DE10337677A1 - Metallische Flachdichtung - Google Patents
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Abstract
Metallische Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, für Brennkraftmaschinen, bestehend aus mindestens einer mindestens eine Durchgangsöffnung aufweisenden Funktionslage sowie mindestens eine die Funktionslage zumindest partiell überdeckende Ausgleichs- und/oder Decklage, wobei die Funktionslage im nicht eingebauten Zustand der Dichtung als planes Blechteil ausgebildet ist, dem zumindest im Bereich der Durchgangsöffnung mindestens ein Profilkörper zugeordnet ist, durch welchen im eingebauten Zustand der Dichtung durch Verformung der Funktionslage mindestens ein elastisch wirkender Dichtbereich erzeugbar ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, für Brennkraftmaschinen.
- Bei aus Stahl bestehenden Zylinderkopfdichtungen wird das Abdichtvermögen in der Regel durch linienartige Bereiche erhöhter Pressung erreicht. Üblicherweise erzeugen Funktionselemente, wie Vollsicken, Halbsicken, Stopper, plastische Stopper, usw. die Pressungslinien. Zur Erreichung der Dichtfunktion benötigen die Funktionselemente einen bestimmten Überstand über die Dicke der Dichtungsrestfläche hinaus. Weiterhin ist ein gewisses Rückfedervermögen erforderlich, um eventuellen Auffederungen des Dichtspaltes folgen zu können. Das Einbringen dieser Sicken erfordert einen hohen Werkzeugaufwand, der häufig lange Wartezeiten bis zur Erstellung der Dichtung mit sich bringt.
- Durch die EP-B 0 369 033 ist eine metallische Flachdichtung bekannt geworden. Selbige beinhaltet eine einzelne Basisplatte, die mit mindestens einer Öffnung versehen ist und zwei parallele ebene Stirnflächen aufweist. Im Bereich der Durchgangsöffnung werden auf beide Stirnflächen Dichtmaterialien unterschiedlichster Gestalt aufgebracht. Diesen können durchgangsöffnungsseitig Auflagen zugeordnet werden, die eine geringere axiale Höhe als diejenige der Dichtmaterialien aufweisen. Durch diese Dichtmaterialien soll nun bewirkt werden, dass bei der Verspannung im Einbauzustand zwischen den Dichtbereichen eine Verformung der Basisplatte stattfindet. Hier wird lediglich eine einlagige Metalldichtung beschrieben, wobei die aufgebrachten Dichtmaterialien eher weicher sind als das zum Einsatz gelangende Metall, so dass es fraglich ist, inwieweit tatsächlich der gewünschte Effekt der Verformung der Metalllage im Bereich der Dichtelemente sich auch so einstellt.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine metallische Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung für Brennkraftmaschinen, dahingehend weiterzubilden, dass der Fertigungsaufwand reduziert werden kann, wobei gleichzeitig im Verformungsbereich neben der gegebenen Elastizität auch ein vorgebbares Rückstellvermögen gegeben sein soll.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch eine metallische Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung für Brennkraftmaschinen, bestehend aus mindestens einer mindestens eine Durchgangsöffnung aufweisende Funktionslage sowie mindestens eine die Funktionslage zumindest partiell überdeckende Ausgleichs- und/oder Decklage, wobei die Funktionslage im nicht eingebauten Zustand der Dichtung als planes Blechteil ausgebildet ist, dem zumindest im Bereich der Durchgangsöffnung mindestens ein Profilkörper zugeordnet ist, durch welchen im eingebauten Zustand der Dichtung durch Verformung der Funktionslage mindestens ein Dichtbereich erzeugbar ist.
- Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Der Profilkörper besteht, einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, aus einem inkompressiblen Material. Hier bieten sich Metall oder Kunststoff an.
- Durch den Erfindungsgegenstand wird eine mehrlagige Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, erzeugt, wobei bei der Herstellung das sonst übliche Einbringen von Sicken in die Funktionslage entbehrlich ist, demzufolge der Werkzeugaufwand und die Herstellzeit erheblich reduziert werden können. Mit dem Erfindungsgegenstand ist es nun möglich, bei mehrlagigen metallischen Flachdichtungen, insbesondere Zylinderkopfdichtungen, eine Vielzahl von konstruktiven Aufbauten zu erzielen, die nahezu jeder praktischen Anwendung zu gute kommt.
- Eine oder mehrere Funktionslagen, die vor dem Einbau eben sind, werden beispielsweise beidseitig mit einer Ausgleichslage versehen. Die Ausgleichslagen überdecken die Funktionslagen nicht vollständig, sondern jeweils nur auf einer Seite der erwünschten Pressungslinie. Als Folge dieser Anordnung werden die Funktionslagen durch den Montagevorgang in eine sickenähnliche Form (Halbsicke/Vollsicke) gepresst. In diesem Fall hat die Sicke jedoch das Bestreben, sich in ihren ursprünglichen ebenen Zustand zurückzuverformen, d.h. sie zeigt Elastizität und Rückstellvermögen.
- Diese Maßnahme kann noch dadurch erhöht werden, dass für die Funktionslage ein Federstahl zum Einsatz gelangt.
- Die Ausgleichslagen können von unterschiedlicher Dicke sein, wobei beispielsweise eine Ausgleichslage auch die Funktion eines Stoppers übernehmen kann. Darüber hinaus können mehrere Ausgleichslagen auf einer Seite der Funktionslage angeordnet sein, wobei ein Versatz zu den Ausgleichslagen der anderen Seite bzw. ggf. vorhandenen weiteren Funktionslagen einzuhalten ist.
- Anstelle von aufgebrachten Ausgleichslagen können auch Decklagen vorgesehen werden, die in geeigneter Weise mit einem Profil versehen werden. Kombinationen aus Ausgleichs- und Decklagen sind ebenfalls denkbar.
- Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
-
1 Draufsicht auf eine Zylinderkopfdichtung; -
2 bis10 Verschiedene konstruktive Aufbauten einer Zylinderkopfdichtung, geschnitten gemäß Linie A-A der1 ; -
2a bis10a Einbausituation der verschiedenen konstruktiven Aufbauten einer Zylinderkopfdichtung nach2 bis10 im verpressten Zustand zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf -
1 zeigt eine Zylinderkopfdichtung1 , in diesem Beispiel beinhaltend zwei Durchgangsöffnungen2 sowie mehrere Schraubendurchgangslöcher3 . Die Zylinderkopfdichtung1 ist – wie dies in den folgenden Figuren dargestellt ist – mehrlagig aufgebaut, wobei unterschiedlichste Aufbauweisen gegeben sein können. - Die
2 bis10 zeigen derartige unterschiedliche Aufbauformen, wobei die Schnitte jeweils gemäß der Linie A-A der1 gelegt sind. -
2 zeigt eine Funktionslage4 , eine Ausgleichslage5 sowie ein im Bereich der Durchgangsöffnung2 vorgesehenes metallisches Ringelement6 , das mit einem einen Profilkörper bildenden umgebördelten Stopperelement7 versehen ist. Die Funktionslage4 ist aus Federstahl hergestellt. Die Ausgleichslage5 ist auf der dem Stopperelement7 abgewandten Fläche4' der Funktionslage4 vorgesehen. -
2a zeigt den verpressten Zustand der Zylinderkopfdichtung1 zwischen Zylinderblock13 und Zylinderkopf14 gemäß2 . Infolge der Verpressung der Lagen4 ,5 ,6 bewirkt der Stopper7 mit der Ausgleichslage5 eine Verformung in der Funktionslage4 , durch die ein elastisch wirkender Dichtbereich15 in Form einer Halbsicke gebildet wird. -
3 zeigt eine Alternative, nämlich eine Funktionslage4 , eine Ausgleichslage5 sowie ein auf der Funktionslage4 aufgebrachtes, aus Kunststoff bestehendes einen Profilkörper bildendes Stopperelement7 . Auch hier ist die Ausgleichslage S auf der dem Stopperelement7 abgewandten Fläche4' der Funktionslage4 angeordnet. -
3a zeigt den verpressten Zustand der Zylinderkopfdichtung1 zwischen Zylinderblock13 und Zylinderkopf14 gemäß3 . Infolge der Verpressung der Lagen4 und5 bewirkt des Stopperelement7 mit der Ausgleichslage5 eine Verformung in der Funktionslage4 , durch die ein elastisch wirkender Dichtbereich15 , ebenfalls als Halbsicke, gebildet wird. -
4 zeigt zwei Funktionslagen4 , das Ringelement6 samt Stopperelement7 sowie zwei im Bereich außerhalb des ein Profil bildendes Stopperelementes7 angeordnete Ausgleichslagen5 . -
4a zeigt den verpressten Zustand der Zylinderkopfdichtung1 zwischen Zylinderblock13 und Zylinderkopf14 gemäß4 . Infolge der Verpressung der zwei Funktionslagen4 und der zwei Ausgleichslagen5 bewirkt das Stopperelement7 mit den zwei Ausgleichslagen5 eine Verformung in der Funktionslage4 , durch die ein elastisch wirkender Dichtbereich15 gebildet wird. - In
5 sind ebenfalls zwei Funktionslagen4 samt Ausgleichslagen5 sowie das zwischen den Funktionslagen4 vorgesehene einen Profilkörper bildendes Stopperelement7 dargestellt. -
5a zeigt den verpressten Zustand der Zylinderkopfdichtung1 zwischen Zylinderblock13 und Zylinderkopf14 gemäß5 . Infolge der Verpressung der zwei Funktionslagen4 und der zwei Ausgleichslagen5 bewirkt das Profilkörper bildende Stopperelement7 mit den zwei Ausgleichslagen5 eine Verformung in der Funktionslage4 , durch die ein elastisch wirkender Dichtbereich15 gebildet wird. -
6 zeigt eine weitere Alternative. Vorgesehen ist eine Funktionslage4 , eine Ausgleichslage5 , eine Decklage8 sowie das bereits in den2 und4 erwähnte metallische Ringelement6 samt Stopperelement7 . In diesem Beispiel weist die Decklage8 funktionslagenseitig einen Profilkörper9 auf, das der zwischen Stopperelement7 und Ausgleichslage5 vorgesehenen Ausnehmung10 gegenüberliegt. -
6a zeigt den verpressten Zustand der Zylinderkopfdichtung1 zwischen Zylinderblock13 und Zylinderkopf14 gemäß6 . Beim Verpressung der Funktionslage4 , der Ausgleichslage5 , der Decklage8 mit Profilkörper9 und des Ringelementes6 mit Stopperelement7 wird die aus Federstahl bestehende Funktionslage4 unter Bildung eines sickenartig ausgebildeten elastisch wirkenden Dichtbereiches15 , der in diesem Fall als Vollsicke ausgebildet ist, in Richtung des Ringelementes6 gedrückt. -
7 beinhaltet eine Funktionslage4 , eine Ausgleichslage5 , eine Decklage8 sowie ein Stopperelement7 . Ferner ist in die Decklage8 ein Profilkörper9 eingebracht. -
7a zeigt den verpressten Zustand der Zylinderkopfdichtung1 zwischen Zylinderblock13 und Zylinderkopf14 gemäß7 . Infolge der Verpressung von Funktionslage4 , Ausgleichslage5 und Decklage8 , bewirken der in die Decklage eingebrachte Profilkörper9 , das Stopperelement7 und die Ausgleichslage5 eine Verformung in der Funktionslage4 , durch die ein elastisch wirkender Dichtbereich15 gebildet wird. -
8 beinhaltet eine Funktionslage4 , eine Ausgleichslage5 , eine Decklage8 sowie ein Stopperelement7 . Im Unterschied zu7 ist der Profilkörper9 hier als seperates Teil mit der Decklage8 verbunden. -
8a zeigt den verpressten Zustand der Zylinderkopfdichtung1 zwischen Zylinderblock13 und Zylinderkopf14 gemäß8 . Infolge der Verpressung von Funktionslage4 , Ausgleichslage5 , und Decklage8 , bewirken Profilkörper9 , Stopperelement7 und Ausgleichslage5 eine Verformung in der Funktionslage4 , durch die ein elastisch wirkender Dichtbereich15 gebildet wird. -
9 beinhaltet eine Funktionslage4 und zwei Decklagen8 . Die Funktionslage4 ist im nicht eingebauten Zustand als planes Federstahlelement ausgebildet. Die untere Decklage8 weist eine Nut11 auf, während die obere Decklage8 mit einem der Nut11 gegenüberliegenden integrierten Profilkörper12 versehen ist. -
9a zeigt den verpressten Zustand der Zylinderkopfdichtung1 zwischen Zylinderblock13 und Zylinderkopf14 gemäß9 . Beim Verpressen der Funktionslage4 und der zwei Decklagen8 findet eine Materialverformung der Funktionslage4 im Bereich der Nut11 sowie des Profilkörper12 statt, so dass ein elastischer Dichtbereich15 gebildet wird. - Eine weitere Alternative ist in der
10 dargestellt. Auch hier sind eine Funktionslage4 und zwei Decklagen8 gegeben. Die untere Decklage8 ist mit mehreren hintereinander liegenden Ausnehmungen11 versehen, während die obere Decklage8 mit einem der jeweiligen Ausnehmung11 gegenüberliegenden integrierten Profilkörper12 ausgestattet ist. -
10a zeigt den verpressten Zustand der Zylinderkopfdichtung1 zwischen Zylinderblock13 und Zylinderkopf14 gemäß10 . Die Verformung der aus Federstahl bestehenden Funktionslage4 findet in Analogie zu9a statt, so dass auch hier ein elastischer Dichtbereich15 gebildet wird. -
- 1
- Zylinderkopfdichtung
- 2
- Durchgangsöffnung
- 3
- Schraubendurchgangsloch
- 4
- Funktionslage
- 4'
- Fläche
- 5
- Ausgleichslage
- 6
- Ringelement
- 7
- Stopperelement
- 8
- Decklage
- 9
- Profilkörper
- 10
- Ausnehmung
- 11
- Nut
- 12
- Profilkörper
- 13
- Zylinderblock
- 14
- Zylinderkopf
Claims (15)
- Metallische Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, für Brennkraftmaschinen, bestehend aus mindestens einer mindestens eine Durchgangsöffnung (
2 ) aufweisenden Funktionslage (4 ) sowie mindestens eine die Funktionslage (4 ) zumindest partiell überdeckende Ausgleichs- (5 ) und/oder Decklage (8 ), wobei die Funktionslage (4 ) im nicht eingebauten Zustand der Dichtung (1 ) als planes Blechteil ausgebildet ist, dem zumindest im Bereich der Durchgangsöffnung (2 ) mindestens ein Profilkörper (7 ,9 ,12 ) zugeordnet ist, durch welchen im eingebauten Zustand der Dichtung (1 ) durch Verformung der Funktionslage (4 ) mindestens ein elastisch wirkender Dichtbereich (15 ) erzeugbar ist. - Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilkörper (
7 ,9 ,12 ) aus einem inkompressiblen Material besteht. - Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilkörper (
7 ,9 ,12 ) aus Metall besteht. - Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilkörper (
7 ,9 ,12 ) aus Kunststoff besteht. - Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (
7 ) durch ein Stopperelement gebildet ist. - Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stopperelement (
7 ) durch ein separates Ringelement (6 ) gebildet ist. - Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stopperelement (
7 ) durch Umbördelung eines Ringelementes (6 ) erzeugt ist. - Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der dem Stopperelement (
7 ) abgewandten Fläche (4' ) der Funktionslage (4 ) mindestens eine Ausgleichslage (5 ) angeordnet ist. - Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stopperelement (
7 ) zwischen zwei Funktionslagen (4 ) gehalten ist, wobei in den dem Stopperelement (7 ) abgewandten Fläche (4' ) der Funktionslagen (4 ) jeweils mindestens eine Ausgleichslage (5 ) angeordnet ist. - Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (
9 ,12 ) funktionslagenseitig in mindestens einer Ausgleichs- (5 ) und/oder Decklage (8 ) eingebracht ist, wobei im eingebauten Zustand der Dichtung (1 ) durch Verformung der Funktionslage (4 ) ein entsprechender elastischer Dichtbereich (15 ) in der Funktionslage (4 ) erzeugbar ist. - Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (
9 ,12 ) eine derartige Kontur aufweist, dass in der jeweiligen Funktionslage (4 ) mindestens ein halbsickenartig ausgebildeter Bereich erzeugbar ist. - Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (
9 ,12 ) eine derartige Kontur aufweist, dass in der jeweiligen Funktionslage (4 ) mindestens ein vollsickenartig ausgebildeter Bereich erzeugbar ist. - Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einander gegenüberliegenden Ausgleichs- (
5 ) und/oder Decklagen (8 ) jeweils mindestens eine ein Profil (9 ,12 ) bildende Erhebung und jeweils mindestens eine dieser zugeordnete Ausnehmung (10 ,11 ) vorgesehen sind, wobei die dazwischen eingebrachte, zunächst plane Funktionslage (4 ) im Einbauzustand in zumindest diesem Bereich unter Bildung eines elastischen Dichtbereiches (15 ) verformbar ist. - Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Funktionslage (
4 ) in der Ebene des Stopperelementes (7 ) mindestens eine Ausgleichslage (5 ) aufweist. - Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionslage (
4 ) aus einem Federstahl besteht.
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