DE3134015A1 - Flachdichtung sowie verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Flachdichtung sowie verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
PATEN T'Ä"N*"W Ä L"T E* ·
UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1
A 44 652 b Anmelder. Elring
b - 196 Dichtungswerke GmbH
13. Juli 1981 Höhenstr. 24
7012 Fellbach
Flachdichtung sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung mit einer mindestens
eine öffnung aufweisenden Dichtungsplatte und einem im Randbereich der öffnung angeordneten, ringförmigen Kanal
mit metallischer Kanalwand und einer bei einer Pressungsbeanspruchung des Kanals nachgiebigen Füllung; insbesondere
betrifft die Erfindung eine derartige Zylinderkopfdichtung.
Vor allem wegen der modernen Leichtbauweise von Hubkolbenmotoren wird es immer schwieriger, Motorenteile, vor allem
Zylinderkopf und Motorblock, zuverlässig und dauerhaft gegeneinander abzudichten. Einerseits erlaubt es die Leichtbauweise nämlich nicht mehr, z. B. eine Zylinderkopfdichtung
über größere Dichtflächenbereich hinweg mit relativ hoher Dichtflächenpressung einzuspannen, andererseits werden
aber die thermischen und dynamischen Verformungen, denen eine
Zylinderkopfdichtung im Betrieb ausgesetzt ist, immer größer. Aus der modernen Motorenkonzeption resultieren also starke
räumliche Unterschiede in der Dichtflächenpressung, und zwar vor allem im Brennraumbereich.
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./V-V -L 313Λ0Ί5
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Deshalb hat man schon Flächdichturigen der eingangs erwähnten
Art geschaffen/ bei denen die beispielsweise von einer üblichen Asbestplatte gebildete Dichtungsplatte im Bereich :
des 8£fnüngsrands mit einem im Querschnitt ü-förmigen /"
Metallblech-Ring so eingefaßt ist, daß zwischen dem letzeren
und dem Öffnungsrand der Dichtungsplatte ein ringförmiger Kanal entsteht, in den ein Gummiring kreisrunden oder
ovalen: Querschnitts eingelegt ist (z. B. DE-OS 26 04 253-und
US-FS3595 589). Diese bekannte Zylinderkopfdichtung verhält sich: ähnlich wie eine andere bekannte Flachdichtung
(DE-AS 1 :974 988) , bei der an die Stelle des Gummirings ein ;
Schraübenfederring tritt. ν .
Alle bekannten Flachdichtungen der eingangs erwähnten Art
haben in Anwendungsfällen,in denen die Dichtflächenpressung
räumlich nicht wenigstens annähernd konstant ist, den Nachteil, daß das von dem erwähnten Kanal gebildete Dichtelement
keinen oder nur einen sehr geringen Ausgleich unterschiedlicher Pressungen längs des Umfangs des Öffnungsrands bewirken kann, so daß vor allem bei Hubkolbenmotoren in zunehmend extremer Leichtbauweise eine zuverlässige/ dauer- /
hafte Abdichtung vor allem im Brennraumbereich einer Zylin—
derkopfdichtung mit diesen bekannten Flachdichtungen nicht
gewährleistet werden kann. Ein weiterer Nachteil der bekannten Flachdichtungen ist darin zu sehen, daß sie bei
einer durch die Einspannkräfte bewirkten1 Verformurig nur ein
geringes Rückstellvermögen mit entsprechend kleinen Rück- '
Stellkräften zeigen. : ; ^ '.·
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Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Flachdichtung der eingangs erwähnten Art und insbesondere
eine Zylinderkopfdichtung anzugeben, mit der auch dann dauerhaft und. zuverlässig abgedichtet werden kann, wenn im
Bereich des Öffnungsrands der Flachdichtung räumlich relativ
stark veränderliche Dichtflächenpressungen auftreten, wie dies vor allem", im Brennraumbereich der Zylinderkopfdichtungen
moderner Hubkolbenmotoren der Fall ist. Erfindungsgemäß läßt sich nun diese Aufgabe dadurch lösen, daß
für den Kanal eine Füllung verwendet wird, die wenigstens
überwiegend aus einem zumindest im Einbauzustand der Flachdichtung flüssigen oder plastischen Material besteht^und
daß der Kanal als überall hermetisch geschlossener und ausschließlich von der metallischen Kanalwand gebildeter
Hohlraum gestaltet wird. Als plastisch verformbares Material für die Füllung können nicht nur im engeren Sinn plastische.
Materialien verwendet werden, sondern ζ. B. auch ein Pulver.
