DE3101921C2

DE3101921C2 - Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung

Info

Publication number: DE3101921C2
Application number: DE3101921A
Authority: DE
Inventors: Horst Dr.-Ing. Beyer; Klaus 5093 Burscheid Lönne; Klaus-Peter 5068 Odenthal Majewski
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Goetze GmbH
Priority date: 1981-01-22
Filing date: 1981-01-22
Publication date: 1982-10-14
Also published as: JPS57124156A; US4434989A; IT8124880A0; FR2498280B1; GB2091824B; IT1140057B; FR2498280A1; DE3101921A1; GB2091824A

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung, insbesondere eine Zylinderkopfdichtung aus imprägniertem Asbestfaservlies, mit mindestens einer Bewehrung vorzugsweise der Brennraumöffnung aus einer im Querschnitt etwa U-förmig über den Rand gebogenen Einfassung.

Zylinderkopfdichtungen für Verbrennungskraftmaschinen bestehen bevorzugt aus Stahlblechplatten oder gegebenenfalls metallisch verstärkten und imprägnierten Asbestfaservliesen. Sie besitzen Durchgangsöffnungen für die Brennräume, das Kühlmittel, das Schmiermittel und die Befestigungsschrauben. Insbesondere die Brennraumöffnungsbereiche und gegebenenfalls die Flüssigkeitsöffnungsbereiche sind zur Erhöhung der Dichtpressung und des Dichtpressungsdruckes mit im Querschnitt U-förmig über den Öffnungsrand gebogenen Einfassungen meist aus Metall abgedeckt. Gegebenenfalls können zur Erhöhung der Mikro- und Makroabdichtung und zum besonderen Schutz gegen die Medien die Außenflächen der Bördel ganzflächig mit Kunststoffüberzügen versehen sein.

Im motorischen Betrieb werden Zylinderkopfdichtungen neben ihrer statischen Belastung in axialer Richtung auch durch Schiebebewegungen von Motorblock und Zylinderkopf in radialer Richtung beansprucht Wie in der Reinz-Firmenschrift »Informationen aus der Dichtungstechnik« Heft 10, 1975, Seite 32, beschrieben, werden diese Schiebebewegungen hauptsächlich durch die wechselnde thermische Ausdehnung und Zusammenziehung von Motorblock und Zylinderkopf während der wechselnden Aufheizung und Abkühlung des Motors im Betriebszustand verursacht Insbesondere bei Motoren mit Zylinderköpfen aus Aluminium und Motorblöcken aus Gußeisen kommt es wegen der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung der beiden Metalle zu Relativbewegungen der beiden Teile, zwischen denen die dazwischenliegende Zylinderkopfdichtung allmählich zerrieben und dann undicht wird.
Bei Zylinderkopfdichtungen werden auch die Einfassungsbleche beansprucht Und zwar kommt es vor allem im Bereich der Krümmungen an den Schnittflächen der Öffnungen zu Bördelbrüchen, von denen ausgehend die gesamte Einfassung zerstört wird. Nach beispielsweise der DE-PS 16 50 026 ist man bisher der Ansicht daß allein Schwingungen zwischen Motorblock und Zylinderkopf in axialer Richtung die Krümmung der Einfassung auf Biegung beanspruchen und dort Brüche erzeugen. Man hat daher versucht, die Bördel durch Einlagen von Federringen und/oder durch eine besondere Formgebung des Krümmungsbereiches besonders biegefest zu gestalten. Bördelbrüche werden auf diese Weise aber nicht völlig vermieden.

Zur Vermeidung des Verschleißes der Dichtflächen von Zylinderkopfdichtungen durch Schiebebewegungen von Motorblock und Zylinderkopf ist es nach der US-PS 41 03 913 bekannt, die Dichtflächen von metallischen Dichtungen ohne Einfassungen der Durchgänge mit ganzflächigen reibungsmindernden Oberzügen auf der Basis von Fluorpolymeren mit Zusätzen an Molybdänsulfid tu versehen. Durch die damit herabgesetzte Gleitreibung wird die Kraftübertragung auf die Dichtflächen und damit die beschiebene Zerstörung der Dichtung verhindert. Allerdings ist bei derartigen Dichtungen die Amplitude der Schiebebewegung von Motorblock und Zylinderkopfdichtung aufgrund der Gleitschicht wesentlich gesteigert. Die stärkeren Verschiebungen verringern die Mikro- und Makroabdichtung der Dichtung insbesondere gegenüber heißen Brenngasen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zylinderkopfdichtung mit Einfassungen insbesondere an Brennraumöffnungen für bevorzugt den Einsatz in Verbrennungskraftmaschinen mit Zylinderköpfen aus Aluminium und Motorblöcken aus Gußeisen zu schaffen, wobei die Einfassungen gegen Brüche weitgehend geschützt sind, und deren Mikro- und Makroabdichtung gewährleistet ist. Die Dichtung soll zugleich einfach und kostensparend herzustellen sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Zylinderkopfdichtung gelöst, deren äußere Einfassungsschenkelflächen auf der Seite zum Zylinderkopf und/oder zum Motorblock mit einer die Gleitreibung herabsetzenden Beschichtung versehen sind. Die Restflächenbereiche sind frei von einer derartigen Beschichtung. Solche Beschichtungen sind bevorzugt die an sich bekannten Gleitbeschichtungen aus Polytetrafluoräthylen oder die handelsüblichen Gleitlacke mit oder ohne

