DE69404287T3 - Verbesserte abdichtung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Zylinderkopfdichtungen für Verbrennungsmotoren. Insbesondere ist sie beschäftigt mit Metall-Elastomer-Dichtungen des Typs, bei dem ein Metallkern-Blatt mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen wird, entsprechend den Motorzylinder-Bohrungen, Öl- und/oder Wasserleitungen und dgl., wobei die Ränder dieser Öffnungen versehen werden mit einzelnen Dichtelementen in der Form von Metallösen und elastomeren Dichtungen.
• Die elastomeren Dichtungen, die in diesem Typ von Produkt verwendet werden, nehmen gewöhnlich die Form eines Kanten- oder Oberflächen-geformten Elastomermaterials ein. Die Verwendung eines Elastomers oder einer anderen Beschichtung auf einem Stahlkernblatt ist ebenfalls bekannt. Um eine befriedigende Abdichtung unter Verwendung von Elastomer-Beschichtungen oder Elastomer- Wülsten zu erreichen, ist es wünschenswert, die Elastomer-Beschichtung oder den Wulst so zusammenzudrücken, daß eine gesamte Höhenverminderung von etwa 20 bis 30 Prozent erreicht wird. Zur selben Zeit ist es jedoch notwendig, um die Verbrennungskammer-Öffnungen herum abzudichten, wo Elastomer- Dichtungen nicht zufriedenstellend sind, und zwar aufgrund der Temperaturen und Drücke, denen die Verbrennungskammer-Dichtungen im Gebrauch unterworfen sind.
• Eine Lösung für das Zylinderbohrung-Abdichtproblem ist die Verwendung von Metallösen, die in die Zylinderbohrungs-Öffnungen eingesetzt werden. Diese arbeiten auch als Kompressions-Begrenzungsstopper, welche die Steuerung der Kompressionskräfte erleichtern, welche auf Elastomer-Abdichtungen auf der Dichtung aufgebracht werden, wobei jedoch die Verwendung von Ösen auf diese Weise zu verschiedenen Arten von struktureller Verzerrung bzw. Verwindung in dem Motor führen kann, und zwar aufgrund unzureichender Anpassungsfähigkeit der Dichtung. Ein weiterer Vorschlag ist die Verwendung wenigstens einer ringförmigen Rille bzw. Riffelung, die jede dieser Dichtungsöff nungen umgibt, wo keine Elastomerabdichtung erwünscht ist. Alternativ können Drahtringe verwendet werden. Die Verwendung von Rillen und Drahtringen wird gewöhnlich kombiniert mit der Verwendung von Ösen, wobei die letzteren die Rille oder den Drahtring einschließen, wobei deren Ziel darin besteht, der Metall/- Metall-Schnittstelle einen bestimmten Elastizitätsgrad zu erteilen. Kürzlich ist vorgeschlagen worden, Dichtungen mit einem Metallkern-Blatt zu konstruieren, das tatsächlich aufgebaut ist aus einer Vielzahl von relativ dünnen Metallblättern, wobei typischerweise drei Lagen verwendet werden, jedoch auch bis zu fünf oder mehr Lagen eingesetzt werden können. Die einzelnen Blätter bzw. Lagen können beschichtet werden, um die Dichteigenschaften zu verbessern. Die Gasabdichtung um die Zylinder-Bohrungsöffnungen herum wird erreicht durch Hohlprägen bzw. Formstanzen einer Rille in wenigstens eines der Blätter, welche bei Kompression zwischen einem Zylinderkopf und dem Block zunehmend und in bestimmtem Maße elastisch flachgedrückt wird zwischen den letzteren Teilen, um einen Abdichtdruck um die fragliche Öffnung herum zu entwickeln. Solche Dichtungen sind aus der GB-A-1,549,200 bekannt.
• Die Verwendung einer Rille als Zylinderbohrungs-Abdichtung ist wohl bekannt, insbesondere mit der Verwendung einer Metallöse, welche die Rille überlappt und einschließt, und zwar beispielsweise aus der DE-U-75 23 443. In Hochleistungsanwendungen, z. B. Dieselmotoren, kann es notwendig sein, einen relativ dicken Metallkern zu verwenden, der den Einsatz einer erheblichen Kraft erfordert, um die Rille zusammenzudrücken, und zwar weit mehr als benötigt wird, um eine befriedigende Abdichtung an anderen Öffnungen zu entwickeln, wo elastomere Wülste die Abdichteinrichtung darstellen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Öse zur Verwendung in einer Dichtung dieser Art bereitzustellen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Dichtung anzugeben, welche diese verbesserte Öse verkörpert.
