DE102005003931A1

DE102005003931A1 - Sealing arrangement for sealing of separation gap between cylinder head and cylinder crankcase of reciprocating piston engine has sealing ring of primarily of V-shaped cross-section and is clamped under axial prestress tightly

Info

Publication number: DE102005003931A1
Application number: DE200510003931
Authority: DE
Inventors: Hermann Henning
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2006-08-03

Abstract

Sealing arrangement (2) has sealing ring (4) of primarily of V-shaped cross-section and is clamped under axial pre-stress tightly in between cylinder head (8) and cylinder crankcase (10). Each cylinder (12) of the reciprocating piston engine is surrounded by flexible, deformable sealing ring arranged in between the cylinder head and the cylinder crankcase in the range of separation gap (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung und einen Dichtring zur Abdichtung eines Trennspalts zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderkurbelgehäuse eines Hubkolbenmotors gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 17.The The invention relates to a sealing arrangement and a sealing ring for Sealing a separating gap between a cylinder head and a cylinder crankcase of a Reciprocating engine according to the preamble the claims 1 or 17.

Zur Abdichtung der Zylinderräume im Bereich des Trennspalts zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderkurbelgehäuse von Hubkolbenmotoren werden zur Zeit je nach mechanischen und thermischen Belastungen entweder armierte Weichstoffdichtungen oder Mehrlagen-Stahldichtungen verwendet, die jedoch einige Nachteile besitzen.to Sealing the cylinder chambers in the region of the separating gap between the cylinder head and the cylinder crankcase of Piston engines are currently depending on the mechanical and thermal Loads either reinforced soft-material seals or multi-layer steel seals used, however, they have some disadvantages.

Um mit diesen Dichtungen die Dichtheit der Zylinderräume unter sämtlichen Betriebsbedingungen zu gewährleisten, wie zum Beispiel unter den hohen Gaskräften nach der Zündung des Gasgemischs in den Zylinderräumen bzw. ebenso im kalten wie im betriebswarmen Zustand des Hubkolbenmotors, müssen über die Zylinderkopfschrauben hohe Vorspannkräfte zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderkurbelgehäuse aufgebracht werden. Dies führt jedoch in der Regel zu Verformungen der Zylinderlaufbüchsen und damit zu einer erhöhten Kolbenreibung an den Zylinderlaufflächen, sowie zu einer unerwünschten Steigerung der Menge an Durchblasgasen (Blow-By). Diesem Blow-By kann zwar durch höhere Vorspannkräfte der Kolbenringe entgegengewirkt werden, jedoch hat dies eine weitere Erhöhung der Kolbenreibung zur Folge.Around with these seals the tightness of the cylinder chambers below all To ensure operating conditions such as under the high gas forces after the ignition of the Gas mixture in the cylinder chambers or also in the cold as well as in the operating state of the reciprocating engine, must over the Cylinder head bolts high preload forces between the cylinder head and the cylinder crankcase be applied. However, this leads usually to deformations of the cylinder liners and thus to increased piston friction on the cylinder surfaces, as well as to an undesirable Increase the amount of blow-by gases. This blow-by can through higher prestressing forces the piston rings are counteracted, but this has another Increase the Piston friction result.

Um den durch die Lage der Zylinder in der Mitte bzw. am Rand des Zylinderkurbelgehäuses, durch den jeweiligen Abstand von benachbarten Zylinderkopfschrauben sowie durch die jeweilige mechanische und/oder thermische Belastung bedingten unterschiedlichsten Verformungen des Zylinderkopfs und des Zylinderkurbelgehäuses im Bereich des Trennspalts besser Rechnung zu tragen, müssen darüber hinaus zunehmend komplexere Mehrlagen-Stahldichtungen mit bis zu fünf verschiedenen Lagen und mit speziellen "Stoppern", wie Wellenstoppern, 3D-Stoppern, topographischen Stoppern oder dergleichen, verwendet werden, deren Entwicklung und Fertigung sehr zeit- und kostenintensiv ist. Außerdem stellen diese Mehrlagen-Stahldichtungen immer nur einen Kompromiss für das Spektrum der Belastungen dar, da eine optimale Auslegung für sämtli che Belastungszustände unmöglich ist, zum Beispiel sowohl für hohe und niedrige Gaskräfte bzw. sowohl für einen kalten und einen betriebswarmen Zustand des Hubkolbenmotors.Around by the position of the cylinder in the middle or at the edge of the cylinder crankcase, through the respective distance from adjacent cylinder head bolts as well by the respective mechanical and / or thermal stress caused most diverse Deformations of the cylinder head and the cylinder crankcase in In addition, better account must be taken of the area of the separation gap increasingly complex multi-layer steel seals with up to five different layers and with special "stoppers", such as whale stoppers, 3D stoppers, topographical stoppers or the like used whose development and production are very time-consuming and expensive is. Furthermore These multi-layer steel seals are always only a compromise for the Spectrum of loads, as an optimal design for all surfaces load conditions impossible is, for example, both for high and low gas forces or both for a cold and a warm operating condition of the reciprocating engine.

Um die nötigen Anpresskräfte in den Stegen zwischen den Zylindern sicherzustellen, muss außerdem in diesen Bereichen der Zylinderkopf besonders steif ausgeführt werden, wodurch die Gestaltungsfreiheit bei seiner Konstruktion eingeschränkt wird. Darüber hinaus müssen die Stege bei Hubkolbenmotoren mit hohen Zylinderdrücken relativ breit ausgelegt werden, was insbesondere bei Reihenmotoren zu einer unerwünschten größeren Gesamtlänge führt.Around the necessary ones contact forces In addition, ensure in the webs between the cylinders, in these areas of the cylinder head are made particularly stiff, whereby the design freedom is limited in its construction. Furthermore have to the webs in reciprocating engines with high cylinder pressures relative be designed broad, which in particular for inline engines to a undesirable larger total length leads.

Aus der DE 42 13 502 A1 ist bereits eine Zylinderkopfdichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, die als zylindrischer Ring mit geringer Wandstärke in eine in den Zylinderkopf eingedrehte Ringnut eingesetzt ist und durch den Gasdruck im Zylinder eine radiale Dehnung erfährt, so dass sie gegen die zylindrische Wand einer Eindrehung am oberen Ende der Zylinderlaufbüchse angepresst wird. Die Ringnut im Zylinderkopf ist dort jedoch so dimensioniert, dass nach dem Anziehen der Zylinderkopfschrauben zwischen Ringnut und Dichtring sowohl axiales und radiales Spiel verbleibt, so dass bei niedrigen Drücken im Zylinder keine vollständige Abdichtung gewährleistet ist.From the DE 42 13 502 A1 a cylinder head gasket for an internal combustion engine is already known, which is used as a cylindrical ring with a small wall thickness in an annular groove screwed into the cylinder head and undergoes a radial expansion by the gas pressure in the cylinder, so that they against the cylindrical wall of a recess at the upper end of the cylinder liner is pressed. However, the annular groove in the cylinder head is dimensioned there so that after tightening the cylinder head bolts between the annular groove and seal both axial and radial clearance remains, so that at low pressures in the cylinder no complete seal is guaranteed.

In der DE 102 42 052 A1 ist eine ähnliche Zylinderkopfdichtung mit einem zylindrischen, in eine Ringnut des Zylinderkopfs ragenden Ring offenbart, dessen Umfangsbereiche ebenfalls unter der Wirkung der auftretenden hohen Gasdrücke elastisch gegen die Seitenwand der Ringnut gepresst werden. Zur Verbesserung der Abdichtung bei niedrigen Differenzdrücken ist ein Umfangsbereich des Rings radial gegen die Seitenwand der Ringnut vorgespannt.In the DE 102 42 052 A1 discloses a similar cylinder head gasket with a cylindrical, projecting into an annular groove of the cylinder head ring whose peripheral regions are also pressed under the effect of high gas pressures occurring elastically against the side wall of the annular groove. To improve the seal at low differential pressures, a peripheral portion of the ring is biased radially against the side wall of the annular groove.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zylinderkopfdichtungsanordnung und einen Dichtring der eingangs genannten Art weiter dahingehend zu verbessern, dass sich die Vorspannkraft der Zylinderkopfschrauben und damit auch die Verformung der Zylinderlaufbüchsen, die Kolbenreibung und die Menge an Durchblasgasen verringern lässt, jedoch eine gute Dichtwirkung gewährleistet ist.outgoing This is the object of the invention, a cylinder head gasket assembly and a sealing ring of the type mentioned further to that effect to improve that the preload force of the cylinder head bolts and thus also the deformation of the cylinder liners, the piston friction and reduces the amount of blow-by gases, but a good sealing effect guaranteed is.

Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Dichtungsanordnung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Dichtring einen im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt aufweist und unter axialer Vorspannung dichtend zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderkurbelgehäuse eingespannt ist.These The object is achieved with regard to the seal arrangement according to the invention solved that the sealing ring has a substantially V-shaped cross-section and under axial bias sealing between the cylinder head and the cylinder crankcase is clamped.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Dichtrings wird dieser dichtend gegen zwei einander gegenüberliegende Anlageflächen des Zylinderkopfs bzw. des Zylinderkurbelgehäuses angepresst, wobei er im Falle einer belastungsbedingten Verringerung des Abstands zwischen diesen Anlageflächen etwas zusammengedrückt bzw. im Falle einer Vergrößerung des Abstands etwas aufgespreizt wird, wodurch in beiden Fällen eine gute Dichtigkeit gewährleistet werden kann.Due to the inventive design of the sealing ring this is pressed sealingly against two opposing abutment surfaces of the cylinder head and the cylinder crankcase, wherein it is slightly compressed in the case of a load-related reduction in the distance between these contact surfaces or in the case of egg widening of the distance is slightly spread apart, which in both cases a good tightness can be guaranteed.

