DE1476048B1

DE1476048B1 - Zylinderkopfabdichtung an einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1476048B1
Application number: DE19631476048D
Authority: DE
Inventors: Colwell Otha Leroy
Original assignee: Felt Products Mfg Co LLC
Current assignee: Felt Products Mfg Co LLC
Priority date: 1962-12-31
Filing date: 1963-11-29
Publication date: 1970-09-24
Also published as: GB979408A; US3209659A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopf abdichtung Gehäuses und einer ebenfalls radialen und in gleicher an einer Brennkraftmaschine, bei der in den Zylinder- axialen Höhe liegenden Dichtfläche des Deckels block eine Laufbüchse mit in einer Aussensenkung aufliegt und an seiner axial anderen Seite mit einer liegendem Flansch eingesetzt und ein Dichtungsring ebenfalls ringförmigen Rippe an einem Spann- und zwischen einer radialen Dichtfläche des Laufbüchen- 5 Haltering anliegt, wobei die ringförmige Anlagefläche fiansches und einer ebenfalls radialen Dichtfläche des dieser Seite radial zwischen den ringförmigen Anlage-Zylinderblocks einerseits und einer radialen Dichtfläche flächen der anderen Seite des Dichtrings liegt. Dieser des Zylinderkopfes andererseits eingespannt ist. bekannte Dichtungsring dichtet jedoch nur den Spalt

Bei einer bekannten Zylinderkopfabdichtung dieser ab, während beim Erfindungsgegenstand sowohl eine Gattung hat der Dichtungsring einen abgewinkelten io Abdichtung des Spaltes zwischen der Zylinderlauf-Querschnitt mit einem auf der Stirnseite des Lauf- büchse und dem Zylindergehäuse als auch eine Abbüchenflansches aufliegenden, mehrfach gewellten dichtung zwischen diesen beiden Bauteilen und dem Schenkel und einem sich in achsparalleler Richtung Zylinderkopf vorgesehen ist. Der bei der erfindungsbis zum Boden der Aussenkung im Zylinderblock gemäßen Abdichtung vorgesehene Dichtungsring ist erstreckenden glatten Schenkel. Der gewellte Schenkel 15 außerdem wegen seines einfachen bogenförmigen wird beim Festschrauben des Zylinderkopfes flach- Querschnitts leichter herstellbar als der bekannte, gedrückt. Die Länge des achsparallelen Schenkels drei vorspringende kreisförmige Rippen aufweisende muß der Dicke des Laufbüchsenflansches genau Dichtungsring.

angepaßt sein, damit dieser Schenkel nach dem Ein Dichtungsring mit bogenförmigem Querschnitt Flachdrücken des anderen Schenkels mit dem vorge- 20 ist zwar bekannt, jedoch bei einer Anordnung, bei sehenen Druck am Boden der Aussenkung des Zylinder- der beiderseits des vom Dichtungsring überbrückten blocks anliegt. Eine zu geringe Länge des achsparallelen Spaltes an den gegeneinander abzudichtenden Bau-Schenkels hätte offensichtlich die Folge, daß die teilen zylindrische Dichtflächen vorgesehen sind, an gewünschte Berührung zwischen ihm und dem Boden die der Dichtungsring infolge der axialen Einspannung der Aussenkung nicht oder nicht mit dem erforder- 25 radial angepreßt wird.

liehen Druck zustande kommt; eine zu große Länge Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfin-

hätte dagegen die ebenfalls unerwünschte Folge, daß dungsgemäßen Zylinderkopfabdichtung ist an der

sich dieser Schenkel in unkontrollierbarer Weise Innenseite der Lauf büchse ein deren Dichtfläche axial

wölben würde, wobei insbesondere an einzelnen Stellen überragender, bis in unmittelbare Nähe der Dichtfläche

des Umfangs radial nach innen und an anderen 30 des Zylinderkopfes reichender Bund vorgesehen, der

