DE102007057653A1

DE102007057653A1 - Metallische Flachdichtung

Info

Publication number: DE102007057653A1
Application number: DE102007057653A
Authority: DE
Inventors: Kurt Hoehe; Bernd Ruess; Matthias Laske
Original assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Current assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2009-06-10

Abstract

Metallische Flachdichtung mit wenigstens zwei Lagen und einer in die Flachdichtung integrierten Sensoranordnung, die ein Trägerelement, auf dem ein Sensorelement und wenigstens eine Leiterbahn angeordnet sind, und eine Membran aufweist, und wobei in einem Bereich, in dem das Sensorelement angeordnet ist, ein sensitiver Bereich definiert ist, wobei in einer Lage eine Aussparung vorgesehen ist, in der das Trägerelement angeordnet ist, und eine andere Lage wenigstens eine Sicke und eine Ausnehmung aufweist, so dass ein Kanal gebildet ist, über den ein Medienkompartiment für ein Medium mit dem sensitiven Bereich verbunden ist, wodurch das Medium an diesen heranführbar ist, und wobei die Membran in dem sensitiven Bereich eine Grenzfläche zum Medienkompartiment bildet, über die eine Zustandsgröße des Mediums an das Sensorelement weiterleitbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung mit wenigstens zwei Lagen und einer in die Flachdichtung integrierten Sensoranordnung, eine Verwendung einer solchen Flachdichtung sowie ein Sensorelement zur Verwendung in einer solchen Flachdichtung.
Aus DE 691 06 081 T2 ist eine Vorrichtung zum Erfassen von Verbrennungsdruck in einer Verbrennungskammer eines Verbrennungsmotors bekannt, wobei die Vorrichtung einen fest in eine Zylinderkopfdichtung integrierten Drucksensor, der an einer Druckerfassungsfläche anliegt, sowie einen Druckeinlass aufweist, über den der Verbrennungsdruck dem Drucksensor zuführbar ist. In diesem Zusammenhang ist zwar generell angesprochen, dass eine Leiterbahn vom Sensor zum Dichtungsaußenrand verlaufen soll, dabei kreuzt die Leiterbahn aber die Abdichtsicke. Hierdurch wirkt ein Druck auf die Leiterbahn ein, was im Betrieb die Lebenserwartung der Leiterbahn zwangsläufig stark verringert. Zudem wird nirgends eine Vermeidung von gegenseitigen Beeinträchtigungen zwischen der Signalweiterleitung und der Abdichtung konkretisiert.
Aus DE 199 13 092 A1 ist eine Zylinderkopfdichtung mit einem Sensormodul bekannt, wobei ein als Thermoelement ausgebildetes Sensorelement des Sensormoduls lanzenartig ausgebildet ist und bei Montage des Sensormoduls in einen Schlitz in der Flachdichtung eingeschoben werden kann. Eine weitere metallische Flachdichtung mit einem fest darin integrierten Sensorelement ist aus DE 103 57 974 B4 bekannt.
In beiden Schriften können die Vorgänge in der Verbrennungskammer nur indirekt gemessen werden, da die gesamte Sensoreinrichtung auf der dem Brennraum abgewandten Seite der den Brennraum abdichtenden Sicke angeordnet ist.
Wie der Stand der Technik zeigt, werden in jüngster Zeit metallische Flachdichtungen entwickelt, die über in die Flachdichtung integrierte Sensoren das Erfassen von Messdaten für an der Flachdichtung auftretende Parameter, wie Druck und Temperatur, ermöglichen. Solche Messungen werden beispielsweise in der Nähe von Brennräumen von Verbrennungsmotoren, in Abgassystemen oder für die Ladeluft, insbesondere in aufgeladenen Motoren, gewünscht.
Die bisher bekannten metallischen Flachdichtungen mit integriertem Sensor sind jedoch dahingehend problematisch, dass sich durch die Integration eines Sensors die Dickenabmessung bzw. Einbaudicke der Flachdichtung in unerwünschtem Ausmaß erhöht. Dies kann insbesondere bei Zylinderkopfdichtungen zu Problemen führen, da die Zylinderkopfdichtung über ihre Einbaudicke Einfluss auf Motorparameter wie z. B. die Verdichtung hat.
Üblicherweise übersteigt die Dickenabmessung allein eines Distanzbleches (Sensorlage) der Flachdichtung, in welches ein Schlitz oder ein Loch eingebracht ist, 3 mm. Während der Drucksensor selbst noch einigermaßen platzsparend bzw. höhesparend eingebracht werden kann, „frisst" die Herausleitung des Sensorsignals enorm an Einbaudicke, da Leiterbahnen sowohl (elektrisch) isoliert (gegenüber dem Stahl der Dichtungslagen und gegenüber flüssigen und gasförmigen Medien) als auch druckfrei in die Flachdichtung, wie z. B. eine Zylinderkopfdichtung, integriert werden müssen.
Ein weiterer Nachteil bei den bisher bekannten metallischen Flachdichtungen mit integriertem Sensor besteht darin, dass der Sensor entweder nicht austauschbar oder, insbesondere aufgrund seiner Position, nicht für Druckmessungen geeignet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine metallische Flachdichtung mit einer in die Flachdichtung integrierten Sensoranordnung bereitzustellen, wobei die Flachdichtung eine reduzierte Einbaudicke aufweist.
Dies wird mit einer metallischen Flachdichtung gemäß Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Sensoranordnung zur Verwendung in einer metallischen Flachdichtung bereitzustellen, welche so in die Flachdichtung integrierbar ist, dass ein Sensorelement der Sensoranordnung austauschbar ist.
Dies wird mit einer Sensoranordnung gemäß Anspruch 23 erreicht. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Sensoranordnung ist in Anspruch 24 definiert.
Gemäß der Erfindung weist eine metallische Flachdichtung wenigstens zwei Lagen und eine in die Flachdichtung integrierte Sensoranordnung auf. Die Sensoranordnung weist ein Trägerelement, auf dem ein Sensorelement zum Erzeugen eines Messsignals und wenigstens eine Leiterbahn zum Übertragen des Messsignals angeordnet sind, und eine Membran auf, wobei in einem Bereich der Sensoranordnung, in dem das Sensorelement angeordnet ist, ein sensitiver Bereich der Sensoranordnung definiert ist. In einer ersten Lage ist eine Aussparung vorgesehen, in der das Trägerelement angeordnet ist. Eine zweite Lage weist wenigstens eine von einer Sicke umgebene Ausnehmung auf, so dass ein Kanal gebildet ist, über den ein Medienkompartiment für ein mittels der Flachdichtung gegen Austreten zu sicherndes Medium mit dem sensitiven Bereich der Sensoranordnung verbunden ist, wodurch das Medium an den sensitiven Bereich heranführbar ist. Die Membran bildet in dem sensitiven Bereich eine Grenzfläche zum Medienkompartiment, über die eine Zustandsgröße des Mediums an das Sensorelement weiterleitbar ist.
