DE3135907C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfdichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Zylinderkopfdichtung der vorgenannten Gattung ist aus der DE-OS 19 48 681 bekannt. Bei dieser Dichtung soll der sich zwischen den Schenkeln des Bördels erstreckende Weich­ stoffbereich am inneren Rand eine umlaufende Zone hoher Vorpressung oder Verdichtung aufweisen. Die Breite dieser Zone hoher Vorpressung soll etwa die Hälfte des vom Bördel eingefaßten Weichstoffbereiches ausmachen. Diese Konstruk­ tion geht von der Erkenntnis aus, daß die Zone höherer Pressung besser im radial äußeren Bereich der Schenkelenden liegen muß, um eine zu starke Belastung des innen liegenden Krümmungsbereiches des Bördels und der dadurch sich häufig einstellenden frühzeitigen Bördelbrüche zu vermeiden.

Die DE-OS 28 03 932 betrifft eine Zylinderkopfdichtung aus einer metallisch verstärkten Weichstoffplatte mit bewehrten Durchgangsöffnungen für den Brennraum sowie Imprägniermit­ telfreiheit unterhalb der Bewehrung, bei der eine verbes­ serte Micro- und Macroabdichtung im Bereich der Brennraum­ durchgänge fertigungstechnisch einfach und kostensparend dadurch erreicht werden soll, daß die Bewehrung aus einer beidseitigen Auflage aus polymerem Material auf den Dicht­ flächen besteht. Diese Bewehrung im Bereich der Brennraum­ öffnung kann ggf. vorkomprimiert sein.

Die DE-OS 23 50 550 beschreibt eine Zylinderkopfdichtung, bei der ein Verzug der beiden Trennflächen durch baulich und herstellungsmäßig einfache Mittel dadurch vermieden werden soll, daß die Dichtung im Bereich der Zylinderboh­ rung dicker ist als im Bereich des Durchtritts für den Nockenwellenantrieb, wobei die geringere Dicke der Dichtung durch Vorpressung erreicht werden soll.

Das DE-GM 74 10 280 bezieht sich auf eine metallisch verstärkte Weichstoffplatte mit mindestens einem den Brennraumrand der Dichtung umfassenden Bördel mit U-förmigem Querschnitt. Da­ bei soll der sich zwischen den Schenkeln des Bördels er­ streckende Weichstoffbereich am inneren Rand eine umlau­ fende Zone hoher Vorpressung oder Verdichtung aufweisen. Die Breite dieser Zone hoher Vorpressung soll etwa die Hälfte des vom Bördel eingefaßten Weichstoffbereiches aus­ machen. Diese Konstruktion geht von der Erkenntnis aus, daß die Zone höherer Pressung besser im radial äußeren Bereich der Schenkelenden liegen muß, um eine zu starke Belastung des innen liegenden Krümmungsbereiches des Bördels und der dadurch sich häufig einstellenden frühzeitigen Bördelbrüche zu vermeiden.

Aus DE-GM 77 00 450 ist eine Weichstoffflachdichtung be­ kannt, bei der später eingefaßte Durchgänge mit einem ge­ ringeren Durchmesser als dem Fertigmaß ausgestanzt und an­ schließend der spätere Einfassungsbereich mit dem überste­ henden Bereich auf eine Dichte komprimiert wird, die der Enddichte einer in üblicher Weise eingefaßten Dichtung un­ ter den Bördeln entspricht. Die Zusammenpressung erfolgt bis zu einer zweifachen Dicke des Bördelbleches. Durch die anschließende Imprägnierung dringt in die kompri­ mierten Bereiche aufgrund deren höherer Dichte im Verhält­ nis weniger Imprägniermittel ein als in die Restflächenbe­ reiche und durchdringt dabei vorzugsweise nur deren Ober­ flächenzonen. Infolge des durch das Vorkomprimieren stark verringerten Porenvolumens ist die von diesem Bereich auf­ genommene Imprägniermittelmenge wesentlich geringer als in dem nicht vorgepreßten Bereich. Nach einer thermischen Ver­ netzung weisen die komprimierten Zonen eine höhere Festig­ keit gegenüber den elastisch und weicher gestalteten Rest­ flächenbereichen auf. Anschließend wird die Dichtung auf Fertigmaß gestanzt und es werden die komprimierten Zonen eingebördelt.

