DE3217329C2

DE3217329C2 - Zylinderkopfdichtung

Info

Publication number: DE3217329C2
Application number: DE3217329A
Authority: DE
Inventors: Rudolf 7441 Grafenberg Bindel; Wilhelm 7435 Hülben Kullen
Original assignee: Elring Dichtungswerke GmbH
Current assignee: Elring Dichtungswerke GmbH
Priority date: 1982-05-08
Filing date: 1982-05-08
Publication date: 1985-10-10
Also published as: GB2119877A; GB2119877B; FR2526508B1; JPS58204949A; ES279040Y; BR8301831A; FR2526508A1; US4465287A; IT8319900A0; SE8302527D0; GB8310923D0; IT1163139B; DE3217329A1; ES279040U; SE8302527L

Abstract

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. Um bei hochelastischen Weichstofflagen Dauerbrüche der Metallblecheinfassung von Brennraumdurchgängen zu vermeiden, wird die Metall blech einfassung im Bereich eines Brennraumdurchgangs mit nur einer einzigen, zur Dichtungsebene parallelen Flanke versehen und ihr, den Brennraumdurchgang begrenzender Kragen endet an der von der Einfassungsflanke abgewandten Öffnungsrandkante.

Description

Übliche Zylinderkopfdichtungen für Hubkolben-Brennkraftmaschinen bestehen aus einem Trägerblech, welches beidseitig mit einer meist kunststoffgebundenen Asbestfaser-Weichstoffauflage beschichtet ist. Diese Dichtungsplatte besitzt mehrere Öffnungen in Form einer oder mehrerer Brennraum-Durchgangsöffnungen sowie für den Durchgang von Öl und Kühlwasser, wobei mindestens bei den Brennraum-Durchgangsöffnungen der Öffnungsrandbereich durch eine im Querschnitt C-förmige Metallblecheinfassung umschlossen ist.

Die Entwicklung von Motoren immer höherer Leistung und leichterer Bauweise führt zu immer höher beanspruchten Bauteilen, weiche sich bei der Montage und im Betrieb elastisch verformen. Diese Entwicklung macht Zylinderkopfdichtungen erforderlich, deren Weichstofflagen 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.

Für hochelastische Weichstofflagen sind Graphitschichten aus sogenannten expandiertem Graphit wegen ihrer hohen Elastizität, ihrer Temperaturbeständigkeit sowie deshalb vorteilhaft, weil sich mit ihrer Hilfe eine asbestfaser-freie Zylinderkopfdichtung herstellen läßt. Anstelle expandierten Graphits können grundsätzlich auch andere hochelastische und hochtemperaturbeständige Weichstoffe Verwendung finden.
Überträgt man nun aber die bei den herkömmlichen Metall-Asbestfaser-Zylinderkopfdichtungen üblichen Metallblecheinfassungen mit C-förmigem Querschnitt auf Zylinderkopfdichtungen mit hochelastischen Weichstofflagen, so ergeben sich in noch höherem Maß als bei

to Metall-Asbestfaser-Zylinderkopfdichtungen Dauerbiegebrüche an den Übergängen der beiden die Dichtungsplatte übergreifenden Flanken der Metallblecheinfassungen in den diese Flanken miteinander verbindenden, die Brennraumdurchgangsöffnung begrenzenden Steg

der Metallblecheinfassungen, denn diese Übergänge sind einer um so höheren Schwingungsbelastung ausgesetzt, je größer die Elastizität der Weichstofflagen ist.

Da die erwähnte Dauerbruchgefahr sogar schon bei herkömmlichen Metall-Asbestfaser-Zylinderkopfdichtungen auftritt, hat man bei diesen die Metallblecheinfassungen für die Brennraumdurchgangsöffnungen schon zweiteilig ausgeführt, wobei an jeder Flanke der Einfassung eine Art Kragen angeformt ist, der den Kragen der anderen Flanke überlappt und zusammen mit diesem die Brennraumdurchgangsöffnung begrenzt (DE-OS 22 36 622). Nachteilig ist dabei jedoch nicht nur der erhebliche Mehraufwand bei der Fertigung der Zylinderkopfdichtung, sondern bei Anwendung dieser zweiteiligen Metallblecheinfassung auf Zylinderkopfdichtungen mit hochelastischen Weichstofflagen würde der im Überlappungsbereich abgedeckte Kragenteil im Betrieb des Motors an der Grenze der Überlappung abgeschert werden, da die ihm benachbarte Flanke unter der Wirkung der hochelastischen Weichstofflage nach jeder Druckbeanspruchung der Zylinderkopfdichtung wieder zurückfedern würde.

Im Hinblick auf die vorstehend erläuterten Eigenschaften moderner Hubkolben-Brennkraftmaschinen befaßt sich die Erfindung mit 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, welche einen

den Öffnungsrand abdeckenden, umlaufenden Kragen aufweist, und der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine solche Zylinderkopfdichtung so zu gestalten, daß die Gefahr eines Dauerbiegebruchs an einem Übergang des eine Brennraumdurchgangsöffnung begrenzenden Stegs in eine eine Weichstofflage übergreifende Flanke der Metallblecheinfassung vermindert wird. Diese Aufgabe läßt sich erfindungsgemäß dadurch lösen, daß die Metallblecheinfassung nur eine einzige, zur Dichtungsebene parallele Flanke aufweist und der den Öffnungs- rand abdeckende Kragen an der von der Flanke abgewandten Öffnungsrandkante endet. Eine solche Metallblecheinfassung für einen Brennraumdurchgang hat den Vorteil, daß sie nur eine einzige tragende Flanke besitzt, aber dennoch die Schnittkante der Öffnung in der Weichstofflage abschirmt und umschließt und so den Verbrennungsraum in eindeutiger Weise definiert. Außerdem besitzt sie nicht den aufgrund der Herstellung der zweiten Flanke der bekannten, im Querschnitt C-förmigen Metallblecheinfassungen bruchgefährdeten

