DE19528830A1 - Brennraumabdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennraumabdichtung zwischen einer Zylinder­ laufbüchse und einem Zylinderkopf, bei der zwischen einem Kurbelgehäuse und dem Zylinderkopf eine Restflächendichtung vorgesehen ist und die Vorspannkraft für die Brennraumabdichtung durch Zylinderkopfschrauben aufgebracht wird.

Brennraumabdichtungen bei Brennkraftmaschinen mit Zylinderlaufbüchsen bestehen im allgemeinen aus einem Dichtring, der mittels Zylinderkopfschrauben zwischen ei­ ner Zylinderlaufbüchse und einem Zylinderkopf eingespannt ist. Zur Abdichtung der Kühlwasser- und Schmieröldurchtritte zwischen Kurbelgehäuse und Zylinderkopf ist eine Restflächendichtung vorhanden. Der Dichtring und die Restflächendichtung kön­ nen als zusammenhängende oder getrennte Bauteile vorliegen. Die zur Brennraumab­ dichtung nötige Flächenpressung wird durch eine Überhöhung der Laufbüchse gegen­ über dem Kurbelgehäuse und/oder eine größere Dicke des Dichtringes gegenüber der Restflächendichtung erreicht. Dies hat zur Folge, daß ein größerer Teil der Zylinder­ kopfschraubenkräfte über die Brennraumabdichtung und die in Reihe dazu geschaltete Zylinderlaufbüchse und nur ein kleiner Teil über die Restflächendichtung ins Kurbel­ gehäuse eingeleitet wird. Die Folge sind große Verformungen des Kurbelgehäuses im Bereich einer Laufbüchsenauflage. Brennraumabdichtungen dieser Art neigen dazu, nach längerer Betriebszeit undicht zu werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die über die Zylinderlaufbüchse ins Kurbelgehäuse eingeleitete Kraft der Zylinderkopfschrauben möglichst klein und annähernd konstant zu halten.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch das elastische Element mit bestimmter Kennlinie wird die von den Zylinder­ kopfschrauben über die Zylinderlaufbüchse in das Kurbelgehause eingeleitete Kraft auf einen gewünschten, nahezu konstanten Wert eingestellt. Einbautoleranzen üben auf den Wert dieser Kraft nur einen unbedeutenden Einfluß aus, da das elastische Element, z. B. der Federring im Bereich "B" eine Federkennlinie aufweist, die nahezu konstant ist. Die Federkennlinie erleidet im Betrieb keine Änderung, da der Federring der Ein­ wirkung der Brenngase entzogen und von der Dichtfunktion getrennt ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung kann dem Anspruch 2 entnommen werden.

Durch die konische Dicht- bzw. Gegendichtfläche wird die durch den Federring indu­ zierte Anpreßkraft erheblich verstärkt. Unterstützt wird die Anpreßkraft durch den auf die Innenseite der Zylinderlaufbüchse wirkenden Druck der Verbrennungsgase. Der Federring liegt außerhalb des Einflusses hoher Temperaturen und gewährleistet durch seine Federcharakteristik eine nahezu konstante Anpreßkraft. Der Federring ist zudem von der Dichtfunktion getrennt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann dem Anspruch 3 entnom­ men werden.

Diese Ausführungsform verhindert einen Verzug der Zylinderlaufbüchse durch die ra­ dialen Kräfte der Anpressung. Eine gewisse Vorabdichtung kann durch ein gering ge­ haltenes Spiel zwischen Zylinderkopf und Zylinderlaufbüchse erreicht werden. Der Federring liegt wieder außerhalb des Einflusses hoher Temperaturen und ist wiederum von der Dichtfunktion getrennt.

Eine Weiterentwicklung der Dichtung ist dem Anspruch 4 zu entnehmen.

Durch die doppelt konische Nut wird die Zylinderlaufbüchse von radialer Verformung bewahrt. Die Gasabdichtung erfolgt bereits brennraumseitig an der ersten Erhebung.

Eine weitere Variante ist aus Anspruch 5 zu ersehen.

Durch die Anordnung des trapezförmigen Ringes in der Wirkungslinie der durch den Federring aufgebrachten Kraft wird eine Verformung der Zylinderlaufbüchse weit­ gehend vermieden.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch Zylinderkopf und Zylinderlauf­ büchse im Bereich einer Brennraumabdichtung, wobei die Zylinderlaufbüchse selbst für die Dichtwirkung heran­ gezogen wird,

Fig. 2 einen Längsschnitt im Bereich der Brennraumabdichtung mit eingelegtem Dichtring,

Fig. 3 einen Längsschnitt im Bereich der Brennraumabdichtung mit doppelt konischer Nut,

Fig. 4 einen Längsschnitt im Bereich der Brennraumabdichtung mit doppelt konischer Nut und Federring in der Kraftwirkungslinie unterhalb der Brennraumabdichtung,

Fig. 5 einen qualitativen Verlauf einer Federkennlinie eines Feder­ ringes.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Zylinderkopf 1 mit Zylinderlaufbüchse 2 und Kurbelgehäuse 3. Zur Abdichtung der Durchtritte von Kühlwasser bzw. Motorschmieröl ist zwischen Zylinderkopf 1 und Kurbelgehäuse 3 eine Rest­ flächendichtung 5 vorgesehen. Zur eigentlichen Brennraumabdichtung ist die Zylinderlaufbüchse 2 mit einer konischen Dichtfläche 6 und der Zylinderkopf 1 mit ei­ ner ebenso konischen Gegendichtfläche 7 versehen. Durch die konische Gestaltung der Dichtflächen wird die Anpreßkraft der Dichtfläche 6 erheblich verstärkt.

Erfindungsgemäß ist nun zwischen einem Bund 8 der Zylinderlaufbüchse 2 und einem Absatz 9 im Kurbelgehäuse 3 ein Federring 10 angeordnet. Dieser Federring 10 ist so ausgelegt, daß er im Bereich der für die Dichtwirkung vorgesehenen axialen Anpreß­ kraft eine nahezu konstante Federkraft aufweist (Fig. 5 ). Der Federring 10 dient aus­ schließlich der Erzeugung der Anpreßkraft und ist von der Funktion der Brennraum­ abdichtwirknng vollkommen befreit. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß der Federring 10 gegen die Einwirkung der heißen Verbrennungsgase vollkommen abge­ schirmt ist. Zwischen einer Stirnfläche 11 der Zylinderlaufbüchse 2 und dem Zylinder­ kopf 1 muß ausreichendes Spiel vorhanden sein, um Fertigungstoleranzen auszuglei­ chen.

Eine abgewandelte Ausführung der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Der Zylinder­ kopf 1 und die Zylinderlaufbüchse 2 sind mit im Schnitt gesehen trapezförmigen und zur Trennebene zwischen Zylinderkopf 1 und der Zylinderlaufbuchse 2 spiegel­ bildlichen Ausdrehungen 13a, 13b versehen. In diese Ausdrehungen 13a, 13b wird ein Dichtring 14 eingelegt, welcher kegelige Dichtflächen 15a, 15b aufweist, denen ebenso kegelig ausgeführte Gegendichtflächen 16a, 16b des Zylinderkopfes 1 gegenüberste­ hen. Nach dem Anziehen der Zylinderkopfschrauben verbleibt zwischen einer inneren Stirnfläche 11 und dem Zylinderkopf 1 ein sehr enger Spalt, während eine äußere Stirnfläche 12 der Zylinderlaufbüchse 2 mit dem Zylinderkopf 1 zur Anlage kommt. Durch den engen Spalt wird der Dichtring 14 vor der direkten Einwirkung der Brenn­ gase geschützt. Die von der Zylinderlaufbüchse 2 auf das Kurbelgehäuse 3 übertrage­ nen Kraft wird durch den Federring 10 definiert und begrenzt.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausbildung der Dichtflächen. In den Zylinderkopf 1 ist eine doppelt konische Nut 17 eingedreht. Die Zylinderlaufbüchse 2 weist eine erste und zweite ringförmige Erhebung 18a, 18b aufs welche beide im Querschnitt gesehen trapezförmig gestaltet sind. Zwischen dem Bund 8 der Zylinderlaufbüchse 2 und dem Absatz 9 im Kurbelgehäuse 3 ist wiederum ein Federring 10 angeordnet, welcher ebenso wie bei den Fig. 1 und 2 die ins Kurbelgehäuse 3 eingeleitete Kraft be­ grenzt. Durch die doppelt konische Nut 17 wird die Zylinderlaufbüchse 2 weitgehend frei von radialen Kräften und daraus resultierenden Verformungen gehalten. Nach Fig. 4 weist die Zylinderlaufbüchse 2 einen umlaufenden Ring 19 auf, welcher in die doppelt konische Nut 17 eindringt. Der Ring 19 ist im Querschnitt gesehen trapezförmig gestaltet. Der Federring 10 zwischen Bund 8 und Absatz 9 liegt in Verlängerung der Wirkungslinie der über die Brennraumabdichtung in das Kurbelgehäuse 3 eingeleiteten Kraft. Biegemomente und Verformungen im Dichtungsbereich der Zylinderlaufbüchse 2 werden vermieden.

Fig. 5 stellt den Verlauf der Federkraft (F) des Federringes 10 (Fig. 1 bis 4) als Funktion des Federweges (S), bzw. der Dicke des Federringes 10 dar. Im dem mit "B" bezeichneten Bereich ist aufgrund der besonderen Formgebung des Federringes 10 die Kraft nahezu konstant, d. h., die Dichtkraft der erfindungsgemäßen Brennraumdichtung ist unabhängig von Wärmedehnungen, Fertigungstoleranzen etc. nahezu konstant.

Claims (5)

1. Brennraumabdichtung zwischen einer Zylinderlaufbüchse und einem Zylin­ derkopf, bei der zwischen einem Kurbelgehäuse und dem Zylinderkopf eine Restflächendichtung vorgesehen ist und die Vorspannkraft für die Brennraumabdichtung durch Zylinderkopfschrauben aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Bund (8) der Zylinderlauf­ büchse (2) und einem Absatz (9) des Kurbelgehäuses (3) ein elastisches Element, beispielsweise Federring (10) eingelegt ist, und daß das elastische Element eine Federkennlinie aufweist, welche in einem vorgegebenen Bereich "B" eine über dem Federweg nahezu konstante Federkraft aufweist.

2. Brennraumabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbüchse (2) eine konische Dichtfläche (6) und der Zylinderkopf (1) eine ebenso konische Gegendichtfläche (7) aufweist, und daß zwischen der Stirnfläche (11) der Zylinderlaufbüchse (2) und dem Zylinderkopf (1) aus­ reichend Spiel vorhanden ist.

3. Brennraumabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Zylinderkopf (1), als auch die Stirnfläche (11) der Zylinderlaufbüchse (2) im Längsschnitt gesehen trapezförmige und spiegelbildlich zueinander gelegene Ausdrehungen (13a, 13b ) aufweisen, daß ein in die Ausdrehungen (13a, 13b) eingelegter Dichtring (14) konische Dichtflächen (15a, 15b) und der Zylin­ derkopf (1), sowie die Zylinderlaufbüchse (2) ebenso konische Gegendicht­ flächen (16a, 16b) aufweisen, daß zwischen einem Absatz (9) des Kurbel­ gehäuses (3) und einem Bund (8) der Zylinderlaufbüchse (2) ein Federring (10) eingelegt ist, und daß zwischen einer inneren Stirnfläche (11) der Zylinder­ laufbüchse (2) und dem Zylinderkopf (1) nach Anziehen der Zylinderkopf­ schrauben ein Spiel verbleibt, während eine äußere Stirnfläche (12) am Zylin­ derkopf (1) anliegt.

4. Brennraumabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderlaufbüchse (2) in eine doppelt konische Nut (17) des Zylinderkop­ fes (1) eingepaßt ist, und daß die Zylinderlaufbüchse (2) im Querschnitt ge­ sehen trapezförmige erste und zweite ringförmige Erhebungen (18a, 18b) aufweist.

5. Brennraumabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (1) eine doppelt konische Nut (17) aufweist, daß die Zylin­ derlaufbüchse (2) einen im Querschnitt gesehen trapezförmigen Ring (19) aufweist, und daß dieser Ring (19) in die Nut (17) eingepaßt ist.