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Die
Erfindung betrifft eine zumindest im wesentlichen metallische Zylinderkopfdichtung
mit einer Dichtungsplatte, die mindestens eine Metallblechlage sowie
mindestens eine Durchgangsöffnung
aufweist, welche zur Abdichtung um die Durchgangsöffnung herum
von einem ringförmigen,
bei zwischen Motorbauteil-Dichtflächen eingebauter Zylinderkopfdichtung
gepreßten
Dichtelement umschlossen ist.
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Die
Dichtungsplatten derartiger Zylinderkopfdichtungen haben üblicherweise
mehrere solche Durchgangsöffnungen,
nämlich
eine oder mehrere Brennraum-Durchgangsöffnungen
für den
oder die Zylinder des Motors, sowie Kühlmittel- und Öl-Durchgangsöffnungen;
außerdem
hat die Dichtungsplatte Schraubenlöcher, welche von den Zylinderkopfschrauben
durchgriffen werden, mit denen die Zylinderkopfdichtung zwischen
den Motorbauteil-Dichtflächen
von Motorblock (auch Kurbelgehäuse
genannt) und Zylinderkopf eingespannt wird. Auf der Seite des Motorblocks
kann die Dichtfläche
außer
vom eigentlichen Motorblock auch von einer oder mehreren Zylinderlaufbuchsen,
gegebenenfalls auch von Teilen eines Kettenkastens, gebildet werden,
und bei manchen Mehrzylindermotoren sind für jeden Zylinder ein separater
Zylinderkopf und eine separate Zylinderkopfdichtung vorgesehen,
wobei diese Zylinderkopfdichtungen dann zwischen dem Motorblock
(gegebenenfalls inklusive Zylinderlaufbuchsen) und den Zylinderköpfen eingespannt
sind.
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Die
meisten bekannten Zylinderkopfdichtungen der eingangs erwähnten Art
haben eine mehrlagige Dichtungsplatte, die z. B. aus drei übereinander angeordneten
Metallblechlagen besteht, von denen die beiden außenliegenden
Lagen aus Federstahlblech bestehen und um die abzudichtenden Durchgangsöffnungen
herum mit in ihrer Höhe
federelastisch verformbaren Sicken als Dichtelemente versehen sind,
für die
die mittlere Lage mit sogenannten Stoppern, d. h. Verformungsbegrenzern,
versehen ist, durch die verhindert wird, daß die Sicken beim Einspannen
der Dichtung zwischen den Motorbauteil-Dichtflächen und im Motorbetrieb zu
stark abgeflacht werden – eine übermäßige Sickenverformung würde angesichts
der dynamischen Belastung der Sicken im Motorbetrieb zu Dauerbrüchen infolge
einer Rißbildung
führen.
Eine solche Zylinderkopfdichtung ergibt sich z. B. aus dem US-Patent
6 135 459. Eine solche Zylinderkopfdichtung erfordert jedoch eine nicht
unerhebliche Weite bzw. Breite des von den Motorbauteil-Dichtflächen begrenzten
sogenannten Dichtspalts (bei kaltem, stillstehendem Motor) – dieser
Abstand der Motorbauteil-Dichtflächen
voneinander wird üblicherweise
als Dichtspaltmaß oder
Einbaumaß (der
Zylinderkopfdichtung) bezeichnet. Aus Kostengründen gehen nun die Bestrebungen
dahin, die Anzahl der für
eine Zylinderkopfdichtung erforderlichen Metallblechlagen nach Möglichkeit
zu reduzieren; dies führt
bei einem vorgegebenen Motor, für den
bislang z. B. eine dreilagige Zylinderkopfdichtung verwendet wurde,
dazu, daß für Dichtungen
mit einer geringeren Anzahl von Blechlagen dickere Bleche verwendet
werden müssen,
weil eine sonst erforderliche Verringerung des Dichtspaltmaßes konstruktive Änderungen
am Motor selbst erforderlich machen würde, was vom Hersteller des Motors
nicht akzeptiert wird. Eine Sicke in einer dickeren Metallblechlage
muß aber
(im Schnitt senkrecht zur Sickenlängsrichtung) eine größere Breite
haben, damit sie dieselben elastischen Verformungseigenschaften wie
eine in einem dünneren
Blech ausgebildete Sicke hat, und da bei für moderne Motoren vorgesehenen Zylinderkopfdichtungen
die durch Dichtelemente abzudichtenden Durchgangsöffnungen
häufig
sehr nahe beieinander liegen, lassen sich in vielen Fällen aus
Platzmangel breitere Sicken nicht verwirklichen.
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Der
Vollständigkeit
halber sei noch erwähnt, daß die vorstehend
beschriebene Höhenelastizität von Abdichtsicken
deshalb erforderlich ist, weil sich im Motorbetrieb unter der Einwirkung
der bei der Zündung
eines Zylinders entstehenden hohen Brenngasdrücke der Zylinderkopf, welcher
kein absolut starres Bauteil darstellt, über dem gerade gezündeten Zylinder
etwas aufwölbt
und infolgedessen um diesen Zylinder herum der Abstand der Motorbauteil-Dichtflächen voneinander
größer wird,
d. h. sich die Dichtspaltweite vergrößert, so daß die Sicke die Eigenschaft
haben muß,
daß sich
ihre Höhe
bei einer Entlastung federelastisch und damit reversibel vergrößert, damit
die Sicke bei einer Dichtspalterweiterung nicht ihre Abdichtfunktion
verliert.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung war es nun, für eine Zylinderkopfdichtung
der eingangs erwähnten
Art ein alternatives Dichtelement zu entwickeln, welches an die
Stelle einer höhenelastischen Abdichtsicke
treten kann und dessen Breite zumindest weitgehend unabhängig von
der Dicke der für die
Herstellung der Zylinderkopfdichtungen verwendeten Metallbleche
ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Zylinderkopfdichtung
mit einer Dichtungsplatte, die mindestens eine Metallblechlage sowie
mindestens eine Durchgangsöffnung
aufweist, welche zur Abdichtung um die Durchgangsöffnung herum
von einem ringförmigen,
bei zwischen Motorbauteil-Dichtflächen eingebauter
Zylinderkopfdichtung gepreßten
Dichtelement aus einem metallischen, eine Längsmittelachse aufweisenden
Dichtungsstrang umschlossen ist, wobei das Dichtelement derart ausgebildet
und in der Zylinderkopfdichtung gehalten ist, daß Abschnitte des Dichtungsstrangs
um dessen Längsmittelachse
unter Aufbau eines Rückstellmoments
infolge einer federelastischen Verformung des Dichtelements kippbar
sind.
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Zur
Lösung
der obigen Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Zylinderkopfdichtung
so zu gestalten, daß das
Dichtelement an seinen den beiden Hauptoberflächen der Dichtungsplatte zugewandten
Seiten im Querschnitt senkrecht zur Dichtungsstrang-Längsmittelachse
derart ballig ausgebildet ist, daß sich den Hauptoberflächen der
Dichtungsplatte zugewandte konvexe, jeweils eine Kuppe aufweisende
Oberflächen
des Dichtelements ergeben, wobei im ungepreßten Zustand der Zylinderkopfdichtung
diese Kuppen im Querschnitt senkrecht zur Dichtungsstrang-Längsmittelachse
in Richtung einer von der Dichtungsplatte definierten Dichtungsebene
seitlich derart gegeneinander versetzt sind, daß sich der Abstand von parallel
zur Dichtungsebene verlaufenden Tangentialebenen an die konvexen Oberflächen des
Dichtelements beim Kippen dieser konvexen Oberflächen um die Dichtungsstrang-Längsmittelachse verändert.
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Wird
eine erfindungsgemäße Zylinderkopfdichtung
eingebaut, d. h. zwischen Motorbauteil-Dichtflächen eingespannt, wirken auf
die Kuppen des erfindungsgemäß gestalteten
Dichtelements einander entgegengesetzte Kräfte ein, und da die Kuppen
des ungepreßten
Dichtelements seitlich gegeneinander versetzt sind, bilden diese
Kräfte
ein Kräftepaar,
welches beim Aufbringen der Einspannkräfte, d. h. beim Anziehen der
Zylinderkopfschrauben, den Querschnitt des Dichtelements bzw. des
Dichtungsstrangs kippt, und zwar in dem Sinn, daß in einer Projektion der (momentan
wirksamen) Kuppen auf die Dichtungsebene der Querabstand der Kuppen
voneinander verringert wird; dabei nähern sich erfindungsgemäß aufgrund
der Gestaltung der konvexen Oberflächen des Dichtelements die
erwähnten
Tangentialebenen einander an und entsteht aufgrund der federelastischen
Eigenschaften des Dichtungsstrangs und der mit dem Kippen einhergehenden elastischen
und damit reversiblen Verformung des Dichtelements ein Rückstellmoment,
welches zur Folge hat, daß,
wenn sich im Motorbetrieb die Dichtspaltweite periodisch vergrößert und
wieder verkleinert, das Dichtelement den Bewegungen der Motorbauteil-Dichtflächen folgt
und infolgedessen seine Abdichtfunktion auch dann erfüllen kann,
wenn der Abstand der Motorbauteil-Dichtflächen voneinander größer wird
(im Vergleich zur Dichtspaltweite bei kaltem, stillstehendem Motor).
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Erfindungsgemäß ist also
der Querschnitt des Dichtelements so gestaltet, daß sich seine
für den
Abdichtvorgang wirksame Höhe
(gemessen senkrecht zur Dichtungsebene) beim Kippen des Dichtungsstrangquerschnitts
kontinuierlich ändert, wobei
diese Höhe
beim Einbau der Zylinderkopfdichtung zunächst abnimmt und bei einer
Verringerung der Einspannkräfte
wieder zunimmt (gleiches gilt für den
Abstand der vorstehend definierten Tangentialebenen voneinander).
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Wenn
vorstehend davon die Rede ist, daß Abschnitte des Dichtungsstrangs
um dessen Längsmittelachse
kippbar sein sollen, so gilt dies entlang des Umfangs des Dichtelements
für jeden
Abschnitt, d. h. gedanklich kann das Dichtelement entlang der Längsmittelachse
des Dichtungsstrangs in infinitesimal dünne Abschnitte aufgeteilt werden,
von denen jeder Abschnitt um die Dichtungsstranglängsachse gekippt
werden kann, wobei auch dann, wenn jeder Abschnitt um denselben
Winkel gekippt wird, eine elastische Verformung des Dichtelements
stattfindet, die die Erzeugung des erwähnten Rückstellmoments zur Folge hat.
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Vorstehend
wurde eine Zylinderkopfdichtung definiert, von der bei der erfindungsgemäßen Lösung der
gestellten Aufgabe ausgegangen wurde, und eine ähnliche derartige Zylinderkopfdichtung
ergibt sich aus der 10 der DE-195
12 650-A1 der Elring Klinger GmbH. Durch diese bekannte Zylinderkopfdichtung
sollte jedoch ein völlig
anderes Problem gelöst
werden, und in dieser bekannten Zylinderkopfdichtung kommt dem Dichtelement
auch eine völlig andere
Funktion zu: Die Dichtungsplatte dieser bekannten Zylinderkopfdichtung
weist eine einzige, sich über
die ganze Dichtungsplatte erstreckende Stahlblechlage auf, von der
ein eine Brennraum-Durchgangsöffnung
der Zylinderkopfdichtung umgebender Randbereich auf sich selbst
zurückgefaltet
wurde, um so um die Brennraum-Durchgangsöffnung herum einen im Querschnitt
U-förmigen
sogenannten Falzbördelring
zu bilden. Unmittelbar neben und radial außerhalb dieses Falzbördelrings
liegen auf der Stahlblechlage drei zueinander und zu der Brennraum-Durchgangsöffnung konzentrische,
in sich jeweils geschlossene Drahtringe mit kreisförmigem Querschnitt
auf, deren Durchmesser etwas größer ist als
die Blechdicke der Stahlblechlage, so daß diese Drahtringe den Falzbördelring
etwas überragen. Deshalb
treten, wenn diese bekannte Zylinderkopfdichtung eingebaut ist,
die größten spezifischen
Flächenpressungen
zwischen den Motorbauteil-Dichtflächen und der Zylinderkopfdichtung
im Bereich dieser Drahtringe auf. Im Betrieb eines Hubkolben-Verbrennungsmotors
läßt sich
nicht vermeiden, daß sich die
den Dichtspalt zwischen Zylinderkopf und Motorblock begrenzenden
Motorbauteil-Dichtflächen
auch parallel zur Dichtungsebene relativ zueinander verschieben,
z. B. dann, wenn durch den in einem Zylinder bei der Zündung auftretenden
hohen Gasdruck der Zylinderkopf und damit die Zylinderkopf-Dichtfläche sich
etwas aufwölbt
und die Pressung zwischen der Zylinderkopfdichtung einerseits und
den Motorbauteil-Dichtflächen
andererseits, wenn auch jeweils nur ganz kurzzeitig, etwas vermindert
wird; aber auch unterschiedlich große Temperaturausdehnungskoeffizienten
der Werkstoffe von Zylinderkopf und Motorblock führen zu solchen Schiebebewegungen
der beiden Motorbauteil-Dichtflächen
relativ zueinander, die besonders groß sind bei Motoren mit einem
Zylinderkopf aus einer Leichtmetallegierung und einem Motorblock
aus Grauguß.
Aus den beiden vorstehend geschilderten Ursachen für die beschriebenen Schiebebewegungen
der Motorbauteil-Dichtflächen relativ
zueinander folgt, daß diese
Schiebebewegungen um die Brennräume
des Motors herum am größten sind;
wenn nun um eine Brennraum-Durchgangsöffnung einer Zylinderkopfdichtung herum
hauptsächlich
mittels einer Sicke abgedichtet wird, führen die Schiebebewegungen
der Motorbauteil-Dichtflächen,
insbesondere der Zylinderkopf-Dichtfläche, gegenüber dieser
Sicke zu einem Reibverschleiß,
und zwar vor allem an der Zylinderkopf-Dichtfläche, gegebenenfalls aber auch
an der Motorblock-Dichtfläche
und an der das Brennraum-Dichtelement bildenden Sicke, was ein Versagen
der Gasabdichtung um einen Brennraum herum zur Folge haben kann.
Bei der sich aus der DE-195 12 650-A1 ergebenden bekannten Zylinderkopfdichtung
sollen nun die Drahtringe dazu dienen, die geschilderten Schiebebewegungen
der Motorbauteil-Dichtflächen
relativ zueinander aufzufangen, da beim Auftreten solcher Schiebebewegungen,
die in der Größenordnung
von einigen Zehntel Millimeter liegen, sich die Drahtringe auf der
einen Motorbauteil-Dichtfläche
abwälzen
können und
so eine Gleitreibung zwischen der Zylinderkopfdichtung und der den
Drahtringen benachbarten Motorbauteil-Dichtfläche vermeiden sollen – auf der
den Drahtringen gegenüberliegenden
Seite dieser bekannten Zylinderkopfdichtung wird, wenn die Dichtung
eingebaut ist, die die Drahtringe tragende Stahlblechlage gegen
die andere Motorbauteil-Dichtfläche angepreßt, und
die Erfinder dieser bekannten Konstruktion gingen davon aus, daß sich dort
im Motorbetrieb ein Reibverschleiß vermeiden läßt, wenn
sich die gegen die Drahtringe angepreßte Motorbauteil-Dichtfläche ungehemmt
relativ zur Zylinderkopfdichtung und zur anderen Motorbauteil-Dichtfläche verschieben
läßt.
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Der
Vollständigkeit
halber sei schließlich noch
darauf hingewiesen, daß im
wesentlichen metallische Zylinderkopfdichtungen mit Brennraum-Durchgangsöffnungen,
welche von ringförmigen
Elementen mit balligem Querschnitt umschlossen werden, aus der DE-195
20 695-C1 der Elring Klinger GmbH und aus dem US-Patent 6 499 743
bekannt sind. Bei diesen bekannten ringförmigen Elementen mit balligem
Querschnitt handelt es sich jedoch um sogenannte Stopper, die an
eine mittlere Lage einer dreilagigen Dichtung angeformt sind und eine übermäßige Abflachung
von Abdichtsicken verhindern sollen, die in die beiden äußeren Stahlblechlagen
der Dichtung eingeprägt
wurden und die Brennraum-Durchgangsöffnungen umschließen. Bei diesen
balligen Stoppern liegen die Kuppen der konvexen Oberflächen eines
jeden Stoppers jedoch stets exakt übereinander (in einer Draufsicht
auf die Dichtungsplatte), ganz abgesehen davon, daß nach den
Zeichnungen der beiden vorstehend erwähnten Dokumente die Metallblechlagen,
aus denen die Stopper geformt wurden, eine so große Blechstärke aufweisen,
daß auch
kleine Kippbewegungen der Stopper im Motorbetrieb völlig unmöglich erscheinen.
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Grundsätzlich läßt sich
von den vorstehend geschilderten Eigenschaften eines erfindungsgemäßen Dichtelements
auch in einer mehrlagigen Zylinderkopfdichtung Gebrauch machen,
z. B. in einer Zylinderkopfdichtung mit zwei Blechlagen, zwischen denen
das erfindungsgemäße Dichtelement
angeordnet ist, da bei einer Aufweitung des Dichtspalts die Blechlagen
gegen die Motorbauteil-Dichtflächen
angepreßt
bleiben, wenn infolge des geschilderten Rückstellmoments die wirksame
Höhe des
erfindungsgemäßen Dichtelements
zunimmt. Bevorzugt werden jedoch Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung,
bei denen zum unmittelbaren Anpressen des erfindungsgemäßen Dichtelements
an die Motorbauteil-Dichtflächen
das Dichtelement an den beiden Hauptoberflächen der Zylinderkopfdichtung
freiliegt, was auch dann der Fall ist, wenn bei einer mehrlagigen
Dichtung die Dichtungsplatte über
und/oder unter dem erfindungsgemäßen Dichtelement
mit Aussparungen für
den Durchtritt des Dichtelements versehen ist. Die größten Vorteile
ergeben sich jedoch bei Zylinderkopfdichtungen, deren Dichtungsplatte
nur eine einzige Metallblechlage aufweist, da sich durch die Verwendung
eines erfindungsgemäßen Dichtelements
das vorstehend erwähnte,
mit einer größeren Dicke
einer solchen Metallblechlage verbundene Problem vermeiden läßt, so daß sich auch
bei einem vorgegebenen, verhältnismäßig großen Dichtspalt-
bzw. Einbaumaß mit
einer nur einlagigen Zylinderkopfdichtung nahe beieinanderliegende
Durchgangsöffnungen
mit erfindungsgemäßen Dichtelementen
abdichten lassen, weil diese schmäler ausgeführt werden können als
eine die erforderliche Höhenelastizität aufweisende
Abdichtsicke in einer entsprechend dicken Metallblechlage.
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Die
vorstehend erläuterten
Schiebebewegungen der Motorbauteil-Dichtflächen relativ zueinander könnten dazu
führen,
daß es
zu Gleitbewegungen zwischen den Motorbauteil-Dichtflächen und dem
erfindungsgemäßen Dichtelement
kommt, auch wenn dieses stets abdichtend gegen die Motorbauteil-Dichtflächen gepresst
wird; ein mit solchen Gleitbewegungen unter Umständen verbundener Reibverschleiß könnte jedoch
nachteilig sein. Wenn eine erfindungsgemäße Zylinderkopfdichtung so
ausgebildet ist, daß bei
eingebauter Dichtung das erfindungsgemäße Dichtelement unmittelbar
gegen die Motorbauteil-Dichtflächen von
Zylinderkopf und Motorblock anliegt, empfiehlt es sich deshalb,
die Dicke und die Druckfestigkeit des Dichtelements sowie dessen
Werkstoff so auf die vorgegebenen Werkstoffe und gegebenenfalls
auf die örtlich unterschiedlichen
Steifigkeiten der Motorbauteil-Dichtflächen und das vorgegebene Anzugsdrehmoment
der Zylinderkopfschrauben abzustimmen, daß bei den im Motorbetrieb auftretenden
Bewegungen der Motorbauteil-Dichtflächen relativ zueinander (parallel
zu der vom Dichtspalt definierten Ebene und senkrecht hierzu) sich
das Dichtelement auf den Motorbauteil-Dichtflächen zumindest im wesentlichen
nur abwälzt
und nicht gleitet; dann sind in allen Bereichen des Dichtelements
und zu jedem Zeitpunkt im Motorbetrieb die Pressungskräfte zwischen
den Motorbauteil-Dichtflächen
und dem Dichtelement hinreichend groß, um überall und stets eine reibungsschlüssige Ankoppelung
des Dichtelements an die Motorbauteil-Dichtflächen zu gewährleisten und so zu Reibverschleiß führende Gleitbewegungen
zu vermeiden.
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Da
die im Motorbetrieb auftretenden Änderungen der Dichtspaltweite örtlich unterschiedlich sein
können
und in den meisten Fällen
unterschiedlich sind – beispielsweise
sind sie in der Nähe
von Zylinderkopfschrauben kleiner als in zwischen Zylinderkopfschrauben
liegenden Bereichen –,
empfiehlt sich die Verwendung eines Dichtelements, dessen Dichtungsstrang
um seine Längsmittelachse
elastisch tordierbar ist. In diesem Zusammenhang sei aber erwähnt, daß die Erfindung
nicht grundsätzlich
die Verwendung von Federstahl erforderlich macht, da die im Motorbetrieb
auftretenden Bewegungen der Motorbauteil-Dichtflächen relativ zueinander so
klein sind, daß sich
auch normaler Stahl für
die Herstellung des Dichtelements eignet.
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Im
Hinblick auf die Kleinheit der Bewegungen der Motorbauteil-Dichtflächen relativ
zueinander können
die Konturen der konvexen Oberflächen
des Dichtelements verhältnismäßig flach
sein, was auch zu dem Vorteil führt,
daß das Dichtelement,
wenn es bei eingebauter Zylinderkopfdichtung unmittelbar gegen die
Motorbauteil-Dichtflächen
anliegt, keine bleibenden Verformungen der Motorbauteil-Dichtflächen hervorruft,
so wie dies bei den Drahtringen der sich aus der DE-195 12 650-A1
ergebenden bekannten Zylinderkopfdichtung der Fall sein kann. Bevorzugte Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung
zeichnen sich deshalb dadurch aus, daß im Querschnitt senkrecht
zur Dichtungsstrang-Längsmittelachse
die Krümmungsradien
der konvexen Oberflächen
größer sind
als die senkrecht zur Dichtungsebene gemessene halbe Dicke des Dichtelements.
In diesem Zusammenhang sei auch noch auf folgendes hingewiesen:
Die Konturen der beiden konvexen Oberflächen des Dichtelements müssen nicht
gleich sein, obwohl gleiche Oberflächenprofile zu bevorzugen sind,
und trotz der Verwendung des Begriffs "Krümmungsradius" darf die Definition
der Erfindung nicht so einengend interpretiert werden, als ob das
Querschnittsprofil einer konvexen Oberfläche des erfindungsgemäßen Dichtelements
ein Kreisbogen sein müßte, da
es sich bei diesem Querschnittsprofil auch um eine andere konvexe Abwälzkurve
handeln kann, z. B. um einen Teil einer Ellipse oder um ineinander übergehende
Kreisbögen mit
unterschiedlich großen
Krümmungsradien.
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Wegen
der hohen, um eine Brennraum-Durchgangsöffnung herum für eine zuverlässige Gasabdichtung
erforderlichen Pressungskräfte und
der deshalb zu fordernden Druckfestigkeit eines erfindungsgemäßen Brennraum-Dichtelements
empfiehlt es sich vor allem für
ein der Abdichtung um eine Brennraum-Durchgangsöffnung herum dienendes Dichtelement,
den Querschnitt des das letztere bildenden Dichtungsstrangs so zu
gestalten, daß er
ungefähr
einem Rechteck mit ballig ausgebildeten Längsseiten entspricht.
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Ebenso
wie die Drahtringe der Zylinderkopfdichtung nach 10 der
DE-195 12 650-A1 könnte auch
das erfindungsgemäße Dichtelement
lose in einer entsprechenden Öffnung
der Dichtungsplatte der Zylinderkopfdichtung liegen, was jedoch
die Handhabung der Zylinderkopfdichtung beim Versand und beim Einbau
in einen Motor erschweren würde.
Deshalb empfehlen sich Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung,
bei denen das Dichtelement durch sich von diesem ungefähr quer nach
außen
weg erstreckende steg- oder zungenartige, flexible und bei eingebauter
Zylinderkopfdichtung zumindest weitgehend flexibel bleibende Halteelemente
in der Zylinderkopfdichtung gehalten ist, wobei die Halteelemente
längs des
Umfangs des Dichtelements vorzugsweise im Abstand voneinander angeordnet
sind. Bezüglich
der auch bei eingebauter Zylinderkopfdichtung noch vorhandenen Flexibilität der Halteelemente
sei bemerkt, daß diese
nur insoweit flexibel sein müssen,
daß sie
die geschilderten Kippbewegungen des Dichtelements zulassen und
zumindest nicht nennenswert behindern. Da bei eingebauter Zylinderkopfdichtung
die Einspannkräfte durch
die Zylinderkopfschrauben aufgebracht werden, sind die auf die Flächeneinheit
bezogenen spezifischen Flächenpressungen
in der Nachbarschaft der Zylinderkopfschrauben und damit der Schraubenlöcher der
Zylinderkopfdichtung am größten; da infolgedessen
die Bewegungen der Motorbauteil-Dichtflächen relativ zueinander in
der Nachbarschaft dieser Schraubenlöcher am kleinsten sind, ist es
vorteilhaft, die Halteelemente an solchen Stellen des Dichtelements
anzubringen, welche jeweils einem der Schraubenlöcher am nächsten liegen, was bei bevorzugten
Ausführungsformen
bedeutet, daß jedes
Halteelement auf jeweils eines der Schraubenlöcher ausgerichtet ist. Bei
einer solchen Konstruktion behindern die Halteelemente die geschilderten Kippbewegungen
am wenigstens.
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Ein
besonders einfacher Aufbau der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung ergibt
sich dann, wenn das Dichtelement mit einer Stahlblechlage der Dichtungsplatte
einstückig
und integraler Bestandteil dieser Stahlblechlage ist, so daß die erwähnten Halteelemente
nicht durch Punktschweißen oder
dergleichen am Dichtelement und/oder an der das letztere haltenden
Stahlblechlage befestigt werden müssen. Bevorzugt werden dann
Ausführungsformen,
bei denen die Stahlblechlage am Außenumfang des Dichtelements
zwischen den Halteelementen insbesondere durch Stanzen erzeugte
schlitzförmige Öffnungen
aufweist, so daß die
Halteelemente nahtlos in die Stahlblechlage und das Dichtelement übergehen.
In diesem Fall kann das Dichtelement durch Umformen der Stahlblechlage
aus dieser selbst erzeugt werden, z. B. durch Stauchen und Prägen, bevorzugt
aber dadurch, daß das
Dichtelement von einem die zugeordnete Durchgangsöffnung umgebenden,
auf sich selbst zurückgefalteten
Randbereich der Stahlblechlage gebildet wird, eine Ausführungsform,
die sich immer dann verwirklichen läßt, wenn die Kontur der Durchgangsöffnung (in
einer Draufsicht auf die Blechlage) keine konvexen, in Richtung
auf das Zentrum der Durchgangsöffnung vorspringenden
Bereiche aufweist- Öl-
oder Kühlwasser-Durchgangsöffnungen
von Zylinderkopfdichtungen sind häufig ungefähr bogenförmig, so daß im konvexen Bereich des Rands
einer solchen Durchgangsöffnung
eine Faltenbildung auftreten würde, wenn
der Randbereich der Blechlage auf sich selbst zurückgefaltet
wird.
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Die
Erfindung eignet sich in besonderer Weise für Zylinderkopfdichtungen, deren
Dichtungsplatte nur eine sich mindestens im wesentlichen über die ganze
Dichtungsplatte erstreckende Stahlblechlage aufweist, die dann in
bekannter Weise ein- oder beidseitig vollflächig oder partiell mit einer
Beschichtung, z. B. einer elastomeren Beschichtung, versehen sein kann – derartige
elastomere Beschichtungen dienen der sogenannten Mikroabdichtung,
d. h. der Kompensation von Oberflächenrauhigkeiten der Dichtflächen von
Zylinderkopf und Motorblock, gegebenenfalls auch der Dichtflächen von
Zylinderlaufbuchsen und/oder Teilen eines Kettenkastens des Motors, welche
zusammen mit den Dichtflächen
des Zylinderkopfs und des eigentlichen Motorblocks die Motorbauteil-Dichtflächen bilden.
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Wie
sich aus dem Vorstehenden bereits ergibt, eignet sich das erfindungsgemäße Dichtelement besonders
für eine
Abdichtung um eine Brennraum-Durchgangsöffnung der
Zylinderkopfdichtung herum; besteht die Dichtungsplatte einer Zylinderkopfdichtung
aber im wesentlichen aus einer einzigen, verhältnismäßig dicken Metallblechlage,
in der Durchgangsöffnungen,
bei denen es sich nicht um Brennraum-Durchgangsöffnungen handelt, so nahe bei
einer benachbarten Durchgangsöffnung
oder benachbarten Durchgangsöffnungen
angeordnet sind, daß sich
Sicken mit der erforderlichen Höhenelastizität nicht
unterbringen lassen, kann um diese anderen Durchgangsöffnungen
herum gleichfalls mit erfindungsgemäßen Dichtelementen abgedichtet
werden.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der beigefügten zeichnerischen
Darstellung sowie der nachfolgenden Beschreibung besonders vorteilhafter
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung;
in der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung;
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2 einen
Bereich dieser Zylinderkopfdichtung in einem isometrischen Schnitt
entsprechend der Linie 2-2 in 1;
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3A einen
schematischen Schnitt durch einen Bereich eines erfindungsgemäßen Brennraum-Dichtelements
der Zylinderkopfdichtung mit angrenzenden Bereichen von Motorbauteil-Dichtflächen, und
zwar vor dem Anziehen der Zylinderkopfschrauben, d. h. ehe Pressungskräfte oder
zumindest nennenswerte Pressungskräfte auf das Dichtelement einwirken;
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3B einen
der 3A entsprechenden Schnitt, jedoch nachdem die
Zylinderkopfschrauben mit dem vorgegebenen Anzugsdrehmoment angezogen
wurden;
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4 eine
Darstellung einer zweiten Ausführungsform,
und zwar entsprechend dem rechten Teil der 2;
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5 eine
der 4 entsprechende Darstellung einer dritten Ausführungsform,
und
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6 eine
der 3A entsprechende Darstellung der dritten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dichtelements.
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Die
in 1 dargestellte Zylinderkopfdichtung soll zumindest
im wesentlichen aus einer einzigen, einstückigen Metallblechlage 102 bestehen,
die eine Dichtungsplatte 100 bildet, in der mehrere Brennraumöffnungen 10, 12,
Schraubenlöcher 14, 16 für Zylinderkopfschrauben,
von einem Kühlmittel zu
durchströmende
Wasserlöcher 18 sowie
mehrere, durch Motoröl
zu durchströmende Öllöcher 20 ausgebildet
sind – die
dargestellte Zylinderkopfdichtung ist für einen Mehrzylinder-Reihenmotor
vorgesehen, die Erfindung läßt sich
aber auch auf Zylinderkopfdichtungen für andere Motortypen anwenden.
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Gemäß den 1 und 2 wird
jedes der Schraubenlöcher 14, 16 von
einer kreisringförmigen Sicke 22 umschlossen,
bei der es sich um eine in die aus Federstahlblech bestehende eigentliche
Metallblechlage 102 eingeprägte höhenelastische Vollsicke handelt.
Außerdem
ist in die Metallblechlage 102 eine gleichfalls höhenelastische
Wasserabdichtsicke 24 eingeprägt, bei der es sich gleichfalls
um eine Vollsicke handelt, die in der Nähe der Peripherie der Dichtungsplatte
um letztere umläuft,
in der Draufsicht auf die Zylinderkopfdichtung ein in sich geschlossenes,
ungefähr
ovales Gebilde sein und alle Brennraumöffnungen, Schraubenlöcher, Wasserlöcher und Öllöcher umschließen soll.
Schließlich
sind in die Metallblechlage 102 höhenelastische Abdichtsicken 26 eingeprägt, die
der Abdichtung der Öllöcher 20 dienen,
letztere jeweils geschlossen umgeben und gleichfalls als Vollsicken
ausgebildet sein sollen. Alle Sicken 22, 24 und 26 stehen
bei der dargestellten Ausführungsform über ein
und dieselbe Hauptoberfläche
der Dichtungsplatte 100 vor, d. h. ihre konvexen Seiten
sind dem Betrachter der 1 zugewandt.
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Um
jede der Brennraumöffnungen 10, 12 herum
ist die Dichtungsplatte 100 mit einem kreisringförmigen erfindungsgemäßen Dichtelement 30 versehen,
welches im folgenden als Brennraum-Dichtelement bezeichnet werden
soll und bei der in 2 dargestellten Ausführungsform
von einem die jeweilige Brennraumöffnung umschließenden,
kreisringförmigen
Bereich der Stahlblechlage 102 gebildet wird, der auf sich
selbst zurückgefaltet
wurde und einen sogenannten Falzbördelring bildet; dieser besteht, wie
die 2 erkennen läßt, aus
einem Basisbereich 30a und einem Rückfaltbereich 30b.
Der Basisbereich 30a geht über vier als schmale Stege
ausgebildete Halteelemente 32 in die eigentliche Stahlblechlage 102 nahtlos über, und
zwischen den Halteelementen 32 erstrecken sich um das Brennraum-Dichtelement 30 herum
kreisbogenförmige
Schlitze 34, welche aus der Stahlblechlage 102 ausgestanzt
wurden. Wie die 1 erkennen läßt, ist jedes der Halteelemente 32 einem
der Schraubenlöcher 14, 16 benachbart
und auf dessen Zentrum zu ausgerichtet. Die Breite und die Länge der
Halteelemente 32 sind unter Berücksichtigung der Blechstärke und
der federelastischen Eigenschaften der Stahlblechlage 102 so
zu bemessen, daß sich
eine ausreichende Flexibilität
der Halteelemente 32 ergibt und diese Halteelemente die
noch zu beschreibenden Kippbewegungen des Brennraum-Dichtelements 30 zumindest
nicht nennenswert behindern.
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Wie
die 2 erkennen läßt, weist
das Brennraum-Dichtelement 30 eine obere und eine untere
konvexe Oberfläche 30c bzw. 30d auf,
wobei der Sinn dieser konvexen Oberflächen im Zusammenhang mit den 3A und 3B noch
zu erörtern sein
wird. Diese Profilierung des Brennraum-Dichtelements 30 wird
vorzugsweise durch einen Prägevorgang
erzielt, wobei das Prägen
nach dem Zurückfalten
des Rückfaltbereichs 30b durchgeführt werden sollte.
Längs seines
Umfangs kann das Brennraum-Dichtelement 30 auch noch mit
einem Höhen- und/oder
Breiten- und/oder Härteprofil
versehen sein, um örtlich
unterschiedliche Steifigkeiten der Motorbauteile zu berücksichtigen,
zwischen denen die Zylinderkopfdichtung eingebaut werden soll.
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Damit
das Brennraum-Dichtelement 30 bezüglich der Mittelebene der eigentlichen
Stahlblechlage 102 ausgemittelt ist und nicht unterschiedlich weit über die
beiden Hauptoberflächen
der eigentlichen Stahlblechlage 102 übersteht, ist es empfehlenswert,
das für
den Prägevorgang
verwendete Prägewerkzeug
so auszubilden, daß im
Zuge des Prägevorgangs
die stegartigen Halteelemente 32 leicht S-förmig (in
einem Längsschnitt
durch das betreffende Halteelement) gebogen werden.
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Bei
der in den 1 und 2 dargestellten Zylinderkopfdichtung
sind die verschiedenen Durchgangsöffnungen in der Dichtungsplatte 100 mit
so großen
Abständen
voneinander angeordnet, daß jeder
Durchgangsöffnung,
um die herum abgedichtet werden muß, eine Vollsicke oder eine
sogenannte Halbsicke als Dichtelement zugeordnet werden könnte; dies
gilt aber aus den eingangs geschilderten Gründen z. B. für die Brennraumöffnungen 10, 12 dann
nicht mehr, wenn der zwischen diesen Brennraumöffnungen verbleibende stegartige
Bereich der Dichtungsplatte 100 wesentlich schmäler ist
als in 1 gezeichnet, und entsprechendes gilt für andere
Durchgangsöffnungen,
z. B. für
das Ölloch 20, wenn
dieses der Brennraumöffnung 10 wesentlich näher liegt
als in 1 dargestellt – in diesem Fall würde die
erfindungsgemäße Zylinderkopfdichtung auch
für das Ölloch 20 mit
einem erfindungsgemäßen Dichtelement
versehen werden.
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Die 3A und 3B zeigen
einen schematischen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Dichtelement – in diesem
Fall durch ein erfindungsgemäßes Brennraum-Dichtelement 30 -,
das durch einen in einer Draufsicht auf die Zylinderkopfdichtung kreisringförmigen,
in sich geschlossenen metallischen Dichtungsstrang 40 gebildet
wird, dessen Längsmittelachse
mit 42 bezeichnet wurde. Bei dem Dichtungsstrang 40 muß es sich
also nicht um einen auf sich selbst zurückgefalteten kreisringförmigen Bereich
eines Metallblechs handeln, sondern er könnte auch von einem z. B. durch
einen Stanzvorgang gewonnenen metallischen Ring gebildet werden,
der zunächst
einen Querschnitt in Form eines liegenden Rechtecks aufweist und
dann durch Umformen in einem Prägewerkzeug
mit den konvexen Oberflächen 30c und 30d versehen
wurde.
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In
den 3A und 3B wurden
ein Teil eines Zylinderkopfs mit 50 und ein Teil eines
Motorblocks mit 52 bezeichnet, eine Dichtfläche des
Zylinderkopfs mit 50a und eine Dichtfläche des Motorblocks mit 52a.
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Die 3A zeigt
das Brennraum-Dichtelement in einer Position, die es bei ungepreßter Zylinderkopfdichtung
bzw. dann einnimmt, wenn die Zylinderkopfdichtung zwar schon zwischen
den Motorbauteil-Dichtflächen 50a, 52a angeordnet
ist, die Zylinderkopfschrauben jedoch noch nicht angezogen sind,
so daß das
Brennraum-Dichtelement 30 zumindest im wesentlichen noch
spannungsfrei ist. Im Zuge des Anziehens der Zylinderkopfschrauben
und der damit einhergehenden Annäherung
der Motorbauteil-Dichtflächen 50a, 52a aneinander
verringert sich die Dichtspaltweite, d. h. der Abstand der Motorbauteil-Dichtflächen voneinander,
auf das in 3B mit S bezeichnete Einbaumaß, was sich
auf das Brennraum-Dichtelement 30 wie folgt auswirkt: Im Zuge
des Anziehens der Zylinderkopfschrauben wirken auf das Brennraum-Dichtelement 30 die
in 3A mit den Pfeilen F1 und
F2 bezeichneten Kräfte ein, die durch Anziehen
der Zylinderkopfschrauben stetig vergrößert werden, und zwar wirken
die ein Kräftepaar
bildenden Kräfte
F1 und F2 an denjenigen Stellen
der konvexen Oberflächen 30c und 30d des Brennraum-Dichtelements
auf letzteres ein, an denen diese konvexen Oberflächen die
Motorbauteil-Dichtflächen 50a, 52a berühren. Im
Zuge des Anziehens der Zylinderkopfschrauben wird deshalb das Brennraum-Dichtelement 30 gekippt,
wobei sich die Stellen, an denen die Motorbauteil-Dichtflächen 50a, 52a und
die konvexen Oberflächen 30c und 30d berühren, und
damit die Kraftvektoren F1 und F2 einander annähern (in einer Draufsicht auf
die Zylinderkopfdichtung), so daß der in 3A mit
D bezeichnete Abstand der beiden Kraftvektoren F1 und
F2 voneinander abnimmt. Im Zuge dieser Kippbewegung
erfährt
der das Brennraum-Dichtelement 30 bildende Dichtungsstrang 40 eine
elastische und deshalb reversible Verformung und wird ein in 3A mit
M bezeichnetes Rückstellmoment
aufgebaut, welches bestrebt ist, das Brennraum-Dichtelement in seine
in 3A dargestellte Ausgangsposition zurückzuschwenken,
und zwar aus derjenigen Position heraus, die das Brennraum-Dichtelement
nach dem Anziehen der Zylinderkopfschrauben bei kaltem, stillstehendem
Motor einnimmt – diese
Position zeigt die 3B. Nach dem Anziehen der Zylinderkopfschrauben
ist das Brennraum-Dichtelement also vorgespannt.
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Wie
ein Vergleich der 3A und 3B erkennen
läßt, vermag
das Brennraum-Dichtelement 30 also den Motorbauteil-Dichtflächen 50a, 52a zu folgen,
wenn deren Abstand bei laufendem Motor periodisch zu- und abnimmt,
so daß das
Brennraum-Dichtelement stets abdichtend gegen die Motorbauteil-Dichtflächen angepreßt wird.
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Nur
der Vollständigkeit
halber sei noch darauf hingewiesen, daß die in den 3A und 3B gezeigten
Motorbauteil-Dichtflächen 50a, 52a auch als
die Tangentialebenen angesehen werden können, auf die bei der vorstehenden
Definition des Grundgedankens der vorliegenden Erfindung Bezug genommen
wurde.
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Das
erfindungsgemäße Brennraum-Dichtelement 30 kann
sich aber auch bei eingebauter, d. h. gepreßter Zylinderkopfdichtung auf
den Motorbauteil-Dichtflächen 50a, 52a abwälzen, und
zwar ohne Gleitreibung (wenn die Pressungskräfte genügend hoch sind), um so die
eingangs erwähnten
Schiebebewegungen zu kompensieren – die im Motorbetrieb und im
Zuge der Motorerwärmung
auftretenden Schiebebewegungen der Motorbauteil-Dichtflächen 50a, 52a wurden
in 3A durch gegenläufige Pfeile angedeutet, wobei
natürlich
die eine Motorbauteil-Dichtfläche
auch stationär
bleiben und sich nur die andere Motorbauteil-Dichtfläche verschieben kann.
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Bei
der in den 3A und 3B dargestellten
Ausführungsform
soll die Kontur der konvexen Oberflächen 30c, 30d von
Kreisbögen
gebildet werden, deren Radius sehr viel größer ist als die halbe Dicke
des Dichtungsstrangs 40 (in 3B in
vertikaler Richtung gemessen).
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Die
sich aus den 3A und 3B ergebenden
Kippbewegungen sollen durch die stegartigen Halteelemente 32 zumindest
nicht nennenswert behindert werden, d. h. diese Halteelemente sollen hinreichend
flexibel sein, um derartige Kippbewegungen zuzulassen, ohne daß im Motorbetrieb
Dauerbrüche
in den Halteelementen 32 oder deren Übergängen in das Brennraum-Dichtelement 30 und
die eigentliche Stahlblechlage 102 auftreten.
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Durch
die Werkstoffeigenschaften des Dichtungsstrangs 40 und
die Gestaltung seines Querschnitts wird die Federcharakteristik
(Federrate) des erfindungsgemäßen Dichtelements
bestimmt und läßt sich über diese
beiden Parameter beeinflussen, so daß ohne weiteres gewährleistet
werden kann, daß das
erfindungsgemäße Dichtelement
im Motorbetrieb stets abdichtend gegen die Motorbauteil-Dichtflächen anliegt.
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Liegen
in einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung
einander benachbarte Brennraumöffnungen,
wie die Brennraumöffnungen 10 und 12,
außerordentlich nahe
beieinander, kann an der Stelle, an der sich die den beiden Brennraumöffnungen
zugeordneten Dichtelemente am nächsten
kommen, der Platz für
einen stegartigen Bereich der eigentlichen Stahlblechlage 102 und
zwei Schlitze 34 nicht ausreichen. Diese Problematik ist
von Zylinderkopfdichtungen her bekannt, bei denen unmittelbar um die
Brennraumöffnungen
herum durch kreisringförmige
Sicken der Stahlblechlage abgedichtet wird, wobei in einem solchen
Fall die Abdichtsicken zweier einander benachbarter Brennraumöffnungen
an der Engstelle zwischen diesen Brennraumöffnungen ineinander übergehen,
so daß an
der engsten Stelle nur noch ein einziger Sickenabschnitt verbleibt,
der einen geradlinigen Verlauf aufweist und von dem sich die beiden
Abdichtsicken ungefähr
V-förmig
weg erstrecken, so daß sich
in der Engstelle eine Sickenkonfiguration ergibt, welche die Form
zweier Y aufweist, die mit ihren "Füßen" ineinander übergehen. Bei
außerordentlich
nahe beieinanderliegenden Brennraumöffnungen einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung
können
analog die beiden benachbarten Brennraum-Dichtelemente in der Engstelle
ineinander übergehen
und gleichfalls eine "doppelte
Y-Konfiguration" bilden,
wobei dann in der Engstelle auch keine Schlitze 34 und
gegebenenfalls auch kein schmaler Stegbereich der eigentlichen Stahlblechlage 102 vorhanden
sind.
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Die 4 zeigt
eine alternative Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Dichtelements, und
zwar wieder eines erfindungsgemäßen Brennraum-Dichtelements 30', welches von
einem massiven und nicht durch Falten erzeugten Dichtungsstrang 40' gebildet wird.
Da sich diese Ausführungsform
von derjenigen gemäß 2 nur
im Aufbau des Dichtungsstrangs 40' unterscheidet, wurden in 4 dieselben
Bezugszeichen wie in 2 verwendet, jedoch unter Hinzufügung eines
Strichs, und auf eine weitere Beschreibung der 4 kann
infolgedessen verzichtet werden. Bei der Herstellung der in 4 gezeigten
zweiten Ausführungsform
kann beispielsweise so vorgegangen werden, daß nach dem Ausstanzen einer
Brennraumöffnung 10' aus der Stahlblechlage 102' zunächst ein
die Brennraumöffnung umgebender
Randbereich der Stahlblechlage durch Stauchen verdickt und sodann
in einem Prägewerkzeug
mit den konvexen Oberflächen 30c' und 30d' versehen wird,
worauf die Schlitze 34' ausgestanzt werden,
so daß die
stegförmigen
Halteelemente 32' stehenbleiben.
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Wie
die 3A und 3B erkennen
lassen, zeichnet sich die dort dargestellte zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dichtelements
dadurch aus, daß die
von den beiden konvexen Oberflächen 30c, 30d gebildeten
Konturen bzw. Abwälzkurven
gleich ausgebildet und spiegelsymmetrisch angeordnet sind, so daß bei eingebauter
Zylinderkopfdichtung und stillstehendem Motor die Kuppen dieser
Konturen übereinander
liegen (in einer Draufsicht auf die Zylinderkopfdichtung); ein seitlicher
Versatz der Kuppen ergibt sich also erst durch eine Änderung
der Dichtspaltweite, also insbesondere bei einer Dichtspalterweiterung
im Motorbetrieb, wenn der Abstand der Motorbauteil-Dichtflächen 50a, 52a größer wird
als das in 3B eingezeichnete Einbaumaß S – siehe 3A.
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Bei
der in den 5 und 6 dargestellten dritten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dichtelements
sind dessen Konturen erfindungsgemäß jedoch unterschiedlich und
vor allem so gestaltet, daß die
Kuppen dieser Konturen bei eingebauter Zylinderkopfdichtung auch
bei stillstehendem Motor seitlich gegeneinander versetzt sind.
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In
den 5 und 6 wurden dieselben Bezugszeichen
wie in den 1 und 2 verwendet,
jedoch unter Hinzufügung
zweier Striche, weshalb im folgenden die in den 5 und 6 dargestellte
dritte Ausführungsform
nur insoweit beschrieben wird, als diese dritte Ausführungsform
von der ersten Ausführungsform
nach den 1 bis 3 abweicht.
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Auch
bei der dritten Ausführungsform
wurde, wie die 5 erkennen läßt, ein erfindungsgemäßes Dichtelement 30'' dadurch erzeugt, daß eine Metallblechlage 102'' der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung
um eine Brennraumöffnung 10'' herum auf sich selbst zurückgefaltet
wurde, d. h. das Dichtelement 30'' wird
wieder von einem Basisbereich 30a'' der
Metallblechlage 102'' und einem Rückfaltbereich 30b'' gebildet. Bei ungepreßter, d.
h. noch nicht eingebauter Zylinderkopfdichtung (diesen Zustand zeigen
die 5 und 6) liegen die Kuppen I und II
der konvexen Oberflächen 30c'' und 30d'' nicht übereinander,
sondern sind in radialer Richtung der Brennraumöffnung 10'' gegeneinander versetzt, wie sich
dies besonders deutlich aus der der 3A entsprechenden 6 ergibt,
und die von den konvexen Oberflächen 30c'', 30d'' definierten
Konturen (in einem Schnitt senkrecht zur Längsmittelachse des das Dichtelement 30'' bildenden Dichtungsstrangs 40'') sind auch nicht spiegelsymmetrisch
zueinander angeordnet, und schließlich sind diese Konturen auch
unterschiedlich, wie sich am besten in 6 erkennen
läßt.
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Ausgehend
von dem in 6 gezeigten Zustand, in dem
die Zylinderkopfschrauben noch nicht angezogen sind, wird das Dichtelement 30'' im Zuge des Anziehens der Zylinderkopfschrauben,
d. h. des Einspannens der Zylinderkopfdichtung zwischen den Motorbauteil-Dichtflächen 50a'', 52a'',
um die Längsmittelachse
des Dichtungsstrangs 40'' gekippt, und zwar
gemäß 6 im
Uhrzeigersinn, so daß der
Abstand D der jeweils momentanen Kuppen, längs welcher das Dichtelement 30'' gegen die Motorbauteil-Dichtflächen 50a'', 52a'' angepreßt wird,
abnimmt – dasselbe
gilt für
den Abstand der beiden Kraftvektoren F1,
F2.
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Bei
der in den 5 und 6 gezeigten dritten
Ausführungsform
ist das Dichtelement 30'' ringsum einstückig mit
der eigentlichen Metallblechlage 102'' verbunden,
d. h. es fehlen die Schlitze 34 der ersten Ausführungsform – die Verwirklichung
der dritten Ausführungsform
ist dann möglich,
wenn die Metallblechlage 102'' keine zu große Dicke
aufweist und federelastische Eigenschaften besitzt, so wie dies
bei Federstahlblech der Fall ist, wobei man sich vor Augen halten
muß, daß die im
Motorbetrieb auftretenden Kippwinkel des Dichtelements 30'' verhältnismäßig klein sind. Bei der dritten
Ausführungsform kann
das im Zuge des Anziehens der Zylinderkopfschrauben aufgebaute Rückstellmoment
M (siehe 6) zumindest im wesentlichen
von demjenigen Bereich der Metallblechlage 102'' erzeugt werden, längs welchem
das Dichtelement 30'' in die eigentliche
Metallblechlage 102'' übergeht
und der beim Kippen des Dichtelements auf Biegung beansprucht wird – dieser
kreisringförmige
Bereich, welcher das Dichtelement 30'' umschließt, wurde
in 6 der Einfachheit halber weggelassen, ebenso wie
die Metallblechlage 102'' selbst.
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Auch
bei der Herstellung der in 5 gezeigten
dritten Ausführungsform
wird zweckmäßigerweise
wieder so vorgegangen, daß zunächst die
Metallblechlage 102'' auf sich selbst
zurückgefaltet
wird; in demselben Werkzeug oder in einem danach zum Einsatz kommenden
Werkzeug wird dann ein Prägevorgang
durchgeführt,
um die konvexen Oberflächen 30c'', 30d'' zu
formen. Um den Rückfaltvorgang
problemlos durchführen
zu können,
kann es erforderlich sein, als Ausgangsmaterial ein Blech zu verwenden, welches
noch keine Federstahleigenschaften hat und das Blech nach dem Umfalt-
und Prägevorgang
einer Wärmebehandlung
zu unterwerfen, um federelastische Eigenschaften zu erzeugen.