DE3905922A1 - Flachdichtung, insbesondere zylinderkopfdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung, wie insbesondere eine Zylinderkopfdichtung für Verbrennungskraftmaschinen, mit mindestens einer Bewehrung vorzugsweise der Brennraumöffnungen aus einer ringförmigen, im Querschnitt etwa U-förmig über den Öffnungsrand gebogenen Einfassung, deren Schenkel auf der dem Zylinderkopf und/oder dem Motorblock zugewandten Seite mit einer die Gleitreibung herabsetzenden Beschichtung versehen sind.

Aus der DE-PS 31 01 921 ist es generell bekannt, bei Zylinderkopfdichtungen für Verbrennungskraftmaschinen die Einfassungsschenkel der im Querschnitt etwa U-förmig über die Öffnungsränder gebogenen metallischen Einfassung auf der dem Zylinderkopf und/oder dem Motorblock zugewandten Seite mit Gleitbeschichtungen zu versehen. Auf diese Weise wird die auf die Einfassungen im Betrieb wirkende Reibbelastung durch die Schiebebewegungen des Zylinderkopfes und des Motorblocks wesentlich herabgesetzt und die Einfassung wird vor Überlastungen und dadurch verursachte Brüche geschützt.

Die Gleitbeschichtungen der DE-PS 31 01 921 bestehen bevorzugt aus Polytetrafluorethylen oder aus handelsüblichen Gleitlacken mit Zusätzen aus Graphit, Molybdändisulfid oder Bornitrid als Festschmierstoff. Polytetrafluorethylenüberzüge auf Einfassungsblechen sind aufgrund der guten Gleiteigenschaften des Polytetrafluorethylens mit ausreichender Haftung nur aufwendig und dadurch kostspielig herzustellen. Die bei herkömmlichen, handelsüblichen Gleitlacken als Bindemittel verwendeten duromeren Kunstharze verlieren bei höheren Temperatur- und Druckbelastungen vor allem in extremen Anwendungsfällen ihre Elastizität, sie werden spröde, platzen von den Einfassungen ab und werden schließlich funktionslos.

Nach der DE-PS 35 27 833 hat man daher schon als Gleitbeschichtungen auf Einfassungen galvanische Dispersionsschichten auf der Basis von vor allem Nickel mit eingelagerten Festschmierstoffteilchen verwendet. Diese Schichten sind zwar entsprechend ihrer Natur thermisch hochbelastbar und dauerhaft, allerdings besitzen die relativ harten Schichten eine schlechte Anpassungsfähigkeit an die abzudichtenden Flächen und sind vielfach gasundicht. Darüber hinaus ist die Herstellung dieser Schichten relativ aufwendig und dadurch für diese Anwendungsfälle unwirtschaftlich.

Nach der DE-PS 36 18 786 hat man schon Gleitbeschichtungen mit Festschmierstoffen und einem Thermoplasten als Bindemittel hergestellt, bei denen vor allem auch zur Erzielung einer guten Festigkeit der zugegebene Festschmierstoffanteil zwischen 60 und 98 Gewichtsprozent beträgt, während der Erweichungspunkt des Thermoplastes oberhalb 250°C liegt. Diese Gleitbeschichtungen waren an sich überraschenderweise auch gegenüber hohen Temperaturen und Drücken beständig. Die verwendeten Thermoplaste, wie vor allem das bevorzugt verwendete Polyetheretherketon, sind in Lösungsmitteln nur sehr schwer löslich, so daß es in einem wirtschaftlichen Verfahren praktisch unmöglich ist, Gleitbeschichtungen aus Lösungen oder Schmelzen des Polyetheretherketons mit derartig hohen Anteilen an indispergierten Festschmierstoffen herzustellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Flachdichtung zu schaffen, deren Einfassungen durch eine Gleitbeschichtung wirkungsvoll geschützt ist, die auch im Dauerbetrieb bei gegebenenfalls extremer Druck- und Temperaturbelastung voll funktionsfähig bleibt, die auch nach Dauerbelastung noch eine gute Anpassung an die abzudichtenden Flächen und damit eine gute Gasabdichtung aufweist, und die einfach und dadurch wirtschaftlich auf die Einfassungsbleche mit guter Haftung auftragbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Gleitbeschichtung gelöst, welche als polymeres Bindemittel ein hochtemperaturbeständiges Polyamidimid- oder ein Polyimid-Kunstharz enthält und deren zugesetzter Festschmierstoff aus einem Gemisch von festen Molybdändisulfidteilchen und Polytetrafluorethylenteichen besteht.

In Versuchen wurden erfindungsgemäße Gleitbeschichtungen auf den Einfassungsschenkeln von Zylinderkopfdichtungen hergestellt, und die Zylinderkopfdichtungen wurden unter Betriebsbedingungen in Langzeitversuchen getestet. Dabei ergab sich, daß offensichtlich durch Synergismus des Zusammenwirkens der beiden Festschmierstoffe Polytetrafluorethylen und Molybdändisulfid die Gleitbeschichtung ein besonders gutes Gleitverhalten erhält. Dabei wurden auch bei extremen Temperaturbelastungen und Druckbelastungen über längere Betriebszeit die Beschichtungen nicht zerstört, die Gleitbeschichtungen behielten ihr gutes Gleitverhalten und Schäden an den Einfassungen wurden nicht festgestellt. Die Temperaturbelastbarkeit der Schicht lag dabei im Bereich zwischen 300 und 350°C, so daß die Beschichtungen auch bei extremen Motorbedingungen betriebssicher eingesetzt werden können.

Gleichzeitig neben dem Gleitverhalten wiesen die Schichten auch nach längerer Motorbelastung eine gute Gasabdichtung auf. Die Schichten sind selbst noch soweit elastisch verformbar, daß sie sich heim Einbau unter dem Dichtpressungsdruck den abzudichtenden Gegenflächen anpassen können und in diesem Bereich abdichten. Sowohl unter statischer Belastung als auch bei gleitender Bewegung der abzudichtenden Maschinenteile dichtet die Beschichtung während der gesamten Laufzeit des Motors optimal ab.

Festgestellt wurde ferner eine gute Haftung der erfindungsgemäßen Gleitbeschichtung auf dem Einfassungsblech und gegebenenfalls auch auf dem Weichstoff im Restflächenbereich der Dichtung. Die Chemikalienbeständigkeit der Beschichtung ist auch bei den extremen Temperaturen gut, so daß die Beschichtung weder durch heiße Verbrennungsgase aus dem Brennraum, noch durch Schmieröl und Kühlflüssigkeit zerstört wird. Die erfindungsgemäße Beschichtung kann daher gleichermaßen gut auf den metallischen Einfassungen an Brennraumöffnungen sowie Schmieröldurchgängen und Kühlmitteldurchgängen verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Beschichtung besitzt darüber hinaus ein ausgeprägtes Dehäsivverhalten, so daß die Einfassungsbeschichtungen nach dem Einsatz im Motor an den abzudichtenden Flächen nicht kleben und die Zylinderkopfdichtung zerstörungsfrei und gegebenenfalls wiederverwertbar ausgebaut werden kann. Die Beschichtung kann daher gegebenenfalls auch ganzflächig auf Dichtungen aus Weichstoff oder Metall als Antiklebbeschichtung und gegebenenfalls auch als Zerstörungsschutz aufgetragen werden.

Dadurch, daß die Beschichtung noch elastische Eigenschaften besitzt, ist es problemlos möglich, die Beschichtungsdispersion auf das rohe Metallblech durch Spritzen, Walzen oder Tauchen gegebenenfalls auch im Coil-Coating-Verfahren aufzutragen. Nach dem Trocknen und Einbrennen der Schicht auf dem Blech können die Einfassungen ausgestanzt und danach über die Öffnungsränder der Dichtung gezogen werden, ohne daß es zu Abplatzungen der Beschichtung kommt.

Die Beschichtung wird bevorzugt in einer Schichtdicke von 0,01 bis 0,1 mm aus einer Dispersion aufgetragen. Die Verhältnisse der Gewichtsanteile der Festschmierstoffe Polytetrafluorethylen und Molybdändisulfid in der Beschichtung liegen bevorzugt zwischen 2 : 1 und 1 : 2 und der Gesamtfestschmierstoffgehalt der Schicht liegt bevorzugt zwischen 60 und 90 Gewichtsprozent.

Durch die Erfindung ist somit eine Gleitbeschichtung für vor allem die Einfassungen von Öffnungsrändern bei Zylinderkopfdichtungen geschaffen, die die Einfassungen wirkungsvoll vor Zerstörungen unter Betriebsbedingungen schützt, wobei die Schicht auch bei extremen Motortemperaturen und Reibbelastungen nach längerer Betriebszeit auf Dauer wirksam bleibt. Die Beschichtung weist zugleich eine gute Gasabdichtung auf und sie ist wirtschaftlich auch in der Massenproduktion herstellbar. Durch das hohe Dehäsivverhalten kann die erfindungsgemäße Beschichtung auch als ganzflächige Beschichtung auf Zylinderkopfdichtungen oder ähnlich beanspruchten Dichtungen als der Klebrigkeit entgegenwirkender Überzug verwendet werden.

Claims (5)

1. Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung für Verbrennungskraftmaschinen, mit mindestens einer Bewehrung vorzugsweise einer Brennraumöffnung aus einer ringförmigen im Querschnitt etwa U-förmig über den Öffnungsrand gebogenen Einfassung, deren Schenkel auf der dem Zylinderkopf und/oder dem Motorblock zugewandten Seite mit einer die Gleitreibung herabsetzenden Beschichtung versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einem Polyamidimid- und/oder einem Polyimid-Kunstharz besteht, welches als Festschmierstoffzusatz ein Gemisch aus feinkörnigem bis pulvrigem Polytetrafluorethylen und feinkörnigem bis pulvrigem Molybdändisulfid enthält.

2. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtfestschmierstoffzusatz in der Beschichtung zwischen 60 und 90 Gewichtsprozent liegt.

3. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Festschmierstoffgemisch das Gewichtsverhältnis von Polytetrafluorethylen zu Molybdändisulfid zwischen 2 : 1 und 1 : 2 liegt.

4. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine Schichtdicke zwischen 0,01 und 0,1 mm besitzt.

5. Verwendung der Beschichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 als ein- oder beidseitige ganzflächige Antiklebbeschichtung auf Zylinderkopfdichtungen aus Metall oder Weichstoff.