DE2634328A1

DE2634328A1 - Dichtung

Info

Publication number: DE2634328A1
Application number: DE19762634328
Authority: DE
Inventors: Clinton Brian Barker
Original assignee: Engineering Components Ltd
Current assignee: Engineering Components Ltd
Priority date: 1975-07-30
Filing date: 1976-07-30
Publication date: 1977-03-24
Also published as: FR2319824A1; IT1073710B; FR2319824B1; GB1517539A

Description

■MÜLLER-BORE · GROENING · DEUFEL · SCHÖN · HERTEL

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DR. WOUFGANG MÜLLER-BORS (PATENTANWALT VON 1927-1975) HANS W. GROENING. D1PL.-ING. DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS.

ENGINEERING COMPONENTS LTD. Slough, Berkshire, England

Dichtung

Die Erfindung betrifft Dichtungen, insbesondere solche Dichtungen, wie sie zur Verbindung von Bauteilen verwendet werden, die eine Vielzahl von miteinander in Verbindung stehenden Öffnungen aufweisen, beispielsweise eine Zylinderkopfdichtung für eine Brennkraftmaschine.

Die herkömmliche Technologie auf dem Gebiet der Dichtungen hat die Probleme der Abdichtung um eine Vielzahl von Öffnungen herum und zwischen einer Vielzahl solcher öffnungen gelöst, vorausgesetzt, daß die Bauteile, zwischen denen die Dichtung bewirkt werden soll, im wesentlichen parallel bleiben, wenn sie normalen bzw. dazu vertikalen Spannkräften ausgesetzt werden. Wenn jedoch das Aufbringen solcher vertikaler Spannkräfte eine Verformung des einen oder beider Bauteile hervorruft, ergeben sich Probleme. Diese Verformung bzw. Verw ndung kann jedoch beispielsweise bei in Serienfertigung hergestellten Anordnungen, bestehend aus Zylinderkopf-Zylinderblock der Brennkraftmaschine immer auftreten, bei denen hauptsächlich aus wirtschaftlichen

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Gründen die Auslegung des Kopfes unvermeidbar zu einer asymmetrischen Spannungsverteilung oder zu einer übermäßigen Flexibilität des Kopfes führt. Die zusätzlich auftretenden Spannungen bzw. Beanspruchungen, die dann hervorgerufen werden, wenn die Maschine unter schwerer Belastung läuft, erhöhen gewöhnlich diese Verformung und/ oder die Spannungsasymmetrie, so daß eine noch größere Anforderung an die Abdichtungseigenschaften der Dichtung gestellt wird. Es ist gegenwärtig üblich, daß man versucht, mehr Leistung aus einer Maschine vorgegebener Größe zu gewinnen, so daß diese zusätzlichen Laufbeanspruchungen eine größere Bedeutung gewinnen als dies bisher der Fall war.

Erfindungsgemäß wird deshalb eine Dichtung mit einem Metallblech mit öffnungen geschaffen, die an den gewünschten Stellen Durchgänge begrenzen. Dabei sind erfindungsgemäß einige dieser öffnungen durch Metallösen verbunden, wie sie nachstehend definiert sind. Jede der anderen öffnungen ist von einem Dichtungsstreifen aus einem gehärteten bzw. vulkanisierten elastomeren Material umgeben. Entsprechende Dichtungsstreifen sind vorzugsweise an jeder Fläche des Metallbleches vorgesehen.

Unter der hier erwähnten Metallöse ist eine öse zu verstehen, die aus einem Paar von Metallflanschen besteht, die auf gegenüberliegenden Flächen der Dichtung liegen und durch einen Wandabschnitt verbunden sind, der den Rand der öffnung bildet, an der die öse angeordnet ist.

Vorzugsweise sind die öffnungen, die für die Aufnahme von Metallösen ausgewählt werden, solche Öffnungen, die der größten Dichtungsbeanspruchung unterliegen und/oder solche Öffnungen, die bezüglich der zu verbindenden Teile so angeordnet sind, daß sie eine Abstützung bzw. Halterung für diese Teile bilden können. Im Falle einer Zylinderkopfdichtung wird bevorzugt, daß alle Zylinderbohrungsöffnungen

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und alle öffnungen, durch welche die Halterungselemente, wie die Bolzen, gehen, mit Metallösen versehen sind, während die öl- und/oder Wasserkanäle von einem Dichtungsstreifen aus vulkanisiertem elastomeren Material begrenzt werden. Die ösen dienen dazu, die Gesamtkompression des elastomeren Materials zu begrenzen, wodurch die Gefahr verringert wird, daß es über die Dichtungsfläche oder in eine benachbarte öffnung gepreßt wird, während gleichzeitig die Teile, die durch die Dichtung verbunden sind, direkt durch eine Ganzmetallanordnung gehalten v/erden können, die nur in einem begrenzten Ausmaß kompressibel ist.

Eine derartige Halterung durch eine relativ inkompressible Ganzmetallanordnung hat den Vorteil einer in Betrieb minimalen Drehmomentenentspannung. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß durch sorgfältige Wahl der Stärke und/oder der Eigenschaften des ösenmaterials für eine vorgegebene öffnung die auf eine speziell ausgewählte Fläche der zu verbindenden Teile ausgeübte Belastung so eingestellt werden kann, daß die Verformung während der Installierung der Dichtung auf ein Minimum reduziert wird. Dadurch können der Konstruktion eigene Schwächen in einem bestimmten Ausmaß dadurch kompensiert werden, daß die öseneigenschaften genau ausgewählt werden.

Da das elastomere Material nicht zu stark zusammengedrückt wird, kann es seine Dichtungsfunktion um jene öffnungen ausüben, an denen der erforderliche Dichtungsdruck relativ niedrig ist. Vorzugsweise ist im nicht zusammengedrückten Zustand das elastomere Material in der Größenordnung von 15 bis 3o % stärker als eine der ösen. Das elastomere Material kann mittels eines Aufdruckverfahrens aufgebracht werden, mit dem die gewünschte Stärke der Ablage erreicht werden kann.

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Anhand der beiliegenden Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Zylinderkopfdichtung für eine Brennkraftmaschine.

Fig. 2 i-st ein Schnitt längs der Linie B-B von Fig. 1 . Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie A-A von Fig. 1.

Wie aus den Figuren zu ersehen ist, hat ein Metallblech 4 eine Anzahl von öffnungen 5, 6 und 7. Diese öffnungen sind vier Bolzenlöcher, eine Zylinderbohrungsöffnung und ein Wasserkanal. Diese Öffnungen werden in herkömmlicher Weise durch Stanzen ausgebildet, wobei sich die spezielle gezeigte Öffnungsgestaltung mit den zusätzlichen Ölkanälen über der Länge der Dichtung wiederholt.

Jede der Zylinderbohrungs- und Bolzenöffnungen 5,6 hat eine Metallöse . 8 bzw. 9, die darin eingesetzt ist und durch einen Preß- oder Nietvorgang befestigt wird. Um die öffnung 7 ist auf beiden Seiten des Metallblechs 1 ein Dichtungsstreifen 1o vorgesehen. Der Streifen 1o besteht aus einem Wulst aus einem elastomeren Material, das als viskose Flüssigkeit mittels eines Aufdruckprozesses aufgebracht und danach in situ gehärtet bzw. vulkanisiert wird. Die Stärke des Streifens ist etwa 15 bis 3o % größer als die der einzelnen ösen auf jeder Seite des Belchs 4.

Die Materialien, die für das Metallblech 4, die Ösen 8 und 9 und den Streifen 1o gewählt werden, unterliegen natürlich Änderungen entsprechend der Art der Maschine und der Höhe des Drucks. Im folgenden werden die Größen für ein praktisches Ausführungsbeispiel einer solchen Dichtung angegeben.

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Es wird eine Flußstahlplatte mit einer Stärke von 0,8 mm für das Blech 4 verwendet. Die ösen 8 und 9 bestehen aus Kupfer mit einer Stärke von o,1 mm. Der Streifen 1o aus elastomerem Material hat eine Stärke von o,12 mm. An den gewünschten Stellen wird durch einen Aufdruckprozeß ein kontinuierlicher Wulst eines bei Zimmertemperatur vulkanisierenden Silikonelastomeren aufgebracht, den man in situ aushärten bzw. vulkanisieren läßt.

Obwohl bei diesem speziellen Beispiel ein Elastomer verwendet wird, das bei Zimmertemperatur vulkanisiert, können auch andere Elastomere verwendet werden, die dann einer geeigneten Nachvulkanisierungsbehandlung ausgesetzt werden. Es ist auch möglich, ein vorgeformtes vulkanisiertes Elastomerenband zu verwenden, das auf dem Blech 4 mittels eines Klebstoffs aufgebracht wird. Dies ist jedoch wirtschaftlich nur für die Herstellung von Probedichtungen für Versuchs zwecke annehmbar.

Die vorstehend genannten Kupferösen haben alle die gleiche Stärke. Dies ist nicht immer erwünscht, da in Fällen, bei welchen man weiß, daß eine spezielle Fläche des Zylinderkopfes eine inhärente Schwäche hat und beim Festziehen der Befestigungselemente eine Verformung erleidet, es möglich ist, die Belastung durch Wahl geeigneter ösenstärken für jede gegebene Stelle oder für vorgegebene Stellen zu erhöhen bzw. zu verringern, um so die Verformung bzw. Verwindung auf ein Minimum zu reduzieren.

Da die Dichtungskonstruktionen gemäß der Erfindung auf faktisch inkompressiblem Kern mit relativ inkompressiblen ösen basieren, ist es möglich einerseits ein absolutes Minimum einer Drehmomentrelaxation und andererseits einen maximalen Dichtungsdruck um jede Zylinderbohrung herum zu erreichen. Die Vorteile, bei einer Dichtung die Parameter in der Konstruktion einzuschließen, die erforderlich sind,

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um an jeder öffnung genaue Dichtungszustände sowie eine genau verteilte Belastung der zugeordneten Befestigungselemente zu erreichen, liegen auf der Hand.

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Claims

ANSPRÜCHE

ίTJ Dichtung, bestehend aus einem Metallblech mit öffnungen, die an gewünschten Stellen durchgehende Kanäle begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß einige der öffnungen (5, 6) von Metallösen (8, 9) begrenzt sind und daß andere öffnungen (7) von einem Dichtungsstreifen (1o) aus einem vulkanisierten elastomeren Material umgeben sind.
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechende Dichtungsstreifen (1o) auf jeder Seite des Metallbleches (4) vorgesehen sind.
3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die von Metallösen (8, 9) begrenzten öffnungen (5, 6) die öffnungen sind, die in Betrieb der größten Abdichtungsbeanspruchung ausgesetzt sind.
4. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die von Metallösen (8, 9) begrenzten öffnungen (5, 6) die öffnungen sind, welche so angeordnet sind, daß sie eine Halterung bzw. Abstützung der Teile ermöglichen, die in Betrieb durch die Dichtung verbunden v/erden.
5. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Zylinderkopfdichtung, dadurch gekennzeichnet , daß alle Zylinderbohrungsöffnungen (5) und alle öffnungen (6), durch welche Befestigungseinrichtungen hindurchgehen, von Metallösen (8, 9) begrenzt sind, während jede öl- und/oder

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Wasseröffnung (7) von einem Dichtungsstreifen (1o) aus vulkanisiertem elastoiaeren Material umgeben ist.
6. Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die entsprechenden Dichtungsstreifen (1o) auf jeder Seite des Metallbleches

(4) vorgesehen sind.
7. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der vulkanisierte elastomere Dichtungsstreifen (1o) eine Stärke in einer Richtung senkrecht zur Fläche des Metallblechs (4) hat, die um 15 bis 3o % größer ist als die der Metallösen (8, 9) vor dem Gebrauch.
8. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der elastomere Dichtungsstreifen (1o) mittels eines Aufdruckverfahrens aufgebracht und in situ vulkanisiert ist.

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