DE3217329C2 - Zylinderkopfdichtung - Google Patents
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Abstract
Zylinderkopfdichtung mit mindestens einer von einer hochelastischen Graphitschicht gebildeten Weichstofflage sowie mit wenigstens einer einen Brennraumdurchgang bildenden Öffnung, in deren Randbereich die Graphitschicht durch eine Metallblecheinfassung abgedeckt ist. Um bei hochelastischen Weichstofflagen Dauerbrüche der Metallblecheinfassung von Brennraumdurchgängen zu vermeiden, wird die Metall blech einfassung im Bereich eines Brennraumdurchgangs mit nur einer einzigen, zur Dichtungsebene parallelen Flanke versehen und ihr, den Brennraumdurchgang begrenzender Kragen endet an der von der Einfassungsflanke abgewandten Öffnungsrandkante.
Description
Übliche Zylinderkopfdichtungen für Hubkolben-Brennkraftmaschinen bestehen aus einem Trägerblech,
welches beidseitig mit einer meist kunststoffgebundenen Asbestfaser-Weichstoffauflage beschichtet ist. Diese
Dichtungsplatte besitzt mehrere Öffnungen in Form einer oder mehrerer Brennraum-Durchgangsöffnungen
sowie für den Durchgang von Öl und Kühlwasser, wobei mindestens bei den Brennraum-Durchgangsöffnungen
der Öffnungsrandbereich durch eine im Querschnitt C-förmige Metallblecheinfassung umschlossen ist.
Die Entwicklung von Motoren immer höherer Leistung und leichterer Bauweise führt zu immer höher
beanspruchten Bauteilen, weiche sich bei der Montage und im Betrieb elastisch verformen. Diese Entwicklung
macht Zylinderkopfdichtungen erforderlich, deren Weichstofflagen anpassungsfähig und hochelastisch sein
sollten, um die Zylinderkopfschrauben nicht zu stark anziehen zu müssen und trotz der Verformungen der
gegeneinander abzudichtenden Motorenteile die Abdichtfunktion der Zylinderkopfdichtung zu gewährleisten.
Für hochelastische Weichstofflagen sind Graphitschichten aus sogenannten expandiertem Graphit wegen
ihrer hohen Elastizität, ihrer Temperaturbeständigkeit sowie deshalb vorteilhaft, weil sich mit ihrer Hilfe
eine asbestfaser-freie Zylinderkopfdichtung herstellen läßt. Anstelle expandierten Graphits können grundsätzlich
auch andere hochelastische und hochtemperaturbeständige Weichstoffe Verwendung finden.
Überträgt man nun aber die bei den herkömmlichen Metall-Asbestfaser-Zylinderkopfdichtungen üblichen Metallblecheinfassungen mit C-förmigem Querschnitt auf Zylinderkopfdichtungen mit hochelastischen Weichstofflagen, so ergeben sich in noch höherem Maß als bei
Überträgt man nun aber die bei den herkömmlichen Metall-Asbestfaser-Zylinderkopfdichtungen üblichen Metallblecheinfassungen mit C-förmigem Querschnitt auf Zylinderkopfdichtungen mit hochelastischen Weichstofflagen, so ergeben sich in noch höherem Maß als bei
to Metall-Asbestfaser-Zylinderkopfdichtungen Dauerbiegebrüche an den Übergängen der beiden die Dichtungsplatte
übergreifenden Flanken der Metallblecheinfassungen in den diese Flanken miteinander verbindenden,
die Brennraumdurchgangsöffnung begrenzenden Steg
der Metallblecheinfassungen, denn diese Übergänge sind einer um so höheren Schwingungsbelastung ausgesetzt,
je größer die Elastizität der Weichstofflagen ist.
Da die erwähnte Dauerbruchgefahr sogar schon bei herkömmlichen Metall-Asbestfaser-Zylinderkopfdichtungen
auftritt, hat man bei diesen die Metallblecheinfassungen für die Brennraumdurchgangsöffnungen
schon zweiteilig ausgeführt, wobei an jeder Flanke der Einfassung eine Art Kragen angeformt ist, der den Kragen
der anderen Flanke überlappt und zusammen mit diesem die Brennraumdurchgangsöffnung begrenzt
(DE-OS 22 36 622). Nachteilig ist dabei jedoch nicht nur der erhebliche Mehraufwand bei der Fertigung der Zylinderkopfdichtung,
sondern bei Anwendung dieser zweiteiligen Metallblecheinfassung auf Zylinderkopfdichtungen
mit hochelastischen Weichstofflagen würde der im Überlappungsbereich abgedeckte Kragenteil im
Betrieb des Motors an der Grenze der Überlappung abgeschert werden, da die ihm benachbarte Flanke unter
der Wirkung der hochelastischen Weichstofflage nach jeder Druckbeanspruchung der Zylinderkopfdichtung
wieder zurückfedern würde.
Im Hinblick auf die vorstehend erläuterten Eigenschaften moderner Hubkolben-Brennkraftmaschinen
befaßt sich die Erfindung mit einer Zylinderkopfdichtung mit mindestens einer von einer hochelastischen
Graphitschicht gebildeten Weichstofflage sowie mit wenigstens einer einen Brennraumdurchgang bildenden
Öffnung, in deren Randbereich die Graphitschicht durch eine Metallblecheinfassung abgedeckt ist, welche einen
den Öffnungsrand abdeckenden, umlaufenden Kragen aufweist, und der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde,
eine solche Zylinderkopfdichtung so zu gestalten, daß die Gefahr eines Dauerbiegebruchs an einem Übergang
des eine Brennraumdurchgangsöffnung begrenzenden Stegs in eine eine Weichstofflage übergreifende Flanke
der Metallblecheinfassung vermindert wird. Diese Aufgabe läßt sich erfindungsgemäß dadurch lösen, daß die
Metallblecheinfassung nur eine einzige, zur Dichtungsebene parallele Flanke aufweist und der den Öffnungs-
rand abdeckende Kragen an der von der Flanke abgewandten Öffnungsrandkante endet. Eine solche Metallblecheinfassung
für einen Brennraumdurchgang hat den Vorteil, daß sie nur eine einzige tragende Flanke besitzt,
aber dennoch die Schnittkante der Öffnung in der Weichstofflage abschirmt und umschließt und so den
Verbrennungsraum in eindeutiger Weise definiert. Außerdem besitzt sie nicht den aufgrund der Herstellung
der zweiten Flanke der bekannten, im Querschnitt C-förmigen Metallblecheinfassungen bruchgefährdeten
Übergang zwischen dem die beiden Flanken der bekannten Metallblecheinfassungen verbindenden Steg
und zumindest einer der beiden Flanken, und schließlich läßt sich eine erfindungsgemäße Zylinderkopfdichtung
32 Yl
kostengünstiger produzieren, da zur Herstellung der Metallblecheinfassungen diese nur ausgestanzt und mit
Hilfe eines üblichen Ziehwerkzeugs ein Kragen hochgestellt werden muß, während der Schritt des Umlegens
des einen Kragenendes zur Bildung der zveiten Flanke entfällt.
Bei Zylinderkopfdichtungen mit üblichen Weichstofflagen aus mit Bindemittel versetzten Asbestfasern sind
schon Metallblecheinfassungen für die Brennraumdurchgangsöffnungen bekannt geworden, die im Bereich
der Brennraumdurchgangsöffnungen selbst den üblichen, C-förmigen Querschnitt besitzen, wobei jedoch
an die eine Flanke der Metallblecheinfassungen zungenartige Ansätze angeformt sind, welche Metallblecheinfassung
für den Brennraumdurchgangsöffnungen benachbarte Löcher für den Durchgang von Wasser
oder Drucköl bilden und dort nur eine einzige Flanke und einen in die Durchgangsöffnung für Wasser oder
Drucköl eingreifenden Kragen besitzen.
Weist eine erfindungsgemäße Zylinderkopfdichtung einen Träger wie ein übliches Trägerblech auf, so können
die hochelastischen Weichstofflagen mit dem Träger verklebt sein, es ist aber auch möglich, aus einem
Trägerblech Verankerungszacken auszustanzen sowie hochzubiegen und die Weichstofflagen dann auf das
Trägerblech aufzuwalzen. Auch kann die Metallblecheinfassung für den Brennraumdurchgang mehrlagig
ausgebildet sein.
Zweckmäßigerweise wird man die Metallblecheinfassung an der hochelastischen Weichstofflage dadurch
verankern, daß ihr den Brennraumdurchgang durchgreifender Kragen mit seiner freien Kante beispielsweise
einige Zehntel Millimeter in die Weichstofflage eingedrückt wird, so daß sich eine Art Verklammerungseffekt
ergibt. Dieses Eindrücken in die Weichstofflage kann entweder entlang der gesamten Kragenkante erfolgen,
vorteilhafter ist es jedoch, den Kragen mit zungenartigen, die Öffnungsrandkante der Graphitschicht
übergreifenden Ansätzen zu versehen. Alternativ oder zusätzlich kann die Flanke der Metallblecheinfassung
durch Verkleben, Nieten, Punktschweißen oder dergleichen an der Dichtungsplatte befestigt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter, in der Zeichnung dargestellter Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf diejenige Seite einer erfindungsgemäßen
Zylinderkopfdichtung, auf der die Flanken der Metallblecheinfassungen liegen, und
F i g. 2 bis 8 Teilschnitte nach der Linie 2-2 in F i g. 1 durch sieben verschiedene Ausführungsformen.
Eine in F i g. 1 gezeigte Zylinderkopfdichtung 10 besitzt zwei Brennraumdurchgänge 12, die durch nicht bezeichnete
Öffnungen in der eigentlichen Dichtungsplatte gebildet werden. Die letztere ist aus einem Trägerblech
20 und zwei hochelastischen Weichstofflagen 16, 18 aufgebaut, welche über aus dem Trägerblech ausgestanzte
und ausgebogene Verankerungszacken 22 mit dem Trägerblech zu einer Einheit verbunden sind. Es
wäre aber auch möglich, die Weichstofflagen mit dem Trägerblech z. B. zu verkleben.
Die Ränder 28 der die Brennraumdurchgänge 12 bildenden Öffnungen der Dichtungsplatte werden durch
Metallblecheinfassungen 14 umschlossen, weiche eine Flanke 24 und einen Kragen 26 besitzen. Die Flanke 24
liegt flach auf der unteren Weichstofflage 18 auf, während der den Öffnungsrand 28 abdeckende Kragen 26 in
die obere Öffnungsrandkantc 30 der oberen Weichstofflage 16 leicht eingedrückt worden ist, wodurch sich ein
die Metallblecheinfassung 14 an der Zylinderkopfdichtung haltender Verklammerungseffekt ergibt. Beim Anziehen
der Zylinderkopfschrauben wird die Flanke 24 in die untere Weichstofflage 18 eingedruckt, wodurch sich
eine höhere Verdichtung des Weichstoffs im Bereich der Brennraumdurchgänge 12 ergibt.
Die Ausführungsformen nach den F i g. 3 bis 8 werden im folgenden nur insoweit erläutert, als sie von der Ausführungsform
nach F i g. 2 abweichen.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 weist die Metallblecheinfassung
14' mit Flanke 24' und Kragen 26' am oberen Rand des letzteren mehrere, im Abstand
voneinander angeordnete Klammeransätze 32' auf, über die und die Flanke 24' die Metallblecheinfassung
14' an der Dichtungsplatte gehalten wird.
Die Metallblecheinfassung 14" der Ausführungsform nach Fig.4 besitzt am oberen Rand des Kragens 26"
eine im Querschnitt hakenförmige Abkantung 32", die den Vorteil einer Stabilisierung der oberen Kante des
Kragens 26" mit sich bringt und die zur Verankerung der Metallblecheinfassung in die obere Weichstofflage
16 eingedrückt werden könnte. Es ist aber auch möglich, die Metallblecheinfassung dadurch zu sichern, daß ihre
Flanke 24" an der unteren WeichstoFflage 18 befestigt
wird, z. B. durch Kleben. Entsprechendes gilt für die Ausführungsform nach Fig.5, bei der die Metallblecheinfassung
14'" teilweise zweilagig ausgebildet ist, indem ein Bereich 32'" auf den Kragen 26'" zurückgefaltet
wurde.
Die F i g. 6 zeigt eine durchgehend doppellagige Metallblecheinfassung
144, welche den Vorteil besitzt, daß der Übergang zwischen Flanke 244 und Kragen 264 versteift
wird und deshalb stabiler ist.
Besonders vorteilhaft ist unter Umständen eine Metallblecheinfassung
145, wie sie die F i g. 7 zeigt, deren Querschnitt ungefähr die Form zweier rechtwinklig zueinander
verlaufenden, geraden Stege aufweist, die einen kleinen Übergangsradius zwischen sich einschließen.
Der Kragen 265 dieser Ausführungsform weist also keine Wölbung auf, läßt sich deshalb einfacher herstellen
als ein gewölbter Kragen und man vermeidet so das Stauchen der Übergangszone zwischen Flanke 245 und
Kragen 265, was dann der Fall wäre, wenn man dem letzteren eine Wölbung verleihen würde, wie dies bei
den zuvor gezeigten Ausführungsformen der Fall ist. Außerdem wird mit dieser Ausführung der störende
Schadraum im Brennraumdurchgang minimiert.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 8 besitzt der Kragen 266 einer Metallblecheinfassung 14b eine Querschnittsform,
die ungefähr einem V oder einem U mit zueinander nicht parallelen Schenkeln entspricht. Eine
derartige Metallblecheinfassung ist besonders elastisch und anpassungsfähig.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Zylinderkopfdichtung mit mindestens einer von einer hochelastischen Graphitschicht gebildeten
Weichstofflage sowie mit wenigstens einer einen Brennraumdurchgang bildenden Öffnung, in deren
Randbereich die Graphitschicht durch eine Metallblecheinfassung abgedeckt ist, welche einen den Öffnungsrand
abdeckenden, umlaufenden Kragen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallblecheinfassung (14) nur eine einzige, zur
Dichtungsebene parallele Flanke (24) aufweist und der den Öffnungsrand (28) abdeckende Kragen (26)
an der von der Flanke (24) abgewandten Öffnungsrandkante (30) endet.
2. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (26) in Richtung
auf das Öffnungszentrum gewölbt ausgebildet ist.
3. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch Ϊ, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Metaliblecheinfassung
(145) ungefähr die Form eines liegenden L aufweist, dessen rechtwinklig zueinander
verlaufende Schenkel (245, 265) einen kleinen Übergangsradius
zwischen sich einschließen.
4. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (26') zungenartige,
die Öffnungsrandkante der Graphitschicht (16) übergreifende Ansätze (32') aufweist.
5. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech des Kragens
(26") im Querschnitt hakenartig von der Öffnung (12) weg und in Richtung auf seine Flanke (24") abgekantet
ist.
6. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch I1 dadurch
gekennzeichnet, daß das Blech des Kragens (26'") von der Öffnung (12) weg auf sich selbst zurückgefaltet
ist.
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