DE19844570C1 - Zylinderkopfdichtung - Google Patents

Abstract

Eine Zylinderkopfdichtung für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Zylinderblock in Open-Deck-Konstruktion weist mindestens ein Deckblech mit den Zylindern entsprechenden Öffnungen auf. Die Öffnungen im Deckblech sind jeweils von einer Sicke umgeben, deren Verformung durch einen kreisförmigen Stopper begrenzt ist. Um bei einem Zylinderblock, bei dem die äußeren Zylinder mit der Außenwand des Zylinderblockes durch Stehe mit Sägeschnitten verbunden sind, eine unsymmetrische Verformung dieser Zylinder durch die Dichtkraft zu vermeiden, sind in den Bereichen, in denen die Zylinderkopfdichtung außerhalb der Sägeschnitte auf dem Zylinderkopf aufliegt, zweite Stopper vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfdichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der nicht vorveröffentlichten, deutschen Patentanmeldung P 198 37 339.2 der Anmelderin wird ein Zylinderblock einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine vorgeschlagen, der einen von einer Außenwand begrenzten Kühlflüssigkeitsraum aufweist, in dem eine aus mehreren zusammengegossenen Zylindern bestehende Zylindergruppe angeordnet ist, deren äußere Zylinder an die Außenwand des Zylinderblockes angeformt sind, wobei die Stege zwischen den Zylindern und zwischen den äußeren Zylindern und der Außenwand in Form und Lage weitgehend identisch sind und Sägeschnitte aufweisen, die eine Strömung der Kühlflüssigkeit von der einen Seite zur anderen Seite der Zylindergruppe ermöglichen. Dadurch werden die thermischen Verzüge über den Umfang aller Zylinder, insbesondere der äußeren Zylinder, vergleichmäßigt.

Es hat sich nun gezeigt, daß bei konventioneller Ausbildung der Zylinderkopfdichtung beispielsweise entsprechend der EP 0 740 092 A1 trotz dieser symmetrischen Gestaltung eine ungleichmäßige Verformung der äußeren Zylinder durch die Dichtkraft eintreten kann, da diese einseitig über die ringförmigen Stopperbleche auf diese Zylinder übertragen wird.

Aus der DE 195 13 361 C1 ist des weiteren bekannt, eine metallische Zylinderkopfdichtung für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, die zwei Deckbleche und ein Trägerblech aufweist. Um die Öffnungen für die Brennkammern herum ist in den Deckblechen im Öffnungsrandbereich jeweils eine zu dem Trägerblech weisende Sicke vorgesehen, für deren Schutz benachbart zu dieser ein um jede Öffnung herum verlaufend ein innerer Verformungsbegrenzer vorgesehen ist. Des weiteren ist auf der zur jeweiligen Öffnung für die Brennkammern abgewandten Seite der Sicke ein äußerer Verformungsbegrenzer konzentrisch zum inneren Verformungsbegrenzer für die benachbarte Sicke vorgesehen.

Aus der DE 197 19 328 C1 ist eine metallische Zylinderkopfdichtung bekannt, die zwei Deckbleche und ein Trägerblech aufweist. Im Öffnungsrandbereich der Öffnungen zu den Brennkammern ist im Deckblech jeweils eine zum Trägerblech weisende Sicke vorgesehen, die durch einen äußeren und einen inneren Verformungsbegrenzer geschützt ist. Zur Bildung des äußeren Verformungsbegrenzers ist eine Überlappung mit einem den inneren Verformungsbegrenzer tragenden Ring vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zylinderkopfdichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit der eine Verformung der äußeren Zylinder durch die Dichtkraft auf ein Mindestmaß reduziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung wird eine symmetrische Kraftbeaufschlagung der äußeren Zylinder durch die Zylinderkopfschrauben erreicht, was zu deutlich geringeren und weitgehend symmetrischen Verzügen dieser Zylinder führt und dadurch eine verringerte Reibleistung, einen gleichmäßigen Abrieb, einen geringeren Ölverbrauch und eine Reduzierung des Blow-By zur Folge hat.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine Draufsicht einer Zylinderkopfdichtung, teilweise abgebrochen, und des darunter liegenden Zylinderblockes,

Fig. 2 ist ein Schnitt einer mehrlagigen Zylinderkopfdichtung entlang Linie 2-2 in Fig. 1 in größerem Maßstab,

Fig. 3 ist ein Schnitt ähnlich Fig. 2 einer abgewandelten mehrlagigen Zylinder­ kopfdichtung,

Fig. 3A ist ein Schnitt ähnlich Fig. 2 einer einlagigen Zylinderkopfdichtung,

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines äußeren Zylinders mit einer konventionellen Zylinderkopfdichtung,

Fig. 4A und 4B veranschaulichen die Verzüge des in Fig. 4 dargestellten Zylinders in den Ebenen A und B in Fig. 4,

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines äußeren Zylinders mit einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung, und

Fig. 5A und 5B veranschaulichen die Verzüge des in Fig. 5 dargestellten Zylinders in den Ebenen A und B in Fig. 5.

Der Zylinderblock 1, für den die erfindungsgemäße Zylinderkopfdichtung bestimmt ist, ist von der sog. Open-Deck-Konstruktion und weist einen von einer Außenwand 2 begrenzten Kühlflüssigkeitsraum 3 auf, in dem eine aus mehreren nebeneinander liegenden, zusammengegossenen Zylindern 4, 5, 6 und 7 bestehende Zylindergruppe 8 angeordnet ist, deren Zylinder durch Stege 9 miteinander verbunden und deren äußere Zylinder 4 und 7 durch Stege 10 an die Außenwand 2 angeformt sind. Die Zylindergruppe 8 teilt den Kühlflüssigkeits­ raum 3 in zwei Teilräume 11, 12 auf, die durch Sägeschlitze 13 in den Stegen 9 und 10 miteinander in Verbindung stehen.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte mehrlagige Zylinderkopfdichtung besteht aus einem oberen Deckblech 14, einem Trägerblech 15 und einem unteren Deckblech 16. Die Bleche sind mit kreisförmigen Öffnungen 17 entsprechend den Zylindern 4 bis 7 versehen, von denen in Fig. 2 nur ein äußerer Zylinder 4 dargestellt ist. Im Ausführungsbeispiel sind in beiden Deckblechen 14 und 16 die Öffnungen 17 umgebende, zum Trägerblech 15 hin gerichtete Sicken 18 und 19 unter Belas­ sung eines ebenen Blechabschnittes im Randbereich der Öffnungen 17 vorge­ sehen. Auf dem planen Trägerblech 15 sind im Ausführungsbeispiel innerhalb der Sicken 18 kreisförmige Stopper 22 angeordnet, welche die von den Zylinderkopf­ schrauben ausgeübte Dichtkraft, die bei zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock eingespannter Dichtung auftritt, übertragen und als Verformungsbegrenzer für die Sicken 18 dienen. Bezüglich der äußeren Zylinder 4 und 7 wirkt diese Dichtkraft jedoch einseitig auf diese Zylinder. Diese unsymmetrische Kraftbeaufschlagung der äußeren Zylinder kann eine relativ große Verformung dieser Zylinder im oberen Bereich zur Folge haben, wie dies schematisch in Fig. 4 in Verbindung mit den Fig. 4A und 4B gezeigt ist. In Fig. 4 sind der Einfachheit halber nur die Stopper 22 zwischen dem Zylinderblock 1 und dem Zylinderkopf 23 dargestellt. Aus den Fig. 4A und 4B ist die Verformung des äußeren Zylinders 4 in der Ebene A-A bzw. B-B in Fig. 4, d. h. die Abweichung von der Kreisform, ersichtlich, wobei als Maßstab 1 mm = 2 µm gewählt wurde.

Um eine symmetrische Kraftbeaufschlagung der äußeren Zylinder 4 und 7 zu erreichen, sind zweite Stopper 24 zwischen dem oberen Deckblech 14 und dem Trägerblech 15 in den Bereichen vorgesehen, in denen die Zylinderkopfdichtung neben den Sägeschlitzen 13 in den Stegen 10 zwischen den äußeren Zylindern 4 und 7 und der Außenwand 2 des Zylinderblocks 1 auf dieser aufliegt. Dadurch ergibt sich die aus Fig. 5 in Verbindung mit Fig. 5A und 5B ersichtliche Verfor­ mung eines äußeren Zylinders 4, wobei wiederum der Einfachheit halber in Fig. 5 nur die Stopper 22 und 24 zwischen dem Zylinderkopf 23 und dem Zylinderblock 1 dargestellt sind. Die Verformung des Zylinders 4 in der Ebene A ist in Fig. 5A und die Verformung in der Ebene B ist in Fig. 5B dargestellt, wobei als Maßstab der Abweichung von der Kreisform wiederum 1 mm = 2 µm gewählt wurde. Ein Vergleich der Fig. 4A und 4B mit den Fig. 5A und 5B zeigt deutlich, daß mit der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung, d. h. mit dem Vorsehen der zweiten Stopper 24, die Verformung des Zylinders 4 sehr gering ist und nur geringfügig von der Kreisform abweicht.

