DE10350127A1 - Verbrennungsmotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einem Zylinderkopf (2) und einem Zylinderkopfdeckel (3), welche an ihren aufeinander zu weisenden Fügeflächen mittels einer Dichtung (4) gegeneinander abgedichtet sind, wobei der Zylinderkopf (2) an der dem Zylinderkopfdeckel (3) zugewandten Fügefläche wenigstens eine die Wandung (21) des Zylinderkopfes (2) durchgreifende Aussparung (22) aufweist. Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor zeichnet sich dabei insbesondere dadurch aus, daß die Dichtung (4) an einer Stelle mit einer Aussparung (22) einen hierzu korrespondierend ausgebildeten Vorsprung (43) enthält, der die Aussparung (22) dichtend verschließt, und daß an einer Seitenfläche des Vorsprungs (43) mindestens eine stirnseitig überstehende Lippe (44, 45) angeordnet ist, welche einen Rand (23, 24) der zugeordneten Aussparung (22) seitlich übergreift. Damit wird ein verbesserter Verbrennungsmotor bereitgestellt, der mit vertretbarem Bearbeitungsaufwand herstellbar ist, wobei die an der Schnittstelle zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderkopfdeckel erforderliche Dichtheit gewährleistet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einem Zylinderkopf und einem Zylinderkopfdeckel, welche an ihren aufeinander zu weisenden Fügeflächen mittels einer Dichtung gegeneinander abgedichtet sind, wobei der Zylinderkopf an der dem Zylinderkopfdeckel zugewandten Fügefläche wenigstens eine die Wandung des Zylinderkopfes durchgreifende Aussparung aufweist.
• In einem herkömmlichen Verbrennungsmotor schließt der Zylinderkopf das Kurbelgehäuse bzw. das Zylinderrohr nach oben ab und nimmt die Gaswechselorgane sowie Zündkerze und/oder Einspritzventile auf. Außerdem bildet er zusammen mit dem Kolben die gewünschte Brennraumform. Ferner ist bei PKW-Motoren überwiegend auch die gesamte Ventilsteuerung im Zylinderkopf untergebracht, was auch die Nockenwelle einbezieht, welche im Zylinderkopf gelagert ist. Der durch den Zylinderkopf gebildete Raum ist durch den Zylinderkopfdeckel abgedeckt, wobei die erforderliche Dichtheit durch eine Dichtung zwischen diesen beiden Bauteilen hergestellt wird. Herkömmlich wird hierbei darauf geachtet, daß die jeweilige Fügefläche am Zylinderkopf bzw. am Zylinderkopfdeckel möglichst eben ausgebildet ist, so daß eine konstruktiv einfach gehaltene, insbesondere flächige Dichtung zwischen diesen Teilen zu liegen und zuverlässig zur Wirkung kommt. Um diese Wirkung noch zu unterstützen ist an der Fügefläche im Zylinderkopfdeckel zudem häufig eine Nut eingefräßt, in welche ein überstehender Wulst dieser Dichtung eingreift. Hierdurch wird auch ein unerwünschter Versatz der Dichtung im Zuge der Montage vermieden.
• Da am Zylinderkopf für die Funktion des Verbrennungsmotors bedeutende Steuerungselemente angeordnet sind, ist es in der Praxis wichtig, die entsprechenden Lagerstellen, Ventilsitze etc. mit größter Exaktheit auszugestalten. Im Hinblick auf die Ausgestaltung der Lagerstellen für die Nockenwelle bedeutet dies, daß diese möglichst exakt aufeinander abgestimmt sein müssen. In der Praxis hat sich daher mittlerweile eine Bearbeitungsweise herauskristallisiert, bei der diese Lagerstellen derart in einem Zuge hergestellt werden, daß es, um diesen Verarbeitungsschritt effektiv durchführen zu können, erforderlich ist, auch die Außenwände des Zylinderkopfes zu bearbeiten. Um die erforderliche Bewegungsfreiheit für das Verarbeitungswerkzeug herstellen zu können, werden daher entsprechende Aussparungen an der Fügefläche des Zylinderkopfes ausgebildet, die üblicherweise eine im wesentlichen halbkreisförmige Gestalt aufweisen.
