DE3229320C2

DE3229320C2 -

Info

Publication number: DE3229320C2
Application number: DE3229320A
Authority: DE
Inventors: Terence Peter Muggleswick Durham Gb Nicholson
Original assignee: Individual
Current assignee: Nicholson Terence Peter Hexham Northumberland
Priority date: 1981-08-06
Filing date: 1982-08-05
Publication date: 1992-06-11
Also published as: SE451026B; SE8204593L; SE8204593D0; GB2103308B; US4750749A; GB2103308A; DE3229320A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfdichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Zylinderkopfdichtung dient insbesondere dazu, die Trennfuge zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine abzudichten.

Es ist bereits eine Zylinderkopfdichtung bekannt (vgl. DE-OS 30 43 190 A1), die ein Paar von äußeren Dichtplatten aus Metall aufweist, die nach außen gerichtete Sicken haben als auch eine mittlere zusammengesetzte Dichtplatte, die sich zwischen den äußeren Dichtplatten befindet. Hier bei ist die mittlere Dichtplatte aus einem weichen schichtförmigen Metall und aus harten Oberflächenschichten zusammengesetzt, die mit dem mittleren Teil verbunden oder einstückig hergestellt sind. Bei der bekannten Ausführung ist um jede zylindrische Brennraumöffnung eine Ringscheibe vorgesehen, deren jeweilige Stirnfläche mit um die Brennraum öffnung herumlaufenden Wellen- bzw. Rippenelementen mit vorzugsweise V- Profil, besetzt sind, und ferner die Dicke der Ringscheibe, gemessen zwischen den Spitzen dieser Dichtplatten, um einen vorbestimmten Wert größer als die Dicke der mittleren Dichtplatte vorbestimmt ist. Anderer seits ist die Dicke, gemessen zwischen den Tälern dieser Dichtplatten, um ein geringfügiges bzw. nicht unwesentlich kleiner als die Dicke der den Abstand bestimmenden Dichtplatte bemessen.

Es hatte sich gezeigt, daß noch besondere Anforderungen hinsichtlich der Qualität des Materials (Metalles) zu stellen sind, wenn die Abdichtung an den Brennräumen, die durch nasse Laufbüchsen eingegrenzt sind, zwi schen Zylinderkopf und Zylinderblock zu verbessern ist. Denn bei eini gen Metallen zeigte sich, daß im Bereich rund um die Zylinderöffnungen in Folge der Dauerbeanspruchung, unter gleichzeitiger hoher thermischer Beanspruchung das Metall ausbröckelte. Die Form der bekannten Doppel sicke sowie ihre bekannte Anordnung als äußere Dichtplatte, ihr Dicken verhältnis zu der mittleren Dichtplatte sowie der Werkstoff der mittleren Dichtplatte waren nicht geeignet, unter diesen schweren Betriebsbedin gungen bei Einsatz von nassen Laufbüchsen die Abdichtung der Brenngase genügend zu verbessern.

Zwar ist noch eine Zylinderkopfdichtung für nasse Laufbüchsen aufweisende Brennkraftmaschinen bekannt (vgl. DE-OS 30 44 095), bei der die Dich tung äußere, mit Sicken versehene Dichtplatten und eine mittlere Dicht platte aufweist, so daß die Dichtung aus drei Metallplatten aufgebaut ist, wobei die mittlere Dichtplatte einstückig aus Stahl besteht. Die mittlere Dichtplatte ist dicker als eine äußere Dichtplatte bemessen. Allerdings ist hier die mittlere Dichtplatte zur Trennfuge, wo Brenn gase abzudichten sind, radial nicht unwesentlich beabstandet, während im Bereich dieser Trennfuge eine besondere schräge Flanken aufweisende Ringscheibe als Dichtelement vorgesehen ist. Die mittlere Dichtplatte ist eine ebene Dichtplatte bzw. eine separate mittlere Ringscheibe dient als weiteres Bauteil. Hierbei müssen die äußeren Dichtplatten entweder Sicken oder Doppelsicken tragen. Eine solche Dichtung ist relativ kosten aufwendig und schwer herzustellen. Es hat sich gezeigt, daß diese bekannte Dichtung nicht die notwendig hohen Abdichtwerte gewährleistet.

