DE3704335A1 - Weichstoffflachdichtung, insbesondere zylinderkopfdichtung fuer verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Weichstoffflachdichtung, wie insbesondere eine Zylinderkopfdichtung für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus gegebenenfalls metallisch verstärkten Faservliesen mit metallischen Einfassungen mindestens einer der Durchgangsöffnungen sowie gegebenenfalls einem polymeren Überzug auf den Einfassungsschenkeloberflächen.

Bei Zylinderkopfdichtungen für Verbrennungskraftmaschinen werden die Durchgangsöffnungen vor allem für die Schmiermittel, das Kühlmittel und den Brennraum mit im Querschnitt U-förmig über den Dichtrand gebogenen metallischen Einfassungen versehen. Die auf den Dichtflächen am Dichtungsrand aufliegenden Einfassungsschenkel erhöhen den Dichtpressungsdruck und damit das Abdichtungsverhalten am Öffnungsrand. Gleichzeitig wird die Dichtung selbst am Öffnungsrand vor aggressiven Abdichtmedien geschützt.

Nachteilig bei metallischen Einfassungen ist ihre geringe Verformbarkeit unter Druck und damit ihre relativ schlechte Anpassung an die korrespondierenden abzudichtenden Dichtflächen. Vor allem auf den relaitv großen Einfassungen am Brennraum lastet entsprechend dem unterschiedlichen Kraftlinienverlauf der Befestigungsschrauben ein von Ort zu Ort unterschiedlicher Druck, und es kann in Bereichen mit zu geringer Druckbeaufschlagung zu Undichtigkeiten beziehungsweise Leckagen kommen.

Zur besseren Mikro- und Makroanpassung der Einfassungsschenkel an die korrespondierenden Dichtflächen ist es daher nach der DE-OS 16 50 006 bekannt, die Einfassungsschenkelflächen mit relativ weichen Metallen, wie Kupfer oder Aluminium, oder mit polymeren Überzügen aus bevorzugt Silikonharzen oder Polytetrafluorethylen zu überziehen. Bei metallischen Überzügen kann der von Ort zu Ort unterschiedlich wirkende Dichtpressungsdruck nicht ausreichen, um das Metall plastisch zu verformen, und polymere Überzüge sind nicht ausreichend temperaturbeständig, sie fließen unter Druck- und Temperatureinwirkung, und es kommt schließlich wieder zu Undichtigkeiten im Einfassungsbereich.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Flachdichtung gemäß Oberbegriff des Hauptpatentanspruches zu schaffen, deren Einfassungsschenkel eine verbesserte Anpassung an die korrespondierenden Dichtflächen und damit eine verbesserte Abdichtwirkung besitzen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Weichstoffflachdichtung gelöst, deren äußere Einfassungsschenkeloberflächen aufgerauhte Zonen aufweisen. Bevorzugt umgibt die aufgerauhte Zone des Einfassungsschenkels die eingefaßte Öffnung konzentrisch, im Prinzip können die Einfassungsschenkeloberflächen jedoch auch zwei oder mehr ringförmige aufgerauhte Zonen besitzen, die entweder konzentrisch oder exzentrisch die eingefaßte Durchgangsöffnung umlaufen. Ebenso können die Einfassungsschenkeloberflächen lediglich in bestimmten Bereichen aufgerauhte Zonen besitzen, die bevorzugt in Segmentform die Öffnungen teilweise umgeben.

Zur Herstellung der aufgerauhten Zonen werden bevorzugt Laserstrahlen eingesetzt, die entweder vor der Montage oder nach der Montage der Einfassungen über die entsprechenden Bereiche der Einfassungen geführt werden. Dabei wird ein entsprechend aufgerauhtes Profil in die metallischen Einfassungsschenkeloberflächen eingebrannt. Im Prinzip kann das Aufrauhen aber auch mit anderen geeigneten Verfahren, wie insbesondere spanabhebenden Bearbeitungsverfahren, erfolgen.

Die erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtungen wurden in Versuchsläufen getestet. Dabei zeigte es sich, daß die Einfassungsschenkel im Bereich der erfindungsgemäß aufgerauhten Zonen eine wesentlich bessere Abdichtung aufwiesen als in den nicht aufgerauhten Zonen. Offensichtlich sind die aufgerauhten Einfassungsschenkeloberflächen leichter unter Druck verformbar, sie pressen sich den korrespondierenden abzudichtenden Dichtflächen besser an, und es entsteht die bessere Abdichtung. Entpsrechend werden die aufgerauhten Zonen insbesondere bei den Brennraumeinfassungen von Zylinderkopfdichtungen in den Zonen angeordnet, in denen aufgrund der über den Umfang ungleichmäßigen Pressungsverteilung dr Dichtpressungsdruck am geringsten ist. Dies kann entweder geschehen, indem in diesen Bereichen die Breite einer ringförmigen Aufrauhungszone vergrößert oder indem die Aufrauhung lediglich in diesen Bereichen vorgenommen wird. Auch durch zur Öffnung exzentrisch verlaufende ringförmige Aufrauhungen kann an den weniger vom Dichtpressungsdruck belasteten Bereichen eine Verbesserung der Abdichtwirkung erzielt werden.

Zylinderkopfdichtungen sind ferner entsprechend den abzudichtenden Dichtflächen des Motorblockes und Zylinderkopfes konstruiert, so daß sich die Pressungsverteilung auf die Einfassungsschenkel aus den Motorkonstruktionen ergibt. Entsprechend den Motorkonstruktionen ergeben sich daher, individuell auf den Anwendungsfall abgestimmt, die Abmessungen und Anordnungen der aufgerauhten Zonen auf den Einfassungsoberflächen. Gefunden wurde aber, daß eine relativ geringe Aufrauhung der Bördelschenkeloberflächen genügt, um den gewünschten Abdichtungseffekt zu erhalten, und das bevorzugte Rauhigkeitsbild sollte Rauhtiefen zwischen etwa 0,005 und 0,020 mm besitzen.

In Ergänzung zur Aufrauhung können die aufgerauhten Einfassungsschenkelzonen mit relativ weichen und bevorzugt plastisch verformbaren Überzügen versehen sein. Wie an sich bekannt, können relativ weiche Metalle oder organische Polymere verwendet werden. Durch die Aufrauhungen sind jetzt die Überzugsmaterialien gekammert, ihr Wegfließen wird verhindert, und vor allem die polymeren Überzüge sind am Brennraumrand vor einer Zerstörung durch die heißen Brenngase geschützt. Durch die Überzüge werden somit die Einfassungsschenkel anpassungsfähiger an die Dichtflächen, und die Abdichtung wird weiter verbessert.

Durch die Erfindung ist somit eine Flachdichtung mit verbesserter Abdichtwirkung an den eingefaßten Öffnungsrändern geschaffen. Vor allem kann durch die Erfindung an den Brennraumöffnungsrändern das Abdichtverhalten wesentlich verbessert werden.

Die Erfindung ist aber generell auch bei anderen Flachdichtungen mit metallisch eingefaßten Öffnungsrändern anwendbar. Das erfindungsgemäße Aufrauhen der Einfassungsschenkeloberflächen ist darüber hinaus einfach und kostensparend herzustellen, und vor allem mit Laserstrahlen kann das Aufrauhen, gegebenenfalls vollautomatisch und elektronisch gesteuert, an der fertiggestellten Dichtung erfolgen.

Die Erfindung wird durch die Abbildung näher erläutert, die in Aufsicht eine Weichstoffzylinderkopfdichtung (1) mit vier in Reihe nebeneinanderliegenden Brennraumöffnungen (2, 3, 4, 5) zeigt. Die Brennraumöffnungen (2, 3, 4, 5) sind mit einer metallischen, U-förmig über den Öffnungsrand gebogenen, brillenartig zusammenhängenden Einfassung (6) versehen, deren Einfassungsschenkel (7) auf der Dichtungsoberfläche (1) im Bereich rund um die Brennraumöffnungen (2, 3, 4, 5) aufliegen.

Zur Vereinfachung sind in der Abbildung die Flüssigkeitsöffnungen nicht dargestellt, sondern lediglich insgesamt zehn Durchgänge (8) für die Befestigungsschrauben. Die Schraubendurchgänge sind im Dichtungsrand mit gleichem Abstand angeordnet. Entsprechend dem Abstand der Schraubendurchgänge (8) von den Einfassungsschenkeln (7) wirkt die Dichtpressung bei der Montage unterschiedlich. An der Brennraumöffnung (2) besitzt die Einfassungsschenkeloberfläche (7) eine ringförmig umlaufende aufgerauhte Zone, deren Breite im von den Schraubendurchgängen (8) entfernter liegenden Bereich (10) größer ist als im Bereich (11) in der Nähe der Schraubendurchgänge (8). An der Brennraumöffnung (3) ist die Einfassungsoberfläche (7′) lediglich im von den Schraubendurchgängen (8) entfernten Bereich (12) aufgerauht. An der Brennraumöffnung (4) besitzt die Einfassungsschenkeloberfläche (7′′) eine ringförmige aufgerauhte Zone (13) gleichmäßiger Breite, die die Brennraumöffnung (4) konzentrisch umgibt. An der Brennraumöffnung (5) umgeben zwei ringförmige aufgerauhte Zonen (14, 15) der Einfassungsschenkeloberfläche (7′′′) die Brennraumöffnung exzentrisch. In diesem Fall ist die Einfassung ganzflächig mit einem Überzug aus Silikonharz (16) versehen.

Claims (8)

1. Weichstoffflachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus gegebenenfalls metallisch verstärkten Faservliesen mit metallischen Einfassungen mindestens einer der Durchgangsöffnungen sowie gegebenenfalls einem polymeren Überzug auf den Einfassungsschenkeloberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfassungsschenkeloberfläche (7) aufgerauhte Zonen (10, 11, 12, 13, 14, 15) aufweisen.

2. Weichstoffflachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgerauhten Zonen (12, 10) in den von den Befestigungsschrauben (8) entfernter liegenden Bereichen eine größere Fläche besitzen als die aufgerauhten Zonen (11) in der Nähe der Befestigungsschrauben.

3. Weichstoffflachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgerauhten Zonen (10, 11, 13, 14, 15) sich ringförmig um die Durchgangsöffnungen (2, 3, 4, 5) auf den Einfassungsschenkeln erstrecken.

4. Weichstoffflachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei ringförmige aufgerauhte Zonen (14, 15) auf den Einfassungsschenkeln (7′′′) die eingefaßte Öffnung (5) umgeben.

5. Weichstoffflachdichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgerauhten Zonen (12) auf den Einfassungsschenkeln (7′) streifenförmig sind.

6. Weichstoffflachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgerauhten Zonen (10, 11, 12, 13, 14, 15) durch Laserstrahlbehandlung der Einfassungsschenkel (7) gebildet sind.

7. Weichstoffflachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgerauhten Zonen (10, 11, 12, 13, 14, 15) ein Oberflächenprofil mit Spitzen und Tälern bei einer Rauhtiefe zwischen 0,005 und 0,020 mm besitzen.

8. Weichstoffflachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgerauhten Zonen (14, 15) mit einem Überzug (16) aus einem polymeren Material und/oder einem Weichmetall versehen sind.