DE3943177C3 - Zylinderkopfdichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderkopf­ dichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 38 11 560 A1 ist eine Zylinderkopfdich­ tung vom Metallplattentyp, insbesondere vom Stahl­ plattentyp, für eine Brennkraftmaschine bekannt, in der sich eine Mehrzahl von Zylinderlöchern befindet, wobei die Zylinderkopfdichtung eine erste Platte, eine zweite Platte und wenigstens eine zwischen der ersten und zweiten Platte angeordnete mittlere Platte aufweist, und die erste und zweite Platte sowie die wenigstens eine mittlere Platte Löcher haben, welche den Zylinderlö­ chern der Brennkraftmaschine entsprechen, wobei die Zylinderkopfdichtung ferner um die jeweiligen Zylin­ derlöcher der Brennkraftmaschine herum Abdichtungs­ mittel und wenigstens einen zwischen zwei benachbar­ ten Zylinderlöchern befindlichen Teilungsbereich auf­ weist. In dieser Zylinderkopfdichtung sind bestimmte zusätzliche Wülste zur Abdichtung im Bereich einer so­ genannten Öffnungsplatte einer Hilfsverbrennungs­ kammer vorgesehen, wobei diese zusätzlichen Wülste dazu dienen sollen, eine Deformation der Öffnungsplat­ te auszugleichen. Der Bereich, in welchem die Öffnungs­ platte angeordnet ist, befindet sich weit entfernt von dem Teilungsbereich zwischen benachbarten Zylinder­ bohrungen, und daher sind die zusätzlichen Wülste nicht dazu geeignet, bei modernen Hochleistungskraftfahr­ zeugmotoren, bei denen wegen der kleinen Abmessun­ gen und des gedrängten Aufbaus der Abstand zwischen benachbarten Zylinderlöchern gering ist, in diesem schmalen Teilungsbereich eine Kriechentspannung der Zylinderkopfdichtung im wesentlichen zu verhindern. Das ist aber bei den modernen Kraftfahrzeughochlei­ stungsmotoren wichtig, insbesondere bei solchen, die aus Leichtmetall, wie beispielsweise einer Aluminiumle­ gierung, hergestellt sind.

Ferner ist aus der DAS 10 03 523 eine gattungsgemäße Zylinder­ kopfdichtung bekannt, bei der als Abdichtungsmittel um die Zy­ linderlöcher Dichtungswülste vorgesehen sind, und zwischen diesen Dichtungswülsten sind in dem Teilungsbereich mehrere Verstärkungswülste derart ausgebildet, daß die nicht der Ab­ dichtung dienenden flachen Teile des Teilungsbereichs durch die versteifenden Verstärkungswülste, die im wesentlichen senkrecht zu den Dichtungswülsten verlaufen und keine Abdich­ tungsfunktion übernehmen sollen, verformt sind.

Auf diese Weise soll eine Querversteifung zu den Dichtungswül­ sten erreicht und damit verhindert werden, daß die einander benachbarten Bereiche der Dichtungswülste in dem Teilungsbe­ reich beim Einspannen der Zylinderkopfdichtung unter Aufwöl­ bung des flachen Teilungsbereichs aufeinander zu verschoben werden und dadurch dort die Abdichtungsfähigkeit der Dich­ tungswülste vermindert wird.

Außerdem ist in der DAS 10 03 523 beschrieben, daß nach dem dieser Druckschrift zugrundeliegenden Stand der Technik in ei­ nigen Zylinderkopfdichtungen zur Dichtsicke weitere Sicken gleicher oder geringerer Höhe geprägt werden. Diese weiteren Sicken sind jedoch anschließend an die und parallel zu der Dichtsicke ausgebildet, so daß dadurch die Steifigkeit des da­ zwischenliegenden glatten Blechteils noch mehr vermindert wird, da diese Parallelsicken unter der Einwirkung horizonta­ ler Schubkomponenten wie ein Metallfaltenbalg wirken.

