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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Zylinderkopfhaube für einen
Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Stand der Technik
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In
der
DE 10 2004
058 481 A1 wird eine Zylinderkopfhaube beschrieben, die
mit einem Dichtungselement zur Abdichtung gegenüber dem
Zylinderkopf versehen ist. In das Dichtungselement ist ein Stabilisierungskern
eingesetzt, der vollständig von dem Dichtmaterial umschlossen
ist, wodurch sichergestellt ist, dass der Stabilisierungskern nicht
unmittelbar in Kontakt mit der Zylinderkopfhaube und mit dem Zylinderkopf
gelangt. Hierdurch wird eine wirksame Schwingungsentkopplung erzielt.
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Das
umlaufende Dichtungselement besitzt einen U-förmigen Profilquerschnitt
mit seitlichen Dichtschenkeln, die eine zwischenliegende Dichtungsaufnahme
begrenzen, in die in der montierten Position ein Vorsprung am Zylinderkopf
einragt. Der Stabilisierungskern ist ebenfalls U-förmig
ausgebildet und sorgt für eine ausreichend hohe, in Querrichtung wirkende
Dichtkraft.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfach aufgebaute
Zylinderkopfhaube anzugeben, die in einfacher Weise auf den Zylinderkopf
montiert und von diesem demontiert werden kann, wobei in der Montageposition
die Zylinderkopfhaube sicher auf dem Zylinderkopf gehalten sein
soll.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben
zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die
erfindungsgemäße Zylinderkopfhaube ist im Randbereich
mit einem Dichtungselement versehen, das eine Dichtungsaufnahme
für ein Bauteil, beispielsweise einen Vorsprung am Zylinderkopf
aufweist. In der montierten Position ragt der Vorsprung am Zylinderkopf
in die Dichtungsaufnahme des Dichtungselementes ein. Des Weiteren
ist in das Dichtungselement ein Evakuierungskanal eingebracht, der
die Dichtungsaufnahme mit der Zylinderkopfhauben-Außenseite
verbindet.
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Dieser
Evakuierungskanal im Dichtungselement erlaubt es, die Luft aus der
Dichtungsaufnahme zu evakuieren oder auch Überdruck zu
erzeugen. Dadurch wird eine axiale Montage oder Demontage verursacht,
die zur Montage oder Demontage der Haube auf dem Zylinderkopf genutzt
wird. Anschließend wird der Evakuierungskanal mithilfe
eines geeigneten Verschlusselementes wie zum Beispiel einem Pfropfen
oder Stopfen verschlossen, um den Durchtrittskanal und den Innenbereich
der Dichtung vor Verschmutzung zu schützen. Optional kann
zur Reduzierung oder als Ersatz von Befestigungselementen der Unterdruck
von einem geeigneten Unterdruckerzeuger im Fahrzeug aufgebracht
werden, um eine zusätzliche Haltekraft während
des Betriebs zu erzeugen.
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Das
Vakuum wird dazu verwendet, damit sich die Zylinderkopfhaube über
den Steg am Zylinderkopf zieht. Hierfür wird die Zylinderkopfhaube
lediglich so weit auf den Vorsprung am Zylinderkopf aufgesetzt,
dass die Vorsprungoberkante an der Einschubseite der Dichtungsaufnahme
mit Kontakt zu den Dichtungsseitenschenkeln anliegt, welche die Dichtungsaufnahme
seitlich begrenzen. Danach wird über den Evakuierungskanal
ein Vakuum angelegt, das in der Dichtungsaufnahme wirksam wird und
in Montagerichtung eine Kraft zur Folge hat, mit der die Zylinderkopfhaube
bis zur endgültigen Montageposition an den Zylinderkopf
selbsttätig herangezogen wird. Nach der Montage verbleibt
das System in seiner Endlage und zwar bedingt durch die hohe Haftreibung
zwischen dem radial verpressten Dichtelement und dem Steg. Die Haftreibung
wird durch die Klemmkraft der Dichtung und des Stützkerns
bestimmt. Somit ist in Radialrichtung eine feste und druckdichte
Verbindung gegeben.
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Die
Erzeugung des Vakuums erfolgt über eine Saugeinrichtung,
die mit dem Evakuierungskanal verbunden wird. Zur Demontage der
Zylinderkopfhaube kann der Kanal mit Druckluft beaufschlagt werden,
wodurch ein einfaches und werkzeugfreies Lösen der Haube
vom Zylinderkopf ermöglicht wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführung erstreckt sich der Evakuierungskanal
in Montagerichtung, so dass bei geradlinigem Evakuierungskanal die
Längsachse des Kanals mit der Montagerichtung zusammenfällt.
Grund sätzlich ist es aber auch möglich, den Evakuierungskanal
winklig zur Montagerichtung im Dichtungselement anzuordnen, sofern
gewährleistet ist, dass über den Evakuierungskanal
die Dichtungsaufnahme im Dichtungselement mit der Zylinderkopfhauben-Außenseite
verbunden wird. Außerdem sind auch nicht-geradlinige Evakuierungskanäle
möglich, beispielsweise ein abgewinkelter oder gekrümmter
Verlauf des Kanals.
