DE10050685A1 - Zylinderkopfdichtung - Google Patents
ZylinderkopfdichtungInfo
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Abstract
Zylinderkopfdichtung für einen Verbrennungsmotor mit wenigstens einem Deckblech 5, wenigstens zwei benachbart angeordneten Brennraumöffnungen 1, 2, die durch einen Steg 3 getrennt sind, einer um die Brennraumöffnung 1, 2 am Deckblech 5 angeordneten Sicke 13 und einem benachbart zur Sicke 13 angeordneten Verformungsbegrenzer 7, 8 zum Begrenzen der Verformung der Sicke 13, wobei der Verformungsbegrenzer 7, 8 als Segment ausgebildet und im Bereich des Stegs 3 nicht ausgebildet ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderkopfdichtung
für einen Verbrennungsmotor.
Eine Zylinderkopfdichtung wird zum Dichten zwischen
Zylinderblock und Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors
verwendet. Sie muß den Brennraum nach außen bzw. zum
benachbarten Brennraum gegen den Austritt von Brenngasen
abdichten. Weiterhin müssen medienführende Durchgangsöffnungen
für Kühlmittel und Schmiermittel abgedichtet werden.
Herkömmliche Zylinderkopfdichtungen bestehen aus 2 oder 3
Metallblechlagen, wie z. B. aus einem Deckblech und einem
Beilageblech oder aus einem Deckblech, einem Distanzblech
(bzw. Mittelblech) und einem Bodenblech. Um die
medienführenden Öffnungen und um die Brennraumöffnung herum
sind im Boden- und/oder im Deckblech Sicken geprägt, die
vergleichbar einer Tellerfeder in Form einer Vollsicke oder
einer Halbsicke ausgebildet sein können.
Beim Verschrauben von Zylinderkopf und Zylinderblock werden
diese Sicken verformt, wodurch entlang ihres Verlaufs eine
entsprechend der Charakteristik der jeweiligen Sicke hohe
Linienpressung erzeugt wird. Dabei erzeugen Vollsicken eine
höhere Pressung als Halbsicken.
Die Sicken wirken während des Motorbetriebs wie dynamisch
belastete Federn, die besonders in der Nähe des Brennraums
starken Schwellbeanspruchungen ausgesetzt sind.
Verpresst man eine Sicke ohne Schutzmaßnahmen, so wird die
Sicke flach gedrückt und somit überdehnt. Dadurch befindet
sich die Sicke während des Motorbetriebs in einem sehr
ungünstigen Kennlinienbereich mit hoher Progression. Werden
die Spannungen in den Blechen zu hoch, so kann ein Sickenbruch
auftreten.
Bei dynamisch hoch belasteten Motoren ergreift man daher
Schutzmaßnahmen, um einen Bruch der um den Brennraum herum
angeordneten Sicke zu verhindern. Dazu werden im Aufbau der
Zylinderkopfdichtung im Bereich der Sicke Verformungsbegrenzer
bzw. Stopper vorgesehen, die nur eine bestimmte maximale
Verformung der Sicke beim Verpressen der Zylinderkopfdichtung
zulassen, indem der Verformungsbegrenzer eine stützende
Barriere zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock bildet. Somit
ruht der Zylinderkopf bis zu einem gewissen Grad auf diesem
Verformungsbegrenzer. Der Verformungsbegrenzer wird
üblicherweise ausgebildet, indem im Beilageblech oder im
Distanzblech (Mittelblech) benachbart zur im Deckblech oder im
Bodenblech ausgebildeten Sicke eine Materialverdickung
ausgebildet wird. Hierdurch wird im Bereich der Sicke ein
ringförmiger Absatz oder eine ringförmige Nut gebildet, in die
sich die Sicke teilweise hinein verformt, wobei die
Materialverdickung als Anschlag bzw. Stopper dient, so daß die
maximale Verformung der Sicke beim Verschrauben von
Zylinderkopf und Zylinderblock begrenzt wird.
Eine herkömmliche Zylinderkopfdichtung, wie sie in der
DE 197 19 328 C1 gezeigt ist, hat einen dreischichtigen Aufbau. Ein
Beilageblech ist auf beiden Seiten mit jeweils einem Deckblech
versehen. Um die Brennraumöffnung herum ist das Beilageblech
ringförmig umgebördelt, um eine Materialverdickung
auszubilden, die als Verformungsbegrenzer für eine im Deckblech
außerhalb der Materialverstärkung angeordneten Sicke dient.
Ein Verformungsbegrenzer kann auch in Form einer im
Querschnitt omegaförmigen Sicke vorliegen, die im etwas dicker
und damit verformungssteifer ausgebildeten Beilageblech bzw.
Distanzblech um die Brennraumöffnung herum ausgebildet ist.
Bei Motoren mit sehr geringem Zylinderabstand und großen
Kolbendurchmessern wird der Steg zischen zwei benachbarten
Zylinderrohren derart schmal, daß die zwei benachbarten
Verformungsbegrenzer im Stegbereich nur noch einen minimalen
Abstand zueinander aufweisen, oder sogar ineinander laufen.
Damit ist es schwierig eine im Deckblech angeordnete Sicke
radial außerhalb des Verformungsbegrenzers, also geschützt
hinter dem Verformungsbegrenzer unterzubringen. Folglich
werden in diesem Stegbereich die im Deckblech oder Bodenblech
ausgebildeten Sicken zwangsläufig über dem Verformungs
begrenzer oder im schmalen Spalt zwischen zwei benachbarten
Verformungsbegrenzern angeordnet. Was dazu führt, daß die im
Stegbereich-angeordneten Sicken übermäßig verformt, bzw. platt
gedrückt werden und die Gefahr von Sickenbruch gegeben ist.
Weiterhin besteht die Gefahr, daß im Stegbereich, an dem zwei
Verformungsbegrenzer zusammen laufen oder sehr dicht
beieinander liegen, eine sehr hohe Stützwirkung vorhanden ist,
wodurch viel Spannkraft in der Verschraubung zwischen
Zylinderkopf und Zylinderblock ungenutzt verloren geht.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
eine Zylinderkopfdichtung für mehrere nebeneinander
angeordnete Brennräume zu Verfügung zu stellen, die auch bei
hoch belasteten Motoren und eng aneinander liegenden
Brennräumen eine sehr gute Abdichtung gewährleistet, wobei
eine Spannkraft in der Verschraubung zwischen Zylinderkopf und
Zylinderblock optimal genutzt wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Zylinderkopfdichtung mit
den Merkmalen von Patentanspruch 1.
Indem im Stegbereich zwischen zwei benachbarten Brennräumen
die Verformungsbegrenzer ausgespart sind, können die
Brennräume eng aneinander liegen und es kommt im Stegbereich
zu keiner übermäßigen Stützwirkung durch die
Verformungsbegrenzer. Eine Überpressung der Sicken im
Stegbereich wird verhindert wodurch ein Sickenbruch in diesem
Bereich ebenso vermieden wird. Durch die segmentartig
vorhandenen Verformungsbegrenzer wird dennoch eine
hinreichende Stützwirkung für die Sicken im Segmentbereich
gewährleistet. Demzufolge kann der Brennraum an seinem ganzen
Umfang hervorragend abgedichtet werden, wobei ein enger
Brennraumabstand möglich ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist der
Verformungsbegrenzer als eine Verdickung, eine Aufdoppelung
oder eine schwer verformbare Omegasicke ausgebildet.
Insbesondere die Ausbildung in Form einer schwer verformbaren
Omegasicke ist vorteilhaft, da diese eine gewisse
Nachgiebigkeit hat, die Unebenheiten und Verzug in der Fuge
zwischen Zylinderkopf und Zylinder in gewissen Grenzen
ausgleichen kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung nimmt die Höhe des
Verformungsbegrenzers zum Stegbereich hin, bevorzugt in Form
einer Rampe, nach und nach auf Null ab, wodurch eine lokale
Überpressung von Zylinderkopf und Zylinderblock im Auslauf des
Verformungsbegrenzers vermieden werden kann. Hierbei kann die
Form der Rampe auf vorteilhafte Weise auf die örtlichen
Gegebenheiten abgestimmt werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist ein
Beilageblech über oder unter dem Deckblech angeordnet, wobei
der Verformungsbegrenzer nicht am Deckblech sondern am
Beilageblech ausgebildet ist. Durch diese Funktionstrennung
kann für jedes Blech das geeignete Material und die geeignete
Blechdicke auf vorteilhafte Weise ausgewählt werden.
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft den Verformungs
begrenzer zwischen dem Rand des Brennraums und der Sicke
anzuordnen, da dann die Sicke zumindest in dem Segment mit
Verformungsbegrenzer geschützt hinter dem Verformungsbegrenzer
angeordnet werden kann.
Vorteilhaft ist es auch, die Sicke als eine Halbsicke
auszubilden, wobei die Halbsicken zweier benachbarte
Brennraumöffnungen im Bereich des Stegs eine Vollsicke
ausbilden.
In einer vorteilhaften Ausführung ist das Beilageblech auf
beiden, Seiten mit einem Deckblech versehen, wobei die beiden
Deckbleche identisch oder zumindest ähnlich ausgebildet sind.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen definiert.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird im folgenden unter
Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben,
wobei:
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße
Zylinderkopfdichtung, wobei ein Ausschnitt im Bereich zweier
benachbarter Brennraumöffnungen dargestellt ist;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A
nach Fig. 1 an der engsten Stelle der zwei benachbarten
Brennraumöffnungen;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B
nach Fig. 1;
Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie C-C
nach Fig. 1;
Gemäß Fig. 1 ist der Bereich einer Zylinderkopfdichtung
zwischen einer kreisförmigen Brennraumöffnung 1 und einer
benachbarten Brennraumöffnung 2 dargestellt, wobei zwischen
den Brennraumöffnungen 1 und 2 ein relativ schmaler Steg 3
ausgebildet wird. Gemäß Fig. 2 bis 4 umfaßt die
Zylinderkopfdichtung im Querschnitt gesehen ein Beilageblech
4, das zwischen einem Deckblech 5 und einem Bodenblech 6
angeordnet ist, so daß die Zylinderkopfdichtung drei
übereinander angeordneten Blechlagen 4, 5 und 6 hat. Das
Beilageblech 4 hat eine Dicke d, die bevorzugt viermal so dick
wie das Deckblech 5 oder das Bodenblech 6 ist, wodurch das
Beilageblech 4 über eine relativ hohe Steifigkeit verfügt.
Benachbart zum Rand 1a der Brennraumöffnung 1 bzw. zum Rand 2a
der Brennraumöffnung 2 hat das an sich ebene Beilageblech 4
einen parallel zum Brennraumrand 1a verlaufenden
Verformungsbegrenzer 7, der als eine omegaförmige Sicke bzw.
als eine Omegasicke 8 ausgebildet ist. Die Omegasicke 8 ist
eine Prägung, die im Querschnitt gesehen die Form einer
Vollsicke hat, um einen parallel zur Brennraumöffnung 1, 2
angeordenten Streifen einer Materialverdickung auszubilden.
Die Omegasicke 8 hat benachbart zum Brennraumrand 1a, 2a eine
ansteigende Flanke 9, daran anschließend einen
Plateauabschnitt 10 und daran anschließend eine abfallende
Flanke 11 (Fig. 4). Der Plateauabschnitt 10 hat eine Dicke s,
die bevorzugt um 10% bis 20% dicker ist, als die Dicke d des
Beilageblechs 4 selbst. Aufgrund der relativ großen Dicke d
des Beilageblechs 4 ist die Omegasicke 8 beim Verspannen des
Zylinderkopfes (nicht dargestellt) mit dem Zylinderblock
(nicht dargestellt) nicht verformbar oder nur geringfügig
verformbar.
Die Omegasicke 8 ist bis auf den Steg 3 zwischen zwei
benachbarten Zylindern um die Brennraumöffnungen 1 und 2
ausgebildet. Zum Steg 3 hin läuft die Omegasicke 8 in Form
einer Rampe 12 von der Dicke s auf die Dicke d des
Beilageblechs 4 aus (Fig. 3), so daß im Bereich des Stegs 3
keine Omegasicke 8 ausgebildet ist und die Dicke des
Beilageblechs 4 der normalen Dicke d entspricht.
Im an sich ebenen Deckblech 5 ist von der Brennraumöffnung 1
gesehen außerhalb der Omegasicke 8 zunächst eine erste
Halbsicke 13 ausgebildet, die um die komplette
Brennraumöffnung 1 oder 2 umläuft (Fig. 2 bis 4). Die erste
Halbsicke 13 ist parallel und beabstandet zur abfallenden
Flanke 11 der Omegasicke 8 ausgebildet. Weiter außerhalb der
Brennraumöffnung 1 oder 2 ist zur ersten Halbsicke 13
beabstandet eine zweite Halbsicke 14 ausgebildet. Die zweite
Halbsicke 14 der Brennraumöffnung 1 stößt im Bereich der
Rampe 12 auf die zweite Halbsicke 14 Brennraumöffnung 2.
Demnach ist die zweite Halbsicke 14 in etwa nur im Bereich der
Omegasicke 8 ausgebildet, wobei sich in diesem Bereich die
erste Halbsicke 13 und die zweite Halbsicke 14 zu einer
Vollsicke 15 ergänzen.
Im Bereich des Steges 3 nähert sich die erste Halbsicke 13 des
Brennraums 1 und die erste Halbsicke 13 des Brennraums 2
aneinander an, so daß die beiden ersten Halbsicken 13, 13 im
Bereich des Stegs 3 eine Vollsicke 16 ausbilden. Da der
Bereich des Stegs 3 relativ schmal ist, verlaufen die beiden
Halbsicken 13, 13 der benachbarten Brennräume 1 und 2 im
Bereich des Stegs 3 parallel zueinander.
Das Bodenblech 6 ist symmetrisch zum Deckblech 5 ausgebildet,
wobei die Blechebene des Beilageblechs 4 die Symmetrieebene
ist.
Bei einer Brennraumöffnung 1 oder 2, die auf beiden Seiten
eine benachbarte Brennraumöffnung hat, ist die Omegasicke 8
als zwei sich symmetrisch gegenüberliegende Kreissegmente
ausgebildet, die in ihren jeweiligen Endabschnitten in Form
der Rampe 12 in den Steg 3 auslaufen. Bei einer außen
liegenden Brennraumöffnung 1, 2, die nur einen benachbarten
Brennraum 1, 2 hat, läuft die Omegasicke 8 bis auf den Steg als
Kreissegment um den Brennraum 1, 2 um.
Die Rampe 12 ist bezüglich ihrer Länge L und Ihrer Steigung
derart an die jeweiligen Gegebenheiten angepaßt, daß eine
lokale Überpressung von Zylinderkopf und Zylinderblock im
Auslauf der Omegasicke 8 vermieden wird.
Beim Verpressen von Zylinderkopf mit Zylinderblock wirkt die
Omegasicke als Verformungsbegrenzer bzw. als Stopper für die
Sicken 13, 14, 15 und 16, wobei sich die Stützwirkung der
Omegasicke bis in den Bereich des Stegs 3 fortsetzt, und auch
dort ein Plattdrücken bzw. Verquetschen der Sicken 13 und 16
verhindert.
Anstatt eine Omegasicke in einem Beilageblech vorzusehen kann
direkt in einem Deckblech ein Verformungsbegrenzer in Form
einer Umbördelung entlang der Brennraumöffnung oder Form einer
geeigneten Aufdopplung ausgebildet sein. In diesem Fall wird
die Umbördelung oder Aufdopplung im Bereich des Stegs
ausgespart, wobei die Aufdopplung oder die Umbördelung am
Übergang in den Bereich des Stegs zu einer kontinuierlich in
den Steg hinein auslaufenden Rampe geformt ist.
Claims (9)
1. Zylinderkopfdichtung für einen Verbrennungsmotor mit
wenigstens einem Deckblech (5), wenigstens zwei benachbart
angeordneten Brennraumöffnungen (1, 2), die durch einen Steg
(3) getrennt sind, einer um die Brennraumöffnung (1, 2) am
Deckblech (5) angeordneten Sicke (13) und einem benachbart zur
Sicke (13) angeordneten Verformungsbegrenzer (7, 8) zum
Begrenzen der Verformung der Sicke (13), dadurch
gekennzeichnet, daß der Verformungsbegrenzer (7, 8) als
Segment ausgebildet ist, wobei der Verformungsbegrenzer (7, 8)
im Bereich des Stegs (3) nicht ausgebildet ist.
2. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Verformungsbegrenzer (7, 8) als eine
Verdickung, eine Aufdoppelung, eine Umbördelung oder eine
schwer verformbar Omegasicke (8) ausgebildet ist.
3. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Höhe des Verformungsbegrenzers (7, 8)
zum Bereich des Stegs (3) hin, bevorzugt in Form einer Rampe
(12), nach und nach auf Null abnimmt.
4. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Beilageblech (4) über oder
unter dem Deckblech (5) angeordnet ist, wobei der
Verformungsbegrenzer (7) in Form einer Omegasicke (8) am
Beilageblech (4) ausgebildet ist.
5. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungsbegrenzer (7, 8)
zwischen dem Rand (1a, 2a) der Brennraumöffnung (1, 2) und der
Sicke (13) angeordnet ist.
6. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (13) eine Halbsicke ist,
wobei die Halbsicken (13, 13) zweier benachbarter
Brennraumöffnungen (1, 2) im Bereich des Stegs (3) eine
Vollsicke (16) ausbilden.
7. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Deckblech (5)aus einem
Federstahl hergestellt ist.
8. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Beilageblech (4) auf der dem Deckblech
(5) gegenüberliegenden Seite mit einem Bodenblech (6) versehen
ist, das zum Deckblech (5) ähnlich oder gleich ausgebildet
ist.
9. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zylinderkopf und/oder dem
Zylinderblock zugewandte Seite der Zylinderkopfdichtung mit
einer ducktilen Schicht, bevorzugt aus Aluminium oder Kupfer,
versehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000150685 DE10050685A1 (de) | 2000-10-13 | 2000-10-13 | Zylinderkopfdichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000150685 DE10050685A1 (de) | 2000-10-13 | 2000-10-13 | Zylinderkopfdichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10050685A1 true DE10050685A1 (de) | 2002-04-18 |
Family
ID=7659611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000150685 Ceased DE10050685A1 (de) | 2000-10-13 | 2000-10-13 | Zylinderkopfdichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10050685A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004031491B4 (de) * | 2004-06-30 | 2013-01-03 | Federal-Mogul Sealing Systems Gmbh | Flachdichtung |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4305974C1 (de) * | 1993-02-26 | 1994-05-05 | Klinger Ag Zug | Metallische Flachdichtung |
DE19531232A1 (de) * | 1995-08-25 | 1997-02-27 | Elringklinger Gmbh | Metallische Zylinderkopfdichtung |
-
2000
- 2000-10-13 DE DE2000150685 patent/DE10050685A1/de not_active Ceased
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