Das Medienkompartiment kann erfindungsgemäß beispielsweise ein einen Brennraum umschließender Durchgangsöffnungsbereich einer Zylinderkopfdichtung, ein einen Abgaskanal umschließender Durchgangsöffnungsbereich oder ein Einlasskrümmer in einem Zylinderkopf sein. Natürlich ist es auch denkbar, dass das Medienkompartiment keine Durchgangsöffnung umschließt, wenn das Medium z. B. nicht durch die Flachdichtung hindurchzuleiten ist und die Flachdichtung z. B. nur zum Realisieren eines Messpunktes oder in Verbindung mit einem Endverschluss verwendet ist.
Das Medium können beispielsweise Brenngase in einem Verbrennungsmotor, dessen Abgase, zuzuführende Luft oder z. B. auch Flüssigkeiten, wie z. B. Kühlwasser eines Verbrennungsmotors, sein. Andere Medien sind natürlich denkbar.
Bevorzugt ist die zweite Lage eine Aktivlage.
Aktivlagen können im Rahmen der Erfindung Lagen aus Federstahl, insbesondere aus Edelstahl, sein. Aktivlagen können für die Dichtfunktion neben einer oder mehreren Sicken auch noch eines oder mehrere Stopperelemente, d. h. Verformungsbegrenzer für diese Sicke(n), aufweisen. Bevorzugt sind dabei geprägte Stopper, wie sie z. B. in der WO 01/96768 , EP 1 298 364 , EP 1 693 605 , US 7,204,491 , DE 10 2005 025 942 oder in den Anmeldungen EP 07/008321 und EP 07/020453 der Anmelderin offenbart sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine dritte Lage vorgesehen, so dass die erste Lage zwischen der zweiten Lage und der dritten Lage angeordnet ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die dritte Lage eine Aktivlage.
Gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung ist die erste Lage eine Distanzlage.
Distanzlagen sind im Rahmen der Erfindung Lagen aus Material mit hoher Zugfestigkeit, insbesondere aus nichtfederndem Stahl, wobei diese Lagen bevorzugt eine größere Materialstärke als Aktivlagen aufweisen. Prinzipiell können Aktivlagen ebenfalls Verformungsbegrenzungselemente enthalten, wie z. B. in der DE 10 2006 034 784 der Anmelderin gezeigt ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Membran an dem Trägerelement auf einer dem Kanal zum Medienkompartiment zugewandten Vorderseite dessen gebildet, wobei das Sensorelement auf eine dem Kanal abgewandte Rückseite des Trägerelements aufgebracht ist.
In Weiterbildung dessen ist die erste Lage innerhalb des Kanals im sensitiven Bereich ausgespart.
In Weiterbildung dessen sind das Trägerelement und die erste Lage benachbart zum ausgesparten Bereich der ersten Lage miteinander mediendicht und mechanisch beständig verbunden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Membran von einer der Lagen gebildet. Dabei ist eine dritte Lage vorgesehen, welche zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage angeordnet ist. Diese dritte Lage bildet dabei die Membran.
Bevorzugt ist das Trägerelement bewegbar in der Aussparung aufgenommen, so dass das Trägerelement aus der Flachdichtung entfernt und wieder in diese eingeschoben werden kann. Vorteilhafterweise ist das Trägerelement dabei so ausgeführt, dass es federnde Eigenschaften aufweist und sich beim Einschieben an die Oberfläche anpassen kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die dritte Lage eine Distanzlage.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die dritte Lage auf einer dem Kanal zum Medienkompartiment zugewandten Vorderseite im sensitiven Bereich eingeprägt, so dass auf deren Vorderseite ein Vertiefungsabschnitt gebildet ist und auf einer dem Kanal abgewandten Rückseite im sensitiven Bereich ein Erhöhungsabschnitt gebildet ist.
In Weiterbildung dessen ist das Trägerelement auf einer der Rückseite der dritten Lage zugewandten Vorderseite im sensitiven Bereich eingeprägt, so dass auf dessen Vorderseite ein zu dem Erhöhungsabschnitt der dritten Lage komplementärer Vertiefungsabschnitt gebildet ist, in dem der Erhöhungsabschnitt lösbar in Eingriff ist.
In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass dadurch, dass an dem Trägerelement der Vertiefungsabschnitt vorgesehen ist, der beim Einschieben des Trägerelements mit dem Erhöhungsabschnitt der dritten Lage in Eingriff gelangt, einerseits eine sichere Fixierung des Trägerelements in der Flachdichtung und andererseits ein taktil fühlbarer Rastpunkt für das Trägerelement bereitgestellt ist, wodurch einem Monteur des Trägerelements die Montage erleichtert wird.
Bevorzugt ist das Trägerelement in Form einer Lanze, insbesondere in Form eines Streifens ausgebildet.
In Weiterbildung dessen ist das Sensorelement an einem Längsende des Trägerelements angeordnet, wobei das andere Längsende des Trägerelements an einem Flachdichtungsaußenrand aus der Flachdichtung vorsteht. Die wenigstens eine Leiterbahn erstreckt sich von dem Sensorelement aus längs des Trägerelements bis zum anderen Längsende des Trägerelements hin, wobei bevorzugt an dem anderen Längsende des Trägerelements ein elektrischer Verbinder vorgesehen ist, der elektrisch an die wenigstens eine Leiterbahn angeschlossen ist.
In Weiterbildung dessen ist der elektrische Verbinder als Stecker oder als Buchse ausgeführt.
Gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung ist der elektrische Verbinder als Spritzgussteil an das Trägerelement angegossen.
Gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung ist das Sensorelement als Drucksensor, Temperatursensor oder als Ladungskonzentrationssensor, wie z. B. als Ionenkonzentrationssensor, ausgeführt.
Die erfindungsgemäße Flachdichtung ist beispielsweise als Zylinderkopfdichtung, als Abgasdichtung oder als Einlasskrümmerdichtung ausgebildet. Hierbei kann generell zwischen Dichtungen mit und Dichtungen ohne Kühlmittelführung beziehungsweise Kühlmittelöffnungen unterschieden werden. Dichtungen, die neben Gasen auch noch Kühlmittel abdichten müssen, sind insbesondere Zylinderkopfdichtungen, aber beispielsweise auch wassergekühlte Abgaskrümmerdichtungen, wie sie häufig bei Schiffsmotoren eingesetzt werden. Gemäß der für diese Anwendungsfälle bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die metallische Flachdichtung eine dritte Lage auf.
