DE3727598A1 - Zylinderkopf-brennraumabdichtung fuer einen hubkolbenmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopf-Brennraumabdichtung für einen Hubkolbenmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Brennraumabdichtung ist in der noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung P 36 10 147.8-13 der Anmelderin beschrieben. Bei dieser wird nur der Dichtungsbereich im Bereich des auf dem Dichtungsbund der Zylinderlaufbüchse vorliegenden Steges über die Werkstoff-Fließgrenze beansprucht, wobei die freie Deformierbarkeit des Dichtungsbereiches im Bereich des Steges, also der Fließeffekt, durch die Stützwirkung der angrenzenden nicht direkt belasteten inneren und äußeren ringförmigen Dichtungsteile außerhalb des eigentlichen Dicht­ steg-Auflagebereiches beeinträchtigt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Brennraumabdichtung der eingangs erwähnten Art weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Hierbei werden die Preßkräfte, die das Dichtungselement über die Fließgrenze verformen, in den äußeren und inneren Umfangsbereich des Dichtelementes (also außerhalb der Nuten bzw. des Steges) eingeleitet. Somit erfolgt flächenmäßig eine bessere Ausnutzung des Dichtringes. Der Dichtungswerk­ stoff kann beim Verpressen nach innen und außen fließen, wobei die zwangsläufige Zunahme der radialen Erstreckung relativ ungehindert erfolgt. Auch wird eine bessere Querfixierung erreicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigt:

Fig. 1 einen vergrößerten Teilschnitt einer ersten Ausführung des erfindungsgemäßen Dichtungsverbandes zwischen Zylinderkopf und Zylinderlaufbüchse bzw. Kurbelgehäuse, wobei das Dichtungselement einen Zentrierstollen aufweist,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Dichtungselement, welches an seinem inneren Umfang drei gleichmäßig verteilte Zentriernocken aufweist,

Fig. 3 einen Teilschnitt wie die Fig. 1 einer zweiten Ausführung eines Dichtungsverbandes unter Verwendung des Dichtungselementes gemäß Fig. 2 (geschnitten gemäß der Linie III-III in Fig. 2),

Fig. 4 einen Teilschnitt wie die Fig. 1 unter Verwendung des Dichtungselementes gemäß Fig. 2 (geschnitten gemäß der Linie IV-IV in Fig. 2),

Fig. 5 einen Teilschnitt wie die Fig. 1 einer dritten Ausführung des erfindungsgemäßen Dichtungsverbandes, wobei die Laufbüchsenbund-Ausnehmung einen umlaufenden Steg aufweist und das Dichtungselement mit einer Zentriernut versehen ist.

Die Fig. 1 zeigt einen ersten Dichtungsverband zwischen Zylinderkopf 2 und Zylinderlaufbüchse 3 bzw. Kurbelgehäuse 1. Hierbei findet ein Dichtungselement 5 und ein davon getrenntes (dazwischen liegt der Leckgasabführkanal) Dichtungselement 6 Anwendung. Die beiden Dichtungselemente 5 und 6 bestehen aus massivem Metall, vorzugsweise aus Eisenwerkstoff. Die Zylinderlaufbüchse 3 wird über den Laufbüchsen-Bund 3 a in bekannter Weise am Kurbelgehäuse 1 abgestützt. Die zylinderkopfseitige Flächse des Laufbüchsenbundes 3 a weist brennraumseitig einen Feuerschutzkragen 3 b auf. Der sich radial nach außen daran anschließende Bereich weist eine offene ringscheibenförmige Ausnehmung 4 auf, in die das Dichtungselement 5 eingelegt wird. Dieses Dichtelement weist im ungepreßten Zustand (vergleiche strichlierte Darstellung) einen T-förmigen Querschnitt auf. Die Grundfläche 4 a (Auflage­ bereich des Dichtungselementes) der Ausnehmung 4 weist im mittleren Bereich eine umlaufende Nut 7 auf. In diese Nut 7 wird das ungepreßte Dichtelement mit Hilfe des an der Dicht­ element-Unterseite vorhandenen Stollens 8 zentriert. Der Nut 7 gegenüberliegend - geringfügige Querverschiebung auf­ grund der Nutbreitentoleranzen sowie der Toleranzen der Zylinderkopffixierung sind zulässig - ist im Boden des Zylinderkopfes 2 ebenfalls eine umlaufende Nut 9 einge­ stochen. Bei der Verformung durch den Zylinderkopf-Schrauben­ anzug schneiden sich die Nutkanten 10 der Nuten 7 und 9 in das Dichtelement 5 ein, wobei dieses gleichzeitig im Auflage­ bereich auf dessen innerer und äußerer Peripherie über die Werkstoff-Fließgrenze hinaus verformt wird und auf das durch die Dicke D der Restflächendichtung (= Dichtungselement 6 im Kurbelgehäuse-Bereich) und den Unterstand U der Aus­ nehmungsgrundfläche 4 a gegenüber der Kurbelgehäuse-Stirn­ fläche 1 a vorgegebene Maß (wie in der älteren Patentan­ meldung P 36 10 147.8-13 beschrieben) gestaucht wird. Die Vergrößerung der radialen Erstreckung des Dichtelementes 5 nach außen und innen erfolgt relativ unbehindert, da eine die Formänderungsarbeit erhöhende Stützwirkung durch unbelastete periphere Bereiche (vergleiche ältere Anmeldung P 36 10 147.8) fehlt. Gleichzeitig sind die Tiefen Tz und Tk (einerseits auf die Auflagefläche 4 a und andererseits auf die Bodenfläche des Zylinderkopfes 2 bezogen) der Nuteinstiche 7 und 9 so gewählt, daß unvermeidliches Stauchen zur Mitte des Dichtelementes hin ebenfalls ungehindert erfolgen kann, da auch nach dem Verpressen am Boden der Nuten 7 und 9 Leerräume 7 a bzw. 9 a verbleiben.

Durch das Verpressen des Dichtelementes 5 in die Nuten 7 und 9 entsteht eine formschlüssige Flankenanlage zwischen Dichtelement 5 und Zylinderkopf 2 sowie Zylinderlaufbüchse 3, die gemeinsam mit den Auflageflächen in Preßkraftrichtung ein Dichtlabyrinth zur Sicherstellung guter Gasabdichtung bildet. Außerdem entsteht durch den erfindungsgemäßen Dichtungsverband eine verbesserte Verklammerung von Zylinderlaufbüchse 3 und Zylinderkopf 2, die der gefürchteten Querbewegung der Zylinderlaufbüchse 3, bedingt durch den alternierenden Kolben-Normaldruck, entgegenwirkt.

Die Fig. 2 zeigt ein Dichtungselement 5, bei dem im Interesse niedriger Herstellkosten auf den Zentrierstollen 8 zur Fixierung des Dichtelementes 5 in der Nut 7 der Zylinderlaufbüchse 3 verzichtet wird. Dieses Dichtungselement findet bei der Ausführung gemäß Fig. 3 und 4 Anwendung. Die notwendige Fixierung des Dichtelementes 5 erfolgt bei diesem Dichtelement durch drei gleichmäßig über dem Element- Innenumfang verteilte angestauchte Zentriernocken 11 (vergleiche Fig. 2 und 4). Die Zentriernocken 11 stellen sicher, daß der zur freien Ausdehnung nach innen aufgrund der Dichtelement-Verformung notwendige Abstand zum Feuerschutz­ kragen 3 b der Zylinderlaufbüchse 3 vorhanden ist. Infolge Fehlens des Zentrierstollens 8 können die einander etwa gegenüberliegenden Nuten 7 und 9 von Laufbüchse 3 und Zylinderkopf 2 mit gleicher Einstichtiefe ausgeführt werden.

Bei den Fig. 3 und 4 sind auch noch am äußersten und innersten Bereich der Stirnfläche 4 a der Laufbüchsenbund- Ausnehmung 4 Freidrehungen 12 vorgesehen, die eine freie radiale Formänderung des Dichtungselementes nach außen und innen aufgrund des Fließvorganges desselben erleichtern.

Die Ausführung des Dichtelementes gemäß Fig. 2 hat gegenüber dem Dichtelement gemäß Fig. 1 zusammenfassend also die Vorteile niedriger Herstellkosten und narrensicherer Montage.

