DE102016115237A1

DE102016115237A1 - Nockenwellenmodul, Dichtung und Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenmoduls

Info

Publication number: DE102016115237A1
Application number: DE102016115237.4A
Authority: DE
Inventors: Martin Lehmann; Sebastian Lang; Jens Schirmer; Jürgen Meusel
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
Current assignee: Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter Ag Li; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2016-08-17
Filing date: 2016-08-17
Publication date: 2018-03-08
Anticipated expiration: 2036-08-18
Also published as: DE102016115237C5; DE102016115237B4

Abstract

Die vorstehende Erfindung betrifft ein Nockenwellenmodul (4) für einen Zylinderkopf mit einer Zylinderkopfhaube (2), wenigstens einer Nockenwelle, die durch mehrere Lagerelemente (1) in der Zylinderkopfhaube (2) gelagert ist, wobei die Zylinderkopfhaube (2) und die Lagerelemente (1) mehrteilig sind und jeweils Auflageflächen (16) für den Zylinderkopf bilden, und einer Dichtung (3). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Dichtung (3) einerseits in einer ersten Dichtebene entlang der Auflageflächen der Zylinderkopfhaube (2) und eines Lagerelementes (1) zur Abdichtung gegen den Zylinderkopf und andererseits in einer zweiten Dichtebene durch das Lagerelement (1) zur Abdichtung der Zylinderkopfhaube (2) gegen das Lagerelement (1) angeordnet ist, wobei die Dichtung (3) zwischen den Dichtebenen wenigstens eine Verzweigung (5) bildet und wenigstens eine Verbindungsstelle (6) in der ersten und/oder zweiten Dichtebene aufweist, die formschlüssig oder stoffschlüssig mit einer Anhäufung von Dichtungsmaterial ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Nockenwellenmodul für einen Zylinderkopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere ein Nockenwellenmodul in Hybridbauweise. Ferner betrifft die Erfindung eine Dichtung für ein Nockenwellenmodul und ein Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenmoduls.
Nockenwellenmodule mit integrierten, gebauten Nockenwellen sind bekannt. Im Unterschied zu Nockenwellenlagerungen mit geteilten Lagerschalen werden dabei Nockenwellen in monolithischen Zylinderkopfhauben zu einbaufertigen Modulen verbaut, wodurch Gewicht der Baugruppe verringert wird. Außerdem ermöglichen Nockenwellenmodule eine Multimaterialbauweise, reibungsreduzierende Maßnahmen wie kleine Lagerdurchmesser und den Einsatz von geschlossenen Gleitlagern oder Wälzlagern. Das von der Anmelderin weiterentwickelte Nockenwellenmodul in Hybridbauweise verbindet die Vorteile einer monolithischen Zylinderkopfhaube und der Leiterrahmen-Bauweise. Dabei wird ein einbaufertiges Modul hergestellt, dessen Hauptkomponenten, also die Lagerbrücken und die Zylinderkopfhaube, aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Ein Nockenwellenmodul der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus DE 10 2008 007 091 A1 bekannt. Das bekannte Nockenwellenmodul weist Lagerbrücken, Nockenwellen und eine Zylinderkopfhaube auf. Die Nockenwellen und Lagerbrücken werden vormontiert und an einzelnen Befestigungspunkten mit der Zylinderkopfhaube verbunden. Das Nockenwellenmodul wird vom Fahrzeughersteller auf den Zylinderkopf montiert und abgedichtet. Die Abdichtung zwischen Zylinderkopf und dem Nockenwellenmodul erfolgt durch eine Dichtung an der Unterseite der Zylinderkopfhaube.
WO 2009/083287 A1 offenbart eine Zylinderkopfhaube mit einer Lagereinrichtung zur Lagerung einer Nockenwelle. Die Zylinderkopfhaube, die Lagereinrichtung und die Nockenwelle bilden eine Baugruppe, die mit einem Zylinderkopf verbunden wird. Die Zylinderkopfhaube und die Lagereinrichtungen werden durch einen Dichtungsrahmen gegen den Zylinderkopf bei der Montage abgedichtet.
Aus EP 1 998 034 A2 ist eine Zylinderkopfhaube zur Abdeckung eines Zylinderkurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine bekannt. Das Zylinderkurbelgehäuse ist gegenüber der Zylinderkopfhaube durch eine entlang eines Flansches verlaufende Dichtung abgedichtet.
Die Hybridbauweise erhöht die Anforderungen an die Abdichtung des Innenraumes des Nockenwellenmoduls gegen die Umwelt, da hybride Haubenmodule an der Dichtfläche zum Zylinderkopf unterschiedliche Materialien aufweisen können, die als Dichtkontur zusammentreffen. Gerade im Bereich der äußeren Lagerbrücke und der Stirnseite der Haube ist eine dauerhafte Abdichtung kritisch. Zwischen Lagerbrücke, Zylinderkopf und Kunststoffhaube entsteht ein so genanntes „3-Länder-Eck“, welches durch eine konventionelle zweidimensionale Dichtung nicht abgedichtet werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nockenwellmodul für einen Zylinderkopf anzugeben, das mit Blick auf eine sichere und dauerhafte Abdichtung verbessert ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde eine Dichtung für ein Nockenwellenmodul und ein Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenmoduls anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Nockenwellmodul für einen Zylinderkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe im Hinblick auf die Dichtung für ein Nockenwellenmodul durch den Gegenstand des Anspruchs 15 gelöst. Im Hinblick auf das Verfahren wird die Aufgabe alternativ durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche 16, 17 und 21 gelöst.
Im Rahmen der Erfindung wird ein Nockenwellenmodul für einen Zylinderkopf mit einer Zylinderkopfhaube und wenigstens einer Nockenwelle angegeben, die durch mehrere Lagerelemente in der Zylinderkopfhaube gelagert ist. Die Zylinderkopfhaube und die Lagerelemente sind mehrteilig und bilden Auflageflächen für den Zylinderkopf. Ferner weist das Nockenwellenmodul eine Dichtung auf.
Die Dichtung ist einerseits in einer ersten Dichtebene entlang der Auflageflächen der Zylinderkopfhaube und eines Lagerelementes zur Abdichtung gegen den Zylinderkopf angeordnet. Andererseits ist die Dichtung in einer zweiten Dichtebene durch das Lagerelement zur Abdichtung der Zylinderkopfhaube gegen das Lagerelement angeordnet. Die Dichtung bildet zwischen den Dichtebenen wenigstens eine Verzweigung und weist wenigstens eine Verbindungsstelle in der ersten und/oder zweiten Dichtebene auf. Die Verbindungsstelle ist formschlüssig oder stoffschlüssig mit einer Anhäufung von Dichtungsmaterial ausgebildet.
Die Erfindung ist besonders für ein Nockenwellenmodul in Hybridbauweise geeignet, bei dem die Lagerelemente und die Zylinderkopfhaube aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Bspw. können die Lagerelemente aus Metall, insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und die Zylinderkopfhaube aus Kunststoff hergestellt sein. Die Erfindung kann generell auf Nockenwellenmodule angewandt werden, bei denen die Zylinderkopfhaube und die Lagerelemente mehrteilig, also nicht monolithisch ausgebildet sind, aber nicht zwingend aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass sie das Nockenwellenmodul in zwei Dichtebenen abdichtet.
In der ersten Dichtebene bewirkt die Dichtung die Abdichtung des Nockenwellenmoduls gegen den Zylinderkopf, wenn im endmontierten Zustand das Nockenwellenmodul mit dem Zylinderkopf verbunden ist. Dazu ist die Dichtung entlang der Auflageflächen der Zylinderkopfhaube und eines Lagerelementes angeordnet, die sich in ein und derselben Ebene (1. Dichtebene) befinden. Bei dem Lagerelement handelt es sich vorzugsweise um das äußere Lagerelement, das im Bereich einer Stirnseite der Zylinderkopfhaube angeordnet ist. Das äußere Lagerelement schließt eine Seite des Nockenwellenmoduls ab und bildet dessen Stirnwand.