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Der
Evakuierungskanal erstreckt sich durch den Dichtkörper
des Dichtungselementes und kann für den Fall, dass das
Dichtungselement in einem weiteren Bauteil aufgenommen ist, durch
dieses Bauteil weitergeführt werden bzw. mit einem korrespondierenden
Kanal oder einer Öffnung in diesem Bauteil kommunizieren,
um die Verbindung mit der Außenseite der Zylinderkopfhaube
herzustellen und einen Zugang von außen für das
Evakuieren der Luft in der Dichtungsaufnahme zu schaffen. Als Bauteil,
in welchem das Dichtungselement aufgenommen ist, kommt insbesondere
ein Stützring in Betracht, der an der Zylinderkopfhaube
angeordnet und entweder einteilig mit dieser ausgebildet oder als
separates Bauteil ausgeführt ist. Der Stützring
nimmt das Dichtungselement ganz oder teilweise auf und verleiht diesem
zusätzliche Stabilität. Der Stützring
läuft ebenso wie das Dichtungselement an der Außenseite
der Zylinderkopfhaube vollständig um. Gegebenenfalls kann
es aber auch ausreichend sein, das Dichtungselement nur abschnittsweise
an der Außenseite der Zylinder kopfhaube vorzusehen, Gleiches
gilt für das Bauteil an der Zylinderkopfhaube, das das
Dichtungselement aufnimmt und stützt.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführung ist in die Dichtungsaufnahme
ein erweiterter Hohlraum eingebracht, der sich zweckmäßigerweise über
die Länge des Dichtungselementes erstreckt. Bei vollständig
umlaufendem Dichtungselement erstreckt sich somit auch der Hohlraum über
den gesamten Umfang der Zylinderkopfhaube. Der Evakuierungskanal
mündet in den Hohlraum, so dass mit lediglich einem einzigen
Evakuierungskanal der gesamte Hohlraum sowie damit zusammenhängend
die Dichtungsaufnahme über ihre gesamte Länge
evakuiert werden kann.
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Der
Hohlraum, welcher vorzugsweise auf Abstand zur Einschubseite der
Dichtungsaufnahme liegt, ermöglicht außerdem ein
erleichtertes Einschieben des Vorsprunges in die Dichtungsaufnahme.
Die Erweiterung des Hohlraumes erstreckt sich in Querrichtung, also
quer zur Montagerichtung, so dass der Reibungswiderstand zwischen
dem Vorsprung und den Wandungen der Dichtungsaufnahme reduziert ist
und die Zylinderkopfhaube sich mit dem Aufbringen des Vakuums selbsttätig
an den Zylinderkopf annähern kann. Gleichzeitig wird eine
definierte Dichtlippengeometrie gegeben, mit einer definierten Verpressung.
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Bei
vollständig angelegtem Vakuum werden die Dichtlippen quer
zur Montagerichtung verpresst, wodurch die Klemm- und Haltekraft
realisiert wird.
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Zwischen
den Dichtlippen befinden sich Bereiche, die einen Abstand der einzelnen
Dichtlippen zueinander definieren. Diese Bereiche können
eine gerade oder gewölbte Kontur aufweisen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und
der Zeichnung zu entnehmen, die einen Schnitt durch den Seitenbereich
einer Zylinderkopfhaube darstellt, wobei die Zylinderkopfhaube mit einem
Vorsprung des Zylinderkopfes verbunden ist.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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1 zeigt
den oberen Abschnitt eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine
mit aufgesetzter Zylinderkopfhaube 1. An der Zylinderkopfhaube 1 ist
ein umlaufendes Dichtungselement 3 angeordnet, in das ein
Vorsprung 2 einragt, welcher fest mit dem Zylinderkopf
verbunden ist und über die Oberseite des Zylinderkopfes übersteht.
Das Dichtungselement 3 befindet sich im Bereich der Außenseite
der Zylinderkopfhaube 1 und läuft über
den gesamten Umfang der Zylinderkopfhaube um. Das Dichtungselement 3 besitzt
einen U-förmigen Profilquerschnitt mit einem Dichtkörper 5 und
seitlichen Dichtschenkeln 6 und 7, die sich vom
Dichtkörper 5 ausgehend erstrecken, wobei der
Dichtkörper 5 den Boden zwischen den Dichtschenkeln 6 und 7 bildet. Die
Dichtschenkel 6 und 7 begrenzen eine umlaufende
Dichtungsaufnahme 8, über deren Einschubseite 9 der
Vorsprung 2 am Zylinderkopf einzuführen ist.
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Durch
den Dichtkörper 5 des Dichtungselementes 3 erstreckt
sich ein Evakuierungskanal 10, der den Dichtkörper 5 vollständig
durchdringt und die Dichtungsaufnahme 8 mit der Zylinderkopfhauben-Außenseite
verbindet. Der Evakuierungskanal 10 ist geradlinig ausgeführt,
die Längsachse 11 des Evakuierungskanals bildet
zugleich die Längsachse des Vorsprunges 2, wobei
die Montagerichtung, in der die Zylinderkopfhaube 1 mit
dem Zylinderkopf verbunden wird, mit der Längsachse zusammenfällt.
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In
die Dichtungsaufnahme 8 ist mit axialem Abstand zur Einschubseite 9 ein
in Quer- bzw. Radialrichtung erweiterter Hohlraum 12 eingebracht,
der die axiale Relativbewegung zwischen dem Vorsprung 2 am
Zylinderkopf und dem Dichtungselement 3 erleichtert. Der
Hohlraum 12 besteht aus zwei axial hintereinander liegenden
und zusammenhängenden Einzelkammern 13 und 14,
die jeweils für sich genommen im Querschnitt bauchig ausgeführt sind,
wobei zwischen den Einzelkammern 13 und 14 eine
Dichtkante 16 einragt, die den freien Querschnitt radial
verjüngt. Benachbart zur Einschubseite 9 befindet
sich eine weitere, den freien Querschnitt radial verjüngende
Dichtkante 17, die die unten liegende, der Einschubseite 9 zugewandte
Einzelkammer 13 begrenzt. Der Hohlraum 12 mit
den beiden Einzelkammern/Bereichen 13 und 14 läuft
in Umfangsrichtung um. Der Evakuierungskanal 10, der den
Dichtkörper 5 durchdringt, kommuniziert mit der
oben liegenden Einzelkammer 14 des Hohlraumes 12.
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Das
Dichtungselement 3 ist von einem Stützring 4 eingefasst,
welches mit der Zylinderkopfhaube 1 verbunden ist und vorzugsweise
aus Kunststoff gefertigt ist. Der Stützring 4 weist
ebenfalls einen U-förmigen Querschnitt auf, wobei das Dichtungselement 3 hauptsächlich
zwischen den Seitenschenkeln des Stützringes 4 aufgenommen
ist.
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Um
eine Strömungsverbindung mit der Zylinderkopfhauben-Außenseite
herzustellen, durchragt der Evakuierungskanal 10 den Boden
des Stützringes 4, in den zu diesem Zweck eine Öffnung 19 eingebracht
ist, in der sich ein oberer Abschnitt 18 des Dichtungselementes 3 befindet,
wobei der obere Abschnitt 18 einteilig mit dem Dichtkörper 5 ausgebildet ist.
Der Evakuierungskanal 10 erstreckt sich auch durch den
oberen Abschnitt 18 des Dichtungselementes 3 bis
zur Außenseite der Zylinderkopfhaube 1.
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Zur
Montage der Zylinderkopfhaube 1 auf dem Zylinderkopf wird
die Zylinderkopfhaube 1 in der Weise an den Zylinderkopf
angenähert, dass die Oberseite des Vorsprunges 2 an
der Einschubseite 9 anliegt und in Kontakt mit der unteren
Dichtkante 17 am Dichtungselement 3 und 6 gelangt.
Anschließend wird an der offenen, dem Vorsprung 2 gegenüberliegenden
Stirnseite des Evakuierungskanals 10 ein Schlauch oder
dergleichen einer Vakuumeinrichtung angeschlossen und es wird über
den Evakuierungskanal 10 die Luft aus der Dichtungsaufnahme 8 evakuiert,
wodurch auch die Luft aus dem in Umfangsrichtung verlaufenden Hohlraum 12 abgesaugt
wird. Grundsätzlich genügt ein einzelner Evakuierungskanal 10 mit
lokal begrenztem Querschnitt, über den die Luft aus der
gesamten, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Dichtungsaufnahme
einschließlich Hohlraum abgesaugt wird. Der hierbei entstehende Unterdruck
in der Dichtungsaufnahme 8 reicht aus, dass die Zylinderkopfhaube 1 sich
selbsttätig axial an den Zylinderkopf annähert,
so dass das Dichtungselement 3 auf den Vorsprung 2 aufgestülpt
wird. Der erweiterte Hohlraum 12 erleichtert diese axiale
Relativbewegung zwischen Vorsprung 2 und Dichtungselement 3.
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Sobald
der Vorsprung 2 vollständig in der Dichtungsaufnahme 8 im
Dichtungselement 3 liegt, kann die Absaugung der Luft über
den Evakuierungskanal 10 beendet werden. Die Dichtlippen 16 und 17 erzeugen
zusammen mit dem Stützkern 4 die Reibkraft und
stehen einem versehentlichen Lösen der Verbindung entgegen.
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Zum
Lösen der Verbindung wirkt von Innen heraus auf das Dichtsystem
eine axiale Kraft, welche ein Abgleiten des Dichtsystems vom umlaufenden Steg 2 ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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