DE1961237C3 - Zylinderkopfdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfdichtung für Brennkraftmaschinen mit einer in jede Brennraumöffnung einer Hauptdichtung aus nachgiebigem Werkstoff eingebauten ringförmigen inneren Dichtung, die von einem im Querschnitt U-förmigen Metallring bewehrt ist und deren äußerer Rand radial innerhalb der Brennraumöffnung liegt, wobei die innere Dichtung mit der nachgiebigen Hauptdichtung durch mehrere in großen Umfangsabständen verteilte Zungen verbunden und in der öffnung in ihrer Lage gehalten ist.

Bei einer bekannten Zylinderkopfdichtung dieser Art sind die Zungen an der Hauptdichtung ausgebildet, bestehen wie diese aus Weichstoff und ragen radial nach innen zwischen Schenkel des Metallringes. Die Halterung wird durch das Zusammenwirken der Schenkelbereiche mit den Zungen aus Weichstoff bewirkt (DT-Gbm19 78 897).

Es ist auch eine Zylinderkopfdichtung einer Brennkraftmaschine mit einer in einer Öffnung einer Hauptdichtung eingebauten ringförmigen inneren Dichtung aus Gummi bekannt, die mit der nachgiebigen Hauptdichtung durch mehrere in großen Umfangsabständen verteilte Zungen verbunden sind, welche sich in Richtung auf die andere Dichtung erstrecken und diese ίη lUr-ow I i~o Uillon H IC DC ti ΠΟ Q 1 Q\ Uiuk.i kwlahl

■ ti JtI, SZl t-iUg C UUIlt.ll ^t_>U t VJ ^t KTKf U I KJf. llthtl/t.1 UkJtWIIl die innere Dichtung aus einem Gummiring, dessen äußerer Rand außerhalb der abzudichtenden öffnung liegt. Bei der Montage wird nach dem Gumniring ein Ringflansch der Hauptdichtung in das weicne Dichtungsmaterial der Hauptdichtung hineingepreßt. Hierbei wird ein großer Anteil der die Dichtung zusammenpressenden Kraft zur Verformung von Teilen der Dichtung benötigt. Dieser K.raftanteil ist für die Erzeugung einer Dichtkraft verloren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Kräfte, welche zur Verbindung der Hauptdichtung und der inneren Dichtung aufgebracht werden müssen, so klein wie möglich gehalten werden können und trotzdem eine einwandfreie Abdichtung erzielt wird. Daneben soll eine einfache Herstellbarkeit der Dichtung gewährleistet werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß

a) die Zungen am Metallring ausgebildet sind, daß

b) sie davon radial den Innenrand der Hauptdichtung übergreifend nach außen ragen, daß

c) die Zungen jeweils abwechselnd den Rand der Brennraumöffnung auf der einen und auf der anderen Stirnseite übergreifen und daß

d) die Zungen in montiertem Zustand im nachgiebigen Werkstoff der Hauptdichtung eingepreßt gehalten sind.

Bei der Zylinderkopfdichtung nach der Erfindung ist der Kraftaufwand zum Einpressen der außen auf den Stirnseiten der Hauptdichtung aus Weichstoff aufliegenden Zungen, die an dem inneren Metallring ausgebildet sind, verringert. Gleich große Gesamtkraft vorausgesetzt, steht also ein größerer Kraftanteil zum Erzeugen einer Dichtkraft zur Verfügung. Außerdem ist der Herstellaufwand für die Zylinderkopfdichtung nach der Erfindung gering.

Für die Herstellung besonders einfach ist, wenn einer der Schenkel des im Querschnitt U-förmigen Metallringes sämtliche Zungen aufweist. Zweckmäßig sind hierbei einige der Zungen im wesentlichen im rechten Winkel zu dem zugehörigen Schenkel umgebogen und zwischen ihren Enden in der entgegengesetzten Richtung erneut so umgebogen, daß sie sich in der gleichen Richtung erstrecken, wie die übrigen Zungen.

Der obenerwähnte verringerte Kraftaufwand ergibt sich dadurch, daß die aus dem Metall der inneren Dichtung bestehenden Zungen nur eine sehr kleine Fläche der Hauptdichtung überlappen. Den gleichen Prägedruck wie bei den bekannten Dichtungen vorausgesetzt, ergibt dies aufgrund der wesentlich verkleinerten wirksamen Fläche zwischen den Zungen und der Hauptdichtung eine insgesamt erheblich kleinere Preßkraft. Die übrige bei der Montage der Dichtung zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf aufgebrachte Kraft steht zur Erzeugung einer Dichtkraft zur Verfügung. Der Dichtkraftanteil ist entsprechend größer, so daß sich auch die Wirkung der Abdichtung insbesondere gegen öl oder Wasser verbessert. Geht man von einem gleich großen Dichtkraftanteil wie bei den bekannten Dichtungen aus, so läßt sich die Belastung der Zylinderkopfdichtung insgesamt verringern.