Aus der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung 59-103850 sind kurze Wulstabschnitte parallel zu den Dichtungswülsten um die Zylinderkopfbohrungen verteilt über die gesamte Dichtung vorgesehen, welche den Zweck haben, einen Oberflächendruckaus­ gleich zu bewirken.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zylinderkopfdich­ tung der gattungsgemäßen Art zur Verfügung zu stel­ len, mit welcher bei den modernen Hochleistungskraft­ fahrzeugmotoren in dem schmalen Teilungsbereich zwi­ schen benachbarten Zylinderbohrungen eine Kriech­ entspannung der Zylinderkopfdichtung im wesentlichen verhindert und eine gute Abdichtung zwischen den be­ nachbarten Zylinderbohrungen in möglichst vorteilhaf­ ter Weise erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebe­ nen Merkmale gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

In der Zylinderkopfdichtung nach der Erfindung ist die Verstärkungswulst in dem Teilungsbereich zwischen den Zylinderlöchern ausgebildet. Daher tritt, selbst wenn der Teilungsbereich hoher Temperatur ausgesetzt ist, im wesentlichen keine Kriechentspannung in dem Teilungsbereich auf. Weiter wird, da die Verstärkungs­ wulst die benachbarten beiden Zylinderlöcher vonein­ ander abteilt oder -trennt, die Abdichtung zwischen den Zylinderlöchern erhöht und wesentlich verbessert.

Die Verstärkungswulst kann auf bzw. in der oberen, der unteren oder der mittleren Platte ausgebildet sein.

In der Zylinderkopfdichtung vom Stahlplattentyp nach der Erfindung kann die Verstärkungswulst auf bzw. in einer anderen Platte, als es die Platte ist, in welcher Abdichtungswülste ausgebildet sind, ausgebil­ det sein. Drahtringe oder andere Abdichtungsmittel können anstelle der Abdichtungswülste verwendet wer­ den bzw. vorgesehen sein.

Die Erfindung sei nachfolgend anhand einiger in den Fig. 1 bis 6 der Zeichnung dargestellter, besonders be­ vorzugter Ausführungsformen derselben näher be­ schrieben; es zeigen

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Teil einer ersten Aus­ führungsform einer Zylinderkopfdichtung vom Stahl­ plattentyp nach der vorliegenden Erfindung, die eine Metallplatte mit einer Verstärkungswulst hat;

Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 vergrößerten Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Teil einer zweiten Aus­ führungsform einer Zylinderkopfdichtung vom Stahl­ plattentyp nach der Erfindung;

Fig. 4 einen gegenüber Fig. 3 vergrößerten Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3; und

Fig. 5 und 6 der Fig. 2 entsprechende Schnittansich­ ten einer dritten und vierten Ausführungsform einer Zylinderkopfdichtung vom Stahlplattentyp nach der Er­ findung.

In der nun folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen sei zunächst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, in denen eine erste Aus­ führungsform einer Zylinderkopfdichtung A vom Stahl­ plattentyp gezeigt ist. Die Zylinderkopfdichtung A ist mit Zylinderlöchern Hc, Wasserlöchern Hw, Öllöchern Ho und dergleichen, wie in einer konventionellen Dich­ tung, versehen. Es kann jede Art von Abdichtungsmit­ teln um die Wasserlöcher Hw und die Öllöcher Ho her­ um verwendet werden. Daher werden die Abdichtungs­ mittel der Wasserlöcher Hw und der Öllöcher Ho nicht erläutert.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt die Zylinderkopfdich­ tung A eine obere Platte A10, mittlere Platten A11, A12 und eine untere Platte A13. Die obere Platte A10 und die mittlere Platte A12 haben die gleiche Form und erstrecken sich im wesentlichen über den gesamten Be­ reich der Zylinderkopfdichtung A. Die mittlere Platte A11 hat eine Form, die ähnlich bzw. gleichartig derjeni­ gen der mittleren Platte A12 ist, jedoch erstreckt sich nur über den schmalen Teilungsbereich zwischen den Zylinderlöchern Hc.

Die untere Platte A13 erstreckt sich im wesentlichen über den gesamten Bereich der Zylinderkopfdichtung A. Zusätzlich hat die untere Platte A13 gekrümmte Teile A13a um die Zylinderlöcher Hc und Flansche A13b, die sich oberhalb der oberen Platte A10 befinden. Drahtrin­ ge befinden sich als Abdichtungsmittel A14 benachbart den gekrümmten Teilen A13a, so daß sie um die Zylin­ derlöcher Hc herum abdichten.

Die obere Platte A10 ist mit einer Verstärkungswulst A15 oder mehreren Verstärkungswülsten im Teilungs­ bereich zwischen den beiden jeweiligen benachbarten Zylinderlöchern Hc versehen. Die Verstärkungswulst A15 erstreckt sich nach der mittleren Platte A11 zu. Die Endteile der Verstärkungswulst A15 sind gegabelt, und zwar derart, daß sie die benachbarten Schraubenlöcher Hb jeweils teilweise umgeben.