• Eine Zylinderkopfdichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist in der DE- U-75 23 443, beispielsweise in dessen Fig. 8, offenbart.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1. Es ist bevorzugt, daß das Metall, welches für den Dichtungskern verwendet wird, elastisch sein sollte. Ein besonders geeignetes Kernmaterial ist rostfreier Stahl, bevorzugt von einer vollständig harten Qualität, z. B. SAE 301. Das für die Öse eingesetzte Metall ist bevorzugt weicher als das für den Kern eingesetzte Metall, so daß die Öse, welche die Rille aufweist, im Gebrauch ein gutes Formanpassungsvermögen zeigt, während der Kern eine gute Elastizität bereitstellt, die wenigstens ein elastisches Rückstellvermögen der Kombination zur Verfügung stellt.
• Es ist gefunden worden, daß eine Öse plus dem Kernaufbau gemäß dieser Erfindung beträchtliche Vorteile über herkömmliche Konstruktionen hat, bei denen flache bzw. glatte Ösen oder herkömmliche Rillen verwendet werden. Im Gegensatz zu Dichtungen mit flachen Ösen und/oder Dichtungen, welche faserverstärkte elastomere Materialien einsetzen, haben die Dichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl die Fähigkeit zur Formanpassung als auch zeigen sie verbesserte elastische Rückstellvermögen.
• Die vorliegende Erfindung wird bevorzugt angewandt in Verbindung mit herkömmlichen elastomeren Abdichtungen. Die letzteren können die Form einer Gesamtbeschichtung aus einer elastomeren Zusammensetzung einnehmen. Sie können auch eingesetzt werden selektiv an besonderen Stellen, z. B. den Rändern einiger oder aller der Öffnungen, die nicht mit Ösen ausgerüstet sind.
• Um die Erfindung besser zu verstehen, wird eine bevorzugte Ausführungsform von ihr nachstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf die angehängte Zeichnung beschrieben, in welcher Fig. 1 eine Querschnittsansicht teilweise nur einer Zylinderkopfdichtung für einen Verbrennungsmotor ist, und Fig. 1 (b) eine Querschnitts-Seitenansicht einer Öse ist, vor der Installation.
• In den Figuren enthält ein Metallkern-Blatt 1 einige Öffnungen entsprechend den Zylinderbohrungen des Motors, wobei nur eine von diesen bei 2 gezeigt ist. Der Rand 3 dieser Öffnung ist durch eine relativ flache ringförmige Rille 4 gebunden, welche in den Kern gepreßt ist, entweder als ein Teil des Schrittes des Aus schneidens der Öffnung 2, oder als ein getrenntes Verfahren, und zwar zusammen mit anderen Öffnungen, z. B. 10, 11, welche zusammen eine vollständige Dichtung erzeugen sollen.
• Die Öffnung wird ausgerüstet mit einer Öse 5. Die letztere ist in Fig. 1 in einem unkomprimierten Zustand gezeigt, und zwar vor der Installation in einem Motor, aber nachdem die Öse in Stellung gedrückt ist. Die Öse erstreckt sich, wie gezeigt, indem sie die Rille 4 auf beiden Flächen des Kerns 1 überlappt. Der obere Überlapp 6 liegt flach auf der Oberseite der Rille 4. Der untere Überlapp enthält eine ringförmige Rille 7, die entgegengesetzt gerichtet ist bezüglich der Rille 4, wobei die zwei Rillen so miteinander ausgerichtet sind, daß sie zwischen sich einen ringförmigen Raum 8 definieren. In diesem Fall wurde die Öse 5 gemacht durch Bilden der Rille 7 in einem flachen Metallring, dessen innerer Abschnitt nachher aufgerichtet wurde, um einen Ring mit L-Schnitt zu bilden, der bereit ist zum Einsatz in die Öffnung 2, wie in Fig. 1 (b) gezeigt. Nach dem Einsatz wurde der Abschnitt 6 gebogen, und zwar in die in Fig. 1 gezeigte Position, wodurch die Öse in Stellung gehalten wird. In diesem bestimmten Beispiel wurde ein vollständig hartes Blatt aus rostfreiem Stahl (SAE 301) eingesetzt für das Kernmaterial 1, während die Öse 5 aus einem weicheren Material gemacht war, in diesem Beispiel die Qualität SAE 304.
• Die so mit einer Öse ausgerüstete Dichtung wurde nachfolgend mit Elastomer- Abdichtungen um nicht mit Ösen versehene Öffnungen 10, 1 l herum versehen, und zwar unter Einsatz herkömmlicher Techniken. Das Endprodukt zeigte verbesserte Eigenschaften in einem Motor, insbesondere hinsichtlich der Verbrennungskammer-Abdichtung, wobei die Kern-Ösenanordnung dieser Erfindung eine beträchtlich verbesserte Elastizität verbunden mit Formanpassungsfähigkeit bereitstellte.

Claims (5)

1. Zylinderkopfdichtung für einen Verbrennungsmotor, aufweisend wenigstens ein Metallkern-Blatt (1) mit einer Vielzahl von Öffnungen (10, 11), die darin definiert sind, welche wenigstens eine Zylinder-Bohrungsöffnung (2) aufweisen, wobei der Rand (3) der Zylinder-Bohrungsöffnung versehen ist mit einer ringförmigen Rille (4), die sich um deren Rand herum erstreckt, und zwar zusammen mit einem individuellem Dichtelement in der Form einer Metallöse (5), die angepaßt ist, die Rille auf beiden Flächen des Kernblattes zu überdecken, wobei die Metallöse mit einer ringförmigen Rille (7) an einer Seite des Kernblatts bereitgestellt ist, welche, wenn die Öse in Stellung in der Öffnung ist, mit der ringförmigen Rille (4) in dem Kernblatt ausgerichtet bzw. gefluchtet ist, wobei die jeweiligen Rillen entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend gerichtet sind, um einen ringförmigen Raum (8) dazwischen zu definieren, dadurch gekennzeichnet, daß an der anderen Seite des Kernblatts die Metallöse flach an bzw. auf der Oberseite der ringförmigen Rille des Kernblatts liegt.

2. Zylinderkopfdichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernblatt aus einem Material besteht, das härter ist als das, welches für die Öse verwendet wird.

3. Zylinderkopfdichtung gemäß einem vorangehenden Anspruch, wobei das Kernblatt und die Öse aus rostfreiem Stahl bestehen.

4. Zylinderkopfdichtung gemäß einem vorangehenden Anspruch, bei dem jede Zylinderbohrungsöffnung ausgestattet ist mit einer Metallöse und wenigstens einige der anderen Öffnungen in der Dichtung versehen sind mit elastomeren Abdichtungen um ihre Ränder herum.

5. Zylinderkopfdichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Kernblatt beschichtet ist auf wenigstens einer Fläche mit einer elastomeren Schicht, die im Gebrauch bearbeitbar ist, um die Ränder dieser Dichtungsöffnungen abzudichten, die nicht mit Ösen ausgerüstet sind.