Es wurde ferner festgestellt, daß bei der Dichtung nach der Erfindung eine sehr gleichmäßige Verteilung der Spannungen im Zylinderkopf und Zylinderblock erzielt ist, so daß sich der Zylinderkopf nur in geringem Ausmaß verwirft, durchbieg! oder anderseitig verforrrü.

Insbesondere zeigen bei Verwendung einer Zylinderkopfdichtung nach der Erfindung Zylinderkopf und Zylinderblock das Bestreben, ihre gewünschte parallele Lage auch beim Aufbringen einer Druckkraft beizubehalten, so daß die den Zylinderkopf am Zylinderblock haltenden Schrauben nicht ungleichmäßig und übermäßig beansprucht werden. Ferner ist festgestellt worden, daß die Schwingungen des Zylinderkopfes beim Betrieb des Motors gegenüber bekannten Abdichtungen abgeschwächt werden.

Ein weiterer Vorteil der Zylinderkopfdichtung nach der Erfindung resultiert daraus, daß bei ihr die Hauptdichtung von der inneren Dichtung praktisch getrennt ist. Die innere Dichtung kann dabei eine andere, insbesondere geringere Breite als die Haupt- '5 dichtung haben. Dies ermöglicht, daß die Zylinderlaufbuchse nicht mit der Dichtfläche des Zylinderblocks fluchten muß, sondern beispielsweise dariiber hinausragen kann, ohne daß dies zu einer Verschlechterung der Dichtwirkung bzw. der Lebensdauer führt, wie dies bei Zylinderkopfdichtungen nach dem Stand der Technik möglich ist. Zur Vereinfachung der Herstellung sei bemerkt, daß im Gegensatz zu der erstgenannten bekannten Dichtung der Innenrand der Hauptdichtung durchgehend glatt ist und keine in den Verbrennungsraum vorragenden Teile wie Zungen aufweist. Dies vereinfacht die Herstellung der Hauptdichtung. Darüber hinaus erlaubt die Zylinderkopfdichtung nach der Erfindung, die Abstände zwischen benachbarten Zylindern zu verkleinern, weil die Zungen Bestandteile des inneren Metallringes bilden und es keine Zungen gibt, die vom Rand der Verbrennungsöffnung weg nach außen ragen, bzw. eine vollständige Umschließung für den Rand der Verbrennungsöffnung nicht erforderlich ist. Hierdurch ist für den Konstrukteur ein größerer Freiraum geschaffen. Beispielsweise ist es möglich, zusammenhängende Dichtungen zu schaffen, die für schwierige Einbauverhältnisse geeignet sind.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt im Grundriß einen Teil einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung;

Fig.2 zeigt in einem größeren Maßstab in einem Teilschnitt einen Zylinderkopf und einen Zylinderblock mit einer zwischen diesen Teilen angeordneten Zylinderkopfdichtung nach Fig. 1;

F i g. 3 ist ein vergrößerter, teilweise weggebrochen gezeichneter Ausschnitt aus Fig. 1;

F i g. 4 ist ein vergrößerter Teilschnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 3;

F i g. 5 ist ein vergrößerter Teilschnitt längs der Linie 5-5in Fig. 3;

Fig.6 zeigt perspektivisch einen Teil einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung;

Fig. 7 zeigt perspektivisch weitere Einzelheiten der Dichtungsbaugruppe nach F i g. 6.

In Fig. 1 und 2 erkennt man eine insgesamt mit 10 bezeichnete Zylinderkopfdichtung, die zwischen einem Zylinderblock 12 und einem Zylinderkopf 14 wirksam fto ist.

Der Zylinderblock 12 weist mehrere öffnungen einschließlich mehrerer Zylinderbohrungen 16 und mehrerer zylindrischer, von öl oder Wasser zu durchströmende Bohrungen 18 auf; in Fig. 2 sind nur f>5 eine Zylinderbohrung 16 und eine der Bohrungen 18 dargestellt. In jede Zylinderbohrung 16 ist eine Zylinderlaufbuchse 20 eingebaut, mit der ein Kolben 22 mit Kolbenringen 24 auf bekannte Weise zusammenarbeitet. Der Zylinderkopf 14 begrenzt einen über der Zylinderbohrung 16 liegenden, nach oben gewölbten Teil 26 eines Brennraums. Er ist mit mehreren von öl bzv/. Wasser zu durchströmenden, in Fluchtung mit den ihnen zugeordneten Bohrungen 18 des Zylinderkopfes stehenden Bohrungen 28 versehen. Schrauben 30 verbinden den Zylinderkopf mit dem Zylinderblock und dienen dazu, die Zylinderkopfdichtung 10 zusammenzudrücken und in Dichtkontakt mit dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf in der Umgebung der erwähnten öffnungen zu bringen.

