EP3428443B1

EP3428443B1 - Einpresshülse für einen zylinderkopf

Info

Publication number: EP3428443B1
Application number: EP18177674.1A
Authority: EP
Inventors: Dimitri Schlee
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2020-08-05
Anticipated expiration: 2038-06-14
Also published as: RU2768125C2; CN109236484A; JP2019019822A; EP3428443A1; RU2018125283A; US10648424B2; RU2018125283A3; US20190017464A1; BR102018013509A2; DE102017115461A1; JP7221001B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einpresshülse zum Einsetzen in einer Feuerdecköffnung eines Zylinderkopfs einer Brennkraftmaschine. Insbesondere sind eine Einpresshülse zum Abdichten und Kühlen eines durch eine Feuerdecköffnung im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine ragenden Bauteils und ein entsprechender Zylinderkopf beschrieben.
Bekannte Zylinderköpfe einer Brennkraftmaschine weisen je Zylinder mindestens einen zur Aufnahme einer Zündkerze oder einer Einspritzdüse bestimmten Dom auf. Jeder Dom ist von einem Kühlflüssigkeitsraum umgeben. Das Dokument DE 41 19 594 C2 beschreibt einen solchen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine.
Das Dokumente J P S63 160351 U beschreibt einen Zylinderkopf mit einer Zündkerze, welche in einem dünnwandigen Aufbewahrungszylinder untergebracht ist, der sich von einer Feuerdecköffnung des Zylinderkopfs bis zum entgegengesetzten Ende des Zylinderkopfs erstreckt und an beiden Enden durch Dichtungselemente mit dem Zylinderkopf fluiddicht verbunden ist.
Das Dokument FR 2 910 555 A3 beschreibt eine Einspritzdüse, die mit ihrem unteren Ende direkt in die Bohrung eines Zylinderkopfs eines Verbrennungsmotors gepresst wird, wobei ein ebenfalls in die Bohrung des Zylinderkopfs eingeführter Stutzen von oben Druck auf den oberen Rand der Einspritzdüse ausübt.
Immer häufiger werden Gewindehülsen für die Zündkerzen oder die Einspritzdüsen im Zylinderkopf eingesetzt. Im Vergleich zum angegossenen Dom verbessert der Einsatz einer Hülse die Kühlung der Zündkerze bzw. der Einspritzdüse deutlich aufgrund einer dünnen Wand und einer guten Wärmeleitfähigkeit der Hülse. Weiterhin ist die Herstellung solcher Zylinderköpfe einfacher.
Herkömmlicherweise werden solche Hülsen ins Feuerdeck eines Zylinderkopfes eingeschraubt. Das Außengewinde der Hülse und das Innengewinde am Feuerdeck werden dabei abgedichtet. Im oberen Bereich ist die Hülse frei gelagert und mittels eines O-Rings abgedichtet. Eine solche herkömmliche Hülse ist für den Einsatz einer Diesel-Einspritzdüse gut geeignet, da die Spitze der Einspritzdüse schmal ist. Die Einspritzdüse selbst wird von oben eingeführt und hat kein Gewinde am der Brennkammer zugewandten Ende.
Im Gegensatz zur Einspritzdüse benötigt eine Zündkerze erheblich mehr Platz im unteren Bereich, d. h. im der Brennkammer zugewandten Bereich, des Feuerdecks. Außerdem muss die Zündkerze mit einem bestimmten Drehmoment ein- und ausgeschraubt werden. Beim Ein- bzw. Ausschrauben der Zündkerze besteht die Gefahr, die Hülse gegenüber dem Zylinderkopf zu verdrehen, beispielsweise unbeabsichtigt auszuschrauben. Dadurch ergeben sich zusätzliche Arbeitsschritte. Ferner kann die Dichtheit des Gewindes irreversibel beschädigt werden.
Überdies erfordert der Einsatz einer Hülse einen größeren Durchmesser der Feuerdecköffnung im Vergleich zum Außendurchmesser der Einspritzdüse bzw. der Zündkerze, wodurch sich die Schwingfestigkeit, insbesondere die Biegewechselfestigkeit und die Dauerfestigkeit, des Feuerdecks verschlechtert.
Somit besteht die Aufgabe, eine Hülse zum Abdichten und Kühlen eines durch eine Feuerdecköffnung im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine ragenden Bauteils anzugeben, welche eine kompaktere Bauweise in der Feuerdecköffnung ermöglicht. Eine weitergehende oder alternative Aufgabe ist, eine Hülse zum Abdichten und Kühlen eines durch eine Feuerdecköffnung im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine ragenden Bauteils anzugeben, welche ein unabsichtliches Ausschrauben vermeidet und/oder deren Dichtheit gegenüber dem Feuerdeck nicht durch den Austausch des Bauteils beeinträchtigt wird.
Diese Aufgabe bzw. Aufgaben werden durch eine Einpresshülse, einen Zylinderkopf mit einer solchen Einpresshülse sowie einem Fahrzeug mit einem solchen Zylinderkopf mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Einpresshülse zum Abdichten und Kühlen eines durch eine Feuerdecköffnung im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine ragenden Bauteils bereitgestellt. Die Einpresshülse umfasst eine Verbindungsstelle an einem ersten Ende der Einpresshülse, welche zum Pressfügen in eine Senkung an einem Brennraum-abgewandten Ende der Feuerdecköffnung ausgebildet ist. Ferner umfasst die Einpresshülse einen radial nach innen kragenden Absatz an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende der Einpresshülse und eine zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende fluiddicht geschlossene Mantelfläche der Einpresshülse, die mit einem die Einpresshülse umgebenden Wassermantel in Kontakt steht oder bringbar ist.
Die Einpresshülse kann zwischen dem Bauteil und dem Feuerdeck (beispielsweise zwischen dem Bauteil und der Feuerdecköffnung) angeordnet oder anordenbar sein. Das Bauteil kann ein Außengewinde zum Verschrauben im Zylinderkopf (beispielsweise in der Feuerdecköffnung zwischen der Senkung und dem Brennraum) umfassen.
Der Begriff "Feuerdeck" kann sich auf eine den Brennraum überdeckende Fläche des Zylinderkopfs und, senkrecht zu dieser Fläche, auf ein Teilvolumen des Zylinderkopfs bis einschließlich zur Verbindungsstelle beziehen. Der Begriff "Feuerdecköffnung" kann sich auf eine Durchgangsöffnung beziehen, die sich zwischen dem Brennraum und der Verbindungsstelle erstreckt. Der Begriff "Senkung" kann in Zusammenhang mit der Bewegungsrichtung der Einpresshülse stehen, deren Verbindungsstelle zum Pressfügen in die Senkung durch Bewegen der Einpresshülse in Richtung des Brennraums im Zylinderkopf "abgesenkt" werden kann. Die Verbindungsstelle kann am ersten Ende der Einpresshülle umlaufend angeordnet sein, beispielsweise bezüglich einer Längsachse der Einpresshülse. Die Verbindungsstelle kann rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse der Einpresshülse sein.
Die Senkung kann am Brennraum-abgewandten Ende der Feuerdecköffnung umlaufend angeordnet sein, beispielsweise bezüglich der Längsachse der Einpresshülse und/oder einer Längsachse der Feuerdecköffnung. Die Senkung kann rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse der Einpresshülse und/oder der Längsachse der Feuerdecköffnung sein.
Die Verbindungsstelle kann komplementär zur Senkung ausgebildet sein. Die Verbindungsstelle und die Senkung können im Zustand der Pressfügung einen Presssitz ausbilden. Die Feuerdecköffnung und die Einpresshülse können im Zustand der Pressfügung koaxial sein. Die Senkung kann eine zur Feuerdecköffnung koaxiale Ausnehmung oder Bohrung aufweisen, deren Durchmesser größer als ein Durchmesser der Feuerdecköffnung (beispielsweise am Brennraum-zugewandten Ende der Feuerdecköffnung) ist.
Das Bauteil kann eine Einspritzdüse (beispielsweise für Diesel-Kraftstoff) umfassen. Alternativ oder ergänzend kann das Bauteil eine Zündkerze umfassen.
Die Verbindungsstelle kann eine zylindrische Pressfläche umfassen. Ein axiales Maß der Verbindungsstelle kann mehrfach kleiner als eine axiale Länge der Einpresshülse sein. "Axial" kann sich auf die Richtung der Längsachse der Einpresshülle beziehen. Das axiale Maß der Verbindungsstelle kann eine Höhe der Senkung, beispielsweise eine Höhe der zylindrischen Pressfläche, sein. Das axiale Maß der Verbindungsstelle kann einem Abstand zwischen dem Brennraum-abgewandten Ende der Feuerdecköffnung (d. h., einem Brennraum-abgewandten Ende der Senkung) und einer Anlagefläche der Senkung (d. h., einem Brennraum-zugewandten Ende der Senkung) entsprechen.
Die Verbindungsstelle umfasst einen radial nach innen gekrümmten Kragen. Die Stirnfläche des Kragens, d. h., die Brennraum-zugewandte Seite des Kragens, kann die Anlagefläche bilden. Die Anlagefläche der Verbindungsstelle der Einpresshülle kann senkrecht zur Längsachse der Einpresshülle sein.
Die zylindrische Pressfläche und/oder die Anlagefläche können zur fluiddichten Verbindung mit der Senkung ausgebildet sein. Die Ausbildung zur fluiddichten Verbindung, d. h. die Abdichtmöglichkeit oder der fluiddichte Verschluss bezüglich der Senkung, kann eine umlaufende Nut zur Aufnahme eines O-Rings, zum Beispiel in der Pressfläche und/oder der Anlagefläche, umfassen. In der Pressfläche und/oder der Anlagefläche kann jeweils eine O-Ring-Nut integriert sein zum fluiddichten Verschluss des ersten Endes der Einpresshülse im Feuerdeck (beispielsweise analog zu einem fluiddichten Verschluss des zweiten Endes der Einpresshülse im Zylinderkopf).
Die Pressfläche und/oder die Anlagefläche können kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Senkung verbunden oder verbindbar sein. Beispielsweise kann die Senkung vor dem Pressfügen mit einem Klebstoff gefüllt oder ausgestrichen sein. Der Klebstoff kann zur mechanischen Verbindung und/oder zum fluiddichten Verschluss des ersten Endes der Einpresshülse im Feuerdeck beitragen.
Ein Durchmesser (beispielsweise ein Außendurchmesser) der Einpresshülse kann am ersten Ende (beispielsweise an der zylindrischen Pressfläche) kleiner als ein Durchmesser (beispielsweise ein Außendurchmesser) der Einpresshülse am zweiten Ende (beispielsweise am Außenumfang des radial nach innen kragenden Absatzes) sein. Die Einpresshülse kann dazu ausgebildet sein, vom Brennraum-abgewandten Ende in Richtung des Brennraums in die Feuerdecköffnung eingepresst zu werden. Die Einpresshülse kann entlang ihrer Längsachse unterschiedliche Durchmesser (beispielsweise Außendurchmesser) aufweisen. Die Durchmesser (beispielsweise die Außendurchmesser) der Einpresshülse können vom ersten Ende zum zweiten Ende gleichbleibend oder zunehmend sein (d. h. monoton wachsen).
Ein weiterer Aspekt betrifft einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine. Der Zylinderkopf umfasst ein Feuerdeck mit einer Feuerdecköffnung; eine Einpresshülse zum Abdichten und Kühlen eines durch die Feuerdecköffnung ragenden Bauteils gemäß dem vorstehenden Aspekt; eine Senkung an einem Brennraum-abgewandten Ende der Feuerdecköffnung, welche zum Pressfügen mit der Verbindungsstelle am ersten Ende der Einpresshülse ausgebildet ist; und einen an das Feuerdeck grenzenden Kühlwasserraum zur Aufnahme eines Wassermantels, den die Mantelfläche der Einpresshülse zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende fluiddicht verschließt.
Die Feuerdecköffnung kann zwischen der Senkung (beispielsweise dem der Brennkammer zugewandten Ende der Senkung) und einem Brennkammer-zugewandten Ende der Feuerdecköffnung ein Innengewinde aufweisen. Das Innengewinde kann zur (beispielsweise direkten) Schraubverbindung mit dem Bauteil ausgebildet sein.
Das Bauteil kann einen radial innenliegenden Absatz der Verbindungsstelle zur Feuerdecköffnung niederhalten, beispielsweise in Richtung der Brennkammer drücken. Das Bauteil (beispielsweise die Zündkerze) kann über die Schraubverbindung den radial innenliegenden Absatz der Verbindungsstelle zur Feuerdecköffnung niederhalten. Alternativ oder ergänzend kann das Bauteil (beispielsweise die Einspritzdüse) über eine am Zylinderkopf befestigte Pratze den radial innenliegenden Absatz der Verbindungsstelle zur Feuerdecköffnung niederhalten.
Die Einpresshülse kann mittels des Bauteils (beispielsweise durch eine Befestigung des Bauteils mittels der Schraubverbindung und/oder der Pratze) formschlüssig mit dem Feuerdeck verbunden oder verbindbar sein.
Zum Niederhalten der Verbindungsstelle kann das Bauteil eine am radial innenliegenden Absatz anliegende oder in Anlage bringbare Auskragung umfassen. Der radial innenliegende Absatz der Verbindungsstelle kann die Brennkammer-abgewandte Seite des nach innen gekrümmten Kragens der Verbindungsstelle sein.
Ein Innendurchmesser einer Öffnung der Einpresshülse am zweiten Ende kann größer als eine Schlüsselweite des Bauteils sein. Die Öffnung kann vom radial nach innen kragenden Absatz am zweiten Ende berandet sein.
Ein axiales Maß des Feuerdecks (beispielsweise eine axiale Länge der Durchgangsöffnung) kann größer als das axiale Maß der Verbindungsstelle sein.
Das zweite Ende der Einpresshülse kann zum Zylinderkopf fluiddicht geschlossen sein. Eine am zweiten Ende zwischen der Einpresshülse und dem Zylinderkopf umlaufend angeordnete Dichtung kann den Kühlwasserraum am zweiten Ende fluiddicht verschließen. Im Zylinderkopf und/oder in der Einpresshülse kann auf einer dem zweiten Ende entsprechenden Höhe der Längsachse eine umlaufende Nut zur Aufnahme der Dichtung (beispielsweise eines O-Rings) vorgesehen sein.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Fahrzeug, das einen Zylinderkopf gemäß dem vorstehenden Aspekt umfasst. Das Fahrzeug kann ein Landfahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug (beispielsweise ein Nutzfahrzeug, ein Personenkraftwagen oder ein Off-Road-Fahrzeug) sein. Das Nutzfahrzeug kann beispielsweise ein Bus, ein Lastkraftwagen oder eine Zugmaschine sein. Das Fahrzeug kann ferner ein Wasserfahrzeug sein.
Die Brennkraftmaschine des Fahrzeugs kann zur Abgabe von Fortbewegungsenergie mit einem Antriebsstrang (beispielsweise einer Schiffsschraube oder Antriebsrädern) mechanisch gekoppelt oder koppelbar sein. Alternativ oder ergänzend kann die Brennkraftmaschine Aggregate (beispielsweise Bordaggregate oder Aufbauten) des Fahrzeugs antreiben. Die Aggregate können zur Stromerzeugung ausgebildet sein oder einen Pumpenantrieb (beispielsweise zur Bereitstellung hydrostatischer Antriebsenergie oder Druckluft) umfassen.
Ein weiterer Aspekt betrifft die Verwendung einer solchen Brennkraftmaschine, beispielsweise im stationären oder mobilen Einsatz.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1: eine schematische, perspektivische Schnittdarstellung entlang einer Längsachse eines Ausführungsbeispiels der Einpresshülse in einem beispielhaften Zylinderkopf; und
Figur 2: einen schematischen, perspektivischen Schnitt des Ausführungsbeispiels der Figur 1 mit perspektivischer Darstellung eines darin angeordneten, beispielhaften Bauteils.

Figur 1 zeigt schematisch einen Schnitt eines Ausführungsbeispiels einer allgemein mit Bezugszeichen 100 bezeichneten Einpresshülse zum Abdichten und Kühlen eines durch eine Feuerdecköffnung 102 im Zylinderkopf 104 einer Brennkraftmaschine ragenden Bauteils 106.
Die Einpresshülse 100 umfasst eine Verbindungsstelle 108 an einem ersten Ende 110 der Einpresshülse 100. Die Verbindungsstelle 108 ist zum Pressfügen in eine Senkung 112 an einem vom Brennraum 114 abgewandten Ende der Feuerdecköffnung ausgebildet.
Die Einpresshülse 100 umfasst einen radial nach innen kragenden Absatz 116 an einem dem ersten Ende 110 gegenüberliegenden zweiten Ende 118 der Einpresshülse 100 und eine zwischen dem ersten Ende 110 und dem zweiten Ende 118 fluiddicht geschlossenen Mantelfläche 120, die mit einem die Einpresshülse 100 umgebenden Wassermantel 122 in Wärmeaustausch steht oder bringbar ist.
Durch den radial nach innen kragenden Absatz 116 ist die Einpresshülse 100 aus der Senkung 112 abziehbar. Ferner ragt das Bauteil 106 für elektrische und/oder fluidische Zuleitungen durch eine vom nach innen kragenden Absatz 116 umschlossene Öffnung am zweiten Ende. Im in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Bauteil 106 eine Zündkerze.
Die Einpresshülse 100 ist im Zustand der Pressfügung innerhalb der Feuerdecköffnung 102 im Feuerdeck 124 am ersten Ende 110 durch die Verbindungsstelle 108 in der Senkung 112 kraftschlüssig angeordnet. Eine Innenfläche der Feuerdecköffnung 102 wirkt direkt (beispielsweise kraft- und/oder formschlüssig) mit dem Bauteil 106 zusammen. Dadurch ist ein Innendurchmesser der Feuerdecköffnung 102, genauer ein Innendurchmesser der Feuerdecköffnung an einem dem Brennraum 114 zugewandten Ende der Feuerdecköffnung 102, kleiner als bei herkömmlichen Hülsen, die sich über die gesamte Länge der Feuerdecköffnung 102 im Feuerdeck 124 erstrecken, und beispielsweise mit einem Außengewinde der Hülse in der Feuerdecköffnung verschraubt sind.
Hierin kann sich der Begriff der Feuerdecköffnung 102 auf einen untersten Abschnitt (d.h. den Feuerdeckabschnitt) eines Zylinderkopfdurchgangs beziehen. Der Zylinderkopfdurchgang kann insgesamt mehrere koaxiale (beispielsweise im Durchmesser abgestufte) Bohrungen durch den gesamten Zylinderkopf 104 umfassen.
An das Feuerdeck 124 grenzt ein Kühlwasserraum 126 zur Aufnahme des Wassermantels 122. Da die Einpresshülse 100 das Bauteil 106 am ersten Ende 110 direkt kontaktiert, und die Mantelfläche 120 der Einpresshülse 100 in großflächigem Wärmeaustausch mit dem Wassermantel 122 steht, ist eine wirksame Kühlung des Bauteils 106 sichergestellt.
Die Verbindungsstelle 108 umfasst eine umlaufende, beispielsweise zylindrische, Pressfläche 128. Die Pressfläche 128 wirkt im Zustand der Pressfügung durch radiale Druckkräfte mit der Senkung 112 reibschlüssig zusammen. Dieser Presssitz der Pressfläche 128 in der Senkung 112 erstreckt sich parallel zu einer Längsachse der Presshülse 100 über ein axiales Maß 130 der Verbindungsstelle 108. Das heißt, das axiale Maß 130 der Verbindungsstelle 108 ist in Richtung der Längsachse der Überlapp zwischen der Pressfläche 128 und einer zylindrischen Innenfläche der Senkung 112 im Feuerdeck 124.
Das axiale Maß 130 der Verbindungsstelle 108 ist mehrfach kleiner (d. h. ein Bruchteil deutlich kleiner als die Hälfte) einer axialen Länge 134 der Einpresshülse 100. Dabei ist die axiale Länge 134 die Gesamtlänge der Einpresshülse vom ersten Ende 100 bis zum zweiten Ende 118 entlang der Längsachse der Einpresshülse 100.
Im in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Feuerdecköffnung 102 zwischen der Senkung 112 und einem der Brennkammer 114 zugewandten Ende der Feuerdecköffnung 102 ein Innengewinde 136 zur direkten Schraubverbindung zwischen dem Feuerdeck 124 und dem Bauteil 106. Das Bauteil 106 umfasst oberhalb eines Außengewindes, das zum Zusammenwirken mit dem Innengewinde 136 ausgebildet ist, eine (beispielsweise umlaufend geschlossene) Auskragung. Die Auskragung des Bauteils 106 liegt innerhalb der Einpresshülse 100 an einem Absatz 144 der Verbindungsstelle 108 an oder ist mit dem Absatz 144 in Anlage bringbar.
Die Verbindungsstelle 108 am ersten Ende 110 der Einpresshülse 100 ist im Zustand der Pressfügung zwischen dem Bauteil 106 (genauer der Auskragung des Bauteils 106) und dem Feuerdeck 124 (genauer der Senkung 112 im Feuerdeck 124) angeordnet. Dadurch hält das Bauteil 106 über die Schraubverbindung am Innengewinde 136 der Feuerdecköffnung 102 und die Anlage am radial innenliegenden Absatz 144 der Einpresshülse 100 die Verbindungsstelle 108 formschlüssig in der Senkung 112 des Feuerdecks 124.
Die Einpresshülse erstreckt sich nicht durch das gesamte Feuerdeck 124. Für eine besonders kompakte Bauform der Einpresshülse 100 und eine hohe Schwingfestigkeit (insbesondere Biegewechselfestigkeit und/oder Dauerfestigkeit) des Feuerdecks 124 ist das axiale Maß 130 der Verbindungsstelle 108 kleiner, beispielsweise mehrfach kleiner, als ein axiales Maß 142 des Feuerdecks 124 zwischen der Senkung 112 und der Brennkammer 114. Ferner kann der Abstand zwischen Brennkammer 114 und Einpresshülse 100 gemäß dem axialen Maß 142 einen thermischen Kurzschluss zwischen Brennkammer 114 und Wassermantel 122 verhindern.
Figur 2 zeigt schematisch eine räumliche Schnittdarstellung mit einer Schnittebene durch den Zylinderkopf 104 und die darin angeordnete Einpresshülse 100. Die Längsachse der Einpresshülse 100 ist (in vertikaler Richtung in der Figur 2) innerhalb der Schnittebene. Koaxial zur Längsachse der Einpresshülse 100 ist eine Zündkerze als Beispiel des Bauteils 106 in der Einpresshülse 100 angeordnet.
Eine Schlüsselweite 140 des Bauteils 106 ist kleiner als ein Innendurchmesser 138 der Öffnung der Hülse 100 am zweiten Ende 118. Ein Schlüssel, beispielsweise ein Sechs-Kant-Steckschlüssel, kann durch die Öffnung der Hülse 100 am radial nach innen kragenden Absatz 116 über das innerhalb der Einpresshülse 100 montierte Bauteil 106 gesteckt werden, um das Bauteil 106 herauszuschrauben. Dabei wird, anders als bei einem mit einer herkömmlichen Hülse verschraubten Bauteil 106, während des Ausschraubens kein Drehmoment auf die Einpresshülse 100 übertragen, wodurch diese auch nach dem Ausschrauben aufgrund der Pressfügung am ersten Ende 110 befestigt bleibt.
Ferner ist am zweiten Ende 118 zwischen der Einpresshülse 100 und dem Filterkopf 104 eine Dichtung 146 umlaufend angeordnet, welche die Mantelfläche 120 zum Kühlwasserraum 126 am zweiten Ende 118 fluiddicht verschließt. Im in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist hierzu eine umlaufende Nut oberhalb (d. h. auf der von der Brennkammer 114 abgewandten Seite) des Kühlwasserraums 126 im Zylinderkopf 104 vorgesehen zur Aufnahme eines O-Rings.
Optional ist die Einpresshülse 100 an der Verbindungsstelle 108, zusätzlich zur Pressfügung, verklebt. Alternativ oder ergänzend kann zwischen der Pressfläche 128 und der Innenfläche der Senkung 112 und/oder stirnseitig an der Anlagefläche 132 der Einpresshülse 100 eine Dichtung, z. B. ein O-Ring in einer O-Ring-Nut (seitens der Einpresshülse 100 oder dem Feuerdeck 124) angeordnet sein, um am ersten Ende 110 den Kühlwasserraum 126 zur Brennkammer 114 hin abzudichten.
Während in vorstehendem Ausführungsbeispiel die Einpresshülse 100 zum Abdichten und Kühlen einer Zündkerze als Beispiel des Bauteils 106 beschrieben ist, sind die Einpresshülse 100 und deren Funktionen durch weitere Ausführungsbeispiele für jedes durch die Feuerdecköffnung 102 im Zylinderkopf 104 der Brennkraftmaschine ragende Bauteile 106 realisierbar. Insbesondere kann jedes sich zur Brennkammer 114 hin verjüngende Bauteil 106, beispielsweise eine Einspritzdüse für Diesel-Kraftstoff, durch ein Ausführungsbeispiel der Einpresshülse 100 abgedichtet und gekühlt werden.
Das Innengewinde 136 zwischen der Senkung 112 und der Brennkammer 114 kann, abhängig vom Bauteil 106, entfallen. Beispielsweise kann eine Einspritzdüse als Bauteil 106 durch einen Presssitz in der Feuerdecköffnung 102 befestigt sein.
Eine Montage des Bauteils 106 mittels eines Ausführungsbeispiels der Einpresshülse 100 kann einen Schritt des Einpressens der Einpresshülse 100 an einer Presseinrichtung mit einer bestimmten Presskraft, und einen nachfolgenden Schritt des Einschraubens oder Einpressens des Bauteils 106 umfassen. Alternativ kann die Einpresshülse 100 beim Einschrauben oder Einpressen des Bauteils 106 in die Senkung 112 eingepresst werden, d. h. gleichzeitig mit der Montage des Bauteils 106. In letzterem Fall presst das Bauteil 106 (beispielsweise mittels seiner Auskragung) die Einpresshülse 100 in die Senkung 112.
Eine Demontage der Einpresshülse 100 am Zylinderkopf 104 kann den Schritt des Abziehens oder Ausschraubens des Bauteils 106 und den nachfolgenden Schritt des Abziehens der Einpresshülse am radial nach innen kragenden Absatz 116 umfassen. So bleibt die Verbindung zwischen Einpresshülse 100 und Zylinderkopf 104 lösbar und reparaturfähig.
Die Einpresshülse 100 ermöglicht eine günstigere Herstellung des Zylinderkopfs 104, insbesondere eine automatisierte Montage der Einpresshülse 100 und/oder des Bauteils 106. Das Schneiden eines zusätzlichen Gewindes in der Feuerdecköffnung zur Befestigung einer herkömmlichen Hülse kann entfallen.
Dem Fachmann sind anhand vorstehender exemplarischer Ausführungsbeispiele die mit den Ausführungsbeispielen verbundenen Vorteile der Einpresshülse 100 ersichtlich. Im Feuerdeck 124 ist eine Senkung 112 für den Presssitz der Einpresshülse 100 vorgesehen, die sich nicht durchgehend über das axiale Maß 142 des Feuerdecks 124 bis zur Brennkammer 114 erstreckt. Beispielsweise beträgt das axiale Maß 130 der Verbindungsstelle 108 5 mm oder weniger. In das Feuerdeck 124 kann ein Innengewinde 136 für das Bauteil 106 (beispielsweise eine Zündkerze) geschnitten sein oder eine einfache Bohrung für das Bauteil 106 (beispielsweise eine Diesel-Einspritzdüse) gebohrt sein. Dagegen muss bei einer herkömmlichen Hülse, beispielsweise für eine M18-Zündkerze, mindestens ein M24-Innengewinde im Feuerdeck geschnitten werden zur Aufnahme der herkömmlichen Hülse. Die Einpresshülse 100 ermöglicht somit einen auf den Außendurchmesser des jeweiligen Bauteils 106 begrenzten Durchmesser der Feuerdecköffnung 102 zur Brennkammer 114 hin. Aufgrund der auf den Außendurchmesser des Bauteils 106 zugeschnittenen kleineren Öffnung am der Brennkammer 114 zugewandten Ende der Feuerdecköffnung 102 ist eine höhere Festigkeit des Feuerdecks erreichbar.
Die Einpresshülse 100 wird ins Feuerdeck 124 eingepresst und optional verklebt. Das Bauteil 106 hält die Einpresshülse 100 zusätzlich in Position. So wird die Einpresshülse 100 kraft- und formschlüssig, sowie optional stoffschlüssig, im Feuerdeck 124 niedergehalten. Durch das Verkleben der Pressfügung (d. h. des Presssitzes zwischen der Verbindungsstelle 108 und der Senkung 112) ist die Dichtheit am ersten Ende 110 gewährleistet.
Indem das Bauteil nicht mit seinem Außengewinde in ein Innengewinde der Hülse eingreift, ist ein unabsichtliches Verdrehen der Hülse bei der Montage oder beim Demontieren des Bauteils ausgeschlossen.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können. Ferner können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen. Folglich ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle Ausführungsbeispiele, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen.

Bezugszeichenliste

100: Einpresshülse
102: Feuerdecköffnung
104: Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine
106: Bauteil
108: Verbindungsstelle der Einpresshülse
110: Erstes Ende der Einpresshülse
112: Senkung an Feuerdecköffnung
114: Brennraum der Brennkraftmaschine
116: Radial nach innen kragender Absatz der Einpresshülse
118: Zweites Ende der Einpresshülse
120: Mantelfläche der Einpresshülse
122: Wassermantel
124: Feuerdeck der Brennkraftmaschine
126: Kühlwasserraum für Wassermantel
128: Pressfläche der Verbindungsstelle
130: Axiales Maß der Verbindungsstelle
132: Anlagefläche der Verbindungsstelle
134: Axiale Länge der Einpresshülse
136: Innengewinde der Feuerdecköffnung
138: Innendurchmesser der Einpresshülse am zweiten Ende
140: Schlüsselweite des Bauteils
142: Axiales Maß des Feuerdecks
144: Radial innenliegender Absatz der Verbindungsstelle
146: Dichtung am zweiten Ende

Claims

Einpresshülse (100) zum Abdichten und Kühlen eines durch eine Feuerdecköffnung (102) im Zylinderkopf (104) einer Brennkraftmaschine ragenden Bauteils (106), umfassend:
eine Verbindungsstelle (108) an einem ersten Ende (110) der Einpresshülse (100), welche zum Pressfügen in eine Senkung (112) an einem Brennraum (114)-abgewandten Ende der Feuerdecköffnung (102) ausgebildet ist, wobei die Verbindungsstelle (108) einen radial nach innen gekrümmten Kragen (144) mit einer Anlagefläche (132) umfasst;

einen radial nach innen kragenden Absatz (116) an einem dem ersten Ende (110) gegenüberliegenden zweiten Ende (118) der Einpresshülse (100); und

eine zwischen dem ersten Ende (110) und dem zweiten Ende (118) fluiddicht geschlossene Mantelfläche (120) der Einpresshülse (100), die mit einem die Einpresshülse (100) umgebenden Wassermantel (122) in Kontakt steht oder bringbar ist.
Einpresshülse nach Anspruch 1, wobei das Bauteil (106) eine Einspritzdüse und/oder eine Zündkerze umfasst.
Einpresshülse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindungsstelle (108) eine zylindrische Pressfläche (128) umfasst.
Einpresshülse nach Anspruch 3, wobei ein axiales Maß (130) der Verbindungsstelle (108) mehrfach kleiner als eine axiale Länge (134) der Einpresshülse (100) ist.
Einpresshülse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Pressfläche (128) und/oder die Anlagefläche (132) zur fluiddichten Verbindung mit der Senkung (112) ausgebildet sind.
Einpresshülse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Pressfläche (128) und/oder die Anlagefläche (132) kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Senkung (112) verbunden oder verbindbar sind.
Einpresshülse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Durchmesser der Einpresshülse (100) am ersten Ende (110) kleiner als ein Durchmesser der Einpresshülse (100) am zweiten Ende (118) ist.
Zylinderkopf (104) einer Brennkraftmaschine, umfassend:
ein Feuerdeck (124) mit einer Feuerdecköffnung (102);

eine Einpresshülse (100) zum Abdichten und Kühlen eines durch die Feuerdecköffnung (102) ragenden Bauteils (106) nach einem der Ansprüche 1 bis 7;

eine Senkung (112) an einem Brennraum (114)-abgewandten Ende der Feuerdecköffnung (102), welche zum Pressfügen mit der Verbindungsstelle (108) am ersten Ende (110) der Einpresshülse (100) ausgebildet ist; und

einen an das Feuerdeck (124) grenzenden Kühlwasserraum (126) zur Aufnahme eines Wassermantels (122), den die Mantelfläche (120) der Einpresshülse (100) zwischen dem ersten Ende (110) und dem zweiten Ende (118) fluiddicht verschließt.
Zylinderkopf nach Anspruch 8, wobei die Feuerdecköffnung (102) zwischen der Senkung (112) und einem Brennkammer (114)-zugewandten Ende der Feuerdecköffnung (102) ein Innengewinde (136) zur Schraubverbindung mit dem Bauteil (106) aufweist.
Zylinderkopf nach Anspruch 9, wobei das Bauteil (106) über die Schraubverbindung einen radial innenliegenden Absatz (144) der Verbindungsstelle (108) zur Feuerdecköffnung (102) niederhält.
Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Einpresshülse (100) mittels des Bauteils (106) formschlüssig mit dem Feuerdeck (124) verbunden oder verbindbar ist.
Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei ein axiales Maß (142) des Feuerdecks (124) größer als ein axiales Maß (130) der Verbindungsstelle (108) ist.
Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei eine am zweiten Ende (118) zwischen der Einpresshülse (100) und dem Zylinderkopf (104) umlaufend angeordnete Dichtung (146) die Mantelfläche (120) zum Kühlwasserraum (126) fluiddicht verschließt.
Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, die einen Zylinderkopf (104) nach einem der Ansprüche 8 bis 13 umfasst.