DE3837830A1 - Dichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung insbesondere für einen Zylinder­ kopf sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Bei der Herstellung von Zylinderkopfdichtungen ist es bekannt, Folien aus einem weichen Material, wie Asbestfasern, mit synthetischem Gummi zu kombinieren und auf beide Seiten einer Metall-Trägerfolie aufzu­ walzen. Die Folien aus weichem Material sind mit einem Polymer impräg­ niert zur Verbesserung ihrer Haltbarkeit bezüglich Abkühlung und Schmie­ rung und außerdem, um eine Abdichtung längs der Ränder der Dichtung zu schaffen, nachdem Öffnungen in der Verbrennungskammer ausgebildet wer­ den, die mit metallischen Rändern versehen sind. Ferner sind die Ober­ flächen der Zylinderkopfdichtung in einer Beschichtung ausgestattet, um die Mikroabdichtung an den Dichtflächen zu verbessern und die natür­ liche Neigung des Asbestes, an den entsprechenden Metallflächen des Zylinderkopfes und des Motorblockes anzuhaften, zu vermeiden.

Die Herstellung solcher bekannter Zylinderkopfdichtungen ist nicht nur teuer, sondern führt auch ebenfalls in manchen Fällen zu Nachteilen. Die meisten bekannten Imprägniermittel haben unerwünschte Eigenschaf­ ten bezüglich der Haltbarkeit das Weichmaterials. Es sind daher hinsicht­ lich der Dauerhaftigkeit einer Gasabdichtung unterhalb der Ränder, wel­ che die Verbrennungskammeröffnungen umgeben, komplizierte Maßnahmen er­ forderlich, um so weit wie möglich ein Eindringen des Imprägniermittels unter diese Ränder zu verhindern. Die Oberflächenbeschichtung, die für die Mikroabdichtung der Dichtungsflächen dient, erfordert nicht nur einen zusätzlichen Herstellungsschritt, sondern sie führt auch zu nutähnlichen Abnützungsspuren an den metallischen Randflächen. Da während des Betriebs eines Motors der Zylinderkopf und der Motorblock eine Relativbewegung relativ zueinander in der Dichtebene ausführen, führen nutähnliche Krat­ zer oder Vertiefungen in der Oberfläche, die bis zu den Randbereichen sich erstrecken, parallel zu der Dichtungsebene dazu, daß die Gasabdich­ tung längs der Öffnungen in der Verbrennungskammer beeinträchtigt wird.

Bei neueren Fahrzeugmotoren bestehen häufig Zylinderköpfe und Motor­ blöcke aus einem Bi-Metall oder vollständig aus Aluminium. Solche Mo­ toren verlangen Zylinderkopfdichtungen mit höherer Wärmeleitfähigkeit und infolge höherer Drehmomente in den Zylinderkopfschrauben auch hö­ here Reiß- oder Quetschfestigkeit und eine höhere Festigkeit gegen einen Verlust an Drehmoment der Zylinderkopfschrauben.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit eine Dichtung, insbesondere eine Zylinderkopfdichtung, bestehend aus einem perforierten Metallkern mit einer Fläche oder Folie mit relativ hoher thermischer Leitfähigkeit auf einer Seite und einer Folie aus einem relativ kompressiblen Material auf der gegenüberliegenden Seite. Die Schichten oder Folien sind mecha­ nisch miteinander verankert, wobei jede Folie eine vorgegebene Dicke und Dichte entsprechend dem Anwendungsfall hat, wobei eine Seite dem Motor­ block und die andere Seite dem Zylinderkopf zugewendet ist. Das Material mit relativ hoher thermischer Leitfähigkeit kann ein expandiertes (ex­ panded) Graphitmaterial sein. Das relativ kompressible Material kann ein handelsüblich verfügbares asbestfreies Dichtungsmaterial sein, welches außerdem mit einem elastischen Dichtungsmaterial überzogen sein kann. Für eine Dichtung vorgegebener Dicke führt eine Steigerung der Dicke das expandierten Graphites zu einer Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit, während eine Erhöhung der Dicke des relativ kompressiblen Matarials dazu führt, die Beibehaltung des Drehmomentes der Zylinderkopfschrauben zu verbessern.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Dichtung für einen Fahrzeug­ motor zu schaffen, der eine höhere thermische Leitfähigkeit hat und wirtschaftlich herstellbar ist. Ferner soll die Drehmomentbeibehaltung oder Beständigkeit bei den Zylinderkopfschrauben in vorteilhafter Weise verbessert werden.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 perspektivisch einen Teil einer Zylinderkopfdichtung nach der Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt vergrößert einen Querschnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1.

Fig. 3 zeigt perspektivisch den Kern der Dichtung nach Fig. 2.

Fig. 4 zeigt im Schnitt eine alternative Ausführungsform der Dich­ tung nach Fig. 1.

Fig. 5 zeigt perspektivisch einen Teil des Kerns der Dichtung nach Fig. 4.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Dichtung 10 in Form einer Zylinderkopf­ dichtung für einen Fahrzeugmotor dargestellt. Ein Umfangsrand der Dich­ tung 10 ist umschlossen von einem Flansch 11, der im Querschnitt C-förmi­ ge Gestalt hat und zweckmäßigerweise aus einem metallischen Material ge­ formt ist. In einem Mittelabschnitt der Dichtung 10 werden größere Öff­ nungen 12 ausgebildet entsprechend dem Bereich des Motorblocks, in dem die Zylinder liegen und die Verbrennungskammer und die Ventilsitzbereiche im Zylinderkopf des Motors. Die Öffnung 12 ist typischerweise mit einem sie einfassenden Ring oder Flansch 13 versehen. Weitere kleinere Öffnun­ gen sind vorgesehen, wie die Öffnung 14, welche die Wasserleitungen im Zylinderkopf und Motorblock verbinden, eine Öffnung 15, welche die Öl­ kanäle im Kopf und im Block verbinden, sowie eine Öffnung 16 für den Durchgang einer Zylinderkopfschraube, die in den Motorblock eingeschraubt wird. Jeder der Kanäle 14, 15 und 16 kann von einem metallischen Ring oder Flansch eingefaßt sein, wenn gewünscht.

Die Dichtung 10 hat einen metallischen Kern 17. Der Kern 17 hat die Form einer metallischen Scheibe oder Folie mit Haltemitteln, wie z.B. einer Mehrzahl von Perforationen. Beispielsweise wird eine erste Per­ foration 18 gebildet durch Aufschlitzen oder Aufreißen des Metalls und Umbiegen von gegenüberliegenden Seiten der Perforation 18 in aufwärts verlaufender Richtung zur Bildung von Nasen oder Lappen 19 und 20. In gleicher Weise kann eine weitere Perforation 21 gebildet werden mit Lap­ pen 22 und 23, die sich allgemein in Abwärtsrichtung erstrecken.

Die Dichtung 10 ist mit einer ersten Schicht 24 versehen aus einem Material, das einen relativ hohen Grad an thermischer Leitfähigkeit hat, wie z.B. expandiertem Graphit. Eine zweite Schicht 25 besteht aus einem relativ kompressiblen Material und diese Schicht ist auf der entgegengesetzten Seite des Kerns 17, gesehen von der ersten Schicht 24 aus, angeordnet. Die zweite Schicht kann handelsüblich käuf­ liches asbestfreies Dichtungsmaterial sein, wie z.B. "Victopac 989", das von der Anmelderin hergestellt und vertrieben wird. Die Schichten 24 und 25 sind mechanisch mit dem Kern 17 verklammert, wobei die Lap­ pen 19 und 20 in die erste Schicht 24 und die Lappen 22 und 23 in die zweite Schicht 25 eingreifen und mechanisch die Schicht 24 und 25 an­ grenzend an den Kern 17 festhalten. Die Perforationen und die Lappen sind im Detail in Fig. 3 dargestellt und sie können in jedem gewünsch­ ten Muster ausgebildet und geformt sein, z.B. in Form von alternieren­ den Reihen. Ferner kann eine Außenfläche der zweiten Schicht 25 be­ schichtet sein mit einem nachgiebigen oder elastischen Dichtungsmaterial 26 zur Unterstützung oder Verbesserung der Abdichtung gegen eine angren­ zende Metalloberfläche, wie z.B. einen Motorblock oder einen Zylinder­ kopf.

Eine alternative Ausführungsform der Dichtung 10 ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Die dort gezeigte Dichtung 30 hat einen metallischen Flansch 31, welcher ihren Umfangsrand umfaßt. Die Dichtung 30 hat einen perforierten Metallkern 32, eine erste Schicht 33 mit relativ hoher thermischer Leitfähigkeit auf einer Seite des Kernes und eine zweite Schicht 34 aus einem relativ kompressiblen Material auf der gegenüber­ liegenden Seite des Kernes. Der Kern 32 besteht aus einer Scheibe oder Folie aus metallischem Material und er hat Halterungen, wie z.B. eine Mehrzahl von gewölbten oder glockenförmigen Perforationen. Beispielsweise ist eine aufwärts gerichtete glockenförmige Perforation 35 so geformt, daß das Metall gedehnt wird und dann aufreißt unter Bildung einer Öff­ nung 36. In gleicher Weise wird benachbart hierzu eine nach unten gerich­ tete glockenförmige Perforation 37 gebildet, mit einer Öffnung 38. Die Perforationen 35 und 37 erstrecken sich in die Schichten 33 und 34 hinein, verklammern sich mit diesen und halten diese Schichten anliegend an den Kern 32. Die zweite Schicht 34 kann ferner eine Beschichtung 39 haben, die auf ihre äußere Oberfläche aufgebracht ist und die aus einem ela­ stischen Dichtungsmaterial besteht. Die Perforationen und die Öffnungen sind im Detail in Fig. 5 in Form eines Musters aus abwechselnden Rei­ hen dargestellt.

Die Dichtung nach der Erfindung wird hergestellt aus einer Folie oder einer Platine aus metallischem Material, das perforiert wird, vorzugs­ weise in Form alternierender Reihen von gegenüberliegenden Seiten aus, wodurch die Halterungen gebildet werden. Eine erste Schicht wird aus einem Material mit relativ hoher thermischer Leitfähigkeit gebildet und auflie­ gend auf einer Seite des Kerns angeordnet und eine zweite Schicht mit einem relativ kompressiblen Material wird angrenzend an die gegenüber­ liegende Seite des Kerns angeordnet angebracht. Diese beiden Schichten werden dann in Eingriff mit den Perforationen gedrückt oder gepreßt, der­ art, daß die beiden Schichten anliegend an den Kern gehalten werden. Um den Außenumfang oder Außenrand der Dichtung kann ein Flansch vorgesehen sein. Eine Mehrzahl von Öffnungen wird in der Dichtung ausgebildet und jede Öffnung kann ebenfalls mit einem Flansch längs ihres Umfangs aus­ gestattet sein. Ferner kann ein elastisches oder biegsames Material auf eine äußere Fläche der zweiten Schicht aufgebracht werden.

Claims (12)

1. Dichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, für Motoren, gekenn­ zeichnet durch eine erste Schicht aus einem Material mit relativ hoher thermischer Leitfähigkeit, eine zweite Schicht aus einem re­ lativ kompressiblen Material und einem Kern mit einer Mehrzahl von Halterungen, durch welche die beiden Schichten mechanisch auf gegenüberliegenden Flächen des Kerns gehalten sind.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht aus einem expandierten Graphitmaterial besteht.

3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht aus Victopac 989-Material besteht.

4. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein elastisches Dichtungsmaterial, das an einer Außenfläche der zweiten Schicht aufgebracht ist.

5. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der perforierte platinenförmige Kern aus einem me­ tallischen Material besteht.

6. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Halterungen des Kerns gebildet sind durch eine Mehrzahl von Perforationen, die Paare von Lappen auf gegenüberlie­ genden Seiten jeder Perforation aufweisen.

7. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen gebildet sind aus glockenförmigen Perforationen mit einer Öffnung in einem ihrer Enden.

8. Dichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, für Motoren, gekenn­ zeichnet durch eine erste Schicht aus einem Material mit relativ hoher thermischer Leitfähigkeit, einer zweiten Schicht aus einem relativ kompressiblen Material, einem metallischen Kern mit einer Mehrzahl von Haltemitteln, von denen ein Teil sich von einer Flä­ che des Kerns aus wegerstreckt und ein anderer Teil der Haltemit­ tel sich von der gegenüberliegenden Oberfläche das Kerns aus weg­ erstreckt, und daß diese Haltemittel mechanisch die erste Schicht auf der einen Fläche und die zweite Schicht auf der anderen Fläche des Kerns halten.

9. Dichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte­ mittel aus Perforationen gebildet sind, die jeweils ein Paar Lap­ pen auf gegenüberliegenden Seiten zum Eingriff mit den beiden Schichten aufweisen.

10. Dichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte­ mittel jeweils aus einer glockenförmigen Perforation mit einer Öffnung in einem Ende gebildet sind.

11. Dichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht aus einem asbestfreien Dichtungsmaterial besteht.

12. Dichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht aus einem expandierten Graphitmaterial und die zweite Schicht aus einem Victopac 989-Material besteht.