DE3439602C2 - - Google Patents

Description

Zylinderkopfdichtungen sind sehr schwierigen Betriebsbe­ dingungen ausgesetzt, die an das Ausgangsmaterial und dessen Verarbeitung z. T. widersprüchliche Anforderungen stellen. Es ist vor allem wichtig, daß die Zylinderkopfdichtung für einen modernen temperaturmäßig, dynamisch und mechanisch hochbeanspruchten Motor eine ausreichende Druckstandfestig­ keit und Rückfederung, minimales Setzen und weiche, an­ passungsfähige Oberflächen zur verläßlichen Abdichtung von Flüssigkeitsdurchgängen besitzt.

Alle diese Eigenschaften in einer Zylinderkopfdichtung restlos zu vereinen, ist bisher nicht gelungen und somit ist es verschiedenen Kompromissen überlassen, diesem idealen Ziel so weit wie möglich nahezukommen.

Ein Material, welches zufriedenstellende Dauerfestigkeit aufweist, hat in der Regel eine anpassungsarme Oberflächen­ struktur, die durch verschiedene Elastomerbeschichtungen verbessert werden muß. Diese Beschichtungen sind jedoch gewöhnlich sehr dünn (höchstens einige Hunderstel mm), so daß der Anpassungseffekt nicht allzu markant ausfällt.

Außer ganzflächigen Beschichtungen des "Hinterlandes" sind auch örtlich begrenzte Maßnahmen mit gleicher Ziel­ setzung bekannt, wie z. B. an die Schnittkanten von Flüssigkeitslöchern anvulkanisierte Silikongummilippen, die etwas über die Dichtflächenebenen vorstehen oder schmale, niedrige Elastomerwülste, die diese Löcher um­ geben und im Siebdruck aufgetragen werden. Während die letztere Maßnahme eine sorgfältige Dickenabstimmung mit Zylindereinfassungen benötigt und die Wülste oft über­ preßt und zerstört werden, müssen für die anvulkanisierten Lippen sehr teure Werkzeuge und zeitlich aufwendige Fertigung in Spritzpressen in Kauf genommen werden.

Aus der Patentschrift DE 26 46 832 ist ein rasterförmiges Zylinderkopfdichtungsmaterial vom Typ Weichstoff auf ge­ spießtem Blech bekannt, dessen Oberfläche durch Prägung mit dichtem netzartigen Profil versehen ist. Die zu­ sammenhängenden Stege stehen etwa 0,1 mm über der her­ untergeprägten Grundfläche vor, die dadurch in etwa 0,5-3 mm große Quadrate verteilt ist. Das Ergebnis ist ein harter, vorgeprägter Kern mit stark reduzierter weicherer Stegfläche, die sich der Kontaktfläche des Kopfes und Blockes durch höhere spezifische Pressung und weichere, elastischere Struktur besser anpassen soll.

Nachteilig ist hier die notwendige Anpassung des Präge­ verfahrens an die unterschiedlichen Materialdicken, Zer­ quetschung der Spießkronen in der mittleren Blechlage, Verlust des Stegvorstandes durch Rückfederung der Ver­ tiefungen, ungenügende Homogenität der sehr schmalen Stege und deren Setzverlust im Betrieb.

Da dieses Material zwischen Walzen kontinuierlich herge­ stellt wird (Spalte 5, Absatz 7, Zeile 5) und somit das Raster nach dem Vorstanzen aller Löcher und Durchgänge überall bis an deren Rand reicht, würde sich die stark vorgeprägte Querschnittsstruktur mit weicheren, leicht komprimierbaren vorstehenden Stegen in Bereichen der Zylinder-Blecheinfassungen, die besonders starken Dicht­ pressungen ausgesetzt sind, negativ auswirken, da für das anschließende Vorpressen der Einfassungen zum Ein­ stellen eines gewünschten Bördelvorstandes kein homogenes Material mehr da ist.

Die Abbildungen dieser Patentschrift (DE 26 46 832) zeigen das perforierte Armierungsblech in seinem idealen Zustand, mit aufgerichteten Spießkronen, die von einer dicken Weichstoffschicht zugedeckt sind, in denen die ge­ prägte Vertiefungen eingebettet sind. In Wirklichkeit jedoch ragen die Spießkronen bis oder fast bis an die Oberfläche des aufgewalzten Weichstoffes und in diesem Zustand wird das Bandmaterial normalerweise weiter ver­ arbeitet (gestanzt, eingefaßt und imprägniert). Wenn nun mit großer Kraft das Prägewerkzeug in das Material ein­ dringt, muß es zwangsläufig die Spießkronen zum Teil oder ganz zerdrücken.

Die beidseitige Verfestigung bleibt nicht auf die Flächen der Vertiefungen begrenzt, da das Material auch seitlich unter die stehen gelassenen Stege ausweicht. Somit wird auch der Grundbereich der Stege verfestigt. Nach dem Einbau einer solchen Dichtung in einen Motor kom­ primieren sich die dünnen Stege nicht wie erwartet in Richtung senkrecht auf die Dichtflächen, weil die untere Schicht schon deutlich härter ist, vielmehr brechen die schlanken Stegflanken seitlich aus, verformen sich plastisch und verursachen das allgemein schädliche Phänomen des "Setzens".

Ein ähnliches, allerdings viel älteres Material ist aus der US-PS 22 11 045 bekannt. Hier werden ebenfalls kontinuierlich durch profilierte Walzen dicht nebenein­ ander placierte abgerundete Stifte in das Dichtungsmaterial mit perforiertem Mittelblech eingedrückt. Es ist nicht zu erkennen, wie die nicht gepreßten Stellen zusammenhängen und eine abdichtfähige Oberfläche entstehen lassen, wie sie in Abb. 8 dargestellt ist. Wegen offensichtlicher Nachteile ähnlicher Natur wie oben beschrieben ist dieses Material nie zu praktischer Anwendung gekommen.

Gemäß vorliegender Erfindung sollen diese Nachteile weit­ gehend dadurch behoben werden, daß auf das Verbundmaterial (1) geeigneten Typs entweder ohne Armierung oder mit Drahtgewebe oder perforiertem bzw. auch glattem Blech als Mittellage und beidseitigen Deckschichten aus faserigem oder faserlosem Weichstoff, ein vorgefertigtes netzartiges feinmaschiges Bandmaterial (2) aus natürlichen oder synthetischen Elastomeren unter nur leichtem Druck aufge­ walzt und mittels Kleber (3) befestigt wird. Danach wird diese Materialkombination in üblicher Weise durch Stanzen, Einfassen von Durchbrüchen mit Metallblech, Imprägnieren und Planieren zu Dichtungen, vorzugsweise Zylinderkopf­ dichtungen für Verbrennungsmotoren, verarbeitet. Dort, wo diese Elastomernetzlage unter den Blecheinfassungen, z. B. am Umfang der Zylinderbohrungen, evtl. nicht er­ wünscht wäre, kann man entsprechend vorgestanzte Netz­ lagen auf bereits eingefaßte Dichtungen außerhalb der Einfassungen aufkleben.

Der wesentliche Vorteil gegenüber der bereits erwähnten DE-PS 26 46 832 liegt in der Erhaltung der ursprünglichen Elastizität des Grunddichtungsmaterials, ohne potentielle nachteilige Auswirkungen der durch die Prägung stark plastisch verformten Weichstoff- und gegebenenfalls auch Mittelblechflächen.

Da die Oberfläche durch die gummiartige Netzstruktur weich bleibt, kann man beim Kalandrieren das Dichtungs­ material etwas härter einstellen als es bis jetzt üblich war, wodurch auch die Druckstandfestigkeit und die An­ wendungssicherheit entsprechend erhöht wird. Die relative Weichheit und kleine Kontakt-Dichtfläche solcher Dichtungen macht diese besonders geeignet für Motoren leichter Bau­ weise, die nur über ziemlich niedrige, die Dichtver­ bindung verspannenden Schraubenkräfte verfügen.

Der Neigung vieler Elastomere zum Haften ("Kleben") an den Motor-Dichtflächen, z. B. Zylinderblock oder -kopf ist hier schon dadurch wirksam begegnet, daß der Kontakt zwischen Dichtung und Motorteilen nur über schmale Netzstränge erfolgt, im Gegensatz zu großflächigem Kontakt bei den üblichen Dichtungsarten. Außerdem kann man die Oberfläche der Netzschicht mit einer zusätzlichen Antiadhäsionsschicht bekannter Art versehen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Verbesserung der Oberflächendichtigkeit eines Flachdichtungsmaterials aus durch elastomere Mittel gebundenen, üblichen, faserigen und/oder faserlosen Werkstoffen organischer und anorganischer Natur, dadurch gekennzeichnet, daß man ein vor­ gefertigtes, feinmaschiges, netzartiges Bandmaterial aus Elastomeren auf mindestens eine der beiden Dichtflächen auf­ bringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band­ material eine Fadenstärke von 0,1-0,25 mm und eine Maschen­ weite von ca. 0,8-2,0 mm hat, und die Fäden einen runden, quadratischen oder pyramidenförmigen Querschnitt haben.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Bandmaterial mittels einer Klebschicht auf mindestens einer der beiden Dichtflächen befestigt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Bandmaterial auf dem Flachdichtungsmaterial noch vor dem Stanzen der äußeren und inneren Konturen der Dichtung befestigt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Bandmaterial mit bereits eingefaßten Zylinderöffnungen befestigt, wobei es mit entsprechenden Ausschnitten versehen ist, um die Blecheinfassungen und Öffnungen in der Dichtung nicht zu überdecken.