Die US-PS 35 32 349 beschreibt eine Zylinderkopfdichtung, bei der ein Nachspannen der Dichtung vermieden werden soll und die für hochkomprimierte Verbrennungsmaschinen vorgese­ hen ist. Diese Zylinderkopfdichtung besteht aus einer me­ tallischen Lochplatte mit Zungen, die sich nach oben und unten erstrecken. Mittels der Zungen ist eine Deckschicht aus einem Verbundmaterial auf gegenüberliegenden Seiten des Metallkerns befestigt, wobei die Schicht aus einem Asbest­ fasern enthaltenden Verbundmaterial besteht, dessen Fasern durch einen synthetischen Elastomer gebunden sind. Der Dich­ tungskörper ist maximal um 0,06858 mm zusammenpreßbar, wenn auf dem Dichtungskörper eine Last von 70,37 kg/cm² aufge­ bracht wird, wobei die Zusammenpressung des Dichtungskör­ pers bei anwachsender Last abnimmt. Ein Feuerring ist im Bereich der Verbrennungsöffnung des Dichtungskörpers ange­ ordnet, der aus einem weichen Metalldrahtring besteht, der im radialen Abstand innerhalb der Verbrennungsöffnung des Dichtungskörpers angeordnet ist. Eine ringförmige U-Einfas­ sung umgibt den Drahtring und ist härter als der Drahtring. Die sich radial nach außen erstreckenden Flansche der U- Einfassung liegen an der Ober- und Unterseite des Dich­ tungskörpers an. Das Setzen der Dichtung im Betrieb soll weniger als 10% Drehmomentverlust an den Schraubbolzen zum Verspannen des Zylinderkopfs hervorrufen.

Obwohl es theoretisch möglich ist, Dichtungsteile bestimm­ ter Dicke für den Zusammenbau zu einer genau dimensionier­ ten Dichtungsanordnung auszuwählen, sind bei der Herstel­ lung der verschiedenartigen Teile Toleranzen unvermeidbar. Wenn daher ein Teil, das im oberen Bereich eines Toleranz­ bereiches liegt, mit einem anderen Teil verwendet wird, das an der unteren Grenze des anderen Toleranzbereiches liegt, werden diese Teile im zusammengebauten Zustand die Bela­ stung im Einbauzustand auf den Zylinderkopf und den Motorblock nicht einwandfrei verteilen können. Um daher einwandfreie Dichtungen zu schaffen, ist es manchmal notwendig, die Dicke der Teile vor dem Zusammenbau der Dichtung zu messen, um sicherzustellen, daß die zusammengebaute Dichtung im vorgeschriebenen Toleranzbereich liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zylinder­ kopfdichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so zu verbessern, daß eine effektivere Abdichtung durch die gesamte Zylinderkopfdichtung erreicht wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 enthaltenen Merkmale.

Ferner können die Außenschichten auf dem metallischen Kern durch Kleben befestigt sein.

Abgesehen davon, daß durch die Vorkompression der fertig zusammengesetzten Zylinderkopfdichtung die übliche Auswahl der Dicke von Dichtungsbestandteilen wegfällt, ermöglicht die Erfindung die Verwendung von Drahtringen bei einigen Anwendungsformen, bei denen geringe Kopflasten normaler­ weise ihre Verwendung ausschließen.

Außerdem können dickere Drahtringe in solchen Fällen ver­ wendet werden, in denen dünnere Drahtringe bisher benutzt wurden, so daß die Ringfestigkeit und Hitzebeständigkeit der Armierung und des Drahtringes erhöht werden. Dadurch ist es möglich, die Ausgangsleistung vorhandener Motoren zu erhöhen. Ferner kann durch die Vorkompression der gesamten fertigen Zylinderkopfdichtung ein verringerter Drehmoment­ verlust und eine Entspannung der Dichtung, vor allem in der metallisch verstärkten Platte erzielt werden. Die Erfindung ermöglicht bei einer Massenproduktion von Zylinderkopfdich­ tungen eine wesentlich höhere und gleichmäßigere Qualität und Zuverlässigkeit der Abdichtung von Motoren, deren Aus­ gangsleistung und Höhe der Verdichtung in den Zylindern zu immer höheren Drücken führt. Dabei gelingt gleichzeitig eine Zeit- und Kostenersparnis für die Herstellung derarti­ ger Zylinderkopfdichtungen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Beschreibung und schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Zylinderkopfdichtung in Draufsicht,

Fig. 2 die Zylinderkopfdichtung gemäß Fig. 1 in ihrem zwischen einem Zylinderkopf und Motor­ block eingesetzten Zustand im Querschnitt,

Fig. 3 ein Diagramm, das die Kompressionseigenschaften eines Drahtringes und des Hauptkörpers der Zy­ linderkopfdichtung gemäß Fig. 1 zeigt; und

Fig. 4 ein Diagramm, das die Dichtungseigenschaften von unbenutzten Zylinderkopfdichtungen zeigt, die vorkomprimiert wurden und solchen, die nicht vorkomprimiert wurden.

Es sei zunächst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, in denen eine Zylinderkopfdichtung 10 gemäß der Erfindung so angepaßt und bemessen ist, daß sie mit einem Motorblock 12 und einem Zylinderkopf 14 zusammenarbeitet, um sie gegen­ einander abzudichten. Es ist natürlich ersichtlich, daß eine große Zahl von Motorblock- und Zylinderkopfkonstruk­ tionen und infolgedessen unterschiedliche Zylinderkopf­ dichtungen verwendet werden können.

Der Motorblock 12 enthält mehrere Öffnungen einschließ­ lich mehrerer Laufbuchsenbohrungen 16 und mehreren Öl- oder Kühlwasserbohrungen, wie z. B. zylindrische Bohrungen 18. Nur jeweils eine dieser Bohrungen 16 und 18 ist in Fig. 2 dargestellt. In die Laufbuchsenbohrung 16 kann eine Zylinderbuchse 20 eingesetzt werden, die abdichend an der zugehörigen Laufbuchsenbohrung 16 anliegt und mit einem Kolben 22 und einem Kolbenring 24 in bekannter Weise zu­ sammenwirkt. Der Zylinderkopf 14 kann einen domförmigen Teil 26 oberhalb der Zylinderbohrung 27 sowie ferner meh­ rere Öl- und Wasserbohrungen 28 aufweisen, die mit entspre­ chenden Bohrungen 18 fluchten. Gewindebolzen 30 verbinden den Zylinderkopf 14 und den Motorblock 12 und dienen dazu, mit einem bestimmten Drehmoment die Zylinderkopfdichtung 10 zwischen dem Motorblock 12 und dem Zylinderkopf 14 rund um die verschiedenen Durchbrechungen in der Zylinderkopfdichtung 10 und in der Zone des Hauptkörpers 40 der Zylinderkopfdichtung 10 dichtend einzuspannen.

Fig. 1 und 2 zeigen, daß die Zylinderkopfdichtung 10 meh­ rere Öffnungen oder Durchbrechungen aufweist. Diese umfas­ sen Öl- und Wasseröffnungen 32, die so bemessen und ange­ ordnet sind, daß sie die gegenüberliegenden Enden der Boh­ rungen 18 und 28 umgeben, so daß eine Strömungsverbindung zwischen den Bohrungen 18 und 28 und eine Abdichtung gegen­ über dem Durchtritt von Flüssigkeit aus den Öffnungen 32 gegeben ist. Natürlich erfordert eine derartige Abdichtung die wirksame Kompression des Hauptdichtungskörpers 40 zwi­ schen den benachbarten Teilen des Zylinderkopfes 14 und des Motorblocks 12. Bolzenlöcher 34 sind ebenfalls in der Zylin­ derkopfdichtung 10 vorgesehen, die den Durchtritt der das Drehmoment aufbringenden Bolzen 30 durch den Zylinder­ kopf 14 und eine Verschraubung mit den Gewindebohrungen 36 in dem Motorblock 12 ermöglichen.

