DE4036255A1 - Flachdichtung mit vorgegebener dickenverteilung - Google Patents

Description

Flachdichtungen, insbesondere Zylinderkopfdichtungen, be­ nötigen zu ihrer Funktion an der Abdichtstelle einer be­ stimmten Flächenpressung. Bei größeren Dichtflächen, wie zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock von Verbrennungsmo­ toren muß dabei die Kraft der Schrauben über die Fläche ge­ zielt verteilt werden.

Um eine Abdichtkraft zwischen zwei Schrauben auf die Dich­ tung zu bringen, ist eine bestimmte Durchbiegung der abzu­ dichtenden Flächen erforderlich. Um diese verschiedenen Durchbiegungen der abzudichtenden Teile zu ermöglichen, werden üblicherweise sogenannte Weichstoffdichtungen einge­ setzt. Diese werden beim Einbau ebenso dickenverformt wie die abzudichtenden Flächen, so daß eine die Funktion gewähr­ leistende Pressungsverteilung entsteht.

Diese Weichstoffdichtungen haben jedoch einige gravierende Nachteile. Zunächst müssen sie im Einbauzustand unter den gleichen Schraubenkräften verformt werden, unter denen sie anschließend im Betriebszustand möglichst ohne jede weitere Verformung "standfest" arbeiten sollen. Ein weiterer Nachteil ist die recht aufwendige Konstruktion der Dichtung ausschließ­ lich für den Zweck, die erforderliche Flächenpressungsver­ teilung durch eine dem Motor entsprechende Dickenverteilung über der Fläche während der Einbauphase zu erreichen.

Ein zusätzliches Problem stellt die genaue Einhaltung der Einbaudicke dar, weil der Weichstoff in der Dicke relativ stark schwankt und die Dicke noch zusätzlich von der Ver­ formungsfähigkeit der Dichtung sowie von der Höhe der Schraubenkräfte abhängt.

Problematisch ist außerdem, daß die etwa 50% Materialsaus­ fälle, die bei der Herstellung entstehen, nicht recyclungs­ fähig sind.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine voll funktionsfähige Dichtung ohne die beschriebenen Nachteile zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird hierfür eine vorzugsweise metallische Dichtungsplatte ohne oder mit nur geringem Weichstoffanteil bereits in der Fertigungsphase der Dichtung höhenverformt. Hier wird also die bei der Weichstoffdichtung übliche Dicken­ verformung während der Einbauphase in die Herstellung vor­ verlegt. Dies hat entscheidende Vorteile. Es läßt sich eine ideale Dickenverteilung festlegen, ohne Rücksicht auf die Verformungseigenschaften des zur Verfügung stehenden Werk­ stoffes.

Metallische Flachdichtungen sind seit langer Zeit im Einsatz. Sie unterscheiden sich von dem Anmeldungsgegenstand dadurch, daß sie entweder aus einem weichen Metall und deshalb während des Einbaues dickenverformbar sind oder eine stufenweise Dickenänderung durch sogenannte Einfassungen oder Unterleg­ bleche erhalten.

Besonders nachteilig an dieser stufenweisen Dickenanpassung an den Einbaufall ist aber, daß sie nicht längs einer ge­ schlossenen Dichtlinie ohne Leckstelle möglich ist. Die Dichtungen aus einem relativ weichen Metall haben wiederum den Nachteil, daß die Verformungen auf eine geringere Dicke gerade an den Stellen mit geringer Flächenpressung erforder­ lich sind. Solche Dichtungen werden deshalb nur bei hohen zur Verfügung stehenden Schraubenkräften eingesetzt und nicht im Bereich der Leichtbauweise.

Zusätzlich werden metallische Dichtungen vielfach mit soge­ nannten Sicken versehen, die während des Einbaues höhenver­ formt werden und der Dichtung dadurch örtlich eine ver­ besserte Anpassung verleihen sollen. Dies hat wiederum den Nachteil, daß an den Stellen mit größerer Einbaudicke nur die Sicke trägt, die durch thermische Bauteilverformungen dann wie eine Weichstoffdichtung im Betrieb weiterverformt werden kann.

Die erfindungsgemäße Dichtung kann dagegen im gesamten Flächenbereich als absolut standfeste Dichtung ausgeführt werden, da sie mit völlig anderen Verformungskräften herge­ stellt werden kann als denen, die später im Einbauzustand auftreten.

Die Einhaltung von Einbaudicken-Toleranzen ist mit einer solchen Dichtung natürlich völlig unproblematisch. Das Gleiche gilt für die Recyclungsfähigkeit sowohl der bei der Fertigung entstehenden Abfälle als auch für die Dich­ tung selbst.

Bei dem erfindungsgemäßen neuen Dichtungstyp kann gleich­ zeitig die druckbeaufschlagte Fläche, die der Abdichtung dienen soll, durch eine Prägung oder örtliche Beschichtung exakt festgelegt werden.

In einzelnen Fällen kann bei einem abzudichtenden Objekt die Streuung der Verformungscharakteristiken der abzudich­ tenden Bauteile relativ groß sein. Dies bezieht sich im all­ gemeinen nur auf bestimmte Stellen der Konstruktion mit großer Schwankungsbreite. Für einen solchen Fall läßt sich die erfindungsgemäße Dichtung örtlich gezielt so schwächen, daß sie im Einbauzustand eine zusätzliche Verformungsfähigkeit unter der vorgegebenen Pressung erhält.

Claims (15)

1. Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, aus einem nicht oder nur unwesentlich beim Einbau dickenverformbaren Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsdicke zumindest an den tragenden und somit abdichtenden Stellen bereits vor dem Einbau die für die notwendige Pressungsverteilung erforderliche kontinuierlich über die Dichtfläche veränderliche Verteilung aufweist.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht tragenden und somit nicht abdichten­ den Flächenbereiche in der Dicke stufenweise ein­ seitig oder beidseitig gegenüber den tragenden Flächen abgesetzt sind.

3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung an den tragenden und damit ab­ dichtenden Stellen durch eine Oberflächenbeschich­ tung dicker als die nicht tragenden Stellen ge­ staltet ist.

4. Dichtung aus einem unter der höchsten im Betrieb auftretenden Pressung nicht dickenverformbaren Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Dickenanpassung vorgesehenen Stellen durch eine Vorbehandlung örtlich gezielt geschwächt werden.

5. Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dickenverformbarkeit durch eine die Festigkeit der ursprünglichen Platte schwächende Vorbehandlung, z. B. durch Einprägen eines geeigne­ ten topografischen Musters, erhöht wird.

6. Dichtung aus einem ohne besondere Vorbereitung nicht dickenverformbaren Werkstoff, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die für eine funktionsfähige Pressungs­ verteilung erforderliche Dickenverteilung zum Teil nach Anspruch 1 bereits vor dem Einbau hergestellt wird und zum anderen nach Anspruch 5 durch gezielte örtliche Schwächung eine Verformbarkeit während des Einbaus ermöglicht wird.

7. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ihre Dickenverteilung über der Fläche und ihre örtlich gezielte Schwächung durch Pressen oder Walzen hergestellt wird.

8. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dickenverteilung in einem Zustand der leichten Verformbarkeit durchgeführt und das Material danach gehärtet wird.

9. Herstellung einer Metalldichtung mit vorgegebener Dickenverteilung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vor der Dickenformgebung die Platte örtlich unterschiedlich durch Einprägen und gleich­ zeitigem Herauswachsen eines speziellen Musters eine im Vergleich zur späteren Dickenverteilung um­ gekehrte Hülldickenverteilung erreicht wird, die dann durch ein abtragendes Arbeitsverfahren auf eine gleichmäßige Dicke gebracht wird und danach ohne seitliches Fließen dickenverformt wird.

10. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an besonders beanspruchten Stellen zusätzliche elastomere Auflagen oder Ein­ sätze angebracht sind.

11. Verfahren zur Herstellung von metallischen Flachdichtungen mit vorgefertigter Dickenverteilung, dadurch gekennzeich­ net, daß die zur Abdichtung bestimmten tragenden Flächen­ bereiche durch unmittelbar benachbarte eingeprägte Ver­ tiefungen aus der ursprünglich gleichmäßig dicken Platte hervorgehoben werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die hervorgehobenen tragenden Flächenbereiche die vorge­ sehene Dickenverteilung bereits bei der Prägung aus den benachbarten Vertiefungen erhalten.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die hervorgehobenen tragenden Flächenbereiche die gleiche, mindestens maximal vorgesehene Dicke bei der Prägung erhalten und die vorgesehene Dickenverteilung erst in einem zweiten Prägeschritt hergestellt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen durch eine einseitige oder durch eine beidseitige, die Erhebung einschließende eingeprägte Ver­ tiefung hergestellt werden und daß die Vertiefungen vor­ nehmlich in den später auszustanzenden Flächenbereichen liegen.

15. Verfahren nach den Ansprüchen 11 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Erhebungen und ihre sie erzeugenden benachbarten Vertiefungen einseitig oder beidseitig der Dichtungsplatte angebracht werden.