Übergang zwischen dem die beiden Flanken der bekannten Metallblecheinfassungen verbindenden Steg und zumindest einer der beiden Flanken, und schließlich läßt sich eine erfindungsgemäße Zylinderkopfdichtung

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kostengünstiger produzieren, da zur Herstellung der Metallblecheinfassungen diese nur ausgestanzt und mit Hilfe eines üblichen Ziehwerkzeugs ein Kragen hochgestellt werden muß, während der Schritt des Umlegens des einen Kragenendes zur Bildung der zveiten Flanke entfällt.

Bei Zylinderkopfdichtungen mit üblichen Weichstofflagen aus mit Bindemittel versetzten Asbestfasern sind schon Metallblecheinfassungen für die Brennraumdurchgangsöffnungen bekannt geworden, die im Bereich der Brennraumdurchgangsöffnungen selbst den üblichen, C-förmigen Querschnitt besitzen, wobei jedoch an die eine Flanke der Metallblecheinfassungen zungenartige Ansätze angeformt sind, welche Metallblecheinfassung für den Brennraumdurchgangsöffnungen benachbarte Löcher für den Durchgang von Wasser oder Drucköl bilden und dort nur eine einzige Flanke und einen in die Durchgangsöffnung für Wasser oder Drucköl eingreifenden Kragen besitzen.

Weist eine erfindungsgemäße Zylinderkopfdichtung einen Träger wie ein übliches Trägerblech auf, 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. Auch kann die Metallblecheinfassung für den Brennraumdurchgang mehrlagig ausgebildet sein.

Zweckmäßigerweise wird man die Metallblecheinfassung an der hochelastischen Weichstofflage dadurch verankern, daß ihr den Brennraumdurchgang durchgreifender Kragen mit seiner freien Kante beispielsweise einige 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, vorteilhafter ist es jedoch, den Kragen mit zungenartigen, die Öffnungsrandkante der Graphitschicht übergreifenden Ansätzen zu versehen. Alternativ oder zusätzlich kann die Flanke der Metallblecheinfassung durch Verkleben, Nieten, Punktschweißen oder dergleichen an der Dichtungsplatte befestigt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter, in der Zeichnung dargestellter Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf diejenige Seite einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung, auf der die Flanken der Metallblecheinfassungen liegen, und

F i g. 2 bis 8 Teilschnitte nach der Linie 2-2 in F i g. 1 durch sieben verschiedene Ausführungsformen.

Eine in F i g. 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, weiche 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 Öffnungsrandkantc 30 der oberen Weichstofflage 16 leicht eingedrückt worden ist, wodurch sich ein die Metallblecheinfassung 14 an der Zylinderkopfdichtung haltender Verklammerungseffekt ergibt. Beim Anziehen der Zylinderkopfschrauben wird die Flanke 24 in die untere Weichstofflage 18 eingedruckt, wodurch sich eine höhere Verdichtung des Weichstoffs im Bereich der Brennraumdurchgänge 12 ergibt.

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

Bei der Ausführungsform nach F i g. 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 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 F i g. 6 zeigt eine durchgehend doppellagige Metallblecheinfassung 14⁴, welche den Vorteil besitzt, daß der Übergang zwischen Flanke 24⁴ und Kragen 26⁴ versteift wird und deshalb stabiler ist.

Besonders vorteilhaft ist unter Umständen eine Metallblecheinfassung 14⁵, wie sie die F i g. 7 zeigt, deren Querschnitt ungefähr die Form zweier rechtwinklig zueinander verlaufenden, geraden Stege aufweist, die einen kleinen Übergangsradius zwischen sich einschließen. Der Kragen 26⁵ 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 24⁵ und Kragen 26⁵, was dann der Fall wäre, wenn 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 F i g. 8 besitzt der Kragen 26⁶ einer Metallblecheinfassung 14^b eine Querschnittsform, die ungefähr einem V oder einem U mit zueinander nicht parallelen Schenkeln entspricht. Eine derartige Metallblecheinfassung ist besonders elastisch und anpassungsfähig.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

32 Yl 329 Patentansprüche:

1. 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, welche einen den Öffnungsrand abdeckenden, umlaufenden Kragen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallblecheinfassung (14) nur eine einzige, zur Dichtungsebene parallele Flanke (24) aufweist und der den Öffnungsrand (28) abdeckende Kragen (26) an der von der Flanke (24) abgewandten Öffnungsrandkante (30) endet.

2. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (26) in Richtung auf das Öffnungszentrum gewölbt ausgebildet ist.

3. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch Ϊ, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Metaliblecheinfassung (14⁵) ungefähr die Form eines liegenden L aufweist, dessen rechtwinklig zueinander verlaufende Schenkel (24⁵, 26⁵) einen kleinen Übergangsradius zwischen sich einschließen.

4. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (26') zungenartige, die Öffnungsrandkante der Graphitschicht (16) übergreifende Ansätze (32') aufweist.

5. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech des Kragens (26") im Querschnitt hakenartig von der Öffnung (12) weg und in Richtung auf seine Flanke (24") abgekantet ist.

6. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Blech des Kragens (26'") von der Öffnung (12) weg auf sich selbst zurückgefaltet ist.