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Dichtungen Die Erfindung erschließt einen neuen Weg zur Lösung dichtungstechnischer
Aufgaben.
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Im Rahmen der Erfindung weist eine Dichtung zur Vermittlung einer
Dichtwirkung zwischen Flächen auf einer Seite oder auf beiden Seiten zumindest in
einem Teilbereich ihrer zwischen die abzudiohtenden Flächen einzufügenden Oberfläche,
meistens aber im größeren Teilbereich derselben, eine Anzahl von allseitig umschlossenen
Vertiefungen oder eine Anzahl von Durchbre ohungsöffnungen auf.
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Sehr oft erstreckt sich der Bereich, in dem die Vertiefungen oder
Durchbrechungsöffnungen vorgesehen sind, im wesentlichen über die Gesamtoberfläche
der zwischen die abzudichtenden Flächen einzugliede rnd en Dichtung. Die Vertiefungen
oder Durchbrechungsö ffnungen können
können eine beliebige, regelmäßige
oder unregelmäßige Form haben und können in regelmäßigen oder unregelmäßigen Reihen
oder Schemata angeordnet oder auch aleatorisch verteilt sein. In einigen Fällen
können eine oder mehrere der folgenden Variablen von einer Stelle der Dichtung zur
anderen Unterschiede aufweisen: (1) die Form oder Größe der Vertiefungen oder iurchbrechungsöffnungen,
(2) ihre Anordnung und (3) ihre Häufigkeit, bezogen auf die Flächeneinheit.
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Mitunter kann auch vorgesehen sein, daß die Dichtung in bestimmten
Teilbereichen keine Vertiefungen oder Durchbrechungsöffnungen aufweist.
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In vielen Fällen wird die gesamte Dichtung oder doch fast die gesamte
Dichtung aus einem flächigen Material bestehen, das die obenerwähnten Vertiefungen
oder Öffnungen aufweist. Die Erfindung ist beispielartig in den beigegebenen Zeichnungen
dargestellt. In den Zeichnungen zeigen: Figur 1 einen Teil eines flächigen Materials,
das Vertiefungen aufseist und zur Herstellung einer Dichtung dienen kann; Figur
2 eine Schnittansicht in einem entlang der Linie II-II der Figur 1 gelegten Schnitt;
Figur 3 einen Teil eines anderen flächigen Materials, das von dffnungen durchbrochen
ist Figur 4 eine Schnittansicht in einem entlang der Linie IV-IV der Figur 3 gelegten
Schnitt; und Figur 5 eine Zylinderkopfdichtung.
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In den Figuren 1 und 2 der Zeichnungen handelt es sich bei dem Material
10 um eine Metallamelle oder ein dünnes Blech mit Stegen 12 und 14 auf beiden Seiten,
die sich im rechten Winkel schneiden, so daß in jeder der beiden Oberflächen Vertiefungen
16 ausgespart bleiben. Dieses Material kann in einer beliebigen, geeigneten Weise
hergestellt sein, so zum Beispiel also durch Walzen, Schmieden, durch die übliche
maschinelle Bearbeitung, durch elektroohemische Bearbed tung oder durch Fressen.
Die in den Figuren in senkrechter Erstreckung dargestellten Stegwandungen können
gegen die Vertikale auch einen Winkel bilden und können kons?ex oder l:onk~v sein
sein.
In den Figuren 3 und 4 ist das Material 10 von Öffnungen 20 durchbrochen, wobei
die Darstellung hier kreisrunde Öffnungen zeigt, die in Reihen angeordnet sind,
die miteinander jeweils einen Winkel von 600 bilden.
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In jedem dieser Fälle kann das flächige Material statt aus Metall
aber auch aus Kunststoff bestehen.