Die Stopper 22 und 24 werden normalerweise, wie gezeigt, von Blechen gebildet, die z. B. durch Laserschweißung, Sintern oder dgl. mit dem Trägerblech 15 oder mit dem Deckblech 14 verbunden werden. Sie könnten grundsätzlich auch durch entsprechende Materialverdickung des Deckbleches 14 oder des Trägerbleches 15 gebildet werden.

Die Verformung der äußeren Zylinder kann gezielt durch Variation der Geometrie und Dicke der zweiten Stopper beeinflußt und damit minimiert werden.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Abwandlung sind die Stopper wie bei Fig. 2 aus Blech, jedoch die zweiten Stopper 24a mit den kreisförmigen Stoppern 22a einstückig, wobei die gewünschte Verformungsbegrenzung der Sicke 18 durch Umbördelung der Ränder 24b und 22b erreicht wird.

Fig. 3a zeigt einen Schnitt ähnlich Fig. 2 einer einlagigen Zylinderkopfdichtung (SLS-Dichtung) mit einem einzigen Deckblech 14, dessen Sicke 18 einen ringförmigen Stopper 22c umgibt und das einen zweite Stopper 24c in dem Bereich aufweist, in dem die Zylinderkopfdichtung außerhalb des Sägeschlitzes 13 auf der Außenwand 2 des Zylinderblockes 1 aufliegt. Die Stopper sind vorzugsweise in einem Sinterverfahren (MTZ 59 (1998) S. 298 ff) auf das Deckblech 14 aufgebracht.

Selbstverständlich sind viele Abweichungen von den dargestellten Ausführungs­ beispielen denkbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So könnte das untere Deckblech 16 bei den Ausführungen gemäß Fig. 2 und 3 weggelassen werden und die ersten Stopper 22 könnten außerhalb der Sicken 18, diese also umgebend, angeordnet sein.

Claims (4)

1. Metallische Zylinderkopfdichtung für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraft­ maschine mit einem Zylinderblock (1), der einen von einer Außenwand (2) begrenzten Kühlflüssigkeitsraum (3) aufweist, in dem eine aus mehreren nebeneinander liegenden, zusammengegossenen Zylindern (4, 5, 6, 7) beste­ hende Zylindergruppe (8) angeordnet ist, deren äußere Zylinder (4, 7) an die Außenwand angeformt sind, wobei die Stege (9, 10) zwischen den Zylindern und zwischen den äußeren Zylindern und der Außenwand in Form und Lage weitgehend identisch und mit Sägeschnitten (13) versehen sind, welche eine Strömung der Kühlflüssigkeit von der einen Seite zur anderen Seite der Zylindergruppe (8) ermöglichen,
mit mindestens einem Deckblech (14), das für jeden Zylinder eine diesem entsprechende Öffnung (17) aufweist, wobei die Öffnungen in dem Deckblech (14) jeweils von einer Sicke (18) umgeben sind, deren Verformung durch einen ringförmigen, innerhalb oder außerhalb der Sicke angeordneten ersten Stopper (22) begrenzt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer symmetrischen Einleitung der Dichtkräfte zweite Stopper (24) in den Bereichen vorgesehen sind, in denen die Zylinderkopfdichtung außerhalb der Sägeschlitze (13) in den Stegen (10) zwischen den äußeren Zylindern (4; 7) und der Außenwand (2) auf dem Zylinderkopf (1) aufliegt.

2. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopper (22; 24) aus Blech bestehen und mit dem Deckblech (14) oder, falls vorhanden, mit einem Trägerblech (15) verschweißt sind.

3. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Stopper (24a) mit den ersten, ringförmigen Stoppern (22a) von einem gemeinsamen Blechteil gebildet sind, das entsprechend der gewünschten Verformungsbegrenzung der Sicken (18) umgebördelt ist.

4. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopper (22c, 24c) durch ein Sinterverfahren auf das Deckblech (14) aufgebracht sind.