DE3505721C2 - Feuerring-Anordnung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Feuerring-Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-PS 3 67 515 ist eine Metalldichtung bekannt, die zwei konzentrisch angeordnete Abschnitte aufweist, welche einstückig durch eine radiale Brücke verbunden sind. Jeder dieser Abschnitte hat ein Paar axial ausgerichtete, parallele, lastaufnehmende Oberflächen.

Aus der DE-OS 28 31 217 ist eine Zylinderkopfdichtung be­ kannt, die zwei konzentrische Abschnitte aufweist, die einstückig durch eine radiale Brücke verbunden sind. Hier handelt es sich aber um eine Gummidichtung, deren last­ aufnehmende Flächen abgerundet sind.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Feuerring der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß er bei gegebener Druckbelastung un­ terschiedliche Verformungen seiner einzelnen Abschnitte er­ möglicht.

Nach der Erfindung wird dies erreicht durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 im Schnitt eine erste Feuerring-Anordnung nach der Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt im Schnitt eine zweite bevorzugte Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Feuerring-Anordnung.

Fig. 1 zeigt eine Feuerring-Anordnung 10 mit einem einteiligen Feuerring 8 mit einem ersten und einem zweiten Abschnitt 12 und 14. Die beiden Ab­ schnitte haben eine ringförmige Form und sie liegen konzentrisch zuein­ ander, wobei der Abschnitt 14 den kleineren Radius der beiden Abschnitte hat. Die beiden Abschnitte sind über eine einstückige radial zu einer Zylinderachse der Brennkraftmaschine verlaufende Brücke 16 verbunden und jeder hat eine obere und eine untere lastaufnehmende Fläche. Der Abschnitt 12 hat somit obere und untere parallele, axial in Richtung der Zylinderachse ausgerichtete Flächen 24 und 26, während der Abschnitt 14 parallele, axiale obere und untere Flächen 28 und 30 hat.

Die Abschnitte 12 und 14 und die sie verbindende Brücke 16 sind vorzugsweise symmetrisch zu einer radialen Achse a-a, durch welche der Schnitt nach Fig. 1 verläuft, angeordnet. Die Brücke 16 ist axial abgestuft und sie umfaßt einen Teil 22 größerer axialer Dicke, wie noch erläutert wird. Die Abschnitte sind umschlossen von einem dünnen hoch wärmebeständigen metallischen Mantel 32. Der Mantel 32 hat obere und untere Schenkel 36 und 38, welche die parallelen Flächen 24, 26, 28, 30 eng umfassen oder umklammern. Sie halten die Feuerring-Anordnung an gegenüberliegenden oberen und unteren Flächen 54 und 56 einer Zylinderkopfdichtung 34, wie dargestellt. Die Feuer­ ringanordnung 10 dient, wie bekannt, zur Abdichtung der Verbrennungskammer einer Brennkraftmaschine und sie ist daher zwischen einem Motorblock 44 und einem nicht-gezeigten Zylinderkopf angeordnet und eingespannt. Die Feuerring-Anordnung, wie hier beschrieben, eignet sich besonders für Verbrennungskammern mit Zylinderauskleidungen oder Zylinderbuchsen 46, wie noch erläutert wird.

Die Brücke 16, welche die beiden Abschnitte 12 und 14 einteilig ver­ bindet, ist abgestuft, und sie hat einen Teil 22 größerer axialer Dicke als ein angrenzender halsförmig ausgebildeter Teil 52. In manchen Fällen ist es erwünscht, daß bei einer gegebenen Kompressionsbelastung ein Abschnitt sich weniger verformt als der andere. Dieser Unterschied führt dazu, daß der eine Abschnitt des Feuerringes leichter verformt wird als der andere bei gegebenen Belastungen. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform wird durch den Teil 22 mit der größeren axialen Dicke erreicht, daß der angrenzende Abschnitt 14 des Feuerringes weniger leicht gedrückt oder gequetscht wird, wenn identische Belastungen auf beide Ab­ schnitte 12 und 14 wirken.

Diese Erscheinung entsteht, weil der Abschnitt 14 gegen Verformung widerstandsfähiger ist infolge seiner Nähe zum Teil 22, der eine größere Dicke und Masse als der ausgehalste Teil 52 hat. Dieses Konzept ist besonders augenfällig, wenn die relativen Querschnitte der Abschnitte 12 und 14 im wesentlichen identisch sind, wie in der bevor­ zugten dargestellten Ausführungsform.

Die Erfindung ermöglicht somit eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Gestaltung der Feuerringe, wenn eine nicht gleichförmige Verformungscharakteristik erwünscht ist. In der dargestellten Ausführungsform sind die relativen axialen Dicken T und S identisch vor dem Einbau der Feuer­ ringanordnung 10, während ohne Verwendung des Teiles 22 mit der größeren Masse und Dicke das axiale Maß S des Abschnittes 14 größer sein müßte als die axiale Dicke T, um eine größere Kompressionsbelastung je Einheit der axialen Verformung zu bewirken.

In der gezeigten Ausführungsform kann das Maß Z, d. h. der Abstand zwischen den vertikalen Achsen b und c der lastaufnehmenden Oberflächen 24, 26 bzw. 28, 30, nach Bedarf variiert werden, wodurch eine größere Flexibilität er­ reicht wird. Wenn z. B. eine Zylinderbüchse 46 verwendet wird, kann das Maß Z verändert werden, um die Größe der Flächenüberlappung zwischen dem Motorblock 44 und der Zylinderbüchse 46 einzustellen, insbesondere wenn der Absatz 58 schmal ist, wie in Fig. 1 (verglichen mit Fig. 2). Auch in solchen Anwendungsfällen ist es erwünscht, daß die Feuerringanordnung 10 einige Last auf die Büchse 46 überträgt, um eine Bewegung der Büchse während des dynamischen Betriebs des Motors zu ver­ hindern. Die Einstellung oder Steuerung der Kompressionslast-Kapazität mit Bezug auf die Größe der Überlappung kann dadurch geeignet in kritischen Anwendungsfällen variiert werden, so wenn z. B. Zylinderbüchsen aus Schleuder­ gußeisen in Motorblöcken aus Aluminium verwendet werden, oder wenn relativ dünnwandige Büchsen benutzt werden. In solchen Fällen sind Überlastungen zu vermeiden, damit die Büchse nicht reißt oder ihre Bohrung sich nicht verformt. In Fällen, in denen der Absatz 58 der Zylinderbüchse 46 über die Oberfläche 60 des Motorblocks 44 hinaus in Richtung der Zylinderachse vorsteht oder unter dieser Fläche endigt, wären die Dicken T und S nicht identisch, sondern sie würden Abmessungen haben, die den Versatz zwischen dem Absatz 58 und der Fläche 60 berücksichtigen. Die Erfindung würde hierdurch aber nicht beeinträchtigt, und eine solche Ausführungsform liegt innerhalb der er­ findungsgemäßen Lehre.

Vorzugsweise ist ein Zwischenraum 40 zwischen dem ersten Abschnitt 12 des Feuerrings 10 und der Dichtung 34 ausgebildet. Es ist erwünscht, daß dieser Zwischenraum beim Verformen bzw. Zusammen­ drücken des angrenzenden Abschnittes 12 eliminiert wird beim Aufschrauben des Zylinderkopfes auf den Motorblock 44. In manchen Fällen ist zweck­ mäßigerweise ein Wulst 42 vorgesehen, der sich vom Ab­ schnitt 12 teilweise in den Zwischenraum 40 hineinerstreckt, wodurch erreicht wird, daß dieser vollständig mit dem plastisch verformten Metall ausgefüllt wird. (Beide Fig. 1 und 2 zeigen Feuerring-Anordnungen vor dem Aufschrauben des Zylinderkopfes auf den Motorblock).

Fig. 2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Feuerring-Anordnung 10′, bei der eine Graphitmasse 50′ in die sonst leeren Zwischenräume 48 (Fig. 1) eingebracht ist, die umschlossen sind von der Brücke 16′ und den Schenkeln 36′ und 38′. Die Verwendung von Graphit oder eines anderen, hohe Temperaturen aushaltenden elastomeren Materials als Füllstoff in diesen Zwischenräumen hat sich als vorteilhaft erwiesen, da hierdurch der Wärmeübergang vom Feuerring gesteigert wird. Ferner wird eine bessere Oberflächenstabilität oder Gleichmäßigkeit des dünnen metallischen Mantels 32′ erreicht (wenn gewünscht, kann eine dünne Schicht des Füllstoffes auch auf die Flächen 24′ und 26′ aufgebracht werden).

Die Feuerring-Anordnung nach der Erfindung besteht vorzugsweise aus einem duktilen Metall, das in einer Preßform oder einem Gesenk geformt wird, abhängig von der Härte des verwendeten Metalls. Alternativ kann der Feuerring 8 auch aus Aluminiumlegierungen, geglühten rostfreien Stählen oder auch aus Pulvermetallen hergestellt sein.

Die Feuerring-Anordnung 10, 10′ nach der Erfindung ist eine wirksame Abdichtung für Brennkraftmaschinen, die mehrere Komponenten mit be­ stimmten Belastungskapazitäten hat.

Claims (7)

1. Feuerring-Anordnung (10) für eine Brennkraftmaschine, mit einem einteiligen Feuerring (8) mit einer Mehrzahl von konzentrisch angeordneten Abschnitten (12, 14), die einstückig durch eine radial zu einer Zylinder­ achse der Brennkraftmaschine verlaufende Brücke (16) verbunden sind, wobei jeder Abschnitt (12, 14) ein Paar axial in Richtung der Zylinderachse ausgerich­ teter, paralleler, lastaufnehmender Oberflächen (24, 26; 28, 30) hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (16) einen axial in Richtung der Zylinderachse abgestuften, ringförmigen Teil (22) hat, der eine größere Dicke hat als der übrige Teil (52) der Brücke (16), und der unmittelbar an einen der Abschnitte (12, 14) angrenzt.

2. Feuerring-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der ringförmige Teil (22) der Brücke (16) an den radial näher zur Zylinderachse liegenden Abschnitt (14) des Feuerringes (8) angrenzt.

3. Feuerring-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (12, 14) des Feuerringes (8) außen mit einem Mantel (32) aus Stahl versehen sind.

4. Feuerring-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mantel (32) von den Abschnitten (12, 14) aus radial zur Zylinderachse nach außen ver­ läuft und ein Paar Schenkel (36, 38) hat, die mit einer Zylinderkopfdichtung (34) in Eingriff stehen.

5. Feuerring-Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume zwischen der Brücke (16) des Feuerringes (8) und dem Mantel (32) mit einer Graphitmasse (50′) ausgefüllt sind.

6. Feuerring-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abschnitt (12), welcher der Zylinderkopfdichtung (34) am nächsten liegt, einen Wulst (42) aufweist.

7. Feuerring-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abschnitte (12, 14) und die Brücke (16) aus einem duktilen Metall bestehen.