Einen dritten Dichtungsverband zeigt die Fig. 5. Anstelle der Nut 7 befindet sich auf der Ausnehmungsstirnfläche 4 a des Zylinderlaufbüchsen-Bundes 3 a ein umlaufender Steg 13, der etwa mittig der radial breiteren Nut 9 im Zylinderkopf 2 gegenüberliegt. Die Zentrierung des Dichtelementes 5 erfolgt entweder durch drei Nocken 11 (vergleiche Dichtungselement gemäß Fig. 2 bis 4) oder durch eine vorgeprägte oder eingedrehte Nut 14, in der der Steg 13 beim Einlegen des Dichtelementes 5 eingreift.

Gegenüber den Ausführungen gemäß Fig. 1 bis 4 bewirkt der Steg 13 auf der Ausnehmungsstirnfläche 4 a der Laufbüchse 3 eine noch ausgeprägtere Verformung des Dichtelementes 5 mit einem tieferen Eindringen in die Nut 9 im Zylinderkopf 2. Somit wird eine vergrößerte formschlüssige Anlage an den Flanken von Nut 9 und Steg 13 und somit eine weitere Verbesserung des Abdicht­ labyrinthes erreicht.

Auch bei dieserAusführung ist wesentlich, daß die Nut 9 auch nach dem Verpressen nicht gänzlich ausgefüllt wird, sondern einen Leerraum 9 a behält und die Verformung des Dichtelementes 5 in den Werkstoff-Fließbereich nur am Element-Außen- und -Innen­ umfang erfolgt.

Claims (5)

1. Für einen Hubkolbenmotor bestimmte Zylinderkopf-Dichtung, welche in ein Dichtungselement im Zylinderlaufbüchsen- Bereich und ein Dichtungselement im Kurbelgehäuse-Bereich unterteilt ist und beide Dichtungselemente aus massivem Metall bestehen, wobei das Dichtungselement im Laufbüchsen- Bereich (Brennraumabdichtung) in einer im Laufbüchsenbund, welcher sich am Kurbelgehäuse abstützt, vorliegenden, radial nach außen offenen Ausnehmung, welche im Anschluß an einen sogenannten Feuerschutzkragen folgt, eingelegt ist und durch den Zylinderkopf-Schraubenanzug in einem bestimmten Bereich über die Werkstoff-Fließgrenze bean­ sprucht wird, wobei der Fließvorgang, verbunden mit der Stauchung des Dichtelementes, durch die Dicke D des Dichtungselementes im Kurbelgehäuse-Bereich und den Unterstand U der Stirnfläche der Laufbüchsenbund-Ausnehmung gegenüber der Stirnfläche des Kurbelgehäuses begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits im Zylinderkopf (2) gegenüber der Ausnehmung (4) des Zylinderlaufbüchsen- Bundes (3 a) eine umlaufende Nut (9) vorgesehen ist und andererseits die Ausnehmung (4, 4 a) selbst entweder mit einer umlaufenden Nut (7) oder einem umlaufenden Steg (13) versehen ist, in die bzw. mit den das Laufbüchsen- Dichtungselement (5) während des Zylinderkopf-Schrauben­ anzugs eindringt bzw. sich verkrallt, wobei aber die Nuten (7, 9) nur teilweise ausgefüllt werden und im Flankenbereich der Nuten (7, 9) oder des Steges (13) eine formschlüssige Anlage entsteht.

2. Brennraumabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufbüchsen-Dichtungselement (5) auf der Seite der Laufbüchsenauflage einen Zentrierstollen (8) aufweist, der bereits im unverpreßten Zustand in die Nut (7) der Lauf­ büchsen-Ausnehmung (4, 4 a) eingreift.

3. Brennraumabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufbüchsen-Dichtungselement (5) auf der Seite der Laufbüchsenauflage eine Nut (14) aufweist, durch die bereits im unverpreßten Zustand eine Fixierung des Dichtungs­ elementes (5) am Steg (13) der Laufbüchsen-Ausnehmung (4, 4 a) erfolgt.

4. Brennraumabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufbüchsen-Dichtungselement (5) an seinem inneren Umfang gleichmäßig verteilte in Richtung Feuerschutzkragen (3 b) zeigende Zentriernocken (11) aufweist.

5. Brennraumabdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am äußersten und innersten Bereich der Stirnfläche (4 a) der Laufbüchsenbund- Ausnehmung (4) Freidrehungen (12) vorgesehen sind, die eine freie radiale Formänderung des Dichtungselementes (5) nach außen und innen aufgrund des Fließvorganges desselben erleichtern.