DE10126885B4 - Metallic cylinder head gasket with a polymer coating - Google Patents

Metallic cylinder head gasket with a polymer coating

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Abstract

Metallische Zylinderkopfdichtung aus mindestens zwei metallischen Lagen mit mindestens einer Brennraumdurchgangsöffnung sowie Öffnungen für dampfförmige und/oder flüssige Medien und einer mindestens auf einer Außenseite einer metallischen Lage der Zylinderkopfdichtung aufgebrachten penetrationsfähigen Polymerbeschichtung, wobei die metallische Lage in den Bereichen, in denen die Polymerbeschichtung aufgebracht ist, mindestens teilweise mit einer Perforierung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforierungen Bohrungen mit einem Durchmesser von 0,1 mm bis 0,7 mm sind, und 4 bis 8 Bohrungen pro 10 cm 2 vorhanden sind und dass die Perforierung im Bereich der Abdichtzonen um die Öffnungen herum, angebracht ist. Metallic cylinder head gasket comprising at least two metallic layers with at least one combustion chamber passage opening as well as openings for vapor and / or liquid media and an applied at least on an outer side of a metallic layer of the cylinder head gasket capable of penetration polymer coating, wherein the metallic layer in the areas where the polymer coating is applied, is at least partially provided with a perforation, characterized in that the perforations are holes with a diameter of 0.1 mm to 0.7 mm, and 4 to 8 holes per 10 cm 2 are present and that the perforation in the area of the sealing zones to the openings around, is mounted.