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Figur 5 zeigt eine Zylinderkopfdichtung, die zum größten Teil ebenfalls
wie das in den Figuren 3 und 4 dargestellte flächige Produkt von Öffnungen 20 durchbrochen
ist. Es sind außerdem große Öffnungen 22 vorgesehen, die den Zylinderbohrungen entsprechen,
und in diese Öffnungen sind Zündungsringe 24 eingepaßt. Die Zündungsringe 24 sind
paarweise gefertigt und sind paarweise durch einen Steg 32 miteinander verbunden,
wobei in diesen Stegen 32 jeweils Öffnungen 34 vorgesehen sind. Die Zündungsringe
bieten die Gewähr, daß in der Zylinderlaufbuchse eines Dieselmotors ein konstanter
Druck aufrechterhalten wird und daß es bei einem Benzinmotor nicht zu Frühzündungen
kommt, was nämlich eintreten könnte, falls eine der dünnen Randkanten an den Zylinderbohrungen
bis zum Glühen erhitzt wird. Statt der Montage gesonderter Zündungsringe kann auch
vorgesehen sein, die in der Dichtung ausgesparten Öffnungen 22 für die Zylinderbohrungen
ösenartig einzufassen. Für die Zylinderbolzen sind Öffnungen 26 vorgesehen, für
andere Zwecke, beispielsweise zum Hindurohführen von Durchflußkanälen, weitere Öffnungen
28. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wurde das Anordnungßschema der Durchbrechungsöffnungen
20 auch am Umfangsrand der Dichtung oder an den Öffnungen 28 meistens beibehalten,
oder anders ausgedrückt, es wurde vorgesehen, daß jede der am Umfangsrand der Dichtung
oder am Rand einer Öffnung 28 gelegene Durchbre chungsöffnung 20 die betreffende
Randkontur anschneidet, sofern dieses Anschneiden der Randkontur für den Funktionszweck
der Öffnung unerheblich ist. Falls es jedoch wesentlich darauf ankäme, daß jede
der Öffnungen 28 eine bestimmte Größe hat, so könnte es sich als notwendig erweisen,
dafür Sorge zu tragen, daß die Durchbrechungsöffnungen diese Randkonturen nicht
verletzen. In einigen Fällen mag es nötig sein, die Öffnungen 28 mit einem gesonderten
Ring oder mit einer Anschlußöse zu versehen, so beis-elsweise dann, wenn eine Öldruckanzapfung
einer WasserdurchlaBöffnuog
durchlaßöffnung sehr nahegelegen ist
und die Durchbrechungsöffnungen groß genug sind, um ein Durchsickern zwischen der
Anzapfungsstelle und der Wasseröffnung zu gestatten. Am äußeren Umfang der beiden
großen Öffnungen 28 (in der Zeichnung in der oberen linken Ecke und in der unteren
rechten Ecke der Dichtung) sind in dem etwas schmalen Rand schli tsförmige Durchbre
chungsöffnungen 30 vorgesehen.
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Wie aus der Zeichnung zu entnehmen ist, bestehen somit bei den Durchbrechungsöffnungen
von den kleinen Öffnungen 20 bis zu den größeren Öffnungen 34 Größenunterschiede,
und auch ihre Form kann unterschiedlich sein, wie dies die Schlitze 70 erkennen
lassen, ebenso aber auch die Anzahl der Öffnungen in der Verteilung pro Flächeneinheit.
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Es braucht nicht betont zu werden, daß die Dichtung statt der Durchbrechungsöffnungen
auch allseitig ums chlo s sene Verti efungen aufweisen kann, d.h. die Dichtung kann
in diesem Fall größtenteils aus einem Material der in den Figuren 1 und 2 dargestellten
Art bestehen, wobei dann auch die Durchbrechungsöffnungen 30 und 34 durch Vertiefungen
ersetzt sein können.
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Wenngleich die durch die Erfindung geschaffenen Dichtungen für zahlreiche
Verwendungszwecke in Betracht kommen, bezieht sich die nachfolgende Beschreibung
insbesondere auf Zylinderkopfdichtungen für Benzin- oder Dieselmotoren von Kraftfahrzeugen.
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Bei Motoren dieser Art handelt es sich bei dem Zylinderkopf und dem
Zylinderblock in der Hauptsache nur um eine Ummantelung, die dazu dient, die Zylinderbohrungen
und die Verbrennungs kammer von Kühlwasser umströmen zu lassen, um ein Heißlaufen-zu
vermeiden.
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Die aufeinandergepaßten Flächen des Zylinderblocks und des Zylinderkopfes
sind daher trotz der Absteifung durch Verstärkungarippen relativ empfindlich und
unterliegen beim Aufspannen einer Deformierung, und diese Sachlage erfährt noch
eine weitere Zuspitzung, wenn die Dichtung zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock
festgespannt wird. Aus diesem Grund ist es erforderlich, daß die Zylinderkopfdichtung
diese schwankenden Belastungen aufzunehmen vermag und eine vollkommene Abdichtung
vermittelt.
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1 Bei
Bei Dichtungen der üblichen Art mit Ausnahme
einer gerillten Dichtung, die jedoch grob bearbeitete Flächen nicht abzudichten
vermag, steht für ein Fließen des Materials kein Raum zur Verfügung, wenn man von
den Randkanten einmal absieht, und die sehr hohen Druckkräfte in Bereichen wie beispielsweise
in der Umgebung der Bolzen und an anderen hochbeanspruchten Stellen bringen es daher
mit sich, daß das Dichtungsmaterial in Richtung der mechanisch schwächeren Bereiche
ausweicht, so daß die Dichtung in diesen relativ schwachen oder dünnen Bereichen
oftmals die Bettung (nämlich den Zylinderkopf oder -block) über die Streckgrenze
hinaus belastet, statt die Durchbi egungsb ewegung der aufeinandergepaß ten Flächen
selbst aufzunehmen, wobei die Bettung dann eine bleibende Verformung erfährt. Dies
führt zu häufigeren Dichtungsdefekten, und bevor eine neue Dichtung eingesetzt werden
kann, muß der Zylinderkopf entweder nachgeschliffen oder sehr oft auch erneuert
werden. Die Erfindung bietet demgegenüber die Gewähr, daß beim Anziehen des Zylinderkopfes
für die Dichtung an den Stellen größten Drucks ein hinreichender Raum zum Ausweichen
im Zuge einer Verformung in Richtung der durch die Vertiefungen oder die Durchbrechungsöffnungen
gebildeten Zwischenräume zur Verfügung steht, und aus diesem Grund kann sich die
Dichtung im gesamten Bereich der Dichtfläche allen auftretenden Einsatzbedingungen
unterschiedlicher Art anpassen.
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Die durch die Erfindung geschaffene Dichtung vermag in dieser Weise
nicht nur Stärkenänderungen hinzunehmen, sondern hat auch noch andere, sehr wesentliche
Vorzllge Sollte der Zylinderkopf an der Dichtfläche beispielsweise eine Schleifmarke
aufweisen, und wird eine solche Rille durch die Stege oder die äußeren Flächen,
welche die Vertiefungen oder die Durchbrechungsöffnungen umgeben, nicht zwangsweise
ausgefüllt, so würde eine Anzahl von Vertiefungen oder Öffnungen wie ein Labyrinth
wirken und die Abdichtung bleibt nach wie vor gewährleistet.
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Auch beim Abdichten des Kühlwassers verhält sich die Dichtung anders
als übliche Dichtungen. Sobald sich bei einer üblichen Dichtung ein Kriechweg erst
einmal bildet, läßt sich sein Weitergreifen nicht mehr verhindern, doch kann dies
bei der erfindungsge mäßen
mäßen Dichtung nicht eintreten. Sollte
die Flüssigkeit unter einem der Stege oder unter einem Teil der Außenfläche hindurch
sickern, so würde der Leckvorgang doch zum Stillstand kommen, sobald die Flüssigkeit
die nächste Vertiefung oder Öffnung erreicht hat, und bevor die Flüssigkeit hier
erneut weitersickern könnte, müßte sie erst eine weitere schwache Stelle finden,
und dies wurde sich dann wiederholen, da jeder Steg oder jeder Teil der Außenfläche
als eine neu aufgebaute Barriere wirkt.
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Bei der Festlegung der Stärke der Dichtung orientiert man sich an
dem Grad der zu erwartenden Verformung der aufeinanderzupas senden Flächen. Das
Material, aus dem die Dichtung besteht, seine Härte sowie die Größe, Form, Anordnung
und Anzahl der Durchbrechungsöffnungen oder Vertiefungen je Flächeneinheit (ferner
auch die Tiefe der letztgenannten) werden in Abhängigkeit von den jeweils vorherrschenden
Bedingungen gewählt, beispielsweise also je nach der Größe der Dichtfläche, dem
Bolzendruck und dem Zylinderdruck.
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In gewissen Fällen kann eine Materialwahl erforderlich sein, die
einen Schutz des Materials gegen Korrosion oder besondere Maßnahmen zur Hervorbringung
erwünschter Eigenschaften bedingt, beispielsweise in Form einer anodischen Oxydation
oder in Form der Lackierung, des Farbauftrags, der Elektroplattierung oder der Beschichtung
mit einem geeigneten Kunststoffmaterial, mit Asbest oder einer Asbeetmasse oder
mit Gummi.
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patentansprüche