• Damit liegen jedoch zusätzliche Durchbrüche in der Wandung des Zylinderkopfes vor, welche dichtens verschlossen werden müssen. Ein hierfür bereits im Zuge der Entwicklung der Erfindung angedachter Lösungsansatz bestand darin, an der Fügefläche des Zylinderkopfdeckels an den Stellen dieser Aussparung Vorsprünge anzuformen, welche eine komplementäre Gestalt zu den Aussparungen aufweisen. Dieser Ansatz hatte jedoch den Nachteil, daß damit keine flache Oberfläche an der Fügefläche des Zylinderkopfdeckels vorliegt. Der Herstellungsaufwand für den Zylinderkopfdeckel ist daher bei dieser Ausgestaltungsweise sehr hoch. Darüber hinaus ist auch ein besonders großer Aufwand zur Herstellung der Nut für den Dichtungswulst erforderlich, da diese für eine zuverlässige Abdichtwirkung der Kontur der Fügefläche am Zylinderkopfdeckel folgen muß. Auch die Dichtung selbst ist bei dieser Ausgestaltungsweise nur mit erhöhtem Aufwand herstellbar und die erforderliche Dichtheit der Anordnung kann unter der somit erforderlichen komplexen Gestalt der Dichtung leiden.
• Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß dieser weiterhin mit vertretbarem Bearbeitungsaufwand herstellbar ist, wobei die an der Schnittstelle zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderkopfdeckel erforderliche Dichtheit gewährleistet ist.
• Diese Aufgabe wird durch einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dieser zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß die Dichtung an einer Stelle mit einer Aussparung einen hierzu korrespondierend ausgebildeten Vor sprung enthält, der die Aussparung dichtend verschließt, und daß an einer Seitenfläche des Vorsprungs mindestens eine stirnseitig überstehende Lippe angeordnet ist, welche einen Rand der zugeordneten Aussparung seitlich übergreift.
• Die Erfindung verfolgt somit den neuen Lösungsansatz, den zum Verschließen der Aussparung am Zylinderkopf erforderlichen Vorsprung nicht am Zylinderkopfdeckel, sondern an der Dichtung auszubilden. Damit kann der Zylinderkopfdeckel in unveränderter Form entsprechend der herkömmlichen Ausgestaltungsweise beibehalten werden und stellt zudem weiterhin eine im wesentlichen ebene Fügefläche bereit. Die Ausgestaltung der Nut für den Wulst an der Dichtung erfordert daher keinen größeren Aufwand als bei herkömmlichen Zylinderkopfdeckeln.
• Im Rahmen der Erfindung muß somit lediglich die Dichtung neu ausgestaltet werden, was sich mit vergleichsweise geringem Fertigungsaufwand und daher kostengünstig durchführen läßt. Aufgrund seiner abdichtenden Materialeigenschaften kann der an der Dichtung ausgebildete Vorsprung somit in vorteilhafter Weise zugleich die Aussparung verschließen und eine Abdichtung in diesem Bereich herstellen.
• Dabei wird eine korrekte Positionierung dieses Vorsprungs in der Aussparung durch die Bereitstellung der wenigstens einen an einer Seitenfläche des Vorsprungs stirnseitig überstehenden Lippe gewährleistet. Mittels dieser wird im Zusammenwirken mit dem Rand der zugeordneten Aussparung eine Art Formschluß gebildet, wodurch ein unerwünschter Versatz der Dichtung weitestgehend vermieden werden kann. Insbesondere wird hierdurch in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Abdichtwirkung auch in diesem Bereich sichergestellt.
• Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor läßt sich somit zuverlässig dicht ausgestalten und dabei mit geringem Herstellungsaufwand und kostengünstig bereitstellen. Darüber hinaus zeichnet sich der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor auch durch seinen geringen Montageaufwand aus.
• Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• So können an beiden Seitenflächen des Vorsprungs stirnseitig überstehende Lippen angeordnet sein, welche die Ränder der zugeordneten Aussparung seitlich übergreifen. Damit wird die Wandung des Zylinderkopfes in diesem Bereich beidseitig umgriffen, so daß eine noch zuverlässigere Positionierung und Fixierung der Dichtung in diesem Bereich erzielbar ist. Der so hergestellte Formschluß zwischen dem Vorsprung und den Rändern der Aussparung verhindert zuverlässig einen seitlichen Versatz des Vorsprungs.
• Von weiterem Vorteil ist es, wenn die mindestens eine Lippe in dem Bereich am Vorsprung angeordnet ist, welcher den maximalen Überstand aufweist. Da dieser Bereich am weitesten von den Einspannpunkten der Dichtung zwischen den Fügeflächen am Zylinderkopfdeckel und am Zylinderkopf entfernt ist, unterliegt er der größten Gefahr einer Auslenkung aus seiner Sollage; daher wird durch die spezielle Anordnung der mindestens einen Lippe in diesem Bereich mit besonders großer Zuverlässigkeit erreicht, daß ein Versatz des Vorsprungs vermieden werden kann.
• In einer alternativen Ausgestaltungsweise können an den beiden Seitenflächen des Vorsprungs jeweils zwei Lippen symmetrisch zu dem Bereich mit dem maximalen Überstand angeordnet sein, so daß sich insgesamt vier Haltepunkte des Vorsprungs an der Aussparung ergeben. Auf diese Weise wird eine besonders zuverlässige Positionierung des Vorsprungs innerhalb der Aussparung erreicht.
• In einer weiteren alternativen Ausgestaltungsweise kann die mindestens eine Lippe über den gesamten Vorsprung entlang der zugeordneten Seitenfläche verlaufen, so daß sich ein lückenloser Formschluß im gesamten Bereich des Vorsprungs ergibt. Hierdurch wird der Vorsprung äußerst zuverlässig in seiner Position gehalten und eine ganz besonders gute Dichtwirkung erzielt.
• Der Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
• 1 eine perspektivische Detailansicht des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors; und
• 2 eine teilweise im Schnitt gehaltene Perspektivdarstellung dieses Details.
• Gemäß der Darstellung in den Figuren weist ein Verbrennungsmotor einen Zylinderkopf 2, einen Zylinderkopfdeckel 3 und eine dazwischen angeordnete Dichtung 4 auf.
• Der Zylinderkopf 2 enthält eine Wandung 21, in welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Aussparungen 22 ausgebildet sind, die eine im wesentlichen halbkreisförmige Gestalt aufweisen und die Wandung 21 durchgreifen. Entsprechende Aussparungen befinden sich auch an der hier nicht gezeigten gegenüberliegenden Seite des Zylinderkopfes 2. Die Aussparungen 22 erstrecken sich dabei von einer auf den Zylinderkopfdeckel 3 zugewandten Fügefläche des Zylinderkopfes 2 weg in die Wandung 21, wie dies in den Figuren ersichtlich ist.
• Der Zylinderkopfdeckel 3 enthält einen Flansch 31, dessen Unterseite als Fügefläche für die Verbindung mit dem Zylinderkopf 2 dient. Die Dichtung 4 ist zwischen der Fügefläche des Zylinderkopfes 2 und der Fügefläche des Zylinderkopfdeckels 3 eingequetscht, wenn die hier nicht im Detail gezeigten Befestigungsschrauben für diese Komponenten angezogen sind.
• Wie im näheren Detail aus der Schnittdarstellung in 2 ersichtlich ist, enthält die Dichtung 4 eine Hauptdichtfläche 41, welche zwischen den Fügeflächen am Zylinderkopf 2 bzw. dem Zylinderkopfdeckel 3 eingequetscht ist. Ferner enthält die Dichtung 4 einen Dichtwulst 42, der sich in eine Nut 32 im Flansch 31 des Zylinderkopfdeckels 3 erstreckt. Der Dichtwulst 42 unterstützt eine korrekte Positionierung der Dichtung 4 am Flansch 31.
