Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfdeckeldichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 , einen Zylinderkopfdeckel mit einer derartigen Zylinderkopfdeckeldichtung sowie eine Baugruppe, die einen Motorblock und einen Zylinderkopfdeckel umfasst.

Eine derartige Zylinderkopfdeckeldichtung ist aus der Praxis bekannt und dient zum Abdichten des Übergangs zwischen einem Motorblock und einer einen Zylinderkopfde- ckel darstellenden Haube des Motorblocks. Die Zylinderkopfdeckeldichtung ist hierzu in eine Dichtungsnut der Haube eingesetzt, die einen komplexen Verlauf hat und in den Auflagebereichen der Haube ausgebildet ist. Die Zylinderkopfdeckeldichtung umfasst einen Dichtungsköiper, der einen Dichtungsfuß aufweist, der eine Fußfläche zur Anlage an einem Nutboden der Dichtungsnut bildet. An seiner dem Dichtungsfuß abgewandten Seite hat der Dichtungskörper einen Dichtungskopf, der eine Kopffläche zur Anlage an einer Dichtfläche des Motorblocks bildet. In Einbaulage ist die Haube mit dem Motorblock verschraubt, so dass ein Anpressdruck auf die Zylinderkopfdeckeldichtung bzw. dem Dichtungskörper ausgeübt wird. Dadurch wird der Dichtungskörper in der korres- pondierenden Dichtungsnut verpresst. Eine bekannte Zylinderkopfdeckeldichtung hat ausgehend von dem Dichtungsfuß bezogen auf eine vertikale Dichtungslängsmittelebe- ne beidseits eine Rippe, die ebenfalls innerhalb der Dichtungsnut angeordnet ist. Im Bereich des Dichtungskopfes bzw. anschließend an diesen weist die bekannte Dichtung einen Dichtungsquerschenkel auf. Der resultierende Querschnitt erfordert in dem entsprechenden Formwerkzeug zur Herstellung der Dichtung Hinterschnitte, was aber die Auswahl der einsetzbaren, beschädigungsfrei entformbaren Werkstoffe für die Zylinderkopfdeckeldichtung begrenzt. Zudem ist beispielsweise eine Zylinderkopfdeckeldichtung, die aus einem Elastomer, wie ACM, hergestellt ist, das trotz der Hinter- schneidung beschädigungsfrei entformbar ist, nur einsetzbar, wenn der Kraftstoff, mit dem der betreffende Motor betrieben wird, eine hohe Qualität hat. Dies ist insbesondere in Ländern wie China nicht gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zylinderkopfdeckeldichtung der einleitend genannten Gattung zu schaffen, die einerseits eine gute Entformbarkeit bei der Herstellung in einem Formwerkzeug hat und andererseits ein hohes Dichtvermögen aufweist. Zudem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopfdeckel mit einer entsprechenden Zylinderkopfdeckeldichtung sowie eine Baugruppe zu schaffen, die aus einem Motorblock und einem Zylinderkopfdeckel mit einer derartigen Zylinderkopfdeckeldichtung besteht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Zylinderkopfdeckeldichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfmdungsgemäß wird mithin eine Zylinderkopfdeckeldichtung zum Einsetzen in eine Dichtungsnut vorgeschlagen, umfassend einen Dichtungskörper mit einem Dichtungs- fuß, der eine Fußfläche zur Anlage an einem Nutboden der Dichtungsnut bildet, und mit einem dem Dichtungsfuß abgewandten Dichtungskopf, der eine Kopffläche zur Anlage an einer Dichtfläche bildet, wobei die Fußfläche einen kreisbogenförmigen Querschnitt hat und bezogen auf eine vertikale Dichtungslängsmittelebene beidseits jeweils in eine Dichtungsflanke übergeht. Die Dichtungsflanken umfassen jeweils ausgehend von der Fußfläche eine erste Keilfläche, die mit der Dichtungslängsmittelebene einen ersten Flankenwinkel aufspannt, eine zweite Keilfläche, die sich an die erste Keilfläche anschließt und mit der Dichtungslängsmittelebene einen zweiten Flankenwinkel aufspannt, der größer ist als der erste Flankenwinkel, und eine dritte Keilfläche, die sich an die zweite Keilfläche anschließt und mit der Dichtungslängsmittelebene einen dritten Flankenwinkel aufspannt, der kleiner ist als der zweite Flankenwinkel.

