DE3533359A1 - Zylinderkopfdichtung - Google Patents
ZylinderkopfdichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfdichtung mit einer
Dichtungsplatte, welche mindestens zwei durch einen Steg
der Dichtungsplatte voneinander getrennte Brennraum-
Durchgangsöffnungen aufweist, sowie mit im Querschnitt
ungefähr C-oder L-förmigen Metallblech-Brennraum-Einfassungen,
die mit ungefähr parallel zur Dichtungsplattenebene ver
laufenden Flanschen die Randbereiche der Brennraum-Durch
gangsöffnungen übergreifen, wobei zur Erhöhung der Dicht
flächenpressung im Stegbereich mindestens auf der einen
Dichtungsplattenseite eine mit einer Brennraum-Einfassung
einstückige und von einem Flansch übergriffene Metall
blechbeilage aufliegt.
Bei Zylinderkopfdichtungen mit in geringem Abstand von
einander angeordneten Brennraum-Durchgangsöffnungen
stellen die zwischen diesen Durchgangsöffnungen befind
lichen Stege der Dichtungsplatte besonders kritische
Abdichtbereiche dar, da unter Umständen in diesen Be
reichen die Dichtflächenpressung nicht ausreicht,
zwischen den Brennräumen die notwendige Gasdichtheit
zu gewährleisten. Deshalb sind Zylinderkopfdichtungen
bekanntgeworden, bei denen man im Bereich der Stege
zwischen nahe beieinanderliegenden Brennraum-Durchgangs
öffnungen auf der Dichtungsplatte ein- oder beidseitig
Metallblechbeilagen befestigt, um diesen besonders
gefährdeten Dichtungsbereichen einen höheren
Verformungswiderstand zu verleihen und in diesen Bereichen
eine Erhöhung der Dichtflächenpressung zu bewirken.
Die bekannten Metallblechbeilagen für die Stegbereiche
zwischen den Brennraum-Durchgangsöffnungen weisen jedoch
eine ganze Reihe von Nachteilen auf; dies soll z.B. an
hand der EP-B 1-0 028 576 näher erläutert werden.
Bei dieser bekannten Zylinderkopfdichtung wurde die eine
Seite der Dichtungsplatte mit einem schmalen Metallblech
streifen beschichtet, dessen Längsmittellinie durch die
Zentren der Brennraum-Durchgangsöffnungen verläuft. Durch
Ausstanzen und Umlegen ergeben sich in den Stegbereichen
auf beiden Seiten der Dichtungsplatte Metallblechbeilagen
mit einer Form, die einem schmalen Rechteck entspricht,
dessen an die Brennraum-Durchgangsöffnungen angrenzende
Längsseiten statt von Geraden von Kreisbögen gebildet
werden. Die Schmalseiten der Metallblechbeilagen verlaufen
also parallel zu der die Zentren der Brennraum-Durchgangs
öffnungen miteinander verbindenden Längsmittellinie der
Zylinderkopfdichtung, und die schmalste Stelle einer
jeden Metallblechbeilage liegt in dieser Längsmittel
linie. Letzteres hat zur Folge, daß diese bekannten
Metallblechbeilagen gerade an der Stelle des geringsten
Abstands zwischen zwei einander benachbarten Brennräumen
zu der kleinsten Erhöhung der Dichtflächenpressung führen,
während die durch die Schmalseiten der Metallblechbeilagen
geschaffenen Stufen die Gefahr eines Gasübertritts längs
dieser Stufen hervorrufen. Dort, wo die durch die Metall
blechbeilagen bewirkte Erhöhung der Dichtflächenpressung
ohnehin am geringsten ist, nämlich im mittleren Bereich
der die Brennraum-Durchgangsöffnungen voneinander tren
nenden Stege, ist aber die Temperaturbelastung der Zylin
derkopfdichtung am grössten (schlechteste Kühlung), so daß
sich die sog. Weichstofflagen üblicher Zylinderkopfdich
tungen dort auch am stärksten setzen, wodurch die Gefahr
eines Gasübertritts weiter erhöht wird. Da schliesslich
die Bereiche einer derartigen Metallblechbeilage, die zu
beiden Seiten des schmälsten Mittelbereichs liegen, eine
grössere Fläche als der letztere aufweisen, bewirken sie
eine Druckentlastung des mittleren Bereichs mit der
Folge einer weiteren Erhöhung der Gefahr einer unge
nügenden Gasabdichtung.
