DE2556355B2

DE2556355B2 - Dichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung

Info

Publication number: DE2556355B2
Application number: DE2556355A
Authority: DE
Inventors: Robert R. Grosse Ile Mich. Skrycki
Original assignee: McCord Corp
Current assignee: MCCORD GASKET CORP DETROIT MICH US
Priority date: 1974-12-20
Filing date: 1975-12-13
Publication date: 1981-07-02
Also published as: DE2556355A1; GB1487649A; JPS5175849A; US4121846A; FR2295316A1; DE2556355C3; IT1052305B; FR2295316B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, mit einem von Weichstoffauflagen umgebenen Metallkern, der eine Öffnung und einen ringförmig um den Umfang der Öffnung herum verlaufenden versetzten Bereich aufweist, der mit seiner einen Fläche über die Oberfläche des Metallkerns hinausragt und mit seiner anderen Fläche gegenüber der entgegengesetzten Oberfläche des Metallkerns zurückgesetzt ist, wobei der versetzte Bereich einstückig mit dem übrigen Metallkern ausgebildet ist. Bei einer bekannten Dichtung (DE-PS 10 57 861) dieser Art ist der versetzte Bereich durch uine um den Umfang der Öffnung herum geformte Sicke gebildet. Beim Herstellen einer Sicke wird eine Vertiefung von einer Seite aus in eine Werkplatte eingedrückt. Solche Sicken werden im allgemeinen in Werkstücke eingedrückt, um deren Widerstandsmoment gegen Biegung zu erhöhen oder um die Konstruktion zu versteifen. Da eine Sicke durch Eindrücken einer Vertiefung in eine Werkplatte erzeugt wird, entspricht die Wandstärke der Sicke im allgemeinen etwa derjenigen des übrigen Werkstücks. Beim Ausbilden von Sicken, die von der Mantelfläche eines Hohlkörpers aus nach innen vorspringen, unterliegt der Werkstoff bei der Ausbildung einer Stauchbeanspruchung, so daß bei dünnwandigen Teilen sich quer zur Sicke Falten bilden können. Es besteht somit die Möglichkeit, daß die Wandstärke der Sicke sich in dem in der größten Entfernung von der Mantelfläche liegenden Bereich verstärkt. Bei Sicken, die von der Mantelfläche eines Hohlkörpers nach außen vorspringen, wird der Werkstoff gezwungen, sich vom Umfang der Mantelfläche des Hohlkörpers auf den Umfang der Sicke zu dehnen, so daß eine bedingte Streckbeanspruchung und damit eine parzielle Dehnung des Werkstoffes als örtliche Einschnürungen auftreten können. Selbst wenn sich beim Ausbilden der Sicke bei

einer

Flachdichtung (DE-GM 70 14 616) die Wandstärke der Sicke praktisch nicht von derjenigen der übrigen Platte unterscheidet, ist zum Flachdrücken der Sicke keine große Kraft erforderlich, so daß die bekannten Dichtungen insofern nachteilig sind, als sie im eigentlichen Dichtungsbereich nicht die erforderliche Festigkeit aufweisen und leicht verformbar sind, was zu Undichtigkeiten führt

Femer sind Packungen (DE-PS 4 96 142) für druckdichte Verbindungen bekannt Um in einem bestimmten Bereich eine Dicke der Packung zu erzeugen, die größer als die Dicke der ursprünglichen Platte ist, wird aus dieser in einem bandförmigen Bereich durch Prägung, also durch kalten Metallfluß, Metall derart seitlich herausgetrieben, daß es mit der ursprünglichen Platte lediglich durch eine schmale Fläche oder Linie zusammenhängt, welche eine Dicke von etwa 2- bis 3hunderstel Millimeter besitzt Eine derartige durch Prägen erzeugte Packung ist in keiner Weise geeignet als Zylinderkopfdichtung verwendet zu werden, da die herausgeprägte Mittel-Längsrippe sich bereits beim Auftreten des geringsten Druckes von der Metallplatte lösen würde. Beim Prägen der Mittel-Längsrippe sind die beiden zwischen der Mittel-Längsrippe und der übrigen Packung liegenden schmalen Flächen durch kalten Metallfluß entstanden, haben also eine laminare Struktur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Dichtungen, insbesondere Zylinderkopfdichtungen, so zu verbessern, daß die Kraft die erforderlich ist, den ringförmigen versetzten Bereich zu deformieren, wesentlich größer ist, als bei den bekannten Dichtungen,

w so daß die Abdichtwirkung der Dichtung nicht nur größer, sondern auch sicherer ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Dichtung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der versetzte Bereich durch einen Schervorgang gebildet ist und mit dem benachbarten Material des Metallkernes über Ringzonen verbunden ist, in denen Scherspannungen vorhanden sind.