Die erste Lage ist bevorzugt als Distanzlage ausgebildet und zwischen der zweiten und dritten Lage angeordnet. Die dritte Lage weist eine Aussparung auf, die vom Außenrand der Dichtung bis in den sensitiven Bereich reicht, die Aussparung wird von einer Sicke umgeben. Die Sicke ist dabei bevorzugt so ausgebildet, dass sie weiter entlang der Außenkante der Dichtung verläuft und somit für eine Abdichtung der Kühlmittel sorgt. Im Bereich der Aussparung wird der Träger, d. h. Messelement und Leiterbahn aufgenommen. Die Sicke, die von Dichtungsaußenrand um den sensitiven Bereich herum wieder in Richtung des Dichtungsaußenrandes verläuft, kreuzt die Leiterbahn nicht. Auf der anderen Seite der Distanzlage verläuft in der zweiten Lage eine Sicke, die vom Medienkompartiment um den sensitiven Bereich herum und wieder in Richtung des Medienkompartiments geführt ist. Durch ihre Duktilität bewirkt diese Distanzlage, dass die Linienpressung der Sicke jeweils nur über den Bereich zwischen abzudichtendem Bauteil und erster Lage, d. h. Distanzlage, wirkt. Die Sicke der zweiten Lage muss zwar die Leiterbahn prinzipiell kreuzen, ihre Linienpressung wirkt aber nur bis zur Distanzlage, wird von dieser also abgeschirmt, und wirkt somit nicht auf die Leiterbahn ein. Weder Leiterbahn noch Messelement erfahren somit jedweden Druck von den Dichtlinien, wodurch ihre Dauerhaltbarkeit gesichert wird.
Sowohl bei dieser Ausführungsform als auch bei der ohne zusätzliche Kühlmittelsicken kann die Membran Teil einer Dichtungslage sein oder als separates Bauteil ausgebildet sein. Entsprechend gibt es beide Varianten (mit und ohne Kühlmittelabdichtung) in Untervarianten mit oder ohne austauschbare Sensoranordnung.
Die o. g. Sensoren können piezoresistive, resistive oder piezoelektrische Elemente bzw. Schaltungen usw. aufweisen. Die Sensoren können beispielsweise in Dick- oder Dünnschichttechnik aufgebracht werden. Jeder für die jeweils beabsichtigte Messung geeignete Sensortyp ist denkbar.
Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass eine erfindungsgemäße Flachdichtung gemäß einer der zuvor genannten Ausgestaltungen für Temperaturmessungen, Druckmessungen oder Ladungskonzentrationsmessungen an Medien verwendet wird.
Gemäß der Erfindung weist eine Sensoranordnung zur Verwendung in einer metallischen Flachdichtung mit wenigstens zwei Lagen auf: ein lanzenförmiges Trägerelement mit einem ersten Längsende, ein Sensorelement zum Erzeugen eines Messsignals, wobei das Sensorelement an dem ersten Längsende an dem Trägerelement angebracht ist, wenigstens eine Leiterbahn und einen elektrischen Verbinder an einem zweiten Längsende des Trägerelements, wobei der Verbinder und das Sensorelement zum Übertragen des Messsignals über die Leiterbahn elektrisch verbunden sind, wobei das Trägerelement eine solche Abmessung aufweist, dass das Trägerelement lösbar in eine Aussparung in wenigstens einer Lage der Flachdichtung einschiebbar ist, und wobei das erste Längsende des Trägerelements eingerichtet ist zum kontaktierenden Zusammenwirken mit einer in einem Eingeschoben-Zustand des Trägerelements zu diesem benachbarten Lage der Flachdichtung, so dass dem Sensorelement über diese Lage eine Zustandsgröße eines mittels der Flachdichtung gegen Austreten zu sichernden Mediums zum Messen dieser Zustandsgröße zuführbar ist.
In Weiterbildung dessen ist die Zustandsgröße ein Druck, eine Temperatur oder eine Ladungskonzentration, insbesondere eine Ionenkonzentration.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Trägerelement eine Membran auf und auf seiner Rückseite sind z. B. für Druckmessungen piezoresistive Messelemente in Dünnschichttechnik aufgedampft. Sobald Druck an der Membran ansteht, wird die Membran elastisch verbogen, wobei durch eine Längen- und Querschnittsänderung der piezoresistiven Meßelemente z. B. Druckwerte ermittelt werden können.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Sensor mediendicht bzw. gasdicht und mechanisch beständig mit einer Distanzlage der Flachdichtung verschweißt, wobei spezielle Sickenführungen ermöglichen, dass Gasdruck zur Membran und über diese auf das Sensorelement gelangt und dennoch ein dichtes System gewährleistet ist.
Diese Ausgestaltung der Erfindung realisiert eine metallische Flachdichtung mit stark reduzierter Einbaudicke, wobei jedoch das Trägerelement nicht austauschbar ist.
Gemäß einer hierzu alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist das Trägerelement austauschbar. Dabei ist die Sensorfunktion aufgeteilt, d. h. zum einen in die Funktion „Membran" und zum anderen in die Funktion „Elektronik mit Sensorelement". Die Funktion „Membran" ist hier einer Distanzlage zugeordnet, womit die Membran zwar selbst nicht austauschbar ist, aufgrund der Belastbarkeit und Robustheit der Distanzlage aber nicht zerstörbar ist, so dass auf die Austauschbarkeit der Membran verzichtet werden kann.
Die Funktion „Elektronik mit Sensorelement" ist einem separaten Trägerelement zugeordnet, welches durch einfaches Herausziehen bzw. Hineinschieben ausgetauscht werden kann. Bevorzugterweise wird auch diese Funktion von einer sensitiven Oberflächenmembran abgegrenzt, die im eingebauten Zustand an der Rückseite der Membran in der Distanzlage anliegt. Das Trägerelement ist über Schrauben an Laschen an dem Flachdichtungsaußenrand befestigt.
Aufgrund der Ausbildung der Membran in der Distanzlage kann auf ein Einschweißen der Membran verzichtet werden, ohne im Hinblick auf das Abdichtpotential Nachteile zu erleiden. Hierdurch kann auf die für das Schweißen bei der nicht-austauschbaren Variante benötigte zusätzliche Einbauhöhe verzichtet werden. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung kann das Trägerelement somit sehr dünn ausgeführt sein.
Diese Ausgestaltung der Erfindung kombiniert vorteilhaft eine reduzierte Einbaudicke der Flachdichtung mit einer Austauschbarkeit des Trägerelements. Mit anderen Worten ist das Sensorelement nicht direkt in Kontakt mit z. B. heißen Brenngasen, wodurch kein Dichtschweißen erforderlich ist. Die Flachdichtung kann deutlich dünner ausgeführt werden (gemäß einer Ausführungsform z. B. 1,7 mm). Das Trägerelement ist an einem Längsende mit einem Stecker umspritzt und kann als Zulieferteil bezogen werden und in eine erfindungsgemäß angepasste Flachdichtung integriert werden.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
1 zeigt eine perspektivische geschnittene Ansicht eines Abschnitts der metallischen Flachdichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
2 umfasst die 2A und 2B, welche seitliche Schnittansichten der Flachdichtung von 1 zeigen.
3 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Flachdichtung von 1.