Die bekannten Metallblechbeilagen bedingen aber auch einen
zusätzlichen Materialverbrauch und verteuern die Herstel
lung, da die Metallblecheinlagen vor der Montage der
Brennraum-Einfassungen auf der Dichtungsplatte befestigt
werden müssen, was bei als Einzelteile hergestellten und
befestigten Metallblechbeilagen noch schwieriger ist als
bei der bekannten Zylinderkopfdichtung nach der EP-B 1-0 028 576,
denn dann sind die einzelnen, meist recht kleinen Metall
blechbeilagen schwierig zu handhaben und an der Dichtungs
platte zu fixieren, so daß sich häufig Ausschuss infolge
verschobener, ganz fehlender oder doppelter Metallblech
beilagen ergibt.
Die meisten der vorstehend geschilderten Nachteile treffen
auch auf die Metallblechbeilagen nach der DE-AS 22 28 155
zu. Bei der aus dieser Druckschrift bekanntgewordenen
Zylinderkopfdichtung sind die Brennraum-Einfassungen einander
benachbarter Brennraum-Durchgangsöffnungen auf der einen
Seite der Dichtungsplatte über einen Blechsteg einstückig
miteinander verbunden, und von diesem Blechsteg stehen
quer zwei ausgestanzte Zungen oder Lappen ab, die bei
der Montage um 180° auf den Blechsteg zurückgefaltet
werden und so jeweils eine Metallblechbeilage bilden.
Auch bei dieser bekannten Konstruktion ergibt sich die
vorstehend geschilderte ungünstige Dichtflächenpressungs
verteilung, es ist ein zusätzlicher Materialaufwand erforder
lich, und bei der Montage muss ein hoher Aufwand getrieben
werden; auch ist es bei diesem Prinzip des Anhängens der
Metallblechbeilagen an den die Brennraum-Einfassungen ver
bindenden Metallblechsteg nicht möglich, Metallblechbeilagen
auf derjenigen Seite der Dichtungsplatte vorzusehen, die
dem die Brennraum-Einfassungen verbindenden Metallblech
steg gegenüberliegt.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Zylinderkopf
dichtung zu schaffen, die sich einfach herstellen lässt
und bei der auch bei nahe beieinanderliegenden Brennraum-
Durchgangsöffnungen die zwischen diesen liegenden Stegbe
reiche eine gute Abstützwirkung entfalten.
Ausgehend von einer Zylinderkopfdichtung der eingangs er
wähnten Art, wie sie beispielsweise die DE-AS 22 28 155
zeigt, lässt sich diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch
lösen, daß sich zumindest auf der einen Dichtungsplatten
seite die Flansche der Brennraum-Einfassungen im Stegbe
reich überlappen, so daß der eine Flansch die Metallblech
beilage bildet. Die erfindungsgemässe Lösung bedingt also
weder einen zusätzlichen Materialaufwand, noch einen zu
sätzlichen Arbeitsgang bei der Herstellung der Zylinder
kopfdichtung, vielmehr wird auf verblüffend einfache Weise
eine optimale Pressungsverteilung im Stegbereich erreicht,
denn im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen bekannten
Konstruktionen besitzt die erfindungsgemässe, von einem der
Flansche gebildete Metallblechbeilage an der schmalsten
Stelle des zwischen zwei Brennraum-Durchgangsöffnungen
liegenden Stegs der Dichtungsplatte ihre grösste Breite.
Auch verläuft keine Begrenzung der Metallblechbeilage in
Richtung der Längsmittellinie der Zylinderkopfdichtung,
d.h. in Richtung eines zu befürchtenden Gasübertritts,
wodurch eine sich in dieser Richtung erstreckende Stufe
vermieden wird. Im eingebauten Zustand bei angezogenem
Zylinderkopf entsteht durch die Überlappung einander be
nachbarter Brennraum-Einfassungen ausserdem ein kraft
schlüssiger Verbund zwischen den gegeneinander gepressten
Flanschen der Brennraum-Einfassungen und infolgedessen eine
erhöhte Stabilität der Zylinderkopfdichtung. Auch lässt
sich die erfindungsgemässe Überlappung sowohl auf der
jenigen Seite der Dichtungsplatte herbeiführen, von der
aus die Brennraum-Einfassungen montiert werden, als auch
auf derjenigen Seite, auf der die die Brennraum-Durch
gangsöffnungen der Dichtungsplatte durchgreifenden Einfassungsstege zum
zweiten Flansch umgelegt werden; in diesem Fall kann die Breite der
Überlappung auf den beiden Seiten der Dichtungsplatte unterschiedlich
gross sein. Verschobene, vergessene oder doppelte Metallblechbeilagen
können bei einer erfindungsgemässen Zylinderkopfdichtung grundsätzlich
nicht vorkommen.
Grundsätzlich kann durch entsprechendes Ausstanzen der
Metallblech-Brennraumeinfassungen dem Überlappungsbereich
und damit der Metallblechbeilage jede gewünschte Form ge
geben werden. Aber schon bei der herkömmlichen Form der
Brennraum-Einfassungen mit kreisringförmigen Flanschen
ergibt sich eine Metallblechbeilage von optimaler Form,
denn bei dieser bevorzugter Ausführungsform der Erfindung
hat der Überlappungsbereich der Flansche die Gestalt eines
sich in Steglängsrichtung erstreckenden doppelten Kreis
segments, dessen breiteste Stelle an der schmälsten
Stelle des Stegs liegt.
Da die Überlappung sich auch auf derjenigen Seite der
Dichtungsplatte herbeiführen lässt, auf die der zweite
Flansch der Brennraum-Einfassungen durch Umlegen herunter
gepresst wird, erlaubt die erfindungsgemässe Lösung
schliesslich die Herstellung einer Zylinderkopfdichtung,
bei der die Brennraum-Einfassungen auf der einen Dichtungs
plattenseite über ein Verbindungsstück einstückig mit
einander verbunden sind und sich erfindungsgemäss die
Flansche auf der dem Verbindungstück gegenüberliegenden
Seite der Dichtungsplatte überlappen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der
beigefügten zeichnerischen Darstellung einer bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemässen Zylinderkopfdichtung.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist in der Zeich
nung jedoch auch eine bekannte Zylinderkopfdichtung mit
Metallblechbeilage dargestellt. Im einzelnen zeigt die
Zeichnung in
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine bekannte Zylinder
kopfdichtung mit einer Metallblechbeilage;
Fig. 2A einen Ausschnitt aus Fig. 1 in grösserem
Maßstab;
Fig. 2B die Pressungsverteilung über die Metall
blechbeilage nach Fig. 2A im eingebauten
oder Betriebszustand der in Fig. 1 gezeigten
Zylinderkopfdichtung;
Fig. 3A eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe
Zylinderkopfdichtung;
Fig. 3B einen Schnitt durch diese Zylinderkopf
dichtung nach der Linie 3B-3B in Fig. 3A;
Fig. 4A und 4B den Fig. 2A und 2B entsprechende Darstel
lungen für die erfindungsgemässe Zylinder
kopfdichtung nach Fig. 3;
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 4A
im eingebauten Zustand der Zylinderkopf
dichtung, und
Fig. 6A und 6B schematische Darstellungen zweier verschie
dener Ausführungsformen eines Werkzeugs zum
Umlegen der in Fig. 3 oberen Flansche der
Brennraum-Einfassungen.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Zylinderkopfdichtung
handelt es sich um eine solche für einen Zweizylinder
motor, jedoch ist die Anwendbarkeit des Grundgedankens
der Erfindung selbstverständlich nicht auf Zylinderkopf
dichtungen für Zweizylindermotoren beschränkt. Ausserdem
wurden für die Erläuterung der Erfindung unwesentliche
Elemente der Zylinderkopfdichtung weggelassen.
