DE10009902A1 - Zylinderkopfdichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft metallische Zylinderkopfdichtung für eine Brennkraftmaschine, umfassend mindestens ein flaches Deckblech (1), das mehrere, nebeneinander angeordnete Öffnungen (3) entsprechend den Brennkammern der Brennkraftmaschine und jeweils eine um die jeweilige Öffnung (3) herum verlaufende Sicke (5) aufweist, wobei die Sicke (5) zum Öffnungsrand beabstandet angeordnet und ein konzentrisch zur Sicke (5) angeordneter, als Brennraumüberhöhung und als Verformungsbegrenzer für die Sicke (5) dienender, ringförmiger Überhöhungsabschnitt (6) zwischen Sicke (5) und Öffnungsrand vorgesehen ist, wobei ein flaches, scheitelseitig zu den Sicken (5) des mindestens einen Deckblechs (1) angeordnetes Trägerblech (2) vorgesehen ist, das im Bereich des Überhöhungsabschnitts (6) mit einer sich beim Einspannen der Zylinderkopfdichtung plastisch verformenden Sicke (7) versehen ist. Hierbei ist die sich plastisch verformende Sicke (7) entsprechend der Steifigkeit der Bauteile des Verbrennungsmotors in Breite und/oder Höhe variiert.

Description

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

Aus EP 0 790 444 A1 ist eine metallische Zylinderkopfdichtung für eine Brennkraftmaschine, umfassend zwei flache Deckbleche, die mehrere, nebeneinander angeordnete Öffnungen entsprechend den Brennkammern der Brennkraftmaschine und jeweils eine um die jeweilige Öffnung herum verlaufende Sicke aufweisen, bekannt, wobei die Sicke zum Öffnungsrand beabstandet angeordnet und ein konzentrisch zur Sicke angeordneter, als Brennraumüberhöhung und als Verformungsbegrenzer für die Sicke dienender, ringförmiger Überhöhungsabschnitt (Stopper) zwischen Sicke und Öffnungsrand vorgesehen ist, wobei zwischen den Deckblechen ein flaches, die Sicken kammseitig abstützendes Trägerblech vorgesehen ist, das im Bereich des Überhöhungsabschnitts mit einer sich beim Einspannen der Zylinderkopfdichtung plastisch verformenden Sicke versehen ist. Das heißt, daß der Überhöhungsabschnitt als über den gesamten Brennraumumfang konstantes geometrisches Element ausgeführt ist, so daß auch über den gesamten Brennraumumfang eine entsprechende Verformung zur Vergleichmäßigung der Pressungsverteilung entlang des Brennraumumfangs notwendig ist. Da die Verformung über die Anzugskraft der Zylinderkopfschrauben bewirkt wird, müssen diese entsprechend stark ausgelegt und angezogen werden. Hierbei wirken sich Bauteilschwächen, die insbesondere bei modernen, gewichtssparenden Motoren mit Leichtmetall-Zylinderköpfen vorhanden sein können, ob sie sich nun benachbart zu den Zylinderkopfschrauben oder in von den Zylinderkopfschrauben entfernteren Bereichen befinden, nachteilig aus, da an diesen Stellen häufig keine genügenden Verspannungskräfte aufgrund der entsprechenden Verformung des Zylinderkopfes trotz hoher Anzugskräfte der Zylinderkopfschrauben aufgebracht werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zylinderkopfdichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der eine nachteilige Auswirkung von Bauteilschwächen auf die Pressungsverteilung der eingespannten Zylinderkopfdichtung vermieden wird.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruch 1 gelöst.

Hierdurch wird erreicht, daß die Schraubenanzugskraft der Zylinderkopfschrauben zur plastischen Verformung zwecks Vergleichmäßigung der Pressungsverteilung unter Ausgleich von Bauteilschwächen entlang des Brennkammerumfangs stark reduziert wird.

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 schematisiert und ausschnittweise in Draufsicht eine Ausführungsform eines Trägerblechs einer Zylinderkopfdichtung.