Damit können nicht nur durch mechanische und/oder thermische Belastungen bedingte Relativbewegungen zwischen dem gesamten Zylinderkopf und dem Zylinderkurbelgehäuse ausgeglichen werden, sondern auch unterschiedliche Relativbewegungen oder Trennspaltstärken um den Umfang jedes Zylinders herum, die zum Beispiel durch ungleichmäßige mechanische und/oder thermische Verformungen des Zylinderkopfs oder des Zylinderkurbelgehäuses verursacht werden.In order to can not only due to mechanical and / or thermal stress Relative movements between the entire cylinder head and the cylinder crankcase balanced but also different relative movements or separation gap strengths the circumference of each cylinder around, for example, by uneven mechanical and / or caused thermal deformations of the cylinder head or the cylinder crankcase become.

Da die Dichtheit nicht mehr über hohe Anpresskräfte gewährleistet werden muss, ist außerdem die Gestaltungsfreiheit bei der Zylinderkopfkonstruktion größer. Da die Ausnehmungen für die Dichtringe zudem nicht viel Platz in Anspruch nehmen, kann darüber hinaus die Breite der Stege zwischen den Zylindern und damit die Gesamtlänge des Motors verkleinert werden.There the tightness is not over high contact pressure guaranteed must be, is as well the design freedom in the cylinder head construction larger. There the recesses for In addition, the sealing rings can not take up much space, beyond that the width of the webs between the cylinders and thus the total length of the Motors are downsized.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der in die Ausnehmung eingesetzte Dichtring in einem definierten Betriebszustand des Hubkolbenmotors mit einer definierten Vorspannung gegen die gegenüberliegenden Anlageflächen des Zylinderkopfs und des Zylinderkurbelgehäuses anliegt, wobei die Vorspannung durch eine geeignete Wahl der Querschnittsform, der Abmessungen und des Elastizitätsmoduls des Dichtrings sowie durch eine geeignete Wahl der Dicke einer im Bereich des Trennspalts um jede Zylinderkopfschraube herum zwischen den Zylinderkopf und das Zylinderkurbelgehäuse eingelegten Distanzscheibe einstellbar bzw. zur Verbesserung der Dichteigenschaften des Dichtrings durch Veränderung von einem oder mehreren dieser Parameter gezielt optimierbar und an den jeweiligen Einsatzfall anpassbar ist.A preferred embodiment of the invention provides that in the Recess used sealing ring in a defined operating state of the Reciprocating engine with a defined preload against the opposite Contact surfaces of the Cylinder head and the cylinder crankcase is applied, the bias by a suitable choice of cross-sectional shape, dimensions and the modulus of elasticity of the sealing ring and by a suitable choice of the thickness of a The area of the separating gap around each cylinder head screw between the cylinder head and the cylinder crankcase inserted spacer adjustable or to improve the sealing properties of the sealing ring through change of one or more of these parameters can be selectively optimized and can be adapted to the respective application.

Um auch jenseits der um die Zylinder herum angeordneten Dichtringe für eine dichtende Anlage des Zylinderkopfs am Zylinderkurbelgehäuses zu sorgen und ein Entweichen von Wasser oder Öl aus eventuellen, den Trennspalt durchsetzenden Wasser- und/oder Öldurchlässen zu vermeiden, ist zweckmäßig eine Weichstoffdichtung zwischen den Zylinderkopf und das Zylinderkurbelgehäuse eingelegt, die im Bereich jedes Wasser- und/oder Öldurchlasses mit einer Öffnung versehen ist.Around also beyond the sealing rings arranged around the cylinders for one sealing contact of the cylinder head on the cylinder crankcase to provide and an escape of water or oil from eventual, the separation gap permeating water and / or oil passages avoid, is appropriate one Soft-material seal inserted between the cylinder head and the cylinder crankcase, in the area of each water and / or oil passage with an opening is provided.

Vorzugsweise sind die Dichtringe jeweils in Umfangsrichtung durchgehend ausgeführt und in eine ringförmige Ausnehmung im Zylinderkurbelgehäuse eingesetzt, die einen der Zylinder umgibt und zum Trennspalt und vorzugsweise auch zum Zylinder hin offen ist. Zweckmäßig stützt sich der Dichtring dabei in axialer Richtung gegen eine zylinderkopfseitige Begrenzungsfläche des Trennspalts bzw. eine gegenüberliegende Begrenzungsfläche der Ausnehmung ab, wodurch auf eine Ausnehmung im Zylinderkopf verzichtet und die Ausnehmung im Zylinderkurbelgehäuse in Form einer den Zylinder am oberen Ende umgebenden, beim Ausdrehen des Zylinders einfach herzustellenden zylindrischen Erweiterung oder Ausdrehung ausgebildet werden kann.Preferably the sealing rings are executed continuously in the circumferential direction and in an annular Recess in the cylinder crankcase used, which surrounds one of the cylinders and the separating gap and preferably also open to the cylinder. Appropriately supports the sealing ring in the axial direction against a cylinder head side boundary surface of the Separation gap or an opposite boundary surface the recess from, thereby dispensing with a recess in the cylinder head and the recess in the cylinder crankcase in the form of a cylinder surrounding the upper end, simply turning the cylinder formed cylindrical extension or recess formed can be.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der im Querschnitt V-förmige Dichtring jeweils so in die Ausnehmung eingesetzt, dass ein umlaufender Scheitel des Dichtrings vom Zylinder weg nach außen weist, während zwei umlaufende Schenkelteile des Dichtrings vom Scheitel weg in Richtung einer Mittelachse des Dichtrings bzw. des Zylinders unter einem Winkel divergieren und sich mit ihren freien Enden in der Nähe der Zylinderlauffläche gegen den Zylinderkopf bzw. das Zylinderkurbelgehäuse abstützen. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass der Dichtring bei steigendem Gasdruck im Zylinder auf seiner Innenseite mit einem höheren Druck beaufschlagt wird, was zu einer Verstärkung der Aufspreizung und damit zu einer Erhöhung der Anpresskräfte gegen die zum Trennspalt parallelen Anlageflächen des Zylinderkopfs bzw. des Zylinderkurbelgehäuses führt.According to one Another preferred embodiment of the invention is in cross section V-shaped Sealing ring respectively inserted into the recess so that a circumferential Apex of the sealing ring facing away from the cylinder to the outside, while two circumferential Leg parts of the sealing ring away from the vertex in the direction of a Central axis of the sealing ring or of the cylinder at an angle diverge and face with their free ends near the cylinder surface Support the cylinder head or the cylinder crankcase. This arrangement has the Advantage that the sealing ring with increasing gas pressure in the cylinder is pressurized on its inside with a higher pressure, what a reinforcement the spreading and thus to an increase of the contact forces against the contact surface parallel to the bearing surfaces of the cylinder head or of the cylinder crankcase leads.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Dichtringe sämtlicher Zylinder des Hubkolbenmotors unabhängig von der Lage der Zylinder identisch, wodurch sich die Fertigungskosten der Dichtungsanordnung und der Dichtringe ebenso verringern lassen wie durch einen Einsatz identischer Dichtringe für Hubkolbenmotoren unterschiedlicher Baureihen, sofern diese gleiche Zylinderdurchmesser aufweisen.According to one Another advantageous embodiment of the invention, the sealing rings all cylinders the reciprocating engine independently identical by the location of the cylinder, thereby reducing the manufacturing cost the sealing arrangement and the sealing rings also reduce as by using identical sealing rings for reciprocating engines different Series, provided they have the same cylinder diameter.

Im Hinblick auf den Dichtring wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dieser einen im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt besitzt und einen Zylinder des Hubkolbenmotors im Bereich des Trennspalts umgebend unter axialer Vorspannung zwischen den Zylinderkopf und das Zylinderkurbelgehäuse einsetzbar ist.in the With regard to the sealing ring, the object is achieved according to the invention solved, that it has a substantially V-shaped cross-section and surrounding a cylinder of the reciprocating engine in the region of the separating gap used under axial bias between the cylinder head and the cylinder crankcase is.

Was die Ausgestaltung des Dichtrings angeht, so können die beiden Schenkelteile entweder eine bis zu ihren freien Enden im Wesentlichen gleichbleibende Dicke aufweisen oder sich zu ihren freien Enden hin verjüngen, wodurch sich bei ansonsten gleichen Parametem unterschiedliche Vorspannungen ergeben. Ähnliches gilt auch für die Form und Abmessung von anderen Teilbereichen des Dichtrings, zum Beispiel von Rundungen an der Außen- bzw. Innenseite des Scheitels, deren Radien ebenso wie ein vorzugsweise mehr als 130 Grad betragender Winkel zwischen den Schenkelteilen und die Dicke der Schenkelteile Einfluss auf die Verformungseigenschaften des Dichtrings haben. Um die Abdichtung zwischen den freien Enden der Schenkelteile und den benachbarten Anlageflächen des Zylinderkopfs bzw. des Zylinderkurbelgehäuses zu verbessern, sind die freien Enden der Schenkelteile vorzugsweise gerundet, so dass sie unabhängig vom Grad der Verformung der Dichtringe im Linienkontakt mit der jeweiligen Anlagefläche stehen.As far as the configuration of the sealing ring is concerned, the two leg parts can either have a thickness which is substantially constant up to their free ends or can taper towards their free ends, which results in different preloads given otherwise identical parameters. The same applies to the shape and dimensions of other portions of the sealing ring, for example, curves on the outside or inside of the apex, their radii as well as a preferably more than 130 degrees amounting angle between the leg parts and the thickness of the leg parts influence have the deformation properties of the sealing ring. To the To improve sealing between the free ends of the leg portions and the adjacent contact surfaces of the cylinder head and the cylinder crankcase, the free ends of the leg portions are preferably rounded so that they are in line contact with the respective contact surface regardless of the degree of deformation of the sealing rings.

Damit sich der Dichtring in beliebiger Ausrichtung in die Ausnehmung einsetzen lässt, sind die beiden Schenkelteile vorzugsweise in Bezug zu einer zur Dichtfläche parallelen Mittelebene des Dichtrings symmetrisch. Eine asymmetrische Form der Dichtringe mit unterschiedlich langen, unterschiedlich stark geneigten und/oder verschieden geformten Schenkelteilen ist jedoch ebenfalls denkbar.In order to Insert the sealing ring in any orientation in the recess leaves, the two leg parts are preferably in relation to one of sealing surface parallel center plane of the sealing ring symmetrical. An asymmetrical one Shape of the sealing rings with different lengths, different is strongly inclined and / or differently shaped leg parts however also conceivable.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:in the Following is the invention with reference to some shown in the drawing embodiments explained in more detail. It demonstrate:

1: eine Schnittansicht von Teilen einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderkurbelgehäuse eines Hubkolbenmotors; 1 a sectional view of parts of a seal assembly according to the invention between a cylinder head and a cylinder crankcase of a reciprocating engine;

die 2a bis 2d: Schnittansichten von verschieden geformten erfindungsgemäßen Dichtringen.the 2a to 2d : Sectional views of differently shaped sealing rings according to the invention.

Die in 1 dargestellte Zylinderkopf-Dichtungsanordnung 2 dient zur gasdichten Abdichtung eines Trennspalts 6 zwischen einem Zylinderkopf 8 und einem Zylinderkurbelgehäuse 10 eines Hubkolbenmotors, welche in 1 zusammen mit einem Zylinder 12 und einem im Zylinder 12 beweglichen, mit Kolbenringen 14 versehenen Kolben 16 des Motors nur teilweise dargestellt sind.In the 1 illustrated cylinder head gasket assembly 2 serves for gas-tight sealing of a separating gap 6 between a cylinder head 8th and a cylinder crankcase 10 a reciprocating engine, which in 1 together with a cylinder 12 and one in the cylinder 12 movable, with piston rings 14 provided piston 16 of the engine are only partially shown.

Die Dichtungsanordnung 2 umfasst eine Mehrzahl von Dichtringen 4, von denen jeweils einer im Bereich des Trennspalts 6 um das obere Ende jedes Zylinders 12 herum angeordnet ist. Die in ihrer Umfangsrichtung durchgehenden Dichtringe 4 sind aus einem elastisch verformbaren Material hergestellt, wie zum Beispiel Stahl, und weisen einen zur Mittelachse M des jeweiligen Dichtrings 4 und Zylinders 12 hin offenen, im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt auf. Mit anderen Worten weist ein Scheitel S des Dichtrings 4 von der Mittelachse M weg nach außen, während zwei am Scheitel S zusammentreffende und einstückig miteinander verbundene Schenkelteile 18, 20 vom Scheitel S aus zur Mittelachse M hin divergieren.The seal arrangement 2 includes a plurality of sealing rings 4 , one each in the area of the separation gap 6 around the top of each cylinder 12 is arranged around. The continuous in their circumferential direction sealing rings 4 are made of an elastically deformable material, such as steel, and have one to the center axis M of the respective sealing ring 4 and cylinders 12 open, substantially V-shaped cross section. In other words, a vertex S of the sealing ring 4 away from the central axis M, while two leg portions meeting at the apex S and integrally connected together 18 . 20 diverge from the apex S towards the central axis M.

Bei dem in den 1 und 2a dargestellten Dichtring 4 sind die beiden Schenkelteile 18, 20 zu einer durch den Scheitel S verlaufenden Mittelebene E des Dichtrings 4 symmetrisch und weisen abgesehen von ihren gerundeten freien Enden 22 jeweils über ihre ganze Länge im Wesentlichen die gleiche Materialstärke s auf, so dass jeder Schenkelteil 18, 20 von zwei zueinander parallelen konischen Flächen 24, 26 begrenzt wird, die jeweils den gleichen Winkel α einschließen. Demgegenüber besitzen die beiden Schenkelteile 18, 20 des in 2b dargestellten Dichtrings 4 nur über etwa die Hälfte ihrer Länge ausgehend vom Scheitel S die gleiche Materialstärke s und verjüngen sich dann in Richtung ihrer freien Enden 22, wobei sie im Bereich der Verjüngung der Schenkelteile 18, 20 nach innen, d.h. in Richtung der Mittelachse M des Dichtrings 4, jeweils von zylindrischen Flächen 28 begrenzt werden, die in entlastetem Zustand (wie in 2b dargestellt) oder in vorgespanntem Zustand (nicht dargestellt) zur Mittelachse M konzentrisch sind und miteinander fluchten.In the in the 1 and 2a illustrated sealing ring 4 are the two leg parts 18 . 20 to a through the apex S extending center plane E of the sealing ring 4 symmetrical and show apart from their rounded free ends 22 each over its entire length substantially the same material thickness s, so that each leg part 18 . 20 of two parallel conical surfaces 24 . 26 is limited, each including the same angle α. In contrast, the two leg parts 18 . 20 of in 2 B illustrated sealing ring 4 only about half of its length starting from the apex S the same material thickness s and then taper in the direction of their free ends 22 , being in the area of the taper of the leg parts 18 . 20 inward, ie in the direction of the central axis M of the sealing ring 4 , each of cylindrical surfaces 28 be limited in the unloaded state (as in 2 B shown) or in the prestressed state (not shown) are concentric to the central axis M and aligned with each other.

Im Unterschied dazu verjüngen sich die beiden Schenkelteile 18, 20 des in 2c dargestellten Dichtrings 4 gleichförmig vom Scheitel S bis zu ihren freien Enden 22, wobei sie wie der Dichtring 4 aus 2a entlang ihrer gesamten Länge ebenfalls von zwei konischen Flächen 24, 26 begrenzt werden, die jedoch anders als bei dem Dichtring aus 2a unterschiedlich große Winkel α und β einschließen, wobei α < β, so dass die Flächen 24, 26 vom Scheitel S weg etwas konvergieren.In contrast, the two leg parts taper 18 . 20 of in 2c illustrated sealing ring 4 uniform from the apex S to its free ends 22 , being like the sealing ring 4 out 2a along its entire length also of two conical surfaces 24 . 26 limited, but unlike the sealing ring 2a Include different angles α and β, where α <β, so that the surfaces 24 . 26 Somewhat converging away from the vertex S.

Der in 2d dargestellte, in Bezug zu seiner Mittelebene E asymmetrische Dichtring 4 besteht im Wesentlichen aus einer Kombination des oberen Schenkelteils 18 aus 2c und des unteren Schenkelteils 20 aus 2d.The in 2d illustrated, with respect to its center plane E asymmetric sealing ring 4 consists essentially of a combination of the upper leg portion 18 out 2c and the lower leg portion 20 out 2d ,

Wie am besten in 1 dargestellt, ist jeder Dichtring 4 in eine zylindrische Ausdrehung 30 am oberen Ende des zugehörigen Zylinders 12 eingesetzt, wobei er mit den freien Enden 22 seiner beiden Schenkelteile 18, 20 gegen eine die Ausdrehung 30 in axialer Richtung begrenzende Ringschulter 32 und eine der Ringschulter 32 gegenüberliegende, den Trennspalt 6 begrenzende Anlagefläche 38 des Zylinderkopfs 8 anliegt. Die Ausdrehung 30 ist zum Trennspalt 6 und zum Zylinder 12 hin offen. Nach dem Festschrauben des Zylinderkopfs 8 am Zylinderkurbelgehäuse 10 mittels einer Mehrzahl von Zylinderkopfschrauben 34 (nur eine dargestellt), weist die Ausdrehung 30 zusammen mit dem Trennspalt 6 eine axiale Höhe H auf, die etwas kleiner ist als die axiale Höhe H_o des Dichtrings 4 in entlastetem Zustand (2). Dadurch wird der innerhalb der Ausdrehung 30 angeordnete Dichtring 4 nach dem Festschrauben des Zylinderkopfs 8 in axialer Richtung etwas zusammengedrückt, so dass er unter Vorspannung gegen die Ringschulter 32 und die Anlagefläche 38 angepresst wird, wobei er sich mit den freien Enden seiner Schenkelteile 18, 20 dichtend gegen diese Flächen 32, 38 anlegt.How best in 1 represented, is each sealing ring 4 in a cylindrical recess 30 at the top of the associated cylinder 12 used, with the free ends 22 his two leg parts 18 . 20 against a the turn 30 in the axial direction limiting annular shoulder 32 and one of the ring shoulder 32 opposite, the separation gap 6 limiting contact surface 38 of the cylinder head 8th is applied. The turnout 30 is to the separation gap 6 and to the cylinder 12 open. After tightening the cylinder head 8th on the cylinder crankcase 10 by means of a plurality of cylinder head bolts 34 (only one shown), indicates the rotation 30 together with the separation gap 6 an axial height H, which is slightly smaller than the axial height H _{o of} the sealing ring 4 in a discharged condition ( 2 ). This will be the inside of the recess 30 arranged sealing ring 4 after tightening the cylinder head 8th slightly compressed in the axial direction, so that it is biased against the annular shoulder 32 and the contact surface 38 is pressed, with the free ends of his leg parts 18 . 20 sealing against this surfaces 32 . 38 invests.

Die Dichtungsanordnung 2 umfasst weiter in den Trennspalt 6 eingelegte Distanzscheiben 40, die um jede Zylinderkopfschraube 34 herum angeordnet sind. Durch eine geeignete Wahl der Dicke der Distanzscheiben 40 lässt sich die Kompression H/H_o der Dichtringe 4 und damit deren axiale Vorspannung einstellen.The seal arrangement 2 further includes in the separation gap 6 inserted spacers 40 around each cylinder head bolt 34 are arranged around. By a suitable choice of the thickness of the spacers 40 can be the compression H / H _{o of} the sealing rings 4 and thus adjust their axial preload.

Die Distanzscheiben 40 sind jeweils mit einer Durchtrittsöffnung 42 für die Zylinderkopfschraube 34 versehen, wo diese den Trennspalt 6 durchsetzt. Dort, wo sich ein Wasserdurchlass 44 oder ein Öldurchlass 46 durch den Trennspalt 6 erstreckt, ist die Distanzscheibe 40 jeweils mit einer Ausnehmung für eine herkömmliche Weichstoffdichtung 48 versehen, die beim Festschrauben des Zylinderkopfs 8 bis auf die Materialstärke der Distanzscheibe 40 zusammengedrückt wird und für eine leckagefreie Abdichtung des Wasser- bzw. Öldurchlasses 44, 46 sorgt.The spacers 40 are each with a passage opening 42 for the cylinder head screw 34 provided where this the separation gap 6 interspersed. There, where there is a water passage 44 or an oil passage 46 through the separation gap 6 extends, is the spacer 40 each with a recess for a conventional soft seal 48 provided when tightening the cylinder head 8th except for the material thickness of the spacer 40 is compressed and for a leak-free sealing of the water or oil passage 44 . 46 provides.

22: Dichtungsanordnungsealing arrangement
44: Dichtringseal
66: Trennspaltseparating gap
88th: Zylinderkopfcylinder head
1010: Zylinderkurbelgehäusecylinder crankcase
1212: Zylindercylinder
1414: Kolbenringepiston rings
1616: Kolbenpiston
1818: Schenkelteilleg part
2020: Schenkelteilleg part
2222: freies Endefree The End
2424: konische Flächeconical area
2626: konische Flächeconical area
2828: zylindrische Flächecylindrical area
3030: Ausdrehungrecess
3232: Ringschulterannular shoulder
3434: ZylinderkopfschraubeCylinderhead screw
3838: Begrenzungsflächeboundary surface
4040: Distanzscheibespacer
4242: DurchtrittsöffnungThrough opening
4444: WasserdurchlassWater flow
4646: ÖldurchlassOil passage
4848: WeichstoffdichtungSoft gasket
SS: Scheitelvertex
Ee: Mittelebenemidplane
MM: Mittelachsecentral axis

Claims

Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines Trennspalts zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderkurbelgehäuse eines Hubkolbenmotors, wobei jeder Zylinder des Hubkolbenmotors im Bereich des Trennspalts von einem zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderkurbelgehäuse angeordneten elastisch verformbaren Dichtring umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (4) einen im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt aufweist und unter axialer Vorspannung dichtend zwischen dem Zylinderkopf (8) und dem Zylinderkurbelgehäuse (10) eingespannt ist.Sealing arrangement for sealing a separating gap between a cylinder head and a cylinder crankcase of a reciprocating engine, wherein each cylinder of the reciprocating engine in the region of the separating gap is surrounded by an arranged between the cylinder head and the cylinder crankcase elastically deformable sealing ring, characterized in that the sealing ring ( 4 ) has a substantially V-shaped cross-section and sealed under axial bias between the cylinder head ( 8th ) and the cylinder crankcase ( 10 ) is clamped.

Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (4) in eine zum Trennspalt (6) hin offene ringförmige Ausnehmung (32) im Zylinderkurbelgehäuse (10) eingesetzt ist.Sealing arrangement according to claim 1, characterized in that the sealing ring ( 4 ) in a separating gap ( 6 ) open annular recess ( 32 ) in the cylinder crankcase ( 10 ) is used.

Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (32) an den Zylinder (12) angrenzt und zum Zylinder (12) und zum Trennspalt (6) hin offen ist.Sealing arrangement according to claim 2, characterized in that the recess ( 32 ) to the cylinder ( 12 ) and to the cylinder ( 12 ) and the separating gap ( 6 ) is open.

Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (4) in Umfangsrichtung keine Unterbrechung aufweist.Sealing arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing ring ( 4 ) has no interruption in the circumferential direction.

Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (4) mittels einer in den Trennspalt (6) zwischen dem Zylinderkopf (8) und dem Zylinderkurbelgehäuse (10) eingelegten Distanzscheibe (40) definiert vorgespannt ist.Sealing arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing ring ( 4 ) by means of a in the separation gap ( 6 ) between the cylinder head ( 8th ) and the cylinder crankcase ( 10 ) inserted spacer ( 40 ) is biased defined.

Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzscheibe (40) Durchtrittsöffnungen (42) für Zylinderkopfschrauben (34) und/oder Aussparungen für Weichstoffdichtungen (48) aufweist, die durch den Trennspalt (6) verlaufende Wasser- und/oder Öldurchlässe umgeben.Sealing arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the spacer ( 40 ) Passages ( 42 ) for cylinder head bolts ( 34 ) and / or recesses for soft gaskets ( 48 ) which passes through the separating gap ( 6 ) extending water and / or oil passages surrounded.

Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (4) einen umlaufenden Scheitel (S) und zwei vom Scheitel (S) weg divergierende Schenkelteile (18, 20) umfasst, die im Bereich des Scheitels (S) einstückig verbunden sind.Sealing arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing ring ( 4 ) a circumferential vertex (S) and two leg portions diverging away from the vertex (S) ( 18 . 20 ), which are integrally connected in the region of the apex (S).

Dichtungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Dichtring (4) mit dem einen seiner beiden Schenkelteile (18) gegen eine zylinderkopfseitige Begrenzungsfläche (38) des Trennspalts (6) und mit dem anderen seiner beiden Schenkelteile (20) gegen eine gegenüberliegende Begrenzungsfläche (32) der ringförmigen Ausnehmung (30) abstützt.Sealing arrangement according to claim 7, characterized in that the sealing ring ( 4 ) with one of its two leg parts ( 18 ) against a cylinder head side boundary surface ( 38 ) of the separating gap ( 6 ) and with the other of its two leg parts ( 20 ) against an opposite boundary surface ( 32 ) of the annular recess ( 30 ) is supported.

Dichtungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden (22) der beiden Schenkelteile (18, 20) zum Zylinder (12) hin gerichtet sind.Sealing arrangement according to claim 7 or 8, characterized in that the free ends ( 22 ) of the two leg parts ( 18 . 20 ) to the cylinder ( 12 ) are directed.

Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schenkelteile (18, 20) zwischen dem Scheitel (S) und ihren freien Enden (22) eine im Wesentlichen gleichbleibende Materialstärke (s) aufweisen.Sealing arrangement according to one of claims 7 to 9, characterized in that the both leg parts ( 18 . 20 ) between the apex (S) and its free ends ( 22 ) have a substantially constant material thickness (s).

Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schenkelteile (18, 20) eine vom Scheitel (S) zu ihren freien Enden (20) hin abnehmende Materialstärke aufweisen.Sealing arrangement according to one of claims 7 to 9, characterized in that the two leg parts ( 18 . 20 ) one from the apex (S) to its free ends ( 20 ) have decreasing material thickness.

Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden (22) der beiden Schenkelteile (18, 20) gerundet sind.Sealing arrangement according to one of claims 7 to 11, characterized in that the free ends ( 22 ) of the two leg parts ( 18 . 20 ) are rounded.

Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelteile (18, 20) in Bezug zu einer zum Trennspalt (6) parallelen Mittelebene (E) des Dichtrings (4) symmetrisch sind.Sealing arrangement according to one of claims 7 to 12, characterized in that the leg parts ( 18 . 20 ) with respect to a separation gap ( 6 ) parallel center plane (E) of the sealing ring ( 4 ) are symmetrical.

Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelteile (18, 20) in Bezug zu einer zum Trennspalt (6) parallelen Mittelebene (E) des Dichtrings (4) asymmetrisch sind.Sealing arrangement according to one of claims 7 to 12, characterized in that the leg parts ( 18 . 20 ) with respect to a separation gap ( 6 ) parallel center plane (E) of the sealing ring ( 4 ) are asymmetric.

Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der beiden Schenkelteile (18, 20) des Dichtrings (4) zu dessen Mittelachse (M) hin durch eine zylindrische Fläche (28, 30) begrenzt wird.Sealing arrangement according to one of claims 7 to 14, characterized in that at least one of the two leg parts ( 18 . 20 ) of the sealing ring ( 4 ) to its central axis (M) through a cylindrical surface ( 28 . 30 ) is limited.

Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schenkelteile (18, 20) des Dichtrings (4) zu dessen Mittelachse (M) hin durch zwei fluchtende zylindrische Flächen (28) begrenzt werden.Sealing arrangement according to one of claims 7 to 15, characterized in that the two leg parts ( 18 . 20 ) of the sealing ring ( 4 ) to its central axis (M) through two aligned cylindrical surfaces ( 28 ).

Dichtring zur Abdichtung eines Trennspalts zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderkurbelgehäuse eines Hubkolbenmotors, wobei der Dichtring aus einem elastisch verformbaren Material besteht, dadurch gekennzeichnet, dass er einen im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt besitzt und unter axialer Vorspannung so zwischen den Zylinderkopf (8) und das Zylinderkurbelgehäuse (10) einsetzbar ist, dass er im Bereich des Trennspalts (6) einen Zylinder (12) des Hubkolbenmotors dichtend umgibt.Sealing ring for sealing a separating gap between a cylinder head and a cylinder crankcase of a reciprocating engine, wherein the sealing ring consists of an elastically deformable material, characterized in that it has a substantially V-shaped cross-section and under axial bias so between the cylinder head ( 8th ) and the cylinder crankcase ( 10 ) can be used in the region of the separating gap ( 6 ) a cylinder ( 12 ) surrounds the reciprocating engine sealing.

Dichtring nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass er einen umlaufenden Scheitel (S) und zwei vom Scheitel (S) weg divergierende Schenkelteile (18, 20) umfasst, die im Bereich des Scheitels (S) einstückig verbunden sind.Sealing ring according to claim 17, characterized in that it comprises a circumferential vertex (S) and two leg portions diverging away from the vertex (S) ( 18 . 20 ), which are integrally connected in the region of the apex (S).

Dichtring nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden (22) der beiden Schenkelteile (18, 20) zu einer Mittelachse (M) des Dichtrings (4) hin gerichtet sind.Sealing ring according to claim 18, characterized in that the free ends ( 22 ) of the two leg parts ( 18 . 20 ) to a central axis (M) of the sealing ring ( 4 ) are directed.

Hubkolbenmotor, gekennzeichnet durch mit einer Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16.Reciprocating engine, characterized by having a sealing arrangement according to one of the claims 1 to 16.