DE1650085C2 - Zylinderkopf-Flachdichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eineZylinderkopf-Flachdich-' tung aus Weichstoff, deren Arbeitsraumausschniite eine Einfassung aus härterem Werkstoff aufweisen, die ihrerseits an ihrer dem Arbtitsraum zugekehrten Seite innig mit einem sich satt an diese Stirnseite anschließenden Verstärkungsring versehen ist, dessen Stirnseiten Abstand von den ihnen zugekehrten Dichtflächen haben. Diese ist z. B. durch die deutsche Patentschrift 1 017 416 bekannt.

Bei der Weiterentwicklung dieser Zylinderkopfdichtungen hat sich ergeben, daß in manchen Fällen die Verstärkungsringe eine im Verhältnis zu ihrer Höhe besonders große Breite haben müssen. Bei einer solchen Ausführung der Verstärkungsringe mit ihrem dann besonders großen Volumen ist eine so große Wärmeaufnahme in diesen Ringen zu erwarten, daß Ringverformungen zu befürchten waren, und zwar etwa derart, daß das bei der Wärmedehnung radial nach außen drängende Ringmaterial sich wegen der Anlage an der Einfassung nicht in genügendem Maße ausdehnen kann und in diesem Fall zu Ringausbuchtungen nach der Ringachse hin führen würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieser Gefahr vorzubeugen. Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß der Wärmefluß vom Arbeitsraum radial durch den Ring hindurch möglichst stark gehemmt werden sollte.

Im Rahmen dieses Lösungsprinzips ist gemäß der Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe im einzelnen vorgesehen, daß mindestens in der einen Ringstirnfläche des Verstärkungsrings mindestens eine schmale, zur Ringachse konzentrische, frei bleibende Nute vorgesehen ist, deren Tiefe größer ist alsjdie Hälfte derilinghöhe und deren Abstand von der einfassung noch die mechanische Festigkeit der Verstärkung gewährleistet.

Bei einer bekannten Zylinderkopf-Flachdichtung. (deutsches Gebrauchsmuster 1851833, Fig. 5) ist zwar wie bei der Bauart nach der deutschen Patentschrift 1 017 416 die Einfassung an ihrer Stirnseite mit einem satt daran anliegenden Verstärkungs_: ring versehen, dessen Stirnflächen aber keinen Abstand von den ihnen zugekehrten Dichtflächen haben. Eine in dem Verstärkungsring zur Ringachse konzentrisch vorgesehene Nute ist dort nicht frei, sondern von einem metallischen, den Verstärkungsring an der Dichtung beteiligenden Keilring satt ausgefüllt. Deshalb sind in diesem Falle die Verstärkungsringe hinsichtlich des Volumens und der großen Wärmeaufnahme gleich nachteilig wie die eingangs in Absatz 1 und 2 erwähnten.

Es ist ferner ein rein metallischer Dichtungsring bekannt (deutsche Patentschrift 832 520), der an seiner der einen Dichtfläche zugekehrten Stirnfläche zwei umlaufende Dichtrippen mit Dichtkanten aufweist, die sich beim Anziehen der Dichtung verformen. Hierbei dient die dem Verdichtungsraum näher liegende Ldchtrippe in erster Linie als abschirmender Wärmeschutz für die entfernter liegende Dichtrippe, an der sonst erwärmungsbedingte Undichtheiten zu befürchten wären. Diese bekannte Dichtungsart befaßt sich nicht mit dem Problem der Erfindung, wonach die durch den nicht dichtenden, an der inneren Stirnseite der metallischen Einfassung von Arbeitsraum-Ausschnitten vorgesehenen Verstärkungsring infolge seiner großen Wärmeaufnahme drohenden radialen Verformungen in Form von nach innen gerichteten Einbuchtungen des Verstärkungsrings vermieden werden sollen. Eine Lösung dieses Problems, insbesondere in der durch die Erfindung vorgeschlagenen Weise, ist aus dieser Veröffentlichung weder zu entnehmen noch durch sie nahegelegt.

Durch die gemäß der Erfindung vorgesehene, z. B. von der Unterseite des Stahlrings in diesen eingestochene Nute verbleibt bei entsprechender Nutentiefe für den Wärmefluß vom Arbeitsraum (Brennraum) der mit der Dichtung versehenen Kolbenmaschine in Richtung zur Einfassung nur ein schmaler Steg, der bei einer Ringhöhe von z. B. 1,4 mm nur noch 0,3 bis 0,4 mm betragen könnte. Bei starker Aufheizung des inneren, dem Arbeitsraumausschnitt zugekehrten Teiles des in die Einfassung eingesprengten Verstärkungsrings, z. B. aus Stahl, kann sich das Streben nach einem radialen Auswandern des Materials ohne nachteilige Ausbuchtungen zur Ringachse hin in der Weise auswirken, daß sich der innere Teil um den dann als Drehpunkt anzunehmenden Steg schrägstellt, gegebenenfalls bis zu einer Anlage an der Spannfläche des Zylinderblockes oder Zylinderkopfes. Diese Art von Verformungen hat — im Gegensatz zu der obenerwähnten Verformungsart der Verstärkungsringe — keine nachteiligen Auswirkungen auf die diesem Verstärkungsring zugedachten Aufgaben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen bruchstückweisen Querschnitt durch eine Dichtungsstelle mit eingebauter, aber noch nicht wärmebelasteter Zylinderkopf-Flachdichtung,

F i g. 2 den gleichen Schnitt nach der Wärmeeinwirkung.

