DE10123487A1 - Zylinderkopfdichtung für Motoren mit Zylinderbuchsen - Google Patents

Abstract

Für einen Motor mit Zylinderbuchsen vorgesehene Zylinderkopfdichtung mit einer mindestens im wesentlichen metallischen und mindestens eine Metallblechlage aufweisenden Dichtungsplatte, wobei die Metallblechlage für jeden Brennraum eine dessen Abdichtung dienende und ihn kreisringförmig umschließende Sicke aufweist; um das Risiko des Auftretens von Rissen an der Wurzel des Buchsenendes einer Zylinderbuchse zu vermindern, wird die Zylinderkopfdichtung so ausgebildet, daß die Sicke über dem Buchsenbund liegt und die Materialstärke der Zylinderkopfdichtung in einem zum Brennraum konzentrischen und an diesen angrenzenden Ringbereich kleiner ist als in dem an diesen Ringbereich radial nach außen unmittelbar angrenzenden Bereich der Zylinderkopfdichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfdichtung zur Abdich­ tung eines Dichtspalts zwischen Zylinderkopf und Motorblock eines Hubkolben-Verbrennungsmotors, dessen Motorblock für jeden Brennraum mit einer Zylinderbuchse versehen ist, welche an ihrem zylinderkopfseitigen Ende einen flanschartigen Buchsenbund besitzt.

Bei Zylinderkopfdichtungen für moderne Hochleistungsmotoren handelt es sich um im wesentlichen metallische Dichtungen mit einer Dichtungsplatte aus einer einzigen Stahlblechlage oder mehreren aufeinandergelegten Metallblechlagen, deren Haupt­ oberflächen vollflächig oder partiell mit einer meist elasto­ meren Beschichtungsmasse beschichtet sein können. Bei einer solchen Zylinderkopfdichtung kann es sich um eine sogenannte Einzeldichtung handeln, mit der nur um einen einzigen Brenn­ raum herum abgedichtet wird (bei einem Mehrzylindermotor werden dann mehrere solche Einzeldichtungen nebeneinander angeordnet), in der überwiegenden Zahl der Fälle hat die Zylinderkopfdichtung jedoch mehrere Brennraum-Durchgangs­ öffnungen (eine für jeden Brennraum), um so mit einer ein­ zigen Zylinderkopfdichtung alle in einer Reihe nebeneinander liegende Brennräume abdichten zu können (ein V-Motor benötigt natürlich zwei solcher Zylinderkopfdichtungen). Um um einen Brennraum herum zuverlässig abzudichten, sind dort die höch­ sten spezifischen Flächenpressungen zwischen Zylinderkopf­ dichtung und Motorblock bzw. Zylinderkopf erforderlich, d. h. um einen Brennraum herum werden nach dem Anziehen der Zylin­ derkopfschrauben die höchsten Abdichtkräfte (pro Flächen­ einheit) in den Motorblock bzw. bei mit Zylinderbuchsen ver­ sehenen Motoren in die Zylinderbuchse eingeleitet; für diese örtliche Erhöhung der Abdichtkräfte sorgt bei einer metalli­ schen Zylinderkopfdichtung meist eine in der Metallblechlage bzw. in mindestens einer der Metallblechlagen ausgebildete Sicke, welche in einer Draufsicht auf die Metallblechlage einen zu deren Brennraum-Durchgangsöffnung konzentrischen und in sich geschlossenen Kreisring bildet. Bei der Sicke kann es sich um eine sogenannte Vollsicke handeln, welche einen unge­ fähr U-förmigen Querschnitt aufweist, oder aber um eine soge­ nannte Halbsicke, deren Querschnitt einer etwas flachge­ zogenen Stufe bzw. einem etwas flachgezogenen Z entspricht. Damit die Sicke im Motorbetrieb der Motordynamik Rechnung tragen kann - durch den Brennraumdruck wird der Dichtspalt periodisch aufgeweitet -, müssen im Bereich der Sicke höhere Abdichtkräfte übertragen werden, damit durch eine höhere Vor­ spannung des Abdichtsystems zusätzlich zu einer Elastizität der Sicke die Bauteilelastizität der Motorbauteile Zylinder­ kopf, Motorblock und Zylinderbuchse ausgenützt wird. Hieraus folgt, daß die gesickte Metallblechlage aus Stahlblech be­ stehen muß, und die Sicke muß in radialem Abstand vom Brenn­ raum angeordnet werden, damit im Motorbetrieb trotz der hohen Brenngastemperaturen die elastischen Eigenschaften des Ab­ dichtsystems erhalten bleiben.

Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer bekannten Kon­ struktion (im Querschnitt) mit einer einlagigen Zylinderkopf­ dichtung 10, welche zwischen einem Zylinderkopf 12 und einem Motorblock 14 samt Zylinderbuchse 16 eingespannt werden kann (zum Zwecke einer übersichtlicheren Darstellung zeigt die Fig. 1 die Bauteile vor dem Anziehen der nicht dargestellten Zylinderkopfschrauben). Der von der Zylinderbuchse 16 um­ schlossene und nur teilweise dargestellte Brennraum wurde mit 18 bezeichnet. Zur Aufnahme eines flanschartigen Buchsen­ bundes 20 der Zylinderbuchse 16 hat der Motorblock 14 eine in der Draufsicht kreisringförmige, zum Brennraum konzentrische und im Querschnitt stufenartige Aussparung 22, deren Boden­ fläche 24 der Abstützung des Buchsenbundes 20 dient, welcher einen geringen Überstand hat, d. h. der Buchsenbund steht geringfügig über die Dichtfläche 14a des Motorblocks über. Die Zylinderkopfdichtung 10 hat eine Brennraum-Durchgangs­ öffnung 26 und eine zum Brennraum 18 konzentrische, diesen kreisringförmig umschließende Sicke 28, welche im radialen Abstand von der Brennraum-Durchgangsöffnung 26 angeordnet ist. Bei der in Fig. 1 dargestellten bekannten Konstruktion hat die Zylinderbuchse 16 einen sogenannten Feuerbund 30, vor dem die Zylinderkopfdichtung 10 endet und der eine kreisring­ förmige, zum Brennraum 18 konzentrische Auflagefläche 32 der Zylinderbuchse für die Zylinderkopfdichtung 10 nach oben überragt und dem Zweck dient, die Sicke 28 vor einer Über­ hitzung zu schützen. Da nach dem Anziehen der Zylinderkopf­ schrauben die höchsten Abdichtkräfte (pro Flächeneinheit) im Bereich der Sicke 28 in die Zylinderbuchse 16 eingeleitet werden, und da bei der in Fig. 1 dargestellten bekannten Konstruktion die Sicke 28 und ein sich an diese radial nach innen anschließender innerer Ringbereich 36 der Zylinderkopf­ dichtung 10 über dem über den kreiszylindrischen Teil der Zylinderbuchse 16 radial vorstehenden Bereich des Buchsen­ bunds 20 liegen, werden diese hohen Abdichtkräfte über diesen Teil des Buchsenbundes 20 in die darunter liegende Boden­ fläche 24 der Aussparung 22 des Motorblocks 14 eingeleitet. Nachteilig an dieser bekannten Konstruktion ist nicht nur, daß durch den Feuerbund 30 die Herstellkosten der Zylinder­ buchse 16 erhöht werden, sondern auch die Existenz eines verhältnismäßig großen sogenannten Schadstoffraums 40 zwischen der die Brennraum-Durchgangsöffnung 26 begrenzenden radial inneren Kante der Zylinderkopfdichtung 10, dem Zylinderkopf 12, der oberen Stirnfläche des Feuerbunds 30 und dem Brennraum 18, und derartige Schadstoffräume verschlech­ tern die Abgasqualität des Motors. In diesem Zusammenhang muß man sich auch vor Augen halten, daß im Motorbetrieb die im Brennraum 18 herrschenden hohen Brenngasdrücke um den Brenn­ raum herum zu einem periodischen Aufweiten des Dichtspalts zwischen dem Zylinderkopf 12 und der Zylinderbuchse 16 führen.

In Fig. 2 ist eine andere denkbare Konstruktion ohne Feuer­ bund in einer der Fig. 1 entsprechenden Weise dargestellt; in Fig. 2 wurden dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 ver­ wendet, jedoch unter Hinzufügung eines Strichs, weshalb die in Fig. 2 dargestellte Konstruktion nur insoweit beschrieben werden wird, als sie von der Konstruktion gemäß Fig. 1 ab­ weicht. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 weist die Zylin­ derbuchse 16' an ihrer dem Zylinderkopf 12' zugewandten Stirnseite eine Auflagefläche 32' auf, welche bei der ge­ strichelt dargestellten Modifikation bis zum Brennraum 18' plan ist und eine zur nicht dargestellten (vertikal ver­ laufenden) Brennraumachse senkrechte Ebene bildet. Hingegen weist die mit ausgezogenen Linien dargestellte Modifikation der Zylinderbuchse 16' an ihrer dem Zylinderkopf 12' zuge­ wandten Stirnseite eine Aussparung 42' auf, die die Gestalt einer unmittelbar an den Brennraum 18' angrenzenden kreis­ ringförmigen, zum Brennraum konzentrischen Ausdrehung besitzt und sich in radialer Richtung nicht bis in den Bereich des eigentlichen Buchsenbundes 20' erstreckt, sondern - in einer axialen Draufsicht auf die Zylinderbuchse 16' - höchstens bis zum Außendurchmesser des Buchsenzylinders 44', d. h. des kreiszylindrischen Bereichs der Zylinderbuchse. Bei beiden der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsformen erstreckt sich die Zylinderkopfdichtung 10' mit ihrem inneren Ringbereich 36' bis zum Brennraum 18', d. h. bis zum Innendurchmesser der Zylinderbuchse 16', und bei der Modifikation mit der Aus­ sparung 42' liegt die sich auf der Zylinderbuchse abstützende Sicke 28' radial außerhalb der Aussparung 42'. Zu der Modifi­ kation ohne die Aussparung 42' sei ergänzend noch bemerkt, daß bei dieser Ausführungsform im eingebauten Zustand auch der innere Ringbereich 36' der Zylinderkopfdichtung 10' zwischen Zylinderkopf 12' und Zylinderbuchse 16' gepreßt wird, und daß im Motorbetrieb diese Pressung schwankt, und zwar infolge einer gewissen Abflachung der Sicke 28' aufgrund dynamischer und thermischer Belastungen des Motors. Bei einer Pressung des inneren Ringbereichs 36' der Zylinderkopf­ dichtung 10' werden aber Biegemomente in die Zylinderbuchse 16' eingeleitet, die an der in Fig. 2 mit X bezeichneten Stelle zu erheblichen Zugspannungen in der Zylinderbuchse führen, welche sogenannte Kragenabrisse zur Folge haben können, nämlich zu einem Einreißen der Zylinderbuchse am Übergang des Buchsenbunds 20' in den Buchsenzylinder 44'. Dies verdeutlicht, natürlich stark überzeichnet, die Fig. 3: Wird an der Stelle des Pfeils F eine erhebliche Pressung (Druckbeanspruchung), nämlich die Dichtkraft F, in die allein über die Bodenfläche 24' der Aussparung 22' des Motorblocks 14' abgestützte Zylinderbuchse 16' eingeleitet, ergibt sich an der Zylinderbuchse ein Kippmoment in Höhe des Produkts aus der Dichtkraft F und dem in Fig. 3 eingezeichneten Hebelarm a, und dieses Kippmoment wird auch noch erhöht durch das Ab­ flachen der Sicke 28' aufgrund dynamischer und thermischer Belastungen des Motors sowie einer im Motorbetrieb auftreten­ den Durchbiegung des Zylinderkopfs im Bereich der Achse des Brennraums 18'. Um die durch dieses Kippmoment in der Zylin­ derbuchse hervorgerufenen Zugspannungen und damit das Risiko von Kragenabrissen der Zylinderbuchse zu minimieren, kann man die Zylinderbuchse mit der in Fig. 2 dargestellten Aussparung 42 versehen, welche eine Verminderung oder gar Beseitigung der Pressung der Zylinderkopfdichtung 10' über deren inneren Ringbereich 36' zur Folge hat - wie sich aus Fig. 2 ergibt, bewirkt die Aussparung 42', daß im Bereich der Zylinderbuchse 16' die Dichtkräfte in den flanschartig überstehenden Buch­ senbund 20' eingeleitet werden, so daß der Buchsenbund nur gepreßt wird und an seiner "Wurzel" X keine Zugspannungen entstehen können.

Die Fig. 1 und 2 verdeutlichen auch das mit diesen Kon­ struktionen verbundene Dilemma: Hält man den inneren Ring­ bereich 36 der Zylinderkopfdichtung in radialer Richtung kurz, so wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, ergibt sich selbst im Falle des Vorhandenseins eines die Herstellkosten erhöhenden sogenannten Feuerbundes 30 ein verhältnismäßig großer Schadstoffraum; verkleinert oder beseitigt man den Schadstoffraum durch einen in radialer Richtung großen inneren Ringbereich 36' der Zylinderkopfdichtung (siehe Fig. 2) und durch Verzicht auf die Aussparung 42', ergibt sich das Risiko von Kragenabrissen; kombiniert man zur Beseitigung dieses Risikos einen in radialer Richtung großen inneren Ringbereich 36' mit einer Aussparung 42' der Zylinderbuchse, ergeben sich höhere Produktionskosten (durch die verhältnis­ mäßig aufwendige Herstellung der Aussparung 42').

Ausgehend von diesen von der Firma Elring Klinger AG gewonne­ nen Erkenntnissen über die Ursachen für die sogenannten Kragenabrisse an Zylinderbuchsen lag der Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, eine möglichst kostengünstige Lösung für das Problem zu schaffen, das Risiko von Kragenabrissen an Zylin­ derbuchsen zu beseitigen, ohne gleichzeitig einen nennens­ werten Schadstoffraum in Kauf nehmen zu müssen und eine der Brennraumabdichtung dienende Sicke unmittelbar den heißen Brenngasen auszusetzen.

Zur Lösung dieses Problems ging der Erfinder aus von einer Zylinderkopfdichtung zur Abdichtung eines Dichtspalts zwischen Zylinderkopf und Motorblock eines Hubkolben-Ver­ brennungsmotors, dessen Motorblock für jeden Brennraum mit einer Zylinderbuchse versehen ist, welche an ihrem zylinder­ kopfseitigen Ende einen flanschartigen Buchsenbund mit einer dem Zylinderkopf zugewandten ersten Stirnfläche und einer von dieser abgewandten zweiten Stirnfläche besitzt, wobei der Brennraum einen Durchmesser A, der Buchsenbund in seiner ersten Stirnfläche eine ringförmige, zum Brennraum konzen­ trische Auflagefläche für die Zylinderkopfdichtung mit einem Außendurchmesser B sowie einem Innendurchmesser C und die zweite Buchsenbund-Stirnfläche einen Innendurchmesser D auf­ weist, wobei die Zylinderkopfdichtung für jeden Brennraum eine Brennraum-Durchgangsöffnung aufweist und eine mindestens im wesentlichen metallische Dichtungsplatte mit mindestens einer Metallblechlage besitzt und der Motorblock in seiner dem Zylinderkopf zugewandten Dichtfläche eine in der Drauf­ sicht ringförmige, zum Brennraum konzentrische und im Quer­ schnitt stufenartige, der Aufnahme des Buchsenbunds dienende Aussparung mit einer ringförmigen Bodenfläche zum Aufliegen der zweiten Buchsenbund-Stirnfläche aufweist, und wobei die Zylinderkopfdichtung in der bzw. einer Metallblechlage eine in radialem Abstand von der Brennraum-Durchgangsöffnung ange­ ordnete, einen zu letzterer konzentrischen Ring bildende Sicke aufweist.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine solche Zylinderkopf­ dichtung für einen Motor, bei dem der Durchmesser C dem Durchmesser A entspricht, so zu gestalten, daß sie die folgenden Merkmale aufweist:

• a) Der Durchmesser der Brennraum-Durchgangsöffnung der Zylinderkopfdichtung entspricht dem Durchmesser A;
• b) in einem ringförmigen, zur Brennraum-Durchgangsöffnung konzentrischen, letztere unmittelbar umgebenden und radial innerhalb der Sicke liegenden Ringbereich der Zylinderkopfdichtung ist die Materialstärke der Zylin­ derkopfdichtung mindestens partiell und vorzugsweise überall kleiner als in den an diesen Ringbereich radial nach außen angrenzenden Bereichen der Zylinderkopf­ dichtung, und
• c) für den Außendurchmesser E dieses Ringbereichs der Zylinderkopfdichtung gilt
  

Wenn vorstehend davon die Rede ist, daß der Durchmesser der Brennraum-Durchgangsöffnung der Zylinderkopfdichtung dem Durchmesser A des Brennraums bzw. dem Innendurchmesser A der Zylinderbuchse entspricht, so ist hierunter folgendes zu ver­ stehen: Der Durchmesser der Brennraum-Durchgangsöffnung der Zylinderkopfdichtung darf nicht kleiner sein als der Durch­ messer A, zwecks Berücksichtigung von Toleranzen wird der Durchmesser der Brennraum-Durchgangsöffnung der Zylinderkopf­ dichtung jedoch im allgemeinen etwas größer sein als der Durchmesser A, nämlich um ca. 0,1 mm bis ca. 2 mm, vorzugs­ weise um ca. 0,2 mm bis ca. 1 mm.

In diesem Zusammenhang muß man sich vor Augen halten, daß jede Zylinderkopfdichtung für einen ganz bestimmten Motor konstruiert wird, so daß es sich bei den Durchmessern A, B, C und D um dem Dichtungskonstrukteur vorgegebene Größen han­ delt.

In den meisten Fällen wird die dem Zylinderkopf zugewandte Stirnfläche der Zylinderbuchse, d. h. die dem Zylinderkopf zugewandte Stirnfläche des Buchsenbundes, völlig plan sein und eine zur Achse des Brennraums bzw. der Zylinderbuchse senkrechte Ebene bilden; in diesem Fall ist die vom Buchsen­ bund gebildete Auflagefläche für die Zylinderkopfdichtung gleich der gesamten, dem Zylinderkopf zugewandten Stirnfläche des Buchsenbundes bzw. der Zylinderbuchse; in diesem Fall ist der Durchmesser B gleich dem Außendurchmesser des Buchsen­ bundes. Die radiale Erstreckung der vom Buchsenbund gebil­ deten Auflagefläche für die Zylinderkopfdichtung in radialer Richtung nach außen könnte aber auch geringfügig kleiner sein als die radiale Erstreckung des Buchsenbundes in radialer Richtung nach außen, z. B. weil in der dem Zylinderkopf zuge­ wandten Stirnfläche des Buchsenbundes radial außen eine kleine Abstufung vorgesehen wurde; in diesem Fall ist der Durchmesser B geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des Buchsenbundes.

Bei einer zumindest um ihre Brennraum-Durchgangsöffnung herum einlagigen Zylinderkopfdichtung weist diese eine Lage in ihrem bezüglich der Brennraum-Durchgangsöffnung inneren Ring­ bereich eine verringerte Materialstärke auf; ist die Zylin­ derkopfdichtung um ihre Brennraum-Durchgangsöffnung herum mehrlagig, ist die Summe der Materialstärken aller Lagen um die Brennraum-Durchgangsöffnung herum kleiner als in den radial nach außen angrenzenden Bereichen dieser Metallblech­ lagen.

Bei einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung kann in dem ringförmigen, die Brennraum-Durchgangsöffnung unmittelbar um­ gebenden Ringbereich mit reduzierter Materialstärke der Quer­ schnitt der Metallblechlage bzw. der Querschnitt einer oder mehrerer der Metallblechlagen sich in Richtung auf die Brenn­ raum-Durchgangsöffnung keilförmig verjüngen, was beim Herbei­ führen der geringeren Materialstärke durch Prägen ohne weite­ res erreicht werden kann.

Ist die Zylinderkopfdichtung um ihre Brennraum-Durchgangs­ öffnung herum mehrlagig, kann die Sicke in einer der Metall­ blechlagen ausgebildet sein, während die Reduzierung der Materialstärke in einer oder mehreren der anderen Lagen vor­ genommen wurde.

Da bei der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung der Durch­ messer der Brennraum-Durchgangsöffnung ungefähr gleich dem Durchmesser A des Brennraums ist, und da der die Brennraum- Durchgangsöffnung unmittelbar umgebende Ringbereich der Zylinderkopfdichtung mit reduzierter Materialstärke radial innerhalb der für eine zuverlässige Brennraum-Abdichtung sorgenden Sicke liegt, wird letztere durch den die Brennraum- Durchgangsöffnung unmittelbar umgebenden Ringbereich der Zylinderkopfdichtung gegen die heißen Brenngase abgeschirmt, was einen ganz wesentlichen Vorteil der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung darstellt.

Für eine mehrlagige metallische Zylinderkopfdichtung weist die DE-C-195 15 329 der Firma Elring Klinger AG einen Weg zur Vermeidung der Einleitung von schädlichen Kippmomenten (wie sie vorstehend in Verbindung mit Fig. 3 erörtert wurden) in die Zylinderbuchse, welcher der erfindungsgemäßen Lösung jedoch diametral entgegengesetzt ist: Bei der sich aus der DE-C-195 15 329 ergebenden Zylinderkopfdichtung (siehe dort insbesondere die Fig. 2) grenzt die die Brennraum-Durchgangs­ öffnung umschließende, in einer der Metallblechlagen ausge­ bildete Sicke nahezu unmittelbar an die Brennraum-Durchgangs­ öffnung an, so daß sie ungeschützt den heißen Brenngasen aus­ gesetzt ist und die von der Sicke ausgeübten hohen Dicht­ kräfte in einen Bereich der Zylinderbuchse eingeleitet werden, welcher - in der Draufsicht auf die Zylinderbuchse - über dem kreiszylindrischen eigentlichen Buchsenzylinder und dem Übergang des kreiszylindrischen Buchsenzylinders in den flanschartigen Teil des Buchsenbundes liegt (man muß sich in diesem Zusammenhang vor Augen halten, daß die Sicke im einge­ bauten Zustand der Zylinderkopfdichtung, vor allem aber im Motorbetrieb etwas abgeflacht wird und infolgedessen die Kontaktzone zwischen dem Sickenkamm und der benachbarten Metallblechlage der Zylinderkopfdichtung nicht nur linien­ förmig ist, sondern - bezüglich der Brennraumachse in radialer Richtung gemessen - eine nicht unerhebliche Breite aufweist). Vor allem aber ist es das Grundprinzip der sich aus der DE-C-195 15 329 ergebenden Zylinderkopfdichtung, das Einleiten schädlicher Kippmomente in die Zylinderbuchse dadurch zu vermeiden, daß die Gesamtmaterialstärke der mehr­ lagigen Zylinderkopfdichtung radial außerhalb der die Brenn­ raum-Durchgangsöffnung umschließenden Sicke vergrößert wird, und zwar dadurch, daß zwischen zwei äußere Metallblechlagen der Zylinderkopfdichtung ein Metallblechring eingelegt wird, welcher konzentrisch zur Brennraum-Durchgangsöffnung ange­ ordnet ist und radial außerhalb der Sicke liegt, so daß er sich über dem flanschartig über den eigentlichen Buchsen­ zylinder vorstehenden Bereich des Buchsenbundes befindet. Hierdurch soll erreicht werden, daß die Vertikalkräfte, die bei zwischen Zylinderkopf und Motorblock eingespannter Dich­ tung auftreten, über den Buchsenbund in den Motorblock einge­ leitet werden, und zwar ohne Auftreten eines schädlichen Kippmoments. Dieses Prinzip erschwert es jedoch, die höchsten spezifischen Flächenpressungen im Bereich der Sicke vorzu­ sehen, so wie dies eigentlich Sinn und Zweck der den Brenn­ raum umschließenden Sicke sein sollte.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfin­ dung anhand der Fig. 4 bis 6 erläutert werden, woraus sich auch vorteilhafte Weiterbildungen des Grundgedankens der Er­ findung ergeben. In Fig. 4 wurden dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet, jedoch um die Zahl 100 erhöht, und die Fig. 4 wird im folgenden auch nur insoweit beschrieben werden, als die dort dargestellte Ausführungsform der Er­ findung von der in Fig. 1 gezeigten Konstruktion abweicht. Die in Fig. 4 erscheinenden Buchstaben A bis E haben die vorstehend definierten Bedeutungen.

Der in Fig. 4 dargestellte Motor weist einen sogenannten Büchsenüberstand auf, d. h. die Zylinderbuchse 116 steht in axialer Richtung geringfügig über die Dichtfläche 114a des Motorblocks 114 über. Die dem Zylinderkopf 112 zugewandte Stirnfläche der Zylinderbuchse 116 bzw. des Buchsenbundes 120 der Zylinderbuchse ist durchgehend plan und bildet eine zur Achse 118a des Brennraums 118 senkrechte Auflagefläche 132 für die Zylinderkopfdichtung 110. Letztere weist für den Brennraum 118 eine Brennraum-Durchgangsöffnung 126 auf, deren Durchmesser gleich dem Durchmesser A des Brennraums 118, aber auch geringfügig kleiner oder größer als der Brennraumdurch­ messer sein kann.

Erfindungsgemäß weist die Zylinderkopfdichtung 110 in einem radial inneren Ringbereich 136, welcher sich unmittelbar an die Brennraum-Durchgangsöffnung 126 anschließt und von der Sicke 128 umschlossen wird, eine geringere Materialstärke auf als in den an den Ringbereich 136 radial nach außen angren­ zenden Bereichen der Zylinderkopfdichtung; der Innendurch­ messer des Ringbereichs 136 wurde mit C bezeichnet, der Außendurchmesser des Ringbereichs mit E. Bei der darge­ stellten Ausführungsform soll die Reduzierung der Material­ stärke durch Prägen erzielt worden sein. Erfindungsgemäß ist der Außendurchmesser E des Ringbereichs 136 ungefähr gleich oder etwas kleiner als der Innendurchmesser D der unteren, zweiten Stirnfläche 121 des Buchsenbundes 120. Da sich die Sicke 128 der Zylinderkopfdichtung 110 - in einer Draufsicht auf die in Fig. 4 dargestellte Konstruktion - über der unteren Stirnfläche 121 des Buchsenbundes 120 befindet und sich die Zylinderbuchse 116 ausschließlich über die Stirn­ fläche 121 auf dem Motorblock 114 abstützt, nämlich auf der Bodenfläche 124 der Aussparung 122 des Motorblocks, und da um den Brennraum 118 herum die Abdichtkräfte zumindest ganz überwiegend im Bereich der Sicke 128 in die Zylinderbuchse 116 eingeleitet werden, führen die in die Zylinderbuchse ein­ geleiteten Abdichtkräfte nicht zur Einleitung schädlicher Momente in die Zylinderbuchse, welche für das vorstehend erörterte Risiko eines Kragenabrisses verantwortlich sind. Durch die erfindungsgemäße Verminderung der Materialstärke der Zylinderkopfdichtung in deren innerem Ringbereich 136 werden die Abdichtkräfte, welche über diesen Ringbereich in die Zylinderbuchse 116 eingeleitet werden, so stark ver­ mindert, daß diese Abdichtkräfte für die vorstehend er­ örterten Betrachtungen unbeachtlich sind. Wie sich aus Fig. 4 ergibt (wie die Fig. 1 zeigt auch die Fig. 4 zum Zwecke einer übersichtlicheren Darstellung die Bauteile vor dem Anziehen der nicht gezeichneten Zylinderkopfschrauben), wird die Sicke 128 im eingebauten Zustand, d. h. nach dem Anziehen der Zylinderkopfschrauben und gepreßter Dichtung, gegenüber den heißen Brenngasen durch den verhältnismäßig breiten inneren Ringbereich 136 der Zylinderkopfdichtung weitgehendst abge­ schirmt, so daß die elastischen Eigenschaften der Sicke 128 im Motorbetrieb nicht verlorengehen können.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, sollte der Durchmesser E nicht nennenswert kleiner sein als der Durchmesser D (Innendurchmesser der kreisringförmigen unteren Stirnfläche 121 des Buchsenbundes 120 bzw. Außendurchmesser des Buchsen­ zylinders 144 der Zylinderbuchse 116); sofern für die Ab­ stützung der Sicke 128 auf der Zylinderbuchse 116 noch ge­ nügend Platz verbleibt, kann der Außendurchmesser E des inneren Ringbereichs 136 der Zylinderkopfdichtung auch etwas größer sein als der Außendurchmesser D des Buchsenzylinders 144.

Die Fig. 4 zeigt noch eine Kehle 150 im Bereich des Übergangs der unteren Stirnfläche 121 des Buchsenbundes 120 in die Außenumfangsfläche des Buchsenzylinders 144; durch eine sol­ che Hohlkehle 150 läßt sich das Risiko eines Kragenabrisses der Zylinderbuchse noch weiter vermindern.

Wie die Fig. 4 deutlich erkennen läßt, führt die erfindungs­ gemäße Konstruktion zu einem außerordentlich geringen Schad­ stoffraum sowie zu einer Reduzierung der mit dem hohen Druck der Brenngase beaufschlagten Flächen (der in Fig. 1 gezeigte Schadstoffraum 40 hat zur Folge, daß die Dichtfläche des Zylinderkopfs und die zylinderkopfseitige Stirnfläche der Zylinderbuchse mit den hohen Brenngasdrücken beaufschlagt werden, was zu einer Erweiterung des Dichtspalts zwischen Zylinderkopf und Motorblock und zu einer nachteiligen Ver­ minderung der Brenngas-Spitzendrücke im Motorbetrieb führt).

Die Fig. 5A zeigt eine Draufsicht auf einen Teil einer zwei­ ten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdich­ tung, die Fig. 5B und 5C zeigen Schnitte nach der Linie B-B bzw. C-C in Fig. 5A. In den Fig. 5A, 5B und 5C wurden dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 4 verwendet, jedoch unter Erhöhung um die Zahl 100.

Bei der in Fig. 5A gezeigten Zylinderkopfdichtung 210 sind in dem die Brennraum-Durchgangsöffnung 226 umgebenden inneren Ringbereich 236 durch Ausstanzen geschaffene fensterartige Öffnungen 237 vorgesehen, welche das Reduzieren der Material­ stärke im Ringbereich 236 durch Fließpressen erleichtern. Statt wie in den Fig. 5B und 5C gezeigt nur auf einer Seite der Zylinderkopfdichtung eine der Reduzierung der Materialstärke dienende Einprägung 237 vorzusehen, könnten solche Einprägungen auch auf beiden Seiten der Zylinderkopf­ dichtung bzw. der betreffenden Metallblechlage vorgesehen sein. Infolge der Öffnungen 237 ergibt sich auch ein noch besseres Abdichtverhalten der Zylinderkopfdichtung, da diese im Ringbereich 236 wie eine Labyrinthdichtung wirkt.

Die der Fig. 5B entsprechende Fig. 6 zeigt eine weitere Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung, wo­ bei in Fig. 6 dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 5B verwen­ det wurden, jedoch um die Zahl 100 erhöht. Im inneren Ring­ bereich 336 der in Fig. 6 gezeigten Zylinderkopfdichtung weist diese die Brennraum-Durchgangsöffnung 326 konzentrisch umgebende ringförmige Nuten 339 auf, welche das Herstellen der Einprägung 337 durch Fließpressen erleichtern und gleich­ falls zu dem Effekt einer Labyrinthdichtung führen. Die Ein­ prägung 337 und die Nuten 339 könnten auch an der Oberseite der Zylinderkopfdichtung oder an beiden Seiten der Dichtung vorgesehen sein.

Claims (9)

1. Zylinderkopfdichtung zur Abdichtung eines Dichtspalts zwischen Zylinderkopf und Motorblock eines Hubkolben- Verbrennungsmotors, dessen Motorblock für jeden Brenn­ raum mit einer Zylinderbuchse versehen ist, welche an ihrem zylinderkopfseitigen Ende einen flanschartigen Buchsenbund mit einer dem Zylinderkopf zugewandten ersten Stirnfläche und einer von dieser abgewandten zweiten Stirnfläche besitzt, wobei der Brennraum einen Durchmesser A, der Buchsenbund in seiner ersten Stirn­ fläche eine ringförmige, zum Brennraum konzentrische Auflagefläche für die Zylinderkopfdichtung mit einem Außendurchmesser B sowie einem Innendurchmesser C und die zweite Buchsenbund-Stirnfläche einen Innendurch­ messer D aufweist, wobei die Zylinderkopfdichtung für jeden Brennraum eine Brennraum-Durchgangsöffnung auf­ weist und eine mindestens im wesentlichen metallische Dichtungsplatte mit mindestens einer Metallblechlage besitzt und der Motorblock in seiner dem Zylinderkopf zugewandten Dichtfläche eine in der Draufsicht ring­ förmige, zum Brennraum konzentrische und im Querschnitt stufenartige, der Aufnahme des Buchsenbunds dienende Aussparung mit einer ringförmigen Bodenfläche zum Auf­ liegen der zweiten Buchsenbund-Stirnfläche aufweist, und wobei die Zylinderkopfdichtung in der bzw. einer Metall­ blechlage eine in radialem Abstand von der Brennraum- 4 Durchgangsöffnung angeordnete, einen zu dieser konzen­ trischen Ring bildende Sicke aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für einen Motor, bei dem der Durchmesser C dem Durchmesser A entspricht, die Zylinderkopfdichtung folgende Merkmale aufweist:

• a) der Durchmesser der Brennraum-Durchgangsöffnung ent­ spricht dem Durchmesser A;
• b) in einem ringförmigen, zur Brennraum-Durchgangs­ öffnung konzentrischen, letztere unmittelbar umgebenden und radial innerhalb der Sicke liegenden Ringbereich der Zylinderkopfdichtung ist die Materialstärke der Zylinderkopfdichtung mindestens partiell kleiner als in dem an diesen Ringbereich radial nach außen unmittelbar angrenzenden Bereich der Zylinderkopfdichtung, und
• c) für den Außendurchmesser E dieses Ringbereichs der Zylinderkopfdichtung gilt
  

2. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Außendurchmesser E des Ringbereichs der Zylinderkopfdichtung höchstens gleich dem Innen­ durchmesser D der zweiten Buchsenbund-Stirnfläche ist.

3. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke in einem durch die Durch­ messer B und D - bezogen auf das Zentrum der Brennraum- Durchgangsöffnung - begrenzten ringförmigen Bereich der Zylinderkopfdichtung angeordnet ist.

4. Zylinderkopfdichtung nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem unmittelbar an die Brennraum-Durchgangsöffnung angren­ zenden Ringbereich der Zylinderkopfdichtung deren Materialstärke überall kleiner ist als in dem an diesen Ringbereich radial nach außen unmittelbar angrenzenden Bereich der Zylinderkopfdichtung.

5. Zylinderkopfdichtung nach einem der vorstehenden An­ sprüche für Motoren, bei denen die erste Buchsenbund- Stirnfläche insgesamt eben ist.

6. Zylinderkopfdichtung nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Metallblechlage auf mindestens einer ihrer Hauptober­ flächen in dem Ringbereich zur Reduzierung der Material­ stärke mit mindestens einer ringförmigen, zur Brennraum- Durchgangsöffnung konzentrischen Prägung versehen ist.

7. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere zueinander konzentrische, nut­ artige Prägungen vorgesehen sind.

8. Zylinderkopfdichtung nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallblechlage in dem Ringbereich mit fensterartigen Öffnungen versehen ist.

9. Zylinderkopfdichtung nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen im Bereich der mindestens einen Prägung vorgesehen sind.