EP2427675A1 - Sealing element for sealing flange surfaces on internal combustion engines - Google Patents
Sealing element for sealing flange surfaces on internal combustion enginesInfo
- Publication number
- EP2427675A1 EP2427675A1 EP09810767A EP09810767A EP2427675A1 EP 2427675 A1 EP2427675 A1 EP 2427675A1 EP 09810767 A EP09810767 A EP 09810767A EP 09810767 A EP09810767 A EP 09810767A EP 2427675 A1 EP2427675 A1 EP 2427675A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- sealing element
- element according
- wire
- sealing
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
- F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
- F16J15/08—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
- F16J15/0887—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing the sealing effect being obtained by elastic deformation of the packing
Definitions
- the invention relates to a sealing element for sealing flange surfaces in internal combustion engines, comprising at least one annular metal profile body.
- metal cylinder head gaskets consisting of multiple layers to join the different layers together by suitable joining methods (e.g., clinching, welding, riveting).
- These layers may include beads or other sealing elements in the form of polymeric seals to seal fluids or gases.
- sealing elements must have sufficient spring properties to compensate for static unevenness of the sealing surfaces as well as dynamic sealing gap vibrations (when used as a cylinder head gasket).
- these seals must be stiff enough not to give way in such a way that an insufficient clamping force causes an outbreak of the sealing element.
- GB 979,408 discloses a seal of a cylinder liner which is formed by an annular metallic profile body which, viewed over its radial wall thickness, has a uniform height and a substantially symmetrical cross-sectional profile. Between the cylinder head and engine block, a cylinder head gasket is arranged, which has a radial clearance for receiving this
- Profile body has. Due to the outwardly curved contour of the sealing element, which exceeds the axial height of the cylinder head gasket, the profile body is elastically deformed during bracing of the engine block and cylinder head within him him receiving groove such that at maximum deformation pressure of the profile body with the exception of its lateral receiving areas still defined Distance from the groove bottom of the receiving groove.
- the profile body is made of a stainless steel and has at least nutgrund lake sharp-edged transition areas from the respective radial end boundary in the associated axial edge. In this case, the sharp-edged transition areas ensure sufficiently high surface pressure in the area of the two sealing lines.
- a sealing ring for the sealing of cylinder covers is known in internal combustion engines, consisting of at least one layer of sheet metal, wherein the layer is formed in a circular section in cross-section and the inner edge and the outer edge are arranged in a plane.
- the axial height of the sealing ring seen over its entire radial wall thickness, the same design.
- the sealing ring consists of two mirror-inverted sealing rings, which touch each other along an average diameter.
- the invention has for its object to provide a novel sealing element for sealing flange surfaces in internal combustion engines, on the one hand has enough spring properties to compensate for static unevenness of the respective sealing surface and, if necessary, dynamic sealing gap vibrations.
- the sealing element must be stiff enough not to yield so that an insufficient clamping force causes an outbreak of the sealing element.
- the profile body consists of a wire and has at least one core and at least one bending region, that the material thickness of the wire in the core region is greater than in the respective bending region
- the subject invention is based on the technical embodiment of a bending beam.
- the bending beam is loaded from above, approximately in the middle, and the force is supported by the two support points on the outside of the underside.
- the support points are exactly definable and on the other hand, the force distribution between the support points is adjustable.
- the thickness of the bending beam correlates with the rigidity of the system and the spring characteristics (material selection) associated with the system.
- the subject invention now makes it possible, if necessary, to bring similar components (profile body) in the region of the connecting means in operative connection.
- the shape of the components can also be different from the profile body.
- the connecting means are formed in direct connection with similar profile bodies / other components to match each other. The profile body / components can thus be easily combined or stacked.
- the attachment or introduction of the connecting means in the core region of the sealing element, ie outside the bending areas, has the following advantages: by stacking two profile bodies / components of the double spring travel can be achieved as a single profile body;
- the connecting means by the provision of the connecting means, the introduction of force into the profile body / the component can be significantly influenced. As a result, the spring force level can be adjusted and the power flow can be optimized;
- Such profiled bodies / components can be mechanically anchored or suspended directly in indentations or recesses on functional layers of a seal or a carrier by the connection means.
- additional connecting elements can also be used for the indirect connection of individual profiled bodies / components, whereby any installation heights of the sealing element can be realized.
- the respective connecting means is, according to an idea of the invention, formed by staggered surface areas.
- two surface areas which are provided differently in terms of height in the core area and which extend parallel to one another can be provided.
- the radial wall thickness of the wire is profiled such that it corresponds approximately to the geometric shape of a banana; the wire has such a profile that the radial ends form two upper and two lower bending regions to form an incision; the wire has such a profile that radially inwardly or outwardly there is a thickened core region and at the opposite end of the cross section two bending regions are formed, which in the initial state exceed the axial height of the core region.
- the profile When using a banana-shaped geometry of the wire, the profile has the highest cross section in the middle. Towards the two ends, the cross section tapers (evenly or unevenly). This means that under load the elastic ends bend.
- the middle of the lower arc of the banana-shaped profile is formed on the respective flange surface or groove base in such a way that only this central region bears.
- a so-called stopper function is justified.
- an additional sealing line is defined by the stopper area. This additional sealing line is particularly advantageous for the sealing of relatively high pressures, since, in contrast to the prior art with two sealing lines can be dispensed with sharp-edged transition areas.
- This mode of action which corresponds to the classical bending beam, is also to be transferred to the further profiles underlying the object of the invention.
- the outer ends that form bending regions bend elastically until, in total compression, again only the middle region is worn.
- a spring element is combined with an integrated stopper element.
- the stopper height or the installation height thus results from the largest cross-section or the largest cross-sections, if several sub-areas are formed as core areas.
- the design of the elastic regions define the spring behavior (and the sealing force) of such a wire profile.
- the contour can be selected so that the sealing force can be set exactly in Einbüupukt. This ensures that both the static irregularities of the respective flange surface and, if necessary, dynamic sealing gap vibrations can be compensated.
- the profile wire ring for example, even completely or only partially coated.
- the wire profile asymmetrical.
- the force distribution (delay) on the engine block or on the cylinder head can be positively influenced.
- the sealing element according to the invention can be used both in combination with a cylinder head gasket and with a flat gasket or as a single sealing element, for example in the exhaust gas line of an internal combustion engine.
- Sequence demands are exemplary conceivable: additional (at least partial) coating for the micro-seal, joining the profile wire sealing ring (it is also conceivable that the sealing ring is not joined at the joint similar to a piston ring, but so remains), forming at least one zone or an area that is needed for a joining process.
- the profiled wire is, according to a further idea of the invention, made of a spring steel, which advantageously has a yield strength ⁇ 600 MPa.
- the wire is made of a non-stainless steel.
- the materials used for the profile wire are all spring steels which bring about elastic or springy properties.
- Examples include austenitic chromium-nickel steels, martensitic chromium steels, bainitic or martensitic carbon steels or multiphase steels.
- austenitic chromium-nickel steels martensitic chromium steels, bainitic or martensitic carbon steels or multiphase steels.
- nickel-based alloys When used as a sealing element in the exhaust system, reference is made to nickel-based alloys.
- the combination of the suitable material or possibly also the suitable materials, if necessary, including a hardening process and / or a heat treatment and the optimized geometry (wire cross-section) ensure the function of the sealing element according to the invention under all operating conditions depending on the installation.
- each other adapted geometric shape of the sealing element may be most favorable (depending on the combustion pressure and the combustion temperature different cross-sections are possible ).
- the thickness of the respective core region, the cross section of the respective bending region and the selected material can be adjusted, which spring action and which mounting thickness of the profile wire sealing ring should have. ever
- a kind of stopper can be realized with the respective core area of the wire.
- the joining process which can also be used as needed, it is conceivable to use force, form and cohesive methods. However, it can also be a combination, for example of a positive and cohesive process (for example a mechanical clamping with subsequent adhesion of the joint).
- Figures 1 representation of two equally trained spaced profile body with facing connecting means
- Figure 2 composite sealing element, formed from the profile bodies of Figure 1;
- FIG. 3 representation according to FIG. 2 with additional connecting element / intermediate piece
- FIG. 4 representation according to FIG. 3 in the assembled state
- Figure 5 single profile body according to Figure 1 in operative connection with an alternatively formed component
- FIG. 6 representation according to Figure 2 in the assembled state.
- Figure 1 shows two equally formed sealing elements (profile body 1,1 '), both of which have defined elastic (spring) properties.
