DE4240132A1 - Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung, insbesondere eine Zylinderkopfdichtung für Verbrennungskraftmaschinen, mit mindestens einer Durchgangsöffnung, die von einem im Querschnitt über den Öffnungsrand gezogenen Metallblechring eingefaßt ist, sowie mindestens einem unterhalb der Einfassung angeordneten Federelement zur Verbesserung des Abdichtverhaltens und der Rückfederungseigenschaften.

Bei Zylinderkopfdichtungen aus Metall oder gegebenenfalls metallisch verstärktem Weichstoffmaterial ist es üblich, vor allem die Brennraumöffnungsränder mit im Querschnitt U-förmig über den Öffnungsrand gezogenen Metallblechringen besonders zu schützen, wobei vor allem zusätzlich unterhalb der Einfassungen angeordnete Einlageringe oder Auflagen eine Erhöhung der Flächenpressung und damit eine Erhöhung der Abdichtwirkung bewirken sollen.

Zur Vermeidung von Leckagen oder Einfassungsbrüchen bei Betriebsbelastung durch Beaufschlagung mit dem Verbrennungsdruck ist es dabei auch bekannt, den Einlagen unterhalb der Einfassungen besondere Rückfederungseigenschaften zu geben, indem man beispielsweise nach der DE-PS 12 58 685 Schraubenfederringe als Einlageringe oder indem man beispielsweise nach der DE-AS 10 50 260 bei metallischen Zylinderkopfdichtungen im Öffnungsbereich beidseitig auf der Dichtung aufliegende und von der Einfassung umhüllte, elastisch federnde Sickenringe verwendet.

Derartige Maßnahmen sind allerdings aufwendig und dadurch nur in speziellen Anwendungsfällen gerechtfertigt. Die verwendeten Schraubenfederringe und Sickenringe sind zusätzliche Bauteile, die zusätzlich montiert werden müssen, und die verwendeten Sickenringe aus Federstahl sind mit der geforderten Toleranz nur aufwendig herstellbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Flachdichtung gemäß Oberbegriff des Hauptpatentanspruches zu schaffen, welche einfach und wirtschaftlich herstellbar ist, und die am eingefaßten Öffnungsrand mit guten elastischen Rückfederungseigenschaften auch bei kritischen Belastungen mit langer Lebensdauer gut abdichtet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Flachdichtung gelöst, deren unterhalb der Einfassung angeordnete Federelemente aus auf der Dichtung am Dichtungsrand ein- oder beidseitig aufliegenden und von der Einfassung umhüllten, rasterförmig profilierten Federstahlblechringen bestehen. Bevorzugt besteht dabei der verwendete Ring aus einem Federstahlblech, in das rasterartig ein waffelförmiges Profil beidseitig eingeprägt ist.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von rasterförmig profilierten Federstahlblechen ist jetzt das unterhalb der Einfassung anzuordnende Federelement als Unterlegscheibe relativ einfach und wirtschaftlich herstellbar. Rasterförmig profilierte Federstahlbleche mit den bevorzugt verwendeten Blechdicken zwischen etwa 0,1 und 0,5 mm und bevorzugten Rasterabständen zwischen etwa 0,5 und 1 mm sind im Handel erhältlich, so daß nur nach der Fertigung der Ringe aus den Federstahlblechen diese mit den gewünschten Abmessungen ausgestanzt werden müssen. Die verwendeten Waffelbleche aus Federstahl sind elastisch verformbar, und ihre elastischen Verformbarkeitswerte sind gut.

Es wurde gefunden, daß beidseitig auf der Dichtung am Öffnungsrand aufliegende und von den Einfassungen umhüllte Unterlegscheiben aus rasterförmig profiliertem Federstahl etwa gleich große Rückfederungseigenschaften erzeugen wie beidseitig auf der Dichtung am Öffnungsrand aufliegende und von der Einfassung umhüllte Sickenringe aus Federstahl. Die erfindungsgemäß ausgerüsteten Flachdichtungen dichten auch unter extremen Belastungen im Motortest mit langer Lebensdauer gleichbleibend gut ab.

