DE3044095C2 - Zylinderkopf-Sickendichtung für nasse Laufbüchsen aufweisende Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopf-Sickendichtung für nasse Laufbüchsen aufwehende Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Die Anmelderin hat bereits vorg· xhlagen, für Hochkompressionsmotoren Sickendichtungen zu verwenden, die Sicken mit besonderer Doppelwellenform aufweisen, und die Sickendichtung aus äußeren und inneren Metallplatten aufzubauen (DE-Patentanmeldung P 30 43 190.4-12). Diese haben sich auch als vorteilhaft für Trockenlaufbüchsen erwiesen.

Bei Verwendung einer solchen Sickendichtung für sogenannte nasse Laufbüchsen treten Schwierigkeitei? auf, da letztere die üblichen Zylinderbohrungen ersetzen bzw. in ihrem oberen Teil als Brennraum dienen und aus einbautechnischen Gründen mit ihrer Stirnfläche nicht unwesentlich über die Oberfläche des Zylinderblockes hinweg vorstehen. Von der Zylinderkopfdichtung wird hier gefordert, daß

a) eine hinreichende Spannung an der Laufbüchse anliegt, um das Brenngas abzudichten und

b) keine zu hohe Materialspannung an der Laufbüchse anliegen darf, welche ein Ausbrechen am Rande und somit in der Wandung der Laufbüchse verursachen würde.

Die Verwendung der bekannten Sickendichtung für trockene Laufbüchsen bei der nassen Laufbüchse führt zur nachteiligen übermäßigen Belastung.

Andererseits ist es bei einer maschinellen Nachbearbeitung einer Sickendichtung schwierig, erforderliche Toleranzen einzuhalten.

Zwar ist noch eine Zylinderkopf-Sickendichtung in Form einer umlaufenden Dichtscheibe bekannt, bei der der radial äußere Teil plattenförmig, der radial innere bzw. zur Brennraumachse hinweisende Teil mit wellenartigen Sicken versehen ist. Die Sickenspitzen sind allerdings im wesentlichen eben oder kegelstumpfförmig ausgebildet. Der Abstand dieser Spitzen bzw. die Dicke des inneren Teiles der Dichtscheibe ist in einem Falle im wesentlichen gleich der Dicke des äußeren Teiles der Dichtscheibe. Bei einstückiger Ausbildung dieser Dichtscheibe soll die Dicke des inneren Ringabschnittes kleiner als des äußeren Ringabschnittes sein, bei ein- oder mehrstückiger Ausbildung ist die Dicke des inneren Ringabschnittes wenigstens gleich der Dicke des äußeren Ringabschnittes; bei letzteren Ausführungsformen wird eine ebene, sickenlose Ausbildung der Dichtfläche

to des äußeren und inneren Teiles bevorzugt Die bekannte Dichtscheibe liegt unmittelbar zwischen der Stirnfläche der Zylinderlaufbüchse und des Zylinderkopfes. Hier wird aber nicht das Problem einer besseren Abdichtung für Sickendichtungen eingangs genannten Art angeschnitten, bei der die Sickendichtung nicht unmittelbar zwischen Zylinderlaufbüchse und Zylinderkopf sondern zwischen besonderen äußeren Metallplatten liegt und eine besondere mittlere Platte als Abstandsbauteil verwendet wird, welches nicht nur hinsichtlich der Dichtplatte ein separates Bauteil ist und wie die Dichtscheibe im einzelnen hinsichtlich der mittleren Platte auszubilden bzw. zu bemessen und hinsichtlich der äußeren Metällplatten anzuordnen ist (DE-OS 22 52 483).

Es ist ferner eine Dichtungsanordnung, insbesondere für Apparate der Hochdruck-Harnstoffsynthese bekannt, die besonders austenitische Werkstoffe des Apparates vor Korrosion schützen soll und die Form einer Flachdichtung mit einer metallischen mittleren Platte und äußeren Metallplatten hat, die mittlere Platte kammartige Spitzen aufweist, die aus austenitischem Stahl bestehen, während die äußeren Metallplatten einen vorbestimmten Chloridanteil aufweisen. Hier wird nicht das Problem angesprochen, bei nassen Laufbüchsen für Brennkraftmaschinen eine besondere Ausbildung und Bemessung einer radial innenliegenden Dichtscheibe als Sickendichtung hinsichtlich einer mittleren Platte vorzusehen (DE-OS 26 29 5481
Eine mit Sicken versehene Flachciichtung für Brennkraftmaschinen ist in bekannter Weise unmittelbar zwischen Laufbüchse und Zylinderkopf angeordnet und weist in dem radial inneren zum Brennraum weisenden Ringabschnitt wellenartige mit flachen Spitzen ausgebildete Sicken auf, die einstückig in den radial äußeren Teil der Dichtplatte übergehen. Hier wird nicht das Problem angesprochen, bei nassen Laufbüchsen eingangs genannten Art mit äußeren Metallplatten und einer als Abstandsbauteil dienenden mittleren Platte die Dichtscheibe von der mittleren Platte zu trennen, hinsichtlich letzterer, unter Mitberücksichtigung der äußeren Metallplatten, in bestimmter Weise derart auszubilden, daß bei einfacher mechanischer Ausbildung eine betriebssichere Abdichtung auch bei höherer Materialspannung möglich wird (FR-PS 20 39 111).