4 zeigt schematisch die zweiteilige Ausführung von Trägerelement und Membran gemäß der Ausführungsform von 1.
5 zeigt eine perspektivische geschnittene Ansicht eines Abschnitts der metallischen Flachdichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
6 zeigt eine seitliche Schnittansicht der Flachdichtung von 5.
7 zeigt schematisch die einteilige Ausführung von Trägerelement und Membran gemäß der Ausführungsform von 5.
8 zeigt eine perspektivische geschnittene Ansicht eines Abschnitts der metallischen Flachdichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
Nun wird zur Beschreibung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung (im Folgenden einfach „Flachdichtung") auf die 1 bis 4 Bezug genommen. Gemäß dieser Ausführungsform ist eine Flachdichtung 1 als Zylinderkopfdichtung für einen wassergekühlten Verbrennungsmotor eingerichtet.
Die Flachdichtung 1 weist fünf Lagen 10, 20, 30, 40, 50 und eine in die Flachdichtung 1 integrierte Sensoranordnung 60 auf.
In den 1 bis 3 sind die oberen beiden Lagen Aktivlagen 10 und 50, ist die dritte Lage von oben eine Distanzlage 30 und sind die unteren beiden Lagen Aktivlagen 40 und 20 der Flachdichtung 1.
Die Sensoranordnung 60 weist ein lanzenförmiges bzw. streifenförmiges Trägerelement 63, auf dem ein Sensorelement 64 in Form eines Drucksensors zum Erzeugen eines Messsignals und wenigstens eine Leiterbahn (nicht dargestellt) zum Übertragen des Messsignals angeordnet sind, und eine elastische Membran 61 auf, die gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung von der Distanzlage 30 gebildet ist.
In 4 ist zur Erläuterung der zweiteiligen Ausführung der Sensoranordnung 60 die Kombination aus einer in einem integralen Abschnitt der Distanzlage 30 ausgebildeten Membran 61 und einem Trägerelement 63 mit Sensorelement 64 schematisch dargestellt.
In einem Bereich der Sensoranordnung 60, in dem das Sensorelement 64 angeordnet ist, ist ein sensitiver Bereich S der Sensoranordnung 60 definiert (siehe 1).
In der obersten Aktivlage 10, welche gemäß dieser Ausführungsform eine Decklage bzw. ein Deckblech der Flachdichtung 1 ist, ist eine Sicke 11 (Brennraumsicke) vorgesehen, die sich von einem Durchgangsöffnungsbereich (Medienkompartiment) A für ein mittels der Flachdichtung 1 gegen Austreten zu sicherndes Brenngas aus in Richtung zum sensitiven Bereich S der Sensoranordnung 60 und um den sensitiven Bereich S herum sowie dann wieder in Richtung zum Durchgangsöffnungsbereich A hin erstreckt.
Ferner ist in der obersten Aktivlage 10 in einem von der Sicke 11 umschlossenen Bereich eine Ausnehmung 12 (siehe 3) vorgesehen, welche sich von dem Durchgangsöffnungsbereich A aus bis zu dem sensitiven Bereich S hin erstreckt.
In der zwischen der Distanzlage 30 und der obersten Aktivlage 10 angeordneten Aktivlage 50 ist eine zu der Ausnehmung 12 in der obersten Aktivlage 10 korrespondierende Ausnehmung 52 vorgesehen. Durch die beiden Ausnehmungen 12, 52 in den beiden oberen Aktivlagen 10 und 50 ist in der Flachdichtung 1 ein Kanal gebildet, durch den hindurch im Betriebsfall das Brenngas an den sensitiven Bereich S heranführbar ist.
Die zur obersten Aktivlage 10 benachbarte Aktivlage 50 weist eine Sicke 51 (Brennraumsicke) auf, die in ihrem Verlauf zu der Sicke 11 in der obersten Aktivlage 10 korrespondiert und mit dieser zusammenwirkt, wobei die Prägerichtungen der beiden Sicken 11, 51 entgegengesetzt bzw. aufeinander zu verlaufen. Innerhalb der Längsausdehnung der Dichtung weisen die beiden oberen Aktivlagen 10, 50 dieselbe Sickenführung auf. Dabei ist nur angedeutet, dass sich die Sicken 11 und 51 in ihrem weiteren Verlauf beabstandet zum und entlang des Brennraumrandes fortsetzen.
Benachbart zu dem Durchgangsöffnungsbereich A weist die zur obersten Aktivlage 10 benachbarte Aktivlage 50 einen geprägten Verformungsbegrenzer 53 für die Sicken 11 und 51 auf, der als wellenförmige Profilierung ausgebildet ist (Wellen-Stopper).
In der Distanzlage 30 ist die Membran 61 als Prägung ausgebildet und derart angeordnet, dass sich die Membran 61 innerhalb der Ausnehmungen 12, 52 in den beiden oberen Aktivlagen 10, 50 befindet.
In den 1 bis 3 ist in der untersten Aktivlage 20, welche gemäß dieser Ausführungsform eine Bodenlage bzw. ein Bodenblech der Flachdichtung 1 ist, eine Sicke 21 (Kühlmittelsicke – siehe 3) ausgebildet, die von einem Flachdichtungsaußenrand R (siehe 1) aus um die Sensoranordnung 60 herum und dann wieder in Richtung zu dem Flachdichtungsaußenrand R hin verläuft. Mit anderen Worten ist die Sicke 21 in der untersten Aktivlage 20 so ausgebildet, dass sie das Trägerelement 63 und die Membran 61 umkurvt. Es ist nur angedeutet, dass sich die Sicke 21 entlang des Dichtungsaußenrandes fortsetzt. Sie kann dabei beispielsweise entlang des gesamten Dichtungsaußenrandes weitergeführt sein oder – so sich an anderen Medienkompartimenten weitere Sensoranordnungen befinden – auf vergleichbare Weise um diese herumgeführt werden. Ferner ist in der untersten Aktivlage 20 benachbart zum Durchgangsöffnungsbereich A eine weitere Sicke 23 (Brennraumsicke) vorgesehen, die den Durchgangsöffnungsbereich A komplett umschließt bzw. konzentrisch dazu verläuft.
Darüber hinaus ist in der untersten Aktivlage 20 eine Aussparung 22 so ausgebildet, dass sie zu der Form des Trägerelements 63 korrespondiert. Mit anderen Worten ist die Aussparung 22 in der untersten Aktivlage 20 so ausgebildet, dass sie das Trägerelement 63 umkurvt.
In der zwischen der Distanzlage 30 und der untersten Aktivlage 20 vorgesehenen Aktivlage 40 ist eine zu der Form des Trägerelements 63 und der Aussparung 22 in der untersten Aktivlage 20 korrespondierend verlaufende Aussparung 42 vorgesehen.
Ferner ist in der zur untersten Aktivlage 20 benachbarten Aktivlage 40 benachbart zum Durchgangsöffnungsbereich A eine Sicke 43 (Brennraumsicke) vorgesehen, die den Durchgangsöffnungsbereich A umschließt bzw. konzentrisch dazu verläuft und die mit der Sicke 23 in der untersten Aktivlage 20 zusammenwirkt. Die Prägerichtungen der beiden Sicken 23, 43 verlaufen entgegengesetzt bzw. aufeinander zu. Innerhalb der Längsausdehnung der Dichtung weisen die beiden Sicken 23, 43 dieselbe Sickenführung auf. Andererseits sind die Sicken 11, 51 zu den Sicken 21, 41 komplementär um den sensitiven Bereich S herum geführt. Während auf der einen Seite der Distanzlage 30 die Sicken 11 und 51 vom Rand des Medienkompartiments entlang der Ausnehmung 12, 52 und den sensitiven Bereich S herum und wieder zurück zum Rand des Medienkompartiments geführt sind, sind auf der anderen Seite der Distanzlage 30 die Sicken 21 und 41 vom Außenrand der Dichtung entlang der Aussparung 22, 42 um den sensitiven Bereich S herum und wieder zurück in Richtung des Dichtungsaußenrands geführt. Die Sicken 21 und 41 sind dabei um die Leiterbahn und das Sensorelement 64 herum geführt. Die Sicken 11 und 51 kreuzen zwar den Verlauf der Leiterbahn, sind aber auf der anderen Seite der Distanzlage 30 angeordnet, so dass ihre Linienpressung nicht auf die Leiterbahn einwirkt. Zusätzlich sorgen die Sicken 23 und 43 für die Abdichtung des Medienkompartiments.
Die Abdichtung des Medienkompartiments resultiert also aus dem Zusammenspiel der Sicken 11, 51, der Distanzlage 30 und der Sicken 23, 43.
Die Abdichtung der nicht dargestellten Kühlmittelöffnungen (und vergleichbarer Öffnungen) erfolgt mittels des Zusammenspiels der Sicke 21, der Distanzlage 30 und ggf. vorhandener Sicken (nicht dargestellt), die die betreffenden Öffnungen einzeln oder mehrere von ihnen zusammen in mindestens einer der Dichtungslagen 10, 50 umgeben.
Darüber hinaus ist in der zur untersten Aktivlage 20 benachbarten Aktivlage 40 benachbart zum Durchgangsöffnungsbereich A und konzentrisch dazu ein Verformungsbegrenzer 41 in Form eines Wellen-Stoppers vorgesehen.
Wie insbesondere in den 1 und 2 zu sehen, ist das Trägerelement 63 der Sensoranordnung 60 bewegbar in den Aussparungen 22 und 42 der beiden unteren Aktivlagen 20 und 40 aufgenommen, so dass das Trägerelement 63 mit dem Sensorelement 64 aus der Flachdichtung 1 herausgezogen und wieder in diese eingeschoben werden kann. Mit anderen Worten kann ein z. B. defektes Sensorelement 64 durch einfaches Herausziehen des Trägerelements 63 und Einschieben eines anderen Trägerelements 63 mit einem intakten Sensorelement 64 ersetzt werden.
Das Sensorelement 64 ist an einem Längsende 63a des Trägerelements 63 und zu dem Membranelement 61 korrespondierend angeordnet, so dass die Membran 61 und das Sensorelement 64 den sensitiven Bereich S der Sensoranordnung 60 definieren.
Die Distanzlage 30 ist im Bereich der Membran 61 auf einer dem Kanal zum Durchgangsöffnungsbereich A zugewandten Vorderseite eingeprägt, so dass auf deren Vorderseite ein Vertiefungsabschnitt 61a gebildet ist und auf einer dem Kanal abgewandten Rückseite ein Erhöhungsabschnitt 61b gebildet ist.
Durch diese Ausgestaltung ist die Membran 61 mit ihrem Erhöhungsabschnitt 61b spielfrei gegen das Sensorelement 64 vorgespannt, so dass durch den Druck des Brenngases in einem Zylinderkopf hervorgerufene, elastische Verformungen der Membran 61 auf das Trägerelement 63 und auf das als Drucksensor ausgebildete Sensorelement 64 übertragen werden können. Das Sensorelement 64, welches gemäß dieser Ausführungsform aufgedampfte piezoresistive Messelemente aufweist, kann somit ein zu der Verformung und damit zum Druck korrespondierendes Messsignal erzeugen.
Wie insbesondere in den 1 und 2 zu sehen, steht das andere Längsende 63b des Trägerelements 63 an dem Flachdichtungsaußenrand R aus der Flachdichtung 1 vor.
Auf dem Trägerelement 63 sind nicht dargestellte, elektrische Leiter in Form von Leiterbahnen vorgesehen, wobei die Leiterbahnen elektrisch mit dem Sensorelement 64 verbunden sind und sich von diesem aus längs des Trägerelements 63 bis zum anderen Längsende 63b des Trägerelements 63 hin erstrecken. Zu diesem Zweck ist auf dem Trägerelement 63 die mindestens eine Leiterbahn, z. B. in Dünnschichttechnik aufgedampft.
An das aus der Flachdichtung 1 vorstehende Längsende 63b des Trägerelements 63 ist ein elektrischer Verbinder 65 in Form eines als Spritzgussteil ausgeführten Steckers angegossen, wobei der Verbinder 65 elektrisch an die Leiterbahnen angeschlossen ist. Über den Verbinder 65 kann das Sensorelement 64 somit im Betriebsfall an eine nicht dargestellte Steuervorrichtung angeschlossen werden, welche das Sensorelement 64 elektrisch ansteuern und elektrische Messsignale des Sensorelements 64 in Druckmesswerte umwandeln kann.
Mit anderen Worten weist die Sensoranordnung 60 der Flachdichtung 1 das lanzenförmige bzw. streifenförmige Trägerelement 63 mit zwei Längsenden 63a, 63b, das Sensorelement 64 zum Erzeugen eines Messsignals, wobei das Sensorelement 64 an dem einen Längsende 63a an dem Trägerelement 63 angebracht ist, Leiterbahnen sowie einen elektrischen Verbinder 65 auf, der an dem anderen Längsende 63b des Trägerelements 63 angebracht ist.
Der Verbinder 65 und das Sensorelement 64 sind zum Übertragen des Messsignals über die Leiterbahnen elektrisch miteinander verbunden.
Das Trägerelement 63 weist eine solche Abmessung auf, dass es lösbar in die Aussparungen 22, 42 in den Aktivlagen 20, 40 der Flachdichtung 1 einschiebbar ist.
Das erste Längsende 63a des Trägerelements 63 ist eingerichtet zum kontaktierenden Zusammenwirken mit der im Eingeschoben-Zustand des Trägerelements 63 zu diesem benachbarten Distanzlage 30 der Flachdichtung 1, so dass dem Sensorelement 64 über die Distanzlage 30 der Druck des Brenngases in einem Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors zum Messen zuführbar ist.
Gemäß einer nicht dargestellten, alternativen Ausführungsform zu der ersten Ausführungsform ist das Trägerelement 63 auf einer der Rückseite der Distanzlage 30 zugewandten Vorderseite im sensitiven Bereich S eingeprägt, so dass auf dessen Vorderseite ein zu dem Erhöhungsabschnitt 61b der Membran 61 komplementärer Vertiefungsabschnitt gebildet ist, in dem der Erhöhungsabschnitt 61b lösbar in Eingriff ist.
Da gemäß dieser Alternative an dem Trägerelement 63 ein Vertiefungsabschnitt vorgesehen ist, der beim Einschieben des Trägerelements 63 mit dem Erhöhungsabschnitt 61b der Distanzlage 30 in Eingriff gelangt, ist einerseits eine sichere Fixierung des Trägerelements 63 in der Flachdichtung 1 und andererseits ein taktil fühlbarer Rastpunkt für das Trägerelement 63 bereitgestellt, wodurch einem Monteur des Trägerelements 63 die Montage erleichtert wird. Bevorzugt ist das Trägerelement dabei so ausgeführt, dass es federnde Eigenschaften hat.
Nun wird unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 eine Flachdichtung 1' gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Die Flachdichtung 1' gemäß der zweiten Ausführungsform ist, bis auf einige Unterschiede, die im Folgenden beschrieben werden, genauso wie die Flachdichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet, wobei den Bezugszeichen der entsprechenden Elemente der Flachdichtung 1' ein Apostroph (') hinzugefügt ist. Für Elemente der Flachdichtung 1', denen in den 5 bis 7 der Übersichtlichkeit halber kein Bezugszeichen zugeordnet ist, ist auf das entsprechende Bezugszeichen ohne Apostroph (') in den 1 bis 4 zurückzugreifen und gedanklich ein Apostroph hinzuzufügen.
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass die Flachdichtung 1' in den 5 und 6 im Vergleich zu der Flachdichtung 1 der 1 bis 3 umgekehrt dargestellt ist, so dass die beiden oberen Aktivlagen 10' und 50' (im Folgenden weiter als obere Aktivlagen 10', 50' bezeichnet) der Flachdichtung 1' in den 5 und 6 als untere Lagen zu sehen sind und die beiden unteren Aktivlagen 20' und 40' (im Folgenden weiter als untere Aktivlagen 20', 40' bezeichnet) der Flachdichtung 1' in den 5 und 6 als obere Lagen zu sehen sind.
Wie in 5 gezeigt, ist bei der Flachdichtung 1' gemäß der zweiten Ausführungsform zusätzlich auf einer den beiden unteren Aktivlagen 20' und 40' zugewandten Seite der Distanzlage 30' eine zu der Form des Trägerelements 63' und den Aussparungen 22' und 42' in den beiden unteren Aktivlagen 20', 40' korrespondierend verlaufende Aussparung 32' vorgesehen. Die Aussparung 32' in der Distanzlage 30 verläuft im Gegensatz zu den Aussparungen 22', 42' in den beiden unteren Aktivlagen 20', 40' nicht durch die gesamte Dickenabmessung der Distanzlage 30' hindurch.
Genauer gesagt weist gemäß dieser Ausführungsform die Distanzlage 30' eine Dickenabmessung von etwa 1 bis 1,5 mm, bevorzugt 1,2 mm auf, wobei die Aussparung in der Distanzlage 30' eine Tiefe von 0,5 bis 1 mm, bevorzugt etwa 0,7 mm hat. Ferner weist gemäß dieser Ausführungsform das Trägerelement 63' eine Dickenabmessung von etwa 1 mm auf und weisen die beiden unteren Aktivlagen 20', 40' jeweils eine Dickenabmessung von beispielsweise 0,2 bis 0,25 mm auf.
Somit ist das Trägerelement 63' im Einbauzustand in den Aussparungen 22', 42', 32' um etwa 0,5 bis 1 mm, bevorzugt 0,7 mm versenkt in der Flachdichtung 1' aufgenommen.
Wie in 7 gezeigt, ist das Trägerelement 63' der Sensoranordnung 60' gemäß der zweiten Ausführungsform als eine Einheit mit der Membran 61' als metallisches (oder gemäß einer Alternative als keramisches) lanzenförmiges bzw. streifenförmiges Element ausgebildet.
Die Membran 61' ist an dem Trägerelement 63' auf einer dem Kanal zum Durchlassöffnungsbereich A bzw. der Distanzlage 30' zugewandten Vorderseite dessen als kreisrunder Vertiefungsabschnitt 61a' ausgebildet, wobei das Sensorelement 64' auf eine dem Kanal abgewandte Rückseite des Trägerelements 63' aufgebracht ist.
Wie in 5 gezeigt, ist gemäß der zweiten Ausführungsform die Distanzlage 30' in dem sensitiven Bereich S in Form einer Durchgangsöffnung 33' ausgespart, so dass über die Ausnehmungen 12' und 52' der beiden oberen Aktivlagen 10' und 50' und die Durchgangsöffnung 33' ein Kanal für das Brenngas vom Brennraum aus zu der Membran 61' hin bereitgestellt ist.
Um den Kanal im Querschnitt noch zu vergrößern, ist gemäß einer nicht gezeigten, alternativen Gestaltung in der Distanzlage 30' auf der dem Kanal zum Durchgangsöffnungsbereich A zugewandten Vorderseite zusätzlich noch eine vom Durchgangsöffnungsbereich A ausgehende und bis zur Durchgangsöffnung 33' in der Distanzlage 30' reichende Nut vorgesehen.
Um das Trägerelement 63' in seiner Position zu fixieren und eine gasdichte und bis etwa 300 bar, zumindest aber bis etwa 260 bar mechanisch beständige Verbindung zwischen dem Trägerelement 63' und der Distanzlage 30' herzustellen, ist benachbart zu der Durchgangsöffnung 33' in der Distanzlage 30' eine kreisrunde Laserschweißung SW vorgesehen, welche durch einen 0,2 bis 0,8 mm, bevorzugt 0,5 mm dicken Steg 34' in der Distanzlage 30' hindurch in das 0,5 bis 1,2 mm, bevorzugt 1 mm dicke Trägerelement 63' hinein ausgebildet ist.
Im Vergleich zur Wechselwirkung von Elementen der Dichtung wie sie am Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 erläutert wurde, bewirkt beim Ausführungsbeispiel der 5 bis 7 die Schweißverbindung der Membran mit einer Dichtungslage den Übergang zwischen den sich ergänzenden Sicken, den zuvor – neben anderer Aufgaben – die Distanzlage übernommen hat.
Gemäß dieser Ausführungsform sind die Leiterbahnen, welche das Sensorelement 64' elektrisch mit dem Verbinder (nicht dargestellt) verbinden, bevorzugt auf der den unteren Aktivlagen 20', 40' zugewandten Rückseite der Distanzlage 30' aufgedampft.
Im Fazit ist bei der fünflagigen Flachdichtung 1' somit im Vergleich zu einer üblichen metallischen Flachdichtung mit Schlitz (bei der ein Distanzblech von 3 mm Dicke notwendig ist) die Einbaudicke von etwa 4,2 mm (im Fall einer fünflagigen Flachdichtung) auf eine Einbaudicke von etwa 2,4 mm (ebenfalls für eine fünflagige Flachdichtung) reduziert, wobei das Distanzblech bzw. die Distanzlage 30' nur noch eine Stärke bzw. Dicke von beispielsweise 1,2 mm hat. D. h., es gelingt somit die Integration eines 1 mm hohen Trägerelementes 63' in eine 1,2 mm hohe Distanzlage 30', wobei die Sensoranordnung 60' bzw. deren Trägerelement 63', Sensorelement 64' und Membran 61' fest und nicht austauschbar in die Flachdichtung 1' integriert sind.
Nun wird unter Bezugnahme auf 8 eine Flachdichtung 1'' gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Die Flachdichtung 1'' gemäß der dritten Ausführungsform ist, bis auf einige Unterschiede, die im Folgenden beschrieben werden, genauso wie die Flachdichtung 1' gemäß der zweiten Ausführungsform ausgebildet, wobei den Bezugszeichen der entsprechenden Elemente der Flachdichtung 1'' zwei Apostrophe hinzugefügt sind. Für Elemente der Flachdichtung 1'', denen in 8 der Übersichtlichkeit halber kein Bezugszeichen zugeordnet ist, ist auf das entsprechende Bezugszeichen ohne Apostrophe ('') in den 1 bis 4 zurückzugreifen und sind gedanklich zwei Apostrophe hinzuzufügen.
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass die Flachdichtung 1'' in 8 im Vergleich zu der Flachdichtung 1 der 1 bis 3 umgekehrt dargestellt ist, so dass die beiden oberen Aktivlagen 10'' und 50'' (im Folgenden weiter als obere Aktivlagen 10'', 50'' bezeichnet) der Flachdichtung 1'' in 8 als untere Lagen zu sehen sind.
Gemäß der dritten Ausführungsform ist die Flachdichtung 1'' als Abgasdichtung ohne Kühlmittelführung eingerichtet. Demzufolge sind bei der Flachdichtung 1'' gemäß der dritten Ausführungsform keine unteren Aktivlagen vorgesehen (im Unterschied zur Flachdichtung 1' gemäß der zweiten Ausführungsform, welche die beiden unteren Aktivlagen 20' und 40' aufweist), da keine Abdichtung von Kühlmittelkompartimenten benötigt wird.
Bei der Flachdichtung 1'' gemäß der dritten Ausführungsform weist die Distanzlage 30'' benachbart zum Durchgangsöffnungsbereich A'' eine Kröpfung 31'' auf, die den Durchgangsöffnungsbereich A'' umschließt bzw. konzentrisch dazu verläuft. Aufgrund der geringeren Drücke im Abgasbereich genügt bereits eine Kröpfung als Abdichtelement, auf eine Aktivlage mit einer Sicke wird im dargestellten Ausführungsbeispiel also verzichtet.

1, 1', 1'': Flachdichtung
10, 10', 10'': obere Aktivlage
11, 11', 11'': Sicke
12, 12', 12'': Ausnehmung
20, 20': untere Aktivlage
21, 20': Sicke
22, 22': Aussparung
23, 23': Sicke
30, 30', 30'': Distanzlage
31'': Kröpfung
32', 32'': Aussparung
33', 33'': Durchgangsöffnung
34', 34'': Steg
40, 40': untere Aktivlage
41, 41': Verformungsbegrenzer
42, 42': Aussparung
43, 43': Sicke
50, 50', 50'': obere Aktivlage
51, 51', 51'': Sicke
52, 52', 52'': Ausnehmung
53, 53', 53'': Verformungsbegrenzer
60, 60', 60'': Sensoranordnung
61, 61', 61'': Membran
61a, 61a', 61a'': Vertiefungsabschnitt
61b: Erhöhungsabschnitt
63, 63', 63'': Trägerelement
63a, 63a', 63a'': Längsende
63b, 63b', 63b'': Längsende
64, 64', 64'': Sensorelement
65: elektrischer Verbinder
S: sensitiver Bereich
A: Medienkompartiment bzw. Durchlassöffnungsbereich
R: Flachdichtungsaußenrand
SW: Laserschweißung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 69106081 T2 [0002]
- DE 19913092 A1 [0003]
- DE 10357974 B4 [0003]
- WO 01/96768 [0017]
- EP 1298364 [0017]
- EP 1693605 [0017]
- US 7204491 [0017]
- DE 102005025942 [0017]
- EP 07/008321 [0017]
- EP 07/020453 [0017]
- DE 102006034784 [0021]

Claims

Metallische Flachdichtung (1; 1'; 1'') mit wenigstens zwei Lagen und einer in die Flachdichtung (1; 1'; 1'') integrierten Sensoranordnung (60; 60'; 60''), wobei die Sensoranordnung (60; 60'; 60'') ein Trägerelement (63; 63'; 63''), auf dem ein Sensorelement (64; 64'; 64'') zum Erzeugen eines Messsignals und wenigstens eine Leiterbahn zum Übertragen des Messsignals angeordnet sind, und eine Membran (61; 61'; 61'') aufweist, und wobei in einem Bereich der Sensoranordnung (60; 60'; 60''), in dem das Sensorelement (64; 64'; 64'') angeordnet ist, ein sensitiver Bereich (S) der Sensoranordnung (60; 60'; 60'') definiert ist, wobei in einer ersten Lage (20, 40; 30'; 30'') eine Aussparung (22, 42; 32'; 32'') vorgesehen ist, in der das Trägerelement (63; 63'; 63'') angeordnet ist, und eine zweite, als Aktivlage ausgebildete, Lage (10, 50; 10', 50'; 10'', 50'') wenigstens eine Sicke (11, 51; 11', 51'; 11'', 51'') und eine von der Sicke (11, 51; 11', 51'; 11'', 51'') umgebene Ausnehmung (12, 52; 12', 52'; 12'', 52'') aufweist, so dass ein Kanal gebildet ist, über den ein Medienkompartiment (A) für ein mittels der Flachdichtung (1; 1'; 1'') gegen Austreten zu sicherndes Medium mit dem sensitiven Bereich (S) der Sensoranordnung (60; 60'; 60'') verbunden ist, wodurch das Medium an den sensitiven Bereich (S) heranführbar ist, und wobei die Membran (61; 61'; 61'') in dem sensitiven Bereich (S) eine Grenzfläche zum Medienkompartiment (A) bildet, über die eine Zustandsgröße des Mediums an das Sensorelement (64; 64'; 64'') weiterleitbar ist.
Metallische Flachdichtung (1') gemäß Anspruch 1, wobei eine dritte Lage (20', 40') vorgesehen ist, so dass die erste Lage (30') zwischen der zweiten Lage (10', 50') und der dritten Lage (20', 40') angeordnet ist.
Metallische Flachdichtung (1') gemäß Anspruch 2, wobei die dritte Lage (20', 40') eine Aktivlage ist.
Metallische Flachdichtung (1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Lage (30') eine Distanzlage ist.
Metallische Flachdichtung (1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Membran (61') an dem Trägerelement (63') auf einer dem Kanal zum Medienkompartiment (A) zugewandten Vorderseite dessen gebildet ist, und wobei das Sensorelement (64') auf eine dem Kanal abgewandte Rückseite des Trägerelements (63') aufgebracht ist.
Metallische Flachdichtung (1') gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Lage (30') innerhalb des Kanals im sensitiven Bereich (S) ausgespart ist.
Metallische Flachdichtung (1') gemäß Anspruch 6, wobei das Trägerelement (63') und die erste Lage (30') benachbart zum ausgesparten Bereich (33') der ersten Lage (30') miteinander mediendicht und mechanisch beständig verbunden sind.
Metallische Flachdichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Membran (61) von einer der Lagen gebildet ist.
Metallische Flachdichtung (1) gemäß Anspruch 8, wobei eine dritte Lage (30) vorgesehen ist, welche zwischen der ersten Lage (20, 40) und der zweiten Lage (10, 50) angeordnet ist.
Metallische Flachdichtung (1) gemäß Anspruch 9, wobei die Membran (61) von der dritten Lage (30) gebildet ist.
Metallische Flachdichtung (1) gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die dritte Lage (30) eine Distanzlage ist.
Metallische Flachdichtung (1) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die dritte Lage (30) auf einer dem Kanal zum Medienkompartiment (A) zugewandten Vorderseite im sensitiven Bereich (S) eingeprägt ist, so dass auf deren Vorderseite ein Vertiefungsabschnitt (61a) gebildet ist und auf einer dem Kanal abgewandten Rückseite im sensitiven Bereich (S) ein Erhöhungsabschnitt (61b) gebildet ist.
Metallische Flachdichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Trägerelement (63) auf einer der Rückseite der dritten Lage (63) zugewandten Vorderseite im sensitiven Bereich (S) eingeprägt ist, so dass auf dessen Vorderseite ein zu dem Erhöhungsabschnitt (61b) der dritten Lage (30) komplementärer Vertiefungsabschnitt gebildet ist, in dem der Erhöhungsabschnitt (61b) lösbar in Eingriff ist.
Metallische Flachdichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei das Trägerelement (63) bewegbar in der Aussparung (22, 42) aufgenommen ist, so dass das Trägerelement (63) aus der Flachdichtung (1) entfernt und wieder in diese eingeschoben werden kann.
Metallische Flachdichtung (1; 1'; 1'') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Trägerelement (63; 63'; 63'') in Form einer Lanze, insbesondere in Form eines Streifens ausgebildet ist.
Metallische Flachdichtung (1; 1'; 1'') gemäß Anspruch 15, wobei das Sensorelement (64; 64'; 64'') an einem Längsende (63a; 63a'; 63a'') des Trägerelements (63; 63'; 63'') angeordnet ist, und wobei das andere Längsende (63b; 63b'; 63b'') des Trägerelements (63; 63'; 63'') an einem Flachdichtungsaußenrand (R) aus der Flachdichtung (1; 1'; 1'') vorsteht.
Metallische Flachdichtung (1; 1'; 1'') gemäß Anspruch 16, wobei sich die wenigstens eine Leiterbahn von dem Sensorelement (64; 64'; 64'') aus längs des Trägerelements (63; 63'; 63'') bis zum anderen Längsende (63b; 63b'; 63b'') des Trägerelements (63; 63'; 63'') hin erstreckt, und wobei an dem anderen Längsende (63b; 63b'; 63b'') des Trägerelements (63; 63'; 63'') ein elektrischer Verbinder (65) vorgesehen ist, der elektrisch an die wenigstens eine Leiterbahn angeschlossen ist.
Metallische Flachdichtung (1; 1'; 1'') gemäß Anspruch 17, wobei der elektrische Verbinder (65) als Stecker oder als Buchse ausgeführt ist.
Metallische Flachdichtung (1; 1'; 1'') gemäß Anspruch 17 oder 18, wobei der elektrische Verbinder (65) als Spritzgussteil an das Trägerelement (63; 63'; 63'') angegossen ist.
Metallische Flachdichtung (1; 1'; 1'') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das Sensorelement (64; 64'; 64'') als Drucksensor, Temperatursensor oder als Ladungskonzentrationssensor ausgeführt ist.
Metallische Flachdichtung (1; 1'; 1'') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Flachdichtung (1; 1'; 1'') als Zylinderkopfdichtung, als Abgasdichtung oder als Einlasskrümmerdichtung ausgebildet ist.
Verwendung einer metallischen Flachdichtung (1; 1'; 1'') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21 für Temperaturmessungen, Druckmessungen oder Ladungskonzentrationsmessungen an dem Medium.
Sensoranordnung (60) zur Verwendung in einer metallischen Flachdichtung (1) mit wenigstens zwei Lagen, insbesondere zur Verwendung in einer metallischen Flachdichtung gemäß einem der Ansprüche 1 und 8 bis 14, aufweisend: ein lanzenförmiges Trägerelement (63) mit einem ersten Längsende (63a), ein Sensorelement (64) zum Erzeugen eines Messsignals, wobei das Sensorelement (64) an dem ersten Längsende (63a) an dem Trägerelement (63) angebracht ist, wenigstens eine Leiterbahn und einen elektrischen Verbinder (65) an einem zweiten Längsende (63b) des Trägerelements (63), wobei der Verbinder (65) und das Sensorelement (64) zum Übertragen des Messsignals über die Leiterbahn elektrisch verbunden sind, wobei das Trägerelement (63) eine solche Abmessung aufweist, dass das Trägerelement (63) lösbar in eine Aussparung (22, 42) in wenigstens einer Lage (20, 40) der Flachdichtung (1) einschiebbar ist, und wobei das erste Längsende (63a) des Trägerelements (63) eingerichtet ist zum kontaktierenden Zusammenwirken mit einer in einem Eingeschoben-Zustand des Trägerelements (63) zu diesem benachbarten Lage (30) der Flachdichtung (1), so dass dem Sensorelement (64) über diese Lage (30) eine Zustandsgröße eines mittels der Flachdichtung (1) gegen Austreten zu sichernden Mediums zum Messen dieser zuführbar ist.
Sensoranordnung gemäß Anspruch 23, wobei die Zustandsgröße ein Druck, eine Temperatur oder eine Ladungskonzentration, insbesondere eine Ionenkonzentration, ist.