Stellen radial nach außen weisende Wölbung einen den Dichtungsring vor Wärmestrahlung schützt,

unregelmäßigen Verlauf der Berührungslinie zwischen Der Dichtungsring ist vorzugsweise aus rostfreiem

dem Dichtungsring und der Aussenkung des Zylinder- Stahl hergestellt, der aus 17 bis 19 ⁰J₀ Chrom, 8 bis 10 °/₀

blocks zur Folge hätte und die angestrebte Abdichtung Nickel, bis zu 0,15 % Kohlenstoff, bis zu 2% Mangan,

gefährden würde. Bei der bekannten Zylinderkopf- 35 bis zu 1 °/„ Silizium, bis zu 0,045 % Phosphor, bis zu

abdichtung müssen daher enge Fertigungstoleranzen 0,03% Schwefel und im übrigen aus Eisen besteht,

in der Bemessung des Laufbüchsenflansches einerseits Die Erfindung wird im folgenden an Hand schema-

und des Dichtungsrings andererseits zumindest dann tischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel

eingehalten werden, wenn es sich um einen Dichtungs- näher erläutert. Es zeigt

ring aus nicht plastischem Werkstoff handelt. 4° F i g. 1 einen Teilschnitt durch einen Zylinder eines

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungsmotors mit eingesetzter Laufbüchse und Zylinderkopfabdichtung der eingangs beschriebenen aufgeschraubtem Zylinderkopf,
Gattung derart weiterzubilden, daß Fertigungstole- F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 1 ranzen in bezug auf die axiale Lage der Dichtflächen bei abgenommenem Zylinderkopf und
der Laufbüchse und des Zylinderblocks besser über- 45 F i g. 3 eine verkleinerte perspektivische Ansicht brückt werden und der Dichtungsring beim Lösen des eines bei der Zylinderkopfabdichtung gemäß F i g. 1 Zylinderkopfes in höherem Maße axial rückfedert und 2 vorgesehenen Dichtungsrings, dessen Querais bei der bekannten gattungsgemäßen Zylinderkopf- schnitt an einer aufgebrochen gezeichneten Stelle abdichtung. sichtbar gemacht ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, 50 F i g. 1 und 2 zeigen einen Zylinderblock 2 mit daß der aus federndem Metall bestehende Dichtungs- einem Hohlraum 3, in dem ein Kühlmittel, ζ. Β. ring einen an sich bekannten bogenförmigen Quer- Wasser, zirkuliert, sowie mit einer Bohrung 4 zum schnitt mit einer im spannungslosen Zustand zur Aufnehmen einer Zylinderlaufbuchse 5. Die Lauf-Ringachse parallelen Symmetrieachse hat und die buchse 5 hat eine zylindrische Bohrung 6, in der sich radial innere Begrenzungskante seiner konkaven 55 ein Kolben 7 nach oben und unten bewegen kann. Fläche an der Laufbüchsendichtfläche längs eines Der Durchmesser des Kolbens ist etwas kleiner als inneren Kreises und die radial äußere Begrenzungs- der Innendurchmesser der Bohrung 6, und der Kolben kante an der annähernd in derselben Ebene wie die ist in der üblichen Weise mit mehreren Kolbenringen 8 Laufbüchsendichtfläche liegenden Dichtfläche des versehen. Der Zylinderblock ist nahe seiner Oberseite 9 Zylinderblockes längs eines äußeren Kreises linien- 60 bei 10 mit einer Bohrungserweiterung versehen, so daß förmig anliegt und die konvexe Seite des Dichtungs- eine Ringschulter 11 vorhanden ist, die einen Sitz für rings an der Dichtfläche des Zylinderkopfes längs eines einen ringförmigen Flansch 12 bildet. Die Oberseite 13 Kreises anliegt, der größer als der innere und kleiner des Flansches 12 ist kurz unterhalb der Ebene der als der äußere Kreis ist. oberen Stirnfläche 14 der Laufbuchse 5 angeordnet.

Es ist eine Abdichtung bekannt, bei der ein Dich- 65 Der Flansch 12 besteht mit der Laufbuchse 5 vorzugstungsring beidseitig eines Spaltes zwischen einem weise aus einem Stück. Die Laufbuchse 5 ist nahe Gehäuse und einem Gehäusedeckel mit zwei ring- der Unterseite des Flansches 12 bei 15 mit einer ringförmigen Rippen auf einer radialen Dichtfläche des förmigen Aussparung versehen, um einen einwandfreien

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Sitz der Unterseite des Flansches auf der Oberseite wird zwischen den kreisrunden Dichtungszonen 27 der Ringschulter 11 zu gewährleisten. Das obere und 28 zurückgehalten.

Ende der Laufbuchse 5 ragt ein kurzes Stück über die Die Dichtung 26 ist als Ring aus einem Material Ebene der Oberseite 13 des Flansches 12 hinaus, um ausgebildet, das der hohen Temperatur und dem bei

die Höhe des Spaltes 16 zwischen der oberen Stirn- 5 der Verbrennung von Kraftstoff entstehenden Druck

fläche 14 der Laufbuchse und der Unterseite 17 des standhält. Gemäß F i g. 2 hat der Dichtungsring eine

Zylinderkopfes 18 zu verringern, der auf die Oberseite gekrümmte Querschnittsform, und er ist so angeordnet,

des Zylinderblocks 2 aufgesetzt und in der üblichen daß seine konvexe oder gewölbte Fläche nach oben

Weise mit dem Zylinderblock verschraubt ist. gerichtet ist. Der Dichtungsring hat ein ausreichendes

Der Zylinderkopf weist zwei Kanäle 19 und 20 auf, io Federungsvermögen, so daß er nach seiner Ver-

an deren unteren Enden Ventilsitze 21 und 22 für ein formung durch das Verschrauben des Zylinderkopfes

Einlaßventil 23 und ein Auslaßventil 24 ausgebildet mit dem Zylinderblock weitgehend seine ursprüngliche

sind. Die Unterseite 17 des Zylinderkopfes 18 erstreckt Form wieder annimmt, wenn der Zylinderkopf vom

sich in einer waagerechten Ebene längs des Umfangs Zylinderblock abgenommen wird, und zwar ohne

der oberen Stirnfläche 15 der Laufbuchse 5, um den 15 Rücksicht darauf, wie lange der Dichtungsring dieser

Zylinderblock 2 abzuschließen. Der Spalt zwischen Verformung ausgesetzt war. Zu den erwünschten

der Unterseite 17 des Zylinderkopfes 18 und der Eigenschaften eines Materials, das zur Herstellung des

Oberseite 9 desjenigen Teils des Zylinderblocks 2, Dichtungsrings 26 geeignet ist, gehört die Tatsache,

welcher gegenüber dem Umfang der Laufbuchse 5 daß es die Anlageflächen 9 und 13 nicht angreift,

weiter nach außen versetzt ist, wird durch eine Dich- 20 abnutzt oder anfrißt, wenn es beim Verschrauben des

tung 25 aus einem beliebigen geeigneten zusammen- Zylinderkopfes mit dem Zylinderblock fest gegen

drückbaren Material abgedichtet. Die Dichtung 25 diese Flächen gedrückt wird. Als Beispiel für ein

hat anfänglich eine Dicke, die größer ist als die Höhe Material, das sich als für die Herstellung des Dichtungs-

des Spaltes zwischen der Unterseite 17 des Zylinder- rings 26 geeignet erwiesen hat, sei nichtrostender

kopfes und der Oberseite 9 des Zylinderblocks, und 25 Stahl genannt. Dieser Stahl enthält bis zu 0,15 °/₀

diese Dichtung ist geeignet, eine Abdichtung innerhalb Kohlenstoff, bis zu 2,00 °/o Mangan, bis zu 1,00 °/o

eines von der Laufbuchse entfernten Bereichs zu Silizium, bis zu 0,045 % Phosphor, bis zu 0,030%

bewirken, da der Zylinderblock im Bereich der Schwefel, 17,00 bis 19,00 °/₀ Chrom und 8,00 bis 10,00 °/₀

Dichtung 25 relativ kühl ist. Nickel, während der Rest aus Eisen besteht.

Man kann die Dichtung 25 nicht nach innen 30 Der Innendurchmesser des Dichtungsrings 26 ist verlängern, um eine Abdichtung zwischen der Unter- genügend groß, so daß der Dichtungsring das vorseite 17 des Zylinderkopfes und der Oberseite 13 des springende obere Ende der Laufbuchse 5 umgibt; der Flansches 12 zu bewirken, denn an dieser Stelle treten Dichtungsring wird zwischen diesem vorspringenden so hohe Temperaturen auf, daß ein Material, wie es oberen Ende der Laufbuchse und der Hilfsdichtung 25 zur Herstellung der Dichtung 25 üblich ist, durch die 35 angeordnet. Die tiefer liegende innere kreisrunde starke Wärme geschädigt werden würde; hierbei Dichtungszone 27 des Dichtungsrings greift an der würde die Dichtung ihre Zusammendrückbarkeit Oberseite 13 des Laufbuchsenflansches 12 an, während verlieren, und ihre Dichtungswirkung würde erheblich die tiefer liegende äußere kreisrunde Dichtungszone 28 beeinträchtigt. Wenn man die Dichtung 25 genügend mit der Oberseite 9 des Zylinderblocks zusammenweit von der Laufbuchse anordnet, um sie gegen 40 arbeitet. Bevor der Zylinderkopf mit dem Zylinder-Wärmeeinwirkung zu schützen, behält die Dichtung block verschraubt wird, ragt der mittlere Teil der ihre Zusammendrückbarkeit bei, so daß man sie als gewölbten oder konvexen Fläche 29 des Dichtungsergänzende Dichtung verwenden kann. rings über die waagerechte Ebene der oberen Stirn-

Bei der Herstellung von Motoren müssen gewisse fläche 14 der Laufbuchse 5 hinaus. Beim Verschrauben Toleranzen zugelassen werden, um eine wirtschaftliche 45 des Zylinderkopfes mit dem Zylinderblock wird die Fertigung zu ermöglichen. Wegen dieser Toleranzen Dichtung 26 so verformt, wie es in F i g. 2 mit liegt die Ebene der Oberseite 13 des Flansches 12 an strichpunktierten Linien angedeutet ist. Bei dieser der Laufbuchse 5 etwas höher als die Ebene der Lage des Dichtungsrings liegt die gewölbte Fläche 29 Oberseite 9 des Zylinderblocks 2. Gemäß der Erfin- immer noch etwas höher als die Ebene der oberen dung ist ein Dichtungsring 26 vorgesehen, der geeignet 50 Stirnfläche 14 der Laufbuchse, so daß eine einwandist, eine Abdichtung zwischen der Unterseite 17 des freie Abdichtung an der gesamten Anlagefläche zwi-Zylinderkopfes und der Oberseite 9 des Zylinderblocks sehen dem Dichtungsring und der Unterseite 17 des sowie der Oberseite 13 des Laufbuchsenflansches 12 Zylinderkopfes erzielt wird. Der Dichtungsring 26 zu bewirken. An dieser Stelle treten sehr hohe Tem- sorgt dafür, daß sich der Verbrennungsdruck nur im peraturen auf, und der Dichtungsring 26 hält nicht nur 55 oberen Teil der Zylinderbohrung 6 und dem sehr diesen hohen Temperaturen, sondern auch dem Druck kleinen Teil des Spaltes 16 zwischen den Flächen 14 stand, der durch die Verbrennung von Kraftstoff im und 17 auswirken kann. Außerdem verhindert er eine Verbrennungsraum hervorgerufen wird. Der Ver- Schädigung der Hilfsdichtung 25 durch zu hohe brennungsdruck kann etwa 100 atü und mehr betragen. Temperaturen. Die Verformung der Dichtung 26 Die Dichtung 26 bewirkt eine zusätzliche Abdichtung 60 gewährleistet nicht nur eine einwandfreie Abdichtung, der Flächen 9 und 13 gegen das Entweichen von sondern sie führt auch zu einer Vergrößerung der BeWasser aus der kreisrunden Trennfuge zwischen der rührungsfläche zwischen der Dichtung und der Außenfläche der Laufbuchse 5 und der dieser benach- Zylinderkopffläche 17. Die unteren Abdichtungszonen harten Fläche des Zylinderkopfes 2. Der Hohlraum 3 27 und 28 des Dichtungsrings werden bei der Verfür das im Zylinderkopf zirkulierende Kühlwasser 65 formung der Dichtung etwas auseinandergespreizt und erstreckt sich zu einem Teil der Laufbuchse 5, und gegen die zugehörigen Flächen 13 und 9 gedrückt, so das Kühlwasser, welches in die Trennfuge zwischen daß unter Berücksichtigung der Abdichtung an der Laufbuchse und Zylinderblock eindringen könnte, gewölbten Fläche 29 drei getrennte Dichtungszonen

