DE2160128C2

DE2160128C2 - Abdichtung zwischen Zylinder und Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2160128C2
Application number: DE2160128A
Authority: DE
Inventors: Konstantinas Göteborg Tamulenas
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1970-12-15
Filing date: 1971-12-03
Publication date: 1982-10-28
Also published as: GB1337610A; US3762388A; SE348274B; DE2160128A1; FR2118549A5

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abdichtung zwischen Zylinder und Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, wobei das eine Ende des Zylinders In eine In dem Zylinderkopf vorgesehene Ringnut eingeführt 1st.

Abdichtungen dieser Art müssen absolut gasdicht sein. Diese Forderung bereitet jedoch Insbesondere bei hohen Drücken, wie sie beispielsweise bei aufgeladenen Dieselmotoren vorkommen, noch heule technische Schwierigkelten.

Bei üblichen Abdichtungen dieser Art wird bis heute eine sogenannte Zylinderkopfdichtung eingesetzt. Der für eine gasdichte Abdichtung notwendige Anpreßdruck wird dabei von sogenannten Zylinderkopfschrauben erzeugt, die zum Erhalt der Dichtwirkung von Zelt zu Zelt nachgezogen werden müssen. Diese Zyllnderkopfdlchtungen sind jedoch Insbesondere bei hohen Drücken erheblichen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt, so daß es gerade in solchen Fällen häufig zu Undichtigkeiten kommt.

Um die mit dem Einsatz von Zylinderkopfdichtungen verbundenen Probleme zu vermelden, sind bereits Abdichtungen vorgeschlagen worden, die vollkommen ohne Zylinderkopfdichtungen auskommen. Bei diesen Konstruktionen (vgl. beispielsweise DE-OS 19 20 704) erfolgt die Befestigung des Zylinderkopfes am Zylinder entweder über ein am oberen Ende des Zylinders angeordnetes Außengewinde, auf das der mit einem Innengewinde versehene Zylinderkopf aufgeschraubt wird, oder über speziell aufeinander abgestimmte Ringflächen, die ein Aufschrumpfen des Zylinderkopfes auf dem oberen Ende des Zylinders ermöglichen. In beiden Fällen wird die für den Betrieb erforderliche Abdichtung durch parallel und quer zur Zylinderachse verlaufende Dichtflächen gebildet, die sowohl Im Bereich des oberen Endes des Zylinders als auch am Zylinderkopf vorgesehen sind. Durch diese Dichtflächen, die eine direkte Abdichtung zwischen Zylinder und Zylinderkopf ermöglichen, werden zwar spezielle Zylinderkopfdichtungen vermieden. Der fertigungstechnische Aufwand für die Herstellung der Dichtflächen sowie der Flächen für die Schraub- bzw. ίο Schrumpfverbindung ist jedoch derart groß, daß eine billige und rationelle Fertigung nicht möglich 1st.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung Ist es, eine absolut gasdichte Abdichtung zu schaffen, die einerseits ohne eine anfällige Zylinderkopfdichtung auskommt, andererseits jedoch ohne großen technischen Aufwand hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wi'd erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Zylinderende mittels eines zwischen dem Zylinder und der äußeren Mantelfläche der Ringnut eingepreßten Ringes radial gegen die innere Mantelfläche der Ringnut dichtend festgeklemmt ist, daß die radiale Breite der Ringnut am Grund größer ist als an deren Öffnung, und daß ?ich die äußere Mantelfläche des Zylinders im Bereich des in der Ringnut liegenden Zylinderendes in Richtung derselben kegelig erweitert.

Durch die erfindungsgemäßen Merkmale ist eine Abdichtung geschaffen, mit der auch ohne den Einsatz einer Zylinderkopfdichtung eine absolut gasdichte Abkopplung des Zylinderkopfes an den Zylinder erzielt wird. Ein besonderer fertigungstechnischer Aufwand 1st dabei nicht erforderlich.

Eine besonders hohe Preßkraft und damit eine besonders gute und dauerhafte Abdichtung zwischen dem Zylinder und dem Zylinderkopf wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß sich die äußeren Mantelflächen der Ringnut und des Zylinders derart verjüngen, daß der Abstand dieser beiden Flächen Im Bereich der öffnung der Ringnut größer Ist als In» Bereich des Grundes.

Eine weitere Verbesserung der Abdichtung kann darüber hinaus dadurch erreicht werden, daß der Zylinder an seiner an dem Grund der Ringnut anliegenden Stirnfläche mit einem ringförmig ausgebildeten Absatz versehen Ist, der näher der kegeligen, radial äußeren Mantelfläche als der Inneren Mantelfläche des Zylinders gelegen 1st.

Aufgrund einer derartigen Ausgestaltung wirkt das beim Eintreiben des Ringes auf die kegelige Mantelfläche des Zylinderendes ausgeübte Moment als Kippmoment, wodurch aufgrund der elastischen Verformung des stlrnseltigen Bereiches des Zylinderendes der Absatz mit seiner Stirnfläche auf den Grund der Ringnut gepreßt und damit eine direkte Abdichtung zwischen Zylinder und Zylinderkopf Im Bereich des Nutengrundes erreicht wird. Dadurch wird eine zusätzliche Entlastung der Abdichtung Im Bereich des Ringes erzielt.

Um zu verhindern, daß der Ring beim Einpressen »frißt« und damit die Qualität der Abdichtung zwischen Zylinder und Zylinderkopf leidet, 1st es vorteilhaft, daß der Ring auf seiner Innen- und vorzugsweise auch auf seiner Außenseite mit rundumlaufenden Nuten versehen 1st.

Im folgenden wird ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Flg. 1 einen teilweise angebrochenen senkrechten Schnitt durch einen Zylinder eines Verbrennungsmotors mit einer gasdichten Abdichtung gemäß der Erfindung,

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Flg. 2 einen senkrechten Schnitt durch einen für die erfindungsgemäße Abdichtung notwendigen Ring, und

Fig. 3 bis 5 senkrechte Schnitte, jeweils durch die linke Seite eines Zylinders im Bereich des Zylinderkopfes In drei verschiedenen Phasen des Zusammenbaues.

In den Zeichnungen sind die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Teile eines Zylinders dargestellt. Wie aus den Figuren hervorgeht, ist der Zylinderkopf 1 eines Motors für jeden Zylinder mit einer Ringnut 3 ausgestattet, so daß ein abwärts gerichteter Stutzen 2 gebildet wird. In die Ringnut 3 ist das eine Zylinderende 4 eines aus einer geeigneten Gußeisenlegierung gefertigten Zylinders 5 eingesetzt. Die Abmessungen sowohl des Stutzens 2 als auch ies Zylinderendes 4 sind dabei derart gewählt, daß diese Teile vorzugsweise mit einem Preßsitz zusammengefügt sind. Die radiale, äußere Mantelfläche 6 des Zylinderendes 4 des Zylinders 5 1st zur Stirnfläche zu kegelförmig erweitert ausgebildet. Ebenso 1st die äußere Mantelfläche 7 der Ringnut derart kegelförmig erweitert, daß die radiale Breite der Ringnut am Grund 15 größer ist als an der Öffnung.

Ist der Zylinder 5 auf den Stutzen 2 aufgepreßt worden, so verbleibt zwischen der Mantelfläche 6 des Zylinderendes 4 und der Mantelfläche 7 der Ringnut 3 ein ringförmiger Zwischenraum 8, der sich in Richtung der Öffnung der Ringnut mii einem Wnkel von etwa 0,5° kegelig erweitert. Die Höhe α des Zylinderendes 4 des Zylinders übersteigt beispielsweise mit nur wenigen mm die Höhe b des Stutzens 2.

Der Zylinder 5 1st an seiner Stirnfläche mit einem ringförmigen Absatz 9 ausgestattet, der etwas näher an der äußeren Mantelfläche 6 des Zylinders 5 als an der Inneren, an dem Stutzen 2 des Zylinderkopfes 1 anliegenden Mantelfläche 10 angeordnet ist. Der Kegelwinkel ν der Mantelfläche 6 beträgt vorzugsweise etwa 10° bis 12°.

Der Ring 11 (Fig. 2) der Abdichtung 1st aus Stahl hergestellt und derart bemessen, daß er mit gutem Sitz über das kegelförmige Zylinderende 4 des Zylinders 5 gezogen werden kann. Das wirksame vordere Ende des Ringes 11 hat eine Stärke, die nur wenige Zehntelmillimeter kleiner ist als die Breite d des Zwischenraumes 8 und nur wenige Zehntelmlliimeter größer 1st, als die Breite e des Zwischenraumes 8. Schließlich ist der Ring 11 sowohl auf seiner Innen- als auch auf seiner Außenseite mit rundumlaufenden Nuten 12, 13 versehen.

Die Herstellung der gasdichten Abdichtung erfolgt auf nachstehende Welse:

Der Zylinderkopf 1 wird umgedreht auf einen Arbeltstisch gelegt. Der betreffende Zylinder 5 wird mit seinem kegelförmigen Zylinderende 4 auf den Stutzen 2 aufgepreßt und der Stahlring 11 über das Zylinderende 4 des Zylinders gezogen und beispielsweise mittels einer hydraulischen Presse in den Zwischenraum 8 (Fig. 4 und 5), gegebenenfalls bis zum Boden der Ringnut 3 hineingetrieben, in der sich das wirksame Ende des Ringes 11 zwischen den Mantelflächen 6 und 7 festkellt. Beim Eintreiben des Ringes 11 in den Zwischenraum 8 wird wie beispielsweise aus Fig. 5 hervorgeht - der Ring 11 deformiert und der Zylinder radial gegen den Stutzen 2 gepreßt. Auf Grund der Tatsache, daß das Zylinderende 4 des Zylinders 5 in der in der Ringnut 3 eingeführten Lage nicht an der Endfläche 14 des Stutzens 2 anliegt und mit seinem Ansatz 9 auf dem Grund 15 der Ringnut 3 In unmittelbarer Nähe der kegelförmigen Mantelfläche 6 aufruht, sowie der Tatsache, daß der von dem Ring 11 ausgeübte Druck P in der Nähe der Stirnfläche des Zylinders einwirkt, wird ein Anpressen der Mantelfläche 10 des Zylinders an die Mantelfläche des Stutzens 2 In der Nähe des Grundes 15 der Ringnut gewährleistet. Hierdurch wird ein größtmöglicher Anpreßdruck und eine vollständige Abdichtung erreicht. Die Nuten 12, 13 sind zur Aufnahme von eventuell beim Eintreiben des Ringes 11 entstehenden Graten vorgesehen, wodurch verhindert wird, daß sich der Ring 11 während des Eintrelbens »festfressen« kann.

Auf die oben beschriebene Weise werden auch die übrigen Zylinder des Verbrennungsmotors auf ihren betreffenden Stutzen 2 angeordnet und an dem Zylinderkopf 1 befestigt, der anschließend mit den Zylindern 5 in die betreffenden Zylinderbohrungen 16 in dem Zylinderblock 17 eingeführt und mit Zyllnderkopfbolzen (nicht dargestellt) befestigt wird. Vor dem Einführen wird für den Wassermantel 18 zwischen dem Zylinderblock 17 und dem Zylinderkopf 1 eine Dichtung 19 angeordnet.

Mit der Bezugsziffer 20 ist einer der Kolben des Motors bezeichnet.

Hierzu 2 Blatt !Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abdichtung zwischen Zylinder und Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, wobei das eine Ende des Zylinders in eine in dem Zylinderkopf vorgesehene Ringnut eingeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderende (4) mittels eines zwischen dem Zylinder (5) und der äußeren Mantelfläche (7) der Ringnut (3) eingepreßten Ringes (11) radial gegen die innere Mantelfläche der Ringnut dichtend festgeklemmt ist, daß die radiale Breite der Ringnut (3) am Grund größer 1st als an deren Öffnung, und daß sich die äußere Mantelfläche (6) des Zylinders (5) Im Bereich des in der Ringnut (3) liegenden Zylinderendes (4) in Richtung derselben kegelig erweitert.

2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die äußeren Mantelflächen (7) bzw. (6) der Ringnut (3) und des Zylinders (5) derart verjüngen, daß der Abstand dieser beiden Flächen im Bereich der Öffnung der Ringnut (3) größer ist als im Bereich des Grundes (15).

3. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (5) an seiner an dem Grund (15) der Ringnut (3) anliegenden Stirnfläche mit einem ringförmig ausgebildeten Absatz (9) versehen ist, der näher der kegeligen, radial äußeren Mantelfläche (6) als der inneren Mantelfläche (10) des Zylinders (5) gelegen 1st.

4. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (11) auf seiner Innen- und vorzugsweise auch auf seiner Außenseite mit rundum laufenden Nuten (12, 13) versehen ist.