DE3224676A1

DE3224676A1 - Flachdichtung, insbesondere zylinderkopfdichtung

Info

Publication number: DE3224676A1
Application number: DE19823224676
Authority: DE
Inventors: Horst Dr.-Ing. Beyer; Hans-Rainer Dr. 5093 Burscheid Zerfaß
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Goetze GmbH
Priority date: 1982-07-02
Filing date: 1982-07-02
Publication date: 1984-01-12

Description

Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung.
Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung für eine Werbrennungskraftmaschine, bestehend aus Weichstoffmaterial und mindestens einer Hartstoffträgerplatte.
Weichstoffzylinderkopfdichtungen für Verbrennungskraftmaschinen bestehen in der Praxis meist aus einem Trägerblech und beidseitig aufgepreßten und / oder aufgewalzten Weichstoffplatten. Das Trägerblech ist bevorzugt ein perforiertes Rauhzackenblech, dessen beidseitig nach außen gebogenen und ausgestanzten Zacken die mechanische Verklammerung der Weichstoffschichten bewirken. Die Weichstoffschichtplatten sind bevorzugt Asbestfaservliese, die als Bindemittel Kunstharze oder Elastomere enthalten. Gegebenenfalls sind die Weichstoffschichten vor allem zur Erzielung ihrer Festigkeit und Abdichtgüte zusätzlich imprägniert, und die Dichtflächen sind beispielsweise zur Erzielung nicht klebender Eigenschaften mit dünnen Oberzügen versehen.
Die bisher für Zylinderkopfdichtungen eingesetzten Asbestfasermaterialien sollen vor allem wegen der gesundheitsgefährdenden Wirkung in der Zukunft durch andere Weichstoffmaterialien ersetzt werden. Asbest ist andererseits aber in Bezug auf seine physikalischen Eigenschaften der ideale Werkstoff für die Herstellung von Zylinderkopfdichtungen.
So können Asbestfasern zusammen mit polymeren Bindemitteln leicht zu Asbestfaservliesen verarbeitet werden, die eine hervorragende Festigkeit besitzen, und deren Verformungswiderstand auch bei hohen Dichtpressungsdrücken der Dichtung die gewünschte Abdichtgüte verleiht. Darüberhinaus ist Asbest auch bei höheren Temperaturen beständig, er wirkt thermisch isolierend und ist gegenüber nahezu allen abzudichtenden Medien ausreichend beständig. Die ersatzweise anstelle von Asbestfasern vorgeschlagenen Fasern sind anorganischen oder organischen, synthetischen oder metallischen Ursprunges.
Die aus diesen Fasern hergestellten Faservliese besitzen allerdings meist nicht alle optimalen Eigenschaften der Asbestfaservliese zugleich. So sind sie beispielsweise entweder nicht ausreichend temperaturbeständig oder ihre Festigkeit und ihr Verformungswiderstand reichen nicht aus.
In anderen Fällen bestehen Zylinderkopfdichtungen aus Metallblechen, wie vor allem aus Stahlblechen. Diese Werkstoffe sind allerdings sehr verformungssteif, so daß Zylinderkopfdichtungen aus Stahlblechen meist nur in Motoren mit sehr hohen Dichtpressungsdrücken eingesetzt werden können. In anderen Fällen hat man schon versucht, Plattenmaterialien auf der Basis von Kunstharzen oder von Elastomeren zu verwenden. Diese Werkstoffe sind aber entweder auch zu verformungssteif oder sie sind, vor allem wenn sie weicher sind, nicht ausreichend temperatur - und medienbeständig, so daß der Ersatz für Zylinderkopfdichtungen nur begrenzt möglich ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein für insbesondere die Herstellung von Flachdichtungen, insbesondere Zylinderkopfdichtungen, geeignetes Weichstoffmaterial zu schaffen, welches verbesserte physikalische isenschaften, insbesondere in Bezug auf seine Festigkeitsbette, seine Verformungskennwerte und seine Besbadndigkeitswerte, besitzt. Die Werkstof,platten sollen in erster Linie aus einem Fasermaterial bestehen, in dem Asbestfasern mög- lichst vollständig durch andere Faserstoffe ersetzt sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Flachdichtungsmaterial gelöst, welches aus mindestens einer Hartstoffträgerplatte besteht, auf die ein - oder beidseitig jeweils mindestens zwei übereinanderliegende Weichstoffplatten aufgetragen sind. Das Flachdichtungsmaterial besteht bevorzugt aus einer Hartstoffträgerplatte und ein - oder beidseitig jeweils zwei übereinanderliegend aufgetragenen Weichstoffplatten. Die Hartstoffträgerplatte ist bevorzugt ein Rauhzackenblech, dessen Zackenhöhe größer als die Dicke der unmittelbar auf dem Blech liegenden ersten Weichstoffschicht ist, so daß beim Aufwalzen und / oder Aufpressen beide Weichstoffplatten mit der Trägerplatte mechanisch verklammert werden. Der Verbund kann gegebenenfalls auch durch Kleben alleine oder in Verbindung mit der mechanischen Verklammerung über die Rauhblechzacken erfolgen. Durch eine zusätzliche Imprägnation der Weichstoffplatten kann der Verbund der einzelnen Schichten wesentlich gesteigert werden.
Die im Verbund übereinanderliegenden Weichstoffschichten besitzen bevorzugt etwa die gleiche Dicke. Sie bestehen aus Asbestfaservliesen oder aber auch aus Faservliesen mit organischer oder anorganischer Faser synthetischen oder natürlichen Ursprunges, die gegebenenfalls in Mischung untereinander eingesetzt sind. Im Sinne der Erfindung können die Weichstoffplatten jedoch auch aus Kunststoffen oder Elastomeren bestehen.
Bevorzugt besitzen die übereinanderliegenden Weichstoffplatten unterschiedliche physikalische und technologische Eigenschaften, aus denen sich die gesamten Eigenschaften des Dichtungsmaterials additiv ergänzen. Und zwar sind, wenn die Dichtungsplatte aus einem Trägerblech und beidseitig jeweils zwei übereinanderliegenden Weichstoffplatten besteht, auf das Trågerblech direkt beidseitig zunächst je eine Schicht aus Weichstoffmaterial mit gleichen physikalischen Eigenschaften aufgetragen, und darauf sind anschliessend beidseitig jeweils eine Weichstoffplatte mit gleichen physikalischen Eigenschaften aufgetragen, die sich jeweils von den physikalischen Eigenschaften der unmittelbar auf der Trägerplatte liegenden Weichstoffplatten unterschieden.
Dem Fachmann steht es allerdings frei, entsprechend den Anforderungen der spezifischen Anwendungsfälle Weichstoffplatten mit unterschiedlichen Eigenschaften in beliebiger Reihenfolge zu kombinieren. Bevorzugt können kombiniert werden Faserstoffvliesplatten aus gleichen oder unterschiedlichen Faserwerkstoffen mit unterschiedlichen Faserlängen, mit unterschiedlicher Porosität der Faservliese und / oder mit unterschiedlicher Imprägnation der Faserstoffvliesplatten. Im Sinne der Erfindung können jedoch auch Kunstharz - oder Elastomerplatten untereinander oder in Verbindung mit Faserstoffvliesplatten miteinander kombiniert werden oder das Weichstoffflachdichtungsmaterial kann aus der Trägerplatte und ein - oder beidseitig mindestens zwei übereinanderliegenden Weichstoffplatten gleicher Beschaffenheit bestehen.
Durch die Erfindung ist somit der Fachmann in der Lage, durch Kombination von Weichstoffmaterialien insbesondere unterschiedlicher Eigenschaften relativ einfach ein Flachdichtungsmaterial herzustellen, welches dem spezifiscien Anwendungsfall angepaßt ist. Insbesondere können so zur Herstellung der Zylinderkopfdichtungen auch asbestfreie Werkstoffe ein- gesetzt werden, deren physikalische Eigenschaften alleine alle optimalen Eigenschaften von Asbestfasermaterialien noch nicht erreichen, die aber in Kombination mit Weichstoffplatten anderer Beschaffenheit einen vollwertigen Ersatz für asbestfaserhaltiges Flachdichtungsmaterial ergeben. Das insbesondere für die Herstellung von Zylinderkopfdichtungen verwendete Flachdichtungsmaterial kann im Sinne der Erfindung auch für Flachdichtungen mit ähnlicher Belastung wie für Auspuffflanschdichtungen oder Dichtungen im Apparatebau verwendet werden.
Anhand der Abbildungen 1 bis 5 werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Und zwar zeigen: Figuren 1 bis 5 Querschnitte durch die verschiedenen Flachdichtungslaminate.
In der Figur 1 ist 1 das Trägerblech mit den Rauhzacken 2, die etwa die Höhe der darüberliegenden Weichstoffschichten 4,5 besitzen. Auf das Trägerblech ist beidseitig zunächst ein Asbestfaservlies 4 mit relativ kurzer Asbestfaser 3 aufgewalzt, und darauf ist beidseitig ein Asbestfaservlies 5 mit relativ langer Asbestfaser 6 aufgetragen. Die langen Rauhblechzacken 2 durchstoßen beide aufliegenden Asbestfaservliesplatten 4,5, so daß diese untereinander und mit dem Trägerblech 1 mechanisch verankert werden. Die beiden Weichstoffschichten sind etwa gleich dick. Auf diese Weise können auch die relativ kurzen und preiswerten Asbestfasern 3 zur Herstellung von Flachdichtungsmaterial verwendet werden, welches gute Festigkeitswerte besitzt.
In Figur 2 sind auf das Rauhzackenblech 1 beidseitig je eine Schicht 7 aus einem ZellstoffaservIis mit relativ langer Zellulosefaser 8 und darauf beidseitig je eine Schicht 9 aus einem hochtemperaturbeständigen Polyamidfaservlies mit relativ kurzer Polyamidfaser 10 aufgetragen. Das relativ weiche Zellstoffaservlies ist relativ wenig fest und hat geringe Temperatur - und Medienbeständigkeit, es besitzt allerdings den für eine Zylinderkopfdichtung erforderlichen Verformungswiderstand. Das Polyamidfaservlies 10 ist zwar relativ verformungssteif, es besitzt aber vor allem eine hervorragende Temperatur - und Medienbeständigkeit und Zugfestigkeit, so daß durch die Summierung der technologischen Eigenschaften der beiden Faservliese 7,9 ein hervorragendes Zyl inderkopfdichtungsflachdichtungsmaterial geschaffen ist.
In Figur 3 besteht das Flachdichtungsmaterial aus einer Rauhzackenblechträgerplatte 1 und beidseitig aufgetragenen, je zwei übereinanderliegenden Faservliesen 11 gleicher Beschaffenheit und Dicke aus einem Gemisch von 25 Teilen Polyamidfasern und 75 Teilen Zellulosefasern. In Teil a der Abbildung ist das Fasermaterial imprägniermittelfrei, während in Teil b der Abbildung, durch die Punktierung 12 angedeutet, die Dichtung anschließend imprägniert wurde.
In Figur 4 ist auf das Trägerblech 1' zunächst beidseitig je ein Faservlies 11 aus Polyamidzellulosefasergemisch aufgetragen. Anschließend wurde lediglich auf die obere Weichstofffaserschicht 111 eine zusätzliche Asbestfaservliesschicht 13 aufgetragen.
In Figur 5 ist die Träserplatte 14 ein einfaches Metallblech, auf das zunächst beidseitig ein Polyamidfaserviies 15 aufgetragen ist. Auf beiden Seiten ist darauf anschließend eine Elastomerschicht 16 auf Basis von Silikonkautschuk aufgetragen. Die insgesamt fünf Platten 14,15,16 sind durch Klebstoffschichten 17 untereinander verbunden.

Claims

Patentansprüche: 1 ti Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, bestehend aus Weichstoffplattenmaterial und mindestens einer Hatstoffträgerplatte aus bevorzugt einem Rauhzackenblech, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Hartstoffträgerplatte ( 1,14 ) ein - oder beidseitig mindestens zwei übereinanderliegende Weichstoffschichten ( 4,5,7,9,11,13, 15,16 ) vorgesehen sind.
2 . Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Trägerplatte ( 1,14 ) beidseitig je zwei Weichstoffschichten ( 4,5,7,9,11,15,16 ) vorgesehen sind.
3 . Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 und / oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte ( 1 ) ein'Rauhzackenblech ist, dessen Rauhzacken ( 2 ) eine größere Höhe als die der ersten Weichstoffschicht ( 4,7,11 ) besitzen.
4 . Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichstoffschichten ( 15,16 ) und die Trägerplatte ( 14 j untereinander durch Klebschichten ( 17 ) verbunden sind.
Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Buf der Trägerplatte übereinander liegenden Weichstoffschichten ( 7,9 -4,5 und 15,17 ) unterschiedliche technologische Eigenschaften besitzen.
6 . Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinanderliegenden Schichten ( 4,5 und 7,9 ) aus Faservliesen mit unterschiedlicher Faserlänge ( 3,6,8,10 ) bestehen.
7 . Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daR die Fasern ( 3,6,8,10 ) anorganischen oder organischen, synthetischen oder natürlichen Ursprunges sind.
8 . Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Faservliese ( 11 ) aus einem Gemisch von Polyamidfaser ( 10 ) und Zellulosefaser ( 8 ) besteht.
9 . Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Weichstoffschichten ( 16 ) aus einem Kunststoff oder einem Elastomer besteht.
10 . Flachdichtung nach mindestens einem der Anspruche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Weichstoffvliesschichten ( 4,5 ) aus Asbestfaser ( 3,6 ) besteht.
11 . Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Faservliesschichten ( 11 ) imprägniert ist.
12 . Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinanderlie- genden Weichstoffschichten ( 4,5 - 7,9 und 15,17 ) etwa die gleiche Dicke besitzen.