Die Zylinderkopfdichtung 10 enthält ferner mehrere Durch­ brechungen oder Verbrennungsöffnungen 42, welche die Zylinder­ bohrungen umgeben, wobei in der Nähe der Verbrennungsöff­ nungen 42 die Zylinder gegenüber den umgebenden Teilen des Hauptdichtungskörpers 40 abgedichtet werden. Zu diesem Zweck enthält der Hauptdichtungskörper 40 mehrere durchgehende Verbrennungsöffnungen 42. Ein zweiter Dichtungsteil oder Feuerring ist innerhalb der Öffnungen 42 vorgesehen. Der zweite Dichtungsring besteht aus einer im allgemeinen U- förmigen, ringartigen, metallischen Einfassung 46, die im allgemeinen coplanar zu dem Hauptdichtungskörper 40 ange­ ordnet und am Umfang der Verbrennungsöffnung 42 positio­ niert ist. Ein Drahtring, wie z. B. ein kreisförmiger Draht­ ring 48, wird in der Verbrennungsöffnung 42 schwebend ge­ halten und wird von dem geschlossenen Ende der U-förmigen Einfassung 46 umschlossen, um die Abdichtung der Ver­ brennungsöffnungen 42 gegenüber dem Hauptdichtungskörper 40 zu unterstützen. Das offene Ende der U-förmigen Einfas­ sung 46 kann sich bis zum Umfang der Verbrennungsöffnungen 42 erstrecken, damit sie von der Dichtungsanordnung in­ nerhalb der Verbrennungsöffnung 42, wie dargestellt, getra­ gen wird, oder sie kann den Umfangsrand des Dichtungsskör­ pers 40 überlappen, wie dies in der US-PS 35 32 349 gezeigt ist. Wenn die Einfassung 46, wie in der Zeichnung dar­ gestellt ist, im Abstand angeordnet ist, kann sie in der Verbrennungsöffnung 42 in dem Hauptkörper 40 durch Schenkel 50 abgestützt sein, die sich von der Einfassung 46 nach außen erstrecken, wie die US-PS 35 65 449 es beschreibt.

Typischerweise besteht der Hauptkörper 40 aus mehre­ ren Schichten. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht der Hauptkörper aus drei Schich­ ten. Die mittlere Schicht stellt eine dehnbare metalli­ sche Platte 52 dar, mit der Schichten 56 durch Abbinden fest verbunden sind. Die Schichten 56 sind kompressibel und hitzebeständig und können aus einem im­ prägnierten oder mit einem Elastomer gebundenen Asbestma­ terial bestehen. Als Bindemittel kann ein Nitrilkautschuk verwendet werden und die drei Schichten, nämlich die Schich­ ten 56 und die Platte 52, können jeweils 0,3-1 mm dick sein. Wahlweise kann die mittlere Metallplatte 52 verhält­ nismäßig dünner und mittels eines geeigneten Klebstoffs beidseitig laminiert sein. Gewöhnlich wird der Hauptkörper 40 durch geeignete Befestigung der verschiedenen Schichten aneinander hergestellt, woraufhin die Durchbrechungen und Öffnungen z. B. durch Stanzen gebildet werden. Die relati­ ven Dicken der Platte 52 und der Schichten 56 und deren Werkstoffe wer­ den im allgemeinen so gewählt, daß sie dem besonderen Ver­ wendungszweck angepaßt sind. Von dem besonderen Verwendungs­ zweck hängt auch die Bestimmung der Werkstoffe und Abmes­ sungen für den Drahtring 48 und die Einfassung 46 ab, die mit dem Hauptkörper 40 zusammengesetzt werden sollen.

Der Hauptkörper 40, die ringförmigen Einfassungen 46 und die Drahtringe 48 werden innerhalb an­ nehmbarer Toleranzbereiche hergestellt und werden danach in an sich bekannter Weise zusammengesetzt, so daß sie an­ schließend das bilden, was normalerweise als ein zusammen­ gesetztes Erzeugnis angesehen wird, das für den Verkauf und die Benutzung bereitliegt. Wie erläutert wurde, kann in Abhängigkeit von der Art und Weise, in der die zusammen­ gesetzten Teile ausgewählt werden, eine mehr oder weniger befriedigende Abdichtung erwartet werden, und es würde ein größerer oder kleinerer Teil der im montierten Zustand zur Verfügung stehenden Last von der Armierung aufgenommen werden, wobei ein entsprechender Teil der Betriebslast eine Abdichtung an dem Hauptkörper bewirkt. Außerdem würde ein gewisser Teil der zur Verfügung stehenden Betriebslast normalerweise zum Einbetten der Schenkel 50 in die die Verbrennungsöffnungen umgebenden Schichten 56 erforderlich sein.