Diese bekannte Zylinderkopfdichtung besitzt eine Dichtungs
platte 10 mit zwei Brennraum-Durchgangsöffnungen 12, in
deren Bereich die Ränder der Dichtungsplatte 10 in be
kannter Weise mittels Metallblech-Brennraumeinfassungen 14
eingefasst sind. Diese besitzen einen C-förmigen Querschnitt
mit einem (gemäss Fig. 1) unteren und einem oberen Flansch
16, die auf den beiden Hauptoberflächen der Dichtungs
platte 10 aufliegen und durch einen Steg miteinander ver
bunden sind, der die Brennraum-Durchgangsöffnungen 12
durchgreift. Zwischen den letzteren verläuft ein Steg 18
der Dichtungsplatte 10, welcher in bekannter Weise auf
mindestens einer Seite der Dichtungsplatte 10 mittels
einer Metallbleichbeilage 20 verstärkt ist, die der
besseren Abstützung der im eingebauten Zustand der
Zylinderkopfdichtung den Steg 18 zwischen sich ein
schliessenden Bereiche von Motorblock und Zylinder
kopf und damit der Erhöhung der Dichtflächenpressung
im Bereich zwischen den beiden Brennraumdurchgangs
öffnungen dient. Wie sich aus den Fig. 1 und 2A deut
lich ergibt, ist die Metallblechbeilage 20 gerade dort,
wo der Steg 18 seine geringste Breite aufweist, am
schmälsten; dort ergibt sich aber im Motorbetrieb auch
der grösste Volumenschwund der in Fig. 1 nicht näher
gezeigten Weichstofflagen der Dichtungsplatte 10, so daß
der mittlere Bereich 20 A der Metallblechbeilage 20 schon
aus diesem Grund die geringste Erhöhung der Dichtflächen
pressung bewirkt. Da ausserdem die äusseren Bereiche 20 B
der Metallblechbeilage 20 eine wesentlich grössere Fläche
als der mittlere Bereich 20 A besitzen, wirken sie sich ent
lastend auf den Bereich 20 A aus. Deshalb ergibt sich die
in Fig. 2B dargestellte Pressungsverteilung - in Fig. 2B
ist nach rechts in Richtung des Pfeils P die Grösse der
Dichtflächenpressung bei eingebauter Zylinderkopfdichtung
aufgetragen, nach oben in Richtung des Pfeils X der Ort
des jeweiligen Bereichs der Metallblechbeilage 20, aus
gehend von dem in Fig. 2A unteren Rand der Metallblech
beilage und fortschreitend in Richtung des Pfeils X.
Die Fig. 2B zeigt also deutlich, daß die bekannte Metall
blechbeilage 20 an der für den Gasübertritt kritischsten
Stelle zu einer viel geringeren Erhöhung der Dichtflächen
pressung führt als im Bereich ihrer Schmalseiten 20 C.
Hinzu kommt, daß die Schmalseiten 20 C der Metallblech
beilage eine Stufe bilden und deshalb in ihrem Bereich
zu einer sprunghaften Abnahme der Dichtflächenpressung
bzw. der Abstützwirkung führen. Da sich diese Stufe gerade
in derjenigen Richtung F (s. Fig. 1) erstreckt, in der
ein Gasübertritt zwischen den beiden Brennräumen noch am
wahrscheinlichsten ist, kann auch aus diesem Grund die
bekannte Lösung nicht befriedigen.
Die Fig. 3A und 3B zeigen nun wiederum eine Dichtungs
platte 10′ mit zwei Brennraum-Durchgangsöffnungen 12′,
zwischen denen sich ein Steg 18′ der Dichtungsplatte 10
erstreckt. Die Fig. 3B lässt auch einen bevorzugten Auf
bau der Dichtungsplatte 10 erkennen - diese umfasst in
bekannter Weise ein Trägerblech 18 a mit nach beiden Seiten
herausgeprägten Zacken, welches beidseitig mit jeweils
einer Weichstofflage 18 b bzw. 18 c beschichtet ist.
Auch bei der erfindungsgemässen Zylinderkopfdichtung sind
die die Brennraum-Durchgangsöffnungen 12′ begrenzenden
Randbereiche der Dichtungsplatte 10′ mit Metallblech-
Brennraum-Einfassungen 14′ eingefasst, deren jede, wie
die Fig. 3B erkennen lässt, einen C-förmigen Querschnitt
aufweist, gebildet von einem die betreffende Brennraum-
Durchgangsöffnung 12′ durchgreifenden Steg 15′ und zwei
Flanschen 16′.
Erfindungsgemäss sind nun die Flansche 16′ in Abhängigkeit
von der geringsten Breite des Stegs 18′ hinsichtlich ihrer
radialen Erstreckung zumindest im Stegbereich so dimensio
niert, daß sich auf beiden Seiten der Dichtungsplatte 10′
eine Überlappung 30′ ergibt. Ist nur auf einer Seite der
Dichtungsplatte 10′ eine Überlappung der Brennraum-Einfas
sungen 14′ erwünscht, so werden eben auf der anderen Seite
die Flansche 16′ so bemessen, daß sie sich nicht über
lappen. Dies kann z.B. dann der Fall sein, wenn die beiden
Brennraum-Einfassungen auf der einen Seite der Dichtungs
platte,wie bei der bekannten Zylinderkopfdichtung nach
der DE-AS 22 28 155, einstückig miteinander verbunden sind,
nämlich durch einen Metallblech-Verbindungssteg.
Bei der erfindungsgemässen Zylinderkopfdichtung bildet also
jeweils der eine Flansch der einen Metallblech-Brennraum-
Einfassung eine Metallblechbeilage, nämlich derjenige
Flansch, der von dem auf derselben Seite der Dichtungs
platte liegenden Flansch der benachbarten Brennraum-Ein
fassung übergriffen wird.
Da die Fig. 4A und 4B den Fig. 2A und 2B entsprechen,
bedarf es keiner detaillierten Erläuterung dieser beiden
Figuren. Sie lassen erkennen, daß die Längserstreckung der
Überlappung 30′ quer zur Richtung F (s. Fig. 1) eines
möglichen Gasübertritts zwischen einander benachbarten
Brennräumen verläuft und daß keine Begrenzung der Über
lappung 30′ in Richtung F eines möglichen Gasübertritts
verläuft. Ausserdem zeigt die Fig. 4B, daß die Bildung
einer Metallblechbeilage durch die Überlappung den Vor
teil mit sich bringt, daß sich die grösste Abstützwirkung
der Metallblechbeilage an der schmälsten Stelle des Stegs
18′ ergibt, d.h. in der Mitte der Überlappung 30′.