Description

  • [0001]
    Die Erfindung betrifft eine metallische Zylinderkopfdichtung mit mindestens zwei metallischen Lagen mit einer Polymerbeschichtung auf mindestens einer Außenseite, wobei die metallische Lage in den Bereichen, in denen die Polymerbeschichtung aufgebracht ist, mindestens teilweise eine Perforierung besitzt. The invention relates to a metallic cylinder head gasket having at least two metallic layers with a polymer coating on at least one outer side, wherein the metallic layer in the areas where the polymer coating is applied at least partially has a perforation.
  • [0002]
    Metallische Zylinderkopfdichtungen für Brennkraftmaschinen werden zunehmend als Mehrlagen-Metalldichtung ausgeführt und bestehen dabei üblicherweise aus ein bis vier übereinander angeordneten Metalllagen. Metallic cylinder head gasket for internal combustion engines are increasingly designed as a metal laminate gasket and consist usually of one to four superposed metal layers. Zur Abdichtung der Medien werden dabei eine oder mehrere vorzugsweise aus Stahl bestehende Lagen gesickt, gefalzt bzw. gekantet. here, one or more preferably ribbed existing layers of steel, folded and folded to seal the media. Die Dichtflächen von derartigen Flachdichtungsmaterialien werden darüber hinaus zur Verbesserung ihrer Abdichtgüte mit ein- oder beidsei tigen teil- oder ganzflächigen Beschichtungen aus polymeren Materialien versehen. The sealing surfaces of such gasket materials are also provided to improve their sealing quality with mono- or connected at both ends term partial or full-area coatings from polymeric materials. Als polymere Materialien kommen grundsätzlich elastomere Thermoplaste oder Duroplaste zum Einsatz, die sich beim Einbau unter der Dichtpressung verformen und dadurch an den korrespondierenden Dichtflächen gut anliegen und abdichten. Suitable polymeric materials are in principle elastomeric thermoplastics or thermosets are used which deform during installation of the sealing pressure and thereby fit snugly against the corresponding sealing surfaces and seal. Beispiele für derartige Polymermaterialien sind Fluorkautschuk (FKM), Polyamid, Kunstharz, Nitrilbutadien usw. Als gängige Auftragsverfahren für diese Polymerbeschichtungen sind das Coil-coating-Verfahren und im Falle eines bereichsweisen Auftrages der Polymerbeschichtung auf die Zylinderkopfdichtung der Siebdruck zu nennen. Examples of such polymeric materials are fluorine rubber (FKM), polyamide, resin, nitrile, etc. As a common method of application of these polymer coatings, the coil coating method and, in the case of a region-wise order of the polymer coating are to mention the cylinder head gasket of the screen printing.
  • [0003]
    Die Druckschrift The publication DE 35 00 071 C2 DE 35 00 071 C2 offenbart eine aus einer perforierten, mit einem Polymer beschichteten, metallischen Lage bestehende Zylinderkopfdichtung. discloses a consisting of a perforated coated with a polymer, metallic layer cylinder head gasket. Die Perforierung der metallischen Lage stellt dabei Ausweichvolumen für die beim Dichten zusammengepresste Polymerbeschichtung zur Verfügung. The perforation of the metallic layer provides this alternative volume for compressed in sealing polymer coating.
  • [0004]
    Es hat sich nun aber gezeigt, dass beim Einsatz unter den gegebenen Bedingungen in Brennkraftmaschinen, bei derartigen Dichtungen, insbesondere gasförmige Medien, zB Wasserdampf, durch die dünne Polymerbeschichtung penetrieren können. It has now shown, however, that can penetrate when used under the given conditions in internal combustion engines, with such seals, in particular gaseous media, for example water vapor, through the thin polymer coating. Insbesondere für die am meisten verwendete Polymerbeschichtung, nämlich für Fluorkautschuk (FKM), hatte sich gezeigt, dass diese nach dem Auftrag membranähnliche Schichten bilden, so dass der vorstehend beschriebene Effekt bei den Beschichtungen aus FKM besonders hervortritt. In particular, for the most commonly used polymer coating, namely, fluorine rubber (FKM), had been found that this membrane-like form after the application of layers, so that the effect described above for the coatings of FKM is especially prominent. Dadurch kann es zu Blasenbildung und Ablösung der Beschichtung und zu Korrosion des Trägermaterials kommen. This can lead to blistering and peeling of the coating and corrosion of the substrate. Dieser Zustand kann sich durch Additive in den Kühl- und Schmiermitteln noch weiter verstärken. This condition can be further enhanced by additives in the coolant and lubricants.
  • [0005]
    Ausgehend hiervon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine metallische Zylinderkopfdichtung mit einer Polymerbeschichtung anzugeben, bei der eine verbesserte Haftung des Polymermaterials gegenüber dem Stand der Technik erreicht wird. Starting herefrom, it is the object of the present invention to provide a metal cylinder head gasket with a polymer coating in which improved adhesion of the polymeric material compared to the prior art is achieved.
  • [0006]
    Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. This object is solved by the features of claim 1. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf. The sub-claims reveal advantageous developments.
  • [0007]
    Erfindungsgemäß wird nach Anspruch 1 vorgeschlagen, bei einer metallischen Zylinderkopfdichtung aus mindestens zwei metallischen Lagen, die auf mindestens einer Außenseite eine Polymerbeschichtung aufweisen, die metallische Lage in diesen Bereichen, in denen die Polymerbeschichtung aufgebracht ist, mit einer Perforierung zu versehen. According to the invention of claim 1, wherein a metallic cylinder head gasket comprising at least two metallic layers, which have a polymer coating on at least one outer side, to provide the metal layer in those regions in which the polymer coating is applied with a perforation.
  • [0008]
    Die Perforierung ist dabei nicht über der ganzen Fläche der Polymerbeschichtung vorhanden. The perforation is not present over the entire surface of the polymer coating. Es genügt, wenn die Perforierung bereichsweise an den Stellen in die metallische Lage eingebracht ist, an denen besonders hohe Beanspruchungen resultieren, nämlich an den Abdichtzonen. It is sufficient if the perforation is partially placed at the positions in the metallic layer, on which particularly high stresses result, namely to the sealing zones.
  • [0009]