Fig. 2 bis 5 zeigen ausschnittweise Schnitte der Zylinderkopfdichtung gemäß den Linien II-II bis V-V von Fig. 1.

Die dargestellte Zylinderkopfdichtung ist dreilagig, umfaßt zwei flache, Deckbleche 1, 1' und ein flaches Trägerblech 2 und ist mit einer oder mehreren, nebeneinander angeordneten Öffnungen 3 entsprechend den Brennkammern einer Brennkraftmaschine versehen. Die Deckbleche 1, 1' sind um jede Öffnung 3 herum mit Abstand zu dieser unter Belassung eines geraden Blechabschnitts 4 im Öffnungsrandbereich mit einer elastischen, als Federelement dienenden Sicke 5 versehen, wobei die Sicken 5 mit ihren Scheiteln gegeneinander gerichtet sind und zwischen sich das Trägerblech 2 einschließen. (Die Zylinderkopfdichtung kann aber auch zweilagig sein und nur ein Deckblech 1 und das Trägerblech 2 umfassen.)

Außerdem ist ein konzentrisch zur Sicke 5 angeordneter, als Brennraumüberhöhung und als Verformungsbegrenzer für die Sicke 5 dienender, ringförmiger Überhöhungsabschnitt 6 zwischen Sicke 5 und Öffnungsrand vorgesehen ist, der im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Blechring besteht, der benachbart zum Öffnungsrand an einem der Deckbleche 1, 1' benachbart zur jeweiligen Sicke 5 auf der dem Trägerblech 2 zugewandten Seite des Deckblechs 1 bzw. 1' angeordnet, beispielsweise durch Schweißen befestigt ist.

Der Überhöhungsabschnitt 6 kann aber auch aus zwei Blechringen gebildet werden, die entsprechend an jeweils einem der Deckbleche 1, 1' befestigt sind. Auch kann der Überhöhungsabschnitt 6 am Trägerblech 2 befestigt oder an einer separaten Blechlage etwa durch Umfalzen hiervon entlang des Öffnungsrandes ausgebildet sein (wodurch die zweilagige Ausführungsform dreilagig und die dargestellte dreilagige vierlagig würde).

Gegebenenfalls kann das Trägerblech 2 gekröpft sein, um mit dem Überhöhungsabschnitt 6 mittig zwischen den beiden Deckblechen 1, 1, angeordnet zu sein.

Das Trägerblech 2 ist benachbart zum Überhöhungsabschnitt 6, d. h. im Bereich zwischen Öffnungsrand und der Projektion des Öffnungsrandseitigen Sickenfußes der Sicken 5 der Deckbleche 1, 1' auf das Trägerblech 2, mit einer plastisch verformbaren Sicke 7 versehen. Dementsprechend besteht das Trägerblech 2 aus einem relativ weichen, d. h. gering legierten Stahl. Bei Einspannen der Zylinderkopfdichtung durch Anziehen der Zylinderkopfschrauben, die sich durch entsprechende Öffnungen 8 in der Zylinderkopfdichtung erstrecken, wird die plastisch verformbare Sicke 7 verformt, um sich der dabei bewirkten Verformung der Bauteile Zylinderkopf und Zylinderblock anzupassen.

Da diese Verformung im allgemeinen benachbart zu den Zylinderkopfschrauben geringer als in entfernteren Bereichen hiervon ist (wobei aber nicht ausgeschlossen ist, daß der Zylinderkopf auch benachbart zu den Bohrungen für die Zylinderkopfschrauben Bauteilschwächen aufweist, wovon beispielsweise bei der rechts unten in Fig. 1 befindlichen Sicke 7 ausgegangen ist), ist die plastisch verformbare Sicke 7 entsprechend der Steifigkeit der Bauteile des Verbrennungsmotors in Breite und Höhe variiert, wie insbesondere auch die Schnitte der Fig. 2 bis 5 zeigen, gemäß denen die Höhen H₁ bis H₄ und Breiten B₁ bis B₄ entsprechend variieren. Gegebenenfalls können Breite und Höhe auch "null" werden, nämlich dort, wo keine Bauteilschwächen vorhanden sind und somit nichts auszugleichen ist.