Gemäß F i g. 1 und 2 umfaßt die Zylinderkopfdichtung 10 eine Hauptdichtung 40 aus mehreren Schichten. Die Hauptdichtung 40 umfaßt eine zentrale Schicht 42 aus Blech, aus der nach beiden Seiten Zungen 44 oder Zinken ausgeschnitten und nach außen umgebogen sind. Nach der Herstellung des Blechs 42 wird gemäß F i g. 4 auf jeder Seite des Blechs ein Flachmaterialstück 46 aus Asbest angeordnet, der mit einem bekannten hitze-, öl- und wasserbeständigen Mittel imprägniert ist. Diese Schichten bzw. Flachmaterialstücke werden aufeinanderliegend zusammengepreßt, wobei die Zungen 44 die aus Fig.2 und 4 ersichtliche Lage einnehmen, um die Asbestschichten mit dem zentral angeordneten Blech fest zu verbinden.

Danach wird dieser geschichtete Verband z. B. durch Ausstanzen mit auf geeignete Weise angeordneten und bemessenen Öffnungen und Durchlässen versehen. Diese öffnungen und Durchlässe umfassen von öl bzw. Wasser zu durchströmende öffnungen 48, die so bemessen und angeordnet sind, daß sie Verbindungen zwischen den einander benachbarten Enden der Bohrungen 18 und 28 herstellen. Die öffnungen 48 stellen Strömungsverbindungen zwischen den Bohrungen 18 und 28 her und bewirken an ihre:m Umfang eine Abdichtung, um das Entweichen von öl bzw. Wasser im Bereich der öffnungen 48 zu verhindern. Ferner hat die Hauptdichtung 40 Öffnungen 50 für die Schrauben 30, die durch den Zylinderkopf 14 ragen und in Gewindebohrungen 52 des Zylinderblocks 12 eingeschraubt sind.

Schließlich hat die Hauptdichtung 40 mehrere durchgehende Brennraumöffnungen 60, in denen jeweils eine zweite innere Dichtung 62 angeordnet ist. Diese umfaßt einen Metallring 64 mit U-förmigem Querschnitt, der parallel zu der Hauptdichtung 40 und in der gleichen Ebene wie diese angeordnet ist. In dem geschlossenen Teil des Metallrings 64 liegt ein Drahtring 66. der auf bekannte Weise zur Herstellung einer einwandfreien Abdichtung beiträgt. Die Schenkel 65 des Metallrings erstrecken sich parallel nach außen. Die offene Außenseite des Metallrings ist gemäß F i g. 5 in einem kleinen Abstand vom Rand der Brennraumöffnung 60 angeordnet.

Die innere Dichtung 62 ist mit der Hauptdichtung 40 durch mehrere Zungen 70 verbunden, die sich in Richtung auf den Rand der Brennraumöffnung 60 und über diesen hinaus erstrecken. Die Zungen 70 sind mit den Schenkeln 65 des Metallrings 64 einstückig und ragen durch den Raum zwischen dem Metallring und dem Rand der Brennraumöffnung 60, um die innere Dichtung 62 an der Hauptdichtung 40 aufzuhängen bzw. die innere Dichtung so zu unterstützen, daß sie die richtige Lage in der öffnung 60 einnimmt. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel überlappen die Zungen 70 abwechselnd die Ober- und Unterseite der Hauptdichtung 40, um die innere Dichtung 62 ohne Rücksicht darauf zu unterstutzen, weiche !.aee die

Zylinderkopfdichtung 10 im Raum einnimmt. Die Zungen haben eine geringe Breite und sind nicht fest mit der Hauptdichtung 40 verbunden. Sie ragen über die Ober- und Unterseite der Hauptdichtung nur so weil hinweg, wie es erforderlich ist, um den Zusammenhalt vor dem Einbau für den Fall zu gewährleisten, ohne daß sich die innere Dichtung 62 in seitlicher Richtung gegenüber der Hauptdichtung 40 verlagert.

Man kann die innere Dichtung 62 getrennt vorfertigen und dann mit dem Hauptkörper 40 vereinigen. Zu diesem Zweck kann man den Drahtring 66 in ein Rohrteil für den Metallring 64 einbauen, bei dem die Zungen 70 eines der Schenkel 65 so in axialer Richtung umgebogen worden sind, daß man den Metallring bzw. das Rohteii in die öffnung 60 der Hauptdichtung 40 hinein und auf die Zungen 70 des anderen Schenkeis 65 fallen lassen kann, woraufhin die axial umgebogenen Zungen so zurückgebogen werden, daß sie die aus F i g. 1 bis 4 ersichtliche Lage einnehmen.

F i g. 6 und 7 zeigen eine zweite Ausführungsform einer Zylinderkopfdichtung, die eine weitere Herabsetzung der Herstellungskosten ermöglicht. Gemäß F i g. 6 und 7 ist wiederum eine Hauptdichtung 40 in Verbindung mit einer zweiten inneren Dichtung 62a vorgesehen. Die innere Dichtung 62a weist einen Metallring 64a mit einem U-förmigen Querschnitt auf, der einen Drahtring 66 umschließt.

Der Metallring 64a ist wiederum mit mehreren Zungen zum Abstützen der inneren Dichtung versehen. Die Zungen sind nur an einem der Schenkel 65a des Metallrings von U-förmigem Querschnitt ausgebildet und nicht wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1 bis 5 in Umfangsrichtung abwechselnd an beiden Schenkeln.

Gemäß F i g. 6 und 7 umfassen die Zungen mehrere in Umfangsabständen verteilte erste Zungen 70a und mehrere ebenfalls in Umfangsabständen verteilte zweite Zungen 70b. Es sind insgesamt acht Zungen vorgesehen, und zwar vier erste Zungen 70a und vier zweite Zungen 70b. Je zwei ein Paar bildende Zungen 70a und 706 können gemäß F i g. 6 und 7 durch einen kleinen Umfangsabstand getrennt sein, oder man kann sie gemäß F i g. 3 gleich weit voneinander anordnen.

Die ersten Zungen 70a haben die gleiche Form wie die in Fig.3 dargestellten Zungen 70. Die zweiten Zungen 70b haben dagegen eine langgestreckte Form. Nachdem der Drahtring 66 in den Metallring 64a eingelegt und der Metallring so geformt worden ist, daß er den Drahtring umschließt, werden die Zungen 70i> aus ihrer in Fig.6 mit gestrichelter. Linien angedeuteten Stellung so nach oben gebogen, wie es in F i g. 6 mit Volumen wiedergegeben ist. Auf diese Weise wird der Drahtring 66 in der inneren Dichtung festgehalten. Man kann dann die innere Dichtung in eine öffnung 60 der Hauptdichtung 40 so setzen lassen, daß sie sich in der öffnung 60 über die Zungen 70a abstützt. Dann werden die Zungen 706 zwischen ihren Enden so umgebogen, daß Abschnitte 72 entstehen, die dem Drahtring 66 gegenüberliegen, sowie Abschnitte 74, die sich parallel zu den Zungen 70a erstrecken und die Hauptdichtung 40 auf seiner entgegengesetzten Seite überlappen.

Das Ausstanzen der Zungen aus nur einem Schenkel des Rohteils für den Metallring vereinfacht die Herstellung des Metallrings und ermöglicht die beschriebene Vormontage der inneren Dichtung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Zylinderkopfdichtung für Brennkraftmaschinen mit einer in jede Brennraumöffnung einer Hauptdichtung aus nachgiebigem Werkstoff eingebauten ringförmigen inneren Dichtung, die von einem im Querschnitt U-förmigen Metallring bewehrt ist und deren äußerer Rand radial innerhalb der Brennraumöffnung liegt, wobei die innere Dichtung mit der nachgiebigen Hauptdichtung durch mehrere in großen Umfangsabständen verteilte Zungen verbunden und in der öffnung in ihrer Lage gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Zungen (70; 70a, 70b) am Metallring (62; 62a) ausgebildet sind, daß

b) sie davon radial den Innenrand der Hauptdichtung übergreifend nach außen ragen, daß

c) die Zungen jeweils abwechselnd den Rand der Brennraumöffnung (60) auf der einen und auf *° der anderen Stirnseite übergreifen und daß

d) die Zungen in montiertem Zustand im nachgiebigen Werkstoff der Hauptdichtung eingepreßt gehalten sind.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schenkel (65; 65a) des im Querschnitt U-förmigen Metallrings (64) Zungen (70,70a, 706MUfWeISt.

3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Schenkel (65a) des im Querschnitt U-förmigen Rings (64a/ sämtliche Zungen (70a, 70tyaufweist.

4. Dichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Zungen {70b) im wesentlichen im rechten Winkel zu dem zugehörigen Schenkel (65a) umgebogen und zwischen ihren Enden in der entgegengesetzten Richtung erneut so umgebogen sind, daß sie sich in der gleichen Richtung erstrecken wie die übrigen Zungen (70a/

40