Ehe die vervollständigte, selbsttragende, unbenutzte Zylin­ derkopfdichtung 10 für den Versand und den anschließenden Einbau in einen Motor entsprechend der üblichen Praxis vor­ bereitet wird, wird die Zylinderkopfdichtung zunächst einem weiteren Herstellungsschritt unter­ worfen. Zu diesem Zweck wird die vervollständigte, unbe­ nutzte Anordnung in eine Vorkompressions-Presse gelegt, wie z. B. einer Presse mit einem Paar Flächen, die im wesentli­ chen dem Block und dem Kopf des Motors entsprechen, für die die Zylinderkopfdichtung entworfen und hergestellt wurde, z. B. eine Presse mit den Abmessungen und den Abständen des Zylinderkopfs und Motorblocks in Fig. 2, oder eine andere geeignete Presse, mit z. B. einem Paar flacher Preßflächen. Im Hinblick darauf, daß eine Zylinderlaufbuchse, wie z. B. die Buchse 20, bei der besonderen Anwendungsform verwendet wird, können die Preßflächen so geformt sein, daß in ihnen diese Formgestaltung als Teil der gesamten Pressenanordnung berücksichtigt ist. Wo es gewünscht wird, kann der Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Pressenteilen in aus­ gewählten Zonen geringfügig kleiner oder geringfügig größer sein als er es sonst in dem betreffenden Motor wäre. Auf diese Weise wird die Zylinderkopfdichtung in der Presse etwas mehr oder weniger in bestimmten Zonen zusammengepreßt, so daß sie hierdurch auch an einen typischen Motor ange­ paßt werden kann, bei dem die Dichtung für den Bereich der zur Verfügung stehenden Teillasten verwendet werden soll, die der Hauptkörper bzw. der Feuerring bei der endgültigen Benutzung der Dichtung aufnehmen werden. Wo die Feuerring­ armierung den Hauptdichtungskörper überlappt, kann die an­ fängliche Preßkraft von der Presse aufgebracht werden, um diese hierdurch als einen Faktor für den Fall auszuschlie­ ßen, daß die Dichtungsanordnung selbst in der Umgebung ver­ wendet wird, für die sie entworfen wurde.

Die von der Presse aufgebrachte Kraft kann im wesentlichen der zur Verfügung stehenden, durch die Konstruktion beding­ ten Zylinderkopflast bei der besonderen Verwendungsart, für die die Dichtung entworfen wurde, entsprechen, oder sie kann vorzugsweise die rechnerische oder Bemessungsbelastung um 20% oder mehr überschreiten, und zwar teilweise in Ab­ hängigkeit davon, wie und wo die Betriebslast auf die installier­ te Dichtung verteilt werden soll. Besonders bevorzugt ist es in den Fällen, wo die Dichtung und der Feuerring im all­ gemeinen dieselbe Dicke aufweisen sollen, die in der Presse aufgebrachte Kraft so groß zu wählen, daß der Feuerring auf eine Dicke vorkomprimiert wird, die geringer als die un­ komprimierte Dicke des Hauptdichtungskörpers ist. Auf diese Weise kann man gewährleisten, daß im Betriebszustand, der Hauptdichtungskörper belastet zu werden beginnt (und daher sicher abdichtet), bevor der Feuerring die zur Ver­ fügung stehende Kopflast aufnimmt. Hierdurch wird sicher­ gestellt, daß dort, wo ein Feuerring größter Dicke mit einem Dichtungskörper kleinster Dicke innerhalb des Tole­ ranzbereichs gekoppelt werden, eine wirksame Abdichtung ver­ wirklicht wird. Dies ermöglicht auch die konsequente Ver­ wendung eines geringfügig überbemessenen Feuerrings, der danach vorkomprimiert wird, um die Situation zu vermeiden, in der ein Drahtring minimaler Dicke mit einem Dichtungs­ körper maximaler Dicke gekoppelt wird und daraus eine feh­ lerhafte Zylinderkopfdichtung entsteht, die bei der Ab­ dichtung der Verbrennungsöffnung versagt.

Bei der beschriebenen Ausführungsform soll die Zylinderkopf­ dichtung eine im allgemeinen einheitliche Dicke aufweisen, wobei der Feuerring der Zylinderkopfdichtung bis auf eine Dicke vorkomprimiert sein kann, die geringfügig geringer als die Dicke des unkomprimierten (und elastischeren) Dich­ tungskörpers ist, und die Vorkompression kann bei einer ge­ gebenen Kraftsteigerung, über die Vorkompression auf die Dicke des Dichtungskörpers (wie z. B. 10% mehr Last) oder bis auf einen gegebenen Abstand über die Dicke des Dich­ tungskörpers, z. B. um einige 1/100 mm, hinaus, unterbro­ chen werden. Dies wird am besten für jede Dichtungsanord­ nung empirisch bestimmt. Indessen kann in gewissen Fällen der Feuerring eine wesentlich größere oder geringere Dicke als der unkomprimierte Dichtungskörper aufweisen, wie dort, wo der Feuerring auf einer Buchse oder in einer Nut in dem Motorblock oder Zylinderkopf ruht. In diesem Fall sollte der Feuerring bis zu einem Ausmaß vorkompri­ miert werden, das mit der Dicke des unkomprimierten Dich­ tungskörpers vereinbar ist.

Durch eine derartige Vorkomprimierung der vervollständigten, jeweils unbenutzten Dichtungsanordnungen kann die vorher zusammengesetzte Dichtungsanordnung so abgestimmt werden, daß ihre Eigenschaften im Betrieb, trotz Veränderungen in den Herstellungsverfahren und Toleranzen und dergleichen, sich innerhalb der zufriedenstellenden Bereiche befindet. Dieses Ergebnis ist nicht ohne weiteres durch die Vorkom­ pression oder die Modifizierung einzelner Teile vor dem Zu­ sammensetzen einer komplettierten Dichtungsanordnung er­ reichbar.

Wie festgestellt wurde, müssen sowohl der Feuerring als auch der Hauptkörper der Zylinderkopfdichtung zwischen dem Zylinderkopf und dem Motorblock zusammengepreßt werden, um eine wirksame Dichtung zu erzielen. Ein gewisser minimaler Teil der zur Verfügung stehenden Betriebslast muß auf jede Posi­ tion der Dichtungsanordnung verteilt werden und falls die­ se Verteilung nicht gelingt, versagt die Dichtung und so­ mit der Motor.

Wenn beispielsweise unter Bezugnahme auf Fig. 3 die zur Ver­ fügung stehende Betriebslast der Lastzustand 1 ist, tritt eine Kompression einer vorhandenen Zylinderkopfdichtung 10 nur am Feuerring, nicht aber am Hauptkörper auf. Wenn aber die zur Verfügung stehende Last sich beim Lastzustand 2 befindet, wird eine Kompression und daher Abdichtung so­ wohl des Feuerrings als auch des Hauptkörpers der vorhan­ denen Zylinderkopfdichtung sichergestellt.

Der Lastzustand 1, bei dem der Hauptdichtungskörper nicht belastet wird, kann aus verschiedenen Gründen auftreten. Beispielsweise kann die zur Verfügung stehende Last gerin­ ger sein als es für eine einwandfreie Abdichtung durch die Zylinderkopfdichtung notwendig ist. Indessen kann der Last­ zustand 1 auch auftreten, wenn die Drahtringdicke zu groß ist oder die Dicke des Dichtungskörpers zu dünn, wobei in diesem Fall die zur Verfügung stehende rechnerische Betriebs­ last, obwohl sie normalerweise für die Abdichtung beider Zonen ausreicht, nicht hinreichend sein kann. Die Vorkompres­ sion der zusammengesetzten Dichtung eliminiert diese Ungewißheit und gewährleistet bei einer ge­ gebenen Kopflast eine gegebene Motorblock- und Zylinder­ kopfanordnung, bei der die Abdichtung sowohl in der Verbren­ nungszone als auch in dem Hauptkörper der Dichtung eintritt.

Fig. 4 dient dem Verständnis, wie die Vorkompression einer typischen, vorher zusammengesetzten Dichtungsanordnung mit Feuerringen eine durchweg zufriedenstellende Lastverteilung gewährleistet, wenn die Dichtung installiert ist.

In Fig. 4 ist ein angenommener Feuerring F aus gegebenem Material in vorgegebenen Abmessungen gezeigt, der von einer Armierung aus gegebenem Material und gegebenen Abmessungen umschlossen ist, dessen Dicke unter Kompression in einer im allgemeinen geradlinigen Relation innerhalb der normaler­ weise auftretenden Lastzustände ebenso abnimmt wie die Last zuninmt. Zwei Hauptdichtungskörper, ein dicker Körper B und ein dünner Körper b sind ebenfalls durch Kurven dar­ gestellt, welche veranschaulichen, wie die Dicke abnimmt, wenn die auf ihnen ruhende Last zunimmt. Außerdem sind zwei Linien gezeigt, von denen die erste eine installierte zur Verfügung stehende Betriebslast darstellt, die bei Benutzung zwischen einem Zylinderkopf und einem Motorblock auftre­ ten würde, d. h., die aufgebrachte rechnerische Betriebslast, wenn die Dichtungsanordnung, Zylinderkopf und Motorblock zusammengefügt sind, und die zweite eine höhere Vorkom­ pressionskopflast.

Zunächst sei Bezug genommen auf den typischen dicken Dich­ tungskörper B. Es ist ersichtlich, daß, wenn der Körper B mit dem Ring F zusammengesetzt und komprimiert wird, so­ wohl der Ring F als auch der Körper B einer wesentlichen kompressiven Last ausgesetzt sind, wenn die installierte zur Verfügung stehende Kopflast aufgebraucht wird. Dies ist durch die Punkte C_B und C_F und durch ihre Summe C_I an der Linie für die installierte, zur Verfügung stehende Betriebs­ last zu sehen. Es sei angenommen, daß diese Lastverteilung C_B und C_F zufriedenstellend ist und daß die Lastverteilung hinreichend ist, um eine einwandfreie Abdichtung sowohl der Verbrennungsöffnungen als auch quer zum Hauptdichtungs­ körper der Dichtungsanordnung zu bewirken.

Es sei nun Bezug genommen auf einen typischen dünnen Körper b, wenn der Dichtungskörper b mit dem Ring F zusammenge­ setzt ist, wobei die vergleichbare Lastverteilung bei der installierten, zur Verfügung stehenden Betriebslast durch die Punkte D_b und D_F und ihre Summe durch den Punkt D_I auf der die zur Verfügung stehende Betriebslast anzeigenden Linie ge­ zeigt sind.

Es ist ersichtlich, daß eine weit geringere Körperbelastung bei der installierten Betriebslast in Verbindung mit dem Dich­ tungskörper b als mit dem Dichtungskörper B auftritt. Es sei angenommen, daß in diesem Fall die Last auf den Körper b (bei Punkt D_b) unzureichend ist, um die notwendige Dich­ tung zu erzielen, weil die angenommene Mindestlast, die durch das Niveau bei Punkt C_B verkörpert wird, nicht er­ reicht wurde. Somit könnte die Verwendung der Anordnung mit dem Ring F und dem Körper b durchaus einen Motorscha­ den verursachen.

Unter erneuter Bezugnahme auf die Dichtungsanordnung mit dem dickeren Dichtungskörper B und auf Fig. 4 ist festzu­ stellen, daß wenn diese Dichtungsanordnung auf eine höhere Vorkompressionslast vorkomprimiert wird, ihre Bela­ stungseigenschaften geändert werden, so daß die gesamte zur Verfügung stehende Last, die bei Punkt A_H gezeigt wird, zwischen dem Körper und dem Ring verteilt wird, wie es durch die Punkte A_B bzw. A_F dargestellt ist.

Wenn die Vorkompressionslast von dieser vorkompri­ mierten Dichtungsanordnung weggenommen wird und letztere aus der Vorkompressionspresse entfernt und anschlie­ ßend in eine Motorblock- und Zylinderkopfanordnung einge­ setzt wird, werden sowohl der Drahtring als auch der Hauptdichtungskörper etwas unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, und zwar entweder aufgrund der Änderungen der Kompressionskurven der Materialien oder aufgrund einer ge­ wissen dauernden Deformation als Ergebnis der Vorkompres­ sion oder beides. In jedem Fall werden der vorkomprimierte Körper (B komprimiert) und der Feuerring (F komprimiert) den Kurven folgen, die in gestrichelter Linie in Fig. 4 zu sehen sind bzw. es wird sich eine Lastverteilung wie bei E_B und E_F ergeben, wenn der vorkomprimierte Körper B und der Feuerring F unter Anwendung eines bestimmten Drehmomen­ tes mit der installierten, zur Verfügung stehenden Kopf­ last zwischen einem Zylinderkopf und einem Motorblock ein­ gespannt werden, wie es durch den Punkt E_T dargestellt ist. Dies ist eine zufriedenstellende Verteilung, und die Bela­ stung des Körpers B überschreitet erheblich das angenomme­ ne Mindestmaß C_B.

Es sei jetzt Bezug genommen auf die Dichtung mit dem dünne­ ren Dichtungskörper b, wenn diese Dichtungsanordnung unter der Vorkompressionslast K_H vorkomprimiert wird, wobei die Last zwischen dem Körper b und dem Ring F verteilt wird, wie es durch die Punkte K_b und K_F dargestellt ist. Die Lastverteilung ist dann, nach der Entnahme aus der Vorkom­ pressionspresse und der Installierung unter der verfügba­ ren installierten Betriebslast G_I und in der Darstellung durch die Punkte G_b und G_F, eine akzeptable Verteilung und eine, bei der die Größe der Last, die auf den Körper b ausgeübt wird, oberhalb der akzeptablen Mindesthöhe C_B liegt. Die­ se liegt merklich oberhalb des Wertes D_b, der für die­ selbe Dichtungsanordnung mit einem dünnen Dichtungskörper b unannehmbar sein würde, wenn die Dichtung bei der instal­ lierten, zur Verfügung stehenden Betriebslast installiert wurde.

