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Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfdichtung zur Anordnung zwischen einem Kurbelgehäuse und einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Eine Brennkraftmaschine weist üblicherweise das Kurbelgehäuse sowie den Zylinderkopf auf, wobei diese gemeinsam wenigstens einen Zylinder, bevorzugt mehrere Zylinder, der Brennkraftmaschine begrenzen. Bei einer Montage der Brennkraftmaschine wird der Zylinderkopf an dem Kurbelgehäuse befestigt. Um dabei eine zuverlässige Abdichtung der beiden Elemente und mithin des wenigstens einen Zylinders zu erzielen, ist die Zylinderkopfdichtung vorgesehen. Die Zylinderkopfdichtung wird wenigstens bereichsweise zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Zylinderkopf angeordnet und ist bevorzugt zwischen diesen klemmend gehalten. Dabei kann es vorgesehen sein, dass wenigstens ein Befestigungsmittel zur Befestigung des Zylinderkopfs an dem Kurbelgehäuse, beispielsweise eine Schraube oder dergleichen, die Zylinderkopfdichtung wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig, durchgreift. Besonders bevorzugt ist die Zylinderkopfdichtung derart ausgestaltet, dass sie den Zylinder beziehungsweise jeden Zylinder der Brennkraftmaschine in Umfangsrichtung – bezüglich einer Längsmittelachse des jeweiligen Zylinders – vollständig umgreift.
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Aus der Druckschrift
WO 2004/063604 A1 ist beispielsweise eine Zylinderkopfdichtung für einen Verbrennungsmotor bekannt. Diese weist mindestens zwei übereinander liegende, eine gemeinsame Brennraum-Durchgangsöffnung bildende Dichtungsbleche auf, von denen mindestens eines mit einer die Brennraum-Durchgangsöffnung umgebenden Sicke versehen ist. Dabei ist vorgesehen, dass eines der Dichtungsbleche am Außenumfang über das mindestens eine andere Dichtungsblech vorsteht und am Außenrand eine umlaufende Dichtung trägt, die im eingebauten Zustand der Zylinderkopfdichtung den Spalt zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock abdichtet.
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Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die Druckschrift
DE 102 00 544 A1 bekannt. Diese betrifft eine metallische Zylinderkopfdichtung für Brennkraftmaschinen mit eingesetzten Zylinderlaufbuchsen mit mindestens zwei Funktionslagen mit Öffnungen entsprechend den Brennkammern von Brennkraftmaschinen, die von jeweils einer Vollsicke der jeweiligen Funktionslage umschlossen werden. An der ersten Funktionslage ist ein Verpressungsbegrenzer für die Vollsicke an der der zweiten Funktionslage zugewandten Seite angeordnet und an beziehungsweise in der zweiten Funktionslage in der Ebene des Verpressungsbegrenzers ist eine Lage mit einem elastischen Element angeordnet. Das elastische Element erstreckt sich in der vertikalen Ebene des Verpressungsbegrenzers.
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Weiterhin zeigt der Stand der Technik die Druckschrift
DE 103 10 683 A1 . Diese betrifft eine Flachdichtung für Brennkraftmaschinen, gebildet durch mindestens ein mit mindestens einer brennraumseitigen Durchgangsöffnung versehenes metallisches Trägerelement, wobei die Durchgangsöffnung einerseits von einem konzentrisch dazu verlaufenden Stopperelement und andererseits von mindestens einer konzentrisch dazu verlaufenden, in mindestens eine metallische Funktionslage eingebrachte elastisch wirkende Halbsicke umgeben ist, die im Krafthauptschluss auf dem gegenüber der Materialstärke des Trägerelements dicker ausgeführten Stopperelement aufliegt.