Die Zylinderkopfdeckeldichtung nach der Erfindung weist somit beidseits ausgehend von der Fußfläche drei aufeinanderfolgende Keilflächen auf, die bezüglich der Dichtungslängsmittelebene gleichsinnig angestellt sind. Die Keilflächen begrenzen die Bereiche des Dichtungskörpers, die in Einbaulage, das heißt im verpressten Zustand des Dichtungskörpers in die Dichtungsnut eingreifen. Das Design der Dichtung ist also so gewählt, dass der obere Bereich der Dichtung breiter ausgeführt ist und dieser Bereich im nicht verpressten Zustand durch beidseitige Keilflächen bzw. Schrägen begrenzt ist. Beim Verpressen werden diese Schrägen zu parallelen Flächen, welche sich an den Seitenflächen der Dichtungsnut abstützen können. Die Zylinderkopfdeckeldichtung nach der Erfindung hat keine Kippneigung. Zusätzlich ist das Design so gewählt, dass der Dichtungskörper die seitlichen Nutwände erst nach einem so genannten NMC-Fall (nominale Dichtungsscheibe + nominale Nutbreite ohne Toleranzen) berührt. Dadurch wird sichergestellt, dass bis zu dem NMC(Nominal Material Conditions)-Fall im verpressten Zustand der Dichtung ein Kräftegleichgewicht zwischen der Kopffläche und der Fußfläche gegeben ist, ohne dass die Dichtung die seitlichen Nutwände berührt. Das Volumen der Zylinderkopfdeckeldichtung nach der Erfindung ist vorzugsweise so gewählt, dass eine Volumenüberfüllung, das heißt eine Überfüllung der Dichtungsnut auch bei einer maximalen Temperatur von etwa 150° nicht stattfindet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Zylinderkopfdeckeldichtung nach der Erfindung ist der Dichtungskörper bezüglich der Dichtungslängsmittelebene spiegelsymmetrisch ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Dichtung eine Dichtungsnut mit rechteckigem Querschnitt symmetrisch ausfüllen kann.

Der Dichtungskörper der Zylinderkopfdeckeldichtung nach der Erfindung ist zweckmäßigerweise aus einem Elastomer, insbesondere aus einem Gummi gefertigt. Vorzugs- weise ist der Dichtungskörper aus mindestens einem Werkstoff gefertigt, der aus der Gruppe stammt, die AEM (Ethylen-Acrylat-Kautschuk), ACM (Polyacrylat-Kautschuk) und FPM (Fluorkautschuk) umfasst.

Das Elastomer hat zur Erlangung einer hohen Dichtwirkung vorzugsweise eine Shore- A-Härte von 50 bis 70 und insbesondere von 60. Eine besonders hohe Dichtwirkung kann erreicht werden, wenn die Flankenwinkel der Keilflächen klein gehalten werden. So beträgt der erste Flankenwinkel vorzugsweise zwischen 0,5° und 5°, so dass die beidseits angeordneten ersten Keilflächen einen Winkel von 1 ° bis 10° einschließen. Der zweite Flankenwinkel kann zwischen 10° und 16° betragen, so dass die zweiten Keilflächen einen Winkel zwischen 20° und 32° aufspannen. Der dritte Flankenwinkel, der der dritten Keilfläche zugeordnet ist, die in dem oberen Bereich der Dichtung liegt, beträgt vorzugsweise zwischen 0,5° und 2,5°, das heißt die beidseits angeordneten dritten Keilflächen spannen damit einen Winkel zwischen 1 ° und 5° auf. Die konische Ausbildung des oberen Bereichs bezieht sich auf den nicht verpressten Zustand der Dichtung. Im verpressten Zustand können die beiden dritten Keilflächen planparallel zueinander angeordnet sein.

