DE19513361C1 - Metallische Zylinderkopfdichtung - Google Patents
Metallische ZylinderkopfdichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine metallische Zylinderkopfdichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der EP 0 306 766 A2 bzw. der EP 0 230 804 A2 ist eine der
artige metallische Zylinderkopfdichtung für eine Brennkraftmaschine be
kannt, bei der ein Trägerblech zusammen mit mindestens einem gesickten
Deckblech als Funktionsblech vorgesehen ist. Da sich der Dichtspalt
zwischen Zylinderkopf und -block einer Brennkraftmaschine im Betrieb in
Abhängigkeit vom Arbeitstakt des jeweils betrachteten Zylinders ändert,
ist die Dichtung ständigen Pressungsänderungen unterworfen und muß zur
Aufrechterhaltung einer einwandfreien Abdichtung dauerhafte Federungsei
genschaften aufweisen.
Die Abdichtung wird hierbei durch eine Überhöhung der Zylin
derkopfdichtung entlang des Brennraums und durch eine dahinter liegende
Sicke vorgenommen. Letztere wirkt als Federelement und folgt den infolge des
Zünddrucks auftretenden vertikalen Relativbewegungen des Zylinderkopfs
gegenüber dem Zylinderblock. Einerseits darf bei maximal belasteter Sicke
keine unzulässig große Verformung auftreten, andererseits darf die
Entlastung nicht vollständig sondern nur soweit erfolgen, daß eine Min
destverformung beim höchsten auftretenden Brennraumdruck die erforderli
che Abdichtung sicherstellt. Zwischen diesen beiden Eckpunkten der Ver
formung liegt der Arbeitsbereich der Sicke.
Um die Funktion der Sicke sicherzustellen, darf die Sicke also
weder beim Einbau der Dichtung noch im Betriebszustand vollständig ver
formt werden. Eine unzulässig große Verformung der Sicke vertikal zur
Dichtungsebene wird bei den bekannten Dichtungen durch einen Verfor
mungsbegrenzer gleichbleibender Stärke verhindert, der zugleich zur
Überhöhung der Dichtung entlang des Brennraums dient. Trotzdem ist die Lebensdauer
der Dichtung häufig nicht zufriedenstellend.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine metallische Zylinderkopf
dichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen,
die eine verlängerte Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 gelöst.
Durch einen zusätzlichen äußeren Verformungsbegrenzer, der zu
mindest im wesentlichen die gleiche Federwegbeschränkung wie der innere
Verformungsbegrenzer vornimmt, wird das Deckblech auf beiden Seiten der
Sicke eingespannt, so daß eine im wesentlichen senkrecht zur Dichtungs
ebene erfolgende Einfederung der Sicke stattfindet.
Werden für Zylinderkopf und -block Materialien mit unter
schiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten gewählt (etwa ein Grauguß
block mit einem Leichtmetallkopf), wird die Sicke nicht noch zusätzlich in
Richtung der Dichtungsebene beansprucht.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten
Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch und ausschnittweise eine Draufsicht
auf eine Zylinderkopfdichtung.
Fig. 2 bis 6 zeigen ausschnittweise im Schnitt längs der Linie
I-I von Fig. 1 unterschiedliche Ausführungsformen einer Zylinderkopf
dichtung.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Zylinderkopfdichtung umfaßt
ein Trägerblech 1, auf dessen beiden Seiten jeweils ein Deckblech 2 an
geordnet ist. Die Dichtung, d. h. Trägerblech 1 und Deckbleche 2, weist
eine Reihe von Öffnungen 3 entsprechend den Brennräumen der zugehörigen
Brennkraftmaschine sowie Schraubendurchtrittslöcher 4 für Schrauben, die
zum Verspannen von Zylinderkopf und -block verwendet werden, sowie wei
terhin Durchtrittsöffnungen 5, 6 für Kühlwasser bzw. Öl auf.
Die gewöhnlich aus Federstahl hergestellten und ansonsten pla
nen Deckbleche 2 sind mit Sicken 7 versehen, die mit Abstand unter Be
lassung eines geraden Blechabschnitts 8 im Randbereich der Öffnung 3 an
geordnet und zum Trägerblech 1 gerichtet sind.
Ferner sind üblicherweise um die Durchtrittsöffnungen 5, 6 und
die Schraubendurchtrittslöcher 4 herum nicht dargestellte Halbsicken in
den Deckblechen vorgesehen.
