DE3505721A1

DE3505721A1 - Feuerring fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3505721A1
Application number: DE19853505721
Authority: DE
Inventors: Jerome G. Mount Prospect Ill. Belter
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1984-03-02
Filing date: 1985-02-19
Publication date: 1985-09-05
Anticipated expiration: 2005-02-20
Also published as: GB2155122A; DE3505721C2; JPS60211167A; GB2155122B; MX162559A; JP2519884B2; BR8500926A; US4518168A; GB8505528D0

Description

Dana Corp. Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Feuerring-Anordnung» insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einer Mehrzahl von lastaufnehmenden Teilen. Die Erfindung betrifft insbesondere bestimmte jedoch integral verbundene Komponenten zur Erzeugung einer ungleichförmigen Verformungscharakteristik unter gegebenen Kompressions-Belastungen.

In bisherigen Feuerring-Anordnungen, in denen mehrere aber separate lastaufnehmende Komponenten verwendet werden, liegt eine Hauptquelle der Schwierigkeiten darin, die richtige relative Lage der verschiedenen Komponenten relativ zueinander unter Bedingungen einer Fließfertigung. Ein anderes Problem betrifft die Verformungscharakteristik der separaten Komponenten, wenn sie belastet werden, unabhängig davon, ob diese Komponenten miteinander verbunden sind. In einigen Fällen ist eine größere Kompressions-Kapazitä't von einem der Teile oder Komponenten erwünscht als von anderen innerhalb eines gegebenen Feuerring-Systems. Es wurden bisher Versuche unternommen, eine größere Kompressionsbelastung je Einheit der axialen Verformung zu erreichen, es wurde hierzu aber nur die Dicke der betreffenden Teile oder Komponenten erhöht.

Die Erfindung betrifft hingegen eine Feuerring-Anordnung, bei der eine Mehrzahl von lastaufnehmenden Komponenten relativ zueinander fest verbunden sind. Es sind ferner Mittel vorgesehen, damit eine oder mehr der Komponenten eine größere Kompressionslast je Einheit der Verformung aufnehmen kann, ohne die Dicke dieser Komponenten zu erhöhen.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Feuerringanordnung einen einteiligen Feuerring mit einem Paar integral verbundener lastaufnehmender Teile, die konzentrisch relativ zueinander angeordnet und gehalten sind. Jeder Teil definiert ein Paar paralleler axial ausgerichteter,lastaufnehmender Flächen. Die beiden Teile oder Komponenten haben strukturell bestimmte Querschnitte, sie sind jedoch über eine radiale integrale Brücke verbunden. Die Brücke hat einen axial abgestuften Querschnitt, wobei der

Abschnitt des Querschnittes mit der größeren axialen Dicke unmittelbar angrenzend an den Teil angeordnet ist, der die größere Kompressionslast je Verformungseinheit aufnehmen kann.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 im Schnitt eine erste Feuerring-Anordnung nach der Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt im Schnitt eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Feuerring-Anordnung.

Fig. 1 zeigt eine Feuerring-Anordnung 10 mit einem einteiligen Feuerring mit einem ersten und einem zweiten Abschnitt 12 und 14. Die beiden Abschnitte haben eine ringförmige Form und sie liegen konzentrisch zueinander, wobei der Abschnitt 14 den kleineren Radius der beiden Abschnitte hat. Die beiden Abschnitte sind über eine integrale radial verlaufende Brücke 16 verbunden und jeder hat eine obere und eine untere lastaufnehmende Fläche. Der Abschnitt 12 hat somit obere und untere parallele, axial ausgerichtete Flächen 24 und 26, während der Abschnitt 14 parallele, axiale obere und untere Flächen 28 und 30 hat.

Die Abschnitte 12 und 14 und die sie verbindende Brücke 16 sind vorzugsweise symmetrisch um eine radiale Achse a-a, um welche der Schnitt nach Fig. verläuft. Die Brücke 16 ist axial abgestuft und sie umfaßt einen Teil größerer axialer Dicke, wie noch erläutert wird. Die Abschnitte sind umschlossen von einer dünnen hoch wärmebeständigen metallischen Abdeckung oder Flansch 32. Der Flansch 32 hat obere und untere Schenkel 36 und 38, welche die parallelen Flächen 34, 26, 28, 30 eng umfassen oder umklammern. Sie halten die Feuerring-Anordnung an gegenüberliegenden oberen und unteren Flächen 54 und 56 einer Zylinderkopfdichtung 34, wie dargestellt. Die Feuerringanordnung 10 dient, wie bekannt, zur Abdichtung der Verbrennungskammer einer Brennkraftmaschine und sie ist daher zwischen einem Motorblock 44 und einem nicht-gezeigten Zylinderkopf angeordnet und eingespannt. Die

Feuerring-Anordnung, wie hier beschrieben, eignet sich besonders für Verbrennungskammern mit Zylinderauskleidungen oder Zylinderbuchsen 46, wie noch erläutert wird.