Die zweite Dichtebene (2. Dichtebene) verläuft durch das selbe Lagerelement, an dessen Auflagefläche die Dichtung für den Zylinderkopf in der ersten Dichtebene angeordnet ist. Mit anderen Worten verläuft die zweite Dichtebene senkrecht zur Nockenwelle, die durch das Lagerelement gelagert ist. Vorzugsweise verläuft die zweite Dichtebene durch das äußere Lagerelement, also im Bereich der Stirnseite des Nockenwellenmoduls. Die Dichtung in der zweiten Dichtebene ist zur Abdichtung der Zylinderkopfhaube gegen das Lagerelement zwischen dem Lagerelement und der Zylinderkopfhaube angeordnet. Im Unterschied zur ersten Dichtebene dichtet die Dichtung in der zweiten Dichtebene also einzelne Komponenten des mehrteiligen Nockenwellenmoduls gegeneinander ab, wohingegen die Dichtung in der ersten Dichtebene das Nockenwellenmodul als solches gegen den Zylinderkopf abdichtet.
Die Dichtung lässt sich allgemein zum besseren Verständnis durch wenigstens drei Dichtungsabschnitte beschreiben. Der erste Dichtungsabschnitt und zweite Dichtungsabschnitt der Dichtung sind beide in der ersten Dichtebene angeordnet, wobei der erste Dichtungsabschnitt entlang der Auflagefläche der Zylinderkopfhaube und der zweite Dichtungsabschnitt entlang der Auflagefläche des Lagerelements angeordnet ist. Der dritte Dichtungsabschnitt der Dichtung ist in der zweiten Dichtebene zwischen dem Lagerelement und der Zylinderkopfhaube angeordnet.
Der erste und zweite Dichtungsabschnitt dichten also das Nockenwellenmodul gegen den Zylinderkopf und der dritte Dichtungsabschnitt die Zylinderkopfhaube gegen das Lagerelement ab.
Die erste Dichtebene und die zweite Dichtebene schließen vorzugsweise einen Winkel von ca. 90°, insbesondere 90°, ein. Der Winkel kann je nach Bauart des Nockenwellmoduls jedoch variieren.
Zwischen den Dichtebenen bildet die Dichtung wenigstens eine Verzweigung, vorzugsweise zwei Verzweigungen. Die Dichtung weist durch die Verzweigung im montierten Zustand eine dreidimensionale Form auf. Die dreidimensionale Form ergibt sich also aus der Anordnung der verzweigten Dichtung in wenigstens zwei unterschiedlichen Dichtebenen. Der Querschnitt der Dichtung ist natürlich auch dreidimensional. Durch die Verzweigung bilden die in den unterschiedlichen Dichtebenen angeordneten Bereiche der Dichtung eine zusammenhängende Dichtkontur, die einerseits einzelne Komponenten des Nockenwellenmoduls gegeneinander und andererseits im endmontierten Zustand das Nockenwellenmodul gegen den Zylinderkopf abdichtet.
Die Dichtung weist wenigstens eine Verbindungsstelle in der ersten und/oder zweiten Dichtebene auf. Die Verbindungsstelle ist formschlüssig oder stoffschlüssig mit einer Anhäufung von Dichtungsmaterial, einer sogenannten Bombierung, ausgebildet.
Die formschlüssige Verbindungsstelle der Dichtung bedeutet, dass in diesem Bereich der Dichtung Verbindungspartner durch Formschluss, insbesondere durch Form- und Kraftschluss, zumindest teilweise überlappen bzw. ineinandergreifen. Die formschlüssige Verbindungsstelle ermöglicht so bei der Montage der Dichtung durch eine Anpassung der relativen Lage der Verbindungspartner zueinander einen Toleranzausgleich. Außerdem bildet die formschlüssige Verbindungsstelle einen Bereich der Dichtung mit erhöhter Festigkeit, in dem mechanische Spannungen gut abgebaut werden. Dabei kann durch den Formschluss und die damit einhergehende Überlappung der Verbindungspartner vorzugsweise die Menge des Dichtungsmaterials in diesem Bereich erhöht werden. Dies ist aber bei der formschlüssigen Verbindungsstelle nicht zwingend.
Alternativ ist die Verbindungsstelle stoffschlüssig mit einer Anhäufung von Dichtungsmaterial ausgebildet. Im Zusammenhang mit der stoffschlüssigen Verbindungsstelle bewirkt die Anhäufung von Dichtungsmaterial, dass in diesem Bereich eine größere Menge an Dichtungsmaterial als außerhalb der Verbindungsstelle zur Verfügung steht, die für einen Toleranzausgleich und Spannungsabbau genutzt werden kann.
Insgesamt stellt die Erfindung ein einbaufertiges, mehrteiliges Nockenwellenmodul mit einer vormontierten Dichtung zur Verfügung, das schnell und einfach mit einem Zylinderkopf verbunden werden kann. Die Dichtung ist auf das mehrteilige Nockenwellenmodul optimal abgestimmt und ermöglicht eine sichere und dauerhafte Abdichtung im Betrieb der Brennkraftmaschine.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Nockenwellenmoduls ist die Verbindungstelle im Bereich der Verzweigung der Dichtung angeordnet. Die Vorteile der Erfindung kommen dort besonders zum Tragen, da die Verzweigung starken mechanischen Belastungen ausgesetzt ist.
Vorzugsweise erstreckt sich die Dichtung einteilig entlang der Auflagefläche der Zylinderkopfhaube in der ersten Dichtebene und entlang der Auflagefläche der Zylinderkopfhaube in der zweiten Dichtebene, insbesondere als einteilige umlaufende Elastomerdichtung. An der Verzweigung ist die Dichtung unter Bildung der Verbindungsstelle mit der Dichtung verbunden, die sich entlang des Lagerelementes in der ersten Dichtebene erstreckt.
Mit anderen Worten bilden bei dieser Ausführungsform der erste Dichtungsabschnitt und der dritte Dichtungsabschnitt eine einteilige, umlaufende Elastomerdichtung, die entlang der Auflagefläche der Zylinderkopfhaube für den Zylinderkopf (1. Dichtebene) angeordnet ist und an der Verzweigung der Auflagefläche der Zylinderkopfhaube für das Lagerelement folgt (2. Dichtebene). Die Dichtung geht also einteilig von der ersten und in die zweite Dichtebene über.
Der zweite Dichtungsabschnitt ist entlang der Auflagefläche des Lagerelements für den Zylinderkopf, also in der ersten Dichtebene angeordnet und schließt somit die Dichtung in der ersten Dichtebene. Die Verbindungsstelle zwischen dem ersten und zweiten Dichtungsabschnitt ist also in der ersten Dichtebene angeordnet. Vorzugsweise sind der erste und zweite Dichtungsabschnitt durch zwei Verbindungsstellen verbunden. Die beiden Verbindungsstellen befinden sich im Bereich der beiden Verzweigungen zwischen den Dichtebenen.
Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass die Dichtung auf der Zylinderkopfhaube vormontiert werden kann. Danach kann das Lagerelement montiert und die Dichtung in der ersten Dichtebene geschlossen werden. Folglich können so Prozessschritte optimiert und Montageaufwand verringert werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Dichtung entlang der Auflageflächen der Zylinderkopfhaube und des Lagerelementes in der ersten Dichtebene einteilig, insbesondere als umlaufende Elastomerdichtung, und ist an der Verzweigung unter Bildung der Verbindungstelle mit der Dichtung der zweiten Dichtebene verbunden.
Bei dieser Ausführungsform bilden also der erste und zweite Dichtungsabschnitt in der ersten Dichtebene den einteiligen Bereich der Dichtung. Der dritte Dichtungsabschnitt in der zweiten Dichtebene ist an der Verbindungsstelle, insbesondere an zwei Verbindungsstellen, mit dem zweiten Dichtungsabschnitt verbunden.
