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Zylinderkopfdichtung bei luftgekühlten Brennkraftmaschinen
Bei luftgekühlten Brennkraftmaschinen kann der Zylinderkopf am Zylindermantel mittels Schrauben befestigt werden, wobei ein zwischen Zylinder und Zylinderkopf eingelegter Dichtungsring die erforderli- che Abdichtung zu besorgen hat. Im allgemeinen sind solche Dichtungsringe mit parallelen Endflächen aus- geführt und bestehen aus nachgiebigem Werkstoff, der unter dem Dichtungsdruck die mikroskopischen
Rauhstellen der abzudichtenden Flächen ausfüllt und auch makroskopische Differenzen dieser Flächen bis zu einem gewissen Grad auszugleichen vermag.
Es sind auch Dichtungsringe aus praktisch nicht nachgiebigem Werkstoff, beispielsweise Stahl, bekannt, bei denen eine oder beide zur Abdichtung bestimmten
Endflächen als Schneiden ausgebildet sind, die sich bei Herstellung der Druckverbindung an die zu dichtenden Flächen pressen. Bei solchen Schneidendichtungen tritt statt der Flächenpressung gewöhnlicher Dichtungsanordnungen eine hohe Linienpressung im Dichtungsbereich auf. Sie eignen sich wegen der Vermeidung weichen Dichtungsmaterials insbesondere für hohe Drücke und hohe Temperaturen. Es ist auch bei der normalen Befestigungsart von Zylinder köpfen mittels Schraubenbolzen bekannt, die gegeneinander ab- zudichtenden Flächen von Zylindern und Zylinderkopf selbst so zu gestalten, dass die Wirkung einer Schneidenabdichtung eintritt.
Eine andere bekannte Art der Zylinderkopfbefestigung benutzt nicht die axiale Anpressung von Kopf und Zylindermantel mittels getrennt angeordneter Schraubenbolzen, sondern erfolgt durch direktes Aufschrauben des mit Gewinde versehenen, meist aus Leichtmetall hergestellten Zylinderkopfes auf die Zylinderbüchse. Derartige Schraubverbindungen sind aber schwierig gasdicht herzustellen, weil nachgiebige Dichtungen wegen der schon unter dem ansteigenden Dichtungsdruck vor sich gehenden letzten Drehbewegungen am Ende des Festschraubens leicht beschädigt werden.
Meist wird der angewärmte Kopf auf die mit Gewinde versehene unterkühlte Büchse geschraubt, so dass im Normalzustand eine Gewinde-Schrumpfverbindung vorhanden ist. Eine derartige Verbindung von Zylinderbüchse und Zylinderkopf hat den Nachteil, dass sie mit grosser Genauigkeit hergestellt werden muss und sie bei einer Grundüberholung des Motors nur sehr schwierig und umständlich gelöst werden kann.
Die Erfindung verwendetdieansichbekannte Schneidendichtung beieiner besonderen Art der Schraubverbindung zwischen Zylinder und Zylinderkopf, die wiederholtes leichtes Lösen zulässt. Sie betrifft eine Zylinderkopfdichtung bei luftgekühlten Brennkraftmaschinen mit einer Schraubverbindung zwischen Zylinderkopf und Zylinderbüchse, deren Muttergewinde sich im Zylinderkopf befindet, wobei erfinduI1gsge- mäss die ein Aussengewinde normaler Passung tragende Zylinderbüchse an ihrem den Zylinderkopf zugewendeten Ende mit einer an sich bekannten Schneidendichtung versehen ist, die sich beim Aufschrauben des Zylinderkopfes in diesen eindrückt.
Das unter Vermeidung einer Schrumpfverbindung ausgeführte Gewinde einer derartigen Anordnung gemäss der Erfindung gestattet, die Verbindung von Zylinderkopf und Zylinderbüchse im Bedarfsfall jederzeit zu lösen. Durch den Dichtungsdruck zwischen Zylinderkopf und Zylinder, der nach dem Aufschrauben des Kopfes entsteht, wird in dem wegen der Forderung nach Wiederlösbarkeit leichtgängig ausgeführten Gewinde eine Anpressung erzeugt, die von der Dichtungszone nach aussen hin abnimmt. Bei Betrieb des Motors und Belastung durch den Zylinderdruck wirkt sich dieser stärker auf die aussen liegenden Gewindegänge aus, so dass die Überlagerung beider Einflüsse eine gleichmässige Belastungsverteilung über die ganze Gewindelänge hervorruft.
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Zur Verhinderung des Durchströmens von restlichen, die Dichtungszone der Schneidendichtung etwa durchdringenden Verbrennungsgasen kann erfindungsgemäss zusätzlich ein Dichtungsring aus warmfestem elastischem Werkstoff in einer vom Zylinderkopf abgewendeten endseitigen Ringnut des Gewindes vorge- sehen sein.
Es kann ferner vorteilhaft sein, die Dichtungsschneide der Zylinderbüchse nicht mit dem Zylinder- kopf direkt in Verbindung zu bringen. In einer Variante der Erfindung wird deshalb in an sich bekannter
Weise zwischen Zylinderbüchse und Zylinderkopf ein warmfester Dichtungsring so angeordnet, dass sich die Dichtungsschneide der Zylinderbüchse beim Zusammenschrauben eindrückt.
Das Wesen der ErfindungistindenbeidenFig. l und 2 an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Die Figuren zeigen einen Querschnitt durch Zylinderkopf und Zylinderbüchse an der Stelle ihrer Verbindung, u. zw. die Fig. 2 in etwas grösserem Massstab als Fig. l und mit einer andern Variante der Ausführung.
1 bezeichnet die mit Gewinde 2 versehene Zylinderbüchse. Das Muttergewinde von 2 befindet sich im
Zylinderkopf 3. Am kopfseitigen Ende der Zylinderbüchse befindet sich die ringförmige Schneidendichtung 3, die sich beim Verschrauben von Kopf und Büchse in die Passfläche des Zylinderkopfes gasdicht eindrückt. Mit 5 ist in Fig. l ein warmfester Dichtungsring bezeichnet, der, in. eine Ringnut 7 am äusseren Ende des Zylinders 2 eingelegt, das Durchströmen von restlichen Verbrennungsgasen durch das Gewinde verhindern soll.
Fig. 2 zeigt die Variante der Erfindung mit einem zwischen Schneidendichtung 3 und Passfläche des Zylinderkopfes 4 eingelegten Dichtungsring 6. Der Dichtungsring 5 am äusseren Gewindeende ist in Fig. 2 weggelassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zylinderkopfdichtung bei luftgekühlten Brennkraftmaschinen mit einer Schraubverbindung zwischen Zylinderkopf und Zylinderbüchse, deren Muttergewinde sich im Zylinderkopf befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die ein Aussengewinde (2) normaler Passung tragende Zylinderbüchse (1) an ihrem dem Zylinderkopf zugewendeten Ende mit einer an sich bekannten Schneidendichtung (3) versehen ist, die sich beim Aufschrauben des Zylinderkopfes (4) in diesen eindrückt.
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Cylinder head gasket in air-cooled internal combustion engines
In the case of air-cooled internal combustion engines, the cylinder head can be fastened to the cylinder jacket by means of screws, with a sealing ring inserted between the cylinder and the cylinder head providing the necessary sealing. In general, such sealing rings are designed with parallel end faces and consist of a flexible material which, under the sealing pressure, becomes microscopic
Rough areas of the surfaces to be sealed fills and also able to compensate for macroscopic differences in these surfaces to a certain extent.
There are also sealing rings made of practically non-compliant material, for example steel, known in which one or both are intended for sealing
End faces are designed as cutting edges which press against the surfaces to be sealed when the pressure connection is established. With such cutting edge seals, instead of the surface pressure of conventional seal arrangements, a high line pressure occurs in the seal area. They are particularly suitable for high pressures and high temperatures because they avoid soft sealing material. It is also known for the normal type of fastening of cylinder heads by means of screw bolts to design the surfaces of the cylinders and cylinder head that are to be sealed against one another in such a way that the effect of a cutting edge seal occurs.
Another known type of cylinder head attachment does not use the axial pressure of the head and cylinder jacket by means of separately arranged screw bolts, but takes place by screwing the threaded cylinder head, usually made of light metal, directly onto the cylinder liner. Such screw connections are difficult to produce gas-tight, because flexible seals are easily damaged at the end of the screwing process because of the last rotational movements that are already going on under the increasing seal pressure.
Most of the time, the heated head is screwed onto the threaded, supercooled sleeve, so that in the normal state there is a thread-shrink connection. Such a connection between cylinder liner and cylinder head has the disadvantage that it has to be produced with great accuracy and that it can only be solved with great difficulty and laboriously when the engine is overhauled.
The invention uses the known knife-edge seal in a special type of screw connection between cylinder and cylinder head which allows repeated easy loosening. It relates to a cylinder head gasket in air-cooled internal combustion engines with a screw connection between the cylinder head and the cylinder liner, the nut thread of which is located in the cylinder head, whereby according to the invention the cylinder liner with an external thread of normal fit is provided at its end facing the cylinder head with a cutting edge seal known per se presses into the cylinder head when screwing it on.
The thread of such an arrangement according to the invention, which is designed while avoiding a shrink connection, allows the connection between the cylinder head and cylinder liner to be released at any time if necessary. Due to the sealing pressure between the cylinder head and the cylinder, which occurs after the head is screwed on, a pressure is generated in the thread, which runs smoothly due to the requirement for releasability, which decreases from the sealing zone to the outside. When the engine is in operation and the cylinder pressure is loaded, this has a greater effect on the outer threads, so that the superposition of both influences causes an even load distribution over the entire length of the thread.
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To prevent residual combustion gases from flowing through the sealing zone of the cutting edge seal, a sealing ring made of heat-resistant elastic material can additionally be provided in an end-side annular groove of the thread facing away from the cylinder head.
It can also be advantageous not to bring the cutting edge of the cylinder liner directly into contact with the cylinder head. In a variant of the invention, therefore, is known per se
A heat-resistant sealing ring is arranged between the cylinder liner and cylinder head in such a way that the cutting edge of the cylinder liner is pressed in when screwing together.
The essence of the invention is in both Figs. l and 2 shown schematically on the basis of exemplary embodiments. The figures show a cross section through the cylinder head and cylinder liner at the point of their connection, u. between Fig. 2 on a slightly larger scale than Fig. 1 and with another variant of the design.
1 designates the cylinder liner provided with thread 2. The nut thread of 2 is in the
Cylinder head 3. At the head end of the cylinder liner there is the ring-shaped knife-edge seal 3, which is pressed gas-tight into the mating surface of the cylinder head when the head and liner are screwed together. With 5 in Fig. 1 a heat-resistant sealing ring is designated, which, inserted into an annular groove 7 at the outer end of the cylinder 2, is intended to prevent the flow of residual combustion gases through the thread.
FIG. 2 shows the variant of the invention with a sealing ring 6 inserted between the cutting edge seal 3 and the mating surface of the cylinder head 4. The sealing ring 5 at the outer thread end is omitted in FIG.
PATENT CLAIMS:
1. Cylinder head gasket in air-cooled internal combustion engines with a screw connection between the cylinder head and cylinder liner, the nut thread of which is located in the cylinder head, characterized in that the cylinder liner (1) carrying an external thread (2) with a normal fit has an end facing the cylinder head with a cutting edge seal known per se (3) that presses into the cylinder head (4) when it is screwed on.