DE3527833A1 - Flachdichtung, insbesondere fuer verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung für Ver­ brennungskraftmaschinen, wie insbesondere eine Zylin­ derkopfdichtung oder eine Auspuffflanschdichtung, mit einer metallischen Einfassung mindestens einer Durch­ gangsöffnung und einer Gleitbeschichtung des Einfas­ sungsschenkels.

Zylinderkopfdichtungen für Verbrennungskraftma­ schinen bestehen meist aus Stahlblechen oder gegebe­ nenfalls metallisch verstärkten Fasrvliesen. Bevorzugt sind die Brennraumöffnungen durch im Querschnitt U- förmig über die Dichtungsränder gebogene Einfassun­ gen besonders geschützt.

Im motorischen Betrieb werden Zylinderkopfdich­ tungen neben der statischen Belastung in axialer Rich­ tung auch durch Schiebebewegungen von Motorblock und Zylinderkopf in radialer Richtung beansprucht, wo­ bei diese Schiebebewegungen hauptsächlich durch die wechselnde thermische Ausdehnung und Zusammenzie­ hung von Motorblock und Zylinderkopf während der wechselnden Aufheizung und Abkühlung des Motors verursacht werden.

Insbesondere bei Motoren mit Zylinderköpfen aus Aluminium und Motorblöcken aus Gußeisen kommt es wegen der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung der beiden Metalle zu stärkeren Relativbewegungen der beiden Motorteile, und die dazwischenliegende Zy­ linderkopfdichtung und vor allem die unter erhöhtem Druck stehende Einfassung werden allmählich zerrie­ ben beziehungsweise es kommt zu Einfassungsbrüchen.

Zur Abhilfe hat man daher schon nach der DE-OS 31 01 921 die äußeren Einfassungsschenkel auf der Seite zum Zylinderkopf und/oder Motorblock mit einer die Gleitreibung herabsetzenden Beschichtung versehen, welche aus Polytetrafluorethylen oder einem handels­ üblichen Gleitlack mit oder ohne Zusatz an festen Gleit­ mitteln, wie Graphit, Molybdändisulfid oder Bornitrid, besteht. Soche Beschichtungen verringern dann die Gleitreibung an den Einfassungen, es treten keine Über­ belastungen mehr auf, und die Gefahr von Einfassungs­ brüchen wird wesentlich herabgesetzt.

Nachteilig bei derartigen Gleitlackbeschichtungen ist ihre leichtere Zerstörbarkeit im motorischen Betrieb. Starke Temperaturbelastungen zersetzen den Gleitlack, und ebenso führen starke Schiebebewegungen zu einer Zerstörung der Beschichtungen, die Wirkung der Gleit­ beschichtung wird im Dauerbetrieb aufgehoben, und es können schIießIich nach Dauerbelastung wieder Einfas­ sungsbrüche auftreten. Dichtungen mit Gleitlackbe­ schichtungen der Einfassungen sind daher für extreme Temperaturen und hohe mechanische Beanspruchung nur bedingt geeignet.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für insbesondere Verbrennungskraftmaschi­ nen Flachdichtungen mit eingefaßten Öffnungsrändern zu schaffen, deren Einfassungen durch eine Gleitbe­ schichtung auch bei starker thermischer Belastung und/ oder bei extremer Dauerbelastung wirkungsvoll vor ei­ ner Zerstörung geschützt sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Flachdichtung gelöst, deren äußere Einfassaungsschen­ kelflächen auf der Seite zum Zylinderkopf und/oder zum Motorblock mit einer galvanisch aufgetragenen Dispersionsschicht versehen sind, welche in der Metall­ matrix feste Gleitsubstanzen dispergiert enthält. Als Matrixmetalle werden bevorzugt Eisen, Chrom, Kupfer oder Nickel verwendet, und die bevorzugt verwendeten Gleitsubstanzen sind Graphit, hexagonales Bornitrid, Molybdändisulfid und/oder pulverisiertes Polytetrafluo­ rethylen.

In einem Motortest wurden Zylinderkopfdichtungen untersucht, deren Einfassungsschenkel am Brennraum­ rand erfindungsgemäß mit galvanischen Dispersions­ schichten mit Gleitmittelzusatz versehen waren. Dabei blieb nach ca. 1500 Stunden konstanter Dauerbelastung als auch nach 500 Stunden Belastung mit stark wech­ selnden Temperaturen (Thermoschock-Rest) von bis zu 300°C die Beschichtung der äußeren Einfassungsschen­ kel völlig unbeschädigt. Es traten keine Einfassungsbrü­ che auf.

Gemäß der Erfindung enthalten die galvanischen Di­ spersionsschichten bevorzugt bis zu 40 Volumenpro­ zent an fester Gleitmittelsubstanz, und es wurde eine gute Temperaturbeständigkeit bis zu einer Temperatur von 800°C bei Verwendung einer Nickeldispersions­ schicht mit 20 Volumenprozent hexagonalem Bornitrid als Gleitmittelzusatz festgestellt.

Durch die Erfindung sind nun Flachdichtungen mit einer dauerhaften und hochtemperaturbeständigen Gleitbeschichtung der Einfassungen geschaffen. Da­ durch, daß die Einfassungsbleche lediglich einseitig ganzflächig mit den Dispersionsschichten versehen zu werden brauchen, sind die erfindungsgemäßen Dichtun­ gen einfach und kostensparend herzustellen. Im Sinne der Erfindung braucht die Dispersionsschicht jedoch nicht ganzflächig, sondern nur partiell auf die Einfas­ sungsschenkel an den Stellen aufgetragen zu sein, an denen eine erhöhte Gleitbelastung besteht. Die Erfin­ dung bezieht sich dabei bevorzugt auf Flachdichtungen für Verbrennungskraftmaschinen, wie Zylinderkopf­ dichtungen, Auspuffflanschdichtungen oder Auspuff­ krümmerdichtungen, mit extrem hoher thermischer Be­ lastung.

Die Erfindung wird durch die beiden Abbildungen näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Zylinderkopfdichtung in Aufsicht

Fig. 2 einen Schnitt durch die Zylinderkopfdichtung der Fig. 2 in der Linie I-I′ im Brennraumbereich.

In Fig. 1 ist 1 die Zylinderkopfdichtung mit den mit Einfassungen 2 versehenen Brennraumöffnungen 3. Die sichtbaren oberen Schenkel der Einfassungen 2 sind mit einer schraffiert dargestellten Gleitbeschichtung 4 aus Nickel als Matrixmetall und 20 Volumenprozent darin fein dispergiertem hexagonalen Bornitrid als Gleitmittel versehen.

Im Querschnittsbild der Fig. 2 ist 1 die Zylinderkopf­ dichtung mit der Einfassung 2 am Brennraumrand 3. Die Einfassung 2 ist ganzflächig mit der Nickeldispersions­ schicht versehen. Obwohl funktionsmäßig lediglich eine Beschichtung 4 der Einfassungsschenkel 5 erforderlich ist, erstreckt sich die Beschichtung 4 auch auf den Krüm­ mungsbereich 6 der Einfassung 2, da die Herstellung ganzflächig beschichteter Einfassungen 2 einfacher ist.

Claims (5)

1. Flachdichtung für Verbrennungskraftmaschinen, wie insbesondere eine Auspuffflanschdichtung oder eine Zylinderkopfdichtung, mit einer metalli­ schen Einfassung mindestens einer Durchgangsöff­ nung und einer Gleitbeschichtung der Einfassungs­ schenkel, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleit­ beschichtung (4) aus einer galvanisch aufgetrage­ nen Dispersionsschicht mit einer Metallmatrix und einem darin fein verteilten Gleitmittel besteht.

2. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Matrixmetall der Dispersions­ schicht (4) aus Eisen, Nickel, Kupfer oder Chrom besteht.

3. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gleitmittel der Di­ spersionsschicht aus Graphit, Molybdändisulfid oder Bornitrid besteht.

4. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dispersionsschicht (4) bis zu 40 Volumenprozent Gleitmittel enthält.

5. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dispersionsschicht (4) aus Nickel als Matrixmetall und 20 Volumenpro­ zent darin dispergiertem hexagonalen Bornitrid be­ steht.