Der Dichtungskörper der Zylinderkopfdeckeldichtung nach der Erfindung hat in seinem von den dritten Keilflächen begrenzten Bereich eine maximale Breite, die bezogen auf die Breite der Dichtungsnut den 0,5 -fachen bis 0,99-fachen Wert hat. Vorzugsweise beträgt die maximale Breite dieses Bereichs das 0,79-fache oder das 0,77-fache der Breite der betreffenden Dichtungsnut.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Zylinderkopfdeckeldichtung nach der Erfindung hat der von den dritten Keilflächen begrenzte Dichtungskörperbereich eine maximale Breite zwischen 2 und 4 mm. Insbesondere ist die maximale Breite in diesem Bereich aber 2,8 mm oder 2,85 mm. Bezogen auf die Tiefe der Dichtungsnut hat der Dichtungskörper der Zylinderkopfdeckeldichtung nach der Erfindung vorzugsweise eine Höhe, die dem 1,1 -fachen bis 2,0- fachen der Nuttiefe entspricht. Insbesondere hat die Dichtungshöhe aber den 1,5-fachen Wert der betreffenden Nuttiefe.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Zylinderkopfdeckeldichtung nach der Erfindung hat der Dichtungskörper eine Höhe zwischen 1 und 10 mm und insbesondere eine Höhe von etwa 9 mm.

Der Dichtungskörper der Zylinderkopfdeckeldichtung nach der Erfindung ist vorzugsweise ohne scharfe Kanten und Ecken ausgebildet. So geht die erste Keilfläche vorzugsweise mit einem Krümmungsradius von etwa 0,5 bis 1,5 mm und insbesondere von 1,0 mm in die zweite Keilfläche über. Die zweite Keilfläche geht ebenfalls vorzugsweise mit einem Krümmungsradius von 0,5 bis 1,5 mm und insbesondere von 1 ,0 mm in die dritte Keilfläche über.

Die Fußfläche des Dichtungskörpers, über die die Zylinderkopfdeckeldichtung nach der Erfindung auf dem Nutboden der betreffenden Dichtungsnut aufsteht und die beidseits in die ersten Keilflächen übergeht, hat bei einer speziellen Ausführungsform einen Krümmungsradius von 0,8 mm bis 1,1 mm und insbesondere von 0,9 mm bis 1,0 mm. Bei einer speziellen Ausführungsform beträgt dieser Krümmungsradius 0,95 mm.

Um auch ein optimales Anlageverhalten an der Dichtfläche zu erreichen, die beispiels- weise von einem Motorblock gebildet wird, hat die Kopffläche vorzugsweise ebenfalls einen kreisbogenförmigen Querschnitt, der einen Krümmungsradius von etwa 0,9 bis 1,2 mm und insbesondere von 0,95 bis 1 ,15 mm hat.

Die erste Keilfläche erstreckt sich bei einer speziellen Ausführungsform der Zylinderkopfdeckeldichtung nach der Erfindung ausgehend von der Fußfläche bis zu einer Dichtungshöhe von 4,6 bis 5,0 mm und insbesondere bis zu einer Dichtungshöhe von etwa 4,8 mm. Die Dichtungshöhe ist hierbei gemessen von dem stirnseitigen Scheitelpunkt der Fußfläche.

Die zweite Keilfläche, in die die erste Keilfläche übergeht, hat vorzugsweise eine Erstreckung, die ausgehend von der Fußfläche bis zu einer Dichtungshöhe von 5,7 bis 6,1 mm und insbesondere bis zu einer Dichtungshöhe von etwa 6,0 mm reicht.

Bei einer zumindest teilweisen Ausbildung der Zylinderkopfdeckeldichtung als so genannte I-Dichtung hat der Dichtungskörper bezogen auf seine Längserstreckung vorzugsweise zumindest bereichsweise zwischen der Kopffläche und den beidseits angeordneten dritten Keilflächen eine Übergangsfläche, die gegenüber der vertikalen Dichtungslängsmittelebene gegensinnig zu den jeweiligen drei Keilflächen angestellt ist. Dies bedeutet, dass der Dichtungskörper auch in seinem Kopibereich Konusflächen hat.

Der Dichtungskörper der Zylinderkopfdeckeldichtung nach der Erfindung kann aber zumindest bereichsweise auch einen T-förmigen Querschnitt haben. In diesem Falle weist der Dichtungskörper bezogen auf seine Längserstreckung zwischen der Kopfflä- che und den beidseits angeordneten dritten Keilflächen zumindest bereichsweise einen Dichtungsquerschenkel auf. Zweckmäßigerweise gehen die dritten Keilflächen jeweils mit einem Krümmungsradius von 0,8 bis 1 ,0 mm und insbesondere von etwa 0,9 mm in den Dichtungsquerschenkel über.

An der dem Dichtungsfuß abgewandten Seite geht die Kopffläche vorzugsweise bezogen auf die vertikale Dichtungslängsmittelebene beidseits jeweils mit einem Krümmungsradius von etwa 1 ,8 bis 2,2 mm in den Dichtungsquerschenkel über.

Der Dichtungsquerschenkel kann eine Breite von 5,5 bis 6,0 mm und insbesondere von etwa 5,75 mm haben.

Auch der Dichtungsquerschenkel ist vorzugsweise ohne scharfe Kanten ausgebildet. So hat der Dichtungsquerschenkel vorzugsweise bezogen auf die vertikale Dichtungslängsmittelebene beidseits jeweils einen oberen Querschenkelrand, der im Querschnitt gekrümmt ausgebildet ist und einen Krümmungsradius von 0,3 mm bis 0,4 mm und insbesondere von etwa 0,35 mm.

Die Erfindung hat auch einen Zylinderkopfdeckel mit einer Zylinderkopfdeckeldichtung der vorstehend beschriebenen Art zum Gegenstand.

Des Weiteren hat die Erfindung eine Baugruppe zum Gegenstand, die einen Zylinderkopfdeckel und einen Motorblock umfasst, wobei zwischen dem Zylinderkopfdeckel und dem Motorblock eine Zylinderkopfdeckeldichtung der vorstehend beschriebenen Art angeordnet ist. Die Dichtungsnut kann von dem Zylinderkopfdeckel oder dem Motorblock gebildet sein, wobei dann wiederum die Dichtfläche von dem entsprechend anderen Bauelement, das heißt von dem Motorblock oder dem Zylinderkopfdeckel gebildet ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar. Ein Ausführungsbeispiel einer Baugruppe aus einem Motorblock und einem Zylinderkopfdeckel mit einer Zylinderkopfdeckeldichtung nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt: Figur 1 eine Anordnung bzw. Baugruppe bestehend aus einem Zyiinderkopfde- ckel, einer Zylinderkopfdeckeldichtung und einem Motorblock;

Figur 2 eine Seitenwand des Zylinderkopfdeckels in einer perspektivischen

Unteransicht mit Zylinderkopfdeckeldichtung;

Figur 3 einen Schnitt durch die Zylinderkopfdeckeldichtung entlang der Linie

III- III in Figur 1 ;

Figur 4 einen Schnitt durch die Zylinderkopfdeckeldichtung entlang der Linie

IV- IV in Figur 1 ;

Figur 5 einen Figur 3 entsprechenden Schnitt der Zylinderkopfdeckeldichtung, jedoch in deren verpressten Zustand; und

Figur 6 einen Figur 4 entsprechenden Schnitt der Zylinderkopfdeckeldichtung, jedoch in deren verpressten Zustand.

