DE19728947C2

DE19728947C2 - Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf

Info

Publication number: DE19728947C2
Application number: DE1997128947
Authority: DE
Inventors: Michael Born
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2017-07-08
Also published as: DE19728947A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Zylin derkopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf ist aus der Druck schrift DE 36 38 765 C2 bekannt. Dort ist die Zylinderkopfhaube mit Kerzen rohr-Aufnahmeöffnungen versehen, von denen jede eine im Durchmesser sich abwärts verjüngende Kegelfläche hat, weist das Kerzenrohr an seinem oberen an der Zylinderkopfhaube durch die Aufnahmeöffnung nach oben vorstehenden Endabschnitt ein Außengewindestück auf, ist rund um den oberen Endabschnitt des Kerzenrohres ein Dichtungsring mit einer ringför migen Dichtungslippe gesetzt und ist mit dem Außengewindestück des Ker zenrohres eine Befestigungsmutter verschraubt, die den Dichtungsring ab wärts drückt, so daß die Dichtungslippe des Dichtungsringes in einen Spalt zwischen der sich verjüngenden Kegelfläche in der Zylinderkopfhaube und der Außenumfangsfläche des Kerzenrohres abdichtend gepreßt wird.

Darüber hinaus zeigt die Druckschrift DE 39 43 729 A1 einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, wobei das Dichtungselement ringförmig ausgebil det ist, einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und zwischen dem Kerzen rohr und der Zylinderkopfhaube dichtend angeordnet ist.

Und schließlich ist eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf auch aus der Druckschrift DE 43 14 184 A1 bekannt. Bei dieser Brennkraftmaschine weist jedes Kerzenrohr nahe an seinem oberen Ende einen Bund auf, und liegt auf dem Bund ein O-Ring auf, so daß jede Öffnung in der Zylinderkopf haube von einem sich zu dem O-Ring hin kegelförmig erweiterten Rand um geben ist, der bei aufgeschraubter Zylinderkopfhaube den O-Ring verformt und dichtend an die Außenfläche des Kerzenrohres und an den Bund ange drückt wird.

Diese Brennkraftmaschinen mit Zylinderkopf weisen jedoch den Nachteil auf, daß die Abdichtung zwischen dem Rohr für eine Zündkerze oder ein Ein spritzventil und der Öffnung in der Zylinderkopfhaube bei Toleranzen dieser Bauteile nicht mehr aufrecht erhalten werden kann.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf zu konzipieren, welche selbst bei größeren Toleranzen der Bauteile noch eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem Rohr für eine Zündkerze oder ein Einspritzventil und der Öffnung in der Zylinderkopfhaube gewährleistet.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

In dem das Dichtungselement von seinem unteren Bereich zu seinem oberen Bereich sich konisch aufweitend ausgebildet ist und aus einem federnden Kern mit einer dichtenden Ummantelung besteht, wobei der federnde Kern eine degressive Federkennlinie aufweist, ist ein Dichtungselement zur opti malen Abdichtung zwischen dem Rohr und der Öffnung in der Zylinderkopf haube geschaffen. Dabei kann das Dichtungselement ohne weiteres auch größeren Toleranzen zwischen dem Rohr und der Öffnung in der Zylinder kopfhaube begegnen, da das Dichtungselement aufgrund der degressiven Federkennlinie wie eine Tellerfeder wirkt, wobei die Anpreßkraft zwischen der Auflagefläche des Rohres und der Unterseite der Zylinderkopfhaube bei Einhaltung eines bestimmten Toleranz- bzw. Abstandsbereiches annähernd konstant ist.

So kann zum Beispiel eine Verschiebung der Öffnung in der Zylinderkopf haube senkrecht zur Achse des Rohres durch das Dichtungselement aus geglichen werden. Denn der obere Bereich des Dichtungselementes, der sich von unten gegen den Rand der Öffnung abstützt, ist gegenüber dem unteren Bereich des Dichtungselementes, der mit dem Rohr zusammenwirkt, deutlich aufgeweitet, so daß sich der obere Bereich selbst bei einer Ver schiebung der Öffnung noch immer von unten gegen den Rand der Öffnung abstützt.

In gleicher Weise kann eine Verschiebung des Rohres zur Öffnung in der Zylinderkopfhaube ausgeglichen werden. Denn der untere Bereich des Dichtungselementes, der sich an dem Rohr abstützt, ist gegenüber dem obe ren Bereich, der mit der Zylinderkopfhaube zusammenwirkt, deutlich ver jüngt, so daß das Dichtungselement zusammen mit dem Rohr verschoben wird, wobei sich der obere Bereich jedoch noch immer von unten gegen den Rand der Öffnung abstützt.