Eine plattenförmige bekannte Dichtung (vgl. CH-PS 3 13 217), die aus einem Metall besteht, hat eine Vickershärte zwischen 130 und 170 kg/mm². Als Material kann Stahl dienen. Die Dichtung hat eine Mehrzahl von Durchgängen, an deren Rändern Wülste als Erhöhungen vorhan den sind. Allerdings wird nicht das spezielle Problem, eine hohe Abdich tung der Brenngase bei Einsatz von nassen Laufbüchsen unter hoher thermischer und mechanischer Beanspruchung zu erreichen, angesprochen. Dementsprechend besteht die Dichtung aus einer einschichtigen Platte, die unmittelbar zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock eingepreßt ist. Die bekannte Dichtung ist somit an der Ober- und Unterseite unmittelbar mit dem Zylinderkopf bzw. Zylinderblock in Druckverbindung. Hier ist der Spannungsverlauf grundsätzlich anders als bei komplexen, aus drei einzel nen Dichtplatten bestehenden Abdichtungen.

Eine bekannte Zylinderkopfdichtung (vgl. US-PS 41 96 913) besteht aus zwei äußeren und einer mittleren Dichtplatte, wobei die äußeren Dicht platten ebene Form, die mittlere Dichtplatte eine wellige Form aufweisen. Allerdings ist der Sickenverlauf bei der mittleren Platte gleichmäßig, es werden also nur einfache Sicken gebildet. Die Dicke der mittleren Dichtplatte ist im wesentlichen gleich den äußeren Dichtplatten. Im Be reich der Brennraumränder, wo Brenngase bei den zylindrischen Lauf büchsen abzudichten sind, verlaufen bzw. enden die äußeren Dichtplatten nach wie vor in ebener Form. Hier liegen nachteiligerweise die äußeren Dichtplatten deshalb noch zu nahe aneinander, so daß im Bereich des um laufenden Brennraumrandes die Dichtplatten nicht genügend elastisch und die Dichtung somit nicht optimiert ist. Bei der mittleren Dichtplatte sind nach dem Einbau die Sicken praktisch vollkommen flachgepreßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dichteigenschaften der Zylinderkopfdichtung gerade im Bereich der zylindrischen Brennraumöffnung, die durch nasse Laufbüchsen eingegrenzt wird, unter schweren Betriebsbe dingungen zu optimieren und hier das Ausbröckeln des Metalles im Rand bereich zwischen den Brennraumöffnungen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im Kennzeichen des Patentan spruchs 1 angegebene Merkmale gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in dem Unteranspruch dargestellt.

Durch Anordnung einer Doppelsicke in der mittleren Dichtplatte sowie da durch, daß im Randbereich der äußeren Dichtplatten ein im Querschnitt kurbelförmig verlaufende Form vorgesehen ist, wird am Rand der Brennräume, wo Brenngase austreten können, eine zusätzliche Elastizität der mehr teiligen Zylinderkopfdichtung vorteilhaft erreicht. Hierbei wird auch der größere gegenseitige Abstand der äußeren Dichtplatten zueinander aus genutzt, in Übereinstimmung mit einer in der Dicke relativ größeren mittleren Dichtplatte, verglichen zur jeweiligen Dicke der äußeren Dichtplatte. Ferner wird für die mittlere Dichtplatte ein bestimmter Stahl vorgegebener Härte verwendet. Somit wird die Abdichtung einer Zylinderkopfdichtung gemäß Oberbegriff beachtlich verbessert.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen sechs Zylinder aufweisenden Maschinen- bzw. Zylinderblock,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Zylinderkopfdichtung, um die Trenn fuge zwischen dem Zylinderblock gemäß Fig. 1 und dem Zylinderkopf abzu dichten,

Fig. 3 einen vergrößert dargestellten Schnitt gemäß Linie A-A der Fig. 2 und

Fig. 4 einen im Vergleich zu Fig. 2 vergrößerten Schnitt nach ähn lichem Verlauf, um die Art darzustellen, wie die beiden äußeren Platten und die mittlere Platte miteinander verbunden sind.

Das Ausführungsbeispiel erläutert die Abdichtung der Trennfuge zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf bei einem Sechszylindermotor mit Kompressionszündung bei Einsatz von nassen Zylinderlaufbüchsen.