Es ist somit ersichtlich, daß durch die Vorkompression ei­ ner vorher zusammengesetzten Dichtungsanordnung innerhalb eines bekannten Toleranzbereiches gewisse Bestandteile der­ selben nicht einwandfrei unter den verfügbaren installier­ ten Betriebslasten abgedichtet werden könnten, wobei derartige Dichtungsanordnungen und die Eigenschaften des Dichtungs­ körpers und des Feuerrings durch Vorkompression genügend abgeändert und modifiziert werden können, um sicherzustel­ len, daß sämtliche Dichtungsteile innerhalb gegebener To­ leranzbereiche in geeigneter Weise die zur Verfügung ste­ hende Betriebslast über die verschiedenen Teile derselben ver­ teilen, alles derart, daß eine wirksame Abdichtung über die gesamte Dichtungsanordnung erzielt wird, wenn sie in Ver­ bindung mit dem Zylinderkopf und Motorblock benutzt wird, für die sie entworfen wurde.

Die besondere, in Betracht gezogene Dichtungsanordnung be­ stand im wesentlichen aus der Konstruktion und den Materia­ lien, die hierin beschrieben wurden. Bei dieser Dichtung entstand bei Verwendung des visco-elastischen Materials eine neue, steilere Lastdruckkurve unterhalb der Belastungs­ höhe, auf die sie vorkomprimiert wurde, woran sich eine Neigung zur Wiedereinnahme der ursprünglichen Kurve an­ schloß. Der Ring wurde unter der Vorkompressionsbelastungs­ höhe sehr steif und tendierte danach ebenfalls dazu, seiner ursprünglichen Kurve zu folgen.

Es ist demgemäß ersichtlich, daß die unkomprimierten Dicken- und Druckeigenschaften des Hauptdichtungskörpers und des Feuerrings jeweils geändert wurden, so daß der Feuerring und der Hauptdichtungskörper der vorkomprimier­ ten Dichtungsanordnung unterschiedliche Kompressionseigen­ schaften aufweisen und zweitens geringere Dicken haben.

Es ist verständlich, daß Unterschiede in den Materialien, ihrer Abdichtungs- und Kompressionseigenschaften, der ver­ fügbaren Betriebslasten, Toleranzbereichen, spezifischen Dich­ tungsanforderungen u. dergl. bei der Erreichung einer geeigneten Vorkompressionslast oder einem Bereich von La­ sten in Betracht gezogen werden müssen. Außerdem kann die Vorkompressionslast in Abhängigkeit von dem Widerstand ge­ genüber der Kompression verändert werden, der durch den Zeitpunkt gekennzeichnet ist, an dem sowohl der Ring als auch der Dichtungskörper beginnen, komprimiert zu werden. Alle diese Faktoren und Verhältnisse sollten ebenso wie andere, die für den Dichtungsfachmann ersichtlich sind, bei der Erzielung einer optimalen Vorkompressionsbelastung oder- lasten und einer spezifischen Vorkompressionspresse für ein besonderes Dichtungserzeugnis in Betracht gezogen werden.

Claims (2)

1. Zylinderkopfdichtung, bestehend aus einer metallisch verstärkten Platte, die eine Schicht aus kompressiblem Material umfaßt und eine metallische Einfassung U-för­ migen Querschnitts aufweist, die den Rand einer Ver­ brennungsöffnung in der Platte umschließt, wobei der Innenrand des kompressiblen Materials zwischen den Schenkeln der Einfassung angeordnet ist und eine sich über den Umfang erstreckende vorkomprimierte Zone auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß die metallisch verstärkte, mit kompressiblem Material beschichtete Platte und die U-förmige, einen Drahtring (48) umschließende metalli­ sche Einfassung (46) während ihrer Herstellung zusam­ men mit einer Last vorkomprimiert wurde, die wesent­ lich über der im Betriebszustand ausgeübten Last liegt.

2. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Außenschichten (56) auf dem metalli­ schen Kern (52) durch Kleben befestigt sind.