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Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung mit mindestens zwei Dichtungslagen, bei der die Dichtungslagen mittels eines separaten Verbindungselements miteinander verbunden sind.
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Obwohl sehr viele Verbindungstechniken bekannt sind, bei denen die Dichtungslagen metallischer Flachdichtungen durch Umformen von Abschnitten der Dichtungslagen aneinander befestigt werden, so zum Beispiel aus der
JP-S57-190738 oder aus der
DE 201 10 331 ist es häufig von Fahrzeugherstellern gefordert, gesonderte Verbindungselemente zur Lagenverbindung zu verwenden.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, Dichtungslagen metallischer Flachdichtungen in ungepressten Bereichen, d. h. Bereichen, in denen zumindest eines, bevorzugt aber beide gegeneinander abzudichtende Bauteile, Aussparungen aufweisen, mittels Nietverbindungen miteinander zu verbinden. Besonders bevorzugt sind diese Nietverbindungen an über den Außenrand der abzudichtenden Bauteile überstehenden Abschnitten der Flachdichtung angebracht. Diese Art der Nietverbindung ist jedoch nur möglich, wenn die Flachdichtung über die Außenränder der Bauteile übersteht oder entsprechende Bereiche mit Rücksprüngen in den Bauteilen vorhanden sind. Zudem wird es oftmals von den Motorenherstellern nicht erlaubt, überstehende Nietverbindungen. einzusetzen.
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Diese Verbindungstechnik wurde in der
DE 199 16 058 dahingehend weiterentwickelt, dass bei mindestens dreilagigen Flachdichtungen mindestens eine Mittellage im Bereich der Nietverbindung ausgespart wird. Theoretisch kommt es dabei dann nicht zu einer lokalen Aufdickung im Bereich der Nietverbindung, wenn die Dicke der mindestens einen ausgesparten Mittellage gleich oder größer ist als die Höhe der beiden Nietköpfe. Allerdings handelt es sich beim Nieten um eine bezüglich der Höhe eher wenig reproduzierbare Verbindungstechnik, so dass auch mit der in der
DE 199 16 058 vorgeschlagenen Lösung nicht immer ein lokales Aufdicken vermieden werden kann und deshalb viele Fahrzeughersteller diese Form der Nietverbindung in ihren Produkten nicht zulassen.
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Für zweilagige metallische Flachdichtungen werden Nietverbindungen bisher nur in solchen Bereichen eingesetzt, in denen eine Aufdickung zulässig ist.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine mehrlagige Flachdichtung zur Verfügung zu stellen, deren Dichtungslagen mittels mindestens eines gesonderten Verbindungselements miteinander verbunden sind und zwar so, dass es reproduzierbar an den Verbindungsstellen zu keiner Aufdickung kommt und die Verbindungsstellen somit frei gewählt werden können.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der metallischen Flachdichtung gemäß Anspruch 1 und der Verwendung einer metallischen Flachdichtung gemäß Anspruch 17. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung betrifft also eine metallische Flachdichtung mit mindestens einer ersten und einer zweiten Dichtungslage, bei der sich durch die mindestens zwei Dichtungslagen mindestens eine erste Mediendurchgangsöffnung sowie mindestens eine Öffnung für die Aufnahme eines Verbindungselements hindurch erstrecken. Die mindestens eine Öffnung zur Aufnahme des Verbindungselements weist in den mindestens zwei Lagen im gefügten Zustand der Dichtungslagen einen ausgesparten zentralen Bereich auf, der begrenzt wird von einem Randbereich, in dem sich in jeder der ersten und zweiten Dichtungslage mindestens eine Aussparung und mindestens eine in Richtung des zentralen ausgesparten Bereichs weisende Lasche abwechseln. Die mindestens eine Lasche einer Dichtungslage kommt im gefügten Zustand zumindest abschnittsweise in einer der mindestens einen Aussparungen in der jeweils anderen der ersten und zweiten Dichtungslagen zu liegen. Zur Verbindung der mindestens zwei Lagen ist ein separates Verbindungselement nach Art eines Niets durch den zentralen ausgesparten Bereich geführt und seine umgebördelten oder umgefalteten Ränder kommen im befestigten Zustand auf den Laschen zu liegen. Durch die abschnittsweise Aussparung der jeweiligen Randbereiche, die den zentralen ausgesparten Bereich umgeben, besteht dieser Randbereich in seiner Dicke jeweils nur aus einer Dichtungslagenstärke, so dass die Lagenstärke im Verbindungsbereich reduziert ist.
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Von einer der Oberflächen der metallischen Flachdichtung betrachtet erstreckt sich die mindestens eine Lasche einer Dichtungslage vollständig im Bereich der Ausnehmung der anderen Dichtungslage, „abschnittsweise” ist hier so zu verstehen, dass nur das freie Ende einer Lasche in der Ebene der Aussparung zu liegen kommt. Es ist dabei bevorzugt, dass die zum zentralen ausgesparten Bereich weisenden Randabschnitte der Laschen der ersten und zweiten Dichtungslage sich in derselben Ebene erstrecken. Dies bedeutet, dass der an den zentralen ausgesparten Bereich angrenzende Abschnitt einer Lasche einer Dichtungslage, d. h. deren freies Ende, in einer Ausnehmung der anderen Dichtungslage so zu liegen kommt, dass dieser Abschnitt sich auch in der Ebene befindet, in der die Lasche der anderen Lage an den zentralen ausgesparten Bereich anschließt.
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Es ist zudem bevorzugt, dass die erste und zweite Dichtungslage zumindest im Randbereich um die zentrale Aussparung einer Öffnung zur Aufnahme eines Verbindungselements herum im Wesentlichen dieselbe Lagenstärke aufweisen, da hierdurch eine bündige Auflage des Niets und eine besonders stabile Befestigung erreicht wird. Unterschiede in der Blechdicke von 0,05 mm oder 0,025 mm können jedoch in den meisten Anwendungsfällen hingenommen werden.
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Für eine stabile und dauerhafte Befestigung ist es weiterhin bevorzugt, wenn jede der ersten und zweiten Dichtungslagen an einer Öffnung zur Aufnahme eines Verbindungselements mindestens zwei Laschen aufweist, wobei die Laschen vorzugsweise voneinander durch eine Ausnehmung beabstandet sind, insbesondere einander über den gesamten Umfang der Öffnung betrachtet gegenüberliegen.
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Für die Stabilität der Verbindung ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Laschen der ersten und zweiten Dichtungslage jeweils im wesentlichen gleich große Winkelsegmente des Umfangs der Öffnung zur Aufnahme des Verbindungselements überspannen, da das Verbindungselement so auf dieselbe Fläche der ersten und der zweiten Dichtungslage gepresst wird. Bei Flachdichtungen mit mehr als einer Lasche pro Dichtungslage an einer Öffnung zur Aufnahme des Verbindungselements ist es vorteilhaft, wenn sich sämtliche Laschen einer Öffnung über im wesentlichen gleich große Winkelsegmente erstrecken, da der Krafteintrag und die Belastung so weiter vergleichmäßigt werden.
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Vorzugsweise bilden die erste und zweite Dichtungslage jeweils die Aussenlagen der Dichtung. Dabei ist es weiter bevorzugt, wenn die Flachdichtung mindestens eine weitere Dichtungslage umfasst, die zwischen der ersten und zweiten Dichtungslage angeordnet ist. Diese mindestens eine Mittellage ist dabei nicht nur im Bereich der Öffnungen für die Aufnahme des Verbindungselements ausgespart, sondern darüber hinaus auch umlaufend im gesamten Randbereich, in den die Laschen der ersten und zweiten Dichtungslage hineinragen. Weiter ist es vorteilhaft, wenn die mindestens eine Mittellage über einen radial noch weiter reichenden Bereich, beispielsweise der radialen Breite des Randbereichs entsprechenden Bereich ausgespart ist, weil es so besonders einfach ist, die Laschen der ersten und zweiten Dichtungslage zueinander zu verformen.
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Um die an den zentralen ausgesparten Bereich angrenzenden Randbereich der Laschen der ersten und zweiten Dichtungslage in dieselbe Ebene zu führen, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Laschen der ersten und zweiten Dichtungslage in Richtung der jeweils anderen Dichtungslage in diesem Randbereich abgekröpft sind, da hierdurch eine gleichmäßige Verformung der Laschen beider Lagen erreicht wird. Das Ausmaß der Kröpfung kann in beiden Dichtungslagen dasselbe sein oder auch unterschiedlich.
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Ebenso ist es möglich, nur eine der ersten und zweiten Dichtungslage im Randbereich der Laschen abzukröpfen und zwar so stark, dass diese in den Ausnehmungen der jeweils anderen der ersten und zweiten Dichtungslage in deren Eben zu liegen kommen. Dies kann aufgrund des geringeren Herstellaufwands vorteilhaft sein.
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Für manche Anwendungsfälle kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn die Dichtungslage im Verbindungsbereich einseitig aus der Ebene der Dichtung herausragt. Hierzu sind die Laschen der ersten und zweiten Dichtungslage in dieselbe Richtung abgekröpft. Die Abkröpfung erfolgt jedoch in unterschiedlichem Ausmaß. Diese Ausführungsform kommt insbesondere dann zum Einsatz wenn sich der Verbindungsbereich im Bereich einer Ausnehmung an nur einem der gegeneinander abzudichtenden Bauteile befindet. Weist die metallische Flachdichtung mehrere Verbindungsbereiche auf, ist es je nach Gestalt der angrenzenden Bauteile möglich, dass sämtliche Laschen eines ersten Verbindungsbereichs in eine Richtung gekröpft sind, während sämtliche Laschen eines zweiten Verbindungsbereichs in die entgegengesetzte Richtung abgekröpft sind. Ebenso ist es möglich, dass innerhalb einer Flachdichtung sich sowohl mindestens ein Verbindungsbereich mit zueinander gekröpften Laschen und mindestens ein Verbindungsbereich mit in dieselbe Richtung gekröpften Laschen vorgesehen sind.
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Damit die Laschen sich gut in die Ausnehmungen der jeweils anderen der ersten und zweiten Dichtungslage hinein verformen lassen, ist es vorteilhaft, wenn die erste und zweite Dichtungslage eine Lagenstärke von 0,125 bis 0,5 mm aufweisen, wobei eine Lagenstärke von 0,125 bis 0,3 mm bei Flachdichtungen für Personenkraftwagen (Pkw) und eine Lagenstärke von 0,2 bis 0,5 mm bei Flachdichtungen für Nutzfahrzeuge (Nfz) bevorzugt ist.
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Produktionstechnisch ist es besonders vorteilhaft, wenn die erste und zweite Dichtungslage an der mindestens einen Öffnung für die Aufnahme des Verbindungselements jeweils genau zwei Laschen aufweisen, da hier einerseits zwei Auflageflächen pro Dichtungslage für Kippsicherheit sorgen und andererseits die Laschen aufgrund ihrer Größe mühelos hergestellt werden können.
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Prinzipiell wäre es denkbar, dass die Laschen so gestaltet werden, dass sich die Laschen der ersten und zweiten Lage zu einem umlaufenden Ring ergänzen, d. h. die Ränder der Laschen der beiden Lagen im gefügten Zustand bündig sind. Dies erlaubt allerdings keine Herstelltoleranzen. Daher ist es bevorzugt, wenn die einander benachbarten Seitenkanten der Laschen der ersten und zweiten Dichtungslage einen Abstand von 0,05 bis 0,4 mm, insbesondere von 0,05 bis 0,2 mm aufweisen. So können Herstelltoleranzen ausgeglichen werden und es besteht dennoch kein Risiko, dass die Lagen sich gegeneinander verschieben oder verdrehen.
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Für das Verformen des Verbindungselements ist es bevorzugt, wenn das Verbindungselement aus einem weicheren Metall als die Dichtungslagen besteht. Während mindestens die ersten und zweite Lage der metallischen Flachdichtung bevorzugt aus Stahl, insbesondere C-Stahl, Edelstahl, federhartem Stahl oder Federstahl, oder einer Nickelbasislegierung bestehen, ist für das Verbindungselement insbesondere Messing bevorzugt.
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Ob die Laschen der metallischen Flachdichtung beschichtet oder unbeschichtet sind, hängt in erster Linie von der sonstigen Gestaltung der jeweiligen Dichtungslage ab. Ist die jeweilige erste und/oder zweite Dichtungslage selbst vollflächig auf einer Oberfläche beschichtet, so wird die entsprechende Oberfläche der betreffenden Lasche bevorzugterweise auch beschichtet sein. Ist die betreffende Oberfläche jedoch nicht oder nur partiell beschichtet, wird die entsprechende Oberfläche der Laschen beim Beschichten vorzugsweise ausgespart.
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Als Verbindungselemente werden bevorzugt Hohlniete oder Blindnieteeingesetzt. Es kann sich dabei um Niete mit zwei flachen Köpfen oder um Niete mit jeweils einem flachen und einem abgerundeten Nietkopf handeln. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Nietköpfe nur eine geringe Bauhöhe aufweisen.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn die als Aussenlagen ausgeführten ersten und zweiten Dichtungslagen Aktivlagen der metallischen Flachdichtung sind, in die um die mindestens eine Mediendurchgangsöffnung herum – individuell oder in Kombination mit anderen gleichartigen Mediendurchgangsöffnungen – eine Sicke eingeformt ist. Weiter ist es bevorzugt, wenn die im Bereich der Mediendurchgangsöffnung weiter ausgesparte Mittellage eine Distanzlage ist, die in erster Linie der Anpassung der Höhe der Dichtung dient und in die keine Dichtelemente eingeformt sind. Allenfalls weist die Distanzlage Stopperelemente für die Sicken der Aktivlagen auf, wobei es produktionstechnisch bevorzugt ist, dass auch die Stopperelemente in die Aktivlagen eingeformt sind. Bei Dichtungen für Nutzfahrzeugmotoren, insbesondere bei deren Zylinderkopfdichtungen, kann die Mittellage auch vorteilhaft zur Befestigung von Elastomer- oder Gummidichtelementen Verwendung finden.
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Die Erfindung betrifft weiter die Verwendung einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung als Dichtung in einem Verbrennungsmotor, beispielsweise als Zylinderkopfdichtung, in einem Abgasstrang eines Verbrennungsmotors, beispielsweise als Abgaskrümmerdichtung oder Dichtung im Bereich der Abgasrückführung oder -nachbehandlung, aber auch als Dichtung in einem Pneumatiksteuersystem oder einem Hydrauliksteuersystem, beispielsweise als Dichtung für ein Automatikgetriebe.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Diese Zeichnungen dienen lediglich der Illustration bevorzugter Ausführungsbeispiele, ohne dass die Erfindung auf diese beschränkt wäre. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile, sie sind aber zur Vermeidung von Wiederholungen nicht notwendigerweise bei der Beschreibung jedes Ausführungsbeispiels explizit genannt.
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In den Zeichnungen zeigen schematisch:
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1: Eine Draufsicht auf eine metallische Flachdichtung, die sowohl den Stand der Technik als auch die erfindungsgemäße metallische Flachdichtung repräsentieren kann;
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2: Eine Schnittdarstellung einer metallischen Flachdichtung des Stands der Technik in einem Verbindungsbereich;
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3: Eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung in einem Verbindungsbereich;
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4: Den Verbindungsbereich eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung in drei Teilbildern entsprechend separater erster und zweiter Lage sowie dem gefügtem Zustand;
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5: Eine Draufsicht und eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer ersten oder zweiten Lage einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung;
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6: In zwei Teilbildern Draufsichten auf den Verbindungsbereich weiterer Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer metallischer Flachdichtungen;
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7: In zwei Teilbildern jeweils eine Schnittdarstellung eines Verbindungsbereichs weiterer Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer metallischer Flachdichtungen;
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8: Eine Schnittdarstellung eines Verbindungsbereichs einer weiteren erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung; und
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9: In mehreren Teilbildern jeweils Draufsichten auf den Verbindungsbereich weiterer Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer metallischer Flachdichtungen.
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1 zeigt eine Draufsicht auf eine mehrlagige metallische Flachdichtung 1 am Beispiel einer Zylinderkopfdichtung mit drei Zylinderdurchgangsöffnungen 2a sowie weiteren Mediendurchgangsöffnungen 2b für Schmier- und Kühlmittel, von denen aus Übersichtsgründen nicht alle mit Bezugszeichen versehen sind. Die Zylinderdurchgangsöffnungen 2a sind von Dicht- und Stopperelementen 3 umgeben, entlang der Außenkante der oben liegenden Dichtungslage verläuft umlaufend ein weiteres Dichtelement 4, das an den kurzen Außenrändern jeweils von geprägten Elementen 5 gestützt wird. Die metallische Flachdichtung weist weiter fünf Verbindungsbereiche 7 auf, an denen die Dichtungslagen miteinander verbunden sind. Die Verbindungselemente 6 sind hier symbolisch nur mit einem Punkt markiert, sie können sowohl Verbindungselementen 116 des Stands der Technik als auch erfindungsgemäßen Verbindungselementen 6 entsprechen.
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2 zeigt nun einen Verbindungsbereich 117 einer Flachdichtung 100 des Stands der Technik im Querschnitt. Der Querschnitt ist dabei dem Schnitt A-A aus 1 vergleichbar. Die Flachdichtung 100 umfasst drei Dichtungslagen 131, 132, 134, von denen die Mittellage 134 im Verbindungsbereich 117 nur bis zum Rand 144 einer Aussparung 142 reicht. Deck- und Bodenlage 131, 132 erstrecken sich über diesen Rand 144 hinweg, überbrücken mittels zueinander gewandter Kröpfungen 135, 136 den von der Mittellage 134 vorgegebenen Abstand und liegen in ihren Bereichen 138, 139 aufeinander. Deck- und Bodenlage 131, 132 enden im wesentlichen bündig an einer gemeinsamen Kante 143. In der von dieser Kante aufgespannten Durchgangsöffnung erstreckt sich ein Verbindungselement 116 mit flanschartigen Kopf- und Bodenabschnitten 118, 119, die jeweils radial nach außen über die Kante 143 hinausragen und in diesem Bereich auf den Außenoberflächen der Deck- und Bodenlage 131, 132 aufliegen und somit eine nietartige Verbindung dieser Lagen unter Zwischenfassen der Mittellage bewerkstelligen.
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Es ist offensichtlich, dass der Verbindungsbereich dieselbe Höhe aufweist wie der Bereich, in dem sich alle drei Dichtungslagen 131, 132, 134 erstrecken. 2 stellt jedoch den Idealfall dar, der keinerlei Toleranzen berücksichtigt. In der Praxis weisen jedoch sowohl die Lagenstärken der Dichtungslagen als auch das Verbindungselement und insbesondere dessen Verpressungsvorgang Höhenunterschiede auf, die dazu führen können, dass es in einigen Fällen zu geringen aber merklichen lokalen Aufdickungen kommt, die nicht hingenommen werden können.
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3 stellt nun einen vergleichbaren Schnitt durch einen Verbindungsbereich 7 einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 1 dar.
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Der Schnitt entspricht dem Schnitt A-A aus 1. Wie das zuvor gezeigte Beispiel des Stands der Technik weist auch diese Flachdichtung 1 drei Lagen 31, 32, 34 auf. Durch alle drei Lagen hindurch geht eine Aussparung 40, in der sich das Verbindungselement 6 befindet. Gegenüber den Aussparungen in Deck- und Bodenlage 31, 32 reicht die Aussparung der Mittellage 34 radial weiter nach außen, sie endet mit dem Rand 44. Innerhalb der vergrößerten Aussparung der Mittellage 34 sind Deck- und Bodenlage 31, 32 so gestaltet, dass sie sich mittels jeweils einer Kröpfung 35, 36 in den von der Aussparung der Mittellage 34 freigelassenen Bereich hinein erstrecken. Die Aussparung 40 in Deck- und Bodenlage 31, 32 entspricht in ihrer Ausdehnung dagegen der Aussparung zur Aufnahme des Verbindungselements 6. Um die Risiken einer lokalen Aufdickung des Stands der Technik zu vermeiden, liegen die Deck- und Bodenlage 31, 32 im abgekröpften Bereich bei der erfindungsgemäßen Flachdichtung nicht aufeinander, sondern kommen, in derselben Ebene E zu liegen. Dies ist einerseits möglich, da die abgekröpften Bereiche 78, 79 der Deck- und Bodenlage abschnittsweise ausgespart sind und zwar so, dass die Aussparungen mindestens so groß sind, dass sie die zwischen den Aussparungen der anderen Lage verbleibenden Laschen 58, 59 aufnehmen können. Mit anderen Worten wechseln sich in Deck- und Bodenlage, auch als erste und zweite Dichtungslage 31, 32 bezeichnet, im an die durch alle Lagen hindurch reichende Aussparung 40 radial nach außen hin angrenzenden Randbereich 50 mindestens eine Aussparung 48, 49 und mindestens eine in Richtung des zentralen Bereichs der Aussparung 40 weisende Lasche 58, 59 in Umfangsrichtung ab und die mindestens eine Lasche 58 (bzw. 59) einer Lage 31 (bzw. 32) kommt in einer dazu mindestens komplementären, ggf. auch größeren Aussparung 49 (bzw. 48) der anderen Lage 32 (bzw. 31) zu liegen. Dies wird beispielsweise in 4 verdeutlicht. Die sich so innerhalb einer Ebene befindenden Laschen werden nach Art einer Nietverbindung von einem Verbindungselement 6, genauer von dessen umgefalteten oder umgebördelten Rändern 6a, 6b, auf ihrer jeweiligen Ober- und Unterseite 38a, 38b (bzw. 39a, 39b) umgriffen und festgehalten.
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Andererseits weisen die Kröpfungen 35, 36 von Deck- und Bodenlage ein größeres Ausmaß als im Stand der Technik auf. Während im Stand der Technik eine Kröpfung 135, 136 der Hälfte der Dicke der Mittellage 134 entspricht, wird beim hier nun vorliegenden dreilagigen symmetrischen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung mit der Summe aus halber Dicke der Mittellage 134 und halber Dicke der jeweils anderen Deck- bzw. Bodenlage gekröpft. Das Verbindungselement wird zudem so gewählt, dass es nicht über die Deck- und Bodenlage übersteht.
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4 zeigt in drei Teilbildern die Gestaltung eines Verbindungsbereichs 7 einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 1. 4-a u. 4-b stellen jeweils den späteren Verbindungsbereich anhand einer der Deck- und Bodenlage 31, 32 dar, während in 4-c der gefügte Zustand der drei Dichtungslagen 31, 32 und 34 dargestellt ist, wobei die Lagen aber noch nicht miteinander verbunden sind und das Verbindungselement selbst dementsprechend noch fehlt. Aus Übersichtlichkeitsgründen wurde auch auf eine Darstellung der Kröpfungen verzichtet.
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4-a verdeutlicht in einer Draufsicht auf einen Ausschnitt einer einzelnen Decklage 31, wie sich an den zentralen ausgesparten Bereich 40, dessen teilweise virtuelle Ränder mit einer gestrichelten Linie markiert sind, radial umlaufend ein Randbereich 38 anschließt, in dem sich Ausnehmungen 48 und Laschen 58 abwechseln. Im erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der 4-a wechseln sich dabei vier Ausnehmungen 48 mit vier Laschen 58 ab. Sämtliche Ausnehmungen 48 haben dabei dieselbe Erstreckung. Gleiches gilt für alle vier Laschen 58. Daraus ergibt sich die regelmäßige Anordnung von Laschen 58 und Ausnehmungen 48 über den Randbereich 38.
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4-b zeigt einen im Wesentlichen zur 4-a komplementären Ausschnitt einer einzelnen Bodenlage 32. Wiederum schließt sich an den zentralen ausgesparten Bereich 40 ein Randbereich 39 an, in dem sich über den achsialen Verlauf vier Laschen 59 mit vier Aussparungen 49 abwechseln. In 4-c sind die den 4-a und 4-b abschnittsweise dargestellten ersten und zweiten Dichtungslagen 31, 32 unter Zwischenfassen mindestens einer dritten Dichtungslage, genauer einer Mittellage 34, aufeinander gelegt, so dass die Laschen 58 einer Lage 31 in die Ausnehmungen 49 der anderen Lage 32 und die Laschen 59 der anderen Lage 32 in die Ausnehmungen 48 der ersten Lage 31 eingreifen und über nicht dargestellte Kröpfungen in derselben Lage zu liegen kommen. Die einander abwechselnden Laschen 58, 59 der ersten und zweiten Dichtungslage bilden somit eine ideale Auflagefläche für ein noch anzubringendes Verbindungselement 6. Im in 4 dargestellten Beispiel sind die Laschen 58, 59 und Ausnehmungen 48, 49 so gestaltet, dass die jeweils zueinander gehörigen Laschen und Ausnehmungen gleich groß sind und die seitlichen Ränder der Laschen 68, 69 im gefügten Zustand im Wesentlichen bündig aneinander anschließen. Die Laschen erstrecken sich jeweils über ein Winkelsegment von ca. 45°.
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5 illustriert eine vorteilhafte Gestaltung eines Verbindungsbereichs 7 einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 1 anhand einer der Decklage 31. Der dargestellte Ausschnitt könnte ebenso einen Abschnitt einer Bodenlage 32 repräsentieren. Wie im vorhergehenden erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist der Verbindungsbereich 7 eine zentrale Aussparung 40 auf, an die sich radial nach außen ein Randbereich 38 anschließt, in dem sich achsial umlaufend Ausnehmungen 48 und Laschen 58 abwechseln, wobei hier die Anzahl Ausnehmungen 48 und Laschen 58 verglichen mit dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel auf die Hälfte, nämlich jeweils zwei, reduziert ist.
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Der Schnitt entlang der Linie B-B in der Draufsicht der 5 ist schematisch unterhalb der Draufsicht auf den Dichtungsabschnitt wiedergegeben. Mit diesem Schnitt wird die Kröpfung der Laschen 58 verdeutlicht. Während der radial äußere Bereich der Laschen 58 in der Ebene des sich nach außen anschließenden Bereichs der Dichtungslage 31 verläuft, lenkt die Kröpfung 35 das freie Ende 45 der jeweiligen Lasche 58 nach unten aus der Ebene der Dichtung heraus, so dass diese freien Enden 45 beim Fügen der Dichtungslagen in einer Ebene mit den freien Enden der Laschen der jeweils anderen, in diesem Fall zweiten, Dichtungslage zu liegen kommen.
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6-a stellt einen Verbindungsbereich 7 einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 1 dar, vergleichbar der 4-c. Hier sind allerdings die Kröpfung 35 und die zu beiden Seiten der Kröpfung 35 liegenden unterschiedlich hohen Bereiche, die einerseits das freie Ende 45 der Laschen 58, 59 und andererseits den Übergang der Lasche zur sonstigen Dichtungslage 32 repräsentieren. Ein weiterer Unterschied zwischen 4-c und 6 besteht darin, dass die seitlichen Kanten der einander benachbarten Laschen 58, 59 unterschiedlicher Lagen hier nun nicht bündig angeordnet sind, sondern einen Abstand zueinander aufweisen, der vorteilhaft ist, um Herstelltoleranzen auszugleichen. Allerdings sollte der Abstand nicht größer als 0,4 mm sein, da sonst ein Verrutschen oder Verdrehen der Lagen 31, 32 gegeneinander nicht ausgeschlossen werden kann. Der Abstand kann sich über den Verlauf der Kanten auch ändern. Vorzugsweise beträgt der Abstand zumindest abschnittsweise zwischen 0,05 und 0,2 mm.
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6-b bildet das Ausführungsbeispiel der 6-a dahingehend weiter, dass die erste und zweite Dichtungslage 31, 32 jeweils nur eine Lasche 58, 59 aufweisen, die in Aussparungen 49, 48 der jeweils anderen Dichtungslage zu liegen kommen. Auch hier weisen die seitlichen Kanten der Laschen 58, 59 einen Abstand zueinander auf.
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In 7-a ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wiederum anhand einer Schnittdarstellung illustriert. Die Schnittdarstellung der 7-a unterscheidet sich von der der 3 in erster Linie dadurch, dass die erste und zweite Dichtungslage 31, 32 beide im von der Mittellage ausgesparten Bereich innerhalb der Kante 44 in dieselbe Richtung, nämlich nach unten, gekröpft sind. Das Ausmaß der Kröpfungen 35, 36 ist dabei jedoch unterschiedlich. Die Laschen 58 der Decklage 31 werden stärker gekröpft als die Laschen 59 der Bodenlage 32.
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7-b zeigt einen Ausschnitt aus einem zweilagigen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Verglichen mit 3 ist die Mittellage 34 entfallen. Die Materialstärke des Verbindungselements 6 ist an die reduzierte Gesamtblechstärke der Dichtung, die sich als Summe der Blechstärken von erster und zweiter Dichtungslage 31, 32 ergibt, angepasst. Das Ausführungsbeispiel der 8 lässt sich besonders vorteilhaft bei Nutzfahrzeuganwendungen einsetzen, bei denen verglichen mit Personenkraftwagenmotoren meist größere Lagenstärken zum Einsatz kommen.
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8 stellt einen Ausschnitt aus einem weiteren dreilagigen Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der 3 in erster Linie dadurch, dass nur die Laschen 58 der Decklage 31 eine Kröpfung 35 aufweisen, während die Laschen 59 sich in der Ebene der Bodenlage 32 fortsetzen. Diese Ausführungsform kann produktionstechnisch bevorzugt sein, da sie weniger Umformungsschritte beinhaltet.
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9 zeigt in drei Teilfiguren alternative Gestaltungen der Laschen 58, 59 und der zugehörigen Ausnehmungen 48, 49. Während in den Beispielen der 4 bis 6 das Ziel ein gleichmäßiger Krafteintrag in sämtliche Laschen war, so dass sämtliche Laschen im wesentlichen gleiche Winkelsegmente aufwiesen, wurden die Laschen 58, 59 und Ausnehmungen 48, 49 hier so gestaltet, dass ihre Asymmetrie einem falschen Zusammensetzen der Dichtungslagen vorbeugt. Die Ausführungsformen der 9-a und 9-b weisen zudem einen sehr geringen Abstand zwischen den Rändern der Laschen auf, so dass im gefügten, aber noch nichtverbundenen Zustand zusätzlich eine Verdrehsicherung gegeben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 57-190738 [0002]
- DE 20110331 [0002]
- DE 19916058 [0004, 0004]