Wie aus den Fig. 2 und 3 erkennbar ist, besteht die Zylinderkopfdichtung aus zwei äußeren relativ dünnen Stahlplatten als Dichtplatten 1; 1a von 0,30 mm Dicke entsprechend der britischen Standardvorschrift 29 20-1973. Zwischen den Dichtplatten befindet sich eine mittlere, dickere Dicht platte 2, die aus sog. halbhartem rostfreiem Stahl hergestellt ist. Ihre Härte liegt im Härteintervall 130-170 HV.

Die äußeren Dichtplatten 1 sind sickenförmig, aber in zwei unterschied lich gestalteten Formen ausgeführt. Der jeweilige Verlauf dieser Sicken der Zylinderkopfdichtung ist durch gestrichelte Linien in Fig. 2 darge stellt, wobei die gestrichelten Linien die Wellenspitzen als Ortspunkte des Sickenverlaufes verbinden.

Eine Ausführungsform der Sicke gemäß Fig. 2 besteht in einem V-förmigen Profil, bei welchem die einzelne Welle eine Gesamtbreite von 1,60 mm und eine Höhe von etwa 0,46 mm hat. Eine andere Ausführungsform hat ein Doppel-V-förmiges Profil. Es ist vorteilhaft, die gesamte Breite des Doppelwellenprofils als 3,18 mm vorzusehen, ferner den Abstand zwischen den Wellenspitzen mit 1,60 mm und den Abstand Wellenspitze bis zur Basis mit 0,51 mm festzulegen.

Die optimierte Abdichtung der Brenngase im Bereich der Zylinderbohrungen wird anhand der Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 3 erläutert. Der Fig. 3 kann entnommen werden, daß im Bereich der Zylinderbohrungen die mittlere Dichtplatte 2, welche wesentlich dicker als die jeweilige äußere Dicht platte 1 ist, und daß die Dichtplatte 2 als eine Doppelsicke 2a ausgebildet ist, die eine im Querschnitt kurbelförmige Form 4 zeigt und die an die äußeren Dichtplatten 1 anstößt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist die Art der Befestigung der mittleren Dichtplatte 2 zwischen den äußeren Dichtplatten 1 gezeigt, indem Hohlnieten 3 verwendet werden, deren Anzahl und Lage, je nach Einzelfall, während der Montage eines Zylinderkopf-Prototyps bestimmt wird.

Es hat sich gezeigt, daß durch eine solche Ausbildung der Dichtelemente in einer Zylinderkopfdichtung gerade für Brennkraftmaschinen mit nassen Laufbüchsen, das Zerbröckeln des Metalles auch unter hohem Druck und hohen Temperaturen, in Dauerbeanspruchung, wesentlich wirksamer als bisher vermieden werden kann. Auch soll vorstehend bezeichnetes Inter vall der Härte des Materials für die mittlere Dichtplatte gegeben sein. und die mittlere Dichtplatte in einzelnen Bereichen der Zylinderkopf dichtung, welche jeweils eine Zylinderbohrung umfassen bzw. ein grenzen, eine Sickenform als Doppelsicke haben unter Mitberücksichti gung der äußeren Dichtplatten 1, 1a.

Claims

1. Zylinderkopfdichtung für nasse Laufbüchsen aufweisende Brennkraft maschinen, wobei die Zylinderkopfdichtung ein Paar von äußeren, aus Metall bestehenden Dichtplatten (1; 1a) sowie eine mittlere aus Metall bestehende Dichtplatte (2) aufweist und derjenige Teil der Zylinder kopfdichtung, welcher jeweils eine zylindrische Brennöffnung umfaßt, mindestens eine umlaufende Sicke aufweist, welche in diesem Bereich dazu dient, den Trennabstand zwischen den äußeren Dichtplatten (1) zu vergrößern, dadurch gekennzeichnet, daß diese Sicke als Doppelsicke (2a) in der mittleren Dichtplatte (2) vorhanden ist, die aus rostfreiem Stahl besteht und eine Vickershärte von 130-170 (HV) aufweist und daß mindestens eine der äußeren Dicht platten (1) in dem Randbereich, welcher die Brennöffnung umfaßt, eine im Querschnitt kurbelförmig verlaufende Form (4) zeigt.

2. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Dichtplatte (2) dicker als eine der äußeren Dichtplatten (1; 1a) bemessen ist.