DE3217329A1 - Zylinderkopfdichtung fuer hubkolben-brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1

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A 45 074 b Anmelder: ELRING Dichtungswerke GmbH

b - 201 Höhenstrasse 24

27. April 1982 7012 Fellbach

Zylinderkopfdichtung für Hubkolben-Brennkraftmaschinen

übliche Zylinderkopfdichtungen bestehen aus einem Trägerblech, welches beidseitig mit einer meist kunststoff-gebundenen Asbestfaser-Weichstoffauflage beschichtet ist. Diese Dichtungsplatte besitzt mehrere Öffnungen in Form eines oder mehrerer Brennraumdurchgänge sowie für den Durchgang von öl und Kühlwasser, wobei mindestens bei den Brennraumdurchgängen der Öffnungsrandbereich durch eine im Querschnitt ü-förmige Metallblecheinfassung umschlossen ist.

Die Entwicklung von Motoren immer höherer Leistung und leichterer Bauweise führt zu immer höher beanspruchten Bauteilen, welche verformungsfreundlich sind, d.h. dass sich diese bei der Montage und im Betrieb der Motoren elastisch verformen..

Diese Entwicklung macht Zylinderkopfdichtungen erforderlich, deren Weichstoff lagen anpassungsfähig und hochelastisch sein sollten, um die Zylinderkopfschrauben nicht zu stark anziehen zu müssen und trotz der Verformungen der gegeneinander abzudichtenden Motorenteile die Abdichtfunktion der Zylinderkopfdichtung zu gewährleisten.

überträgt man nun die bei den herkömmlichen Metall-Asbest-Zylinderkopf dichtungen üblichen Metallblecheinfassungen mit einem einem liegenden U entsprechenden Querschnitt auf Zylinderkopfdichtungen mit hochelastischen Weichstofflagen,

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so ergeben sich in noch höherem Maß als bei Metall-Asbest-Zylinderkopf dichtungen Dauerbiegebrüche an den übergängen der beiden die Dichtungsplatte übergreifenden Flanken der Metallblecheinfassungen in den sie verbindenen, den Brennraumdurchgang begrenzenden Steg der Metallblecheinfassungen,

die einer um so höheren

Schwingungsbelastung ausgesetzt sind, je grosser die Elastizität der Weichstofflagen ist.

Da die erwähnte Dauerbruchgefahr sogar schon bei herkömmlichen Metall-Asbest-Zylinderkopfdichtungen auftritt, hat man bei diesen die Metallblecheinfassungen für die Brennraumdurchgänge schon zweiteilig ausgeführt, wobei an jeder Flanke der Einfassung eine Art Kragen angeformt ist, der den Brennraumdurchgang begrenzt und sich mit dem Kragen der anderen Flanke überlappt (DE-OS 22 36 622). Nachteilig ist dabei jedoch der nicht unerhebliche Mehraufwand bei der Fertigung der Zylinderkopfdichtung.

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, dem dringenden Bedürfnis nach Zylinderkopfdichtungen mit hochelastischen Weichstofflagen und hoher Standzeit abzuhelfen. Ausgehend von einer Zylinderkopfdichtung mit mindestens einer von einer hochelastischen Graphitschicht gebildeten Weichstofflage sowie mit wenigstens einer, einen Brennraumdurchgang bildenden Öffnung, in deren Randbereich die Graphitschicht durch eine Metallblecheinfassung abgedeckt ist, lässt sich diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch lösen, dass eine Metallblecheinfassung mit nur einer einzigen, zur Dichtungsebene parallelen Flanke verwendet wird, welche zumindest im wesentlichen an der von letzterer abgewandten Öffnungsrandkante endet.

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Hochelastische Graphitschichten aus sogenanntem expandiertem Graphit sind bekannt und werden für die hochelastischen Weichstofflagen wegen ihrer Temperaturbeständigkeit sowie deshalb bevorzugt, weil sich mit ihrer Hilfe eine Asbestfaser-freie Zylinderkopfdichtung herstellen lässt. Eine erfindungsgemäss ausgebildete Brennraumdurchgang-Metallblecheinfassung hat den Vorteil, dass sie nur eine einzige tragende Flanke besitzt, aber dennoch die Schnittkante des Brennraumdurchgangs in der Weichstofflage abschirmt und umschliesst und so den Verbrennungsraum in eindeutiger Weise definiert. Andererseits besitzt sie nicht den aufgrund der Herstellung der zweiten Flanke der bekannten, im Querschnitt U-förmigen Metallblecheinfassungen bruchgefährdeten übergang zwischen dem die beiden Flanken der bekannten Metallblecheinfassungen verbindenen Steg und zumindest einer der beiden Flanken, und schliesslich lässt sich eine erfindungsgemässe Zylinderkopfdichtung kostengünstiger produzieren, da zur Herstellung der Metallblecheinfassungen diese nur ausgestanzt und mit Hilfe eines üblichen Ziehwerkzeugs ein Kragen hochgestellt werden muss, während der Fertigungsschritt des Umlegens des einen Kragenendes zur Bildung der zweiten Flanke entfällt.