Bei einer Instandsetzung des Zylinderkopfes muss daher nicht die vollständige Dichtung ausgetauscht werden muss. Es ist möglich nur die Dichtung in der ersten Dichtebene auszutauschen. Die neue Dichtung wird mit der bestehenden Dichtung in der zweiten Dichtebene verbunden.
Vorteilhafterweise weist die formschlüssige Verbindungsstelle eine Verbindungsgeometrie mit einem Gegenprofil und einem Dichtprofil auf. Dabei greifen das Dichtprofil und das Gegenprofil ineinander ein und sind toleranzausgleichend und verformbar gestaltet. Damit wird eine form- und kraftschlüssige Dichtung bei mindestens drei zueinander abzudichtenden Bauteilen realisiert.
Das Gegenprofil kann vorzugsweise als eine U-förmige Ausnehmung in der Dichtung ausgebildet sein, wobei das Dichtprofil eine entsprechende U-förmige Außenkontur aufweist. Die Ausnehmung sowie die Außenkontur können überdies beliebige komplementäre Formen aufweisen. Die U-förmige Ausnehmung des Gegenprofils ermöglicht einen exakten Formschluss mit dem entsprechenden Dichtprofil und bildet eine dichte Verbindung. Der U-förmige Außenkontur ist zudem besonders einfach zu fügen, da sich das abgerundete Dichtprofil leicht in die Ausnehmung des Gegenprofils einführen lässt.
Die vorstehende Ausführung mit den U-förmigen Formschlusspartnern eignet sich vorteilhafterweise zur Kombination mit der Ausführung, bei der sich die einteilige umlaufende Elastomerdichtung entlang der Auflagefläche der Zylinderkopfhaube in der ersten Dichtebene und entlang der Auflagefläche der Zylinderkopfhaube in der zweiten Dichtebene erstreckt. Die formschlüssige Verbindungsstelle ist geradlinig und fluchtet mit der Dichtung in der ersten Dichtebene.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Dichtprofil einen Anschlag auf, der am Gegenprofil anliegt. Der am Gegenprofil anliegende Anschlag fixiert das Dichtprofil in axialer Richtung und dient beim Einlegen der Dichtung als Referenzpunkt, wie weit das Dichtprofil das Gegenprofil überlappt.
Der Anschlag kann beispielsweise über die U-förmige Außenkontur des Dichtprofils radial vorstehen. Somit weist das Dichtprofil dort eine erhöhte Materialdicke auf.
Bei einer weiteren Ausführung weist das Dichtprofil eine Positionierungshilfe mit wenigstens einem Vorsprung auf, der über den Rand des Dichtprofils seitlich vorsteht und in einer entsprechenden Ausnehmung in der Auflagefläche des Lagerelementes angeordnet ist. Infolgedessen kann das Dichtprofil positionsgetreu auf dem Lagerelement angeordnet werden. Ferner kann das vormontierte Dichtprofil nicht verrutschen und wird sicher in seiner Position gehalten.
Beispielsweise weist der Vorsprung zwei kreisförmige Segmente auf. Dies hat den Vorteil, dass die entsprechende Ausnehmung in der Auflagefläche des Lagerelementes als einfache Bohrung ausgeführt werden kann.
Bei einer weiteren Ausführung weist das Dichtprofil zwei T-förmig angeordnete Schenkel auf, von denen ein Schenkel teilweise abgeschrägt ist, wobei das Gegenprofil eine dem Dichtprofil entsprechende T-förmige Ausnehmung aufweist. Die T-Form des Dichtprofils und die im Gegenprofil entsprechende Ausnehmung erleichtern die Positionierung der Profile zueinander. Die Schenkel der T-Form verhindern ein Verrutschen in eine Richtung und der abgeschrägte Schenkel verhindert ein Verrutschen der Dichtung in zwei entgegensetzten Richtungen. Zusätzlich erleichtert die Abschrägung eines Schenkels des T-förmigen Dichtprofils das Fügen der Profile.
Diese Ausführung eignet sich besonders gut für das vorstehend beschriebene Nockenwellenmodul, bei dem sich die Dichtung entlang der Auflageflächen der Zylinderkopfhaube und des Lagerelementes in der ersten Dichtebene einteilig, insbesondere als umlaufende Elastomerdichtung, erstreckt.
Bei einer weiteren Ausführungsform bildet ein ausgehärtetes Flüssigdichtmittel die Anhäufung von Dichtungsmaterial der stoffschlüssigen Verbindungsstelle. Der Vorteil bei der Verwendung eines Flüssigdichtmittels besteht darin, dass die Dichtung eine beliebige Form oder Länge aufweisen kann. Durch die Anhäufung von Dichtungsmaterial in der Form von Flüssigdichtmittel wird erreicht, dass genügend Dichtmittel an den Verbindungsstellen vorhanden ist und diese eine entsprechend hohe Elastizität besitzen, um Spannungen aus den Relativbewegungen der Teile zueinander im ausgehärtetem elastischen Zustand des Dichtmittels aufzunehmen.
Vorzugsweise weist das Lagerelement wenigstens eine Ausnehmung auf, die in der Auflagefläche für den Zylinderkopf ausgebildet und mit ausgehärtetem Flüssigdichtmittel befüllt ist. Die Ausnehmung kann in den Lagerbock eingegossen sein oder durch ein spanendes Fertigungsverfahren, bspw. durch Fräsen oder Bohren hergestellt werden. Dadurch ist es möglich, einen beliebig geformten Aufnahmeraum in dem Lagerelement für die Ansammlung von Flüssigdichtmittel auszubilden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Ausnehmung im Bereich der Verzweigung ausgebildet und grenzt direkt an die Elastomerdichtung an. Dadurch wird erreicht, dass die Elastomerdichtung mit dem Flüssigdichtmittel benetzt wird und die Dichtungspartner zueinander elastisch abgedichtet werden. Das Flüssigdichtmittel kann sich an jede Profilierung der Elastomerdichtung exakt anpassen und ermöglicht somit einen homogenen Übergang der Dichtungspartner.
Die vorstehende stoffschlüssige Verbindung eignet sich vorteilhafterweise zur Kombination mit der Ausführung, bei der sich die einteilige umlaufende Elastomerdichtung entlang der Auflagefläche der Zylinderkopfhaube in der ersten Dichtebene und entlang der Auflagefläche der Zylinderkopfhaube in der zweiten Dichtebene erstreckt.
Die Verbindungsstelle in der zweiten Dichtebene kann durch eine stoffschlüssige Verbindung zweier, im noch nicht endmontierten Zustand freier Dichtungsenden gebildet sein. Diese Ausführung verfügt über eine einzige Verbindungsstelle in der zweiten Dichtebene und ist besonders montagefreundlich.
Vorteilhafterweise ist die Verbindungsstelle durch zwei offene Dichtungsenden verbunden, wobei im noch nicht endmontierten Zustand jeweils ein Dichtungsende einteilig an der jeweiligen Verzweigung verbunden ist und das andere Dichtungsende offen ist. Die geteilte Dichtung ermöglicht es eine einteilig verzweigte Dichtung durch einen stoffschlüssigen Fügeprozess herzustellen.
Besonders bevorzugt ist es wenn sich die Teilung der Dichtungsenden im Bereich des Lagerelements in der ersten Dichtebene befindet, so dass erst das Lagerelement an der Zylinderkopfhaube montiert werden kann und im Anschluss die Dichtungsenden verbunden werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass an einer bereits montierten Dichtung ein Stoffschluss hergestellt werden kann. Somit wird die Mediendichtheit bei der Abdichtung von mehr als zwei Bauteilen sichergestellt und die Komponentenanzahl reduziert.