Eine solche Füllung ist in der Lage, sich auch solchen gegeneinander abzudichtenden Flächen anzupassen, die zu räumlich
stark unterschiedlichen Dichtflächenpressungen führen, da sich beim Einbau der erfindungsgemäßen Flachdichtung jedes
VoJ-umenelement der Füllung an jede beliebige Stelle des
geschlossenen Kanals verdrängen läßt und dadurch längs des Öffnungsrands unterschiedliche Pressungen ausgeglichen werden
können. Da bei der erfindungsgemäßen Flachdichtung der Kanal ausschließlich metallische Kanalwände aufweist und überall
geschlossen ist, bleibt das Kanalvolumen auch bei von einer
Pressungsbeanspruchung hervorgerufenen Verformungen zumindest im wesentlichen konstant. Infolgedessen werden.nicht
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nur die Spitzenwerte der Dichtflächenpressung abgebaut,
sondern in konstruktionsbedingt verformungsweicheren Bereichen der gegeneinander abzudichtenden Bauteile werden
höhere Dichtflächenpressungen aufgebaut als dies beim Einbau einer herkömmlichen Flachdichtung der Fall ist.
Während z.. B. Pulver als Füllmaterial in erheblichem
Umfang kompressibel ist/ werden im wesentlichen inkompressible flüssige oder plastische Materialien für die Kanalfüllung
bevorzugt. In diesem Fall kann eine gewünschte Kompressibilität
dadurch erreicht werden, daß die Füllung einen
entsprechenden Gasanteil aufweist.
Aus dem-vorstehenden ergibt sich, daß sich bei einer erfin*-
dungsgeihäßen Flachdichtung im Randbereich der öffnung praktisch jede gewünschte Verformungscharakteristik einstellen
läßt. . . : ·' ■ "
Für Maschinen/ die· bei über Raumtemperatur .liegenden Betriebstemperatüren arbeiten, insbesondere für Verbrennungsmotoren,
empfiehlt es sich des weiteren, als flüssiges oder plastisches Material für die Füllung ein solches Material zu verwenden,
welches sich bei der Betriebstemperatur der Flachdichtung in ein elastomeres Material umwandelt. Bei Verwendung einer solchen Flachdichtung wird der bei der Montage
hergestellte Zustand der Dichtung bei der erstmaligen Inbetriebnahme
des Motors fixiert, indem das Material der Füllung,
durch die erstmalige Erwärmung vulkanisiert wird oder polymerisiert oder durch einen anderen Reaktionstyp sich
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verfestigt; gleichzeitig ändert.sich das Verformurigsverhalten
der Dichtung im Randbereich der öffnung, d. h. im Bereich des
erfindungsgemäß ausgebildeten Kanals, von einem ursprünglich überwiegend plastischen Verformungsverhalten in ein nunmehr
überwiegend elastisches Verhalten. Eine solche Flachdichtung
schafft also optimale VorrausSetzungen sowohl für die Montage
als auch für die dauerhafte Abdichtung im Betrieb.
Über die.Auswahl des für die Füllung verwendeten Materials,
die Menge und Art evtl. verwendeter Füllstoffe ect. ist eine Einstellung des gewünschten Langzeitverhaltens der erfindungsgemäßen
Flachdichtung möglich (Setzverhalten, Verhalten unter
Temperatureinwirkung und dergleichen). Auch wirkt sich die •metallische Kanalwand günstig aus, da sie einen gewissen Schutz
vor der Einwirkung kurzzeitig auftretender Spitzentemperaturen bewirkt, da solche Wärmestösse über das Metall abgeleitet .
werden, ohne daß sie sich voll auf die Füllung des Kanals auswirken können. Schließlich erlaubt auch die Auswahl einer entsprechenden
Blechqualität und -dicke eine Einflußnahme auf das Verformungsverhalten des durch den Kanal gebildeten Dichtelements
.
Am einfachsten wird der Kanal aus einem auf sich selbst zurückgebogenen
Metallblech gebildet und durch eine in sich geschlossene, ringförmige Schweiß- oder Lötnaht verschlossen. Um beim
Zuschweißen oder -löten ein unerwünschtes Verziehen des Metallblechs.,
zu vermeiden, empfiehlt sich ein Herstellungsverfahren, bei dem gleichzeitig an mehreren, längs des Kanals in gleichen
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A 4* 652 ί>
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Abständen, voneinander angeordneten Stellen mit dem Schweißen
bzw. Löten begonnen und der Kanal von diesen Stellen aus
überall im gleichen Richtungssinn -fortschreitend, verschlossen
wird. / ■"."·". ■■ . . -" '. ■ ." -; ■ ■■"■;. '■■- -
Die Erfindung eröffnet auch eine Möglichkeit^ bei den Dich- .
tungsplatten von den bisher meist verwendeten sogenannten
Weichstoffplätten wegzukommen - bei diesen handelt es sich
meist um mit einem Bindemittel getränkte Asbestfaserplatten.