Besitzen die erfindungsgemässen Zylinderkopfdichtungen einen Träger wie ein übliches Trägerblech, so können die hochelastischen Weichstofflagen mit dem Träger verklebt sein, es ist aber auch möglich, aus einem Trägerblech Verankerungszacken auszustanzen sowie hochzubiegen und die Weichstofflagen dann auf das Trägerblech aufzuwalzen.

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Anstelle expandierten Graphits können grundsätzlich auch andere hochelastische Weichstoffe Verwendung finden, ohne dass man auf die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile verzichten muss.

Zweckmässigerweise wird man die Metallblecheinfassung an der hochelastischen Weichstofflage dadurch verankern, dass ihr den Brennraumdurchgang durchgreifender Kragen mit seiner freien Kante beispielsweise einiae Zehntel Millimeter in die Weichstofflage eingedrückt wird, so dass sich eine Art Verklammerungseffekt ergibt. Dieses Eindrücken in die Weichstofflage kann entweder entlang der gesamten Kragenkante erfolgen oder aber sieht man an der Kragenkante z.B. zungenartige Ansätze vor, die die Öffnungsrandkante der Weichstofflage übergreifen. Alternativ oder zusätzlich kann die Flanke der Metallblecheinfassung durch Verkleben, Nieten, Punktschweissen oder dergleichen an der Dichtungsplatte befestigt werden.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellung einiger bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemässen Zylinderkopfdichtung; in der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 eine Draufsicht auf diejenige Seite einer

erfindungsgemässen Zylinderkopfdichtung, auf der die Flanken der Metallblecheinfassungen liegen, und

Fig. 2 bis 8 Teilschnitte nach der Linie 2-2 in Fig. 1

durch sieben verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemässen Metallblecheinfassung,

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Eine in Fig. 1 gezeigte Zylinderkopfdichtung 10 besitzt zwei Brennraumdurchgänge 12, die durch nicht bezeichnete öffnungen in der eigentlichen Dichtungsplatte gebildet werden. Die letztere ist aus einem Trägerblech 20 und zwei hochelastischen Weichstofflagen 16, 18 aufgebaut, welche über aus dem Trägerblech ausgestanzte und ausgebogene Verankerungszacken 22 mit dem Trägerblech zu einer Einheit verbunden sind. Es wäre aber auch möglich, die Weichstofflagen mit dem Trägerblech z.B. zu verkleben. Die Ränder 28 der die Brennraumdurchgänge 12 bildenden öffnungen der Dichtungsplatte werden durch Metallblecheinfassungen 14 umschlossen, welche eine Flanke 24 und einen Kragen 26 besitzen. Die Flanke 24 liegt flach auf der unteren Weichstofflage 18 auf, während der den Öffnungsrand 28 abdeckende Kragen 26 in die obere Öffnungsrandkante 30 der oberen Weichstofflage 16 leicht eingedrückt worden ist, wodurch sich ein die Metallblecheinfassung 14 an der Zylinderkopfdichtung haltender Verklammerungseffekt ergibt. Beim Anziehen der Zylinderkopf schrauben wird die Flanke 24 in die untere Weichstofflage 18 eingedrückt, wodurch sich eine höhere Verdichtung des Weichstoffs im Bereich der Brennraumdurchgänge 12 ergibt.

Die Ausführungsformen nach den Figuren 3 bis 8 werden im folgenden nur insoweit erläutert, als sie von der Ausführungsform nach Fig. 2 abweichen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 weist die Metallblecheinfassung 14· mit Flanke 24' und Kragen 26* am oberen Rand des letzteren mehrere, im Abstand voneinander angeordnete Klammeransätze 32' auf, über die und die Flanke 24' die

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Metallblecheinfassung 14' an der Dichtungsplatte gehalten wird.

Die Metallblecheinfassung 14" der Ausführungsform nach Fig. 4 besitzt am oberen Rand des Kragens 26" eine im Querschnitt hakenförmige Abkantung 32", die den Vorteil einer Stabilisierung der oberen Kante des Kragens 26" mit sich bringt und die zur Verankerung der Metallblecheinfassung in die obere Weichstofflage 16 eingedrückt werden könnte. Es ist aber auch möglich, die Metallblecheinfassung dadurch zu sichern, dass ihre Flanke 24" an der unteren Weichstofflage 18 befestigt wird, z.B. durch Kleben. Entsprechendes gilt für die Ausführungsform nach Fig. 5, bei der die Metallblecheinfassung 14"' teilweise zweilagig ausgebildet ist, indem ein Bereich 32"' auf den Kragen 26"' zurückgefaltet wurde.

Die Fig. 6 zeigt eine durchgehend doppellagige Metallblecheinfassung 14^, welche den Vorteil besitzt, dass der übergang zwischen Flanke 24^ und Kragen 26^ versteift wird und deshalb stabiler ist.

Besonders vorteilhaft ist unter Umständen eine Metallblecheinfassung 14^, wie sie die Fig. 7 zeigt, deren Querschnitt ungefähr die Form zweier rechtwinklig zueinander verlaufenden, geraden Stege aufweist, die einen kleinen Übergangsradius zwischen sich einschliessen. Der Kragen 26^ dieser Ausführungsform weist also keine Wölbung auf, lässt sich deshalb einfacher herstellen als ein gewölbter Kragen und man vermeidet so das Stauchen der Übergangszone zwischen Flanke 24^ und Kragen 26^, was dann der Fall wäre, wenn

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man dem letzteren eine Wölbung verleihen würde, wie dies bei den zuvor gezeigten Ausführungsformen der Fall ist. Ausserdem wird mit dieser Ausführung der störende Schadraum im Brennraumdurchgang minimiert.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 besitzt der Kragen einer Metallblecheinfassung 14*> eine Querschnittsform, die ungefähr einem V oder einem U mit zueinander nicht parallelen Schenkeln entspricht. Eine derartige Metallblecheinfassung ist besonders elastisch und anpassungsfähig.

Nachzutragen bleibt noch, dass bei Zylinderkopfdichtungen mit üblichen Weichstofflagen aus mit Bindemittel versetzten Asbestfasern schon Metallblecheinfassungen für die Brennraumdurchgänge bekanntgeworden sind, die im Bereich der Brennraumdurchgänge selbst den üblichen, U-förmigen Querschnitt besitzen, wobei jedoch an die eine Flanke der Metallblecheinfassungen zungenartige Ansätze angeformt sind, welche Metallblecheinfassungen für den Brennraumdurchgängen benachbarte Löcher für den Durchgang von Wasser oder Druck-Öl bilden. Im Bereich der Wasser- oder Drucköldurchgänge besitzen zwar auch diese bekannten Metallblecheinfassungen nur eine einzige Flanke und einen in die betreffende Öffnung eingreifenden Kragen, jedoch lässt sich dieser bekannte Einfassungsbereich mit den Metallblecheinfassungen von Brennraumdurchgängen weder hinsichtlich der Aufgabenstellung, noch der Beanspruchung vergleichen, so dass er den Erfolg des erfindungsgemässen Gedankens nicht nahezulegen vermochte.

Claims (7)

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   ANSPRÜCHE

   Π·/ Zylinderkopfdichtung mit mindestens einer von einer hochelastischen Graphitschicht gebildeten Weichstofflage sowie mit wenigstens einer einen Brennraumdurchgang bildenden öffnung, in deren Randbereich die Graphitschicht durch eine Metallblecheinfassung abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallblecheinfassung nur eine einzige zur Dichtungsebene parallele Flanke aufweist und zumindest im wesentlichen an der von letzterer abgewandten Öffnungsrandkante endet.
2. 2. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn ze ichnet, dass der Querschnitt der Metallblecheinfassung ungefähr die Form eines liegenden L aufweist, dessen den Öffnungsrand abdeckender Steg in Richtung auf das öffnungsZentrum gewölbt ausgebildet ist.
3. 3. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn ze ichnet, dass der Querschnitt der Metallblecheinfassung ungefähr die Form zweier rechtwinklig zueinander verlaufenden geraden Stege aufweist, die einen kleinen Übergangsradius zwischen sich einschliessen.

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4. 4. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der einen Öffnungsrandkante die Metallblecheinfassung zungenartige, die Öffnungsrandkante der Graphitschicht übergreifende Ansätze aufweist.
5. 5. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, dass das Blech der Einfassung im Bereich der einen Öffnungsrandkante im Querschnitt hakenartig nach innen und in Richtung auf seine Flanke abgekantet ist.
6. 6. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch ), .d ad u r c'h gekennzeichnet, dass das Blech der Einfassung im Bereich der einen Öffnungsrandkante auf sich selbst zurückgefaltet ist.
7. 7. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn ze ichnet, dass die Metallblecheinfassung mehrlagig ausgebildet ist.