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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abdichtung einzelner im Bereich
eines Motorblocks vorgesehener Brennräume einer Brennkraftmaschine.
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Die
EP 0 407 843 B1 offenbart
eine Zylinderkopfdichtung für Hubkolbenmaschinen, insbesondere
Brennkraftmaschinen, vorzugsweise solche mit Zylinderlaufbüchsen,
wobei die jeweilige Zylinderlaufbüchse an ihrem einen Zylinderkopf
zugewandten Ende einen Bund mit einer Zentrierung aufweist sowie
zusätzlich einen zur Zylinderlaufbüchse konzentrischen
kreisförmigen Steg beinhaltet und der Zylinderkopf diesem
Steg konzentrisch gegenüberliegend eine kreisförmige
Nut aufweist und ein aus vorzugsweise metallischem Werkstoff bestehender Ring
der Dichtung mit rechteckförmigem Querschnitt und konstanter
Dicke beim Anziehen von Zylinderkofschrauben durch plastische Verformung
in die Nut und der Steg in den Ring der Dichtung eindringt.
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Durch
die
DE 31 50 198 A1 ist
eine Zylinderkopfdichtung für Zylinderlaufbüchsen
einer Brennkraftmaschine bekannt geworden, die einen ring- oder
kreisförmigen sowie auch in radialer Richtung einen unterschiedlichen
Querschnitt aufweisendes sowie sickenförmigen Dichtkörper
und ferner eine radial angesetzte vom Außenumfang der Dichtung
beabstandete umlaufende Schürze aufweist.
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Der
DE 89 03 444 U1 ist
eine Dichtung für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine
zu entnehmen, bestehend aus einem ringförmigen Dichtelement
mit einem polygonalen Querschnitt, das zwischen dem Zylinderkopf
und einer Zylinderbuchse eingespannt angeordnet ist. Das ringförmige
Dichtelement weist über seinen Umfang einen unterschiedlichen
Querschnitt auf, dessen Dichtflächen und teilweise abweichend
von den gegenüberstehenden planen Trennflächen
des Zylinderkopfes und der Zylinderbuchse verlaufen. Die der Trennfläche
des Zylinderkopfes zugerichtete eine Dichtfläche des Dichtelementes
weist eine zur Mittenachse angestellte Neigung unter einem vorgebbaren
Winkel auf.
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In
der
DE 43 44 653 A1 wird
eine Abstützung einer nassen Zylinderlaufbuchse in einer
Hubkolbenbrennkraftmaschine beschrieben. Zum Einsatz gelangen Zwischenlagen,
die durch metallische Stauchringe gebildet sind, die zuvor mit einer
axial ausgerichteten Kalibrierkraft druckbeaufschlagt wurden, wobei
die Kalibrierkraft derart größer als die im maximalen
Betrieb der Brennkraftmaschine auftretende axiale Druckkraft zwischen
den Anschlägen gewählt wird, so dass der Stauchring
nur elastisch verformt wird. Durch diese Maßnahme sollen
unterschiedliche Büchsenüberstande ausgeglichen
werden. Nachteilig ist hier jedoch, dass separate metallische Bauteile
zum Einsatz gelangen, die hinsichtlich der Montage einen erhöhten
Arbeitsaufwand mit sich bringen.
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Brennkraftmaschinen,
die mit vorab beschriebenen Zylinderlaufbuchsen ausgerüstet
werden, weisen in der Regel dennoch unterschiedliche Büchsenüberstände
auf, so dass sich bei der Montage von Motorblock und Zylinderkopf
selbst bei zwischengeschalteten Dichtelementen Verzöge
ergeben können, so dass optimaler Kraftfluss realisierbar
ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren
zur Abdichtung einzelner im Bereich eines Motorblocks vorgesehener
Brennräume einer Brennkraftmaschine bereit zu stellen, mit
welchem zwischen Zylinderkopf und Motorblock ein im Wesentlichen
gleichmäßiger Kraftfluss realisiert werden kann,
ohne dass separate Ausgleichselemente zum Einsatz gelangen müssen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Abdichtung
einzelner im Bereich eines Motorblocks vorgesehener Brennräume
einer Brennkraftmaschine, von denen ein jeder Brennraum mit einer Zylinderlaufbuchse
ausgerüstet wird, indem nach der Montage der Zylinderlaufbuchsen
die individuellen Büchsenüberstände gemessen
werden und auf dem Kragen einer jeden Zylinderlaufbuchse ein von
seiner Bauhöhe inviduell angepasstes Dichtelement positioniert
wird, dergestalt, dass infolge der unterschiedlichen Höhenabstufungen
der jweiligen Dichtelemente bei der Montage des Zylinderkopfes eine
ausgeglichene Einbauhöhe aller Dichtelemente, über
alle Zylinderlaufbuchsen gesehen, gegeben ist.