Dadurch, daß gezielt auf die vorhandenen Bauteilsteifigkeiten bzw. deren Fehlen Einfluß genommen wird, wird eine Vergleichmäßigung der Pressung entlang des Öffnungsrandes der Brennkammern bei nur relativ geringer Schraubenanzugskraft erzielt, da in Bereichen hoher Bauteilsteifigkeit (etwa in Bereich der Zylinderkopfschrauben) die Sicke 7 mit null oder geringer Breite/Höhe ausgeführt wird und nicht verformt werden muß, so daß hierzu auch keine Kraft aufgewandt werden muß, in Bereichen mittlerer Bauteilsteifigkeit (z. B. stirnseitiger Zwischenschraubenbereich) die Sicke 7 mit mittlerer Höhe und/oder Breite ausgeführt wird, so daß auch hier nur eine relativ geringe Kraft aufgewandt werden muß, und im Bereich geringer Bauteilsteifigkeit (z. B. im Zwischenschraubenbereich auslaßseitig) die Sicke 7 mit größerer Ausformung ausgeführt wird, dort aber dann auch nur eine geringe Kraft zur Verformung benötigt wird, da dort der sich zwischen den Bauteilen bildende Spalt, der die Zylinderkopfdichtung aufnimmt, am größten sein wird.

Die Variation von Breite und/oder Höhe der Sicke 7 erfolgt zweckmäßigerweise kontinuierlich entsprechend der Änderung der Bauteilsteifigkeiten bzw. des hierdurch bewirkten Spaltes zwischen den verspannten Bauteilen Zylinderkopf und Zylinderblock.

Die Sicke 7 ist zweckmäßigerweise im Schnitt bogen- oder kreisausschnittförmig mit variierender Höhe und Breite, d. h. mit variierendem Radius und Kreisausschnitt ausgebildet, kann jedoch auch beispielsweise trapezförmig sein.

Claims (8)

1. Metallische Zylinderkopfdichtung für eine Brennkraftmaschine, umfassend mindestens ein flaches Deckblech (1), das mehrere, nebeneinander angeordnete Öffnungen (3) entsprechend den Brennkammern der Brennkraftmaschine und jeweils eine um die jeweilige Öffnung (3) herum verlaufende Sicke (5) aufweist, wobei die Sicke (5) zum Öffnungsrand beabstandet angeordnet und ein konzentrisch zur Sicke (5) angeordneter, als Brennraumüberhöhung und als Verformungsbegrenzer für die Sicke (5) dienender, ringförmiger Überhöhungsabschnitt (6) zwischen Sicke (5) und Öffnungsrand vorgesehen ist, wobei ein flaches, scheitelseitig zu den Sicken (5) des mindestens einen Deckblechs (1) angeordnetes Trägerblech (2) vorgesehen ist, das im Bereich des Überhöhungsabschnitts (6) mit einer sich beim Einspannen der Zylinderkopfdichtung plastisch verformenden Sicke (7) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die sich plastisch verformende Sicke (7) entsprechend der Bauteilsteifigkeit des Verbrennungsmotors in Breite und/oder Höhe derart variiert ist, daß sich eine im wesentlichen gleichmäßige Pressung entlang des Öffnungsrandes der Brennkammern bei nur relativ geringer Schraubenanzugskraft ergibt.

2. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (7) kontinuierlich entsprechend der Bauteilsteifigkeit in Breite und/oder Höhe variiert ist.

3. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (7) im Bereich hoher Bauteilsteifigkeit unterbrochen ist.

4. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überhöhungsabschnitt (6) an dem wenigstens einen Deckblech (1) die Sicke (7) überdeckend angeordnet ist.

5. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überhöhungsabschnitt (6) an dem Trägerblech (2) die Sicke (7) überdeckend angebracht ist.

6. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überhöhungsabschnitt (6) an einer eigenen Blechlage die Sicke (7) überdeckend angebracht ist.

7. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (7) im Schnitt bogenförmig ist.

8. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (7) im Schnitt trapezförmig ist.