Bei einer anderen Flachdichtung zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf, die ausschließlich aus Metallblechlagen besteht, können die Sicken an der Ober- und Unterseite der Blechlage spiegelbildlich einander gegenüberstehen, die Blechlage um den Bördelrand herumgeführt und zum Teil eben ausgeführt sein. Die Flachdichtung ist aber zur unmittelbaren Abdichtung zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock bestimmt, so daß sich die für nasse Zylinderlaufbüchsen bei Verwendung einer mittleren Platte und äußeren Metallplatten ergebende Problemstellung nicht ergibt (DE-GM 75 23 443).

Ferner sind aus Blechplatten aufgebaute Metallsikkendichtungen für Brennkraftmaschinen bekannt, bei

der die Höhe oder Formsteifigkeit der Sicke mit wachsender Entfernung von der Verbindungsstelle der zu dichtenden Teile zunimmt und Doppelsicken oder axial einmal nach oben und einmal nach unten gerichtete gegenüberliegende Sicken, getrennt durch ein Zwischenblech, verwendet werden. Hier wird aber die besondere Problemstellung für nasse Laufbüchsen eingangs genannten Art mit einer minieren Platte und äußeren Metallplatten, die neben einer eigentlichen Sickendichtung vorhanden sein müssen, nicht angesprochen (DE-PS 8 93 598).

Bei einer anderen metallischen Sickendichtplatte besteht der Plattenkern aus einer Vielzahl von Metallagen bei der eine weichere innere Lage durch äußere, aus härterem Metall bestehende Lagen belegt ist und die Dichtplatte Sicken aufweis*. Die bekannte Verbundplatte hat jedoch einen relativ verwickelten kostspieligen Aufbau und entspricht nicht den Anforderungen, die bei hoher Betriebsbelastung m Brennkraftmaschinen auftreten, wo gemäß eingangs genannter Art aus hartem Metall bestehende äußere Platten zu verwenden sind, während die bekannte Dichtung im äußeren Bereich weiches Metall, z. B. Aluminium oder Kupfer, verwendet (DE-PS 8 62 536).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei nassen. einer erhöhten Belastung ausgesetzten Laufbüchsen auch über längere Laufzeit eine betriebsfeste Zylinderkopf-Sickendichtung anzugeben, die einfacher und billiger herstellbar ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches angegebenen Maßnahmen gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert Es zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf die Flachdichtung,

F i g. 2 eine der F i g. 1 ähnliche Ansicht, wobei jedoch die Lage der Sicken in den äußeren Metallplatten der Dichtung gezeigt ist,

F i g. 3 eben vergrößerten Schnitt für eine wellenförmige Sicke nach Linie A"-A"der F i g. 2,

F i g. 4 einen vergrößerten Schnitt durch eine Doppelwellensicke in F i g. 2 nach Linie Y- Y.

Fig.5 einen vergrößerten Schnitt nach Linien A-A der F i g. 1 und

Fig.6 eine teilweise abgebrochene Seitenansicht, welche die Lage der Dichtscheibe am Zylinderblock, in den eine nasse Laufbuchse eingepaßt ist, zeigt.