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Auf
separate Höhenausgleichselemente, wie sie in der
DE 43 44 653 A beschrieben
sind, kann somit verzichtet werden, da der Höhenausgleich
unmittelbar durch das eigentliche Dichtelement herbeigeführt
wird.
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Zum
Einsatz gelangen Dichtelemente, die im Querschnitt rechteckig oder
quadratisch sind. Ebenfalls denkbar sind Dichtelemente, die im Querschnitt etwa
C- oder V-förmig ausgebildet sind.
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Nach
Vermessung der einzelnen Zylinderlaufbüchsen können
selbige mit individuell angepassten Dichtelementen in Wirkverbindung
gebracht werden, um somit, über alle Zylinderlaufbuchsen
gesehen, ein gleichmäßiges Höhenprofil
zu erhalten, so dass die anschließende Montage des Zylinderkopfes zu
einer gleichmäßigen Kraftverteilung zwischen Zylinderkopf
und Motorblock führt.
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Das
jeweilige individuelle Dichtelement kann z. B. durch Anclipsen,
Aufstecken oder dergleichen auf die Zylinderlaufbuchse aufgebracht
werden. Zur Minimierung bzw. Neutralisierung des Moments kann das
jeweilige Dichtelement direkt auf dem Kragen der jeweiligen Zylinderlaufbuchse
positioniert werden, um einen optimalen Kraftfluss zu realisieren.
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Durch
die Auswahl individueller Dichtelemente für eine jede Zylinderlaufbuchse
werden alle Toleranzen (Bohrungstiefe Motorblock, Flanschhöhe der
Zylinderlaufbuchse, Höhentolerenz des Zylinderkopfes usw.)
ausgeglichen.
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Mit
dem Erfindungsgegenstand lässt sich ein verbesserter Kraftfluss
erzielen, wobei das resultierende Moment minimiert bzw. ausgeglichen
wird. Durch den Ausgleich von Toleranzen können die Schraubenkräfte
reduziert und der Verzug zwischen den Zylinderlaufbuchsen, Motorblock
und Zylinderkopf maßgeblich reduziert werden.
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Der
Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels
in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es
zeigen:
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1 und 2:
Prinzipskizzen individueller Abdichtungen im Bereich einer mit Zylinderlaufbuchsen
ausgerüsteten Brennkraftmaschine.
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3 Grafische
Darstellung von Dichtelementen gemäß 1 und 2,
beinhaltend unterschiedliche Materialsteifigkeiten/-festigkeiten;
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4 Dichtelement
gemäß 1 oder 2 mit Topographie
im Querschnitt;
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5 Dichtelement
gemäß 4 in der Draufsicht;
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6 Prinzipskizze
der Umverteilung von Schraubenkräften.
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Die 1 und 2 zeigen
als Prinzipskizze folgende Bauteile:
Die angedeutete Brennkraftmaschine 1 beinhaltet
einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3, mehrere Brennräume 4 sowie
damit in Wirkverbindung stehende Zylinderlaufbuchsen 5, 6.
In Folge unterschiedlichster Fertigungstoleranzen im Bereich des Motorblocks 2 sowie
der Zylinderlaufbuchsen 5, 6 ergeben sich vielfach
unterschiedliche Büchsenüberstände h1,
h2, die zu einem Δh zwischen einzelnen der Zylinderlaufbuchsen 5 und 6 führen.
Dichtelemente, die mit gleicher Bauhöhe versehen sind,
würden hier unterschiedliche Kraftflüsse im Bereich
der Zylinderlaufbuchsen 5, 6 beim Montieren des
Zylinderkopfes 3 auf dem Motorblock 2 bewirken.
Um dies zu vermeiden, werden erfindungsgemäß Dichtelemente 7, 8 unterschiedlicher
Bauhöhe eingesetzt. Wie in den 1 und 2 dargestellt,
weist das Dichtelement 7 eine größere
Bauhöhe auf, als das Dichtelement 8, so dass das Δh
zwischen dem jeweiigen Kragen 9, 10 der Zylinderlaufbuchsen 5, 6 ausgeglichen
ist. Die Dichtfläche 11 des Zylinderkopfes 3 kann
somit als ebene Fläche, d. h. nicht bearbeitet, auf die
Dichtelemente 7, 8 aufgesetzt und über
nicht weiter dargestellte Schrauben mit dem Motorblock 2 verbunden
werden.
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In 1 kommen
Dichtelemente 7, 8 mit rechteckigem Querschnitt
zum Einsatz.
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In 2 sind
Dichtelemente 7, 8 abgebildet, die einen etwa
C-förmigen Querschnitt aufweisen und sich zwischen dem
Kragen 9, 10 und der Dichtfläche 11 erstrecken.
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Bedarfsweise
können auch andersartig ausgebildete Dichtelemente eingesetzt
werden. Der Fachmann wird dies vom jeweiligen Anwendungsfall abhängig
machen.
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3 zeigt
eine grafische Darstellung des Verformungsverhaltens der Dichtelemente 7, 8.
In diesem Beispiel sind die unterschiedlichen Höhen der
Dichtelemente 7, 8 auch mit unterschiedlichen Materialsteifigkeiten/-festigkeiten
verbunden. In diesem Fall soll das Material des Dichtelementes 7 steifer
sein als das des Dichtelementes 8. Sollte es sich für
den jeweiligen Anwendungsfall um eine Einlagen- oder Mehrlagen-Stahlblechdichtung
handeln, so kann beispielsweise die Steifigkeit bzw. die Elastizität über
die Sickenhöhe, respektive die Sickenbreite, eingestellt
werden.
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Abweichend
zum Stand der Technik kann durch die unterschiedlichen Materialeigenschaften der
Dichtelemente 7, 8 erreicht werden, dass sich beide
Dichtelemente 7, 8 bei gleicher Kraft an den Zylinderkopf 3 anpassen
können, obwohl diese unterschiedliche Federwege realisieren
müssen.
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Die 4 und 5 zeigen
eine mögliche Topographie, beispielsweise des Dichtelementes 7, dergestalt,
dass, über den Umfang des Dichtelementes 7 gesehen,
unterschiedliche Höhen eingestellt werden. An den Stellen
in der Nähe der Schraubenlöcher 13 wird
eine geringere Höhe gewählt, um diese Bereiche
zu entlasten.
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Wie
in 5 dargestellt, können im Falle der Konturierung
des Dichtelementes 7, über den Umfang gesehen,
unterschiedliche Breiten vorgegeben werden. An den Stellen in der
Nähe der Schraubenlöcher 13 wird eine
größere Breite gewählt, um diese Bereiche
zu entlasten.
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Denkbar
ist auch eine Kombination aus Topographie (4) und Konturierung
(5).
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Das
Ziel einer derartigen topograpischen Gestaltung, respektive Konturierung
ist, dass die Schraubenkräfte optimiert in den Motorblock 2 eingeleitet
werden können, um eine möglichst gleichmäßige
Flächenpressung über den Umfang zu erreichen.
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6 zeigt
als Prinzipskizze eine mögliche Umverteilung von Schraubenkräften,
herbeigeführt durch topographische Gestaltung beispielsweise
des Dichtelementes 7. Erkennbar ist der Motorblock 2, die
Schraubenlöcher 15, Brennräume 4 sowie
diverse Mediendurchgangslöcher 16.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0407843
B1 [0002]
- - DE 3150198 A1 [0003]
- - DE 8903444 U1 [0004]
- - DE 4344653 A1 [0005]
- - DE 4344653 A [0009]