• An den Stellen der Aussparungen 22 erstrecken sich Vorsprünge 43 von der Dichtung 4 in Gegenrichtung zum Dichtwulst 42. Die Vorsprünge 43 verschließen die Aussparungen 22 und dichten diese ab. An den Seitenflächen der Vorsprünge 43 sind hierbei Lippen 44 und 45 angeordnet, welche jeweils stirnseitig über die Vorsprünge 43 überstehen. Die Lippen 44 und 45 sind hierbei im Bereich des Scheitelpunkts der Vorsprünge 43 angeordnet, das heißt in dem Bereich, welcher den maximalen Überstand von der Hauptdichtfläche 41 aufweist. Die Lippen 44 und 45 übergreifen die Ränder 23 und 24 der Aussparungen 22 derart, daß sich ein Formschluß an dieser Stelle ergibt. Ein seitlicher Versatz eines Vorsprungs 43 in einer Aussparung 22 ist somit zuverlässig unterbunden.
• Wie aus 2 ferner erkennbar ist, weisen die Vorsprünge 43 an ihren Stirnflächen zudem Noppen 46 auf, mittels welchen die Dichtwirkung in diesem Bereich nochmals erhöht ist.
• Die Erfindung läßt neben der aufgezeigten Ausführungsform weitere Gestaltungsansätze vor.
• So kann es für viele Anwendungsfälle auch ausreichen, wenn nur die eine Lippe 45 auf der Innenraumseite im Zylinderkopf 2 angeordnet ist, da eine Druckbeaufschlagung und damit eine Krafteinwirkung auf die Dichtung 4 in der Regel von dieser Seite zu erwarten ist.
• Darüber hinaus ist es auch möglich, eine größere Anzahl als die beiden Lippen 44 und 45 an den Vorsprüngen vorzusehen, oder die Lippen auch um die gesamte Kontur der Vorsprünge 43 verlaufend vorzusehen.
• Die Aussparung 22 kann ferner auch eine andere Gestalt als eine halbkreisförmige Form aufweisen; beispielsweise kann sie auch mehreckig ausgebildet sein.
• In weiteren Ausführungsformen kann es auch möglich sein, daß die Dichtung 4 ohne die Noppen 46 und/oder den Dichtwulst 42 bereitgestellt ist.
• Darüber hinaus kann die Anzahl der Aussparungen 22 und damit auch der Vorsprünge 43 je nach Bauart der Verbrennungsmotors variieren. Insbesondere können diese Aussparungen auch aus anderen Gründen vorgesehen sein, als aus fertigungstechnischen Gründen für die Nockenwellenlagerungen.

Claims (5)

1. Verbrennungsmotor mit einem Zylinderkopf (2) und einem Zylinderkopfdeckel (3), welche an ihren aufeinander zu weisenden Fügeflächen mittels einer Dichtung (4) gegeneinander abgedichtet sind, wobei der Zylinderkopf (2) an der dem Zylinderkopfdeckel (3) zugewandten Fügefläche wenigstens eine die Wandung (21) des Zylinderkopfes (2) durchgreifende Aussparung (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (4) an einer Stelle mit einer Aussparung (22) einen hierzu korrespondierend ausgebildeten Vorsprung (43) enthält, der die Aussparung (22) dichtend verschließt, und daß an einer Seitenfläche des Vorsprungs (43) mindestens eine stirnseitig überstehende Lippe (44, 45) angeordnet ist, welche einen Rand (23, 24) der zugeordneten Aussparung (22) seitlich übergreift.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Seitenflächen des Vorsprungs (43) stirnseitig überstehende Lippen (44, 45) angeordnet sind, welche die beiden Ränder (23, 24) der zugeordneten Aussparung (22) seitlich übergreifen.
3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Lippe (44, 45) in dem Bereich am Vorsprung (43) angeordnet ist, welcher den maximalen Überstand aufweist.
4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Seitenflächen des Vorsprungs jeweils zwei Lippen symmetrisch zu dem Bereich mit dem maximalen Überstand angeordnet sind.
5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Lippe über den gesamten Vorsprung entlang der zugeordneten Seitenfläche verläuft.