Die Brücke 16, welche die beiden Abschnitte 12 und 14 einteilig verbindet, ist abgestuft, und sie hat einen Teil 22 größerer axialer Dicke als ein angrenzender halsförmig ausgebildeter Teil 52. In manchen Fällen ist es erwünscht, daß bei einer gegebenen Kompressionsbelastung ein Abschnitt sich weniger verformt als der andere. Dieser Unterschied führt dazu, daß der eine Abschnitt des Feuerringes leichter verformt wird als der andere bei gegebenen Belastungen. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform wird durch den Abschnitt 22 mit der größeren axialen Dicke erreicht, daß der angrenzende Abschnitt 14 des Feuerringes weniger leicht gedrückt oder gequetscht wird, wenn identische Belastungen auf beide Abschnitte 12 und 14 wirken.

Diese Erscheinung entsteht, weil der Abschnitt 14 gegen Verformung widerstandsfähiger ist infolge seiner Nähe zum Abschnitt 22, der eine größere Dicke und Masse als der ausgehalste Abschnitt 52 hat. Dieses Konzept ist besonders augenfällig, wenn die relativen Querschnitte der Abschnitte 12 und 14 im wesentlichen identisch sind, wie in der bevorzugten dargestellten Ausführungsform.

Die Erfindung ermöglicht somit eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Gestaltung der Feuerringe wenn eine nicht-gleichförmige Verformungscharakteristik erwünscht ist. In der dargestellten Ausführungsform sind die relativen axialen Dicken T und S identisch vor dem Einbau der Feuerringanordnung 10, während ohne Verwendung des Abschnittes 22 mit der größeren Masse und Dicke das axiale Maß S des Abschnittes 14 größer sein müßte als die axiale Dicke T, um eine größere Kompressionsbelastung je Einheit der axialen Verformung zu bewirken.

In der gezeigten Ausführungsform kann das Maß Z, d.h. der Abstand zwischen den vertikalen Achsen b und c der lastaufnehmenden Oberflächen 24, 26 bzw. 28, 30, variiert werden nach Bedarf, wodurch eine größere Flexibilität er-

reicht wird. Wenn z.B. eine Zylinderbüchse 46 verwendet wird, kann das Maß Z verändert werden, um die Größe der Flächenüberlappung zwischen dem Motorblock 44 und der Zylinderbüchse 46 einzustellen, insbesondere wenn die Leiste oder der Absatz 58 schmal ist» wie in Fig. 1 (verglichen mit Fig. 2). Auch in solchen Anwendungsfallen ist es erwünscht, daß die Dichtungsanordnung 10 einige Last auf die Büchse 46 überträgt, um eine Bewegung der Büchse während des dynamischen Betriebs des Motors zu verhindern. Die Einstellung oder Steuerung der Kompressionslast-Kapazität mit Bezug auf die Große der Überlappung kann dadurch geeignet in kritischen Anwendungsfällen variiert werden, so wenn z.B. Zylinderbüchsen aus Schleudergußeisen in Motorblö'cken aus Aluminium verwendet werden, oder wenn relativ dünnwandige Büchsen benutzt werden. In solchen Fällen sind Überlastungen zu vermeiden, damit die Büchse nicht reißt oder ihre Bohrung sich nicht verformt. In Fällen, in denen der Absatz 58 der Zylinderbüchse 46 sich über die Oberfläche 60 des Motorblocks 44 hinaus erstreckt oder unter dieser Fläche endigt, wären die Dicken T und S nicht identisch, sondern sie würden Abmessungen haben, die den Versatz zwischen dem Absatz 58 und der Fläche 60 berücksichtigen. Die Erfindung würde hierdurch aber nicht beeinträchtigt, und eine solche Ausführungsform liegt innerhalb der erfindungsgemäßen Lehre.

