DE3939572A1 - Flachdichtung, insbesondere zylinderkopfdichtung fuer verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung, wie insbesondere eine Zylinderkopfdichtung für Verbrennungskraftmaschinen, mit einem in mindestens einer der Durchgangsöffnungen eingesetzten und an den Öffnungsrändern befestigten Einsatzring aus Metall.

Zur Verbesserung der Abdichtung und zur Erhöhung der Belastbarkeit werden bei Zylinderkopfdichtungen in die Durchgangsöffnungen für den Brennraum, das Kühlmittel, das Schmiermittel oder die Befestigungsschrauben ringförmige Einsatzringe eingelegt. Die Einsatzringe in den Flüssigkeitsöffnungen bestehen dabei bevorzugt aus Elastomeren oder Kunststoffen, während die Einsatzringe in den Brennraumöffnungen aus Metallen bestehen, die entsprechend außer einer hohen Temperaturbeständigkeit und Medienbeständigkeit auch eine hohe Druckfestigkeit besitzen. Das bevorzugt verwendete Metall ist wegen seiner elastischen Eigenschaften Stahl, und die metallischen Einsatzringe sind bevorzugt gesickt oder profiliert, so daß sich am Öffnungsrand der Einsatzring unter dem Dichtpressungsdruck beim Einbau elastisch verformt und dann mit seiner elastischen Rückverformungskraft verbessert abdichtet.

Problematisch ist die für die Handhabung der Dichtung bis zum Einbau und für ein störungsfreies Funktionsverhalten im Betrieb erforderliche Befestigung der Einsatzringe am Öffnungsrand der Dichtungsplatte. Die für ein Ankleben oder Anvulkanisieren beziehungsweise Anschweißen oder Anlöten zur Verfügung stehende Schnittfläche am Öffnungsrand der Dichtung oder am Außenumfang der Einsatzringe ist insbesondere bei diesen Dichtungen sehr klein, so daß derartige Befestigungen nur aufwendig hergestellt werden können und vor allem im motorischen Betrieb nicht betriebssicher sind.

Nach der DE-PS 19 61 237 oder auch der DE-PS 32 17 329 werden daher die metallischen Einsatzringe an den Brennraumrändern von im Querschnitt U-förmigen Einfassungen umhüllt, deren Schenkel ein- oder beidseitig und gegebenenfalls nur mit lappenartigen Vorsprüngen auf der Dichtungsplatte zur Befestigung aufliegen.

Nach der DE-PS 24 50 914 oder dem DE-GM 81 02 660 bestehen die Einsatzringe aus dünnen Metallblechscheiben mit beidseitigen Weichstoffauflagen, wobei die Metallscheiben am Außenumfang radiale Vorsprünge besitzen, die wechselseitig abgebogen auf der Dichtungsplatte zur Befestigung aufliegen.

Nach der DE-PS 28 31 317 ist ein profilierter elastomerer Einsatzring etwa mittig am Innenumfang eines Metallzylinders anvulkanisiert, dessen beidseitig überstehenden Bereiche zur Befestigung einfassungsartig über den Öffnungsrand und auf der Dichtung aufliegend abgebogen sind.

Nach der EP-PA 00 41 906 und der EP-PA 01 87 554 sind die Einsatzringe in die Dichtung am Öffnungsrand zur Befestigung nach dem Nutfederprinzip eingeknöpft.

Alle diese Maßnahmen erfordern zusätzliche Bauteile, zusätzliche Arbeitsschritte bei der Herstellung oder sie können nur begrenzt beispielsweise nur bei Einsatzringen aus leicht verformbarem Material angewendet werden. Die Maßnahmen sind daher vielfach unwirtschaftlich, nicht universell in allen Einsatzfällen anwendbar, vielfach noch nicht betriebssicher genug, und in Einzelfällen können sogar die Befestigungsmaßnahmen das Abdichtverhalten der Einsatzringe nachteilig beeinflussen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Flachdichtung gemäß Oberbegriff des Hauptpatentanspruches zu schaffen, deren metallische Einsatzringe mit einfachen und wirtschaftlichen Maßnahmen betriebssicher am Öffnungsrand der Dichtung befestigt sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Flachdichtung gelöst, deren Einsatzringe am Außenumfang durch Prägen der Einsatzringe erzeugte und abwechselnd von der Unterkante und der Oberkante der Einsatzringe radial nach außen vorstehende, lappenartige Vorpsrünge besitzen, deren axiale Höhe maximal etwa gleich 10% der Einsatzringhöhe und deren radiale Erstreckung maximal etwa gleich 10% der radialen Wandstärke der Einsatzringe ist, und wobei die Flachdichtung am Öffnungsrand korrespondierend zu den montageseitigen Vorsprüngen der Einsatzringe Ausnehmungen besitzt, in die bei der Montage die von einer Einsatzringkante ausgehenden Vorsprünge eingesetzt werden, so daß der Einsatzring nach seiner Verdrehung an der Dichtung befestigt ist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann jetzt der Einsatzring relativ einfach und betriebssicher an der Dichtungsplatte befestigt werden. Am Außenumfang der Einsatzringe genügen etwa drei bis vier abwechselnd von der Oberkante und von der Unterkante ausgehende, radial vorstehende Vorsprünge zur Befestigung des Dichtungsringes, je nach Anwendungsfall können jedoch insbesondere bei Einsatzringen mit größeren Durchmessern mehr als drei oder vier Vorsprünge am Außenumfang der Einsatzringe angeordnet sein. Die Vorsprünge sind dabei bevorzugt gleichmäßig über den Einsatzringaußenumfang verteilt angeordnet. Zum Einlegen der Einsatzringe in die Dichtungsöffnung sind lediglich Ausnehmungen erforderlich, die zu den montageseitigen Vorsprüngen der Einsatzringe korrespondieren, so daß die Ausnehmungen je nach Montagerichtung denen von der Oberkante oder denen von der Unterkante der Einsatzringe entsprechen.