Im Rahmen der Erfindung wird weiterhin eine Dichtung für ein Nockenwellenmodul mit einer Zylinderkopfhaube und wenigstens einer Nockenwelle, die durch mehrere Lagerelemente in der Zylinderkopfhaube gelagert ist, wobei die Zylinderkopfhaube und die Lagerelemente mehrteilig sind und Auflageflächen für den Zylinderkopf bilden, angegeben. Ferner erstreckt sich die Dichtung in einer ersten Dichtebene und in einer zweiten Dichtebene, wobei die erste Dichtebene im montierten Zustand entlang der Auflageflächen der Zylinderkopfhaube und eines Lagerelementes und die zweite Dichtebene im montierten Zustand durch das Lagerelement verlaufen, wobei die Dichtung in der ersten Dichtebene umlaufend geschlossen und in der zweiten Dichtebene geteilt ist oder die Dichtung in der zweiten Dichtebene kontinuierlich mit der Dichtung der ersten Dichtebene geschlossen und in der ersten Dichtebene geteilt ist.
Vorteilhaft an der Dichtung ist, dass sie an wenigstens drei zueinander abzudichtenden Bauteilen montiert werden kann. Der Stoff- oder Formschluss der Dichtung erfolgt in einem weiteren Schritt. Infolgedessen wird es ermöglicht, die Dichtung zu montieren, ohne sie bei der Montage zu überdehnen oder zu beschädigen. Die Dichtung zeichnet sich zudem dadurch aus, dass kurze Taktzeiten bei der Montage ermöglicht werden. Im Unterschied dazu muss bei einer Dichtung, die vollständig aus Flüssigdichtmittel hergestellt wird, jeweils ein Aushärteprozess im jeweiligen Montageschritt abgewartet werden. Wird nur eine Verbindungsstelle mit Flüssigdichtmittel geschlossen, findet nur ein Aushärteprozess statt.
Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenmoduls für einen Zylinderkopf, bei dem eine Zylinderkopfhaube, wenigstens eine Nockenwelle, mehrere Lagerelemente zur Lagerung der Nockenwelle in der Zylinderkopfhaube und eine geteilte Dichtung zusammengefügt werden, beansprucht. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

– Anordnen der Dichtung in einer ersten und in einer zweiten Dichtebene, wobei die erste Dichtebene entlang von Auflageflächen der Zylinderkopfhaube und eines Lagerelementes zur Abdichtung gegen den Zylinderkopf verläuft, die zweite Dichtebene durch das Lagerelement zur Abdichtung der Zylinderkopfhaube gegen das Lagerelement verläuft und die Dichtung in der zweiten Dichtebene unter Bildung freier Dichtungsenden geteilt ist/wird;
– Anbringen der Dichtung entlang der Auflagefläche der Zylinderkopfhaube in der ersten und zweiten Dichtebene;
– Fügen des Lagerelementes und der Zylinderkopfhaube, wobei die freien Dichtungsenden eine Aufnahmeöffnung für das Lagerelement bilden und
– Verbinden der freien Dichtungsenden zur Bildung einer das Lagerelement umschließenden Dichtung in der ersten Dichtebene.

Vorteilhaft an dem Verfahren ist, dass die Dichtung im ersten Verfahrensschritt zunächst an der Zylinderkopfhaube angebracht wird. Die Dichtung kann am Produktionsort der Zylinderkopfhaube angebracht werden oder an einer beliebigen anderen Station im Montageprozess und muss nicht zwangsläufig an der Station verbaut werden, an welcher die Zylinderkopfhaube mit dem Lagerelement gefügt wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass nach dem Fügen des Lagerelements und der Zylinderkopfhaube die Toleranzen dieser Bauteile durch das Verbinden der freien Dichtungsenden ausgeglichen werden können.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenmoduls für einen Zylinderkopf angegeben, bei dem eine Zylinderkopfhaube, wenigstens eine Nockenwelle, mehrere Lagerelemente zur Lagerung der Nockenwelle in der Zylinderkopfhaube und eine geteilte Dichtung zusammengefügt werden. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

– Anordnen der Dichtung in einer ersten und in einer zweiten Dichtebene, wobei die erste Dichtebene entlang von Auflageflächen der Zylinderkopfhaube und eines Lagerelementes zur Abdichtung gegen den Zylinderkopf verläuft, die zweite Dichtebene durch das Lagerelement zur Abdichtung der Zylinderkopfhaube gegen das Lagerelement verläuft und die Dichtung in der ersten Dichtebene unter Bildung freier Dichtungsenden geteilt ist/wird;
– Anbringen der Dichtung an dem Lagerelement in der ersten Dichtebene und Verbinden der freien Dichtungsenden zur Bildung einer das Lagerelement umschließenden Dichtung
– Fügen des Lagerelementes und der Zylinderkopfhaube
– Anbringen der Dichtung an der Zylinderkopfhaube in der ersten Dichtebene.

Bei dem Verfahren wird zuerst am Lagerelement eine umlaufende Elastomerdichtung angebracht. Dabei wird die Dichtung an der Auflagefläche des Lagerelements für den Zylinderkopf (1. Dichtebene) angebracht und dann um das Lagerelement gelegt. Die freien Dichtungsenden werden verbunden, insbesondere stoffschlüssig verbunden oder bei der Montage verpresst. Die so gebildete Verbindungsstelle ist in der 2. Dichtebene angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Zylinderkopfhaube in einem späteren Prozessschritt mit dem Lagerelement gefügt werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die freien Dichtungsenden, insbesondere aus thermoplastischen Elastomeren, durch ein Schweißverfahren verbunden. Das Verschweißen der Dichtungsenden bietet den Vorteil, das kurze Verarbeitungszeiten realisiert werden können. Ferner ist es möglich, das Verfahren am Verwendungsort durchzuführen. Folglich können bei etwaigen Instandsetzungen die Dichtungsenden z.B. in einer Werkstatt verschweißt werden, da diese Verbindungsart zudem sehr preisgünstig ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die freien Dichtungsenden, insbesondere aus duroplastischen Elastomeren, durch ein Vulkanisierungsverfahren verbunden. Mit einem Vulkanisierungsverfahren können sauber und kaum sichtbare Verbindungen zwischen den freien Dichtungsenden hergestellt werden. Beim Vulkanisieren weisen die Verbindungsstellen annähernd die gleiche Materialfestigkeit wie das Grundmaterial auf. Zudem sind die Verbindungsstellen ähnlich chemisch und thermisch belastbar wie das Grundmaterial.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die freien Dichtungsenden durch ein Klebeverfahren verbunden. Die freien Dichtungsenden können durch das Kleben preisgünstig und schnell verbunden werden. Ein Klebeverfahren anzuwenden eignet sich besonders bei Montagen oder Reparaturen vor Ort.
Im Rahmen der Erfindung wird eine weiteres Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenmoduls für einen Zylinderkopf beansprucht, bei dem eine Zylinderkopfhaube, wenigstens eine Nockenwelle, mehrere Lagerelemente zur Lagerung der Nockenwelle in der Zylinderkopfhaube und eine geteilte Dichtung zusammengefügt werden. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

– Anordnen der Dichtung in einer ersten und in einer zweiten Dichtebene, wobei die erste Dichtebene entlang von Auflageflächen der Zylinderkopfhaube und eines Lagerelementes zur Abdichtung gegen den Zylinderkopf verläuft, die zweite Dichtebene durch das Lagerelement zur Abdichtung der Zylinderkopfhaube gegen das Lagerelement verläuft und die Dichtung in der zweiten Dichtebene unter Bildung freier Dichtungsenden geteilt ist/wird;
– Anbringen der Dichtung entlang der Auflagefläche der Zylinderkopfhaube in der ersten und zweiten Dichtebene;
– Fügen des Lagerelementes und der Zylinderkopfhaube, wobei die freien Dichtungsenden eine Aufnahmeöffnung für das Lagerelement bilden und
– Aufbringen von Flüssigdichtmittel zwischen den freien Dichtungsenden zur Bildung einer das Lagerelement umschließenden Dichtung in der ersten Dichtebene.

Ein Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass das Aufbringen von Flüssigdichtmittel bereits an den gefügten Bauteilen durchgeführt wird. Infolgedessen kann das Flüssigdichtmittel direkt oder in Ausnehmung auf dem Lagerelement aufgebracht werden. Somit benetzt das Flüssigdichtmittel die Elastomerdichtung und ein homogener Übergang kann ausgebildet werden.
Nachfolgend wird die Erfindung mit weiteren Einzelheiten unter Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen näher anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.
Es zeigen
1 eine perspektivische Ansicht eines Nockenwellenmoduls nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel im Bereich des Übergangs vom Lagerelement auf die Zylinderkopfhaube mit stoffschlüssiger Verbindungsstelle;
2a eine perspektivische Ansicht eines Nockenwellenmoduls nach einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel im Bereich des Übergangs vom Lagerelement auf die Zylinderkopfhaube mit formschlüssiger Verbindungsstelle;
2b einen Schnitt durch das Nockenwellenmodul im Bereich des Übergangs vom Lagerelement auf die Zylinderkopfhaube gemäß 2a;
3 eine Teilexplosionsansicht eines Nockenwellenmoduls nach einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel mit formschlüssiger Verbindungsstelle;
3a eine perspektivische Ansicht des Nockenwellenmoduls nach 3 im Bereich des Übergangs vom Lagerelement auf die Zylinderkopfhaube, wobei die Dichtung in der ersten Dichtebene entfernt ist;
3b eine perspektivische Ansicht des Nockenwellenmoduls nach 3a mit der in der ersten Dichtebene angeordneten Dichtung;
4a eine perspektivische Ansicht der Dichtung für das Nockenwellenmodul gemäß 2a, wobei die Dichtung im Bereich der ersten Dichtebene geteilt ist;
4b eine Detailansicht der Dichtung gemäß 4a im Bereich der Verbindungspartner der formschlüssigen Verbindung;
4c die Dichtung gemäß 4a im geschlossenen Zustand;
4d eine Detailansicht der Dichtung gemäß 4c im Bereich der Verbindungspartner der formschlüssigen Verbindung;
5a eine perspektivische Ansicht der Dichtung für das Nockenwellenmodul gemäß 3a, wobei die Dichtung im Bereich der zweiten Dichtebene geteilt ist;
5b eine Detailansicht der Dichtung gemäß 5a im Bereich der Verbindungspartner;
5c eine perspektivische Ansicht der Dichtung gemäß 5a im geschlossenen Zustand;
5d eine Detailansicht der Dichtung gemäß 5c im Bereich der Verbindungspartner;
6a eine Draufsicht auf ein teilmontiertes Nockenwellenmodul, bei dem die Dichtung im Bereich der ersten Dichtebene geteilt ist und das Lagerelement mit der Zylinderkopfhaube verbunden wird;
6b das Nockenwellenmodule gemäß 6a im montierten Zustand, wobei die Dichtungsenden der Dichtung noch nicht verbunden sind;
7 das Nockenwellenmodul gemäß 6b, wobei die freien Dichtungsenden im Bereich der ersten Dichtebene stoffschlüssig verbunden sind; und
8 die Dichtung gemäß 7 ohne das Lagerelement und die Zylinderkopfhaube.
1 zeigt ein Nockenwellenmodul im vormontierten Zustand. Die Hauptkomponenten des Nockenwellenmoduls sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen identisch. Die Ausbildung der Dichtung variiert in den Ausführungsbeispielen.
Das Nockenwellenmodul 4 weist Lagerelemente 1 in der Form von Lagerbrücken auf. Die Lagerelemente 1 sind in einer Zylinderkopfhaube 2 angeordnet und lagern drehbar zwei Nockenwellen. Die Lagerelemente 1 sind mit der Zylinderkopfhaube 2 verbunden, insbesondere formschlüssig verbunden. Die Lagerelemente 1 können geschlossene oder geteilte Lagerschalen aufweisen. Vorteilhafterweise weisen die Lagerelemente 1 geschlossene Lagerschalen auf. In den Figuren ist das äußere Lagerelement 1 dargestellt, das eine Stirnseite der Zylinderkopfhaube 2 bzw. des Nockenwellenmoduls 4 abschließt. Die Nockenwellenräder sind auf der in 1 gegenüberliegenden Seite der Zylinderkopfhaube 2 angeordnet (nicht dargestellt). Die Lagerelemente 1 und die Zylinderkopfhaube 2 bilden also mehrteilige Komponenten. Konkret handelt es sich um ein Nockenwellenmodul 4 in Hybridbauweise.
Bei dem Nockenwellenmodul 4 in Hybridbauweise ist die Zylinderkopfhaube 2 als Kunststoffhaube ausgeführt. Die Lagerelemente 1 sind aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt.
Zusammen bilden die Lagerelemente 1 und die Zylinderkopfhaube 2 die Auflageflächen 16 für den Zylinderkopf, der bei der Endmontage des Verbrennungsmotors mit dem Nockenwellenmodul 4 verbunden wird.
Die Abdichtung des Innenraums der Zylinderkopfhaube 2 bzw. des Nockenwellenmoduls 4 erfolgt in zwei verschiedenen Dichtebenen durch eine Dichtung 3. Die Dichtung 3 ist sowohl in der ersten Dichtebene als auch in der zweiten Dichtebene angeordnet.
Die erste Dichtebene verläuft entlang der Auflageflächen 16 der Zylinderkopfhaube 2 und der Lagerelemente 1 für den Zylinderkopf. Die erste Dichtebene ist anhand der Auflageflächen 16 in 1 gut zu erkennen. Die zweite Dichtebene verläuft durch das Lagerelement 1 orthogonal zur ersten Dichtebene. Mit anderen Worten ist die Dichtung 3 in der zweiten Dichtebene zwischen dem Lagerelement 1 und der Zylinderkopfhaube 2 angeordnet. Die Dichtung 3 in der ersten Dichtebene hat die Funktion, das Nockenwellenmodul 4 gegen den Zylinderkopf abzudichten. Die Dichtung 3 in der zweiten Dichtebene hat die Funktion, die Zylinderkopfhaube 2 gegen das Lagerelement 1 abzudichten.
Bei dem Lagerelement 1 handelt es sich um das in axialer Richtung der Nockenwellen äußere Lagerelement 1, das die Stirnseite des Nockenwellenmoduls 4 bzw. eine Stirnseite der Zylinderkopfhaube 2 abschließt.
Die Dichtung 3 bildet im Eckbereich zwischen der Zylinderkopfhaube 2, dem Lagerelement 1 und dem Zylinderkopf (letzterer ist nicht dargestellt) eine Verzweigung 5. Die Verzweigung 5 ist auf der Schnittlinie zwischen der ersten und zweiten Dichtebene angeordnet und zwar auf Höhe des Dichtspaltes zwischen der Zylinderkopfhaube 2 und dem Lagerelement 1.
Die Verzweigung 5 bedeutet, dass sich die Dichtung 3 in diesem Bereich in unterschiedlichen Richtungen aufteilt und eine dreidimensionale, räumliche Form aufweist. Die räumliche Form ist angepasst, um verschiedene Bauteile, konkret drei verschiedene Bauteile, nämlich die Zylinderkopfhaube 2, das Lagerelement 1 und den Zylinderkopf gegeneinander abzudichten. Die räumliche Form der Dichtung 3 zur Abdichtung verschiedener Bauteile ist nicht mit der dreidimensionalen Querschnittsform der Dichtung zu verwechseln.
Mit Blick auf die Zuordnung der Dichtung zu den verschiedenen Bauteilen lässt sich die Dichtung 3 auch in der Form von Dichtungsabschnitten 17a, 17b, 17c beschreiben, die zusammen die dreidimensionale Dichtung 3 bilden. Der erste Dichtungsabschnitt 17a ist der Zylinderkopfhaube 2 zugeordnet und dichtet diese gegen den Zylinderkopf ab. Der zweite Dichtungsabschnitt 17b ist dem Lagerelement 1 zugeordnet und dichtet dieses ebenfalls gegen den Zylinderkopf ab. Der erste und zweite Dichtungsabschnitt 17a, 17b sind daher in der ersten Dichtebene angeordnet. Der dritte Dichtungsabschnitt 17c ist im Dichtspalt zwischen der Zylinderkopfhaube 2 und dem Lagerelement 1 angeordnet und zweigt vom ersten Dichtungsabschnitt 17a ab. Der dritte Dichtungsabschnitt 17c ist in der zweiten Dichtebene angeordnet.
Die Dichtung 3 ist zumindest abschnittsweise eine Kunststoffdichtung, insbesondere eine Elastomerdichtung. Es ist auch möglich, die Kunststoffdichtung aus duroplastischem Material auszubilden. Die Dichtung 3 kann vollständig als Kunststoffdichtung ausgebildet sein. Unter einer Kunststoffdichtung wird im Unterschied zu einer Flüssigdichtung ein Dichtprofil verstanden, dass per se, d.h. ohne die begrenzende Wirkung einer Aufnahmenut formstabil ist. Die Elastomerdichtung kann beispielsweise eine Acrylat-Kautschuk-Dichtung sein.
Die vorstehenden Erläuterungen gelten für alle Ausführungsbeispiele.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 handelt es sich bei der Dichtung 3 um eine kombinierte Dichtung aus ausgehärtetem Flüssigdichtmittel und einer Elastomerdichtung bzw. allgemein einer Kunststoffdichtung.
Wie in 1 gut zu erkennen, ist das ausgehärtete Flüssigdichtmittel in bzw. auf der Auflagefläche 16 des Lagerelements 1 für den Zylinderkopf angeordnet. Es handelt sich hierbei um den zweiten Dichtungsabschnitt 17b der Dichtung 3. Die übrige Dichtung 3 ist durch die Kunststoffdichtung, insbesondere die Elastomerdichtung gebildet. Die Elastomerdichtung erstreckt sich auf der Auflagefläche 16 der Zylinderkopfhaube 2 (erster Dichtungsabschnitt 17a) und zwischen der Zylinderkopfhaube 2 und dem Lagerelement 1 (dritter Dichtungsabschnitt 17c).
Im Bereich der Verzweigung 5, also an der Stelle, wo die Elastomerdichtung aus der ersten Dichtebene in die zweite Dichtebene übergeht, ist eine Verbindungsstelle 6 der Dichtung 3 ausgebildet. Die Verbindungsstelle 6 ist in der ersten Dichtebene angeordnet und wirkt im endmontierten Zustand dichtend mit dem Zylinderkopf zusammen.
Die Verbindungsstelle 6 ist durch eine formschlüssige Verbindung mit einer Anhäufung von Dichtungsmaterial ausgebildet, die durch das ausgehärtete Flüssigdichtmittel gebildet ist. Dazu weist das Lagerelement 1 eine erste Ausnehmung 14 auf, die in der Auflagefläche 16 für den Zylinderkopf ausgebildet und mit dem ausgehärtetem Flüssigdichtmittel befüllt ist. Die Ausnehmung 14 grenzt direkt, d.h. unmittelbar an die Verzweigung 5 und damit an die Elastomerdichtung an. Die erste Ausnehmung 14 ist zur Elastomerdichtung hin geöffnet, sodass das in der ersten Ausnehmung 14 befindliche Flüssigdichtmittel die Oberfläche der Elastomerdichtung bzw. allgemein der Kunststoffdichtung benetzt. Dadurch wird ein homogener Übergang von der ausgehärteten Flüssigdichtung zur Elastomerdichtung gebildet. Mit anderen Worten dringt das Flüssigdichtmittel in das Oberflächenprofil, beispielsweise zwischen die Rillen der Elastomerdichtung ein und bildet so eine dichte, formschlüssige Verbindung. Die Ausnehmung 14 ist mit einer Dichtnut 19 verbunden, die schmäler als die Breite der Ausnehmung 14 ist. Die Dichtnut 19 ist ebenfalls mit Flüssigdichtmittel befüllt. In 1 ist eine Seite des Lagerelements 1 dargestellt. Die gegenüberliegende Seite des Lagerelements 1 ist symmetrisch bzw. analog ausgebildet.
Die mit dem Flüssigdichtmittel befüllte erste Ausnehmung 14 bildet also einen lokalen Raum für eine vergrößerte Ansammlung von Flüssigdichtmittel. Durch die Benetzung der Elastomerdichtung mit dem Flüssigdichtmittel und den dadurch erreichten homogenen Übergang zu den im endmontierten Zustand verpressten Flächen werden Spannungen, die aus den Relativbewegungen der verschiedenen abzudichtenden Bauteile zueinander entstehen, im ausgehärtetem elastischen Zustand des Flüssigdichtmittels aufgenommen. Außerdem können fertigungsbedingte Toleranzen ausgeglichen werden.
Das in den 2a und 2b gezeigte Ausführungsbeispiel weist dieselben Hauptkomponenten, also Zylinderkopfhaube 2 und Lagerelement 1, wie 1 auf. Im Unterschied zu 1 ist die Verbindungsstelle 6 als formschlüssige Verbindungsstelle 6 ausgebildet.
Die Dichtung 3 besteht vollständig aus Kunststoff, insbesondere aus einem Elastomer. In der ersten Dichtebene ist im Bereich der Verzweigung 5 eine formschlüssige Verbindungsstelle 6 angeordnet. Eine entsprechende Verbindungstelle 6 ist auf der gegenüberliegenden Seite des Lagerelementes 1 ebenfalls im Bereich der dortigen Verzweigung 5 ausgebildet. Dies ist gut in 4a zu sehen.
Mit anderen Worten ist die Dichtung 3 entlang des ersten und zweiten Dichtungsabschnitts 17a, 17c einteilig ausgebildet. Die Dichtung 3 folgt also durchgehend der Kontur der Zylinderkopfhaube 2. Um eine vollständige, d.h. voll umfängliche geschlossene Dichtung 3 im Bereich der ersten Dichtebene zu erreichen, ist auf der Auflagefläche 16 des Lagerelements 1 eine Elastomerdichtung angeordnet, die den dritten Dichtungsabschnitt 17b bildet und mit dem ersten Dichtungsabschnitt 17a formschlüssig verbunden ist. Die drei Dichtungsabschnitte 17a, 17b, 17c sind jeweils in an sich bekannter Weise in einer Aufnahmenut angeordnet, die in den Auflageflächen 16 der Zylinderkopfhaube 2 und des Lagerelements 1 ausgebildet ist.
Mit anderen Worten erstreckt sich die Dichtung 3 entlang der Auflagefläche 16 der Zylinderkopfhaube 2 in der ersten Dichtebene (erster Dichtabschnitt) und entlang der Auflagefläche 16 der Zylinderkopfhaube 2 in der zweiten Dichtebene (zweiter Dichtabschnitt). Insofern ist die Dichtung 3 in diesen Bereichen einteilig, insbesondere als umlaufende Elastomerdichtung ausgebildet. An der Verzweigung 5 ist die sich in der ersten Dichtebene erstreckende Dichtung 3 mit der sich entlang des Lagerelements 1 ebenfalls in der ersten Dichtebene erstreckenden Dichtung 3 unter Bildung der formschlüssigen Verbindungsstelle 6 verbunden (dritter Dichtungsabschnitt).
Die Verbindungsgeometrie der formschlüssigen Verbindungsstelle 6 weist ein Gegenprofil 7 und ein Dichtprofil 8 auf, das im Schnitt gemäß 2b sowie in der Detailansicht gemäß 4b gut zu erkennen ist. Im montierten Zustand überlappen das Gegenprofil 7 und das Dichtprofil 8 und greifen ineinander ein. Das Gegenprofil 7 bildet eine U-förmige zweite Ausnehmung 9, in der das Dichtprofil 8, das eine entsprechende U-förmige Außenkontur aufweist, eingelegt ist (2b und 4d). Wie in 4b gut zu erkennen, weist das Dichtprofil 8 einen Anschlag 11 auf, der im montierten Zustand am Gegenprofil 7 anliegt (4d). Damit wird ein kontinuierlicher Übergang der Dichtung bzw. des dritten Dichtungsabschnitts 17c auf die Dichtung 3 bzw. den ersten Dichtungsabschnitt 17a geschaffen.
Außerdem weist das Dichtprofil 8 eine Positionierungshilfe 12 auf, die in einer dem Profil der Positionierungshilfe 12 entsprechenden Ausnehmung in der Auflagefläche 16 des Lagerelementes 1 angeordnet ist. Die Positionierungshilfe 11 ist konkret als Vorsprung in der Form zweier kreisförmiger Segemente ausgebildet, die symmetrisch auf beiden Seiten der Dichtung 3 angeordnet sind. Die Segmente sowie die Ausnehmung können rechteckig oder in jeder beliebigen anderen Form gestaltet sein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Dichtung 3, bei der die Verbindungsstelle 6 durch eine formschlüssige Verbindung gebildet ist, ist in den 3, 3a, 3b und 5a–d dargestellt. Im Unterschied zu dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Verbindungsstelle 6 in der zweiten Dichtebene angeordnet. Die Dichtung 3 erstreckt sich also einteilig entlang der Auflageflächen 16 für den Zylinderkopf (erster und zweiter Dichtungsabschnitt). An der Verzweigung 5 ist der dritte Dichtungsabschnitt 17c mit dem ersten Dichtungsabschnitt 17a formschlüssig verbunden, wobei die Verbindungsstelle 6 in der zweiten Dichtebene angeordnet ist. Die Dichtung 3 zwischen dem Lagerelement 1 und der Zylinderkopfhaube 2 ist mit der Dichtung 3 für den Zylinderkopf formschlüssig verbunden.
Die formschlüssige Verbindungsstelle 6 weist, wie bei dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel, eine Verbindungsgeometrie mit einem Gegenprofil 7 und einem Dichtprofil 8 auf. Im Unterschied zu dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel, bei dem das Gegenprofil 7 und das Dichtprofil 8 fluchten, sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 3 das Gegenprofil 7 und das Dichtprofil 8 auf Stoß, d.h. senkrecht zueinander angeordnet. Wie besonders gut in 5b zu erkennen, ist das Dichtprofil 8 T-förmig ausgebildet. Der erste Schenkel (18a) des T-förmigen Dichtprofils 8 ist teilweise abgeschrägt und ist besonders bevorzugt länger als der zweite Schenkel (18b) ausgebildet. Das Gegenprofil 7 weist eine dem Dichtprofil 8 entsprechende T-förmige dritte Ausnehmung 10 auf. Der zweite Schenkel 18b des T-förmigen Dichtprofils 8 ist in einer entsprechenden Ausnehmung des Gegenprofils 7 angeordnet.
Die vorstehend genannten Ausführungsbeispiele weisen jeweils zwei Verbindungsstellen 6 auf. Beim Ausgangsbeispiel gemäß 6a, 6b ist im Unterschied dazu eine einzige Verbindungsstelle 6 vorgesehen.
Dazu ist die Dichtung 3 im Bereich der ersten Dichtebene auf der Höhe des Lagerelements 1 geteilt und bildet zwei freie Dichtungsenden 15. Konkret ist der dritte Dichtungsabschnitt 17c der Dichtung 3 mittig geteilt. Daraus ergibt sich folgendes Montageverfahren, bei dem die Dichtung 3 zuerst mit den Auflageflächen 16 der Zylinderkopfhaube 2 verbunden wird (6a). Dabei bilden die freien Dichtungsenden 15 eine Aufnahmeöffnung, durch die das Lagerelement 1 hindurch bewegt und mit der Zylinderkopfhaube 2 verbunden wird (6a). Dann werden die freien Dichtungsenden 15 um das Lagerelement 1 herum gelegt und an der Auflagefläche 16 des Lagerelements 1 für den Zylinderkopf stoffschlüssig verbunden (7). Überdies ist es möglich die freien Dichtungsenden formschlüssig, wie in 2a dargestellt, zu verbinden.
Alternativ ist es möglich, zuerst die Schlaufe für das Lagerelement 1 zu bilden. Dazu ist die Dichtung 3 im Bereich der zweiten Dichtebene geteilt. Konkret ist der zweite Dichtungsabschnitt 17b mittig geteilt. Die freien Dichtungsenden 15 bilden wiederum eine Aufnahmeöffnung, durch die das Lagerelement 1 in die Dichtung 3 eingelegt wird, sodass die Auflagefläche 16 mit der Dichtung 3, konkret mit dem dritten Dichtungsabschnitt 17c verbunden wird. Dann wird die Dichtung 3 um das Lagerelement 1 geschlossen und die freien Dichtungsenden 15 miteinander stoffschlüssig verbunden. Schließlich wird die Zylinderkopfhaube 2 auf das Lagerelement 1 und die Dichtung 3 aufgesetzt.
Bezugszeichenliste

1: Lagerelement
2: Zylinderkopfhaube
3: Dichtung
4: Nockenwellenmodul
5: Verzweigung
6: Verbindungstelle
7: Gegenprofil
8: Dichtprofil
9: zweite Ausnehmung
10: dritte Ausnehmung
11: Anschlag
12: Positionierungshilfe
13: frei
14: erster Ausnehmung
15: Dichtungsenden
16: Auflageflächen
17a: erster Dichtungsabschnitt
17b: zweiter Dichtungsabschnitt
17c: dritter Dichtungsabschnitt
18a: erster Schenkel
18b: zweiter Schenkel
19: Dichtnut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008007091 A1 [0003]
WO 2009/083287 A1 [0004]
EP 1998034 A2 [0005]

Claims

Nockenwellenmodul (4) für einen Zylinderkopf mit – einer Zylinderkopfhaube (2), – wenigstens einer Nockenwelle, die durch mehrere Lagerelemente (1) in der Zylinderkopfhaube (2) gelagert ist, wobei die Zylinderkopfhaube (2) und die Lagerelemente (1) mehrteilig sind und jeweils Auflageflächen (16) für den Zylinderkopf bilden, und – einer Dichtung (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (3) einerseits in einer ersten Dichtebene entlang der Auflageflächen der Zylinderkopfhaube (2) und wenigstens eines der Lagerelemente (1) zur Abdichtung gegen den Zylinderkopf und andererseits in einer zweiten Dichtebene durch das Lagerelement (1), insbesondere senkrecht zur ersten Dichtebene, zur Abdichtung der Zylinderkopfhaube (2) gegen das Lagerelement (1) angeordnet ist, wobei die Dichtung (3) zwischen den Dichtebenen wenigstens eine Verzweigung (5) bildet und wenigstens eine Verbindungsstelle (6) in der ersten und/oder zweiten Dichtebene aufweist, die formschlüssig oder stoffschlüssig mit einer Anhäufung von Dichtungsmaterial ausgebildet ist.
Nockenwellenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungstelle (6) im Bereich der Verzweigung (5) der Dichtung angeordnet ist.
Nockenwellenmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (3) sich entlang der Auflagefläche der Zylinderkopfhaube (2) in der ersten Dichtebene und entlang der Auflagefläche der Zylinderkopfhaube (2) in der zweiten Dichtebene einteilig, insbesondere als umlaufende Elastomerdichtung, erstreckt und an der Verzweigung (5) unter Bildung der Verbindungsstelle (6) mit der Dichtung (3), die sich entlang des Lagerelementes (1) in der ersten Dichtebene erstreckt, verbunden ist.
Nockenwellenmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (3) sich entlang der Auflageflächen der Zylinderkopfhaube (2) und des Lagerelementes (1) in der ersten Dichtebene einteilig, insbesondere als umlaufende Elastomerdichtung, erstreckt und an der Verzweigung (5) unter Bildung der Verbindungstelle (6) mit der Dichtung (3) der zweiten Dichtebene verbunden ist.
Nockenwellenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindungsstelle (6) eine Verbindungsgeometrie mit einem Gegenprofil (7) und einem Dichtprofil (8) aufweist.
Nockenwellenmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenprofil (7) als eine U-förmige Ausnehmung (9) in der Dichtung (3) ausgebildet ist und das Dichtprofil (8) eine entsprechende U-förmige Außenkontur aufweist.
Nockenwellenmodul nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtprofil (8) einen Anschlag (11) aufweist, der am Gegenprofil (7) anliegt.
Nockenwellenmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtprofil (8) eine Positionierungshilfe (12) mit wenigstens einem Vorsprung aufweist, der über den Rand des Dichtprofils (8) vorsteht und in einer entsprechenden Ausnehmung in der Auflagefläche des Lagerelementes (1) angeordnet ist.
Nockenwellenmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung ein Element für formschlüssige Verbindungen, insbesondere zwei kreisförmige Segmente, aufweist.
Nockenwellenmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtprofil (8) zwei T-förmig angeordnete Schenkel (18a, 18b) aufweist, von denen ein Schenkel (18a) teilweise abgeschrägt ist, wobei das Gegenprofil (7) eine dem Dichtprofil (8) entsprechende T-förmige Ausnehmung (10) aufweist.
Nockenwellenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein ausgehärtetes Flüssigdichtmittel die Anhäufung von Dichtungsmaterial der formschlüssigen Verbindungsstelle (6) bildet.
Nockenwellenmodul nach Anspruche 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (1) wenigstens eine Ausnehmung (14) aufweist, die in der Auflagefläche für den Zylinderkopf ausgebildet und mit ausgehärtetem Flüssigdichtmittel befüllt ist.
Nockenwellenmodul nach Anspruche 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (14) im Bereich der Verzweigung (5) ausgebildet ist und an die Elastomerdichtung direkt angrenzt.
Nockenwellenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle (6) in der zweiten Dichtebene durch stoffschlüssige oder formschlüssige Verbindung zweier, im unmontierten Zustand freier Dichtungsenden (15) gebildet ist.
Dichtung für ein Nockenwellenmodul mit – einer Zylinderkopfhaube (2) und – wenigstens einer Nockenwelle, die durch mehrere Lagerelemente (1) in der Zylinderkopfhaube (2) gelagert ist, wobei die Zylinderkopfhaube (2) und die Lagerelemente (1) mehrteilig sind und Auflageflächen für den Zylinderkopf bilden, dadurch gekennzeichnet, dass – die Dichtung (3) sich in einer ersten Dichtebene und in einer zweiten Dichtebene erstreckt, wobei die erste Dichtebene im montierten Zustand entlang der Auflageflächen der Zylinderkopfhaube (2) und eines Lagerelementes (1) und die zweite Dichtebene im montierten Zustand durch das Lagerelement (1) verlaufen, – die Dichtung (3) zwischen den Dichtebenen wenigstens eine Verzweigung (5) bildet, – die Dichtung (3) in der ersten Dichtebene umlaufend geschlossen und in der zweiten Dichtebene geteilt ist oder – die Dichtung in der zweiten Dichtebene kontinuierlich mit der Dichtung (3) der ersten Dichtebene geschlossen und in der ersten Dichtebene geteilt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenmoduls für einen Zylinderkopf, bei dem eine Zylinderkopfhaube, wenigstens eine Nockenwelle, mehrere Lagerelemente zur Lagerung der Nockenwelle in der Zylinderkopfhaube und eine geteilte Dichtung zusammengefügt werden, mit folgenden Schritten: – Anordnen der Dichtung (3) in einer ersten und in einer zweiten Dichtebene, wobei die erste Dichtebene entlang von Auflageflächen der Zylinderkopfhaube (2) und eines Lagerelementes (1) zur Abdichtung gegen den Zylinderkopf verläuft, die zweite Dichtebene durch das Lagerelement (1) zur Abdichtung der Zylinderkopfhaube (2) gegen das Lagerelement (1) verläuft und die Dichtung (3) in der zweiten Dichtebene unter Bildung freier Dichtungsenden geteilt ist/wird; – Anbringen der Dichtung (3) entlang der Auflagefläche der Zylinderkopfhaube (2) in der ersten und zweiten Dichtebene; – Fügen des Lagerelementes (1) und der Zylinderkopfhaube (2), wobei die freien Dichtungsenden eine Aufnahmeöffnung für das Lagerelement (1) bilden und – Verbinden der freien Dichtungsenden zur Bildung einer das Lagerelement (1) umschließenden Dichtung (3).
Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenmoduls für einen Zylinderkopf, bei dem eine Zylinderkopfhaube, wenigstens eine Nockenwelle, mehrere Lagerelemente zur Lagerung der Nockenwelle in der Zylinderkopfhaube und eine geteilte Dichtung zusammengefügt werden, mit folgenden Schritten: – Anordnen der Dichtung (3) in einer ersten und in einer zweiten Dichtebene, wobei die erste Dichtebene entlang von Auflageflächen der Zylinderkopfhaube (2) und eines Lagerelementes (1) zur Abdichtung gegen den Zylinderkopf verläuft, die zweite Dichtebene durch das Lagerelement (1) zur Abdichtung der Zylinderkopfhaube (2) gegen das Lagerelement (1) verläuft und die Dichtung (3) in der ersten Dichtebene unter Bildung freier Dichtungsenden geteilt ist/wird; – Anbringen der Dichtung (3) an dem Lagerelement (1) und Verbinden der freien Dichtungsenden zur Bildung einer das Lagerelement (1) umschließenden Dichtung (3). – Fügen des Lagerelementes (1) und der Zylinderkopfhaube (2) – Anbringen der Dichtung (3) an der Zylinderkopfhaube (2) in der ersten Dichtebene.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Dichtungsenden (15), insbesondere aus thermoplastischen Elastomeren, durch ein Schweißverfahren verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Dichtungsenden (15), insbesondere aus duroplastischen Elastomeren, durch ein Vulkanisierungsverfahren verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Dichtungsenden (15) durch ein Klebeverfahren verbunden sind.
Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenmoduls für einen Zylinderkopf, bei dem eine Zylinderkopfhaube, wenigstens eine Nockenwelle, mehrere Lagerelemente zur Lagerung der Nockenwelle in der Zylinderkopfhaube und eine geteilte Dichtung zusammengefügt werden, mit folgenden Schritten: – Anordnen der Dichtung (3) in einer ersten und in einer zweiten Dichtebene, wobei die erste Dichtebene entlang von Auflageflächen der Zylinderkopfhaube (2) und eines Lagerelementes (1) zur Abdichtung gegen den Zylinderkopf verläuft, die zweite Dichtebene durch das Lagerelement (1) zur Abdichtung der Zylinderkopfhaube (2) gegen das Lagerelement (1) verläuft und die Dichtung (3) in der zweiten Dichtebene unter Bildung freier Dichtungsenden geteilt ist/wird; – Anbringen der Dichtung (3) entlang der Auflagefläche der Zylinderkopfhaube (2) in der ersten und zweiten Dichtebene; – Fügen des Lagerelementes (1) und der Zylinderkopfhaube (2), wobei die freien Dichtungsenden eine Aufnahmeöffnung für das Lagerelement (1) bilden und – Aufbringen von Flüssigkeitsdichtmittel zwischen den freien Dichtungsenden zur Bildung einer das Lagerelement umschließenden Dichtung in der ersten Dichtebene.