31 Ol 921

Zusätze an festen Gleitsubstanzen wie Molybdändisulfid. Graphit oder Bornitrid Die Dicke der Schicht richtet sich nach dem Anwendungsfall und liegt bevorzugt zwischen 0,1 und 0,001 mm.

Falls erforderlich, kann die Gleitbeschichtung auch insbesondere bei Büchsenmotoren Tiber die Bördelschenkel hinaus eine anschließende Zone der Dichtungsplatte mit überdecken.

Die erfindungsgemäße Dichtung wurde m Motoren mit Zylinderköpfen aus Aluminium und Motorblöcken aus Gußehcn getestet, bei denen zur Simulation extremer Schiebebewegungen der Zylinderkopf in kurzen Zyklen aufgeheitzt und abgekühlt wurde und mit den Werten von herkömmlichen Dichtungen ohne Gleitbeschichtung und mit Dichtungen mit ganzflächigen Gleitbeschichtungen verglichen. Dabei wurde überraschenderweise gefunden, daß bei der erfindungsgemäßen Dichtung keine Bördelbrüche mehr auftraten, während an der herkömmlichen Dichtung mehrfach Bördelbrüche beobachtet wurden. Im \ergleich zur ganzflächig beschichteten Dichtung waren die gemessenen Schiebeamplituden deutlich gesunken. Die Makro- und Mikroabdichtungen der erfindungsgemäßen Dichtung war gut und lag im Bereich tolerierbarer Grenzen.

Und zwar scheint für den Bördelbruch entgegen der Annahme der DE-PS 16 50 026 nicht die Schwingungsbewegung von Zylinderkopf und Motorblock ausschließlich verantwortlich zu sein, sondern wesentlicher sind offensichtlich die Schiebebewegungen der beiden Teile. Und zwar erfolgt offensichtlich bei herkömmlichen unbeschichteten Einfassungen durch Reibung eine starke Kraftübertragung auf die Einfassung, so daß bei Relativbewegungen die Bördel zur Seite des sich stärker ausdehnenden Zylinderkopfes verzogen und dabei im Bereich der Biegungen unter Rißbildung beansprucht werden. Die erfindungsgemäße Gleitbeschichtung der äußeren Bördelflächen verringert die Reibung und damit eine Kraftübertragung, die zu Bruch führt. Die erfindungsgemäß fehlende Gleitbeschichtung der Restflächen bremst die Schiebebewegung von Zylinderkopf und Motorblock auf ein Minimum herab. Gegenüber einer ganzflächig mit einer Gleitschicht überzogenen Dichtung besitzt die Dichtung eine ausreichende Mikro- und Makroabdichtung.

Da die Erfindung bevorzugt ohnehin auf nach der DE-AS 23 04 558 imprägnierte Zylinderkopfdichtungen angewendet wird, deren Weichstoff eine hohe Festigkeit besitzt, kann dort die erhöhte Reibung keine Zerstörung hervorrufen. Es wurde sogar gefunden, daß die Restflächenbereiche mit an sich bekannten, die Reibung vergrößernden Schichten mit Bremswirkung oder Klebewirkung wie aus Elastomeren, speziellen Kunstharzen oder Wasserglas mit oder ohne Zusätze an reibungsvergrößernden Feststoffen wie Quarz- oder Korundpulver zur Erhöhung des Bremseffektes beschichtet sein können. Gegebenenfalls werden die Gleit- und/oder Bremsschichten zusätzlich mit die Mikroabdichtung verbessernden Schichten Oberzogen.