Durch den federnden Kern weist das Dichtungselement eine ausreichende Festigkeit auf, um all jene Toleranzen der Bauteile auszugleichen, die inner halb des durch die degressive Federkennlinie bestimmten Toleranz- bzw. Abstandsbereiches liegen.

Und durch die dichtende Ummantelung des federnden Kerns ist dafür ge sorgt, daß das Dichtungselement zwischen dem Rohr und der Öffnung der Zylinderkopfhaube eine abdichtende Wirkung hat.

Zweckmäßig ist zwischen dem Rohr und dem Rand der Öffnung ein Spalt vorgesehen. Dank dieses Spalts kann es bei auftretenden Toleranzen zwi schen dem Rohr und dem Rand der Öffnung nicht zu einem Verklemmen oder Verkanten des Rohres und der Zylinderkopfhaube kommen.

Vorteilhaft besitzt das Rohr an seinem oberen Ende einen stumpfen Ab schluß, auf welchem der untere Bereich des Dichtungselementes aufliegt. Auf diese Weise kann sich das Dichtungselement direkt an dem stumpfen Abschluß des Rohres abstützen, ohne daß das Rohr zusätzliche Vorrichtun gen aufweisen muß.

Alternativ kann das Rohr auch nahe an seinem oberen Ende einen Bund tragen, auf welchem der untere Bereich des Dichtungselementes aufliegt. Dadurch ist zweifellos eine besonders sichere Abstützung des Dichtungsele mentes an dem Rohr realisiert.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung schließt sich an den unteren Bereich des Dichtungselementes ein abgewinkelter, leicht nach o ben weisender Kragen an. Mittels dieses Kragens kann sich das Dichtungs element besser an dem stumpfen Ende des Rohres abstützen. Außerdem wird durch diesen Kragen verhindert, daß der federnde Kern an der Auflage kante des unteren Bereiches die dichtende Ummantelung des Dichtungse lementes durchtrennen kann.

Zur Realisierung einer solchen degressiven Federkennlinie kann der fe dernde Kern des Dichtungselementes beispielsweise aus Stahl oder Polya mid bestehen.

Die dichtende Ummantelung des Dichtungselementes kann hingegen aus Gummi bestehen, wobei darauf zu achten ist, daß dieses Material weitge hend temperaturbeständig ist, da sie den unterhalb der Zylinderkopfhaube herrschenden Temperaturen ausgesetzt ist.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungsfigu ren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine geschnittene Teilansicht eines in einem Zylinderkopf verankerten Rohres für eine Zündkerze und einer auf dem Zylinderkopf befestigten Zylinderkopfhaube, die mittels eines Dichtungselementes gegeneinander abgedichtet sind, in einer ersten Ausführungsform

Fig. 2 eine geschnittene Teilansicht des Zylinderkopfes in einer zweiten Ausführungsform

Fig. 3 eine geschnittene Teilansicht des Zylinderkopfes in einer dritten Ausführungsform und

Fig. 4 die degressive Federkennlinie des federnden Kerns des Dichtungselementes.

Die Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf 1 weist pro Zylinder ein Rohr 2 auf, welches zur Aufnahme einer Zündkerze 3 oder eines nicht dargestell ten Einspritzventils dient. Dieses Rohr 2 schließt an seinem oberen Ende 4 stumpf ab und weist kurz unterhalb des oberen Endes 4 einen ringsumlau fenden seitlich überstehenden Bund 5 auf.

Der Zylinderkopf 1 ist von einer im wesentlichen flachen Zylinderkopfhaube 6 abgedeckt. Die Zylinderkopfhaube 6 ist in bekannter Weise mittels seitlicher Schrauben 7 an dem Zylinderkopf 1 befestigt und mittels einer umlaufenden Dichtung 8 gegenüber dem Zylinderkopf 1 abgedichtet. Die Zylinderkopf haube 6 weist oberhalb des Rohres 2 eine Öffnung 9 auf, in welche sich das obere Ende 4 des Rohres 2 hinein erstreckt. Dabei ist der Rand 10 der Öff nung 9 so dimensioniert, daß zwischen dem Rohr 2 und dem Rand 10 der Öffnung 9 ein ausreichend großer Spalt 11 verbleibt.

Die Abdichtung des Rohres 2 gegenüber der Zylinderkopfhaube 6 erfolgt durch ein Dichtungselement 12, welches sich mit seinem unteren Bereich an dem Rohr 2 und mit seinem oberen Bereich von unten gegen den Rand 10 der Öffnung 9 abstützt, wobei sich das Dichtungselement 12 von seinem unteren Bereich zu seinem oberen Bereich hin konisch aufweitet.