In der Zylinderkopfdichtung A ist die obere Platte A10 mit einer Verstärkungswulst A15 zwischen zwei jeweiligen Zylinderlöchern Hc versehen. Daher wird der Teilungsbereich zwischen den beiden Zylinderlö­ chern Hc durch die Verstärkungswulst A15 verstärkt. Selbst wenn der Teilungsbereich zwischen den beiden Zylinderlöchern Hc hoher Temperatur von den Ver­ brennungskammern her ausgesetzt wird, tritt keine Kriechentspannung der oberen Platte A10 mit der Ver­ stärkungswulst A15 auf.

Die obere Platte A10 befindet sich nämlich benach­ bart dem Zylinderkopf und ist hoher Temperatur ausge­ setzt. Da jedoch die obere Platte A10 mit der Verstär­ kungswulst A15 versehen ist, verändert sich die Festig­ keit der Platte A10 in dem Teilungsbereich zwischen den beiden Zylinderlöchern im wesentlichen nicht. Eine Kriechentspannung der Platte A10 wird im wesentli­ chen verhindert. Die anderen Platten sind vom Zylinder­ kopf entfernt angeordnet, so daß auch bei den anderen Platten keine Kriechentspannung auftritt.

Weiter ist es so, daß dann, wenn die Zylinderkopfdich­ tung A angezogen bzw. eingespannt wird, die Verstär­ kungswulst A15 zusammengedrückt wird, so daß eine Mehrzahl von gewellten Wülsten ausgebildet wird, wel­ che zwischen den beiden Zylinderlöchern Hc abdichten. Eine Leckage zwischen den Zylinderlöchern Hc wird dadurch im wesentlichen verhindert.

In der Zylinderkopfdichtung A wird somit eine Kriechentspannung im wesentlichen verhindert, und die Abdichtung zwischen den Zylinderlöchern Hc wird selbst in einem kleinen Motor bzw. in einer kleinen Brennkraftmaschine mit hoher Leistung verbessert.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform einer Zylinderkopfdichtung B vom Stahlplattentyp, die eine obere Platte B10, eine mittlere Platte B12, und eine untere Platte B13 mit gekrümmten Teilen B13a und Flanschen B13b umfaßt, wie das bei der Zylinderkopf­ dichtung A in Fig. 1 der Fall ist. Die Zylinderkopfdich­ tung B hat jedoch keinen Drahtring bzw. keine Draht­ ringe, welcher bzw. welche dem Drahtring A14 in Fig. 2 entsprechen würden, vielmehr ist die mittlere Platte B12 statt dessen mit Abdichtungswülsten B12a um die Zylin­ derlöcher Hc herum versehen, um eine Abdichtung um diese Zylinderlöcher herum zu erzielen.

Außerdem ist die mittlere Platte B12 mit einer Ver­ stärkungswulst B15 im Zwischenbereich zwischen den Zylinderlöchern Hc versehen. Die Verstärkungswulst 15 ist an ihren Endteilen gegabelt und schneidet die benachbarten Abdichtungswülste B12a, wie in gestri­ chelten Linien in Fig. 3 gezeigt ist. Daher wird, wenn die Zylinderkopfdichtung B angezogen bzw. eingespannt wird, der Zwischenbereich zwischen den beiden Zylin­ derlöchern sicher abgedichtet. Es ist nämlich so, daß selbst dann, wenn Gas durch eine Verstärkungswulst B12a in dem Zwischenbereich zwischen den beiden Zy­ linderlöchern Hc eine Leckströmung bildet, dieser Zwi­ schenbereich durch die Verstärkungswulst B15 ebenso­ gut vollständig abgedichtet wird. Das Gas der Leckage­ strömung geht nicht durch die Verstärkungswulst B15 hindurch.

Durch die beschriebene Ausführungsform wird die Festigkeit der Zylinderdichtung B vergrößert. Außer­ dem wird eine Leckage von Gas von den Zylinderlö­ chern her im wesentlichen verhindert.

Die Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Zylinderkopfdichtung C vom Stahlplattentyp, die eine obere Platte C10, eine mittlere Platte C12 und eine unte­ re Platte C13 mit gekrümmten Teilen C13a und Flan­ schen C13b aufweist, wie das bei der Zylinderkopfdich­ tung B in Fig. 4 der Fall ist. In der Zylinderkopfdichtung C weist die mittlere Platte C12 Abdichtungswülste C12a um die Zylinderlöcher Hc herum auf, um eine Abdich­ tung um diese Zylinderlöcher herum zu erzielen. Eine Verstärkungswulst C15 ist auf bzw. in der unteren Platte C13 so ausgebildet, daß sie sich in dem Zwischenbereich zwischen den Zylinderlöchern erstreckt. Der Rest der Struktur der Zylinderkopfdichtung C ist der gleiche wie bei der Zylinderkopfdichtung B in Fig. 4. Die Zylinder­ kopfdichtung C wirkt wie die Zylinderkopfdichtung B.

Die Fig. 6 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Zylinderkopfdichtung vom Stahlplattentyp, die eine obere Platte D10, eine mittlere Platte D12 mit Abdich­ tungswülsten D12a um die Zylinderlöcher Hc herum und eine untere Platte D13 mit gekrümmten Teilen D13a und Flanschen D13b aufweist, wie das bei dem Zylinderkopfdichtung B in Fig. 4 der Fall ist. Jedoch ist in der Zylinderkopfdichtung D eine Verstärkungswulst D15 auf bzw. in der oberen Platte D10 so ausgebildet, daß sie nach der mittleren Platte D12 hin vorsteht. Der Rest der Struktur der Zylinderkopfdichtung D ist in gleicher Weise wie bei der Zylinderkopfdichtung B aus­ gebildet. Die Zylinderkopfdichtung D wirkt wie die Zy­ linderkopfdichtung B.

In der hier vorgeschlagenen Zylinderkopfdichtung ist somit eine Verstärkungswulst im Zwischenbereich zwi­ schen den beiden Zylinderlöchern ausgebildet. In die­ sem Zwischenbereich ist es, da hohe Temperatur und hoher Druck angewandt werden, wenn der Motor bzw. die Brennkraftmaschine betrieben wird, sehr schwierig, abzudichten. Da eine solche Verstärkungswulst im Zwi­ schenbereich zwischen den beiden Zylinderlöchern aus­ gebildet ist, die Festigkeit der Zylinderkopfdichtung verbessert und die Abdichtungsfähigkeit erhöht.

Claims (5)

1. Zylinderkopfdichtung (A, B, C, D) vom Metallplattentyp, insbesondere vom Stahlplattentyp, für eine Brennkraftmaschine, in der sich eine Mehrzahl von Zylinderlöchern befindet, wobei die Zylinderkopfdichtung eine erste Platte (A10, B10, C10, D10), eine zweite Platte (A13, B13, C13, D13) und wenigstens eine zwischen der ersten und zweiten Platte angeordnete mitt­ lere Platte (A11, A12, B12, C12, D12) aufweist und die erste und zweite Platte sowie die wenigstens eine mittlere Platte Löcher (Hc) haben, welche den Zylinderlöchern der Brennkraft­ maschine entsprechen, wobei die Zylinderkopfdichtung ferner um die jeweiligen Zylinderlöcher der Brennkraftmaschine herum Ab­ dichtungsmittel (A14, B12a, C12a, D12a) sowie wenigstens einen zwischen zwei benachbarten Zylinderlöchern befindlichen Tei­ lungsbereich und eine Verstärkungswulst (A15, B15, C15, D15) in dem wenigstens einen Teilungsbereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungswulst (A15, B15, C15, D15) einen langgestreckten Wulstteil hat, der sich nur in dem Teilungsbereich sowie längs der Längsrichtung des Teilungsbereichs und im wesentlichen in dessen Mitte ohne Wellungen erstreckt, wobei die auf oder in der ersten (A10, D10), der zweiten (C13) oder der wenigstens einen mittleren (B12, C12, D12) Platte integral ausgebildete Verstärkungswulst (A15, B15, C15, D15) aus der jeweiligen Platte innerhalb der Zylinderkopfdichtung, ohne aus dieser nach außen vorzustehen, so vorsteht, daß sie dadurch zwischen den beiden benachbarten Zylinderlöchern abdichtet (Fig. 1-6).

2. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abdichtungsmittel Abdich­ tungswülste (B12a, C12a, D12a) sind, die in oder auf der mitt­ leren Platte (B12, C12, D12) ausgebildet sind (Fig. 3-6).

3. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verstärkungswulst (B15) auf oder in der mittleren Platte (B12) ausgebildet ist und in der gleichen Richtung vorsteht wie die Abdichtungswülste (B12a) (Fig. 3, 4).

4. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verstärkungswulst (B15) zwei Endteile hat, die sich nach den Endteilen der Abdich­ tungswülste (B12a) hin so erstrecken, daß sie dieselben schneiden (Fig. 3).

5. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verstärkungswulst (C15, D15) auf oder in einer ersten (D10) oder zweiten (C13) Platte ausgebildet ist und sich nach der mittleren Platte (C12, D12) zu erstreckt, wobei sich die Abdichtungswülste (C12a, D12a) nach der Platte (D10, C13) zu erstrecken, an der die Verstär­ kungswulst (C15, D15) ausgebildet ist (Fig. 5, 6).