Nach dem Einsetzen der Ringe in die Öffnungen brauchen die Ringe dann lediglich nur noch verdreht zu werden, und die Ringe sind an der Dichtungsplatte nach gegebenenfalls Einplanieren der Vorsprünge in die Dichtung durch die beidseitig aufliegenden Vorsprünge handhabungssicher befestigt. Zur Montage können dabei, falls erforderlich, die Vorsprünge ein- oder beidseitig axial nach außen vorstehend abgebogen sein, so daß die eingesetzten Ringe verdreht werden können. Nach dem Verdrehen der Ringe werden dann die Vorsprünge zurückgebogen und in die Dichtung einplaniert, so daß die Einsatzringe auch verdrehsicher in der Dichtungsöffnung liegen.

Die Herstellung der lappenartigen Vorsprünge durch Prägen der Einsatzringe im Randbereich am Außenumfang ist relativ einfach durchzuführen. Gegebenenfalls kann dabei das Prägen der Vorsprünge zusammen mit den Sicken oder Einprägen des Dichtungsprofiles des Einsatzringes vorgenommen werden. Dadurch werden vorteilhaft die Kosten für zusätzliche Arbeitsschritte und Werkzeuge wirtschaftlich reduziert. Die radiale Erstreckung und ihre axiale Höhe soll dabei zweckmäßigerweise maximal etwa gleich der radialen Wandstärke der Ringe beziehungsweise gleich 10% der Ringdicke sein. In einigen Anwendungsfällen genügen aber schon radiale Erstreckungen der Vorsprünge und eine axiale Höhe der Vorsprünge von minimal jeweils 1 mm als Untergrenze. Die Kontur der Vorsprünge ist entsprechend der Herstellung bevorzugt etwa halbkreisförmig, vom Außenumfang des Einsatzringes ausgehend.

Durch die Erfindung ist somit eine Flachdichtung geschaffen, deren Einsatzringe mit einfachen Methoden handhabungssicher und betriebssicher am Öffnungsrand befestigt sind. Die Herstellung der Befestigungsmaßnahmen aus radialen Vorsprüngen der Einsatzringe und korrespondierenden Ausnehmungen ist relativ einfach, insbesondere weil die Ausnehmungen und gegebenenfalls auch die Vorsprünge ohne zusätzliche Arbeitsschritte hergestellt werden können.

Während die Erfindung sich bevorzugt auf Weichstofflachdichtungen mit eingesetzten gesickten oder profilierten Metallringen bezieht, kann sich die Erfindung auch auf metallische Flachdichtungen beziehen, und die Einsatzringe können bei Zylinderkopfdichtungen außer in die Brennraumöffnung auch in die Flüssigkeitsöffnungen oder in die Schraubenbefestigungsöffnungen eingesetzt sein. Anstelle der gesickten oder profilierten Metalleinsatzringe können gegebenenfalls auch metallische Trägerringe mit ein- oder beidseitigen Weichstoffauflagen verwendet werden, oder die Ringe können ganz aus Weichstoffmaterial, wie Faservliese, Kunststoffe oder sogar Elastomere, bestehen.

Die Erfindung wird durch die sechs Abbildungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den erfindungsgemäß mit Vorsprüngen ausgerüsteten Einsatzring in Aufsicht, Fig. 2 den Einsatzring im Querschnitt in der Linie II-II aus Fig. 1,

Fig. 3 den in die Dichtungsöffnung eingesetzten Einsatzring aus Fig. 1 in Aufsicht, Fig. 4 den eingesetzten Dichtungsring im Querschnitt in der Linie IV-IV aus Fig. 3, Fig. 5 den in die Dichtungsöffnung eingesetzten Dichtungsring in fertig montierter Form in Aufsicht,

Fig. 6 den fertig montierten Dichtungsring der, Fig. 5 im Querschnitt der Linie VI-VI.

Im Aufsichtsbild der Fig. 1 ist (1) der Einsatzring mit insgesamt sechs vom Außenumfang (4) radial nach außen vorstehenden, eingeprägten, lappenartigen Vorsprüngen (2, 3), wobei die Vorsprünge (2) von der Oberkante und die Vorsprünge (3) von der Unterkante des Einsatzringes ausgehen, so daß von jeder Kante jeweils drei über den Umfang gleichmäßig verteilte Vorsprünge (2, 3) ausgehen.

Das Querschnittsbild der Fig. 2 in der Linie II-II der Fig. 1 zeigt den gesickten (5) Einsatzring (1) mit einem von der Oberkante ausgehenden Vorsprung (2). Der dahinterliegende, von der Unterkante ausgehende Vorsprung (3) ist durch die gestrichelte Linie angedeutet. Beide Vorsprünge (2, 3) sind für die Montage axial nach außen aufgebogen.

Im Aufsichtsbild der Fig. 3 und dem Querschnittsbild der Fig. 4 ist der Einsatzring (1) der Fig. 1 und 2 in die Brennraumöffnung (6) einer Zylinderkopfdichtung (7) mit der Unterkante zuerst eingelegt. Entsprechend sind am Öffnungsrand (8) von der Unterkante des Einsatzringes (1) ausgehende korrespondierende Ausnehmungen (9) angeordnet, so daß beim Einsetzen des Einsatzringes (1) von oben die von der Unterkante des Einsatzringes (1) ausgehenden Vorsprünge (3) durch die Ausnehmungen (9) geschoben werden können.

Im Aufsichtsbild der Fig. 5 ist der Einsatzring (1) um einen Winkel (10) von etwa 10° gedreht, so daß nach dem Einplanieren die Vorsprünge (2) auf der Dichtungsoberseite (7) und die gestrichelt angedeuteten Vorsprünge (3) auf der Dichtungsunterkante aufliegen und den Einsatzring (1) drehfest, handhabungssicher und betriebssicher am Dichtungsrand (8) befestigen.

Das Querschnittsbild der Fig. 6 zeigt den Schnitt in der Linie VI-VI aus Fig. 5 mit gesicktem (5) Einsatzring (1) an der Brennraumöffnung (6), dessen von der Oberkante ausgehenden Vorsprünge (2) und von der Unterkante ausgehenden Vorsprünge (3) in den Weichstoff der Dichtung (7) einplaniert sind.

Claims (5)

1. Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung für Verbrennungskraftmaschinen, mit in mindestens einer der Durchgangsöffnungen eingesetzten und an den Öffnungsrändern befestigten Einsatzringen aus Metall, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzringe (1) am Außenumfang (4) durch Prägen der Einsatzringe (1) erzeugte und von der Unterkante und der Oberkante der Einsatzringe (1) radial nach außen vorstehende, lappenartige Vorsprünge (2, 3) besitzen, und daß die Flachdichtung (7) am Öffnungsrand (8) korrespondierend zu den montageseitigen Vorsprüngen (3) Ausnehmungen (9) besitzt, durch die beim Einsetzen der Einsatzringe die montageseitigen Vorsprünge (2 beziehungsweise 3) geschoben werden, so daß die Einsatzringe (1) nach dem Verdrehen um einen Winkel (10) an der Flachdichtung (7) befestigt sind.

2. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (2, 3) der Einsatzringe (1) abwechselnd von der Unterkante (3) und von der Oberkante (2) der Einsatzringe (1) ausgehen, und daß die Vorsprünge (2, 3) gleichermaßen verteilt am Außenumfang (4) der Einsatzringe (1) angeordnet sind.

3. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (2, 3) der Einsatzringe (1) vor der Montage axial nach außen stehend aufgebogen und daß die Vorsprünge (2, 3) nach der Montage in die Dichtung einplaniert sind.

4. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachdichtung (7) aus Weichstoff besteht, und daß die Einsatzringe (1) aus gesicktem (5) oder profiliertem Stahlblech bestehen.

5. Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Höhe der Vorsprünge (2, 3) maximal etwa gleich 1/10 der Einsatzringdicke (1) und die radiale Erstreckung der Vorsprünge (2, 3) maximal etwa gleich 1/10 der radialen Wandstärke der Einsatzringe ist.