Gefunden wurde auch, daß die erfindungsgemäß eingesetzten Unterlegscheiben aus rasterförmig profiliertem Federstahlblech gleichermaßen gut bei Flachdichtungen aus Weichstoffmaterial und bei Flachdichtungen aus Metall eingesetzt werden können.

Das bevorzugt für Zylinderkopfdichtungen verwendete Weichstoffflachdichtungsmaterial besteht dabei aus metallisch verstärkten Faservliesen. Die metallischen Flachdichtungen können einlagig oder mehrlagig aus einem Metallblech oder mehreren übereinanderliegenden Metallblechen bestehen, wobei die erfindungsgemäß eingesetzten Unterlegscheiben gleichermaßen gut bei mehrlagigen Dichtungen auf der Dichtungsoberfläche, von der Einfassung umhüllt, aufliegen oder zwischen den Metallblechen am eingefaßten Öffnungsrand angeordnet sein können. Bei einlagigen Metalldichtungen mit einem durch Umfalzen des Metallbleches gebildeten Öffnungsrand können die Unterlegscheiben im Sinne der Erfindung auch zwischen Dichtungsblech und umfalztem Öffnungsrand angeordnet sein.

Falls erforderlich, und falls eine besondere Rückfederungseigenschaft der eingefaßten Öffnungsbereiche verlangt wird, können auch anstelle einer Unterlegscheibe zwei oder mehrere aufeinanderliegende Unterlegscheiben verwendet werden. Falls erforderlich, können zur Einstellung einer besonderen Elastizität die Unterlegscheiben auch zusätzlich gesickt sein, und/oder die umhüllenden Federstahlplatten oder Einfassungsbleche können korrespondierend zu den Unterlegscheiben Sicken besitzen.

Die radiale Wandstärke der Unterlegscheiben ist bevorzugt etwa gleich der Breite des sie überdeckenden Einfassungsschenkels, falls erforderlich, kann die radiale Wandstärke der Unterlegscheiben auch größer oder kleiner als die Breite der überdeckenden Einfassungsschenkel sein.

Durch die Erfindung sind somit Flachdichtungen mit verbesserten Rückfederungseigenschaften im eingefaßten Dichtungsbereich am Öffnungsrand geschaffen, die mit langer Lebensdauer an den Öffnungsrändern auch bei extremen Belastungen gleichbleibend gut abdichten. Die verwendeten Unterlegscheiben sind einfach herstellbar und beim Zusammenbau der Dichtung einfach zu montieren, so daß die Dichtung insgesamt wirtschaftlich herstellbar ist.

Bevorzugte Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen Flachdichtung sind vor allem Zylinderkopfdichtungen oder Auspuffflanschdichtungen für Verbrennungskraftmaschinen, die Erfindung kann aber auch für ähnlich aufgebaute Dichtungen auch außerhalb von Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden.

Die Erfindung wird durch die Fig. 1 bis 4 näher erläutert, welche Querschnittsbilder von verschiedenen erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtungen im Brennraumbereich zeigen.

In Fig. 1 ist (1) eine Zylinderkopfdichtung aus einer Metallplatte (2) mit der Brennraumöffnung (3). Der Dichtungsrandbereich (4) ist von einer Einfassung (5) umgeben, und die beiden Unterlegscheiben (6) liegen beidseitig auf der Dichtung (1) im Dichtungsrandbereich (4) auf und sind von der Einfassung (5) umhüllt. Die Unterlegscheiben (6) bestehen aus einem Waffelblech aus Federstahl mit rasterförmig eingeprägtem Waffelprofil. Bei Belastung unter Dichtpressung im Einbauzustand erhöhen die Unterlegscheiben (6) die Flächenpressung im Dichtungsrandbereich (4) und damit die Abdichtwirkung. Gleichzeitig besitzt das Waffelprofil der Unterlegscheiben (6) aufgrund seiner elastischen Verformbarkei t verbesserte Rückfederungseigenschaften und damit bei langer Lebensdauer gleichbleibend gute Abdichtungseigenschaften der Dichtung (1) im Dichtungsrandbereich (4) auch bei extremen Belastungsverhältnissen beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine.

