DD286026A5

DD286026A5 - Zylinderkopf-brennraumabdichtung fuer einen hubkolbenmotor

Info

Publication number: DD286026A5
Application number: DD88318956A
Authority: DD
Inventors: Heribert Kubis; Josef Winter
Original assignee: ��@��@��k��
Priority date: 1987-08-19
Filing date: 1988-08-15
Publication date: 1991-01-10
Also published as: FR2619599B1; DE3727598A1; SU1658826A3; SE8802907D0; IT1226703B; FR2619599A1; JP2569138B2; GB2208899A; SE469346B; US4867118A; GB2208899B; ZA886113B; IT8821652A0; JPS6466452A; SE8802907L; GB8819785D0; DE3727598C2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zylinderkopf-Brennraumabdichtung, welche in ein Dichtungselement im Zylinderlaufbuechsen-Bereich (speziell fuer die Gasabdichtung) und ein Dichtungselement im Kugelgehaeuse-Bereich unterteilt ist und beide Dichtungselemente aus massivem Metall bestehen. Das Dichtungselement fuer die Gasabdichtung, welches in einer Laufbuechsenbund-Ausnehmung angeordnet ist, wird dabei durch den Zylinderkopf-Schraubenanzug in einem bestimmten Bereich ueber die Werkstoff-Flieszgrenze beansprucht. Zur Verbesserung der Gasabdichtung wird vorgeschlagen, einerseits im Zylinderkopf gegenueber der Ausnehmung des Zylinderlaufbuechsen-Bundes eine umlaufende Nut vorzusehen und andererseits die Ausnehmung selbst entweder mit einer umlaufenden Nut oder einem umlaufenden Steg zu versehen. Dadurch wird das Laufbuechsen-Dichtungselement speziell im Bereich seines Auszen- und Innenumfanges ueber die Werkstoff-Flieszgrenze beansprucht. Figur{Zylinderkopf-Brennraumabdichtung; Dichtungselement; Gasabdichtung; Zylinderkopf; Ausnehmung; Zylinderlaufbuechsen-Band; Nut; Steg; Laufbuechsen-Dichtungselement; Auszenumfang; Innenumfang; Werkstoff-Flieszgrenze}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopf-Brennraumabdichtung für einen Hubkolbenmotor, welche in ein Dichtungselement im Zylinderlaufbü.chsen-Berelch und ein Dichtungselement im Kurbelgehäuse Rereich.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 Feuerschulzkragen folgt, eingelegt ist und durch den Zylinderkopf-Schraubenanzug in einem bestimmten Bereich über die Werkstoff-Fließgrenze beanspruch! wird, wobei der Fließvorgang, verbunden mit der Stauchung des Dichtelementes, durch die Dicke des Dichtungselementos im Kurbelgehäuse-Bereich und den Unterstand der Stirnfläche der Laufbüchsenbund-Ausnehmung gegenüber der Stirnfläche des Kurbelgehäuses begrenzt wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Eine Brennraumabdichtung ist durch die DC-Patentanmeldung P 3610147.8-13 bekannt. 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 Dichtsteg-Auflagebereiches beeinträchtigt ist.

Ziel der Erfindung ist es, die Gebrauchswerteigenschaften gattungsgemäßer Zylinderkopf-Brennraumabdichtungen auf kostengünstige Weise zu erhöhen.

Darlegung des Wet* . der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zylinderkopf-Brennraumabdichtung für einen Hutkolbenmotor zu entwickeln, die eine bessere flächenmäßige Ausnutzung des Dichtringes ermöglicht und darüber hinaus eine bessere Querfixierung gewährleistet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe derart gelöst, daß einerseits im Zylinderkopf gegenüber der Ausnehmung des Zylinderlaufbüchsen-Bundes eine umlaufende Nut vorgesehen ist und andererseits die Ausnehmung selbst entweder mit einer umlauf nden Nut oder einem umlaufenden Steg versehen ist, in die bzw. mit den das Laufbüchsen-Dichtungselement während des Zylinderkopf-Schraubenanzugs eindringt bzw. sich verkrallt, wobei aber die Nuten nur teilweise ausgefüllt werden und im Flankenbereich der Nuten oder des Steges eine formschlüssige Anlage entsteht.

Hierbei werden die Preßkräfte, die das Dichtungselement Ober 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 Dichtungswerkstoff kann beim Vorpressen nach innen und außen fließen, wobei die zwangsläufige Zunahme der radialen Erstreckung relativ ungehindert erfolgt. Auch wird eine bessere Querfixierung erreicht. Im Sinne der Erfindung ist es, wenn das Laufbüchsen-Dichtungselement auf der Seite der Laufbüchsenauflage einen Zentrler'jtollen aufweist, dt>r bereits im unverpreßten Zustand in die Nut der Laufbüchsen-Ausnehmung eingreift. Erfindungsgemäß ist auch, daß das Laufbüchsen-Dichtungselement auf der Seite der Laufbüchsenauflage eine Nut aufweist, durch die bereits im unverpreßten Zustand eine Fixierung des Dichtungselementes am Steg der Laufbüchsen-Ausnehmung erfolgt. Erfindungsgomäß ist weiterhin, daß das Laufbüchsen-Dichtungselement an seinem inneren Umfang gleichmäßig verteilte in Richtung Feuerschutzkragen zeigende Zentriernocken aufweist. Darüber hinaus ist erfindungsgemäß, daß am äußersten und innersten Bereich der Stirnfläche der Laufbüchsenbund-Ausnehmung Freidrehungen vorgesehen sind, die eine freie radiale Formänderung des Dichtungselementes nach außen und innen aufgrund des Fließvorganges desselben erleichtern.

Ausführungsbeispiele

Die erfindungsgemäße Lösung soll nachfolgend In mehreren Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert werden

Es zeigen

Fig. 1: einen vergrößerten Teilschnitt einer ersten Ausführung des erfindungsgemäßen. Dichtungsveibandes 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 IH-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) und 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 Zylinderlaufbuchse 3 bzw. Kurbelgehäuse 1. Hierbei findet ein Dichtungselement δ und ein davon getrenntes (dazwischen liegt der Leckgasabführkanal) Dichtungselement 6 Anwendung. Die beiden Dichtungsclemente 5 und β bestehen aus massivem MetafT, vorzugsweise aus Eisenwerkstoff. Die Zylinderlaufbuchse 3 wird über den Laufbüchsenbund 3a in bekannter Weise am Kurbelgehäuse 1 abgestützt. Die zylinderkopfseitige Fläche des Laufbüchsenbundes 3 a weist brennraumseitig einen Feuerschutzkragen 3b' if. Der sich radial nach außen daran anschließende Bereich weist eine offene ringscheibenförmige Ausnehmung 4 auf, in d>, das Dichtungselement 5 eingelegt wird. Dieses Dichtelement weist im ungepreßten Zustand (vergleiche stric.ilierte.Darstellung) einen T-förmigen Querschnitt auf. Die Grundfläche 4a (Auflagebereich 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 Dichtolement-Unterseite vorhandenen Zentrierstollens 8 zentriert. Der Nut 7 gegenüberliegend - geringfügige Querverschiebung aufgrund der Nutbreitentoleranzen sowie der Toleranzen der Zylinderkopffixierung sind zulässig - ist im Boden des Zylinderkopfes 2 ebenfalls eine umlaufende Nut 9 eingestochen. Bei der Verformung.durch den Zylinderkopf-Schraubenanzug schneiden sich die Nutkanten 10 der Nuten 7 und 9 in das Dichtelement 5 ein, wobei dieses gleichzeitig im Auflagebereich 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 Ausnehmungsgrundfläche der Grundfläche 4 a, gegenüber der Kurbelgehäuse-Stirnfläche 1 a vorgegebene Maß gesteucht wird. Die Vergrößerung der radialen Erstreckung des Dichtelementes 5 räch außen und innen erfolgt relativ unbehindert, da eine die Formänderungsarbeit erhöhende Stützwirkung durch unbelastete periphere Bereiche fehlt. Gleichzeitig sind die Tiefen Tz und Tk (einerseits auf die Grundfläche 4a und andererseits auf die Bodenfläche des Zylinderkopfes 2 bezogen) der Nuteinstiche so gewählt, daß unvermeidliches Stauchen zur Mitte des Dichtelementes hin ebenfalls ungehindert erfolgen kann, da auch nach dem Vorpressen am Boden der Nuten 7 und 9 Leerräume 7 a bzw. 9a verbleiben.

Durch das Vorpressen 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 Dichtengsverband eine verbesserte Verklammerung von Zylinderlaufbüchse 3 und Zylinderkopf 2, die der gefürchteten Querbewegung der Zylinderlaufbuchse 3, bedingt durch den alternierenden Kolben-Normaldruck, entgegenwirkt. Die Fig. 2 zeigt ein Dichtungselement δ, 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 dreigleichmäßig über dem Element-Innenumfang verteilte angetauchte Zentriernocken 11 (vergleiche Fig. 2 und 4). Die

Zentriernocken 11 stellen sicher, daß derzur freien Ausdehnung nach innen aufgrund der Dichtelement-Verformung notwendige Abstand zum Feuerschutzkragen 3b 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 ausgeführtwerden.

Bei den Fig.3 und 4 sind auch noch am äußersten und innersten Bereich der Stirnfläche der Laufbüchsenbund-Ausnehmung 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 einfacher Montage. Einen drittsn Dichtungsverband zeigt die Fig.5. Anstelle der Nut 7 befindet sich auf der Ausnehmungsstirnfläche des Zylinderlaufbüchson-Bundes 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 Dichtungselementgemäß den Fig. 2 bis 4) oder durch eine vorgeprägte oder eingedrehte Nut 14, in der der Steg 13 beim Einlegen des

Dichtelementes S eingreift. Gegenüber den Ausführungen gemäß Fig. 1 bis 4 bewirkt der Steg 13 au'der Ausnehmungsstirnfläche der Zylinderlaufbuchse 3

eine noch ausgeprägtere Verformung des Dichtelementes B mit einem tieferen Eindringen in die Nut 9 im Zylinderkopf 2. Somitwird eine vergrößerte formschlüssige Anlage en den Flanken von Nut 9 und Steg 13 und somit eine weitere Verbesserung des

Abdichtlabyrinthes erreicht. Auch bei dieser Ausführung ist wesentlich, daü die Nut 9 auch nach dem Vorpressen nicht gänzlich ausgefüllt wird, sondern

einen Leerraum 9a behält und die Verformung des Dichtelementes 6 in den Werkstoff-Fließbereich nur am Element-Außen- und-Innenumfang erfolgt.

Claims

1. Zylinderkopf-Brennraumabdichtung für einen Hubkolbenmotor, 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 in einen sogenannten Feuerschutz kragen folgt, eingelegt ist und durch den Zylinderkopf-Schraubenanzug in einem bestimmten Bereich über die Werkstoff-Fließgrenze beansprucht wird, wobei der Fließvorgang, verbunden mit der Stauchung des Dichtelementes, durch die Dicke des Dichtungselementes im Kurbelgehäuse-Bereich und den Unterstand 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 eine umlaufende Nut (9) vorgesehen ist und andererseits die Ausnehmung (4) selbst entweder mit einer umlaufenden Nut (7) oder einem umlaufenden Steg (13) versehen ist, in die bzw. mit den das Laufbüchsen-Dichtungselement während des Zylinderkopf-Schraubenanzugs eindringt bzw. sich verkrallt, wobei aber die Nuten (7; 9) nur teilweise ausgefüllt werden und im Flaruenbereich der Nuten (7; 9) oder des Steges (13) eine formschlüssige Anlage entsteht.

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

3. Zylinderkopf-Brennraumabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufbüchsen-Dichtunqselement auf der Seite der Lauf büchsenauflage eine Nut (14) aufweist, durch die bereits im unverpreßten Zustand eine Fixierung des Dichtungselementes (5) am Steg (13) der Laufbüchsen-Ausnehmung erfolgt.

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

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