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Schließlich zeigt der Stand der Technik die Druckschrift
DE 102 18 245 A1 . Diese beschreibt eine Zylinderkopfdichtung, umfassend mindestens eine Dichtungsplatte mit mindestens einer Brennraum-Durchgangsöffnung und einer die Brennraum-Durchgangsöffnung umschließenden, elastisch höhenverformbaren Brennraumsicke und mindestens eine die Verformung der Brennraumsicke begrenzende Verformungsbegrenzungseinrichtung. Die Verformungsbegrenzungseinrichtung soll über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen des Motors hinweg einen ausreichenden Schutz der Brennraumsicke und eine ausreichende Dichtflächenpressung gewährleisten. Dabei ist vorgesehen, dass die Zylinderkopfdichtung eine Kompensationseinrichtung umfasst, welche mindestens ein Kompensationselement umfasst, dessen Höhe sich bei einer Änderung des Betriebszustands des Motors im Wesentlichen reversibel verändert, und welche sowohl die Brennraumsicke als auch die Verformungsbegrenzungseinrichtung zumindest teilweise abstützt.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Zylinderkopfdichtung vorzuschlagen, welche gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Eigenschaften aufweist, insbesondere die Festigkeit des Kurbelgehäuses und/oder des Zylinderkopfs nicht beeinträchtigt.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Zylinderkopfdichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist eine Glattlage vorgesehen, die zwischen der Sickenlage und dem Zylinderkopf angeordnet ist und mit einem ebenen Kontaktbereich an der Sicke anliegt, wobei auf der dem Zylinderkopf zugewandten Seite der Glattlage ein über eine ebene Grundfläche der Glattlage ragendes, an dem Zylinderkopf anliegendes Kontaktelement angeordnet ist. Grundsätzlich sind eine Sickenlage, die wenigstens eine in Richtung des Zylinderkopfs ausgeprägte Sicke aufweist, und eine Glattlage, die zwischen der Sickenlage und dem Zylinderkopf angeordnet ist und mit einem ebenen Kontaktbereich an der Sicke anliegt, vorgesehen. Das bedeutet also, dass die Zylinderkopfdichtung aus mehreren Lagen besteht, nämlich zumindest der Sickenlage und der Glattlage. Die Sickenlage weist die wenigstens eine Sicke auf, welche in Richtung des Zylinderkopfs ausgeprägt ist beziehungsweise in diese vorsteht. Mithilfe der wenigstens einen Sicke wird die notwendige Elastizität der Zylinderkopfdichtung erzielt. Zu diesem Zweck besteht die Zylinderkopfdichtung oder zumindest die Sickenlage bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Stahl, beispielsweise einem Federstahl. Die Glattlage besteht beispielsweise aus Metall, insbesondere aus Stahl, beispielsweise aus einem Blech.
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Bei einem unmittelbaren Anliegen der Sickenlage und mithin der Sicke an dem Zylinderkopf kann es mit der Zeit zu einem Einsinken der Sicke in den Zylinderkopf beziehungsweise das Material des Zylinderkopfs kommen. Das bedeutet jedoch insbesondere eine Verringerung des Vorsprungs der Sicke beziehungsweise eine Verringerung des Abstands zwischen Sickenlage und Zylinderkopf. Entsprechend muss dieses Einsinken bei der Auslegung des Zylinderkopfs berücksichtigt werden, um Defekte der Brennkraftmaschine zu vermeiden. Dies bedingt jedoch einen hohen Aufwand sowohl hinsichtlich des Materials als auch bei der Fertigung. Aus diesem Grund ist die Glattlage vorgesehen, welche zwischen der Sickenlage und dem Zylinderkopf angeordnet sein soll. Diese weist einen ebenen Kontaktbereich auf, mit welchem sie an der Sicke anliegt. Beispielsweise ist die Glattlage vollständig eben, weist also keinen Vorsprung in Richtung der Sickenlage und/oder des Zylinderkopfs auf.
