-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flachdichtung. Derartige Flachdichtungen werden beispielsweise bei Verbrennungsmotoren und Getrieben, beispielsweise zur Abdichtung von mindestens zwei der Medien Luft, Öl, (Kühl-)Wasser und Kraftstoff gegeneinander, beispielsweise im Ansaugbereich, an der Ölwanne, an oder in einem Öl- oder Wasserkühler oder auch am Steuergehäuse eines Verbrennungsmotors oder eines Getriebes verwendet. Derartige Dichtungen weisen einen metallischen Träger auf, der mit einem elastomeren Dichtelement verbunden wird. Um das Elastomer mit dem Träger zu verbinden, ist es im Stand der Technik erforderlich, den metallischen Träger zu waschen und mit einem chemischen Haftvermittlersystem zu versehen, bevor das Elastomer angespritzt oder im Edge-Mold-Verfahren angebracht werden kann. Nur so kann die erforderliche Haftung zwischen Elastomer und metallischem Träger erreicht werden.
-
Es ist daher eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten erforderlich, so dass der Herstellungsaufwand und die Kosten relativ hoch sind. Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flachdichtung mit einer metallischen Trägerlage und einem Elastomerelement zur Verfügung zu stellen, bei dem keine Vorbehandlung der metallischen Trägerlage erforderlich ist und dennoch eine gute Haftung zwischen der metallischen Trägerlage und dem Elastomerelement erzielt wird.
-
Diese Aufgabe wird durch die Flachdichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Flachdichtung werden in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
-
Die erfindungsgemäße Flachdichtung weist nun wie im Stand der Technik eine metallische Trägerlage auf. Die metallische Trägerlage besitzt mindestens eine freie Kante, vorzugsweise an ihrem Außenumfang oder längs des Randes einer Durchgangsöffnung. Die Durchgangsöffnung bzw. das in der Durchgangsöffnung vorhandene Medium soll gegenüber einer anderen Durchgangsöffnung bzw. dem in dieser Durchgangsöffnung vorhanden Medium oder gegenüber dem Aussenraum der Flachdichtung abgedichtet werden. Hierzu verläuft die Abdichtlinie vorzugsweise an dem Außenumfang der metallischen Trägerlage oder längs des Randes mindestens einer der mindestens einen Durchgangsöffnung. Beispielsweise kann bei einer Ölkühlerdichtung die Abdichtung entlang des Außenrands der Ölkühlerdichtung erfolgen oder bei einer Steuergehäusedichtung entlang der Innenkante mindestens einer der mindestens einen Durchgangsöffnungen, vorzugsweise entlang der Innenkante sämtlicher Durchgangsöffnungen. Ebenfalls ist es möglich, beispielsweise bei Getriebesteuerplatten, eine Abdichtung sowohl entlang der Innnenkante einer oder mehrerer Durchgangsöffnungen als auch entlang der Aussenkante vorzusehen.
-
Die erfindungsgemäße Flachdichtung zeichnet sich nunmehr dadurch aus, dass längs der abzudichtenden freien Kante mehrere über die freie Kante vorragende Vorsprünge vorhanden sind. Jeder dieser Vorsprünge ist nun zwischen der freien Kante, aus der er hervorragt, und seinem der freien Kante abgewandten Ende mit mindestens einer Hinterschneidung versehen. Diese Hinterschneidung ermöglicht es, dass ein Elastomerwulst, der zumindest bereichsweise längs der freien Kante der metallischen Trägerlage die Vorsprünge zumindest bereichsweise umschließt, beispielsweise umfasst, indem der Elastomerwulst in die Hinterschneidung eingreift.
-
Durch diese erfindungsgemäßen Vorsprünge längs der freien Kante der metallischen Trägerlage erfolgt die Verbindung zwischen der metallischen Trägerlage und dem Elastomerwulst durch die Geometrie der Vorsprünge und damit durch Formschluss. Dadurch wird die metallische Trägerlage mit dem Elastomerwulst verzahnt und folglich eine hervorragende Haftung des Elastomerwulstes an der metallischen Trägerlage erzielt. Es ist daher kein Reinigen der metallischen Trägerlage oder Auftragen eines chemischen Haftvermittlersystems auf dessen Oberflächen mehr erforderlich, so dass die Herstellung vereinfacht, beschleunigt und kostengünstiger gestaltet werden kann. Haftungsoptimierung ist somit als Optimierung der Verbindung zwischen Elastomer und metallischer Trägerlage zu verstehen und nicht als Optimierung der chemischen Haftung.
-
Der Elastomerwulst kann beispielsweise mittels eines Spritzgießverfahrens oder Edge-Molding an der Trägerlage angebracht werden.
-
Die Hinterschneidungen in den Vorsprüngen, die in jedem Fall einen Formschluss längs der Erstreckung des Vorsprungs und damit senkrecht zur freien Kante bewirken, können auf verschiedene Weise realisiert werden. So ist es möglich, einen, mehrere oder sämtliche der Vorsprünge mit einem sich in der Lagenebene erstreckenden Schwalbenschwanz oder Hammerkopf zu versehen, so dass die Hinterschneidung und der Formschluss in der Lagenebene erfolgt. Es ist auch möglich, die Vorsprünge so auszugestalten, dass sie einen senkrecht zur Lagenebene sich erstreckenden Schwalbenschwanz oder Hammerkopf aufweisen, so dass der Formschluss in einer Ebene senkrecht zur Lagenebene erfolgt. Es ist auch möglich, mehrere Hinterschneidungen in verschiedenen Richtungen innerhalb eines Vorsprungs vorzusehen. Auch schräge Anordnungen sind möglich.
-
Auch doppelte Schwalbenschwanzgestaltungen oder doppelte Hammerköpfe sind erfindungsgemäß möglich.
-
Die Hinterschneidung kann auch dadurch hergestellt werden, dass die Vorsprünge senkrecht zur Lagenebene ausgelenkt sind. Benachbarte Vorsprünge können beispielsweise in verschiedene Richtungen senkrecht zur Lagenebene ausgelenkt sein, so dass je zwei benachbarte Vorsprünge mit ihren Hinterschneidungen in beide Richtungen senkrecht zur Lagenebene einen Formschluss erzeugen. Die Vorsprünge können weiterhin geradlinig, bogenförmig oder wellenförmig sich von der freien Kante zu ihrem von der freien Kante entfernten Ende erstrecken. Dies gilt sowohl für nicht aus der Lagenebene ausgelenkte Vorsprünge als auch für Vorsprünge, die aus der Lagenebene ausgelenkt sind. Die Bogenform bzw. die Wellenform können sowohl in der Lagenebene als auch senkrecht zur Lagenebene vorgesehen sein. Die Wellenform eines Vorsprungs kann mit im Wesentlichen parallel verlaufenden einander gegenüberliegenden Oberflächen als auch mit zueinander im Wesentlichen gegenläufig verlaufenden einander gegenüberliegenden Oberflächen realisiert werden. Die Wellenform kann dabei näherungsweise sinusförmige Querschnitte als auch Querschnitte mit sequentiell angeordneten sägezahnförmigen Elementen aufweisen, ebenso wie Misch- oder Zwischenformen derartiger Querschnitte.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform können die Vorsprünge längs der freien Kante gesehen schräg oder gekrümmt geprägt sein, so dass sich beispielsweise eine Art Turbinenschaufelgeometrie ergibt.
-
Vorteilhafterweise sind an der freien Kante mindesten drei Vorsprünge, vorteilhafterweise mindestens sechs Vorsprünge, noch vorteilhafterweise mindestens zehn Vorsprünge vorgesehen. Diese erstrecken sich dabei erfindungsgemäß nicht längs der gesamten freien Kante. Die Breite in der Lagenebene eines Vorsprunges kann beispielsweise < 20%, vorteilhafterweise < 10%, vorteilhafterweise < 5%, vorteilhafterweise < 1% der Länge der freien Kante in ihrer Erstreckungsrichtung betragen.
-
Die Ausgestaltung einer Hinterschneidung senkrecht zur Lagenebene erfolgt vorteilhafterweise dadurch, dass der Vorsprung im Bereich der Hinterschneidung eine geringere Dicke aufweist als die Trägerlage und ggfs. im Bereich außerhalb der Hinterschneidung eine Dicke bis maximal zur Dicke der Trägerlage aufweist. Vorteilhafterweise ist die Dicke der Trägerlage jedoch auch im Bereich außerhalb der Hinterschneidung gegenüber der Dicke der Trägerlage reduziert. Vorteilhafterweise beträgt die Dicke außerhalb der Hinterschneidung maximal 90%, vorteilhafterweise maximal 80%, vorteilhafterweise maximal 70% der Dicke der Trägerlage.
-
Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Flachdichtung zwischen dem Elastomerwulst und der metallischen Trägerlage keinen chemischen Haftvermittler auf. Grundsätzlich lässt sich die erfindungsgemäß verbesserte mechanische Haftung zwischen Elastomerwulst und metallischer Trägerlage jedoch auch mit einem chemischen Haftvermittler kombinieren.
-
Die Trägerlage selbst weist dabei eine Dicke zwischen 0,5 mm und 3 mm, vorteilhafterweise zwischen 1,0 mm und 1,8 mm auf. Die Dicke der Vorsprünge beträgt vorteilhafterweise zwischen 0,1 mm und 1 mm, weiter vorteilhafterweise zwischen 0,25 mm und 0,8 mm, ihre Breite in der Lagenebene zwischen 0,5 mm und 10 mm, vorteilhafterweise zwischen 1 mm und 5 mm und ihre Länge senkrecht zur freien Kante in der Lagenebene zwischen 1 mm und 7 mm, vorteilhafterweise zwischen 1,5 mm und 4 mm. Die obigen Werte sind jeweils einschließlich oder auch ausschließlich der angegebenen Bereichsgrenzen zu verstehen.
-
Im Folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemäßer Flachdichtungen gezeigt. Dabei bezeichnen in sämtlichen Figuren gleiche oder ähnliche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Bauelemente, so dass deren Beschreibung ggfs. nicht wiederholt wird.
-
Jedes der folgenden Beispiele zeigt eine Zusammenschau verschiedener optionaler vorteilhafter Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung. Es ist wesentlich, dass auch jede einzelne dieser Weiterbildungen als solche die in den Ansprüchen gegebene Erfindung weiterbilden kann, ohne dass die im selben Beispiel angegebenen weiteren vorteilhaften Weiterbildungen ebenfalls gleichzeitig herangezogen werden müssen. Auch beliebige Kombinationen verschiedener optionaler vorteilhafter Weiterbildungen aus verschiedenen Ausführungsbeispielen können erfindungsgemäß die vorliegende Erfindung weiterbilden.
-
Es zeigen
-
1 eine Flachdichtung nach dem Stand der Technik, und
-
2 bis 7 verschiedene Ausgestaltungsformen erfindungsgemäßer Flachdichtungen.
-
1 zeigt eine Flachdichtung nach dem Stand der Technik. Diese Flachdichtung 1 weist eine metallische Trägerlage 2 auf, die längs beispielsweise eines äußeren Umfangsrandes einen Vorsprung 10 aufweist. An diesem Vorsprung 10 und an dieser freien Kante 3 ist ein Elastomerwulst 20 angespritzt. Dieser umfasst den Vorsprung 10. Problematisch an diesem Stand der Technik ist, dass der Elastomerwulst 20 insbesondere ohne chemischen Haftvermittler sich leicht von dem Vorsprung 10 der metallischen Trägerlage 2 ablösen kann.
-
2 zeigt nun eine erfindungsgemäße Flachdichtung 1 in Form einer Ringdichtung. Diese Flachdichtung 1 weist eine metallische Trägerlage 2 auf, die ihrerseits Durchgangsöffnungen 6, beispielsweise für Befestigungsmittel aufweist. Die metallische Trägerlage 2 weist eine Innenkante 3 als freie Kante und eine Außenkante 4 auf. Längs der Innenkante 3 sind schwalbenschwanzförmige Vorsprünge 10a, 10b, 10c angeordnet, wobei nicht sämtliche der Vorsprünge mit eigenen Bezugszeichen versehen wurden. Die Vorsprünge 10a, 10b, 10c ... sind beabstandet zueinander angeordnet, die Breite der Vorsprünge an der freien Kante 3, die längs der Innenkante 3 angeordnet sind, ist in der Summe weniger als die Hälfte der Bereiche der freien Innenkante 3, an denen keine derartigen Vorsprünge 10a, 10b, 10c ... angeordnet sind.
-
Bei der in 2 dargestellten erfindungsgemäßen Flachdichtung liegen die Hinterschneidungen 12a, 12b, 12c, ... in der Lagenebene der metallischen Trägerlage 2. Diese Hinterschneidungen sind zwischen der freien Kante 3 bzw. zwischen dem Bereich des Vorsprunges, in den sich die freie Kante 3 von beiden Seiten logisch fortsetzt und dem von der freien Kante 3 abgewandten Ende 11a, 11b, 11c, ... angeordnet. Sie verhindert durch Formschluss, dass ein in die Hinterschneidungen eingreifender Elastomerwulst sich senkrecht zur freien Kante 3 ablösen kann. Bei der in 2 dargestellten erfindungsgemäßen Flachdichtung handelt es sich noch um ein Halbzeug, da der erfindungsgemäße Dichtwulst noch nicht an die freie Kante 3 angespritzt ist.
-
3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Flachdichtung 1, die ähnlich ausgebildet ist wie diejenige in 2. Auch hier umgibt eine metallische Trägerlage 2 eine Durchgangsöffnung 5 und ist an ihrer Innenkante 3 als freie Kante mit Vorsprüngen 10a, 10b, 10c, ... versehen. Diese Vorsprünge 10a, 10b, 10c weisen nun in der Lagenebene keine Hinterschneidung auf, sondern senkrecht zu der Lagenebene der Trägerlage 2, die hier der Papierebene entspricht.
-
4 zeigt nun die Flachdichtung aus 2 oder 3 mit angespritztem Elastomerwulst 20 in Draufsicht. Dieser Elastomerwulst 20 umfasst und schließt die Vorsprünge 10a, 10b, 10c, ... ein und ist dadurch formschlüssig mit der metallischen Trägerlage 2 verbunden.
-
5 zeigt nun in den Teilfiguren 5a–5c verschiedene Varianten der Vorsprünge erfindungsgemäßer Flachdichtungen. Die Vorsprünge in 5a–5c weisen Hinterschneidungen (sämtlich mit Bezugszeichenstamm 12 versehen) auf. In 5a ist der Vorsprung 10 auf seiner (senkrecht zur Lagenebene gesehenen) oberen Oberfläche mit einem wellenförmigen Profil versehen, so dass sich die Hinterschneidungen 12a, 12b und 12c ergeben. An seiner unteren Oberfläche ist ein entsprechendes zur Lagenmittelebene spiegelsymmetrisches Wellenprofil vorgesehen, so dass sich dort Hinterschneidungen 12a', 12b' und 12c' ergeben.
-
In 5b ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der nun die Vorsprünge 10 aus 5a wechselweise nach unten oder nach oben ausgelenkt sind. Damit ergeben sich beispielsweise für zwei in der Lagenebene der metallischen Trägerlage 2 zueinander benachbart angeordnete Vorsprünge 10a und 10b, Hinterschneidungen 12a und 12b auf verschiedenen Seiten der Vorsprünge 10a und 10b. Dadurch ist nun ein Formschluss nicht nur in der Lagenebene vorhanden, sondern auch senkrecht zur Lagenebene.
-
In 5c ist eine weitere Ausführungsform der Trägerlage 2 dargestellt. Diese entspricht weitgehend derjenigen in 5a, jedoch sind die wellenförmigen Profilierungen auf der oberen Oberfläche und auf der unteren Oberfläche des Vorsprungs 10 nicht mehr spiegelsymmetrisch zur Mittellage der metallischen Trägerlage 2, sondern parallel zueinander verlaufend.
-
6 zeigt in den Teilbildern A und B eine weitere erfindungsgemäße Flachdichtung am Rande einer Durchgangsöffnung 5. In 6a ist eine Trägerlage 2 dargestellt, die ausgehend von der freien Kante 3 zur Oberfläche der Trägerlage 2 hin abgeschrägte Vorsprünge 10 aufweist. Die Auslenkung/Abkantung des Vorsprungs 10 ändert sich dabei sowohl vom Zentrum der Durchgangsöffnung 5 in Richtung der freien Kante 3 als auch entlang der freien Kante 3, also in die Zeichnungsebene hinein, senkrecht zur Lagenebene der metallischen Trägerlage 2. Dadurch ergeben sich turbinenschaufelförmige Vorsprünge, die ebenfalls eine hervorragende Haftverbindung mit einem (hier nicht dargestellten) Elastomerwulst bewirken. Während 6 eine lineare Auslenkung des Vorsprungs 10 darstellt, sind prinzipiell auch bogenförmige Auslenkungen sowohl entlang des Umfangs der Durchgangsöffnung als auch in radialer Richtung möglich, die der Form von Turbinenschaufeln noch näher kommen.
-
In 6b ist dieselbe Flachdichtung wie in 6a dargestellt, allerdings in Aufsicht auf die freie Kante 3, d. h. aus Richtung der Durchgangsöffnung 5. Hier wird nochmals verdeutlicht, dass die Abschrägung nicht nur in radialer Richtung verläuft, wie schon in 6a verdeutlicht und anhand der Kante 21, die den Übergang des Vorsprungs 10 in die freie Kante 3 markiert, ersichtlich, sondern auch entlang des Umfangs der Durchgangsöffnung 5.
-
7 zeigt in den Teilfiguren 7a–7h weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, insbesondere Ausgestaltungsformen der Vorsprünge 10.
-
In 7a ist das von der freien Kante 3 abgewandte Ende 11a des Vorsprungs 10a mit einem Hammerkopf 14a (Verdickung) versehen. Dadurch ergibt sich eine Hinterschneidung 12a für den Vorsprung 10a und 12b für den in entgegengesetzter Richtung aus der Lagenebene ausgelenkten Vorsprung 10b.
-
In 7b sind Vorsprünge 10a und 10b dargestellt, die ebenso wie in 7a längs der freien Kante 3 benachbart zueinander angeordnet sind. Durch die Auslenkung dieser Vorsprünge 10a und 10b, die ansonsten üblicherweise als geradlinige Vorsprünge ausgebildet sind, werden Hinterschneidungen 12a und 12b erzeugt, die eine hervorragende Verzahnung und Haftung zwischen der metallischen Trägerlage 2 und dem Elastomerwulst bewirken.
-
7c zeigt einen Vorsprung, der eine Krümmung aus der Lagenebene heraus aufweist, so dass er ebenfalls aus der Lagenebene der metallischen Trägerlage 2 ausgelenkt ist.
-
7d zeigt die Ausgestaltung des Vorsprungs 10 mit zwei in seiner Erstreckungsrichtung hintereinanderfolgenden Verdickungen 14a und 14b, 14a', 14b' zu beiden Seiten der Lagenebene der metallischen Trägerlage 2. Bei der Ausgestaltungsform der 7d geht der mittlere Bereich des Vorsprungs 10 über den sich von der freien Kante weg erstreckenden Bereich mit der Verbreiterung 14b noch hinaus.
-
In 7e schließen die Verdickung 14b (Hammerkopf) und das von der freien Kante 3 abgewandte Ende 11 des Vorsprungs 10 miteinander glatt ab.
-
In 7f ist ein einfacher Hammerkopf dargestellt, so wie in 7d, wobei wiederum das Ende 11 über den Hammerkopf 14, 14' hinaussteht. Dies ist in 7g geändert, in der nunmehr lediglich ein mit der Endfläche 11 glatt abschließender Hammerkopf vorgesehen ist.
-
In 7h ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der ein in der Lagenebene der Trägerlage 2 liegender Schwalbenschwanz als Vorsprung 10 dargestellt ist. Auch hier ergeben sich Hinterschneidungen 12, 12', in die ein Elastomerwulst eingreifen kann.
-
Bei den vorigen Beispielen wurde fast vollständig auf die Darstellung des Elastomerwulstes verzichtet. Lediglich in 4 ist dieser mit eingezeichnet. In gleicher Weise kann jedoch ein derartiger Elastomerwulst 20 auch bei sämtlichen weiteren zuvor beschriebenen Ausführungsformen problemlos eingesetzt werden, um eine erfindungsgemäße Flachdichtung zu realisieren.