Erfindungsgemäß kann nämlich eine Flachdichtung auch so aufgebaut werden, daß die Dichtungsplatte als ein- oder mehr- ■
lagige Blechplatte gestaltet und diese überall dort mit erfindungsgemäßen
Kanälen als Dichtelementen versehen wird, wo ■ es auf eine besondere, linienförmige Abdichtung ankommt. Bei
eine:r Zylinderkopfdicbturig würden also alle Durchgangsöffnungen
der Dichtungsplatte im Öffnungsrandbereich mit einem . erfindungsgemäßen Kanal versehen werden, wobei dieser durchaus
vpm Blech der Dichtungsplatte gebildet werden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile, der Erfindung ergeben sich
aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden iB&schreibung sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellung
einiger Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen,
als. Zylinderkopfdichtung gestalteten Flachdichtung; in der
Zeichnung zeigen:
Figur 1 "eine Zylindefkopfdichtung in der Draufsicht;
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-j Figuren 2 bis 5 Schnitte nach der Linie 2-2 in Figur
1 durch verschiedene Ausführungsfonnen der Zylinderkopfdichtung, und
Figur 6 eine schaubildliche Darstellung eines
einen Brennraumdurchgang aufweisenden Bereichs der Zylinderkopfdichtung zur
Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.
Die in Figur 1 gezeigte Zylinderkopfdichtung 10 besitzt eine
Dichtungsplatte 12 mit Brennraumdurchgängen- 14, Kühlwasserdurchgängen 16, öldurchgängen 18 und Schraubendurchgängen 20^.
Wie die .Figur 2 erkennen läßt, besteht bei dieser Ausführungs-?
form die Dichtungsplatte 12 aus einem ggf. mit einem Lack, . oder mit einer Kunststoffschicht beschichteten Blech 27., das?
wie anhand des linken Brennraumdurchgangs 14 er lau tert,.xf erden
soll, im Bereich "des Rands der betreffenden Durchgangsöffnung unter Bildung eines ringförmigen Kanals 24 mit überall
vollständig geschlossenem Kanalhohlraum 26 auf sich..selbst zurückgebögen/ worden ist. Dabei entsteht ein ringförmiger^
Randsteifen 28, der auf der eigentlichen Dichtungsplatte 12 aufliegt und mit dieser z. B. durch elektrisches Rollenschweißen
hermetisch dicht verbunden werden kann. Eine int
Figur 2 strichpunktiert angedeutete Schweißrolle wurde mit 30 bezeichnet.
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Bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist der Kanalhohlraum
26 vollständig mit einer erfindungsgemäßen Füllung 32 ausgefüllt. Bei dieser soll es sich um einen gefüllten
Fluorelastomer oder einen ebenfalls gefüllten Silikonelastomer handeln, die im unvulkanisierten Zustand in den Kanalhohlraum
26 eingebracht worden sind und eine solche stoffliche Beschaffenheit aufweisen, daß sie nach ihrem Einbau
beim erstmaligen Betrieb des Motors infolge ihrer Erwärmung auf die Motor- Betriebstemperatur vulkanisieren und so von
einem vorwiegend plastischen Zustand in einen überwiegend elastomeren Zustand übergehen.
Statt durch Schweißen könnte der Kanal 24 aber auch durch
Löten oder durch Kleben verschlossen werden«
Die Figur 3 zeigt eine Alternative, die ungefähr symmetrisch
zur Ebene eines die Dichtunsplatte 12 bildenden Blechs 22' ausgebildet ist. Da sich im übrigen die Ausführungsformen
nach den Figuren 2 und 3 entsprechen, wurden die selben Bezügszeichen
wie in Figur 3, jedoch unter Hinzufügung eines Strichs verwendet.
Während bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 3
die Dichtungsplatte 12 als einfache Blechplatte ausgebildet
ist, weist die Ausführungsform nach Figur 4.einen mehr konventionellen
Aufbau auf. Hier ist nämlich in üblicher Weise ein Trägerblech 22'' vorgesehen', das ähnlich wie das Blech
22' bei der Ausführungsform nach Figur 3 einen Kanal 24'"
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bildet, jedoch beidseitig mit den üblichen. Weichstoffplatten
50'· beschichtet ist. Bei der Äusführungsform nach Figur 4
ist der Kanalhohlraum 26" jedoch nur größtenteils, aber
nicht vollständig mit einem im Einbauzustand der Dichtung flüssigen oder plastischen Material 32·■ gefüllt, und außerdem
enthält der Kanalhohlraum 26'' auch noch ein Gas 33'',
das für eine gewisse Kompressibilität des Kanals 24'' sorgt.
