DE3725735C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1.

Eine bekannte, als Zylinderkopfdichtung vorgesehene Flach­ dichtung dieser Art (DE-OS 19 61 801) ist am Rand der Zylin­ derbohrung mit einer metallischen Einfassung versehen, die an der einen Oberfläche des Grundkörpers bis zu einem be­ nachbarten Kühlwasserkanal verlängert ist und dessen Mün­ dungsöffnung umgibt.

Metallische, im Querschnitt U-förmige Einfassungen der Brennraumdurchgänge an Zylinderkopfdichtungen sind allgemein üblich, um die notwendige Abdichtung zu gewährleisten und den aus faserhaltigen Weichstoffen bestehenden Grundkörper dieser Dichtungen an den Kanten der Durchgangsöffnungen zu schützen. Im Einbauzustand der Dichtung werden die Flächen­ pressungen, die für eine sichere Abdichtung erforderlich sind, durch Zylinderkopfschrauben aufgebracht. Der axialen statischen Belastung durch die auftretenden Schraubkräfte sind im motorischen Betrieb dynamische Kräfte überlagert, die sich außerhalb der Kraftlinien der Zylinderkopfschrauben als axial gerichtete, wechselnde Biegekräfte auswirken. Ins­ besondere bei der Leichtbauweise moderner Motorkonstruktio­ nen wird dadurch die Flachdichtung dynamisch hoch belastet, was zu ihrem Versagen führen kann. Hierbei können Teile des Weichstoffes beschädigt werden und auch Brüche in der me­ tallischen Mittelschicht auftreten.

Infolge der unterschiedlichen Werkstoffe von Zylinderkopf und Motorblock und der daraus resultierenden ungleichen thermischen Ausdehnung während der verschiedenen motorischen Betriebszustände treten auch sogenannte quasistatische Schiebebewegungen in der Dichtungsebene auf. Um dadurch verursachte Schäden an der Dichtung zu reduzieren, ist es bekannt, die Schenkel der metallischen Einfassungen der Durchgangsöffnungen mit einer Beschichtung zu versehen, so daß dort die Haftreibung verringert wird (DE-PS 31 01 921). Damit kann die horizontale Krafteinleitung in die Dichtung reduziert werden, jedoch sind die für die Dichtung schädli­ chen Wirkungen der Schwingungsbewegungen von Zylinderkopf und Motorblock dadurch nicht zu beeinflussen.

Die Verspannung von Zylinderkopf und Motorblock verursacht außerdem Verzüge in den Zylinderwänden und in den Kurbel- und Nockenwellenlagern. Durch Verbreiterungen und Verlänge­ rungen der metallischen Einfassungen der Durchgangsöffnun­ gen, wie sie auch bei der gattungsgemäßen Flachdichtung (DE-OS 19 61 801) vorgesehen sind, kann die Verteilung der Dichtpressung verändert werden, womit auch die Bauteilver­ züge verringert werden können. Die Umverteilung der Dicht­ pressung ist jedoch im Hinblick auf eine Reduzierung der Bauteilverzüge nicht optimal, weil die geometrische Modifi­ zierung der Einfassungen an die vorhandenen Dichtungsdurch­ gänge lokal gebunden ist.

Ausgehend von dem Problem, daß die gattungsgemäße Flachdich­ tung durch die dynamischen Kräfte hoch beansprucht ist, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Einbauzu­ stand der Flachdichtung auf tretenden dynamischen Belastungen des Weichstoff-Grundkörpers zu reduzieren und damit die Standfestigkeit der Dichtung zu erhöhen.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäß mit Abstand von den eingefaßten Durchgangsöffnungen unverschieblich am Weichstoff-Grundkör­ per angebrachten Blechelemente wird die Pressung an diesen Stellen der Dichtung erhöht, die nach der auftretenden sta­ tischen und/oder dynamischen Belastung örtlich frei gewählt werden können. Dort können durch Verzug und Schwingungen auftretende Biegekräfte aufgenommen werden, die sich dann nicht mehr auf den Weichstoff des Grundkörpers auswirken können. Verformungen und Verschiebungen des Weichstoffes können so vermieden werden. Da die örtliche Lage der geson­ derten Blechelemente von den Durchgangsöffnungen und deren Einfassung unabhängig ist, kann bei der Plazierung dieser Elemente auch eine Verteilung der Dichtpressung berücksich­ tigt und erreicht werden, durch die eine Minimierung des Verzuges der Bauteile möglich ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Die Gleitbeschichtung der Blechelemente (Anspruch 4), wie sie an sich für die Einfassungen der Durchgänge bekannt ist, wird mit Rücksicht auf die dort örtlich erhöhte Pressung vorgesehen. Da hierdurch die Pressung nicht beeinflußt, je­ doch die Haftreibung reduziert wird, verringert sich die durch dynamische Scherbewegungen des Zylinderkopfes bedingte Krafteinleitung in den Weichstoff der Dichtung.

Um die Herstellung der Flachdichtung besonders kostengünstig zu gestalten, sind die Blechelemente vorzugsweise aus einem mit dem Gleitbelag beschichteten Blech gestanzt (An­ spruch 6).

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Zylinderkopf-Flachdichtung ausschnittsweise in Draufsicht,

Fig. 2 einen Schnitt nach II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach III-III in Fig. 1.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Zylinderkopf-Flachdichtung 1 für eine Brennkraftmaschine oder einen Kompressor. Mit der Dichtung sollen der Zylinderkopf und ein Block der Verbren­ nungskraftmaschine gegen Gas sowie Kühl- und Schmiermittel abgedichtet werden.

Die Dichtung 1 hat einen Grundkörper 2 aus faserhaltigem Weichstoff, der elastomere Bindemittel und Füllstoffe ent­ hält und durch eine (nicht dargestellte) Mittelschicht aus Spießblech oder Metallgewebe verstärkt sein kann, auf die der Weichstoff aufgewalzt wurde. In dem dargestellten Teil des Grundkörpers 2 sind ein Durchgang 3 für den Brennraum, ein Kühlmittel-Durchgang 4 und zwei Durchgangsöffnungen 5 für Zylinderkopfschrauben vorhanden. Die inneren und äußeren Konturen des Grundkörpers werden nach dem Aufwalzen der Weichstoffschichten gestanzt. Der Brennraumdurchgang 3 ist durch eine im Querschnitt U-förmige Blecheinfassung 6 ge­ schützt. Bei Bedarf können entsprechende metallische Einfas­ sungen auch an öl- und/oder wasserführenden Durchgängen vor­ gesehen sein. Zur Verbesserung der Abdichtgüte im Mikrobe­ reich und zur servicefreundlichen Handhabung können die Oberflächen des Grundkörpers 2 zusätzlich beschichtet sein.

Zur Vermeidung von Schäden, die aus den dynamischen Bela­ stungen der Flachdichtung resultieren können, und zur Redu­ zierung mechanischer Verzüge im Einbauzustand sind zusätz­ lich und im Bereich außerhalb der Einfassungen 6 von diesen Einfassungen getrennte, gesonderte Blechelemente 7 und 8 vorgesehen. Diese Elemente sind an Stellen der Zylinderkopf­ dichtung bzw. des Grundkörpers befestigt, die zuvor in Ver­ suchen ermittelt worden sind, welche unter den schon erläu­ terten Gesichtspunkten der Vermeidung von Schäden an der Dichtung und Minimierung der Bauteilverzüge durchgeführt worden sind. Die Blechelemente 7 und 8 sind fest über eine Klebeschicht 9 (Fig. 3) oder durch Formschlußteile 10 (Fig. 2) auf der Dichtungsfläche 11 des Grundkörpers 2 unverschieblich gehalten bzw. verankert.

Wie Fig. 2 zeigt, sind die Formschlußteile 10 durch im Quer­ schnitt etwa U-förmige Zacken und krallenartige Rand- oder Profilabschnitte gebildet. Mit den Formschlußteilen 10 wird das Blechelement 7 von der Oberfläche 11 aus in den Grund­ körper 2 eingepreßt, so daß ein sicherer Halt gewährleistet ist. An den Rändern des Blechelementes sind die Formschluß­ teile 10 durch randseitige Zacken gebildet.

Zur Herabsetzung der Haftreibung können die Blechelemente 7 und 8 ganzflächig an ihrer vom Grundkörper 2 abgewandten Oberseite 12 mit einer Gleitschicht 13 (Fig. 3) beschichtet sein, die beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen, Graphit, Molybdändisulfid oder dgl. besteht.

Die Blechelemente 7 und 8 werden zweckmäßig aus einem vorbe­ schichteten Blech ausgestanzt. Die Beschichtung 13 kann aber auch erst nach Anordnung der Blechelemente auf dem Grundkör­ per 2 aufgebracht werden, beispielsweise im Siebdruck- oder Schablonendruck-Verfahren.

Durch die Gleitbeschichtung 13 wird die Krafteinleitung in die Weichstoffschichten der Dichtung wirkungsvoll herabge­ setzt. Ferner haben die Blechelemente 7 und 8 eine abstüt­ zende Wirkung auf den Zylinderkopf. Die Blechelemente werden zweckmäßig an den Stellen angebracht, an denen die größten dynamischen Bewegungen auftreten.

Die Blechelemente 7 und 8 können auf einer oder auf beiden Seiten des Grundkörpers 2 vorgesehen sein, je nach den ge­ wünschten Wirkungen, die mit ihnen im Einbauzustand erreicht werden sollen.

Claims (7)

1. Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung für Verbrennungskraftmaschinen und Kompressoren mit einem aus Weichstoff bestehenden, insbesondere einen metal­ lischen Träger enthaltenden Grundkörper, der Durchgangs­ öffnungen aufweist, von denen mindestens einige am Rand mit metallischen Einfassungen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Grundkörper (2) mit Abstand von den Durchgangsöffnungen (3; 4; 5) und deren Einfassung (6) gesonderte Blechelemente (7; 8) ange­ bracht sind, die mit dem Weichstoff des Grundkörpers (2) fest verbunden sind.

2. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechelemente (8) mit dem Weichstoff des Grundkörpers (2) verklebt sind.

3. Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechelemente (7) vor­ springende Formschlußteile (10), wie Krallen oder Zacken aufweisen, die zur Verankerung der Blechelemente (7) im Grundkörper (2) in den Weichstoff eingepreßt sind.

4. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechelemente (7; 8) mit einem Gleitbelag (13) beschichtet sind, der als rei­ bungsminderndes Mittel beispielsweise Polytetrafluor­ äthylen, Graphit und/oder Molybdändisulfid aufweist.

5. Flachdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechelemente (7; 8) ganzflächig beschichtet sind.

6. Flachdichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechelemente (7; 8) aus einem mit dem Gleitbelag beschichteten Blech gestanzt sind.

7. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechelemente (7; 8) an denjenigen Stellen des Grundkörpers (2) angebracht sind, an denen im Einbauzustand der Dichtung die größten dynamischen Bewegungen auftreten.