    Dadurch werden mehrere positive Effekte erreicht. This allows multiple positive effects are achieved. Durch die in der außenseitigen Metalllage angebrachten Perforierungen wird nämlich eine verbesserte mechanische Verankerung des Polymermaterials auf der Oberfläche in diesen Bereichen, in denen die Perforierung angebracht ist, ermöglicht. By mounted in the outside metal layer perforations improved mechanical anchoring of the polymer material is in fact on the surface in these areas, in which the perforation is provided, enables. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der metallischen Zylinderkopfdichtung dient aber gleichzeitig noch dazu, dass die dampf- bzw. gasförmigen Medien vom Verbund Beschichtung/Metall durch die Perforierung weggeführt werden. However, the configuration of the metallic cylinder head gasket according to the invention simultaneously serves moreover that the vaporous or gaseous media are guided away from the composite coating / metal through the perforation. Dadurch wird eine Blasenbildung und Ablösung der Be schichtung vermieden sowie die Korrosion des Trägermaterials verhindert. This blistering and peeling of the coating loading is avoided and prevents the corrosion of the substrate.
  • [0010]
    Die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Perforierung in der obersten Metalllage der Metalllaminatverbindung der Zylinderkopfdichtung besteht in Form einer Bohrung mit einem Durchmesser kleiner als 1 mm, nämlich 0,2 bis 0,7 mm. The proposed according to the invention perforation in the top metal layer of the metal laminate compound of the cylinder head gasket is in the form of a hole with a diameter smaller than 1 mm, namely 0.2 to 0.7 mm. Derartige Mikroperforierungen in Form von Bohrungen können mit allen gängigen Verfahren des Standes der Technik, zB mit Stanzen und/oder mit einem Laser erzeugt werden. Such microperforations in the form of holes can be produced with all common processes of the prior art, for example by punching and / or with a laser.
  • [0011]
    Je nach Abhängigkeit von der Beanspruchung der Zylinderkopfdichtung kann die Anzahl der Bohrungen pro cm 2 variieren. Depending on the function of the loading of the cylinder head gasket, the number of holes per cm 2 may vary. Erfindungsgemäß sind 4 bis 8 Bohrungen pro 10 cm 2 vorhanden. According to the invention are 4 to 8 holes per 10 cm 2 is present.
  • [0012]
    Bei der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung ist es, wie vorstehend ausgeführt, ausreichend, wenn diese Bohrungen nur an den Stellen der obersten Metalllage der Zylinderkopfdichtung angebracht sind, die besonderen Beanspruchungen ausgesetzt sind. In the inventive cylinder head gasket, it is, as stated above, sufficient if these holes are attached only at the locations of the top metal layer of the cylinder head gasket are exposed to particular stresses. Hierbei handelt es sich um die Abdichtzonen auf der Zylinderkopfdichtung, zB um den Brennraum herum und/oder anderen Öffnungen für verschiedene Medien. This is the sealing zones on the cylinder head gasket, for example, to the combustion chamber around and / or other openings for different media. Als Beispiele für derartige bereichsweise Mikrolochung sind hierbei die Halbsicken zu nennen. Examples of such regions, microperforation the half beads are particularly mentioned. Die Erfindung schließt aber auch alle anderen Ausführungsformen mit ein, bei denen die Mikrolochung noch an anderen Stellen auf der obersten Metalllage der Trägerbleche angeordnet ist. However, the invention also includes all other embodiments with a, in which the micro holes is still positioned at other locations on the top metal layer of the carrier plates.
  • [0013]
    Die Erfindung schließt ferner alle bisher aus dem Stand der Technik gängigen metallischen Zylinderkopfdichtungskonstruktionen mit ein, sofern sie mindestens zwei Lagen aufweisen. The invention further includes all previously conventional in the prior art metallic cylinder head gasket constructions, provided they have at least two layers.
  • [0014]
    Bei den Polymerbeschichtungen ist bei der Erfindung insbesondere die FKM-Beschichtung, dh Fluor-Kautschuk-Materialien bevorzugt. In the polymer coatings in the invention is in particular the FKM coating, ie fluorine rubber materials are preferred. Fluorkautschuk-Materialien werden üblicherweise nur bereichsweise mittels Siebdruck auf die besonders relevanten Abdichtzonen aufgebracht: Die Schichtdicke dieser Polymerbeschichtung liegt im Bereich von 5 bis 50 μm. Fluorine rubber materials are usually applied to the particularly relevant sealing zones only in regions by means of screen printing: The thickness of these polymer coating is in the range of 5 to 50 microns.
  • [0015]
    Die Erfindung wird nachfolgend anhand von drei Figuren näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to three figures. Es zeigen: Show it:
  • [0016]
    1 1 ein Trägerblech mit einer erfindungsgemäßen Mikrolochung und einer aufgebrachten FKM-Beschichtung; a carrier sheet having a microperforation of the invention and an applied FKM coating;
  • [0017]
    2 2 ein Ausführungsbeispiel bei einer Halbsicke mit den entsprechenden Abmessungen, und An embodiment with a half bead with the corresponding dimensions, and
  • [0018]
    3 3 allgemein übliche Standardkonstruktionen von Metall-Zylinderkopfdichtungen. generally usual standard constructions of metal cylinder head gaskets.
  • [0019]
    1 1 zeigt die oberste metallische Lage shows the top metallic layer 1 1 einer Zylinderkopfdichtung mit der Perforierung a cylinder head gasket with the perforation 2 2 und einer FKM-Beschichtung and a coating FKM 3 3 , die mittels Siebdruck aufgebracht worden ist. Which has been applied by means of screen printing. Die ausschnittsweise abgebildete metallische Lage The partial imaged metallic layer 1 1 der Zylinderkopfdichtung weist dabei eine Dicke von 0,30 mm auf. Cylinder head gasket in this case has a thickness of 0.30 mm. Die Perforierung the perforation 2 2 ist eine Bohrung mit einem Durchmesser von 0,20 mm. is a hole with a diameter of 0.20 mm. Das FKM-Polymer ist im Beispiel der The FKM polymer is in the example of 1 1 eine Mischung aus Co- und Terpolymer. a blend of co- and terpolymer.
  • [0020]
    2 2 zeigt den Anwendungsfall, bei dem die erfindungsgemäße Perforierung shows the case of application in which the perforation according to the invention 2 2 mit der FKM-Beschichtung im Bereich einer Halbsicke with the FKM coating in the region of a half bead 4 4 auf der obersten Lage einer Zylinderkopfdichtung angeordnet ist. is disposed on the top position of a cylinder head gasket.
  • [0021]
    Die metallische Lage The metallic layer 1 1 ist hier als Trägerblech ausgebildet und ist nur in den Bereichen der Halbsicke is designed as a carrier plate here, just in the areas of semi-bead 4 4 mit dem FKM-Polymer beschichtet. coated with the FKM polymer.
  • [0022]
    3 3 zeigt für den Überblick verschiedene gängige Standard-Dichtungskonstruktionen, bei denen die erfindungsgemäße Ausgestaltung angewandt werden kann. shows various common standard seal designs in which the design of the present invention can be applied to the overview. In den Dichtungskonstruktionen nach I bis V sind jeweils auch entsprechende Halbsicken abgebildet, die die entsprechende Ausgestaltung nach In the sealing structures according to I to V also corresponding half beads are each mapped to the corresponding embodiment according to 2 2 aufweisen können. may have.

Claims (5)

  1. Metallische Zylinderkopfdichtung aus mindestens zwei metallischen Lagen mit mindestens einer Brennraumdurchgangsöffnung sowie Öffnungen für dampfförmige und/oder flüssige Medien und einer mindestens auf einer Außenseite einer metallischen Lage der Zylinderkopfdichtung aufgebrachten penetrationsfähigen Polymerbeschichtung, wobei die metallische Lage in den Bereichen, in denen die Polymerbeschichtung aufgebracht ist, mindestens teilweise mit einer Perforierung versehen ist, dadurch gekennzeichnet , dass die Perforierungen Bohrungen mit einem Durchmesser von 0,1 mm bis 0,7 mm sind, und 4 bis 8 Bohrungen pro 10 cm 2 vorhanden sind und dass die Perforierung im Bereich der Abdichtzonen um die Öffnungen herum, angebracht ist. Metallic cylinder head gasket comprising at least two metallic layers with at least one combustion chamber passage opening as well as openings for vapor and / or liquid media and an applied at least on an outer side of a metallic layer of the cylinder head gasket capable of penetration polymer coating, wherein the metallic layer in the areas where the polymer coating is applied, is at least partially provided with a perforation, characterized in that the perforations are holes with a diameter of 0.1 mm to 0.7 mm, and 4 to 8 holes per 10 cm 2 are present and that the perforation in the area of the sealing zones to the openings around, is mounted.
  2. Metallische Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial ausgewählt ist aus Fluorkautschuk, Polyamid, Kunstharz und/oder Nitrilbutadien. Metallic cylinder head gasket according to claim 1, characterized in that the polymer material is selected from fluorine rubber, polyamide resin and / or nitrile.
  3. Metallische Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial nur an den Abdichtzonen, insbesondere um die Öffnungen herum, aufgebracht worden ist. Metallic cylinder head gasket according to claim 2, characterized in that the polymer material has been applied only to the sealing zones, especially around the openings.
  4. Metallische Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial mittels Siebdruck aufgebracht worden ist. Metallic cylinder head gasket according to claim 3, characterized in that the polymer material has been applied by screen printing.
  5. Metallische Zylinderkopfdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforierung durch Stanzen und/oder Laser erzeugt worden ist. Metallic cylinder head gasket according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the perforation by punching and / or laser generated.
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DE3500071C2 (en) * 1985-01-03 1987-11-12 Elring Dichtungswerke Gmbh, 7012 Fellbach, De
DE4330780A1 (en) * 1992-09-11 1994-03-17 Dana Corp Multilayer cylinder head gasket

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