Vorzugsweise ist eine Ausnehmung oder ein Zwischenraum 40 zwischen dem ersten Abschnitt 12 des Feuerrings 10 und der Dichtung 34 ausgebildet. Es ist erwünscht, daß dieser Zwischenraum beim Verformen bzw. Zusammendrücken des angrenzenden Abschnittes 12 eliminiert wird beim Aufschrauben des Zylinderkopfes auf den Motorblock 44. In manchen Fällen ist zweckmäßigerweise ein Vorsprung oder Wulst 42 vorgesehen, der sich vom Abschnitt 12 teilweise in den Zwischenraum 40 hineinerstreckt, wodurch erreicht wird, daß dieser vollständig mit dem plastisch verformten Metall ausgefüllt wird. (Beide Figuren 1 und 2 zeigen Feuerring-Anordnungen vor dem Aufschrauben des Zylinderkopfes auf den Motorblock).

Fig. 2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Feuerring-Anordnung 10', bei der eine Graphitmasse 50' in den sonst leeren Hohlräumen 48 (Fig. 1) eingebracht ist, die umschlossen ist von der Brücke 16' und den Schenkeln 36'

und 38'. Die Verwendung von Graphit oder eines anderen, hohe Temperaturen aushaltenden elastomeren Materials als Füllstoff in diesen Zwischenräumen hat sich als vorteilhaft erwiesen, da hierdurch der Wärmeübergang vom Feuerring gesteigert wird. Ferner wird der Belastungsgradient zwischen den Abschnitten des Feuerrings mit höherer und tieferer Kompression mehr graduell, womit eine bessere Oberflächenstabiüta't oder Gleichmäßigkeit des dünnen metallischen Flansches 32 erreicht wird (wenn gewünscht, kann eine dünne Schicht des Füllstoffes auch auf die Flächen 24, 26, 28 und aufgebracht werden.

Die Feuerring-Anordnung nach der Erfindung besteht vorzugsweise aus einem duktilen Matall, das in einer Preßform oder einem Gesenk geformt wird, abhängig von der Härte des verwendeten Metalls. Vorzugsweise besteht der Feuerring 8 aus SAE-Stahl 1008/1010, der nach dem Formen auf etwa 35 Rb geglüht wird. Alternativ kann der Feuerring 8 auch aus Aluminiumlegierungen, geglühten rostfreien Stählen oder auch aus Pulvermetall en hergestellt sein.

Die Feuerring-Anordnung 10, 10' nach der Erfindung ist eine wirksame Abdichtung für Brennkraftmaschinen, die mehrere Komponenten mit bestimmten Belastungskapazitäten hat.

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Claims

Dana Corp.

Patentansprüche

Feuerring-Anordnung, gekennzeichnet durch einen einteiligen Feuerring mit einer Mehrzahl von konzentrisch angeordneten Abschnitten (12, 14), die integral durch eine radial verlaufende Brücke verbunden sind, wobei jeder Abschnitt ein Paar axial ausgerichteter, paralleler, lastaufnehmender Oberflächen hat.
2. Feuerring-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Abschnitte eine größere Kompressionslast je Einheit der axialen Verformung aufnehmen kann als der andere Abschnitt.
3. Feuerring-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (16) einen axial abgestuften, ringförmigen Teil (22) hat, der eine größere Dicke aufweist und unmittelbar an den Abschnitt für die größere Kompressionslast angrenzt. %
4. Feuerring-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (14, 12) des Feuerringes außen mit einer Stahl ummantelung versehen sind.
5. Feuerring-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume zwischen der Brücke (16) des Feuerringes und der Stahl ummantelung (32) mit Graphit ausgefüllt sind.
6. Feuerring-Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahl ummantelung (32) von den Feuerring-Abschnitten (12, 14) radial nach außen verläuft und ein Paar Schenkel (36, 38) hat, die mit einem Dichtungskörper (34) in Eingriff stehen.
7. Feuerring-Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (12, 14) und die Brücke (16) aus einem duktilen Metall bestehen.
8. Feuerring-Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (12), der der Dichtung (34) zunächst liegt, einen Wulst (42) aufweist.
9. Feuerring-Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (14) für die größere Kompressionslast radial einwärts vom Abschnitt (12) angeordnet ist.
10. Feuerring-Anordnung, gekennzeichnet durch einen einteiligen Feuerring (8) mit einer Mehrzahl von konzentrisch angeordneten Abschnitten (12, 14), die durch eine radial verlaufende Brücke (16) verbunden sind, daß jeder Abschnitt (12, 14) ein Paar axial ausgerichteter, paralleler, lastaufnehmender Oberflächen hat, wobei ein Abschnitt für eine größere Kompressionslast je Einheit einer axialen Verformung ausgelegt ist als der andere Abschnitt, und daß die Brücke (16) einen axial abgestuften, ringförmigen Teil (22) hat, der eine größere Dicke hat und unmittelbar an den Abschnitt (14) für die größere Kompressionslast angrenzt.