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Die Glattlage verhindert das vorstehend beschriebene Einsinken der Sickenlage in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine. Entsprechend stellt sie sicher, dass die Sickenlage bezüglich des Zylinderkopfs verlagerbar bleibt, sodass eine Bewegung des Zylinderkopfs bezüglich des Kurbelgehäuses beziehungsweise umgekehrt ohne weiteres ausgeglichen werden kann. Eine derartige Verlagerung kann beispielsweise durch unterschiedliche temperaturbedingte Ausdehnungen von Kurbelgehäuse und Zylinderkopf auftreten. Dies ist insbesondere der Fall, wenn das Kurbelgehäuse und der Zylinderkopf aus unterschiedlichen Materialien bestehen, welche insoweit unterschiedliche Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen. Wie bereits vorstehend erläutert, ist die Glattlage oder zumindest die der Sickenlage zugewandte Seite der Glattlage bevorzugt vollständig eben. Zumindest weist sie jedoch den ebenen Kontaktbereich auf, ist also in demjenigen Bereich eben, mit welchem sie mit der Sickenlage beziehungsweise der Sicke in Berührkontakt tritt. Beispielsweise weist der Kontaktbereich dabei eine Ausdehnung auf, welche eine Verlagerung von Zylinderkopf und Kurbelgehäuse zueinander in einem erwarteten Umfang zulässt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auf der dem Zylinderkopf zugewandten Seite der Glattlage ein über eine ebene Grundfläche der Glattlage ragendes Kontaktelement angeordnet ist. Die vorstehend erläuterte Ausgestaltung der Zylinderkopfdichtung mit Sickenlage und Glattlage ist grundsätzlich äußerst vorteilhaft, insbesondere hinsichtlich der Festigkeit der Brennkraftmaschine und insbesondere des Zylinderkopfs. Jedoch wird die zwischen der Zylinderkopfdichtung und dem Zylinderkopf wirkende Flächenpressung verringert, weil die Zylinderkopfdichtung nun mit einer größeren Fläche an dem Zylinderkopf anliegt. Aus diesem Grund soll nun das Kontaktelement vorgesehen sein, welches auf der dem Zylinderkopf zugewandten Seite der Glattlage angeordnet ist. Dies ist dabei derart vorgesehen, dass es über die ebene Grundfläche der Glattlage in Richtung des Zylinderkopfs übersteht.
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Das Kontaktelement ist bevorzugt in einem Kraftschluss zwischen Sicke und Zylinderkopf angeordnet. Das bedeutet, dass es in einem Ruhezustand der Zylinderkopfdichtung bevorzugt derart an der Glattlage angeordnet ist, dass es derjenigen Stelle der Glattlage gegenüberliegt, an welcher die höchste Erhebung der Sicke vorliegt. Anders ausgedrückt liegt also das Kontaktelement bezüglich der Glattlage gegenüber einem Scheitelpunkt der Sicke vor.
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Das Kontaktelement ist besonders bevorzugt an der Glattlage beziehungsweise an deren Grundfläche befestigt. Es kann auch einstückig und/oder materialeinheitlich mit der Glattlage ausgebildet sein. Weist die Sickenlage mehrere Sicken auf, so ist bevorzugt jeder dieser Sicken ein derartiges Kontaktelement, insbesondere ein separates Kontaktelement, zugeordnet. Beispielsweise umgreift das Kontaktelement beziehungsweise jedes dieser Kontaktelemente analog zu der Sicke den entsprechenden Zylinder der Brennkraftmaschine in Umfangsrichtung vollständig. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Kontaktelement unterbrochen ausgebildet ist, sodass insoweit jedes Kontaktelement aus mehreren Kontaktteilelementen besteht, welche in Umfangsrichtung des Zylinders voneinander beabstandet angeordnet sind. Mithilfe des Kontaktelements wird einerseits die Flächenpressung zwischen der Zylinderkopfdichtung und dem Zylinderkopf erhöht. Gleichzeitig wird jedoch eine Verlagerung der Sickenlage bezüglich des Zylinderkopfs nicht verhindert und entsprechend zugelassen, weil die Sickenlage ohne Weiteres auf der Glattlage beziehungsweise deren ebenen Kontaktbereich gleiten kann.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Kontaktelement der Sicke zumindest in nichtbelastetem Zustand der Zylinderkopfdichtung bezüglich der Grundfläche der Glattlage gegenüberliegt. Auf eine derartige Ausgestaltung der Zylinderkopfdichtung wurde bereits vorstehend kurz eingegangen. Unter dem nichtbelasteten Zustand ist dabei ein Ausgangszustand der Zylinderkopfdichtung zu verstehen, welcher beispielsweise vor einer Montage der Brennkraftmaschine und/oder nach der Montage, jedoch vor einem Betrieb der Brennkraftmaschine, vorliegt. Wie bereits erläutert, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Kontaktelement beziehungsweise dessen Mitte einem Scheitelpunkt der Sicke bezüglich der Glattlage gegenüberliegt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kontaktelement einen in dem Kurbelgehäuse ausgebildeten Zylinder der Brennkraftmaschine in Umfangsrichtung bezüglich einer Längsmittelachse des Zylinders wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig, umgreift. Beispielsweise erstreckt sich das Kontaktelement in Umfangsrichtung ebenso weit wie die Sicke, welche dem entsprechenden Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Wie bereits erwähnt, kann es dabei vorgesehen sein, dass das Kontaktelement durchgehend beziehungsweise einstückig ausgebildet ist oder alternativ aus mehreren Kontaktteilelementen besteht, welche in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Sickenlage mit einer zweiten Sickenlage verbunden ist, insbesondere starr verbunden ist, die eine zweite Sicke aufweist, die in Richtung des Kurbelgehäuses ausgeprägt ist. Die Zylinderkopfdichtung weist insoweit neben der Sickenlage und der Glattlage wenigstens eine weitere Sickenlage, nämlich die zweite Sickenlage, auf. Diese verfügt über die zweite Sicke, welche in Richtung des Kurbelgehäuses vorsteht. Beispielsweise ist es dabei vorgesehen, dass die zweite Sicke der vorstehend beschriebenen ersten Sicke gegenüberliegt. Insbesondere liegen sich die Scheitelpunkte der beiden Sicken gegenüber beziehungsweise sind an derselben Radialposition bezüglich der Längsmittelachse des Zylinders angeordnet. Die Sickenlage kann mit der zweiten Sickenlage starr verbunden sein.
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Schließlich kann vorgesehen sein, dass die zweite Sicke mit einer dritten Sicke in Berührkontakt steht, die in Richtung des Zylinderkopfs ausgeprägt ist und Bestandteil einer dritten Sickenlage ist. Zu den bereits erläuterten Sickenlagen tritt also nun die dritte Sickenlage, welche über die wenigstens eine dritte Sicke verfügt. Diese dritte Sicke ist derart angeordnet, dass sie mit der zweiten Sicke in Berührkontakt steht. Besonders bevorzugt sollen in nichtbelastetem Zustand der Zylinderkopfdichtung die Scheitelpunkte der zweiten Sicke und der dritten Sicke miteinander in Berührkontakt stehen. Auf diese Art und Weise wird eine besonders hervorragende Federwirkung der Zylinderkopfdichtung erzielt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
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1 eine Schnittdarstellung durch eine Zylinderkopfdichtung einer Brennkraftmaschine in einer nicht erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform, und
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2 eine Schnittdarstellung durch die Zylinderkopfdichtung in einer erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsform.
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Die 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer nicht erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung 1 einer Brennkraftmaschine 2, von welcher hier lediglich ein Bereich eines Zylinderkopfs 3 dargestellt ist. Die Brennkraftmaschine 2 verfügt über mehrere Zylinder 4, welche wenigstens bereichsweise in einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine 2 ausgebildet ist und in wenigstens eine Richtung von dem Zylinderkopf 3 abgeschlossen wird. Vorzugsweise verfügt die Brennkraftmaschine 2 über mehrere derartiger Zylinder 4. Jeder Zylinder 4 verfügt über eine Längsmittelachse 5, welche hier lediglich angedeutet ist. Die Zylinderkopfdichtung 1 ist zwischen dem Zylinderkopf 3 und dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine 2 angeordnet, um eine zuverlässige Abdichtung dieser beiden Elemente gegeneinander sicherzustellen. Auf diese Art und Weise soll insbesondere der Zylinder 4 abgedichtet werden.