Während der versetzte Bereich bei den bekannten Dichtungen durch Ausbilden einer Sicke oder durch Prägen erzeugt wurde, wird der versetzte Bereich dadurch erzeugt, daß ein vorbestimmter Bereich des Metallkernes der Dichtung parallel zu sich selbst versetzt bzw. parallel zu sich selbst bewegt wird. Bei dieser Bewegung tritt wegen der nicht zu vermeidenden Biegung keine reine Scherbeanspruchung in den Abscherquerschnitten auf. Der versetzte Bereich ist jedoch nach dem Schervorgang noch einstückig mit dem benachbarten Material des Metallkernes über Ringzonen verbunden. In diesen Ringzonen sind

so Scherspannungen vorhanden. Ferner erstreckt sich diese Zone zwischen den beiden Oberflächen des versetzten Bereiches und verläuft, da das Versetzen durch senkrecht zur Oberfläche der Werkplatte erfolgte Bewegung bewegt wurde, etwa senkrecht zu den Oberflächen des versetzten Bereiches. Darüber hinaus weist diese den versetzten Bereich umgebende Ringzone infolge des Schervorganges eine kürzere Ausdehnung auf, als die Wandstärke des Metallkernes, da der versetzte Bereich parallel zu sich selbst aus der Ebene des Metallkernes herausbewegt wurde. Um einen durch einen Schervorgang gebildeten versetzten Bereich wieder zurück, also in die Flucht mit dem übrigen Metallkern zu bewegen, sind wesentlich größere Kräfte erforderlich, als eine Sicke flachzudrücken.

Bei einer Dichtung mit einer ringförmigen, U-förmig gestalteten Hülse, deren U-Steg die Öffnung durchdringt und deren U-Schenkel beiderseits des Metallkerns liegen und diesen nach außen übergreifen, liegt, in

Weiterbildung der Erfindung ein U-Schenkel der Dichtungshülse an der gesamten Oberfläche des versetzten Bereiches an, so daß dieser U-Schenkel beim Aufwenden eines Druckes nicht längs einer Linie sondern flächig vom versetzten Bereich beaufschlagt wird.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Dichtung sind in der Zeichnung dargestellt Iu dieser zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführung einer Zylinderkopfdichtung gemäß der Erfindung;

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig.» in einem größeren Maßstab;

Fig.3 eine Draufsicht auf eine andere Ausführung der erfindungsgemäßen Dichtung und

Fig.4 einen Schnil.t längs der Linie 4-4 in Fig.3, ebenfalls in einem größeren Maßstab.

Eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Dichtung ist als Ganzes mit 10 bezeichnet und in F i g. 1 und 2 der Zeichnung dargestellt. Die Dichtung 10 umfaßt einen Metallkern 12. Der Metallkern 12 ist ein ebenes, flexibles Stück Blech, das parallel zueinander verlaufende Oberflächen 14 und 16 besitzt. Der Metallkern 12 umfaßt mehrere Zylinderöffnungen 18. Ferner umfaßt der Metallkern mehrere öffnungen 20 zum Durchtritt eines Kühlmittels und Bolzenlöcher 22.

Der Metallkern 12 weist darüber hinaus einen versetzten Ringbereich 24 (am besten der Schnittzeichnung zu entnehmen) auf, der sich ringförmig um den Umfang jeder Zylinderöffnung 18 herumerstree kt. Der versetzte Bereich weist eine erste Oberfläche 26, die jo eine 14 der Oberflächen des Metallkernes 12 überragt, und eine zweite Oberfläche 28 auf, die gegenüber cer anderen Oberfläche 16 des Metallkernes 12 zurückgesetzt ist. Der versetzte Bereich 24 ist einstückig mit dem übrigen Metallkern 12 ausgebildet und mit diesem an a den entgegengesetzten Enden über eine Zone verbunden, in der jeweils Scherspannungen herrschen. Mit anderen Worten die Oberflächen 14 und 16 des Metallkernes sind in beiden Richtungen von dem versetzten Bere'ch 24 abgesetzt, so daß zwei Zonen gebildet sind, in denen Scherspannungen herrschen und die sich längs der entgegengesetzt gerichteten Enden des versetzten Bereiches erstrecken, wie dies der Schnittzeichnung zu entnehmen ist. Der versetzte Ringbereich 24 ist aus dem Metallkern 12 durch einen Drück- oder Schervorgang gebildet worden, um Scherspannungen in den Ringzonen auszubilden, die den versetzten Bereich 24 mit den benachbarten Bereichen des Metallkernes 12 verbunden. Solche Scherkräfte oder Scherspannungen resultieren aus Kräften, durch die zusammenhängende Teile des Kernelementes 12 parallel zur Berührungsebene zwischen dem versetzten Bereich und dem verbleibenden Metallkern 12 bewegt wurden.

Die Dichtung 10 weist ferner eine ringförmige Hülse auf, die als Ganzes mit 30 bezeichnet Ut. Diese ringförmige Hülse 30 hat eine U-förmige Gestalt, wie dem Querschnitt zu entnehmen ist, und umfaßt einen ersten Schenkel 32, der an der ersten Oberfläche 26 des versetzten Bereiches 24 anliegt, und einen zweiten Schenkel 34, der an der anderen Oberfläche 16 des Metallkernes 12 anliegt Die Schenkel 32 und 34 sind durch einen halbkreisförmigen Steg 36 miteinander verbunden. Die Schenkel 32 und 34 verlaufen parallel zueinander und erstrecken sich von der Zylinderöffnung 18 radial auswärts und haben beide die gleiche Länge. Der Metallkern 12 erstreckt sich von den Schenkeln 32 und 34 der ringförmigen Hülse 30 aus und Schichten 38 aus komprimierbaren, papierartigem Werkstoff sind auf beiden Oberflächen 14 und 16 des Metallkernes 12 aufgebracht und erstrecken sich aus unmittelbarer Nachbarschaft der freien Enden der Schenkel 32 und 34 der ringförmigen Hülse 30 aus.

Der Metallkern 112 des in F i g. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispieles der Dichtung HO hat ebenfalls parallel zueinander verlaufende Oberflächen 114 und 116 mit einem versetzten Bereich 124. Der Metallkern 112 ist durch ein ringartiges scheibenförmiges Element gebildet, bei dem der versetzte Bereich 124 so angeordnet ist, daß er sich um eine Zylinderöffnung 118 herumerstreckt Der versetzte Bereich 124 ist der gleiche, wie der versetzte Bereich 24, da er eine erste Oberfläche 126 aufweist die die eine Oberfläche 114 überragt und eine zweite Oberfläche 128, die gegenüber der Oberfläche 116 zurückgesetzt ist Der versetzte Bereich 124 ist einstückig mit dem übrigen Metallkern 112 ausgebildet und ist mit diesem über kreisförmige Zonen verbunden, in denen Scherspannungen herrschen, nämlich dieselben Scherspannungen, die bei der Beschreibung der versetzten Zone 24 erläutert worden sind.

Die Dichtung 110 umfaßt ferner eine ringförmige Hülse, die als Ganzes mit 130 bezeichnet ist und etwa U-förmig gestaltet ist wie F i g. 4 zeigt. Die Hülse weist einen ersten Schenkel 132 auf, der an der ersten Oberfläche 126 des versetzten Bereiches anliegt, und einen zweiten Schenkel 134, der an der Oberfläche 116 des Metallkernes 112 anliegt. Die Schenkel 132 und 134 sind durch einen halbkreisförmigen Steg 136 miteinander verbunden und erstrecken sich parallel zueinander von der Mitte der öffnung 118 radial auswärts.

Die Hülse 130 weist darüber hinaus einen ringförmigen Kragen 140 auf, der sich rechtwinklig vom freien Ende des Schenkels 132 aus erstreckt Der Kragen 140 liegt radial auswärts von dem Metallkern 112 und der übrigen Hülse 130.

Die Dichtung 110 wird bei einer Maschine verwendet, die eine Laufbüchse mit einem Zwischenraum zwischen dieser und dem benachbarten Zylinderblock aufweist. Der Kragen 140 ist in dem Zwischenraum zwischen der Laufbuchse und dem Zylinderblock angeordnet, wobei der Schenkel 134 der Hülse 130 auf der Laufbüchse aufliegt. Wird der Zylinderkopf aufgebracht, so berührt dieser den Schenkel 132 der Hülse 130 und auf den versetzten Bereich 124 wirken Klemmkräfte ein, die zwischen dem Zylinderkopf und der Stirnfläche der Laufbüchse auftreten.

Die versetzten Bereiche 24 und 124 sind einstückig mit den übrigen der entsprechenden Metallkerne durch Zonen verbunden, die durch Schub gebildet sind und in denen Scherspannungen herrschen, wie dies vorher erläutert wurde. Solche Scherspannungen erhöhen die Belastung, die die Dichtung aufnehmen kann, und erhöhen die Kraft, die erforderlich ist, um die versetzten Bereiche 24 und 124 zurück in die Flucht mit dem übrigen Metallkern zu bewegen. Die erfindungsgemäße Dichtung widersteht daher Toleranzänderungen und schafft damit eine dichtere Abdichtung, als mit bekannten Dichtungen je erreicht werden konnte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, mit einem von Weichstoffauflagen umgebenen Metallkern, der eine Öffnung und einen ringförmig um den Umfang der Öffnung herum verlaufenden versetzten Bereich aufweist, der mit seiner einen Fläche über die Oberfläche des Metallkerns hinausragt und mit seiner anderen Fläche gegenüber der entgegengesetzten Oberfläche des Metallkernes zurückgesetzt ist, wobei der versetzte Bereich einstückig mit dem übrigen Metallkern ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der versetzte Bereich (24) durch einen Schervorgang gebildet ist und mit dem benachbarten Material des Metallkernes (12) über Ringzonen verbunden ist, in denen Scherspannungen vorhanden sind.

2. Dichtung nach Anspruch 1 mit einer ringförmigeu, U-förmig gestalteten Hülse, deren U-Steg die Öffnung durchdringt und deren U-Schenkel beiderseits des Metallkernes liegen und diesen nach außen übergreifen, dadurch gekennzeichnet, daß ein U-Schenkel (32) der Dichtungshülse (30) an der gesamten Oberfläche (26) des versetzten Bereiches anliegt.