Die Flachdichtung befindet sich zwischen Zylinderblock 6 und Zylinderkopf (nicht dargestellt) in einem V-8 Dieselmotor mit vier nassen Laufbüchsen. Gemäß Fig.3, 4 und 5 weist die Sickendichtung aus weichem langgeglühtem Stahl kalt gewalzte äußere 0,38 mm dikke Metallplatten 1 auf, wobei zwischen diesen eine mittlere als Abstandibauteil dienende Platte 2 liegt, die 0,79 mm dick ist. Die Platte 2 besteht ebenfalls aus weichem blankgeglühtem Stahl. Es ist vorteilhaft, sie einer Oberflächenwalzung zu unterwerfen, so daß jede ihrer Oberflächen verfestigt wird. Die Dichiung ist überall mit einer Kupferschicht von 0,025 mm Dicke überzogen. Ferner sind die äußeren Metallplatten 1 mit Sicken versehen, die zwei unterschiedliche Formen haben. Der Verlauf dieser Sicken auf der Dichtung ist durch strichpunktierte Linien in Fig.2 dargestellt, die die Sickenspitzen verbinden.

Aus Fig. 2 in Veibindung mit Fi g. 3geht hervor,daß die Sicke, die entlang des Seitenrandes der Dichtung läuft, ein V-Profil hat. üiese wellenförmige Sicke hat überall eine Breite von 1,6 mm sowie eine Höhe von 1,14 mm, gemessen entlang bzw. von der äußeren Oberfläche dei Metallplatte t.

Die andere Wellenform der Sicke, vgl. F i g. 4 in Verbindung mit F i g. 2, ist ein doppeltes V-Profil. Beispielsweise ist die Gesamtbreite der beiden Wellensicken 3,18 mm und der Abstand zwischen den Wellenspitzen i,6 mm.

Die Abdichtung der Brenngase an den vier Zylinderbohrungen ist aus Fig. 1, 5 und 6 ersichtlich. Um die Zylinderbohrungsöffnung 4 herum ist in der Dichtung auf einer Länge r (F i g. 5 und 6), welche hinreichend ist, um die nasse Laufbüchse 5 und den benachbarten Rand des Zylinderblockes 6 zu überbrücken, zwischen den Metallplatten 1 eine ringförmige Dichfscheibe 7 eingesetzt, weiche auf entgegengesetzten Seiten ringförmige bzw. umlaufende Wellen- bzw. Rippenelemente la hat Vorzugsweise werden Dichtscheiben verwendet, deren Durchmesser der inneren Ringöffnung zwischen 122,4 mn; und 122,7 mm liegt, während die Abmessungen für den Außendurchmesser l.V-i.48 bis 130,86 mm betragen.

Die maximale Dicke der Dichtscheibe 7, gemessen zwischen den Spitzen der Wellenelemente la soll i,27 mm, die minimale Dicke der Dichtscheibe 7, gemessen zv· ischen den Wellentälern der Wellenelemente la 0,76 mm betragen. Die maximale Dicke der Dichtscheibe 7 ist somit um ein vorbestimmtes Maß größer als dasjenige der mittleren Platte 2, so daß hohes spezifisches Anpressen gewährleistet ist. Die minimale Dicke der Dichtscheibe 7 ist vorzugsweise nicht unwesentlich kleiner als diejenige der Platte 2, so daß vorteilhaft ein hinreichender Raum zur Verfügung steht, um das überschüssige Material aufzufangen, welches beim Anpressen wegfließen muß. Die Wellenelemente la bilden ferner vorteilhaft eine Labyrinthdichtung. Die Dichtscheiben 7 sind vorzugsweise aus zinkptattiertem Stahl, im Einzelfall aber aus rostfreiem Stahl hergestellt, was von der jeweiligen Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine abhängt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Zylinderkopf-Sickendichtung für nasse Laufbüchsen aufweisende Brennkraftmaschinen in Form einer plattenartigen Flachdichtüng, die ein Paar von äußeren Metällplatten mit nach außen gerichteten Sicken aufweist während eine mittlere aus Metall bestehende als Abstandsbauteil dienende Platte zwischen diesen äußeren Metallplatten angeordnet und aus einer Zwischenlage aus weicher Metallschicht und mit letzterer verbundenen äußeren harten Metallschichten als Verbundplatte ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sickendichtung zwischen den äußeren Metallplatten (1,1) um die Zylinderbohrungsöffnung{4) herum mindestens eine ringförmige Dichtscheibe (7) aufweist, deren jede Stirnfläche mit um die Zylinderöffnung herum laufenden Wellen- bzw. Rippenelementen (7a) mit vorzugsweise V-Profü besetzt sind, und ferner die Dicke der Dichtscheibe (7), gemessen zwischen den Spitzen dieser Elemente (7a), in vorbestimmter Weise größer als die Dicke der mittleren Platte (2) ist, während die Dicke, gemessen zwischen den Tälern dieser Elemente (7a), nicht unwesentlich kleiner als die Dicke der mittleren Platte (2) ist.