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Die Zylinderkopfdichtung 1 weist eine erste Sickenlage 6 auf, welche wenigstens eine in Richtung des Zylinderkopfs 3 ausgeprägte erste Sicke 7 aufweist. Weiterhin verfügt die Zylinderkopfdichtung 1 über eine Glattlage 8, die zwischen der ersten Sickenlage 6 und dem Zylinderkopf 3 angeordnet ist. Die Glattlage 8 weist einen ebenen Kontaktbereich 9 auf, welcher an der ersten Sicke 7 anliegt beziehungsweise dieser zumindest gegenüberliegt. Die hier dargestellte Glattlage 8 weist eine dem Zylinderkopf 3 zugewandte Grundfläche 10 auf, die bevorzugt vollständig eben ist. Mit dieser Grundfläche 10 liegt die Glattlage 8 nach einer Montage der Brennkraftmaschine an dem Zylinderkopf 3 an.
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Die Glattlage 8 verhindert insoweit ein Einsinken der Sicke 7 in den Zylinderkopf 3, welches bedingt durch eine hohe Flächenpressung auftreten kann. Weil die Flächenpressung jedoch verringert ist, wird die Dichtwirkung der Zylinderkopfdichtung 1 verringert.
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Die Zylinderkopfdichtung 1 weist beispielsweise eine zweite Sickenlage 11 auf, welche über wenigstens eine zweite Sicke 12 verfügt. Zusätzlich kann eine dritte Sickenlage 13 mit wenigstens einer dritten Sicke 14 vorliegen. Die zweite Sicke 12 ist beispielsweise in Richtung des Kurbelgehäuses ausgeprägt, während die dritte Sicke 14 in Richtung des Zylinderkopfs 3 vorsteht. Besonders bevorzugt umgreift die erste Sicke 7 den Zylinder 4 der Brennkraftmaschine in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse 5 vollständig. Zusätzlich kann dies auch für die zweite Sicke 12 und/oder die dritte Sicke 14 gelten.
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Die 2 zeigt eine Schnittdarstellung der Zylinderkopfdichtung 1 in einer erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsform. Diese ähnelt grundsätzlich der ersten Ausführungsform, sodass auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird. Der Unterschied liegt darin, dass nun ein Kontaktelement 15 vorgesehen ist, welches auf der dem Zylinderkopf 3 zugewandten Seite der Glattlage 8 über die Grundfläche 10 übersteht, also in Richtung des Zylinderkopfs 3 ragt. Dieses Kontaktelement 15 ist beispielsweise einstückig und/oder materialeinheitlich mit der Glattlage 8 ausgebildet oder alternativ an dieser befestigt. Selbstverständlich kann es auch vorgesehen sein, dass das Kontaktelement 15 an dem Zylinderkopf 3 befestigt ist, sodass es nach einer Montage der Brennkraftmaschine an der Glattlage 8 beziehungsweise deren Grundfläche 10 anliegt. Mithilfe des Kontaktelements 15 wird die Flächenpressung zwischen dem Zylinderkopf 3 und der Glattlage 8 wieder erhöht, sodass die Dichtwirkung der Zylinderkopfdichtung 1 im Vergleich mit der ersten Ausführungsform verbessert wird. Es werden also nicht lediglich die Festigkeitsvorteile der ersten Ausführungsform erzielt, sondern darüber hinaus wird auch die Dichtwirkung der Zylinderkopfdichtung 1 deutlich verbessert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylinderkopfdichtung
- 2
- Brennkraftmaschine
- 3
- Zylinderkopf
- 4
- Zylinder
- 5
- Längsmittelachse
- 6
- 1. Sickenlage
- 7
- 1. Sicke
- 8
- Glattlage
- 9
- Kontaktbereich
- 10
- Grundfläche
- 11
- 2. Sickenlage
- 12
- 2. Sicke
- 13
- 3. Sickenlage
- 14
- 3. Sicke
- 15
- Kontaktelement