- the profile body 1,1 ' are annular and made of profiled wires.
- An essential feature of the geometries of the profiled bodies 1, 1 ' is that they have, on the one hand, a core region 2, 2' which can assume a stopper function under conditions of use (depending on the arrangement of the sealing element) and, on the other hand, at least one elastically flexible region 3, 3, 3 ', 4' include, which ensures the elastic sealing function of the sealing element 1,1 'under conditions of use.
- the sealing element 1, 1 ' accordinging to FIG. 1 has the largest cross-section in its center (core region 2, 2').
- the cross section tapers (uniformly or unevenly). This means that under load F, the respective bending regions 3,4,3 ', 4' bend until only the core region 2,2 'bears during total compression.
- a spring element (bending regions 3, 4, 3 ', 4') is combined with a stopper element (core region 2, 2 ') with the aid of the subject invention.
- the stopper height or the installation thickness (if only the profile body - without further layers - is used) thus results from the largest cross-section or the largest cross sections (if several subregions of the sealing element 1, 1 'are formed as core regions) of such a profile.
- the design of the bending regions 3,4,3 ', 4' define the spring behavior and the sealing force of such a sealing element 1,1 '.
- the sealing element 1.1 'according to the invention can not only be arranged between the engine block and the cylinder head, but moreover can also be used for sealing in the exhaust gas line. Due to different operating temperatures, different materials are used here.
- the sealing element 1.1 'according to the invention is to be used in the region of a cylinder head gasket, the material must be usable for temperatures up to about 35O 0 C.
- Will sealing element 1.1 according to the invention ' for example, used as an exhaust gasket, it must be for use at temperatures be suitable> 35O ° C to about 1.00O 0 C.
- connecting means 5, 5 'in the core region 2, 2' of each sealing element 1, 1 ' are formed in their simplest embodiment by mutually parallel surface regions 6,7,6', 7 ', which are provided at different height level in the core region 2,2'.
- the respective increment is defined by reference numeral 8,8 '.
- one sealing element has one shoulder, while the other sealing element is provided with a correspondingly shaped groove.
- FIG. 2 shows the identically designed individual sealing elements 1, 1 'shown in FIG.
- a single sealing element D is formed, whereby now compared to a single sealing element 1,1' increased travel can be achieved.
- FIG. 3 shows an alternative to FIG. 2.
- the individual sealing elements 1, 1 'shown in FIG. 1 are used.
- a separate connecting element / intermediate piece 9 is provided in Figure 3 for the indirect connection of the individual sealing elements 1, 1 ', which is positioned between the connecting means 5,5' of the sealing elements 1,1 '.
- the connecting element / intermediate piece 9 is connected to one, to the respective profile of the
- connecting element / spacers 9 any installation heights of the composite sealing element D can be realized.
- each sealing element 1, 1' it is also conceivable to equip the core region 2, 2 'of each sealing element 1, 1' with similarly curved surface regions and to provide correspondingly shaped counterprofiles in the connecting element / intermediate piece 9.
- an indirect connection of the individual sealing elements 1, 1 ' would then be given, the logistic effort - as shown in FIG. 1 - being low.
- FIG. 4 shows the sealing element D formed by the sealing elements 1, 1 'according to FIG. 3, in the assembled state.
- the sealing element D composed of the sealing elements 1,1 'includes the connecting element / intermediate piece 9. Shown is the condition of the layers 12 that has not yet been fully tensioned , 13, wherein only the bending regions 3,4,3 ', 4' on the mating surfaces 12 ', 13' of the layers 12,13 on. Upon further pressing of the layers 12, 13 against each other, the gap h, h ' would be reduced and if necessary even go to zero.
- FIG. 5 shows a further installation variant. Recognizable is the sealing element I 'according to FIG. 1, which has the connecting means 5'.
- an outer layer 14 of an indicated only cylinder head gasket is given, on which the bending areas 3 ⁇ 4 ', to form the gap h', are supported.
- a further outer layer 15 is used which, in analogy to the sealing element 1 ', is provided with a connecting means 15'. Between the outer layers 14,15 there is also a distance layer 16.
- FIG. 6 shows a further alternative to FIGS. 4 and 5.
- a sealing element D consisting of the sealing elements 1, 1 'according to FIG. 2 is used. Via the connecting means 5, 5', the sealing elements 1, 1 'can be inserted, for example, into one Recess 17,18, for example, a distance 19 of a flat gasket, not shown, are mounted.
- the sealing element 1 ' is placed on the engine block 20, wherein the bending portion 4' rests within the recess 17. Subsequently, the sealing element 1 is plugged with its connecting means 5 on the connecting means 5 'of the sealing element 1', so that the bending portion 4 engages in the recess 19.
- the cylinder head of an internal combustion engine is numbered.
- nickel-base alloys or nickel-base superalloys can be used.
- a sealing element according to the invention are here essentially nickel-chromium steels with a chromium content between 17 and 23% and a nickel content between 25 and 55%.
Landscapes
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Abstract
The invention relates to a sealing element for sealing flange surfaces on internal combustion engines comprising at least one annular metal profile body, characterized in that the profile body (1, 1') is made of a wire and comprises at least one core (2, 2') and at least one bending region (3, 3'), that the material thickness of the wire in the core region is designed greater than in the respective bending region, and that the wire in the core region is provided with at least one connecting means (5, 5', 15') for the direct or indirect connection to at least one further component (1', 1, 9, 15).
Description
Dichtungselement zur Abdichtung von Flanschflächen bei Brennkraftmaschinen Sealing element for sealing flange surfaces in internal combustion engines
Die Erfindung betrifft ein Dichtungselement zur Abdichtung von Flanschflächen bei Brennkraftmaschinen, bestehend aus mindestens einem ringförmigen metallischen Profilkörper.The invention relates to a sealing element for sealing flange surfaces in internal combustion engines, comprising at least one annular metal profile body.
Es ist bekannt, bei metallischen Zylinderkopfdichtungen, die aus mehreren Lagen bestehen, die unterschiedlichen Lagen mit geeigneten Fügeverfahren (z.B. Clinchen, Schweißen, Nieten) miteinander zu verbinden. Diese Lagen können Sicken oder andere Dichtungselemente in Form von polymeren Dichtungen aufweisen, um Fluide oder Gase abzudichten.It is known in metal cylinder head gaskets consisting of multiple layers to join the different layers together by suitable joining methods (e.g., clinching, welding, riveting). These layers may include beads or other sealing elements in the form of polymeric seals to seal fluids or gases.
Derartige Dichtungselemente müssen einerseits genügend Federeigenschaften aufweisen, um statische Unebenheiten der Dichtflächen sowie dynamische Dichtspaltschwingungen (bei Einsatz als Zylinderkopfdichtung) auszugleichen. Zum anderen müssen diese Dichtungen steif genug sein, um nicht derart nachzugeben, dass eine ungenügende Spannkraft einen Ausbruch des Dichtungselementes herbeiführt.On the one hand, such sealing elements must have sufficient spring properties to compensate for static unevenness of the sealing surfaces as well as dynamic sealing gap vibrations (when used as a cylinder head gasket). On the other hand, these seals must be stiff enough not to give way in such a way that an insufficient clamping force causes an outbreak of the sealing element.
Es ist ebenfalls bekannt, profilierte Metallringe zu verwenden, um am Brennraumrand einer Brennkraftmaschine eine genügende Vorspannung zu erzeugen. Das dabei verwendete Prinzip ist, einen metallischen Ring derart plastisch zu verformen, dass der Dichtspalt verschlossen wird. Wesentliche Vorraussetzung für den Betrieb einer solchen Dichtung ist dann jedoch, dass keine Dichtspaltbewegung auftritt, denn ein plastisch verformter Metallring bietet so gut wie keine elastischen Eigenschaften mehr, die für den Ausgleich von Dichtspaltschwingungen genutzt werden könnten.It is also known to use profiled metal rings to produce a sufficient bias on the combustion chamber edge of an internal combustion engine. The principle used is to plastically deform a metallic ring in such a way that the sealing gap is closed. However, an essential prerequisite for the operation of such a seal is that no sealing gap movement occurs because a plastically deformed metal ring offers virtually no elastic properties that could be used to compensate for sealing gap vibrations.
Der GB 979,408 ist eine Abdichtung einer Zylinderlaufbuchse zu entnehmen, die durch einen ringförmigen metallischen Profilkörper gebildet wird, der, über seine radiale Wanddicke gesehen, eine gleichmäßige Höhe und ein im Wesentlichen symmetrisches Querschnittsprofil aufweist. Zwischen Zylinderkopf und Motorblock ist eine Zylinderkopfdichtung angeordnet, die einen radialen Freiraum zur Aufnahme dieses
GB 979,408 discloses a seal of a cylinder liner which is formed by an annular metallic profile body which, viewed over its radial wall thickness, has a uniform height and a substantially symmetrical cross-sectional profile. Between the cylinder head and engine block, a cylinder head gasket is arranged, which has a radial clearance for receiving this
Profilkörpers aufweist. Bedingt durch die nach außen gewölbte Kontur des Dichtungselementes, die die axiale Bauhöhe der Zylinderkopfdichtung übersteigt, wird der Profilkörper beim Verspannen von Motorblock und Zylinderkopf innerhalb seiner ihn aufnehmenden Nut dergestalt elastisch verformt, dass bei maximalem Verformungsdruck der Profilkörper mit Ausnahme seiner seitlichen Aufnahmebereiche noch einen definierten Abstand zum Nutgrund der aufnehmenden Nut aufweist. Der Profilkörper wird aus einem nichtrostenden Stahl hergestellt und weist zumindest nutgrundseitig scharfkantige Übergangsbereiche von der jeweiligen radialen Endbegrenzung in die zugehörige axiale Flanke auf. Hierbei gewähren die scharfkantigen Übergangsbereiche die hinreichend hohe Flächenpressung im Bereich der beiden Dichtlinien.Profile body has. Due to the outwardly curved contour of the sealing element, which exceeds the axial height of the cylinder head gasket, the profile body is elastically deformed during bracing of the engine block and cylinder head within him him receiving groove such that at maximum deformation pressure of the profile body with the exception of its lateral receiving areas still defined Distance from the groove bottom of the receiving groove. The profile body is made of a stainless steel and has at least nutgrundseitig sharp-edged transition areas from the respective radial end boundary in the associated axial edge. In this case, the sharp-edged transition areas ensure sufficiently high surface pressure in the area of the two sealing lines.
Durch die DE 1253 950 ist ein Dichtring für die Abdichtung von Zylinderdeckeln bei Brennkraftmaschinen bekannt geworden, bestehend aus mindestens einer Lage Metallblech, wobei die Lage im Querschnitt kreisabschnittsförmig ausgebildet ist und die Innenkante sowie die Außenkante in einer Ebene angeordnet sind. Auch hier ist die axiale Höhe des Dichtrings, über seine gesamte radiale Wanddicke gesehen, gleich ausgebildet. Darüber hinaus wird in diesem Stand der Technik vorgeschlagen, dass der Dichtring aus zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Dichtringen besteht, die sich längs eines mittleren Durchmessers berühren.From DE 1253 950 a sealing ring for the sealing of cylinder covers is known in internal combustion engines, consisting of at least one layer of sheet metal, wherein the layer is formed in a circular section in cross-section and the inner edge and the outer edge are arranged in a plane. Again, the axial height of the sealing ring, seen over its entire radial wall thickness, the same design. In addition, it is proposed in this prior art that the sealing ring consists of two mirror-inverted sealing rings, which touch each other along an average diameter.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Dichtelement zur Abdichtung von Flanschflächen bei Brennkraftmaschinen bereitzustellen, das einerseits genügend Federeigenschaften aufweist, um statische Unebenheiten der jeweiligen Dichtfläche sowie bedarfsweise dynamische Dichtspaltschwingungen auszugleichen. Darüber hinaus muss das Dichtungselement steif genug sein, um nicht derart nachzugeben, dass eine ungenügende Spannkraft einen Ausbruch des Dichtungselementes bewirkt.The invention has for its object to provide a novel sealing element for sealing flange surfaces in internal combustion engines, on the one hand has enough spring properties to compensate for static unevenness of the respective sealing surface and, if necessary, dynamic sealing gap vibrations. In addition, the sealing element must be stiff enough not to yield so that an insufficient clamping force causes an outbreak of the sealing element.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Profilkörper aus einem Draht besteht und mindestens einen Kern- und mindestens einen Biegebereich aufweist, dass die Materialdicke des Drahtes im Kernbereich größer als im jeweiligen Biegebereich
This object is achieved in that the profile body consists of a wire and has at least one core and at least one bending region, that the material thickness of the wire in the core region is greater than in the respective bending region
ausgebildet ist, und dass der Draht im Kernbereich, zur mittel- oder unmittelbaren Verbindung mit mindestens einem weiteren Bauteil, mit mindestens einem Verbindungsmittel versehen ist.is formed, and that the wire in the core region, for medium or direct connection with at least one further component, is provided with at least one connecting means.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous developments of the subject invention can be found in the dependent claims.
Der Erfindungsgegenstand basiert auf der technischen Ausführungsform eines Biegebalkens. Durch das Aufbringen von Kräften bzw. das Verspannen einer solchen Geometrie zwischen zwei Platten (z.B. zwischen Motorblock und Zylinderkopf) wird von oben, etwa in der Mitte, der Biegebalken belastet und die Kraft durch die beiden Auflagepunkte an den Außenseite der Unterseite abgestützt. Dadurch sind zum einen die Auflagepunkte exakt definierbar und zum anderen ist die Kraftverteilung zwischen den Auflagepunkten justierbar. Weiterhin korreliert die Dicke des Biegebalkens mit der Steifigkeit des Systems und den dem System zugeordneten Federeigenschaften (Materialauswahl).The subject invention is based on the technical embodiment of a bending beam. By applying forces or clamping such a geometry between two plates (for example between engine block and cylinder head), the bending beam is loaded from above, approximately in the middle, and the force is supported by the two support points on the outside of the underside. As a result, on the one hand the support points are exactly definable and on the other hand, the force distribution between the support points is adjustable. Furthermore, the thickness of the bending beam correlates with the rigidity of the system and the spring characteristics (material selection) associated with the system.
Der Erfindungsgegenstand ermöglicht es nun, bedarfsweise gleichartige Bauteile (Profilkörper) im Bereich der Verbindungsmittel miteinander in Wirkverbindung zu bringen. Die Form der Bauteile kann hierbei aber auch vom Profilkörper unterschiedlich sein. Die Verbindungsmittel werden bei unmittelbarer Verbindung mit gleichartigen Profilkörpern/andersartigen Bauteilen zueinander passend ausgebildet. Die Profilkörper/Bauteile können somit auf einfache Weise miteinander kombiniert bzw. gestapelt werden.The subject invention now makes it possible, if necessary, to bring similar components (profile body) in the region of the connecting means in operative connection. However, the shape of the components can also be different from the profile body. The connecting means are formed in direct connection with similar profile bodies / other components to match each other. The profile body / components can thus be easily combined or stacked.
Das Anbringen bzw. Einbringen der Verbindungsmittel im Kernbereich des Dichtungselementes, d.h. außerhalb der Biegebereiche, hat folgende Vorteile: durch das Stapeln zweier Profilkörper/Bauteile kann der doppelte Federweg als bei einem einzelnen Profilkörper erzielt werden;
The attachment or introduction of the connecting means in the core region of the sealing element, ie outside the bending areas, has the following advantages: by stacking two profile bodies / components of the double spring travel can be achieved as a single profile body;
durch das Vorsehen der Verbindungsmittel kann die Krafteinleitung in den Profilkörper/das Bauteil maßgeblich beeinflusst werden. Dadurch kann das Feder- Kraft-Niveau eingestellt und der Kraftfluss optimiert werden; durch die Verbindungsmittel können derartige Profilkörper/Bauteile direkt in Einprägungen bzw. Aussparungen an Funktionslagen einer Dichtung bzw. einem Träger mechanisch verankert bzw. eingehängt werden.by the provision of the connecting means, the introduction of force into the profile body / the component can be significantly influenced. As a result, the spring force level can be adjusted and the power flow can be optimized; Such profiled bodies / components can be mechanically anchored or suspended directly in indentations or recesses on functional layers of a seal or a carrier by the connection means.
Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß können zur mittelbaren Verbindung einzelner Profikörper/Bauteile auch zusätzliche Verbindungselemente, respektive Zwischenstücke, eingesetzt werden, wodurch beliebige Einbauhöhen des Dichtungselementes realisiert werden können.According to a further aspect of the invention, additional connecting elements, or intermediate pieces, can also be used for the indirect connection of individual profiled bodies / components, whereby any installation heights of the sealing element can be realized.
Das jeweilige Verbindungsmittel wird, einem Gedanken der Erfindung gemäß, gebildet durch zueinander versetzte Flächenbereiche. In einfacher Ausgestaltung können zwei, höhenmäßig unterschiedlich im Kernbereich vorgesehene, parallel zueinander verlaufende Flächenbereiche vorgesehen werden.The respective connecting means is, according to an idea of the invention, formed by staggered surface areas. In a simple embodiment, two surface areas which are provided differently in terms of height in the core area and which extend parallel to one another can be provided.
Ebenfalls denkbar sind konkav und konvex ausgebildete Flächenbereiche an den einzelnen Profilköipern/Bauteilen/Zwischenstücken, um eine mittel- oder unmittelbare Verbindung der jeweiligen Komponenten herbeizuführen.Also conceivable are concave and convex surface areas on the individual Profilköipern / components / spacers in order to bring about a medium or immediate connection of the respective components.
Unter Zugrundelegung dieses Prinzips bieten sich erfindungsgemäß mehrere technischeOn the basis of this principle, according to the invention several technical
Ausführungsformen an, nämlich die radiale Wanddicke des Drahtes ist dergestalt profiliert, dass sie in etwa der geometrischen Form einer Banane entspricht; der Draht weist ein derartiges Profil auf, dass die radialen Enden unter Bildung eines Einschnitts jeweils zwei obere und zwei untere Biegebereiche bilden; der Draht weist ein derartiges Profil auf, dass radial innen oder außen ein verdickter Kernbereich gegeben ist und am gegenüberliegenden Ende des Querschnitts zwei Biegebereiche gebildet sind, die im Ausgangszustand die axiale Höhe des Kernbereichs übersteigen.
Embodiments, namely, the radial wall thickness of the wire is profiled such that it corresponds approximately to the geometric shape of a banana; the wire has such a profile that the radial ends form two upper and two lower bending regions to form an incision; the wire has such a profile that radially inwardly or outwardly there is a thickened core region and at the opposite end of the cross section two bending regions are formed, which in the initial state exceed the axial height of the core region.
Von besonderem Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist, dass zumindest die freien radialen Enden des jeweiligen Biegebereiches in gerundeter Form vorgesehen sind. Dadurch werden Eingrabungen, insbesondere bei dynamischen Dichtspaltschwingungen, in der das Dichtungselement aufnehmenden Nut vermieden.Of particular advantage over the prior art is that at least the free radial ends of the respective bending region are provided in a rounded shape. As a result, burial, especially in dynamic sealing gap vibrations, avoided in the groove receiving the sealing element.
Bei Verwendung einer bananenförmigen Geometrie des Drahtes weist das Profil in der Mitte den höchsten Querschnitt auf. Zu den beiden Enden hin verjüngt sich der Querschnitt (gleichmäßig oder ungleichmäßig). Dies bedeutet, bei Belastung verbiegen sich die elastischen Enden. Bei Totalkompression, wie sie sich bei einer Zylinderkopfdichtung einstellen kann, setzt die Mitte des unteren Bogens des bananenförmigen Profils auf der jeweiligen Flanschfläche, respektive dem Nutgrund, auf, dergestalt, dass nur noch dieser mittlere Bereich trägt. Durch dieses Wirkprinzip wird eine so genannte Stopperfunktion begründet. Weiterhin wird durch den Stopperbereich eine zusätzliche Dichtlinie definiert. Diese zusätzliche Dichtlinie ist insbesondere für die Abdichtung vergleichsweise hoher Drücke vorteilhaft, da im Gegensatz zum Stand der Technik mit zwei Dichtlinien auf scharfkantige Übergangsbereiche verzichtet werden kann.When using a banana-shaped geometry of the wire, the profile has the highest cross section in the middle. Towards the two ends, the cross section tapers (evenly or unevenly). This means that under load the elastic ends bend. In the case of total compression, as can be achieved in the case of a cylinder head gasket, the middle of the lower arc of the banana-shaped profile is formed on the respective flange surface or groove base in such a way that only this central region bears. By this action principle a so-called stopper function is justified. Furthermore, an additional sealing line is defined by the stopper area. This additional sealing line is particularly advantageous for the sealing of relatively high pressures, since, in contrast to the prior art with two sealing lines can be dispensed with sharp-edged transition areas.
Diese dem klassischen Biegebalken entsprechende Wirkweise ist auch auf die weiteren, dem Erfindungsgegenstand zugrunde liegenden, Profile zu übertragen. Die äußeren, Biegebereiche bildenden, Enden verbiegen sich elastisch, bis bei Totalkompression wiederum nur der mittlere Bereich trägt.This mode of action, which corresponds to the classical bending beam, is also to be transferred to the further profiles underlying the object of the invention. The outer ends that form bending regions bend elastically until, in total compression, again only the middle region is worn.
Mit dem Erfindungsgegenstand wird demnach ein Federelement mit einem integrierten Stopperelement kombiniert. Die Stopperhöhe bzw. die Einbauhöhe ergibt sich somit aus dem größten Querschnitt oder den größten Querschnitten, sofern mehrere Teilbereiche als Kernbereiche ausgebildet sind. Die Ausgestaltung der elastischen Bereiche definieren das Federverhalten (und die Dichtkraft) eines solchen Drahtprofils.
With the subject invention, therefore, a spring element is combined with an integrated stopper element. The stopper height or the installation height thus results from the largest cross-section or the largest cross-sections, if several sub-areas are formed as core areas. The design of the elastic regions define the spring behavior (and the sealing force) of such a wire profile.
Durch gezielte Auslegung der Profildrahtgeometrie, beispielsweise durch FEM, kann die Kontur so gewählt werden, dass sich die Dichtkraft im Einbaupuπkt exakt einstellen lässt. Dadurch wird gewährleistet, dass sowohl die statischen Unebenheiten der jeweiligen Flanschfläche als auch bedarfsweise dynamische Dichtspaltschwingungen ausgeglichen werden können.Through targeted design of the profile wire geometry, for example by FEM, the contour can be selected so that the sealing force can be set exactly in Einbüupukt. This ensures that both the static irregularities of the respective flange surface and, if necessary, dynamic sealing gap vibrations can be compensated.
Sofern eine zusätzliche Mikroabdichtung erforderlich sein sollte, kann der Profildrahtring, beispielsweise auch noch vollständig oder nur partiell beschichtet werden.If an additional micro-seal should be required, the profile wire ring, for example, even completely or only partially coated.
Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, kann es sich als vorteilhaft erweisen, das Drahtprofil asymmetrisch zu gestalten. Dadurch kann die Kraftverteilung (Verzug) am Motorblock bzw. am Zylinderkopf positiv beeinflusst werden.According to a further aspect of the invention, it may prove advantageous to make the wire profile asymmetrical. As a result, the force distribution (delay) on the engine block or on the cylinder head can be positively influenced.
Das erfindungsgemäße Dichtungselement kann sowohl in Kombination mit einer Zylinderkopfdichtung als auch mit einer Flachdichtung oder als einzelnes Dichtelement, beispielsweise im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, eingesetzt werden.The sealing element according to the invention can be used both in combination with a cylinder head gasket and with a flat gasket or as a single sealing element, for example in the exhaust gas line of an internal combustion engine.
Je nachdem, ob mit diesem drahtförmigen Mediendichtelement weitere Dichtelemente kombiniert werden sollen, können sich unterschiedliche Anforderungen an den erfindungsgemäßen Profildrahtdichtring ergeben. Folge Forderungen sind exemplarisch denkbar: zusätzliche (zumindest partielle) Beschichtung für die Mikroabdichtung, Fügen des Profildrahtdichtrings (es ist auch denkbar, dass der Dichtring ähnlich wie bei einem Kolbenring am Stoß nicht gefügt wird, sondern so verbleibt), Ausbildung mindestens einer Zone bzw. eines Bereiches, der für ein Fügeverfahren benötigt wird.Depending on whether further sealing elements are to be combined with this wire-shaped media sealing element, different requirements may arise for the profiled wire sealing ring according to the invention. Sequence demands are exemplary conceivable: additional (at least partial) coating for the micro-seal, joining the profile wire sealing ring (it is also conceivable that the sealing ring is not joined at the joint similar to a piston ring, but so remains), forming at least one zone or an area that is needed for a joining process.
Der profilierte Draht ist, einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, aus einem Federstahl hergestellt, der vorteilhafterweise eine Streckgrenze ≥ 600 MPa aufweist.
The profiled wire is, according to a further idea of the invention, made of a spring steel, which advantageously has a yield strength ≥ 600 MPa.
Hier bieten sich bekannte austenitische oder martensitische, rostfreie bzw. rostarme Werkstoffe an.Well-known austenitic or martensitic, stainless or low-corrosion materials are available here.
Ebenfalls denkbar ist, dass der Draht aus einem nicht rostfreien Stahl besteht.It is also conceivable that the wire is made of a non-stainless steel.
Der Fachmann wird je nach Anwenduπgsfall das geeignete Material auswählen.The person skilled in the art will select the suitable material depending on the application.
Allgemein kann gesagt werden, dass als Werkstoffe für den Profildraht alle Federstähle in Betracht kommen, die elastische bzw. federnde Eigenschaften mit sich bringen.In general it can be said that the materials used for the profile wire are all spring steels which bring about elastic or springy properties.
Beispielhaft seien hier austenitische Chrom-Nickel-Stähle, martensitische Chrom- Stähle, bainitische bzw. martensitische Kohlenstoffstähle oder Mehrphasen-Stähle genannt. Bei der Verwendung als Dichtungselement im Abgasstrang sei auf Nickelbasislegierungen verwiesen.Examples include austenitic chromium-nickel steels, martensitic chromium steels, bainitic or martensitic carbon steels or multiphase steels. When used as a sealing element in the exhaust system, reference is made to nickel-based alloys.
Die Kombination aus dem geeigneten Material oder eventuell auch den geeigneten Materialien, bedarfsweise unter Einbeziehung eines Härtungsprozesses und/oder einer Wärmebehandlung sowie der optimierten Geometrie (Drahtquerschnitt) stellen die Funktion des erfindungsgemäßen Dichtungselementes je nach Einbauort unter allen Betriebszuständen sicher.The combination of the suitable material or possibly also the suitable materials, if necessary, including a hardening process and / or a heat treatment and the optimized geometry (wire cross-section) ensure the function of the sealing element according to the invention under all operating conditions depending on the installation.
Je nach Anwendungsfall, wie beispielsweise Pkw oder Nutzfahrzeug, Diesel- oder Benzinmotor, aufgeladen (z.B. Turbo oder Kompressor) oder nicht, kann voraussichtlich eine jeweils andere angepasste geometrische Form des Dichtungselementes am günstigsten sein (abhängig vom Verbrennungsdruck und der Verbrennungstemperatur kommen unterschiedliche Querschnitte in Frage).Depending on the application, such as car or commercial vehicle, diesel or gasoline engine, charged (eg turbo or compressor) or not, each other adapted geometric shape of the sealing element may be most favorable (depending on the combustion pressure and the combustion temperature different cross-sections are possible ).
Mit Hilfe der Geometrie, der Dicke des jeweiligen Kernbereichs, des Querschnitts des jeweiligen Biegebereichs und des ausgewählten Materials kann eingestellt werden, welche Federwirkung und welche Einbaudicke der Profildrahtdichtring haben soll. Je
With the help of the geometry, the thickness of the respective core region, the cross section of the respective bending region and the selected material can be adjusted, which spring action and which mounting thickness of the profile wire sealing ring should have. ever
nach Einsatzfall kann - wie bereits angesprochen - mit dem jeweiligen Kernbereich des Drahtes eine Art Stopper realisiert werden.After application, as already mentioned, a kind of stopper can be realized with the respective core area of the wire.
Durch die Kombination verschiedener Querschnitte lassen sich komplexe Geometrien erzeugen, die in Bezug auf die Anwendung die erforderlichen Federeigenschaften aufweisen.By combining different cross-sections, you can create complex geometries that have the required spring properties with respect to the application.
Ein weiterer großer Vorteil eines solchen Dichtungselementes besteht darin, dass der zum Einsatz kommende Profildraht bereits das nötige Endmaß aufweist und somit nur noch ein Umformprozess und bedarfsweise ein Fügeprozess und gegebenenfalls eine Wärmebehandlung durchgeführt werden muss, um ein Mediendichtelement herzustellen. Nur unter Umständen wird eine mechanische Nachbearbeitung von Nöten sein.Another great advantage of such a sealing element is that the profile wire used already has the necessary final size and thus only a forming process and, if necessary, a joining process and optionally a heat treatment must be performed to produce a media sealing element. Only under certain circumstances a mechanical post-processing will be necessary.
Für den ebenfalls bedarfsweise anzuwendenden Fügeprozess sind sowohl kraft-, form- als auch stoffschlüssige Verfahren vorstellbar. Es kann sich aber auch um eine Kombination handeln, beispielsweise aus einem form- und stoffschlüssigen Verfahren (z.B. eine mechanische Verklammerung mit anschließender Klebung der Stossstelle).For the joining process, which can also be used as needed, it is conceivable to use force, form and cohesive methods. However, it can also be a combination, for example of a positive and cohesive process (for example a mechanical clamping with subsequent adhesion of the joint).
Von wesentlicher Bedeutung ist, dass durch die gewählte Geometrie des Profildrahtes in Verbindung mit dem geeigneten Material dessen Last-/Verformungskurve sehr stark beeinflusst werden kann. Eine ideale Lastverformungskurve wird durch eine horizontale Linie im Lastverformungsdiagramm repräsentiert. Das bedeutet, zu Beginn nimmt die Verformung mit steigender Last proportional zu. Ab einem gewissen Lastniveau bleibt die Last (nahezu) gleich, während sich das Profil weiter verformt. Erst wenn das Profil fast vollständig verformt wurde, steigt die Last, bei nur noch geringer Verformung, sehr stark an. Bei letztlicher Total kompression kann nur noch die Last gesteigert werden, und zwar ohne eine weitere Verformung herbeizuführen (allerdings noch plastische Deformation denkbar). Von großer Bedeutung sind in diesem Zusammenhang die Rückfederungseigenschaften des erfindungsgemäßen Profildrahtes. Die Rückfederrate ist ein Maß für das Verhältnis von elastischer Verformung zu plastischer Deformation.
It is essential that the selected geometry of the profile wire in conjunction with the appropriate material whose load / deformation curve can be greatly influenced. An ideal load-deflection curve is represented by a horizontal line in the load-deflection diagram. That is, at the beginning, the deformation proportionally increases with increasing load. From a certain load level, the load remains (almost) the same while the profile continues to deform. Only when the profile has been almost completely deformed, the load increases very strongly, with only slight deformation. With ultimate total compression, only the load can be increased, without causing any further deformation (although plastic deformation is conceivable). Of great importance in this context are the springback properties of the profile wire according to the invention. The spring rate is a measure of the ratio of elastic deformation to plastic deformation.
Je geringer die plastische Deformation beim Belasten eines solchen Profils ausfällt, desto besser ist das Rückfederungsverhalten bei seiner Entlastung. Im vorliegenden Fall kann mit Hilfe der Geometrie und der Materialauswahl ein Lastverformungsverhalten erzielt werden, das dem beschriebenen Idealfall sehr nahe kommt. Dadurch ist es möglich: den Einbaupunkt eines solchen Dichtungselementes genau zu definieren, ein sehr hohes Maß an Rückfederverhalten zu erzielen, die benötigte Schraubenkraft bei gleicher oder besserer Dichtfunktion zu minimieren, die Verzüge am Motorblock oder an anderen Dichtflanschen zu minimieren, größere Dichtspaltbewegungen bzw. -Schwingungen auszugleichen.The lower the plastic deformation when loading such a profile fails, the better is the springback behavior in its discharge. In the present case, with the help of the geometry and the material selection, a load-deflection behavior can be achieved which comes very close to the described ideal case. This makes it possible: to precisely define the installation point of such a sealing element, to achieve a very high degree of springback, to minimize the required bolt force with the same or better sealing function, to minimize the distortion on the engine block or other sealing flanges, larger sealing gap movements or Compensate for vibrations.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausfuhrungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:The subject invention is illustrated by an exemplary embodiment in the drawing and will be described as follows. Show it:
Figuren 1 Darstellung zweier gleich ausgebildeter beabstandeter Profilkörper mit einander zugewandten Verbindungsmitteln;Figures 1 representation of two equally trained spaced profile body with facing connecting means;
Figur 2 Zusammengesetztes Dichtungselement, gebildet aus den Profilkörpern gemäß Figur 1 ;Figure 2 composite sealing element, formed from the profile bodies of Figure 1;
Figur 3 Darstellung gemäß Figur 2 mit zusätzlichem Verbindungselement/Zwischenstück;FIG. 3 representation according to FIG. 2 with additional connecting element / intermediate piece;
Figur 4 Darstellung gemäß Figur 3 im Montagezustand;FIG. 4 representation according to FIG. 3 in the assembled state;
Figur 5 Einzelner Profilkörper gemäß Figur 1 in Wirkverbindung mit einem alternativ ausgebildeten Bauteil;Figure 5 single profile body according to Figure 1 in operative connection with an alternatively formed component;
Figur 6 Darstellung gemäß Figur 2 im montierten Zustand.
Figure 6 representation according to Figure 2 in the assembled state.
Figur 1 zeigt zwei gleich ausgebildete Dichtungselemente (Profilkörper 1,1'), die beide definierte elastische (Feder-)Eigenschaften aufweisen. Die Profilkörper 1,1' sind ringförmig ausgebildet und bestehen aus profilierten Drähten. Wesentliches Merkmal der Geometrien der Profilkörper 1,1' ist, dass selbige einerseits einen Kernbereich 2,2' aufweisen, der unter Einsatzbedingungen (je nach Anordnung des Dichtungselementes) eine Stopperfunktion übernehmen kann, und andererseits mindestens einen elastisch biegsamen Bereich 3,4,3',4' beinhalten, der unter Einsatzbedingungen die elastische Dichtfunktion des Dichtungselementes 1,1' gewährleistet. Das Dichtungselement 1, 1' gemäß Figur 1 weist in seiner Mitte (Kernbereich 2,2') den größten Querschnitt auf. Zu den beiden Enden hin (Biegebereiche 3,4,3',4') verjüngt sich der Querschnitt (gleichmäßig oder ungleichmäßig). Dies bedeutet, bei Belastung F verbiegen sich die jeweiligen Biegebereiche 3,4,3',4' bis bei Totalkompression nur noch der Kernbereich 2,2' trägt.Figure 1 shows two equally formed sealing elements (profile body 1,1 '), both of which have defined elastic (spring) properties. The profile body 1,1 'are annular and made of profiled wires. An essential feature of the geometries of the profiled bodies 1, 1 'is that they have, on the one hand, a core region 2, 2' which can assume a stopper function under conditions of use (depending on the arrangement of the sealing element) and, on the other hand, at least one elastically flexible region 3, 3, 3 ', 4' include, which ensures the elastic sealing function of the sealing element 1,1 'under conditions of use. The sealing element 1, 1 'according to FIG. 1 has the largest cross-section in its center (core region 2, 2'). Towards the two ends (bending areas 3, 4, 3 ', 4'), the cross section tapers (uniformly or unevenly). This means that under load F, the respective bending regions 3,4,3 ', 4' bend until only the core region 2,2 'bears during total compression.
Mit Hilfe des Erfindungsgegenstands wird demzufolge ein Federelement (Biegebereiche 3,4,3',4') mit einem Stopperelement (Kernbereich 2,2') kombiniert. Die Stopperhöhe bzw. die Einbaudicke (sofern nur der Profilkörper - ohne weiteren Lagen - verwendet wird) ergibt sich somit aus dem größten Querschnitt oder den größten Querschnitten (wenn mehrere Teilbereiche des Dichtungselementes 1 , 1 ' als Kernbereiche ausgebildet sind) eines solchen Profils. Die Ausgestaltung der Biegebereiche 3,4,3',4' definieren das Federverhalten und die Dichtkraft eines solchen Dichtungselementes 1,1'.Accordingly, a spring element (bending regions 3, 4, 3 ', 4') is combined with a stopper element (core region 2, 2 ') with the aid of the subject invention. The stopper height or the installation thickness (if only the profile body - without further layers - is used) thus results from the largest cross-section or the largest cross sections (if several subregions of the sealing element 1, 1 'are formed as core regions) of such a profile. The design of the bending regions 3,4,3 ', 4' define the spring behavior and the sealing force of such a sealing element 1,1 '.
Wie bereits angesprochen, kann das erfindungsgemäße Dichtungselement 1,1' nicht nur zwischen Motorblock und Zylinderkopf angeordnet werden, sondern darüber hinaus auch zur Abdichtung im Abgasstrang eingesetzt werden. Bedingt durch unterschiedliche Betriebstemperaturen kommen hier auch unterschiedliche Werkstoffe zum Einsatz.As already mentioned, the sealing element 1.1 'according to the invention can not only be arranged between the engine block and the cylinder head, but moreover can also be used for sealing in the exhaust gas line. Due to different operating temperatures, different materials are used here.
Sofern das erfindungsgemäße Dichtungselement 1,1 ' im Bereich einer Zylinderkopfdichtung eingesetzt werden soll, muss der Werkstoff für Temperaturen bis ca. 35O0C einsetzbar sein.
If the sealing element 1.1 'according to the invention is to be used in the region of a cylinder head gasket, the material must be usable for temperatures up to about 35O 0 C.
Wird das erfindungsgemäße Dichtungselement 1,1' beispielsweise als Abgasdichtung eingesetzt, muss es für den Einsatz bei Temperaturen > 35O°C bis hin zu ca. 1.00O0C geeignet sein.Will sealing element 1.1 according to the invention ', for example, used as an exhaust gasket, it must be for use at temperatures be suitable> 35O ° C to about 1.00O 0 C.
Zur Erzielung größerer Federwege wird nun vorgeschlagen, im Kernbereich 2,2' eines jeden Dichtungselementes 1,1' Verbindungsmittel 5,5' vorzusehen. Diese Verbindungsmittel 5,5' sind in ihrer einfachsten Ausgestaltungsform durch zueinander parallele Flächenbereiche 6,7,6', 7' ausgebildet, die auf unterschiedlichem Höhenniveau im Kernbereich 2,2' vorgesehen sind. Der jeweilige Stufensprung ist durch das Bezugszeichen 8,8' definiert.To achieve greater spring travel, it is now proposed to provide connecting means 5, 5 'in the core region 2, 2' of each sealing element 1, 1 '. These connecting means 5,5 'are formed in their simplest embodiment by mutually parallel surface regions 6,7,6', 7 ', which are provided at different height level in the core region 2,2'. The respective increment is defined by reference numeral 8,8 '.
Alternativ sind auch andersartig geformte Flächenbereiche, z.B. konvex/konkav, denkbar, wobei hier jedoch ein größerer logistischer Aufwand betrieben werden muss. Ein Dichtungselement verfügt beispielsweise über einen Ansatz, während das andere Dichtungselement mit einer entsprechend geformten Nut versehen ist.Alternatively, other shaped surface areas, e.g. convex / concave, conceivable, but here a greater logistical effort must be operated. For example, one sealing element has one shoulder, while the other sealing element is provided with a correspondingly shaped groove.
Figur 2 zeigt die in Figur 1 dargestellten gleichartig ausgebildeten einzelnen Dichtungselemente 1, 1 '. Die gegensinnig profilierten Verbindungsmittel 5,5' liegen nun dergestalt unmittelbar ineinander, dass die Flächenbereiche 6,7' sowie 7,6' bündig aufeinander liegen. Somit wird durch unmittelbare Verbindung der Dichtungselemente 1,1' ein einzelnes Dichtungselement D, gebildet, wodurch nun ein gegenüber einem einzelnen Dichtungselement 1,1 ' vergrößerter Federweg erzielt werden kann. Erkennbar sind die jeweiligen Kernbereiche 2,2' sowie die Biegebereiche 3,4,3',4'.FIG. 2 shows the identically designed individual sealing elements 1, 1 'shown in FIG. The oppositely profiled connecting means 5,5 'are now in such a way directly into one another, that the surface areas 6,7' and 7,6 'are flush with each other. Thus, by direct connection of the sealing elements 1,1 ', a single sealing element D, is formed, whereby now compared to a single sealing element 1,1' increased travel can be achieved. Recognizable are the respective core regions 2, 2 'and the bending regions 3, 3, 3', 4 '.
Figur 3 zeigt eine Alternative zu Figur 2. Zum Einsatz gelangen die in Figur 1 dargestellten einzelnen Dichtungselemente 1,1 '. Abweichend zu Figur 2 ist bei Figur 3 zur mittelbaren Verbindung der einzelnen Dichtungselemente 1 , 1 ' ein separates Verbindungselement/Zwischenstück 9 vorgesehen, das zwischen den Verbindungsmitteln 5,5' der Dichtungselemente 1,1' positioniert ist. Das Verbindungselement/Zwischenstück 9 ist mit einem, an das jeweilige Profil der
FIG. 3 shows an alternative to FIG. 2. The individual sealing elements 1, 1 'shown in FIG. 1 are used. Notwithstanding Figure 2, a separate connecting element / intermediate piece 9 is provided in Figure 3 for the indirect connection of the individual sealing elements 1, 1 ', which is positioned between the connecting means 5,5' of the sealing elements 1,1 '. The connecting element / intermediate piece 9 is connected to one, to the respective profile of the
Verbindungsmittel 5,5' der Dichtungselemente 1,1' angepassten Gegenprofil 10,11 versehen. Durch unterschiedlich hohe Verbindungselement/Zwischenstücke 9 können beliebige Einbauhöhen des zusammengesetzten Dichtungselementes D realisiert werden.Connecting means 5,5 'of the sealing elements 1,1' adapted counter-profile 10,11 provided. By different height connecting element / spacers 9 any installation heights of the composite sealing element D can be realized.
Ebenfalls denkbar ist, den Kernbereich 2,2' eines jeden Dichtungselementes 1,1' mit gleichartig gewölbten Flächenbereichen auszustatten und entsprechend geformte Gegenprofile im Verbindungselement/Zwischenstück 9 vorzusehen. Auch hier wäre dann eine mittelbare Verbindung der einzelnen Dichtungselemente 1,1' gegeben, wobei der logistische Aufwand - ähnlich wie in Figur 1 dargestellt - gering wäre.It is also conceivable to equip the core region 2, 2 'of each sealing element 1, 1' with similarly curved surface regions and to provide correspondingly shaped counterprofiles in the connecting element / intermediate piece 9. Here too, an indirect connection of the individual sealing elements 1, 1 'would then be given, the logistic effort - as shown in FIG. 1 - being low.
Figur 4 zeigt das Dichtungselement D, gebildet aus den Dichtungselementen 1,1', gemäß Figur 3, und zwar im Montagezustand.FIG. 4 shows the sealing element D formed by the sealing elements 1, 1 'according to FIG. 3, in the assembled state.
Erkennbar sind zwei plattenförmig ausgebildete äußere Lagen 12,13 einer nur angedeuteten Zylinderkopfdichtung sowie eine dazwischen angeordnete Distanzlage 14. Das aus den Dichtungselementen 1,1' zusammengesetzte Dichtungselement D beinhaltet das Verbindungselement/Zwischenstück 9. Dargestellt ist der noch nicht vollständig verspannte Zustand der Lagen 12,13, wobei lediglich die Biegebereiche 3,4,3', 4' an den Gegenflächen 12', 13' der Lagen 12,13 anHegen. Bei weiterem Verpressen der Lagen 12, 13 gegeneinander würde der Spalt h,h' reduziert und bedarfsweise sogar gegen Null gehen.Visible are two plate-shaped outer layers 12,13 of an only indicated cylinder head gasket and a spacer layer 14 arranged therebetween. The sealing element D composed of the sealing elements 1,1 'includes the connecting element / intermediate piece 9. Shown is the condition of the layers 12 that has not yet been fully tensioned , 13, wherein only the bending regions 3,4,3 ', 4' on the mating surfaces 12 ', 13' of the layers 12,13 on. Upon further pressing of the layers 12, 13 against each other, the gap h, h 'would be reduced and if necessary even go to zero.
Figur 5 zeigt eine weitere Einbauvariante. Erkennbar ist das Dichtungselement I ' gemäß Figur 1, das über das Verbindungsmittel 5' verfügt. In diesem Beispiel ist eine äußere Lage 14 einer nur angedeuteten Zylinderkopfdichtung gegeben, auf welcher die Biegebereiche 3\4', unter Bildung des Spaltes h', abgestützt sind. Zum Einsatz kommt eine weitere äußere Lage 15, die in Analogie zum Dichtungselement 1' mit einem Verbindungsmittel 15' versehen ist. Zwischen den äußeren Lagen 14,15 befindet sich auch hier eine Distanzlage 16.
FIG. 5 shows a further installation variant. Recognizable is the sealing element I 'according to FIG. 1, which has the connecting means 5'. In this example, an outer layer 14 of an indicated only cylinder head gasket is given, on which the bending areas 3 \ 4 ', to form the gap h', are supported. A further outer layer 15 is used which, in analogy to the sealing element 1 ', is provided with a connecting means 15'. Between the outer layers 14,15 there is also a distance layer 16.
Figur 6 zeigt eine weitere Alternative zu den Figuren 4 und 5. Zum Einsatz gelangt ein, aus den Dichtungselementen 1,1' bestehendes Dichtungselement D gemäß Figur 2. Über die Verbindungsmittel 5,5' können die Dichtungselemente 1, 1', beispielsweise in eine Aussparung 17,18, beispielsweise einer Distanzlage 19 einer nicht näher dargestellten Flachdichtung, eingehängt werden. Zu diesem Zweck wird das Dichtungselement 1' auf dem Motorblock 20 aufgesetzt, wobei der Biegebereich 4' innerhalb der Aussparung 17 ruht. Anschließend wird das Dichtungselement 1 mit seinen Verbindungsmitteln 5 auf die Verbindungsmittel 5' des Dichtungselementes 1' aufgesteckt, so dass der Biegebereich 4 in die Aussparung 19 eingreift. Mit dem Bezugszeichen 21 ist der Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine beziffert.FIG. 6 shows a further alternative to FIGS. 4 and 5. A sealing element D consisting of the sealing elements 1, 1 'according to FIG. 2 is used. Via the connecting means 5, 5', the sealing elements 1, 1 'can be inserted, for example, into one Recess 17,18, for example, a distance 19 of a flat gasket, not shown, are mounted. For this purpose, the sealing element 1 'is placed on the engine block 20, wherein the bending portion 4' rests within the recess 17. Subsequently, the sealing element 1 is plugged with its connecting means 5 on the connecting means 5 'of the sealing element 1', so that the bending portion 4 engages in the recess 19. With the reference numeral 21, the cylinder head of an internal combustion engine is numbered.
Im Folgenden werden beispielhaft einige Legierungen wiedergegeben: Sämtliche Angaben sind in Gew.-%.Some alloys are reproduced below by way of example: All data are in% by weight.
A: Dichtungselement zum Einsatz im Bereich einer Zylinderkopfdichtung.A: Sealing element for use in the area of a cylinder head gasket.
1. Austenitischer Stahl1. Austenitic steel
C max. 0,15 %C max. 0.15%
Si max. 2 %Si max. 2%
Mn max. 0,5 %Mn max. 0.5%
P max. 0,45 %P max. 0.45%
S max. 0,04 %S max. 0.04%
Cr 12 - 21 %Cr 12 - 21%
Ni max. 16 %Ni max. 16%
Mo max. 4 %Mo max. 4%
Co max.4 %Co max.4%
Fe RestFe rest
2. Martensitischer Stahl2. Martensitic steel
C 0, 16 - 0,50 %C 0, 16 - 0.50%
Si max. 1 %
Si max. 1 %
Mn max. 1,5 %Mn max. 1.5%
P max. 0,045 %P max. 0.045%
S max. 0,04 %S max. 0.04%
Cr 12 - 14,5 %Cr 12 - 14.5%
Ni max. 0,75 %Ni max. 0.75%
Mo max. 1 %Mo max. 1 %
Fe RestFe rest
3. Nicht rostfreier Stahl3. Not stainless steel
C 0,5 - 1,3 %C 0.5 - 1.3%
Si max. 3 %Si max. 3%
Mn max. 3 %Mn max. 3%
P max. 0,035 %P max. 0.035%
S max. 0,035 %S max. 0.035%
Cr max. 2 %Cr max. 2%
Fe RestFe rest
B: Dichtungselement zum Einsatz im Bereich einer AuspuffflanschdichtungB: Sealing element for use in the area of an exhaust flange seal
Je nach Temperaturbereich (> 3500C) können Nickelbasislegierungen oder Nickelbasis- Superlegierungen zum Einsatz kommen. Im Rahmen der Verwendung eines derartigen erfindungsgemäßen Dichtungselementes handelt es sich hier im Wesentlichen um Nickel-Chromstähle mit einem Chromanteil zwischen 17 und 23 % und einem Nickelanteil zwischen 25 und 55 %.Depending on the temperature range (> 350 ° C), nickel-base alloys or nickel-base superalloys can be used. As part of the use of such a sealing element according to the invention are here essentially nickel-chromium steels with a chromium content between 17 and 23% and a nickel content between 25 and 55%.
Sämtliche Angaben der Elemente sind in Gew.-%.
All details of the elements are in wt .-%.
Claims
1. Dichtungselement zur Abdichtung von Flanschflächen bei Brennkraftmaschinen, bestehend aus mindestens einem ringförmigen metallischen Profilkörper, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilkörper (1,1') aus einem Draht besteht und mindestens einen Kern- (2,2') und mindestens einen Biegebereich (3,3') aufweist, dass die Materialdicke des Drahtes ( 1 , 1 ') im Kernbereich (2,2') größer als im jeweiligen Biegebereich (3,3') ausgebildet ist, und dass der Draht (1,1') im Kernbereich (2,2'), zur mittel- oder unmittelbaren Verbindung mit mindestens einem weiteren Bauteil (T, 1,9, 15), mit mindestens einem Verbindungsmittel (5,5', 15') versehen ist.Characterized in that the profile body (1,1 ') consists of a wire and at least one core (2,2') and at least one bending region (1) 3,3 '), that the material thickness of the wire (1, 1') in the core region (2,2 ') is greater than in the respective bending region (3,3') is formed, and that the wire (1,1 ') in the core region (2, 2 '), for medium or direct connection with at least one further component (T, 1, 9, 15), with at least one connecting means (5, 5', 15 ').
2. Dichtungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Verbindungsmittel (5,5', 15') durch zueinander versetzte Flächenbereiche (6,7,6',7') gebildet ist.2. Sealing element according to claim 1, characterized in that the respective connecting means (5,5 ', 15') by mutually offset surface areas (6,7,6 ', 7') is formed.
3. Dichtungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Verbindungsmittel (5,5', 15') durch parallel zueinander verlaufende auf unterschiedlichem Höhenniveau vorgesehene Flächenbereiche (6,7,6',7') gebildet ist.3. Sealing element according to claim 1 or 2, characterized in that the respective connecting means (5,5 ', 15') by mutually parallel provided at different height level surface areas (6,7,6 ', 7') is formed.
4. Dichtungselement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (5,5', 15') durch gewölbt ausgebildete Flächenbereiche (6,7,6' ,7') gebildet sind.4. Sealing element according to claim 1, characterized in that the connecting means (5,5 ', 15') formed by curved surface areas (6,7,6 ', 7') are formed.
5. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einzelnen mit ihren Kernbereichen (2,2') einander zugewandten Profϊlkörpern (1, 1'), respektive Bauteilen (15'), separate Verbindungselemente/Zwischenstücke (9) vorgebbarer Höhe eingesetzt sind. 5. Sealing element according to one of claims 1 to 4, characterized in that between individual with their core areas (2,2 ') facing Profϊlkörpern (1, 1'), respectively, components (15 '), separate connecting elements / spacers (9) specifiable height are used.
6. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente/Zwischenstücke (9) mit einem dem jeweiligen Verbindungsmittel (5,5', 15') entsprechenden Gegenprofil (10,1 1) versehen sind.6. Sealing element according to one of claims 1 to 5, characterized in that the connecting elements / intermediate pieces (9) with a respective connecting means (5,5 ', 15') corresponding counter-profile (10,11) are provided.
7. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht ( 1 , 1 ') als offener oder geschlossener Ring ausgebildet ist.7. Sealing element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the wire (1, 1 ') is designed as an open or closed ring.
8. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Wanddicke des Drahtes (1,1 ') dergestalt profiliert ist, dass sie der geometrischen Form einer Banane entspricht.8. Sealing element according to one of claims 1 to 7, characterized in that the radial wall thickness of the wire (1,1 ') is profiled in such a way that it corresponds to the geometric shape of a banana.
9. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Biegebereiche (3,4,3',4') im Ausgangszustand die axiale Höhe des Kernbereiches (2,2') übersteigen.9. Sealing element according to one of claims 1 to 8, characterized in that the respective bending regions (3,4,3 ', 4') in the initial state, the axial height of the core region (2,2 ') exceed.
10. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die freien radialen Endbereiche des jeweiligen Biegebereichs (3,4,3', 4') in gerundeter Form vorgesehen sind.10. Sealing element according to one of claims 1 to 9, characterized in that at least the free radial end portions of the respective bending region (3,4,3 ', 4') are provided in a rounded shape.
11. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialdicke der jeweiligen Biegebereich (3,4,3',4') der einzelnen Dichtungselemente (1,1') gleich ausgebildet ist.11. Sealing element according to one of claims 1 to 10, characterized in that the material thickness of the respective bending region (3,4,3 ', 4') of the individual sealing elements (1,1 ') is the same.
12. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialdicke der jeweiligen Biegebereiche (3,4,3',4') unterschiedlich ausgebildet ist.12. Sealing element according to one of claims 1 to 10, characterized in that the material thickness of the respective bending regions (3,4,3 ', 4') is formed differently.
13. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengesetzten Profilkörper (1, 1') Teil einer Zylinderkopfdichtung sind. 13. Sealing element according to one of claims 1 to 12, characterized in that the composite profile body (1, 1 ') are part of a cylinder head gasket.
14. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengesetzten Profi lkörper (1,1') im Bereich der jeweiligen Brennraumdurchgangsöffnung einer Zylinderkopfdichtung vorgesehen sind.14. Sealing element according to one of claims 1 to 13, characterized in that the composite professional lkörper (1,1 ') are provided in the region of the respective combustion chamber passage opening of a cylinder head gasket.
15. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengesetzten Profi lkörper (1,1') im Bereich mindestens einer Mediendurchgangsöffnung, wie einem Wasser- oder Ölloch, vorgesehen sind.15. Sealing element according to one of claims 1 to 14, characterized in that the composite professional lkörper (1,1 ') in the region of at least one media passage opening, such as a water or oil hole, are provided.
16. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengesetzten Profilkörper (1,1') Teil einer Flanschdichtung, insbesondere einer Auspuffflanschdichtung, sind.16. Sealing element according to one of claims 1 to 15, characterized in that the composite profile body (1,1 ') part of a flange seal, in particular a Auspuffflanschdichtung are.
17. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengesetzten Profilkörper (1,1') als einzelnes Dichtelement in Zuführbereichen von Verbrennungsluft und/oder in Abführbereichen von Verbrennungsgas ist.17. Sealing element according to one of claims 1 to 16, characterized in that the composite profile body (1,1 ') as a single sealing element in supply areas of combustion air and / or in discharge areas of combustion gas.
18. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengesetzten Profilkörper (1,1') zumindest partiell mit Teilen der Zylinderkopfdichtung, respektive der Auspuffflanschdichtung, verbunden sind.18. Sealing element according to one of claims 1 to 17, characterized in that the composite profile body (1,1 ') are at least partially connected to parts of the cylinder head gasket, respectively the exhaust flange gasket.
19. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengesetzten Profilkörper (1,1') radial beweglich an der jeweiligen Öffnung angeordnet sind.19. Sealing element according to one of claims 1 to 18, characterized in that the composite profile body (1,1 ') are arranged radially movable at the respective opening.
20. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (1,1') aus Federstahl besteht.20. Sealing element according to one of claims 1 to 19, characterized in that the wire (1,1 ') consists of spring steel.
21. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (1,1') einsatzabhängig eine Streckgrenze ≥ 600 MPa aufweist. 21. Sealing element according to one of claims 1 to 20, characterized in that the wire (1,1 ') depending on use has a yield strength ≥ 600 MPa.
22. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (1,1') aus einem austenitischen rostfreien bzw. rostarmen Werkstoff besteht.22. Sealing element according to one of claims 1 to 21, characterized in that the wire (1,1 ') consists of an austenitic stainless or low-corrosion material.
23. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (1,1') aus einem martensitischen rostfreien bzw. rostarmen Werkstoff besteht.23. Sealing element according to one of claims 1 to 22, characterized in that the wire (1,1 ') consists of a martensitic stainless or low-corrosion material.
24. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (1,1 ') aus einem nicht rostfreien Stahl besteht.24. Sealing element according to one of claims 1 to 22, characterized in that the wire (1,1 ') consists of a non-stainless steel.
25. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (1,1 ') aus einer Nickelbasislegierung besteht.25. Sealing element according to one of claims 1 to 22, characterized in that the wire (1,1 ') consists of a nickel-based alloy.
26. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (1,1) aus einer Nickelbasis-Superlegierung besteht.26. Sealing element according to one of claims 1 to 22, characterized in that the wire (1,1) consists of a nickel-based superalloy.
27. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die die Funktion definierenden Bereiche der Dichtlinien der Biegebereiche (3,4,3 ',4') zumindest partiell beschichtet sind. 27. Sealing element according to one of claims 1 to 26, characterized in that the function defining regions of the sealing lines of the bending regions (3,4,3 ', 4') are at least partially coated.
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