Die Weichstoffdichtung 10 urrfaßt -eine Weichstoffplatte 11 mit darin eingebetteter und mit Zacken versehener Metallblecheinlage 12. Die Ränder der Arbeitsraum-Ausschnitte 10a der Zylinderkopf-Flachdichtung 10 sind mit einer Bördeleinfassung 13 aus Metallblech versehen. In diese Ausschnitte Ua ist ein als Verstärkungsring dienender Stahiring 14 mit satter Anlage an der dem Arbeitsraum zügekehrten gewölbten Stirnfläche der Einfassung 13 eingesprengt.

Diese Zylinderkopfdichtung ist zwischen den Spannflächen eines Zylinderblockes 15 und des zugehörigen Zylinderkopfes 16 einer Brennkraft- _J5 maschine eingespannt. Hierbei hat sich die Einfassung 13 vollständig in den Weichstoff 11 eingedrückt.

Γη die Unterseite des Verstärkungsrings von der Höhe/j, die beim gezeichneten Beispiel 1,4 mm be-ao tragtn soll, ist eine schmale Nute 14a von der geringen Breite b (im Ausführungsbeispiel etwa 0,6 mm) bis zu einer Tiefe t (die im Ausführungsbeispiel 1 mm betragen soll) eingestochen, so daß der dem Arbeitsraum 17 der Brennkraftmaschine züge- _a$ kehrte Teil des Verstärkungsrings 14 nur noch über einen schmalen Steg 14b (dessen Breite sich im Ausführungsbeispiel aus der Differenz zwischen der Ringhöhe h und der Nutentiefe t, also 0,4 mm, e/gibt) mit dem anderen Teil des Verstärkungsrings in Verbindung steht. Wenn dabei die Nute 14 a in der Mitte der gesamten Ringbreite liegt, so ist der durch den Abstand« der Nute 14a von der Einfassung 13 gegebene Rest der Ringbreite noch ausreichend, um die mechanische Festigkeit der angestrebten Ver-Stärkung zu gewährleisten (F i g. 1).

Wird die beschriebene Dichtung nun unter den gegebenen Arbeitsbedingungen einer starken Wärmeeinwirkung ausgesetzt, so verbleibt für den Wärmefluß vom Brennraum 17 zur Einfassung 13 durch den Verstärkiingsring 14 nur der schmale Steg 14ί>. Der Wärmefluß in dieser Richtung wird also stark vermindert gnd ein Ausbuchten in radialer Richtung vermieden.

Das durch die Wärmeeinwirkung auf den Rmg und durch die damit gegebene Durchmesservergrößerung bedingte Abwandern von Ringmaterial in radiakr Richtung nach außen kann sich beim Gegenstand tk-r Erfindung in einer der Wirkungsweise des Verslärkunasringsl4 nicht abträglichen Weise auswirken, und zwar in einem Schrägstellen des dem Brennraum zugekehrten Teils des mit der eingestochenen Nu'.t 14 a versehenen Verstärkungsrings 14 gegenüber dem andern Teil. Dieses Schrägstellen kann so weil gehen, bis die eine Kante des dem Brennraum 17 zugekehrten Teils des Verstärkungsrings 14 an der Spannfläche des Zylinderblocks 15 anliegt (Fig. 2). Wenn die Nute 14« an der oberen Seite des Verstärkungsrings 14 vorgesehen ist, käme in einem solchen Fall die eine Kante des Verstärkungsrings 14a bei der Schrägstellung schließlich an die Spannfläche des Zylinderkopfes 16 anzuliegen.

Die konzentrische Ringnute 14a wird in der Regel als durchgehender Einstich vorgesehen werden. Dies i?t aber nicht unbedingt erforderlich. Es genügt, wenn über dem größten Teil dieses konzentrischen Teils entsprechende Nutenstücke vorgesehen sind. Man könnte auch in ganz extremen Fällen im Rahmen des obengenannten Lösungsprinzips sowohl von der Oberseite als auch von der Unterseite im Wechsel solche eingestochenen Nuten so vorsehen, daß für den Wärmefluß ein labyrinthartiger Weg erzwungen würde.

Für eine ausreichende Erzielung des durch die Erfindung angestrebten Effektes sollte die Nutentiefe t mindestens 55 °/o, zweckmäßig 55 bis 80 ³/o der Ringhöhe h ausmachen, um dadurch eine entsprechend geringe Breite des Steges 14 b sicherzustellen-

Für die zu wählende Nutenbreite b hat sich ein günstigster Bereich ergeben, wenn sie etwa das Einbis Zweifache der Breite des Steges 14f>, also der Differenz zwischen der Ringhöhe h und der Nutentiefe f ausmacht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patemansprüche:

1. Zylinderkopf-Flachdichtung aus Weichstoff, deren Arbeitsraum-Ausschnitte eine Einfassung aus härterem Werkstoff aufweisen, die ihrerseits an ihrer dem Arbeitsraum zugekehrten Seite innig mit einem sich satt an diese Stirnseite anschließenden Verstärkungsring versehen ist, dessen Stirnflächen Abstand von den ihnen zugekehrten Dichtflächen haben, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in der einen Ringstirnfiäche des Verstärkungsrings (14) mindestens eine schmale, zur Ringachse konzentrisch^, frei bleibende Nute (14 a) vorgesehen ist, deren Tiefe (r) größer ist als die Hälfte der Ringhöhe (h) und deren Abstand (α) von der Einfassung (13) noch die mechanische Festigkeit der Verstärkung gewährleistet.

2. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutentiefe (<)

55 bis 8O°/o der Ringhöhe (Ji) ausmacht.

3. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch t oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutenbreite (Jb) etwa das Ein- bis Zweifache der Differenz zwischen der Ringhöhe (Ii) und der Nutentiefe (f) ausmacht.