Die Figur 5 zeigt eine Ausführungsform ähnlich denjenigen nach den Figuren 2 und 3. Es ist nämlich wiederum nur ein
ggf. dünn beschichtetes Blech 22a vorgesehen, dessen Rand im Bereich einer Durchgangsöffnung wie eines Brennraumdurchgangs
mit einem im Profil ungefähr ü-förmigen Blechstreifen 24b eingefaßt ist, welcher einen ringförmigen, mit.
einer erfindungsgemäßen Füllung 32a ausgefüllten Kanal 24a bildet und dessen das Blech 22a übergreifende Schenkel
mit dem Blech durch Schweißnähte 30a verbunden sind. Da- ' durch ergeben sich fertigungstechnische Vorteile., und außerdem
kann ggf. für das Blech 22a ein geringerwertiges Material verwendet werden, so daß der Einsatz des hochwertigen
Materials" auf den Bereich des Brennraumdurchgangs, d. h. auf den Blechstreifen 24b, beschränkt bleibt.
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Anhand der Figur 6 soll erläutert werden, wie der Kanal 24
der Ausfuhrungsfonn nach den Figuren 1 und 2 am zweckmäßigsten
hergestellt wird. Erfindungsgemäß wird nämlich an
mehreren, in gleichem Abstand voneinander angeordneten .
Stellen 1, .11 und III mit dem Verschließen des Kanalhohlraums
26 durch Schweißen oder Löten begonnen, wobei der Vorschub
der Schweiß- oder Lötwerkzeuge jeweils in Pfeilrich-'
tung erfolgt. Die Schweißnaht wurde strichpunktiert angedeutet
und mit 52 bezeichnet.
Zweckmäßigerweise verwendet man als Blech handelsübliche '
Stählbleche, vorzugsweise 0,1 - 0,4 mm dick, oder höchiegierte
Stähle.
- ZV-Lee,
rseite
Claims (1)
- ** ■HOEGER. STELLRe^H^Ä^^1:^1^^ 1340 T5PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c D 7O00 STUTTGART 1A 44 652 b' Anmelder: Elring ;b - 196 Dichtungswerke GmbH13. Juli t981 Honenstr. 247012 Fellbach,An s ρ r ü σ he1. Flachdichtung mit einer mindestens eine öffnung aufweisenden Dichtungsplatte und einem im Randbereich der öffnung angeordneten, ringförmigen Kanal mit metallischer, Kanälwand und einer bei einer Pressun gsbeanspruehungfdes Kanals nachgiebigen Füllung/ dadurch gekennzeichnet^ t daß die metallische Kanalwand einen überall ; geschlossenen Kanal bildet und daß die Füllung wenigstens überwiegend aus einem zumindest im Einbauzustancl· der ; Flachdichtung flüssigen oder plastischen Material be- ·■■.' steht. '--:■-■ Y : ■".■■■ '.-■■ ."":■■ ■""-■■■'" :; -2. Flachdichtüng nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige oder plastische Material imwesent- ; ■ liehen i|ikompressibel ist.3. Fltchdichtung nach Ansprvich 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung einen einer vergegebenen Kompressibilität des Kanals entsprechenden Gasanteil aufweist..A 44. 652 b - 2 -b - 19613. JuIi 1981'4. Flachdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 3 für die über Raumtemperatur betriebenen Geräte, · dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige oder plastische Material von einer Art ist, daß es sich bei der Betriebstemperatur der Flachdichtung in ein elastomeres Material umwandelt.5. Flachdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige oder plastische Material ein Wärmeträgeröl oder ein gegebenenfalls gefüllter flüssiger oder plastischer Kunststoff, insbesondere ein unvulkanisierter Fluor-- oder Silikonelastomer; ist.6. Flachdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal aus einem auf sich selbst zurückgebogenen Metallblech gebildet und durch eine in sich geschlossene, ringförmige Schweißoder Lötnaht verschlossen ist.7. Flachdichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal von einem ein- oder mehrlagigen Trägerblech der Flachdichtung gebildet wird. .8. Flachdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche -1 bis 5,·dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal von einem ungefähr U-förmigen Blechstreifen gebildet wird, dessen Schenkel eine Blechplatte der Flachdichtung übergreifen und mit dieser durch ringförmigeA 44 652 b - 3 -b - 19613. JuIi 1981Schweiß- oder Lötnähte verbunden sind.9. Flachdichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsplatte als ein- oder mehrlagige Blechplatte ausgebildet ist.10. Verfahren zur Herstellung einer Flachdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig an mehreren, längs des Kanals in gleichen Abständen voneinander angeordneten Stellen mit dem Schweißen bzw. Löten begonnen und der Kanal von diesen Stellen aus im gleichen Richtungssinn fortschreitend verschlossen wird.
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |