die Befestigungsöffnungen 21 definierten Dichtlinie von dem Haubenkörper 10 aus Thermoplast zur ersten Dichtlippe 31 Dicht kräfte hin aufgenommen werden. Analoges gilt zwischen der Zylinderkopfhaube 1 und dem Zylinderkopf, nämlich durch Zwischenschaltung der zweiten Dichtlippe 33. In 3 ist der Lastfall der Dichtung 30, also die Verpressung der Dichtlippen 31 und 33 im Montagezustand der Zylinderkopfhaube 1 auf dem Zylinderkopf dargestellt. Schön erkennt man dabei die starken Verpressungen im Bereich der beiden Dichtlippen 31 und 33, im Vergleich zu dem Verbindungskörper 32.
Das neuartige erfindungsgemäße Zylinderkopfhaubenkonzept ermöglicht durch die Kombination der positiven Eigenschaften von Thermoplast und Duroplast eine Optimierung bei der Erfüllung der Funktion der Öldichtigkeit, Druckregelung eines Kurbelgehäuses, Ölabscheidung und Akustik einer Zylinderkopfhaube.
Die in der vorangehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

1: Zylinderkopfhaube
10: Haubenkörper
11: Rand
12: Rasthaken
13: Nut
20: Flanschrahmen
21: Befestigungsöffnung
22: Aussparung
23: Ausnehmung
30: Dichtung
31: Dichtlippe
32: Verbindungskörper
33: Dichtlippe

Claims

Zylinderkopfhaube (1) zum Verbinden mit einem Zylinderkopf, umfassend einen Haubenkörper (10), zumindest eine Dichtung (30) und einen Dichtungshalter (20), wobei sich die Dichtung (30) zumindest teilweise in den Dichtungshalter (20) erstreckt und ihn mit zumindest einer ersten Dichtlippe (31) in Richtung des Haubenkörpers (10) zumindest bereichsweise überragt, und der Haubenkörper (10) über eine Rast- und/oder Schnappverbindung (12, 22) mit dem Dichtungshalter (20) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Haubenkörper (10) aus einem Thermoplast ausgeformt ist, und der Dichtungshalter von einem aus einem Duroplast ausgeformten Rahmen (20) umfaßt ist, der mit einer Vielzahl von Befestigungsöffnungen (21) für Befestigungsmittel zum Befestigen der Zylinderkopfhaube (1), entweder direkt oder über einen Leiterrahmen, mit dem Zylinderkopf bereitgestellt ist.
Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haubenkörper (10) eine Vielzahl von Rasthaken (12) als Bestandteil der Rastverbindung umfaßt, die vorzugsweise sich von einem Rand (11) des Haubenkörpers (10) zum Angreifen an den Rahmen (20), insbesondere in Ausnehmungen (22) in dem Rahmen (20), wegerstrecken.
Zylinderkopfhaube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (22) des Rahmens längs dessen Außenumfang, vorzugsweise äquidistant, zwischen den Befestigungsöffnungen (21) bereitgestellt sind.
Zylinderkopfhaube nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Haubenkörper (10) zumindest eine Nut (13) zum zumindest teilweisen Aufnehmen der ersten Dichtlippe (31) der Dichtung (30), vorzugsweise im Bereich seines Randes (11) oder mittig, aufweist.
Zylinderkopfhaube nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (30) mit zumindest einer zweiten Dichtlippe (33) in Richtung des Zylinderkopfes den Rahmen (20) zumindest bereichsweise überragt.
Zylinderkopfhaube nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dichtlippe (31) mit der zweiten Dichtlippe (33) über einen Verbindungskörper (32) verbunden ist, und/oder die erste Dichtlippe (31) größer als die zweite Dichtlippe (32) ist.
Zylinderkopfhaube nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (30) aus einem Elastomer, insbesondere einem thermoplastischen Elastomer, ausgeformt, insbesondere gespritzt ist.
Zylinderkopfhaube nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (30) zumindest teilweise in den Rahmen (20) hineingespritzt oder hineinvulkanisiert ist.
Zylinderkopfhaube nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen auch den Leiterrahmen umfaßt.