In Fig. 2 besteht die Zylinderkopfdichtung (1′) aus einer metallisch verstärkten Weichstoffplatte (7) mit einem von einer Einfassung (8) umgebenen Dichtungsbereich (9) an der Brennraumöffnung (3′). Die beidseitig auf der Dichtung (1′) im eingefaßten Dichtungsbereich (9) aufliegenden Auflagescheiben (10) erhöhen wie die Auflagescheiben (6) in Fig. 1 die Flächenpressung und damit die Abdichtwirkung mit verbesserten Rückfederungseigenschaften der Dichtung (1′) am Brennraumrand (3′).

In Fig. 3 besteht die Dichtung (1′′) aus drei übereinanderliegenden Metallplatten (11,12) , dem Kernblech (11) und den beiden aufliegenden Deckblechen (12). Am Brennraumrand (3′′) wird das Metallplattenlaminat (11,12) von einer Einfassung (13) geschützt und zusammengehalten. Im eingefaßten Dichtungsbereich (15) liegen auf dem Kernblech (11) beidseitig die beiden Auflagescheiben (14) aus Waffelblech auf, und die beiden Deckbleche (12) sind im eingefaßten Dichtungsbereich (15) so gesickt, daß sie die beiden Auflagescheiben (14) überdecken. Sowohl die gesickten Deckbleche (12) als auch die Auflagescheiben (14) erhöhen die elastische Verformbarkeit der Dichtung im eingefaßten Bereich (15) der Dichtung (1′′′), so daß die Dichtung (1′′) am Öffnungsrand (3′′) bei verbesserter Abdichtwirkung und bei langer Lebensdauer noch weiter verbesserte Rückfederungseigenschaften besitzt.

In Fig. 4 besteht die Dichtung (1′′′) aus einer Metallplatte (16), die am Brennraumöffnungsrand (3′′′) einfassungsartig (17) umfalzt ist. Unterhalb der Umfalzung (17) sind zwei übereinanderliegende Auflagescheiben (18) angeordnet, die der Dichtung (1′′′) am Brennraumöffnungsrand (3′′′) eine weiter verbesserte Abdichtwirkung bei noch weiter verbesserten langlebigen Rückfederungseigenschaften verleihen.

Claims (5)

1. Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung für Verbrennungskraftmaschinen, mit mindestens einer Durchgangsöffnung, die von einem im Querschnitt U-förmig über den Öffnungsrand gezogenen Metallblechring eingefaßt ist, sowie mindestens einem unterhalb der Einfassung zur Verbesserung des Abdichtverhaltens und der Rückfederungseigenschaften angeordneten Federelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement aus ein- oder beidseitig auf der Dichtung (1, 1′, 1′′, 1′′′) am Öffnungsrand (3, 3′, 3′′, 3′′′) aufliegenden und von der Einfassung (5, 8, 13, 17) umhüllten Unterlegscheiben (6, 10, 14, 18) aus rasterförmig profiliertem Federstahl besteht.

2. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das profilierte Federstahlblech eine Blechdicke zwischen 0,1 und 0,5 mm und ein beidseitig rasterförmig eingeprägtes Waffelmuster mit einem Rasterabstand zwischen 0,1 und 1 mm besitzt.

3. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Wandstärke der Unterlegscheiben (6, 10, 14, 18) etwa gleich der Einfassungsschenkellänge (5, 8, 13, 17) ist.

4. Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrlagigen Flachdichtungen (1′′) aus mehreren übereinanderliegenden Platten (11, 12) die Unterlegscheiben (14) am eingefaßten (13) Öffnungsrand (3′′) beidseitig auf der Kernplatte (11) aufliegen und von den Deckplatten (12) überdeckt sind.

5. Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer einlagigen Metalldichtung (1′′′), deren Randbereich (17) der Öffnung (3′′′) einfassungsartig umfalzt ist, die Unterlegscheiben (18) auf der Metallplatte (16) aufliegen und, vom ungefalzten Randbereich (17) umhüllt, angeordnet sind.