Das ansonsten plane Trägerblech 1 ist im Randbereich der Öff
nungen 3 jeweils mit einem inneren Verformungsbegrenzer 9 für die be
nachbarte Sicke 7 versehen. Gemäß Fig. 2 ist bei diesem Ausführungsbei
spiel der Verformungsbegrenzer 9 dadurch gebildet, daß das Trägerblech 1
benachbart zum Randbereich der jeweiligen Öffnung 3 und außerhalb des
Sickenbereichs gekröpft und umgefalzt ist, wobei die Kröpfung derart
vorgenommen ist, daß der Verformungsbegrenzer 9 praktisch mittig zwi
schen den Deckblechen 2 angeordnet und somit bezüglich der Sicken 7 bei
der Deckbleche 2 gleichwirkend ist.
Für die Sicke 7 ist zusätzlich ein weiterer, äußerer Verfor
mungsbegrenzer 12 vorgesehen, der konzentrisch zu dem Vorformungsbegren
zer 9, jedoch auf der diesem abgekehrten Seite der Sicke 7, d. h. auf der
brennraumabgekehrten Seite der Sicke 7 angeordnet ist. Infolge des Zu
sammenwirkens beider Verformungsbegrenzer 9, 12 läßt sich erreichen, daß
die Einfederung der Sicke 7 praktisch senkrecht zur Dichtungsebene er
folgt.
Die Stärke des Verformungsbegrenzers 9 ist derart bemessen,
daß die geraden Blechabschnitte 8 der Deckbleche 2 beim Einspannen der
Dichtung auf diesem zum Aufstand kommen, während gleichzeitig die Sicken
7 auf Pressung beansprucht werden. Der Verformungsbegrenzer 9 legt die
Eckpunkte des Sickenarbeitsbereichs entsprechend den vorgegebenen Be
triebspunkten fest wobei zur Anpassung hiervon an vorgegebene Ausle
gungspunkte eine Variation der Höhen- und/oder Breitenprofilierung des Verformungsbe
grenzers 9 entlang des Umfangs der Öffnung 3 vorgesehen ist. Die Höhen
profilierung kann durch entsprechende Bearbeitung des Verformungsbegren
zers 9 erfolgen. Die Breitenprofilierung kann bei dieser Ausführungsform
durch Anbringen eines entsprechenden Ausschnitts für die Öffnung 3 er
folgen.
Im Bereich benachbart zu den Schraubendurchtrittslöchern 4 ist
bei einer Höhenprofilierung die Höhe des Verformungsbegrenzers 9 niedri
ger als in den Zwischenschraubenbereichen und bei einer Breitenprofilie
rung ist im Bereich benachbart zu den Schraubendurchtrittslöchern 4
die Breite des Verformungsbegrenzers 9 geringer als in den Zwi
schenschraubenbereichen.
Anstatt die Breite des Verformungsbegrenzers 9 unmittelbar zu
variieren, kann auch der Auflagebereich der Deckbleche 2 durch einen
entsprechend unrunden Ausschnitt für die Öffnung 3 variiert werden.
Auch der Verformungsbegrenzer 12, der entweder an dem zu
gehörigen Deckblech 2 oder insbesondere am Trägerblech beispielweise
durch Kleben oder Schweißen befestigt ist, kann ebenfalls in variabler Weise höhen- und/
oder breitenprofiliert sein. Da der Verformungsbegrenzer 12 weiter außen
liegt, sind die Kräfteverhältnisse nicht mit den im Bereich des inneren
Verformungsbegrenzers 9 identisch, dementsprechend kann die Höhen- und/
oder Breitenprofilierung unterschiedlich sein.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist bei den Zylinderkopfdichtun
gen das Trägerblech 1 im Aufstandsbereich der Sicken 7 zusätzlich zur
Anpassung der Eckpunkte des Sickenarbeitsbereichs an konstruktiv vorge
gebenen Auslegungspunkte in seinem Niveau variiert. Dies kann durch ei
ne über den Brennraumumfang unterschiedliche Vertiefung 11 (Prägung)
und/oder eine Erhöhung (Auftragung) des betreffenden Trägerblechab
schnitts geschehen. Dies ist auch bei Ausführungsformen der Fig. 3 bis 6
der Fall, auch wenn dies dort nicht dargestellt ist.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform handelt es
sich um eine zweilagige Zylinderkopfdichtung aus einem Trägerblech 1 und
einem gesickten Deckblech 2, wobei das Trägerblech 1 ungekröpft ist.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform wird der Ver
formungsbegrenzer 9 durch einen im Schnitt rechteckigen ringförmigen Ab
schnitt gebildet, der mittig zwischen den Deckblechen 2 angeordnet ist.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform liegen im ein
gespannten Zustand der Dichtung die gesickten Deckbleche 2 nicht im
Hauptschluß, sondern sind aus dem Bereich hoher Pressung herausgenommen,
d. h. die Aufstandskräfte des Zylinderkopfs und die Horizontalbeanspru
chung infolge Wärmedehnungen werden hauptsächlich über den höhen- und/
oder breitenprofilierten Verformungsbegrenzer 9 abgetragen.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist der Ver
formungsbegrenzer 9 zusätzlich durch Ausbildung einer Stufe mit einem
Anschlag 10 versehen, der ebenfalls höhen- und/oder breitenprofiliert
sein kann. Die Deckbleche 2 haben einen radialen Abstand bzw. Überstand gegenüber dem Anschlag
10, so daß ab einer bestimmten Höhenverformung der Sicke 7 und damit ei
ner bestimmten Längenänderung der Deckbleche 2 diese an den Anschlag 10
anstoßen. Hierdurch geht eine weitere Einfederung der Sicke 7 nicht mehr
mit einer Längenänderung der Deckbleche 2 einher, so daß zur weiteren
Verformung der Sicke 7 bis zu ihrer Auflage auf dem Verformungsbegrenzer
9 ein erheblich höherer Kraftaufwand erforderlich ist. Auf diese Weise
wird eine höhere Federkraft der Sicke erreicht, wobei der Maximalwert
letztlich von der Auflage auf dem Verformungsbegrenzer 9 und dessen Hö
henprofilierung abhängt.
Claims (9)
1. Metallische Zylinderkopfdichtung für eine Brennkraftmaschi
ne, mit wenigstens einem Deckblech (2) und einem Trägerblech (1), die
übereinander angeordnet sind und die mit Schraubendurchtrittslöchern (4) und
mit einer Öffnung (3) oder mit mehreren nebeneinander angeordneten Öffnungen (3) ent
sprechend den Brennkammern der Brennkraftmaschine versehen sind, wobei
in dem wenigstens einen Deckblech (2) um jede Öffnung (3) herum mit Ab
stand zu dieser unter Belassung eines geraden Blechabschnitts (8) im
Öffnungsrandbereich eine zum Trägerblech (1) weisende Sicke (7) vorgese
hen ist, für deren Schutz benachbart zu dieser um jede Öffnung (3) herum
verlaufend ein innerer Verformungsbegrenzer (9) vorgesehen ist, dadurch
gekennzeichnet, daß auf jeder Seite des Trägerblechs (1),
auf der sich ein Deckblech (2) befindet, auf der der jeweiligen Öffnung
(3) abgewandten Seite der Sicke (7) ein äußerer Verformungsbegrenzer
(12) konzentrisch zum inneren Verformungsbegrenzer (9) für die benach
barte Sicke (7) vorgesehen ist.
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
äußere Verformungsbegrenzer (12) entsprechend einer gleichmäßigen Kraft
verteilung im Öffnungsrandbereich in Umfangsrichtung höhen- und/oder breitenveränderlich ist.
3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der innere Verformungsbegrenzer (9) entsprechend einer gleich
mäßigen Kraftverteilung im Öffnungsrandbereich in Umfangsrichtung höhen- und/oder breiten
veränderlich ist.
4. Dichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
eine sich in Umfangsrichtung des Sickenaufstandsbereichs erstreckende
Vertiefungen (11) und/oder Erhöhungen aufweisende Profiländerung
des Trägerblechs (1) vorgesehen ist.
5. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich im eingespannten Zustand der gerade Blechabschnitt
(8) wenigstens teilweise bis über den inneren Verformungsbegrenzer (9)
erstreckt.
6. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Trägerblech (1) zwischen zwei gesickten Deckblechen
(2) angeordnet ist und der innere Verformungsbegrenzer (9) etwa mittig
zwischen beiden Deckblechen (2) angeordnet ist.
7. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der innere Verformungsbegrenzer (9) als umgefalzter und
gegebenenfalls gekröpfter Abschnitt des Trägerblechs (1) ausgebildet
ist.
8. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der innere Verformungsbegrenzer (9) im Schnitt etwa recht
eckig ist.
9. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der innere Verformungsbegrenzer (9) einen Anschlag (10)
für das wenigstens eine Deckblech (2) aufweist.
Priority Applications (5)
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ID=7759243
Family Applications (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: ELRINGKLINGER AG, 72581 DETTINGEN, DE |
|
8331 | Complete revocation |