Die Fig. 5 zeigt einen Schnitt nach der Linie 5-5 in
Fig. 4A, jedoch durch eine Ausführungsform, wie sie
vorstehend nur geschildert wurde, bei der nämlich eine
Überlappung 30′ nur auf einer Seite der Dichtungsplatte
10′ vorhanden ist, während auf der anderen Seite die
beiden Brennraum-Einfassungen 14′ einstückig miteinander
verbunden sind. Aus Fig. 5 ergibt sich auch, daß die
Flansche 16′ im Bereich der Überlappung 30′ einen kraft-
bzw. reibungsschlüssigen Verbund bilden, sobald die
Zylinderkopfdichtung eingebaut und zwischen einem Zylinder
kopf 40 und einem Motorblock 50 eingespannt ist.
Anhand der Fig. 6A und 6B soll schliesslich noch die
Herstellung der in Fig. 5 gezeigten Variante der er
findungsgemässen Zylinderkopfdichtung erläutert werden:
Die Fig. 6A zeigt, daß mit einem zwei separate Press
stempel 60 und 62 sowie eine Abstützung 64 aufweisenden
Werkzeug in zwei Arbeitsgängen zunächst der eine, untere
Flansch 16′ mit Hilfe des Pressstempels 62 soweit umgelegt
wird, daß sich anschliessend mit Hilfe des Pressstempels 60
der obere Flansch 16′ umlegen und auf den unteren Flansch
aufpressen lässt. Bei der Variante nach Fig. 6B wird mit
einem einzigen Pressstempel 70 und einer Abstützung 72
gearbeitet, wobei der Pressstempel 70 stufenförmig aus
gebildet ist und zwei Pressflächen 70 A und 70 B besitzt,
die um die Höhe Δ H gegeneinander versetzt sind, so daß
zunächst die Pressfläche 70 B den einen, später unteren
Flansch 16′ erfasst und umlegt, und erst dann wird der
andere, spätere obere Flansch 16′ durch die Pressfläche 70 A
erfasst und umgelegt.
Grundsätzlich wäre eine Flanschüberlappung auch bei Brennraum-
Einfassungen möglich, welche nur einen einzigen Flansch,
d.h. einen ungefähr L-förmigen Querschnitt besitzen.
Bevorzugt werden jedoch Ausführungsformen mit einem oberen
und einem unteren Flansch, d.h. mit ungefähr C-förmigem Quer
schnitt, wobei die auf der einen Seite der Dichtungsplatte
liegenden Flansche einander benachbarter Einfassungen ggf.
über einen Blechsteg einstückig miteinander verbunden sein
können, so wie dies die DE-AS 22 28 155 zeigt.
Claims (3)
1. Zylinderkopfdichtung mit einer Dichtungsplatte,
welche mindestens zwei durch einen Steg der Dich
tungsplatte voneinander getrennte Brennraum-Durch
gangsöffnungen aufweist, sowie mit im Querschnitt
ungefähr C-oder L-förmigen Metallblech-Brennraum-Einfassungen
die mit ungefähr parallel zur Dichtungsplattenebene
verlaufenden Flanschen die Randbereiche der Brenn
raum-Durchgangsöffnungen übergreifen, wobei zur Er
höhung der Dichtflächenpressung im Stegbereich min
destens auf der einen Dichtungsplattenseite eine mit
einer Brennraum-Einfassung einstückige und von einem
Flansch übergriffene Metallblechbeilage aufliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß sich zumindest auf der
einen Dichtungsplattenseite die Flansche (16′) der
Brennraum-Einfassungen (14′) im Stegbereich (18′)
überlappen, so daß ein Flansch die Metallblech
beilage bildet.
2. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Überlappungsbereich (30′) der
Flansche (16′) die Gestalt eines sich in Steglängs
richtung erstreckenden doppelten Kreissegments hat,
dessen breiteste Stelle an der schmälsten Stelle
des Stegs (18′) liegt.
3. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Brennraum-Einfassungen (14′)
auf der einen Dichtungsplattenseite über ein Verbin
dungsstück einstückig miteinander verbunden sind und
daß sich die Flansche (16′) auf der dem Verbindungs
stück gegenüberliegenden Seite der Dichtungsplatte (10′)
überlappen.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |