DE3316526A1

DE3316526A1 - Zylinderkopfdichtung

Info

Publication number: DE3316526A1
Application number: DE19833316526
Authority: DE
Inventors: Siegfried 7432 Urach Maschmann; Willi Ing.(grad.) 7435 Hülben Schwenkel
Original assignee: LECHLER ELRING DICHTUNGSWERKE; Elring Dichtungswerke GmbH
Current assignee: LECHLER ELRING DICHTUNGSWERKE; Elring Dichtungswerke GmbH
Priority date: 1983-05-06
Filing date: 1983-05-06
Publication date: 1984-11-08

Description

HOEGER, STELLRECHT &. PARTNER^ 3 -j g 5 2 β

PATENTANWALT E UHLANDSTRASSE 14 c D 'COO

A 4 5 461 b Anmelderin: Elring Dichtungswerke

21.März 1983 GmbH

x-35 Höhenstrasse 24

7012 Fellbach

Beschreibung

Zylinderkopfdichtung

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfdichtung mit einer ein Trägerblech und mindestens eine auf diesem befestigte Weichstoffplatte aufweisenden Dichtungsplatte, die mindestens eine Brennraumdurchgangsöffnung sowie eine dieser benachbarte weitere Öffnung besitzt, wobei die Brennraumdurchgangsöf fnung mit einer im Querschnitt ungefähr C-förmigen Metallblecheinfassung bewehrt ist, welche einen weichstofffreien Randbereich des Trägerblechs übergreift und auf im Querschnitt konvexen Bereichen von zu beiden Seiten der Trägerblechebene angeordneten ringförmigen Abstützelementen aufliegt.

Bei Weichstoffzylinderkopfdichtungen ist es bekannt, für die Brennraumdurchgangsöffnungen öffnungen gleichen Durchmessers aus Weichstoffplatten und Trägerblech der Dichtungsplatte auszustanzen und die Öffnungsränder mit einer im Querschnitt ungefähr C-förmigen Metallblecheinfassung zu bewehren. Im Innern d=r Metallblecheinfassung ist als Abstützelement ein massiver Metallring mit einem im wesentlichen kreisrunden Querschnitt vorgesehen, dessen Durchmesser ungefähr der Dicke der Dichtungsplatte entspricht und welcher deshalb den Innenraum der Metallblecheinfassung im wesentlichen ausfüllt und beim Anziehen des Zylinderkopfs elastisch verformt wird. Die Verbindung

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zwischen der Metallblecheinfassung und der Dichtungsplatte •wird dadurch hergestellt, dass die beiden Randzonen der Metallblecheinfassung die Dichtungsplatte überlappen. Eine verbesserte Dichtwirkung dieser Ausführungsform wird dadurch erreicht, dass im Innern der C-förmigen Metallblecheinfassung nicht einer, sondern zwei in einer Ebene ineinanderliegende, sich berührende Metallringe mit einem im wesentlichen kreisrunden und einem der Dicke der Dichtungsplatte ungefähr entsprechenden Querschnitt angeordnet sind. Damit steht eine grössere Zahl plastisch und/oder elastisch verformbarer Oberflächenbereiche zur Verfügung, welche die· Randzonen der Metallblecheinfassung gegen den Motorblock und den Zylinderkopf.abstützen.

Bei diesen Ausführungsformen ist aufgrund der durch den Durchmesser des bzw. der Metallringe bedingten radialen Bautiefe der C-förmigen Metallblecheinfassung der Durchmesser der in der Dichtungsplatte notwendigen Öffnung erheblich grosser als der Innendurchmesser der Metallblecheinfassung. Da bei modernen Motoren die Abstände zwischen einer Brennraumdurchgangsöffnung und den in der Zylinderkopfdichtung daneben-liegenden Öffnungen, wie Brennraumdurchgangsöf fnungen oder Durchgangsöffnungen für Öl, Kühlwasser und Schrauben, immer kleiner werden, werden auch die dazwischenliegenden Stege der Dichtungsplatte und somit auch die des darin enthaltenen perforierten Trägerblechs immer schmäler, so dass das Trägerblech an diesen Stellen während der Herstellung und iir. iMotorbetrieb sehr stark bruchcefährdet ist.

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Zur Vermeidung dieses Nachteils gehört es zum Stand der Technik, breitere Stege des Trägerblechs zwischen den j öffnungen in der Dichtungsplatte dadurch zu erreichen, dass ein weichstofffreier Randbereich des Trägerblechs in das Innere der C-förmigen Metallblecheinfassung soweit wie möglich hineinragt. Um die zwischen Motorblock und Zylinderkopfdichtung eingespannte Metallblecheinfassung abzustützen und die Metallblecheinfassung an der Dichtung j zu halten, wird bei einer Ausführungsform der weichstofffreie Randbereich des Trägerblechs, der sich im Innenraum der C-förmigen Metallblecheinfassung befindet, mit einer Sicke versehen und mit einem flachen Blechring unterlegt, so dass die Sicke und der Blechring die Abstützelenente der Metallblecheinfassung bilden, die die beiderse: des Trägerblechs vorgesehenen Weichstoffplatten der Dichtungsplatte nicht überlappt.

Bei einer bekannten Zylinderkopfdichtung der eingangs erwähnten Art ist der in die Metallblecheinfassung hineinragende weichstofffreie Teil des Trägerblechs nicht verformt, sondern es sind auf beiden Seiten dieses Randbereichs des Trägerblechs als Abstützelemente flache Blechringe angeordnet, die mit einer eingeprägten, die Randzonen der Metallblecheinfassung abstürzenden Sicke verseher, sind.

Die beiden zuletzt geschilderten bekannten Zylinderkopfdichtungen haben zwar gegenüber den zuvor erwähnten Ausführungsformen den Vorteil, dass die C-förmige Metallblecheinf assung die Weichstoffplatten nicht überlappen -.-ss, urr. das von der Metallblecheinfassung und den Abstützelenenten gebildete Brennraumelement an der Dich-

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tungsplatte festzuhalten, jedoch haben alle vorstehend erwähnten bekannten Zylinderkopfdichtungen den Nachteil einer relativ grossen radialen Bautiefe der Brennraumelemente, was bei den obenerwähnten geringen Abständen zwischen der Brennraumdurchgangsoffnung und den danebenliegenden öffnungen zur Folge hat, dass die zwischen diesen öffnungen verbleibenden Weichstoffplattenstege für eine ausreichende und dauerhafte Abdichtung der neben der Brennraumdurchgangsöffnung liegenden Öffnungen zu schmal sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Zylinderkopfdichtung der gattungsgemässen Art derart zu verbessern, dass die radiale Bautiefe des Brennraumelements geringer wird, so dass die auf dem Trägerblech befestigte Weichstoffplatte noch ausreichend breite Stege zwischen einer Brennraumdurchgangsöffnung und den dieser unmittelbar benachbarten öffnungen aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einer Zylinderkopfdichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, daß - bezogen auf die Brennraumdurchgangsöffnung - die radiale Erstreckung der Abstützelemente gleich derjenigen ihres konvexen Querschnittsbereichs ist.

Mit den gemäss der Erfindung ausgebildeten Abstützelementen ist eine wesentliche Verkleinerung der radialen Bautiefe der Metallblecheinfassung möglich, da die aus dem Stand der Technik bekannten Abstützelemente in Form gesickter Blechringe im Verhältnis zu ihrem konvexen Querschnittsbereich eine wesentlich grössere radiale Erstreckung· aufweisen.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abstützelemente aus Vollmetallringen bestehen.

Es ist günstig, wenn die Abstützelemente einen ungefähr kreisrunden Querschnitt besitzen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Abstützelemente'auf der Metallblecheinfassung und dem Trägerblech nur linienförmig aufliegen, so dass anstelle von zwei nunmehr vier kreislinienförmige,relativ verformungsweiche Zonen vorliegen und die Anpassung des Brennraumelements hinsichtlich seiner Dicke beim Anziehen des Zylinderkopfs und damit eine gute Abdichtung mit geringen Anzugskräften erreicht wird.

Es ist jedoch, im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich, dass die Abstützelemente einen ungefähr halbkreisförmigen Querschnitt besitzen, was den Vorteil mit sich bringt, dass beim Anziehen des Zylinderkopfs das Trägerblech nicht durch zwei nicht exakt übereinanderliegende Metallringe mit kreisrundem Querschnitt S-förmig verformt wird und dann die Abstützwirkung für die Randzonen der Metallblecheinfassung verlorengeht.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Abstützelemente einen Stoss aufweisen. Dies stellt einen Vorteil hinsichtlich einer rationellen

Fertigung dar. j

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen jeder Seite des weichstofffreien Randbereichs des Trägerblechs und der diesen übergreifenden Metallblecheinfassung nur ein Abstützelement angeordnet ist. . " _ β -

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Sind auf einer Seite des weichstofffreien Randbereichs zwei Abstützelemente nebeneinander angeordnet, ergibt sich eine verbesserte Höhenanpassung der Brennraumeinfassung an den Zylinderkopf oder den Motorblock dadurch, daß das Trägerblech zwischen den beiden Abstützelementen der einen Seite ähnlich einer flachen Sicke verformt werden kann. Außerdem lassen sich so auf beiden Seiten der Dichtung unterschiedliche Dichtflächenpressungen erzielen, was beispielsweise dann von Vorteil ist, wenn ein Leichtmetall-Zylinderkopf mit^-einem Grauguß-Motorblock kombiniert wird- durch eine Halbierung der Dichtflächenpressung (durch zwei Abstützelemente auf der Seite des Zylinderkopfs lässt sich dessen Deformation verkleinern. Trotz der in radialer Richtung nebeneinanderliegenden Abstützelemente lässt sich mit dieser Ausführungsform eine um die Dicke des Trägerblechs geringere radiale Bautiefe des Brennraumelements erzielen als bei den bekannten Zylinderkopfdichtungen mit einem einzigen, den Innenraum der Metallblecheinfassung nahezu ausfüllenden Vollmetallring kreisrunden Durchmessers.

Bei einer Zylinderkopfdichtung der vorliegenden Art ist es günstig, wenn die Metallblecheinfassung an oder in geringem Abstand vom Hand der «eichstoffplatte endet und diese nicht übergreift, da dann die Metallblecheinfassung beim Anziehen des Zylinderkopfs nicht in die Weichstoffplatte gedrückt werden muss.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn die Weichstoffplatten auf das Trägerblech aufgeklebt sind. Dies hat den Vorteil, dass die zwischen den verschiedenen öffnungen noch verbleibenden Stege des Trägerblechs nicht mehr perforiert und somit stabiler sind.

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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellung einiger besonders vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen Teil einer Zylinderkopfdichtung mit zwei Brennraumdurchgangsöffnungen und weiteren Öffnungen;

Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie 2-2 in Fig.1 durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Zylinderkopfdichtung;

Fig. 3 einen entsprechenden Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Zylinderkopfdichtung?

Fig. 4 einen entsprechenden Schnitt durch eine dritte Ausführungsform der Zylinderkopfdichtung und

Fig. 5 einen entsprechenden -Schnitt durch eine vierte Ausführungsform der Zylinderkopfdichtung.

Fig. 1 zeigt eine Zylinderkopfdichtung 10 der gattungsgemässen Art, die eine Dichtungsplatte 12 mit Brennraumdurchgangsöf fnungen 14 sowie danebenliegenden Öffnungen 16 bzw. 18 für Befestigungsschrauben und Kühlwasser aufweist. Die Brennraumdurchgangsöffnungen 14 sind mit Metallblecheinfassungen 20 bewehrt.

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Im ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) besteht die Dichtungsplatte 12 aus einem Trägerblech 22 und aus auf dessen Ober- und Unterseite aufgeklebten Weichstoffplatten 24. Die Brennraumdurchgangsöffnungen 14 in der Dichtungsplatte 12 sind so ausgestaltet, daß Öffnungen 26 in den Weichstoff platten 2 4 einen grösseren Durchmesser als Öffnungen 28 des Trägerblechs 22 aufweisen, so dass am Rand der Brennraumdurchgangsöffnungen 14 ein weichstofffreier Randbeteich 30 des Trägerblechs 22 vorhanden ist. Die C-förmige Metallblecheinfassung 20 übergreift den weichstofffreien Randbereich 30 des Trägerblechs 22 auf beiden Seiten so weit, dass Randzonen 3 2 der Metallblecheinfassung 20 an den Rändern der Öffnungen 26 in den Weichstoffplatten 24 enden.

Auf der Ober- und Unterseite des weichstofffreien Randbereichs 30 des Trägerblechs 22 ist zwischen diesem und der übergreifenden Metallblecheinfassung 20 je ein VoIlmetallring 3 4 mit einem zumindest nahezu kreisrunden Querschnitt als Abstützelement so angeordnet, dass die Randzonen 3 2 der Metallblecheinfassung 20 linienförmig auf den Vollmetallringen 34.und diese ebenfalls linienförmig auf dem weichstofffreien Randbereich 30 des Trägerbiechs 22 aufliegen.

Durch eine derartige Ausgestaltung der Abstützelemente wird erreicht, dass die radiale Bautiefe der Metallblecheinf assung 20 nicht viel grosser als der Durchmesser des Querschnitts der Vollmetallringe 34 ist. Dadurch ist es möglich, dass der Durchmesser der für die Brennraumdurchgangsö.rfnungen 14 in den Weichstoffplatten 24 notwendigen Öffnungen 26 klein gehalten werden kann, so dass Stege der Weichstoffplatten 24 zwischen den Brenn-

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raumdurchgangsöffnungen 14 und den danebenliegenden off-, nungen 16 bzw. 18 für Befestigungsschrauben und Kühlwasser noch ausreichend breit sind und somit eine gute Dichtwirkung gewährleistet ist.

Bei dieser Ausführungsform der Abstützelemente 34 wird eine gute Anpassung der Metallblecheinfassung 20 an Zylinderkopf und Motorblock dadurch erreicht, dass vier elastisch verformbare linienförmige Auflagebereiche - zwei zwischen den Vollmetallringen 3 4 und den Randzonen 3 2 und'zwei zwischen den Völlmetallringen 3 4 und dem weichstofffreien Randbereich 30 des Trägerblechs 22 vorhanden sind.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Einander entsprechende Teile sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Im. Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel haben die ringförmigen Abstützelemente 34a, die auf der Ober- und Unterseite des weichstofffreien Randbereichs 30 des Trägerblechs 22 angeordnet sind, einen annäherungsweise halbkreisförmigen Querschnitt.

Bei der dritten Ausführungsfons der Erfindung (Fig. 4) sind ebenfalls einander entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel sind zwischen dem weichstofffreien Randbereich 30 des Trägerblechs 22 und der diesen übergreifenden Metallblecheinfassung 20b auf einer Seite des Trägerblechs 22 ein Vollmetallring 34b mit einem kreisrunden Querschnitt und auf der anderen Seite z^ei sich

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berührende,ineinanderliegende Vollmetallringe 34b mit einem kreisrunden Querschnitt als Abstützelemente angeordnet. Die Randzonen 3 2b der Metallblecheinfassung 20b sind so breit, dass sie auch die auf einer Seite des Trägerblechs 22 ineinander angeordneten zwei Vollmetallringe 3 4b übergreifen und an den Rändern der Öffnungen 26b der Weichstoffplatten 24 enden.

Im"vierten Ausführungsbeispiel (Fig.5) sind die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden Teile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel überlappt eine der Randzonen 32c der Metallblecheinfassung 20c auf einer Seite des Trägerblechs 22 die auf diesem aufgeklebte Weichstoff platte 24. Ausserdem ist die die Weichstoffplatte 2 überlappende Randzqne 32c mit einem umgebördelten Rand versehen, der senkrecht zur·Ebene der Dichtungsplatte 12 in die darunterliegende Weichstoffplatte 24 gedrückt ist. Die auf der gegenüberliegenden Seite des Trägerblechs 22 befindliche Randzone 3 2c endet wie im ersten Ausführungsbeispiel an dem Rand der Öffnung 26 in der auf dieser Seite aufgeklebten Weichstoffplatte 24. Die Vorteile der vierten Ausführungsform sind fertigungstechnischer Art. Die breitere Randzone 32c auf einer Seite der Dichtungsplatte 12 erleichtert die Montage der Metallblecheinfassung 20c an der vorgefertigten Dichtungsplatte 12.

Claims

HOEGER, STrELLRECHT" &. PARTNER

PATENTANWALT E UHLANDSTRASSE 14 c D 7O00 STUTTGART 1

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Patentansprüche

f1 j Zylinderkopfdichtung mit einer ein Trägerblech und mindestens eine auf diesem befestigte Weichstoffplatte aufweisenden Dichtungsplatte, die mindestens eine Brennraumdurchgangsöffnung sowie eine' dieser benachbarte weitere öffnung besitzt, wobei die Brennraumdurchgangsöf fnung mit einer im Querschnitt ungefähr

i" C-förmigen Metallblecheinfassung bewehrt ist, welche einen weichs'toff freien Randbereich des Trägerblechs übergreift und auf im Querschnitt konvexen Bereichen von zu beiden Seiten der Trägerblechebene angeordneten ringförmigen Abstützelementen aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß - bezogen auf die Brennraumdurchgangsöf fnung - die radiale Erstreckung der Abstützelemente (3 4) gleich derjenigen ihres konvexen Querschnittsbereichs ist.
2. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützelemente (34) aus Vollmetallringen bestehen.
3. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützelemente (34) einen ungefähr kreisrunden Querschnitt besitzen.

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4. Zylinderkopfdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützelemente (34) einen ungefähr halbkreisförmigen Querschnitt besitzen.

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5. Zylinderkopfdichtung nach einem oder mehreren der An-

! sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ab-

j Stützelemente (34) einen Stoss aufweisen.
6. Z-ylinderkopf dichtung nach einem oder mehreren der

Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen

; jeder Seite des weichstofffreien Randbereichs (30) des

Trägerblechs (22) und der diesen übergreifenden Metallblecheinfassung (20) nur ein Abstützelement (34) angeordnet ist.
7. Zylinderkopfdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einer Seite des weichstofffreien Randbereichs (30) zwei Abstützelemente (34b) nebeneinander angeordnet sind.
8. Zylinderkopfdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis'7, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallblecheinfassung (20, 20b) an oder in geringem Abstand vom Rand der Öffnung (26) in der Weichstoff-

platte (24) endet.
9. Zylinderkopfdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,-dadurch gekennzeichnet, dass die Weichstoff platten (24) auf das Trägerblech (22) aufgeklebt sind.