vorhanden sind. Die unteren Dichtungszonen 27 und 28 bewirken insbesondere eine Abdichtung gegen das Entweichen von Wasser, das zwischen den benachbarten Flächen der Laufbuchse 5 und des Zylinderblocks 2 hindurchsickern könnte.

Wenn der Zylinderkopf 18 aus irgendeinem Grunde vom Zylinderblock abgehoben wird, nimmt der Dichtungsring 26 ohne Rücksicht auf die Dauer der Verformung vollständig oder nahezu vollständig wieder seine ursprüngliche Form an, so daß die gewölbte Fläche 29 oberhalb der oberen Stirnfläche 14 der Laufbuchse 5 liegt. Somit kann man die Dichtung 26 erneut verwenden, wenn der Zylinderkopf 18 wieder mit dem Zylinderblock verschraubt wird.

Für die Zwecke der vorstehenden Beschreibung wurde angenommen, daß der Motor so angeordnet, daß die Zylinderachse senkrecht verläuft und sich der Zylinderkopf am oberen Ende des Zylinders befindet. Es sei bemerkt, daß sich die Erfindung natürlich ebenso gut bei Motoren anwenden läßt, deren Zylinder anders ao angeordnet sind, z. B. waagerecht, schräg oder umgekehrt; in diesen Fällen sind die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke wie Oberseite, Unterseite und senkrecht entsprechend zu interpretieren.

Claims

Patentansprüche:

1. Zylinderkopfabdichtung an einer Brennkraft" maschine, bei der in den Zylinderblock eine Laufbüchse mit in einer Aussenkung liegendem Flansch eingesetzt und ein Dichtungsring zwischen einer radialen Dichtfläche des Laufbüchsenflansches und einer ebenfalls radialen Dichtfläche des Zylinderblocks einerseits und einer radialen Dichtfläche des Zylinderkopfes andererseits eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der aus federndem Metall bestehende Dichtungsring (26) einen an sich bekannten bogenförmigen Querschnitt mit einer im spannungslosen Zustand zur Ringachse parallelen Symmetrieachse hat und die radial innere Begrenzungskante (27) seiner konkaven Fläche an der Laufbüchsendichtfläche

(13) längs eines inneren Kreises und die radial äußere Begrenzungskante (28) an der annähernd in derselben Ebene wie die Laufbüchsendichtfläche liegenden Dichtfläche (9) des Zylinderblocks (2) längs eines äußeren Kreises linienförmig anliegt und die konvexe Seite des Dichtungsringes an der Dichtfläche (17) des Zylinderkopfes (18) längs eines Kreises (29) anliegt, der größer als der innere und kleiner als der äußere Kreis ist.

2. Zylinderkopfabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite der Laufbüchse (5) ein deren Dichtfläche (13) axial überragender, bis in unmittelbare Nähe der Dichtfläche (17) des Zylinderkopfes (18) reichender Bund

(14) vorgesehen ist.

3. Zylinderkopfabdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (26) aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, bestehend aus 17 bis 19% Chrom, 8 bis 10% Nickel, bis zu 0,15% Kohlenstoff, bis zu 2% Mangan, bis zu 1% Silizium, bis zu 0,045% Phosphor, bis zu 0,03 % Schwefel und im übrigen aus Eisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen