DE7523443U - Flachdichtung - Google Patents

Description

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e 1 r i η g Dichtungswerke KG . Dettingen (Erms)

II. Juli 1975

ED 18 KRS Sf-mü-nu

Flachdichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flachdichtung, ausschließlich aus metallischen Blechlagen bestehend, mit Bördeleinfassungen und erhabenen Sicken, insbesondere an abzudichtenden Durchgängen.

Die Ausbildung von Sicken an abzudichtenden Durchgängen von Flachdichtungen aus metallischen Blechlagen dient dem Zweck, einerseits der Dichtung in Pressungsrichtung eine plastische und elastische Verformungsfähigkeit zu verleihen, andererseits die der Abdichtung dienenden Flächenbereiche der Dichtung örtlich so zu verringern, daß sich zwischen den abzudichtenden Flächen, z.B. des Zylinderblocks oder Zylinderkopfs einer Brennkraftmaschine und den Dichtungsflächen eine erhöhte Flächenpressung und damit optimale Dichtwirkung ergibt.

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Da beispielsweise bei einer Zylinderkopfdichtung an der Ober- und Unterseite von abzudichtenden Durchgängen in der Regel gleiche Dichtungsfunktionen zu erfüllen sind, ist es funktionsmäßig sinnvoll, auch die Abdichteigenschaften einer solchen Dichtung an der Ober- und Unterseite symmetrisch zu gestalten, d.h. aber an der Ober- und Unterseite der abzudichtenden Durchgänge eine gleich große Dichtungspressung zu erzeugen.

Da die meist durch Schrauben eingeleiteten Dichtungskräfte an der Ober- und Unterseite einer Dichtung ohnehin gleich groß sind, wird die Pressungsverteilung im wesentlichen durch die Größe der den Einspannkräften ausgesetzten Auflageflächen bestimmt. Betrachtet man bekannte Flachdichtungen der eingangs bezeichneten Art im Vertikalschnitt (vgl. hierzu Fig. 2 und 3 der beiliegenden Zeichnung), so stellt man fest, daß die auf beiden Dichtungsseiten einander entsprechenden Sicken üblicher Ausführung nicht nur seitlich zueinander versetzt sind, sondern auch vuterschiedlich große Auflageflächen aufweisen. Meistens entsprechen dabei einer nach der einen Seite, z.B. nach oben, ausgewölbten Sicke zwei nach der anderen Seite, z.B. nach unten, ausgewölbten Sicken. Im Prinzip gilt dies auch bei einseitig geprägten Sicken, die sich im Einbauzustand zwangsläufig auf entsprechenden Gegenpressflachen der anderen Dichtungsseite abstützen. Es leuchtet ein, daß sich dadurch an den beiden Dichtungsseiten im Einbauzustand auch unterschiedliche Fläehenpressungen ergeben müssen. Die Anpresskraft, welche auf der einen Seite der Flachdichtung beispielsweise von der Ringfläche einer Sicke aufgenommen werden muß, stützt sich auf der anderen Seite der Flachdichtung auf zwei Sickenringflachen ab. Die Flächenpressung und damit die Dichtwirkung wird daher auf der einen Seite der Flachdichtung nur halb so groß sein wie auf der anderen Seite,

Dies heißt aber, daß im Prinzip nur durch Verdopplung der Anpresskraft, die für die obere Seite der Dichtung erforderlich wäre, auch auf der unteren Seite die gleiche Dichtwirkung erzielt werden kann.

In der Praxis liegen die Dinge zwar insofern etwas anders, als die Sicken durch die Anpresskraft mehr oder weniger stark zusammengedrückt werden und sich die Auflageflächer.dabei vergrößern. In vielen Fällen ist im Betriebszustand mit einer völligen Abplattung der Sicken zu rechnen. Der Sickenbereich stellt jedoch auch dann noch einen bevorzugten Dichtbereich dar. Dies ist einerseits auf die durch die Kaltverformung im Sickenbereich entstandene Metall-Strukturveränderung, andererseits auf die Oberflächenanpassung des Auflageflächenbereiches durch die Vorpressung zurückzuführen.

Die für das Dichtverhalten wichtige Vorpressung ist nur dann wirksam, wenn sie zu plastischen Formänderungen an den Auflageflächen führt. Diese hohen Pressungen sind bei rein metallischen Abdichtungen unter der im allgemeinen verfügbaren Anpresskraft nur bei entsprechend schmalen und verformungssteifen Pressflächen zu erwarten, d.h. aber bei einer Sickendichtung nur in der allerersten Einbauphase.

Auch aus diesen Gründen ist es besonders nachteilig, wenn die Berührungsflächen der einen Seite einer Sickendichtung in dieser wichtigen Anfangsphase nur unter der halben Vorpressung der Berührungsflächen der anderen Dichtungsseite stehen.

Die bereits erwähnte seitliche Versetzung der an den abzudichtenden Durchgängen einander entsprechenden Sicken bedeutet zusätzlich eine Beeinträchtigung der Verformungssteifigkeit in Normalrichtung.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Flachdichtung der eingangs bezeichneten Art eine gleichmäßige Flächenpressung und damit auch Dichtwirkung auf beiden Seiten der Dichtung zu erreichen. Nach dem Grundgedanken der Erfindung wird das Problem dadurch in überraschend einfacher und vorteilhafter Weise gelöst, daß die Sikken an der Ober- und Unterseite der Dichtungsoberfläche spiegelbildlich gegenüberstehend angeordnet sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Dichtung aus mindestens einer Blechlage und die spiegelbildlich einander gegenüberstehenden Sicken sind an den Bördeleinfassune,en angeordnet.

Geht man davon aus, daß die vorgenannte Ausführungsform einer Anordnung der gegenüberliegenden Sicken an den Bördeleinfassungen für die Praxis die größte Bedeutung haben wird, so wird ohne weiteres deutlich, daß die Erfindung nicht nahegelegen hat. Es ist nämlich erforderlich, die Sicken zuerst einzuarbeiten, ehe man die erforderliche Umbördelung der Einfassung um den jeweiligen Durchgang, z.B. den Brennraunidurchgang einer Zylinderkopfdichtung, vornimmt. Bei den bisher bekannten Ausführungen von gesickten Metall-Lagendichtungen stand die technische Lehre, die Sickenprägung erst im umbördelten Zustand vorzunehmen, so im Vordergrund, daß die damit für die Pressungsverteilung verbundenen Nachtelle entweder gar nicht erkannt oder vernachlässigt wurden. Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß dieser nachträgliche Umbördelungsvorgang, der zwangsläufig eine gewisse plastische Verformung des Einfassungsmaterials mit sich bringt, keinerlei Beeinträchtigung der vorher ,In das Einfassungsmaterial eingearbeiteten Sicken bewirkt und fertigungsmäßig ohne Schwierigkeiten zu bewältigen ist.

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Die erfindungsgemäßen Sicken können ausschließlich an den Bördeleinfassungen vorgesehen sein, so daß die von den Bördeleinfassungen umfaßten Blechlagen ebenflächig und ungesickt ausgebildet sind. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es aber auch denkbar, daß nur ein Teil oder alle unter den Bördeleinfassungen liegenden Blechlagen ebenfalls gesickt sind und mit den Sicken der Bördeleinfassungen spiegelbildlich in formschlüssiger Verbindung stehen. Hierdurch ergibt sich vorteilhaft eine größere Widerstandsfähigkeit der Sicken gegen Zusammendrücken unter dem Druck der abzudichtenden Flächen.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Dichtung aus mehreren Blechlagen besteht und spiegelbildlich gegenüberstehende Sicken an den Bördeleinfassungen -ggf. auch an Blechlagen darunter- und/oder daneben im Bereich der Blechlagen aufweist.

Die erfindungsgemäß gesickten oder ungesickten Bördeleinfassungen können in an sich bekannter Weise als getrennte Bauteile ausgebildet oder -wie ebenfalls an sich bekannt- durch Umlage einer außenliegenden Blechlage gebildet sein. Im Falle der letzteren Variante können die Bördeleinfassungen entweder nur als einfache Umlage oder - was aus Fertigungsgründen keineswegs selbstverständlich ist, sich überraschenderweise aber als möglich erwiesen hat - als mehrfache Umlage ausgebildet sein.

Die Erfindung ist an Hand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung veranschaulicht und in der nachstehenden Beschreibung dieser Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Flachdichtung mit Sicken an abzudichtenden

Durchgängen in Draufsicht (schematisch), Fig. 2 eine bekannte Blechlagendichtung mit Bördeleinfassung

und üblicher Sickenausbildumg im Querschnitt (schematisch),

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Fig. 3 die Kräfteverhältnisse in schematischer Darstellung bei einer in herkömmlicher Weise gesickten Flachdichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 an Hand einer schematischen Darstellung entsprechend

Fig. 3 die Kräfteverhältnisse bei einer in erfindungsgemäßerweise gesickten Flachdichtung und

Fig. 5 bis 13 verschiedene Ausführungsformen einer Flachdichtung nach der Erfindung im Querschnitt (schematisch).

Die aus Fig. 1 ersichtliche Flachdichtung ist etwa in der Art einer Zylinderkopfdichtung aufgebaut. Sie besteht aus einer Blechlage 10, in der zwei Brennraumdurchgänge 11 sowie mehrere kleinere Durchgangsöffnungen 12, z.B. für Befestigungsschrauben, angeordnet sind. Die Brennraum, öffnungen 11 sind von Sicken 13 umgeben, die eine ausreichende Verformungsfäb-igkeit und Flächenpressung an dieser Stelle der Dichtung gewährleisten sollen.

Aus Fig. 2 und 3 geht die Wirkungsweise einer in herkömmlicher Weise gesickten Flachdichtung hervor. In Fig. 2 bezeichnet 14 und 15 zwei gegeneinander gepreßte Bauteile, z.B. Zylinder und Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, deren Fuge 16 nach außen abgedichtet werden soll. In Fuge 16 ist zu diesem Zweck eine aus einer einzigen Blechlage bestehende Flachdichtung 17 angeordnet, die eine gebördelte Durchgangsöffnung 18 aufweist. Die Bördeleinfassung an dieser Durchgangsöffnung wurde nach dem Umbördeln in üblicher Weise gesickt.

Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, ergibt sich dabei eine nach oben aufgewölbte Sicke 19, die sich nach unten auf den beiden Flächen abstützt.

Die von dem oberen Bauteil 15 (Fig. 2) auf die Sicke !9 ausgeübte

Kraft P wird durch die beiden entgegenwirkenden Kräfte P/2 aufgenommen. Es ergibt sich daher an der Sicke 19 eine höhere Flächenpressung als an den Gegenflächen °n_ entsprechend ist auch an der Oberseite der Sicke 19 eine bessotw _ichtwirkung zu erwarten als an der Unterseite 20.

Der Dichtung nach Fig. 2 ist nun ir F'.g. 5 eine entsprechende Dichtung gegenübergestellt, die jedoch in Brfindungsgemäßer Weise gesickt ist. Die sich hierbei ergebenden Kräfteverhältnisse sind aus x^vig. 4 ersichtlich. Die Bördeleinfassung an der Durchgangsöffnung 18 wird auch hier wieder durch einfaches Umbördeln der Blechlage 17a erreicht. Die Blechlage 17 a wurde jedoch vor dem Umbördeln so mit Sicken 21, versehen, daß diese sich nach dem Umbördeln spiegelbildlich gegenüberstehen. Wie Fig. 4 zeigt, wurde dadurch erreicht, daß der auf die nach oben ausgewölbte Sicke 21 durch Bauteil 15 ausgeübte Kraft P eine ebenso große Reaktionskraft P auf die nach unten ausgewölbte Sicke 22 wirkt. Tiächenpressung und Dichtwirkung ist damit auf beiden Seiten der Flachdichtung 17a gleich.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 6 und 7 bestehen jeweils Flachdichtung und Bördeleinfassung aus separaten Bauteilen. Nach Fig. 6 ist eine einzige ungesickte Blechlage 23 vorgesehen, die an einer Durchgangsöffnung 24 von einer mit einander gegenüberliegenden Sicken 25, 26 versehenen Bördeleinfassung 27 umgeben ist. Die Ausführungsform nach Fig. 7 entspricht im wesentlichen der nach Fig. 6, jedoch sind drei aufeinanderliegende Blechlagen 28, 2.9 und 30 vorgesehen.

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Die Ausführungsform nach Fig. 8 stellt eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 7 dar, bei der die beiden äußeren Blechlagen 28a und 30a ebenfalls Sicken 31 bzw. 32 aufweisen, welche in die Sicken 25 bzw. 26 der Bördeleinfassung 27 formschlüssig eingreifen und diese dadurch verstärken. Nach Fig. 9 sind insgesamt vier Blechlagen 3? bis 36 vorgesehen, von denen die beiden oberen (33,34) in die Sicke 25 der Bördeleinfassung 27 und lie beiden unteren (35, 36) in die Sicke 26 der BO einfassung 27 formschlüssig eingreifen.

Die Ausführungsform nach Fig. 10 entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. 8. Die äußeren Blechlagen 28b ;!nd 30b sind jedoch im Unterschied zur Ausführungsform nach Fig. 8 noch einmal außerhalb der Bot— deleinfassung 27 gesickt ausgebildet (Bezugszeichen 37 und 38). Hierdurch kann eine zusätzliche Dicht- oder Abstützwirkung erzielt werden.

Die Ausführungsform nach Fig. 12 stellt eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 5 dar. Die einzige Blechlage 17b dient an der Durchgangsöffnung 18 wiederum gleichzeitig als Bördeleinfassung und weist gegenüberliegende Sicken 21, 22 auf. Sie ist jedoch nicht nur einmal umbördelt, wie nach der Ausführungsform nach Fig. 5, sondern zweimal, wobei das innenliegende Teilstück 39 ebenflächig ausgebildet ist und etwa in derselben Ebene liegt wie der übrige ebenflächige Teil der Blechlage 17b. Die Variante nach Fig. 13 ist gegenüber der Ausführungsfonn nach Fig. dahingehend abgewandelt, daß die Blechlage 17c an der Durchgangsöffnung eine 4-fache Bördeleinfassung mit entsprechenden spiegelbildlichen Sicken 21 u. 22 sowie 40 und 41 aufweist.

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Die Ausführungsform nach Fig. 11 schließlich entspricht im wesentlichen der Ausführungeform nach Fig. 8, jedoch fehlt die innere ebene Blechlage. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Bördeleinfassung 27z an der Unterseite verlängert ausgebildet ist und dort gleichzeitig eine dritte Blechlage 42 bildet.

Die Erfindung ist keineswegs auf die in der Zeichnung dargestellten und im Vorstehenden beschriebenen AusfUhrungsbeispiele beschränkt;

vielmehr sind weitere Gestaltungsmöglichkeiten und Kombinationen der dargestellten Ausführungsbeispiele im Rahmen der Erfindung denkbar.

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Claims (12)

ANSPRÜCHE

1. Flachdichtung, ausschließlich aus metallischen Blechlagen bestehend, mit Bördeleinfassungen und erhabenen Sicken, insbesondere an abdichtenden Durchgängen, dadurch gekennzeichnet , daß die Sicken an der Ober-

und Unterseite der Dichtungsoberfläche spieg< Lidlich gegenüberstehend angeordnet sind.

2. Flachdichtung nach Anspruch i, dadurch geken η zeichnet , daß die Dichtung aus mindestens einer Blechlage besteht und die spiegelbildlich einander gegenüberstehenden Sicken an den Bördeleinfassungen angeordnet sind.

3. Flachdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von den gesickten Böideleinfassungen (27) umfaßten Blechlagen (23, 28 - 30) ebenflächig und ungesickt ausgebildet sind (Fig. 6 und 7).

4. Flachdichtung nach Anspruch 2, dadurch £ e k e η η zeichnet , daß nur ein Teil oder alle unter den Bördeleinfassungen liegenden Blechlagen (28a, 30a, 28b, 30b, 33 - 36) ebenfalls gesickt sind, ;m<> —'<- den Sicken (25, 26) der Bördeleinfassungen (27) spiegelbildlich in formschlüssiger Verbindung stehen (Fig. 8, 9, 10 und 11).

5. Flachdichtung nach einem oder me ireren der Ansprüche 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung aus mehreren Blechlagen (28b, 29, 30b) besteht und spiegelbildlich gegenüberstehende Sicken (25, 26 bzw. 31, 32 bzw. 37, 38) an den Bördeleinfassungen (27) - ggf. auch an Blechlagen (28b, 30b) darunter - und/oder daneben im Bereich der Blechlagen aufweist (Fig. 10).

6. Flachdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bördeleinfassungen (27) in an sich bekannter Weise als getrennte Bauteile ausgebildet sind (Fig. 6 bis 10).

7. Flachdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bördeleinfassungei: in an sich bekannter Weise durch Umlage einer außenliegenden Blechlage (17a, 17b, 17c, 42) gebildet sind (Fig. 5 \.:nd 11 bis 13).

8. Flachdichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bördeleinfassungen nur als einfache Umlage ausgebildet sind (Fig. 5 bis 11).

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9. Flachdichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Bordeleinfassungen als mehrfache Umlage ausgebildet sind (Fig. 12 und 13).

10. Flachdichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nur die beiden außenliegenden Erreiche der mehrfachen Umlage spiegelbildlich gegenüberliegende Sicken (21, 22) aufweisen (rig. 12).

11. Flachdichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß auch nicht an der Außenseite liegende Bereiche der mehrfachen Umlage Sicken (AO, 41) aufweisen, die symmetrisch spiegelbildlich angeordnet in formschlüssigor Verbindung mit den Sicken (21, 22) der beiden äußeren Bereiche der Umlage stehen (Fig. 13).

12. Flachdichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsoberflächen mit die Abdichtung unterstützenden Stoffen beschichtet sind.

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