DE2816459C2

DE2816459C2 - Imprägnierte Weichstoffflachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung für Verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE2816459C2
Application number: DE19782816459
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef 5090 Leverkusen Wagner
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Goetze GmbH
Priority date: 1978-04-15
Filing date: 1978-04-15
Publication date: 1982-11-04
Also published as: DE2816459A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Weichstoffflachdichtung, bestehend aus einer gegebenenfalls metallisch verstärkten Weichstoffplatte mit Durchgangsöffnungen, wie insbesondere eine Zylinderkopfdichtung mit Durchgangsöffnungen für den Brennraum, das Schmiermittel, das Kühlmittel und die Befestigungsschrauben, sowie einer Imprägnation des Weichstoffes mit einem polymerisierten Imprägniermittel.

Weichstoffflachdichtungen der eingangs beschriebenen Art werden beispielsweise nach der DE-AS 04 558 zur Erhöhung ihrer Festigkeit und ihrer Abdichtgüte ganzflächig mit einer Porenfüllung zu etwa 50—100% imprägniert. Als Imprägniermittel dient in diesem Fall eine organisch-synthetische, vollständig polymerisierbar Flüssigkeit, welches anschließend thermisch und/oder durch Verwendung von Vernetzungsmitteln, vorzugsweise auf der Basis organischer Peroxide oder Schwefel, zunächst zu einer noch plastischen Konsistenz vorpolymerisiert wird, so daß die Dichtung beim Einbau sich den Unebenheiten der Dichtflächen anpassen kann und dann erst in der Betriebshitze des Motors vollständig ausgehärtet wird.

Nach der DE-OS 24 29 629 und der DE-PS 10 72 032 sind imprägnierte Zylinderkopfdichtungen bekannt, die in weiteren Verfahrensschritten entweder ganzflächig oder nur an den Öffnungsrändern in einem zweiten Verfahrensschritt mit einem zweiten Imprägniermittel durchsetzt oder angereichert sind.

Bei derartigen Zylinderkopfdichtungen werden zugleich je nach Anwendungsfall die Bereiche rund um alle oder einen Teil der Durchgangsöffnungen durch metallische Einfassungen gegen Hitze-, Brenngas-, Schmieröl- oder Kühlmitteleinfluß geschützt Insbesondere die Bereiche rund um die Brennraumdurchgänge sind dabei den höchsten Beanspruchungen ausgesetzt so daß nach der DE-AS 23 04 505 dem Weichstoff unterhalb dieser Einfassungen durch Imprägniermittelfreiheit eine höhere Fließgrenze gegeben wird Diese Bereiche erhalten dann bei Einbau einen größeren ίο Dichtpressungsdruck und sind im motorischen Betrieb stärker belastbar. Solche Zylinderkopfdichtungen werden durch Imprägnation der fertig ausgestanzten und eingefaßten rohen Dichtungsplatten hergestellt Die Einfassungen verhindern dann das Eindringen der Imprägniermittel unter die Bördel, allerdings kann auch die Einfassung nach der Montage auffedern, und bei solchen Dichtungsplaiten können Imprägniermittel gerade durch den entstandenen Spalt unter diese Bereiche beim Tauchen verstärkt eindringen. Zur Vermeidung eines erhöhten Ausschusses werden zum Beispiel in gesonderten Verfahrensschritten die Einfassungen am Weichstoff besonders befestigt. Dadurch werden zwar die oben geschilderten Nachteile beseitigt, allerdings erhöhen diese zusätzlichen Verfahrensschritte die Fertigungskosten solcher Dichtungen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Weichstoffflachdichtung zu schaffen, deren Bereiche rund um die hochbelasteten Durchgangsöffnungen neben einer guten Beständigkeit gegen Temperatur-und Brenngaseinwirkungen sowie Schmieröl- und Kühlmitteleinwirkungen auch eine erhöhte Dichtpressung aufweisen. Gleichzeitig soll das Herstellungsverfahren möglichst einfach und kostensparend sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine ganzflächig gleichmäßig imprägnierte Weichstoffflachdichtung gelöst, bei der das Imprägniermittel lediglich rund um alle oder einen Teil der Durchgangsöffnungen stärker als in den Restflächenbereichen vernetzt ist.

Die erfindungsgemäß durchgeführte erhöhte Vernetzung wird durch eine erhöhte Vernetzungsmittelkonzentration in den entsprechenden Zonen erreicht. Bei den bevorzugt verwendeten Imprägniermitteln auf Basis eines flüssigen Polybutadien wird infolgedessen die rohe, fertig ausgestanzte Weichstoffdichtungsplatte vor der eigentlichen Imprägnierung durch beispielsweise Tauchen in ein Bad aus flüssigem Polybutadien mit Gehalten an Vernetzungsmitteln auf Basis eines organischen Peroxids und gegebenenfalls weiteren in der Kautschuk-Kunststofftechnik üblichen Hilfsmitteln, im Bereich der gewünschten Zonen rund um die Durchgangsöffnungen, mit einer Lösung aus organischem Peroxid partiell vorgetränkt. Nach dem Antrocknen wird entsprechend der DE-AS 23 04 558 in gewohnter Weise ganzflächig gleichmäßig imprägniert, und durch die angeschlossene Wärmebehandlung wird jetzt das Imprägniermittel im Bereich der vorbehandelten Zonen aufgrund der höheren Peroxidkonzentration härter als in den Restflächenbereichen vernetzt. Das jetzt härter vernetzte Imprägniermittel besitzt einen höheren Verformungswiderstand, so daß dort nach Einbau eine höhere Dichtpressung herrscht. Gleichzeitig ist dort das Imprägniermittel aufgrund seines höheren Vernetzungsgrades beständiger gegen Temperatur- und Brenngaseinflüsse sowie gegebenenfalls Schmieröl- und Kühlmitteleinwirkungen als das Imprägniermittel in den Restflächenbereichen, so daß in diesen Zonen auf die bisher üblichen metallischen Einfassungen verzichtet werden kann.

Bei den bevorzugten erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtungen wird lediglich der Bereich rund um die Brennraumdurchgänge auf einer Breite von etwa einer Bördelschenkellänge, also in etwa einer 2—8 mm breiten Zone, stärker ausgehärtet

Durch die erfindungsgemäße Flachdichtun^ ist somit eine imprägnierte Dichtungsplatte geschaffen, die im Bereich der hochbeanspruchten Zonen sowohl eine erhöhte Dichtpressung als auch eine erhöhte Beständigkeit aufweist Damit kann sie als Zylinderkopfdichtung auch in hochbelasteten Motoren mit hervorragender Abdichtgüte eingesetzt werden, wobei besonders vorteilhaft ist, dort auf die bisher üblichen Einfassungen, also Metall, zu verzichten.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den Ausschnitt eines Querschnittes der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung im brennraurr.benachbarten Bereich,

F i g. 2 die Dichtpressungsverteilung einer eingebauten, erfindungsgemäß imprägnierten Zylinderkopfdichtung,

F i g. 3 die Verformungskennlinie einer erfindungsgemäß imprägnierten Zylinderkopfdichtung im brennraumbenachbarten Bereich,

F i g. 4 die Verformungskennlinie einer erfindungsgemäß imprägnierten Zylinderkopfdichtung im Restflächenbereich.

Eine Weichstoffdichtungsplatte mit den Konturen einer Zylinderkopfdichtung von 2,0 mm Stärke, bestehend aus einem Asbestfaservlies mit ca. 5% Kautschuk als Bindemittelmetallanteil, einer Porosität von ca. 40 Volumenprozent und einer eingelegten Rauhblechplatte von 0,25 mm Stärke wird auf einer Breite von 4 mm rund um die Brennraumdurchgänge mit einer 20prozentigen Lösung von Dicumylperoxid als Vernet-

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35 zer in Tetrachlorkohlenstoff getränkt Nach dem Trocknen bei ca. 40⁰C wird die Dich'ungsplatte durch Tauchen in ein Bad, bestehend aus 10O Teilen flüssigem Polybutadien (MG 1500) und 3 Teilen Dicumylperoxid, auf eine Porenfüllung von 100% imprägniert Anschließend wird 3 Minuten bei 250⁰C vernetzt so daß der vorimprägnierte Bereich rund um die Brennraumdurchgänge eine wesentlich größere Härte als der noch plastisch leicht verformbare Restflächenbere>ch aufweist

in der F i g. 1 ist ein Teilstück eines Querschnittes der entstandenen Zylinderkopfdichtung dargestellt Die Flachdichtungsplatte 1. bestehend aus einem metallisch verstärkten Asbestfaservlies 2, ist gleichmäßig mit Imprägniermittel ausgefüllt, welches im brennraumbenachbarten Bereich 3, wie durch die stärkere Schraffur angedeutet, härter als im Restflächenbereich 4 vernetzt ist

Im Diagramm der F i g. 2 ist die Dichtpressungsverteilung der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung im Einbauzustand dargestellt Im Restflächenbereich 4 ist die Dichtpressung 5 etwa halb so groß wie im Bereich rund um die Brennraumdurchgänge.

In den F i g. 3 und 4 ist die Verformung 6 der Dicke der Dichtungsplatte desbrennraumbenachbarten Bereiches 3 beziehungsweise des Restflächenbereiches 4 gegen die Druckbelastung 7 aufgetragen. Die Kurve 3 zeigt einen werentlich steiferen Verlauf als die Kurve 4. Die Fließgrenzen am Wendepunkt der Kurven 8 ist im stärker vernetzten Bereich 3 gegenüber dem Restflächenbereich 4 auf den etwa 1'^fachen Wert gestiegen.

Im Motortest zeigt die Zylinderkopfdichtung eine ausgezeichnete Abdichtgüte im Brennraumbereich. Durch die fehlenden Bördel kann damit auf noch höhere Dichtpressung, die einer eingebördelten Dichtung entsprechen würden, und Fließgrenzen des Weichstoffes im Brennraumbereich verzichtet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Weichstoffflachdichtung, bestehend aus einer gegebenenfalls metallisch verstärkten Weichstoffplatte mit Durchgangsöffnungen, wie insbesondere eine Zylinderkopfdichtung mit Durchgangsöffnungen für den Brennraum, das Schmiermittel, das Kühlmittel und die Befestigungsschrauben, sowie einer Imprägnation des Weichstoffes mit einem polymerisierten Imprägniermittel, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich im Bereich rund um alle oder einen Teil der Durchgangsöffnungen (3) das Imprägniermittel stärker als in den Restflächenbereichen (4) vernetzt ist

2. Weichstoff Nachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den stärker vernetzten Zonen (3) eine höhere Vernetzupgsmittelkonr.entration vorliegt

3. Weichstoffflachdichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das polymerisierte Imprägniermittel ein mit peroxidischem Vernetzungsmittel vernetztes Polybutadien mit einem Molekulargewicht zwischen 1000 und 2000 ist.

4. Weichstoffflachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägniermittel (2) rund um die Brennraumdurchgänge (3) einer Zylinderkopfdichtung stärker vernetzt ist.

5. Weichstoffflachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägniermittel in einer 2—8 mm breiten Zone (3) rund um die Brennraumdurchgänge einer Zylinderkopfdichtung stärker vernetzt ist