In Figur 1 ist ein oberer Abschnitt eines Motorblocks 10 eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Der Verbrennungsmotor ist insbesondere als Ottomotor ausgebildet. An seiner Oberseite ist der Motorblock 10 mit einem Zylinderkopfdeckel 12 versehen. Um den Bereich zwischen dem Motorblock 10 und dem Zylinderkopfdeckel 12 abzudichten, ist zwischen diesen Bauelementen eine Zylinderkopfdeckeldichtung 14 angeordnet. Diese hat einen komplexen dreidimensionalen Verlauf und erstreckt sich insbesondere auch entlang den Rändern des Zylinderkopfdeckels 12.

Die einstückig ausgebildete Zylinderkopfdeckeldichtung 14 ist bereichsweise, beispielsweise in Bereichen A, als so genannte I-Dichtung ausgebildet und bereichsweise, beispielsweise in Bereichen B, als so genannte T-Dichtung ausgebildet.

Die Zylinderkopfdeckeldichtung 14 ist aus einem elastomeren Werkstoff hergestellt und besteht im vorliegenden Fall aus FPM (Fluorkautschuk), AEM (Acrylat-Ethylen- Kautschuk) oder ACM (Polyacrylat-Kautschuk). In den Bereichen A hat die Zylinderkopfdeckeldichtung einen im Wesentlichen I- förmigen Querschnitt, der in Figur 3 detailliert dargestellt ist und nachfolgend näher beschrieben wird.

Die nachfolgende geometrische Beschreibung des Dichtkörpers 16 bezieht sich auf den nicht verpressten Zustand der Zylinderkopfdeckeldichtung 14, der vorliegt, wenn die Zylinderkopfdeckeldichtung 14 zwar in eine Dichtungsnut 20 des Zylinderkopfdeckels 12 eingesetzt ist, der Zylinderkopfdeckel 12 aber nicht auf dem Motorblock 10 befestigt bzw. mit diesem verschraubt ist.

In den Bereichen A hat die Zylinderkopfdeckeldichtung 14 einen Dichtungskörper 16, der bezüglich einer Dichtungslängsmittelebene M spiegelsymmetrisch ausgebildet ist. Der Dichtungskörper 16 hat einen Dichtungsfuß 18, der in der Dichtungsnut 20 des Zylinderkopfdeckels 12 eingreift und mit einer Fußfläche 22 auf einem Nutboden 24 der Dichtungsnut 20 aufsteht.

Die Fußfläche 22 folgt im Querschnitt einer Kreislinie, die einen Krümmungsradius rl von 0,95 mm hat. Bezogen auf die Dichtungslängsmittelebene M geht die Fußfläche 22 beidseits in eine erste Keilfläche 26 über, die mit der Dichtungslängsmittelebene M einen Winkel otl von 3° aufspannt.

Ausgehend von dem Nutboden 24 bzw. dem Scheitelpunkt der Fußfläche 22 erstrecken sich die ersten Keilflächen 26 bis zu einer Dichtungshöhe hl von 4,79 mm. Dann gehen die ersten Keilflächen 26 jeweils mit einem Krümmungsradius r2 von 1 ,0 mm in eine zweite Keilfläche 28 über, die mit der Dichtungslängsmittelebene M einen Winkel a2 von etwa 13,4° aufspannt und bis zu einer Dichtungshöhe h2 von 5,99 mm reicht. Über einen Krümmungsradius r3 von 0,1 mm gehen die zweiten Keilflächen 28 dann jeweils in eine dritte Keilfläche 30 über, die mit der Dichtungslängsmittelebene M einen Winkel a3 von 1,5° aufspannt. An die dritten Keilflächen 30 schließt sich über einen Krümmungsradius r7 von 0,9 mm jeweils eine Übergangsfläche 32 an, die mit der Dichtungslängsmittelebene M einen Winkel von 39,45° aufspannt, jedoch gegenüber der Dichtungslängsmittelebene M gegensinnig zu den drei Keilflächen 26, 28 und 30 der gleichen Dichtungsseite angestellt ist. Die beiden Übergangsflächen 32 gehen in eine Kopffläche 34 über, die einem Dichtungskopf 36 zugeordnet ist und in Einbaulage an einer korrespondierenden Dichtfläche 37 des Motorblocks 10 anliegt. Die Kopffläche 34 folgt im Querschnitt einer Kreislinie mit einem Krümmungsradius r4 von 1,0 mm.

In den Bereichen A hat der Dichtungskörper 16 seine maximale Breite am Übergang zwischen den dritten Keilflächen 30 und den Übergangsflächen 32. Diese beträgt 2,85 mm.

Der Dichtungskörper 16 hat eine Gesamthöhe von etwa 9,0 mm. Die Dichtungsnut 20 hat eine Nuttiefe tl von 6,05 mm. Der Nutboden 24 geht über Krümmungsradien r9 von 0,6 mm in die seitlichen Nutwände über, wobei die oberen Ränder der Nutwände abgerundet sind, und zwar mit einem Krümmungsradius r8 von 0,6 mm. Die Dich- tungsnut 20 hat eine Breite von 3,6 mm.

In den Bereichen B hat die Zylinderkopfdeckeldichtung 14 einen im Wesentlichen T- förmigen Querschnitt, der in Figur 4 detailliert dargestellt ist. Dieser Querschnitt unterscheidet sich von dem Querschnitt in den Bereichen A dadurch, dass zwischen den dritten Keilflächen 30 und der Kopffläche 34 ein Dichtungsquerschenkel 38 angeordnet ist, der eine Höhe von 0,9 mm hat. Die dritten Keilflächen 30 gehen jeweils mit einem Krümmungsradius r5 von 0,9 mm in den Dichtungsquerschenkel 38 über, wohingegen die Kopffläche 34 mit einem gegensinnigen Krümmungsradius r6 von 2,0 mm beidseits der Dichtungslängsmittelebene M in den Dichtungsquerschenkel 38 übergeht. Die dem Dichtungsfuß 18 zugewandte Seite des Dichtungsquerschenkels 38 hat von dem

Scheitelpunkt der Kopffläche 34 einen Abstand von 1 ,5 mm.

In den Bereichen B, in dem die Zylinderkopfdeckeldichtung 14 T-förmig ausgebildet ist, hat der Dichtungskörper 16 in dem Bereich zwischen den dritten Keilflächen 30 eine maximale Breite von 2,8 mm. Der Dichtungsquerschenkel 38 hat eine Breite b2 von 5,75 mm. Die Dichtungsnut 20 hat in den Bereichen B eine Nuttiefe t2 von 5,2 mm. Im Übrigen entsprechen der Querschnitt bzw. das Profil der Zylinderkopfdeckeldichtung 14 in den Bereichen B dem Querschnitt bzw. dem Profil der Zylinderkopfdeckeldichtung 14 in den Bereichen A.

In den Figuren 5 und 6 ist die Zylinderkopfdeckeldichtung 14 im verpressten Zustand dargestellt. Wie zu erkennen ist, ist der Dichtungskörper 16 hierbei derart verpresst, dass er die Dichtungnut 20 weitgehend ausfüllt und die Keilflächen 30 zumindest weitgehend planparallel zueinander angeordnet sind und kraft- und formschlüssig an den seitlichen Wänden der Dichtungsnut 20 anliegen. Die Fußfläche 22 ist so verformt, dass sie plan auf dem ebenen Dichtungsboden 24 aufliegt. Entsprechend ist die Kopfflä- che 34 so verformt, dass sie plan auf der ebenen Dichtfläche 37 des Motorblocks 10 aufliegt.

Bezugszeichenliste

10 Motorblock

12 Zylinderkopfdeckel

14 Zylinderkopfdeckeldichtung

16 Dichtungskörper

18 Dichtungsfuß

20 Dichtungsnut

22 Fußfläche

24 Nutboden

26 erste Keilflächen

28 zweite Keilflächen

30 dritte Keilflächen

32 Übergangsfläche

34 Kopffläche

36 Dichtungskopf

37 Dichfläche

38 Dichtungsquerschenkel