Das Dichtungselement 12 besteht aus einem federnden Kern 13 mit einer dichtenden Ummantelung 14.

In Fig. 1 stützt sich das Dichtungselement 12 mit seinem unteren Bereich an dem Bund 4 des Rohres 2 und mit seinem oberen Bereich von unten ge gen die Zylinderkopfhaube 6 ab.

In Fig. 2 schließt sich dagegen an den unteren Bereich des Dichtungsele mentes 12 ein abgewinkelter und leicht nach oben weisender Kragen 15 an. Dieser Kragen 15 liegt an dem Rohr 2 an und verhindert, daß der relativ steife Kern 13 die relativ weiche Ummantelung 14 durchtrennen kann. Zu dem wird durch den so ausgebildeten Kragen 15 eine verbesserte Befesti gung des Dichtungselementes 12 auf dem Rohr 2 erreicht.

In Fig. 3 ist ebenfalls ein abgewinkelter, leicht nach oben weisender Kragen 15 vorgesehen, wobei sich jedoch das Dichtungselement 12 mit dem Kragen 15 nicht an dem Bund 5 des Rohres 2, sondern unmittelbar an dem stumpf abschließenden Ende 4 des Rohres 2 abstützt. Dadurch kann das Rohr 2 in dieser Ausführungsform ganz ohne Bund auskommen.

Schließlich ist in Fig. 4 die Federkennlinie des federnden Kerns 13 des Dichtungselementes 12 gezeigt, wobei deutlich erkennbar ist, daß die An preßkraft F, mit der die Zylinderkopfhaube 6 gegen das stumpfe Ende 4 des Rohres 2 beziehungsweise gegen den Bund 5 des Rohres 2 gepreßt wird, in einem bestimmten Abstandsbereich A_min bis A_max annähernd konstant ist. Durch geeignete Dimensionierung der einzelnen Bauteile und Wahl der Tole ranzgrenzen wird dieser Abstandsbereich stets eingehalten, so daß die zwischen dem Rohr 2 und der Zylinderkopfhaube 6 herrschende Anpreßkraft F konstant gehalten wird. Bei Aufrechterhaltung dieser Anpreßkraft F_const ist eine optimale Abdichtung zwischen dem Rohr 2 und der Öffnung 9 in der Zylinderkopfhaube 6 verwirklicht. Wird diese Anpreßkraft F_const dagegen unterschritten, so wirkt das zwischen dem Rohr 2 und der Öffnung 9 in der Zylinderkopfhaube 6 angeordnete Dichtungselement 12 noch nicht dichtend.

Und wird diese Kraft überschritten, so besteht die Gefahr, daß das da zwischen angeordnete Dichtungselement 12 zerstört wird.

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf alle mögli chen anderen Ausführungsformen, die vom Wortlaut der Patentansprüche gedeckt sind.

Claims

1. Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf (1),
der pro Zylinder wenigstens ein eine Zündkerze (3) oder ein Einspritz ventil aufnehmendes Rohr (2) aufweist und
der von einer Zylinderkopfhaube (6) abgedeckt ist, die mit Öffnungen (9) versehen ist, in welche sich die oberen Enden (4) der Rohre (2) er strecken,
wobei ein Dichtungselement (12) vorgesehen ist, welches das Rohr (2) gegenüber dem Rand (10) der Öffnung (9) abdichtet, indem es sich mit seinem unteren Bereich an dem Rohr (2) und mit seinem oberen Be reich gegen den Rand (10) der Öffnung (9) abstützt,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Dichtungselement (12) von seinem unteren Bereich zu seinem o beren Bereich sich konisch aufweitend ausgebildet ist und aus einem federnden Kern (13) mit einer dichtenden Ummantelung (14) besteht, wobei der federnde Kern (13) eine degressive Federkennlinie aufweist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rohr (2) und dem Rand (10) der Öffnung (9) ein Spalt (11) vorgesehen ist.

3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) an seinem oberen Ende (4) einen stumpfen Abschluß besitzt, auf welchem der untere Bereich des Dichtungselementes (12) aufliegt.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) nahe an seinem oberen Ende (4) einen Bund (5) trägt, auf welchem der untere Bereich des Dichtungselementes (12) aufliegt.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß sich an den unteren Bereich des Dichtungselemen tes (12) ein abgewinkelter und leicht nach oben weisender Kragen (15) anschließt.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der federnde Kern (13) des Dichtungselementes (12) aus Stahl oder Polyamid besteht.

7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die dichtende Ummantelung (14) des Dichtungsele mentes (12) aus Gummi besteht.