Da ferner die Schiebebewegung zwischen Zylinderkopf und Motorblock in den äußeren Zonen stärker als in den inneren Zonen der Dichtung ist und somit die Einfassungen unterschiedlich stark beansprucht werden, genügt es, wenn die Einfassungen nur partiell mit einer Gleitschicht versehen werden. Bevorzugt werden bei

ίο Dichtungen für Mehrzylindermotoren nur die Bördelschenkelflächen der äußeren öffnungen an deren Stirnflächen partiell beschichtet.

Während die erfindungsgemäße Beschichtung überwiegend bei Zylinderkopfdichtungen aus Weichstoff oder Metall angewendet wird, kann die Erfindung auch bei anderen, auf Schiebebewegung belasteten Dichtungen eingesetzt werden. Dies sind im Kraftfahrzeug Auspuffflanschdichtungen oder ölwannenabdichtungen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Abbildungen näher erläutert. Und zwar zeigen die

F i g. 1 bis 5 Querschnittsbilder durch Zylinderkopfdichtungen im Brennraumbreich. Die
F i g. 6 zeigt die Aufsicht auf eine partiell beschichtete Zylinderkopfdichtung.

In den Figuren ist 1 die Zylinderkopfdichtungsplatte mit der U-förmig über den Rand der Brennraumöffnung 3 gebogenen Einfassung 2.

In Fi g. 1 ist die obere, den Zylinderkopf berührende Einfassungsschenkel-Außenfläche 5 mit einem Gleitüberzug 4 aus Fluorpolymer versehen.

In der F i g. 2 sind beide äußere Schenkelflächen 5, 6 der Einfassung 2 mit einer Gleitschicht 4,7 versehen.
In der Fig.3 ist der zum Zylinderkopf zeigende Restflächenbereich 8 der Dichtung 1 zusätzlich mit einer die Gleitung bremsenden Beschichtung 9 versehen.

Die Fig.4 entspricht der Ausführungsform der F i g. 3, bei der die Gleitbeschichtung 4 zusätzlich mit einer die Mikroabdichtung verbessernden Schicht 10 versehen ist.

In Fig.5 ist die obere Dichtfläche der Dichtung 1 ganzflächig mit einer Klebeschicht 11 versehen. Der obere Einfassungsschenkel 5 ist zusätzlich mit einer Gleitbeschichtung 12 überdeckt, so daß die Klebeschicht 11 die Haftung der Gleitbeschichtung 12 verbessert und im Restflächenbereich 8 die Gleitbewegung abbremst.

In F i g. 6 ist 1 die Zylinderkopfdichtung in Ansicht mit vier nebeneinanderliegenden Brennraumöffnungen 3, die jeweils mit einer Einfassung 2 versehen sind. Die Einfassungen 2 an den beiden äußeren Brennraumöffnungen 3' und 3", die am stärksten auf Schiebebewegung belastet sind, sind partiell im Sektor 13 an den äußeren Stirnflächen 14 der Dichtung 1 mit einer Gleitschicht 4 versehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 31 Ol 921

1. Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung aus imprägniertem Asbestfaservlies, mit mindestens einer Bewehrung vorzugsweise der Brennraumöffnung aus einer im Querschnitt etwa U-förmig über den Rand gebogenen Einfassung, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schenkelfläche (5,6) der Einfassung (2) auf der zum Zylinderkopf und/oder der zum Motorblock zugewandten Seite mit einer die Gleitreibung herabsetzenden Beschichtung (4, 7) versehen and, während die Restflächenbereiche (8) im wesentlichen frei von einer Gleitbeschichtung sind.

2. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitbeschichtungen (4,7) aus an sich bekanntem Fluorpolymer oder Gleitlack mit oder ohne Zusätze an Festschmierstoffen wie Graphit, Molybdändisulfid oder Bornitrid bestehen.

3. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitbeschichtung (4, 7) mit einer Dicke von 0,01 bis 0,1 mm aufgetragen ist

4. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Restflächenbereiche (8) ein- oder beidseitig mit einer die Gleitreibung erhöhenden Schicht (9, It) versehen sind.

5. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Gleitbeschichtung (4,7) und/oder die Bremsbeschichtung (9, 11) eine die Mikroabdichtung verbessernde Schicht (10) aufgetragen ist.

6. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfassungsschenkel (5, 6) nur partiell im Bereich der größten Schiebebewegungen mit einer Gleitschicht (4, 7) versehen sind.

7. Flachdichtung nach Anspruch 6 für Mehrzylinder-Reihen-Motoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfassungsschenkelflächen (5,6) an den beiden äußeren Brennraumöffnungen (3', 3") im stirnseitigen Bereich (13) mit einer Gleitschicht (4, 7) versehen sind.