BRPI0612881B1

BRPI0612881B1 - Gaxeta com inserção de vedação e seu uso

Info

Publication number: BRPI0612881B1
Application number: BRPI0612881-5A
Authority: BR
Inventors: Erwin Widmann
Original assignee: Reinz-Dichtungs-Gmbh
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2019-10-01
Also published as: US20090200751A1; DE102005030387A1; ATE478290T1; EP1896753B1; MX2007015478A; BRPI0612881A2; DE602006016282D1; EP1896753A1; WO2007000239A1; CA2612571A1

Abstract

gaxeta com inserção de vedação. a presente invenção refere-se a uma gaxeta para vedação de dois componentes em um motor de combustão, a referida gaxeta compreendendo pelo menos uma camada e tendo pelo menos uma abertura passante para fluido passar através dela. a presente invenção, assim, proporciona uma gaxeta plana (1) compreendendo pelo menos uma camada de metal (3), que tem pelo menos uma abertura passante para fluido passar através dela (2). na pelo menos uma abertura passante da pelo menos uma camada (3), uma projeção (5) está presente, que aponta na direção da abertura passante e forma uma área de fixação (6) e em que uma inserção de vedação reforçada (8) é disposta por meio de uma ligação adesiva a um elemento plano de reforço (9). perfis de vedação (10) são aplicados em ambos os lados do elemento plano de reforço (9), no lado de fora da área de fixação (6), a inserção de vedação reforçada (8) sendo posicionada através de um conjunto de manivela (15) da projeção (5) e/ou um conjunto de manivela (14) do elemento plano de reforço (9) de modo que a inserção de vedação (8) tem com seus pedis de vedação (10) uma altura de operação substancialmente idêntica na região dos pontos de vedação entre os dois componentes a serem vedados.

Description

A presente invenção refere-se a uma gaxeta para vedação de dois componentes em um motor de combustão, a referida gaxeta compreendendo pelo menos uma camada e tendo pelo menos uma abertura passante para fluido passar através dela. A gaxeta de acordo com a invenção é projetada de modo que, pelo menos em uma camada de metal na pelo menos uma abertura passante, a pelo menos uma camada forma uma projeção, a projeção tendo uma área de fixação, em que há uma ligação adesiva entre a pelo menos uma camada e um elemento plano de reforço de uma inserção de vedação reforçada. O que é essencial aqui é que perfis de vedação são aplicados ao elemento plano de reforço fora da área de fixação, a inserção de vedação reforçada sendo posicionada de modo que a inserção de vedação tem com seus perfis de vedação uma altura operacional substancialmente idêntica na região da zona de vedação entre os dois componentes a serem vedados.

São conhecidas na técnica anterior soluções em que gaxetas da cabeça do cilindro também são dotadas de uma inserção de vedação nas aberturas de passagem de fluido.

Desse modo, do DE 40 10 991 A1 pode ser tirada uma gaxeta de cabeça de cilindro de metal de camada única, que tem um anel de vedação inserido em pelo menos uma das aberturas passantes, o referido anel de vedação compreendendo material de metal macio reforçado e projeções que se projetam radialmente na circunferência externa.

Além disso, em DE 102 35 742 B4 é divulgada uma gaxeta de cabeça de cilindro de metal em que uma inserção é disposta nas aberturas de passagem de fluido, um perfil de vedação compreendendo material elastomérico proporcionado na borda da inserção.

O que é desvantajoso a cerca da solução da DE 40 10 991 A1 é, em particular, que a fixação do anel de reforço à placa de vedação tem que ser realizada por um oneroso processo de calafetagem. A fabricação dessa gaxeta de cabeça de cilindro é, portanto, onerosa e de custo intensivo. Além

Petição 870180144992, de 26/10/2018, pág. 5/52 disso, a fixação do anel por meio de um processo de um processo de calafetagem nem sempre garante a durabilidade a longo prazo. Além disso, também tem se tornado evidente que um efeito ótimo de vedação pode ainda não ser produzido dessa maneira.

O que é desvantajoso a cerca da solução descrita em DE 102 35 742 B4 é que a inserção lá proporcionada é presa apenas através de moldagem por injeção, de modo que sob uma alta carga o efeito de vedação é problemático. Essa solução também significa que vedações grandes só podem ser produzidas com esforço muito grande, uma vez que as ferramentas grandes são necessárias. Além disso, existe a desvantagem de que a troca de uma inserção após o processo de moldagem por injeção não é mais possível e, assim, dificilmente existe qualquer possibilidade de reparo.

O uso de gaxetas de metal para cabeças de cilindros do desenho descrito acima com uma inserção de acordo com a figura 4 também é conhecido. Nessa modalidade, a inserção é presa a uma projeção por meio de uma ligação adesiva. Contudo, o que é desvantajoso aqui é que nessa modalidade deve haver correspondência exata das alturas estruturais das duas camadas de metal e da altura da inserção, a fim de obter posicionamento ótimo.

Prosseguindo, o objetivo da presente invenção é citar uma gaxeta de metal de uma camada única, que é simples e efetiva em custo em seu processo de fabricação e em que a inserção de vedação é conectada firmemente ao suporte básico. A gaxeta de metal de acordo com a invenção também terá um efeito de vedação excelente na área das aberturas de passagem de fluido, mesmo sob uma carga elevada e permanente.

Esse objetivo é realizado pelas características da reivindicação 1 de patente. As reivindicações subordinadas relacionam desenvolvimentos vantajosos.

O elemento essencial da solução de acordo com a invenção, assim, é que a inserção de vedação, que compreende um elemento plano de reforço e perfis de vedação presos a ambos os lados do mesmo, é posicionada através de um conjunto de vedação plana reforçada e/ou através de um conjunto de manivela da posição que a inserção de vedação com seus perfis de vedação tem uma altura de operação substancialmente idêntica na região da zona de vedação entre os dois componentes a serem vedados. Devido ao desenho do conjunto de manivela, assim, é possível, muito simplesmente obter ajuste e posicionamento exatos da inserção de vedação pelo ajuste de um ângulo de manivela específico para o elemento plano de reforço e/ou para a própria projeção. Em combinação com os perfis de vedação, que são dispostos em ambos os lados da inserção plana de vedação, uma vedação ótima, assim, é possível, mesmo sob alta tensão nas aberturas passantes e mesmo com uma carga permanente. O que também deve ser enfatizado é que na gaxeta de acordo com a invenção, como um resultado do conjunto de manivela da invenção da projeção e/ou do elemento plano de reforço, uma produção simples dessa inserção de vedação é possível e, assim, também fabricação com custo efetivo de toda a gaxeta com boas propriedades funcionais é tornada possível.

Em princípio, a gaxeta de acordo com a invenção pode compreender uma camada de metal única ou também consiste em uma estrutura compreendendo pelo menos duas camadas, em cujo caso pelo menos uma das camadas tem que ser uma camada de metal.

Na modalidade da gaxeta de acordo com a invenção na forma de uma gaxeta de camada única, é preferido para a própria projeção ter sido formada por uma redução na espessura da uma camada de gaxeta. A redução de espessura da uma camada também pode ocorrer de acordo com os métodos conhecidos por si, da técnica anterior, especialmente relevo, laminação, causticação. É preferido nesta modalidade que o ângulo seja formado no elemento plano de reforço do elemento de vedação reforçado. O ângulo de manivela pode ser ajustado aleatoriamente, mas deve ser selecionado de modo que os perfis de vedação da inserção de vedação tornam possível uma altura de operação substancialmente idêntica na área da zona de vedação, entre os dois componentes a serem vedados.

Na modalidade da gaxeta de acordo com a invenção, que tem pelo menos duas camadas, essas pelo menos duas camadas são formadas de modo que, na pelo menos uma abertura passante, a primeira camada de metal tem, em relação à segunda camada e pelo menos em cortes, uma projeção apontando na direção da abertura passante. Essa projeção agora forma a área de fixação para uma ligação adesiva entre a primeira camada de metal e um elemento plano de reforço.

Devido à formação da projeção na primeira camada, que forma uma área de fixação para a ligação adesiva com o elemento de reforço, uma conexão permanente agora é possível, a qual também é estável sob alta tensão. Como a projeção é formada pela própria primeira camada, pelo menos em cortes, fabricação simples e efetiva em custo também é possível pela forma correspondente da camada. Uma outra vantagem crucial da solução de acordo com a invenção pode ser vista no fato de que, devido à área de fixação formada, uma ligação adesiva permanente pode ser produzida entre a inserção de vedação e a camada. A inserção de vedação tem, como na variante de camada única da gaxeta, de preferência, uma disposição simétrica em relação às camadas de vedação.

Para produzir ligação adesiva entre a camada que forma a projeção e a inserção de vedação, o elemento plano de reforço da inserção de vedação é curvado, o conjunto de manivela sendo projetado de modo que a inserção de vedação é montada flexivelmente e posicionada corretamente para se adaptar aos componentes a serem vedados. Outra maneira possível de produzir a ligação adesiva de acordo com a invenção consiste na curvatura da própria projeção da primeira camada de metal.

: A projeção da primeira camada de metal pode aqui ser formada estendendo-se completamente em torno da abertura passante ou a projeção está presente apenas parcialmente, isto é, não se estende completamente em torno da abertura passante. Pode ser suficiente que duas a cinco projeções sejam proporcionadas. Um desenho correspondente também é possível no caso da variante de camada única.

De acordo com a invenção, a própria inserção de vedação é formada de um elemento plano de reforço e um perfil de vedação elastomérica. O elemento de reforço compreende aqui, no caso mais simples, um me5 tal, de preferência, um aço inoxidável ou um aço ao carbono.

De acordo com a invenção, perfis de vedação são aplicados pelo menos em regiões no elemento plano de reforço. O perfil de vedação pode, aqui, ser vulcanizado no elemento plano de reforço. O método econômico de moldagem por injeção de elastômero pode aqui ser usado, o qual é realizado, por exemplo, usando transferência ou máquinas de moldagem por injeção. Ambos os métodos, de moldagem de borda e de moldagem no topo também são possíveis.

Dependendo da aplicação, os perfis de vedação aqui podem ser formados assimétricos ou simétricos. Os perfis de vedação assimétricos podem ser usados, por exemplo, de preferência, para corrigir ranhuras em componentes contíguos. Formas preferidas de perfis de vedação são virolas de vedação, trilhas ou rebordos de vedação. Como materiais elastoméricos podem ser considerados aqui todos os materiais selecionados do grupo: silício, FPM (fluoropolímero), HNBR (borracha hidratada de nitrila-butadieno), NBR (borracha de nitrila-butadieno), EPDM (borracha de etileno-propileno), ACM (borracha de acrilato), AEM (borracha de acrilato de etileno) e TPE (elastômeros termoplásticos). De acordo com as exigências, materiais diferentes para os perfis de vedação podem ser usados em diferentes aberturas de passagem de fluido dentro de uma gaxeta única.

Como já explicado em detalhes inicialmente, uma grande vantagem da solução de acordo com a invenção pode ser vista no fato de que, devido à área de fixação da pelo menos uma camada, formada através da projeção, uma ligação adesiva com o elemento plano de reforço da inserção de vedação é possível. Por meio de soldagem, especialmente ultra-som, laser, soldagem por pontos ou projeção e/ou solda forte, uma ligação adesiva da inserção de vedação com a projeção pode ser produzida, a qual é durável, mesmo sob alta tensão. Essas soluções são preferidas a uma solução de colagem que, em princípio, também pode ser usada na gaxeta de acordo com a invenção. Em todas essas técnicas de conexão, há, basicamente, a possibilidade de remoção de inserções de vedação individuais, sem danificar grandemente a gaxeta e, então, substituindo-as por uma inserção de veda6 ção diferente.

A gaxeta de acordo com a invenção é, de preferência, uma gaxeta de cabeça de cilindro para vedação da cabeça de cilindro do bloco de cilindro. No caso de uma gaxeta de cabeça de cilindro, naturalmente, ela pode ter aberturas passantes adicionais e pelo menos uma câmara de combustão. Também é possível que a gaxeta além das inserções de acordo com a invenção contenha pelo menos uma inserção sem abertura. Isso permite o uso de camadas de gaxeta idênticas para motores com diferentes padrões de passagens de fluido em motores de combustão, especialmente em veículos comerciais, mas também é adequada para aplicações estacionárias.

A invenção é explicada em maiores detalhes abaixo, com o auxílio de quatro figuras.

A figura 1 mostra a área de uma abertura de passagem de fluido de uma gaxeta de cabeça de cilindro, compreendendo duas camadas, em vista de plano.

As figuras 2a e 2b mostram as seções designadas A-A e B-B na figura 1.

A figura 3 mostra, em corte, a estrutura de uma gaxeta de metal de cabeça de cilindro de acordo com a invenção, compreendendo uma camada única.

A figura 4 mostra a estrutura de uma gaxeta de metal de cabeça de cilindro para a área da abertura de passagem de fluido, de acordo com a técnica anterior.

: A figura 1 agora mostra um corte de uma gaxeta de metal de multicamadas de cabeça de cilindro 1, que se refere à parte de uma gaxeta de cabeça de cilindro, que tem a abertura de passagem de fluido 2. Na gaxeta de metal de cabeça de cilindro 1 de acordo com a modalidade da figura 1, a abertura passante da câmara de combustão é designada como 12. Naturalmente, a gaxeta de cabeça de cilindro pode ter uma pluralidade de aberturas passantes de câmaras de combustão 12 e uma pluralidade de aberturas de passagem de fluido 2, que pode mesmo diferir em suas dimensões. Na figura 1, a inserção é designada como 8. Como a figura 1 mostra a modali dade representada tem apenas três tipos de projeções 5-representando três modalidades diferentes-que, então, formam a área de fixação 6 para a ligação adesiva com a inserção de vedação 8. O elemento de reforço 9 é aqui proporcionado em uma modalidade simétrica com um perfil de vedação 10 estendendo-se em ambos os lados.

A figura 2 mostra duas variantes diferentes em relação ao desenho da inserção de vedação e das projeções.

A figura 2a reproduz o corte A-A da figura 1. A inserção de vedação 8 aqui tem um elemento de reforço 9, que é dotado de conjunto de manivela. Como mostra a figura 2a, a linha central imaginária 16 da inserção de vedação 8 se funde na linha central imaginária 17 da gaxeta. Isso garante uma disposição simétrica da inserção de vedação 8 em relação às camadas de gaxeta 3, 4. O perfil de vedação 10 é aplicada simetricamente em ambos os lados ao elemento plano de reforço 9. No estado encaixado, essas faces extremas, designadas como 10\ dos perfis de vedação 10, então, formam o ponto de contato com o componente a ser vedado. No presente caso, devido à formação simétrica do perfil de vedação 10 e do conjunto de manivela 14, uma orientação da inserção de vedação é obtida, o que torna possível uma altura operacional idêntica. O elemento de reforço curvado 9 é, como pode ser visto da figura 2a, apenas conectado por meio de um processo de soldagem à projeção 5 da camada 3 da gaxeta de cabeça de cilindro. A camada 3 na modalidade de acordo com a figura 2a e o elemento de reforço 9 são aqui formados do mesmo material ou do mesmo tipo de material, de modo que um processo de soldagem pode ser realizado.

A figura 2b mostra como a seção B-B da figura 1, a inserção de vedação 8 não sendo curvada nesse caso, mas a camada 3 sendo formada com conjunto de manivela 15. Os numerais de reforço 16, 17 designam, da mesma maneira que na figura 1a, as linhas centrais imaginárias da inserção de vedação 8 e da gaxeta com camadas 3, 4. A inserção de vedação 8, desse modo, mais uma vez tem uma disposição simétrica com relação às camadas 3, 4. O conjunto de manivela 15 agora, mais uma vez, produz uma projeção 5 e uma área de fixação correspondente 6, de modo que uma solda é possível.

Na modalidade de acordo com as figuras 1 e 2, a camada 3 e o elemento de reforço 9 são formados de metal, de modo que a soldagem 7 pode ser realizada por meio de métodos conhecidos de soldagem. A camada de preferência, também consiste em metal no exemplo mostrado, e o perfil de vedação consiste em FPM.

A figura 3 mostra agora uma modalidade da invenção em que a gaxeta de cabeça de cilindro é construída de uma camada simples 3. A camada 3 aqui forma uma projeção 5 que foi introduzida na camada de metal por métodos de trabalho em metal, tais como, relevo, laminação, causticação. No exemplo de acordo com a figura 3, o elemento plano de reforço 9 da inserção de vedação 8 tem um conjunto de manivela 14. O braço livre do conjunto de manivela 14 é conectado através de soldagem 7 à projeção 5. A área de fixação é aqui designado como 6.

No exemplo de acordo com a figura 3, a inserção de vedação 8 é, mais uma vez posicionada de modo que uma altura de operação substancialmente idêntica é obtida entre os componentes a serem vedados. Isso é representado pelas setas. Para obter uma altura de operação aproximadamente idêntica, não é necessário que cada um dos perfis de vedação 10 seja formado simétrico e na mesma altura, mas, naturalmente, também é possível usar perfis de vedação de altura diferente, se, então, uma compensação apropriada for proporcionada pelo conjunto de manivela 14, de modo que, mais uma vez, uma altura de operação substancialmente idêntica é obtida. A definição altura de operação substancialmente idêntica se refere, na presente invenção, somente à área dos componentes a serem vedados, os quais estão em contato com os perfis de vedação 10.

Finalmente, a figura 4 mostra uma modalidade da técnica anterior em que a inserção de vedação com perfis de vedação simétricos também é presa a uma gaxeta de metal de cabeça de cilindro de camada dupla através de uma projeção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Gaxeta plana (1) para vedação de dois componentes em um motor de combustão, a referida gaxeta compreendendo pelo menos uma camada de metal (3) que tem pelo menos uma abertura passante para fluido passar através dela (2), na pelo menos uma abertura passante da pelo menos uma camada (3), uma projeção (5) estando presente, a qual aponta na direção da abertura passante e forma uma área de fixação (6) e sobre a qual uma inserção de vedação reforçada (8) é disposta, caracterizada pelo fato de que a referida disposição é por meio de uma ligação adesiva em um elemento plano de reforço (9), e em que perfis de vedação (10) são aplicados em ambos os lados do elemento plano de reforço (9) fora da área de fixação (6) e a inserção de vedação reforçada (8) sendo posicionada através de um conjunto de manivela (15) da projeção (5) e/ou um conjunto de manivela (14) do elemento plano de reforço (9) que a inserção de vedação (8) tem com seus perfis de vedação (10) uma altura de operação substancialmente idêntica na região dos pontos de vedação entre os dois componentes a serem vedados.

2. Gaxeta plana, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a inserção de vedação (8) ser disposta simetricamente no interior da gaxeta construída de pelo menos uma camada (3).

3. Gaxeta plana, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de a gaxeta ser uma gaxeta de camada simples e a projeção (5) ser formada por uma redução da espessura da uma camada (3) e o elemento plano de reforço (9) da inserção de vedação reforçada (8) tem um conjunto de manivela (14).

4. Gaxeta plana, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de a gaxeta ter pelo menos duas camadas, a pelo menos uma camada de metal (3) formando uma projeção (5) como uma área de fixação (6) na direção da abertura passante por ser manivelada em relação a uma segunda camada (4).

5. Gaxeta plana, de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 4, caracterizada pelo fato de a projeção (5) da primeira camada de metal (3) ter um

Petição 870180144992, de 26/10/2018, pág. 6/52 conjunto de manivela (15), o braço livre do conjunto de manivela formando a área de fixação (6).

6. Gaxeta plana, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 4, caracterizada pelo fato de o elemento plano de reforço (9) ter um conjunto de manivela (15) e o braço livre do conjunto de manivela formar a área de fixação (6).

7. Gaxeta plana, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de o número um ou primeira camada de metal (3) consistir em uma aço inoxidável ou um aço ao carbono.

8. Gaxeta plana, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 e 4 a 7, caracterizada pelo fato de a segunda camada (4) consistir em aço inoxidável ou um aço ao carbono.

9. Gaxeta plana, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de a projeção (5) ser formada apenas parcialmente, não se estendendo completamente em torno da abertura passante.

10. Gaxeta plana, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de a projeção (5) ser formada para se estender completamente em torno da abertura passante.

11. Gaxeta plana, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de a inserção de vedação reforçada (8) ter perfis de vedação elastomérica (10).

12. Gaxeta plana, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de o elemento plano de reforço (9) consistir em um metal.

13. Gaxeta plana, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de o elemento de reforço (9) consistir em um aço inoxidável ou de um aço ao carbono.

14. Gaxeta plana, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de a forma do elemento plano de reforço (9) ser correspondida à forma da abertura passante.

15. Gaxeta plana, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada pelo fato de os perfis de vedação (10) serem vul-

Petição 870180144992, de 26/10/2018, pág. 7/52 canizados no elemento de reforço (9).

16. Gaxeta plana, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizada pelo fato de os perfis de vedação (10) das inserções de vedação (8) serem moldadas por métodos de moldagem na borda ou métodos de moldagem no topo.

17. Gaxeta plana, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizada pelo fato de os perfis de vedação (10) serem aplicados assimetricamente ao elemento plano de reforço.

18. Gaxeta plana, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizada pelo fato de os perfis de vedação (10) serem aplicados simetricamente ao elemento plano de reforço.

19. Gaxeta plana, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizada pelo fato de os perfis de vedação (10) serem formados no formato de virolas de vedação, trilhas ou rebordos de vedação.

20. Gaxeta plana, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizada pelo fato de o material elastomérico ser selecionado do grupo: silício, FPM, HNBR, NBR, EPDM, ACM, AEM e TPE.

21. Gaxeta plana, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizada pelo fato de a ligação adesiva (7) ser produzida por colagem e/ou soldagem, especialmente ultra-som, laser, soldagem por pontos ou projeção e/ou por meio de solda forte.

22. Gaxeta plana, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizada pelo fato de a gaxeta ser uma gaxeta de cabeça de cilindro para vedação da cabeça de cilindro do bloco de cilindro e ter aberturas passantes adicionais pelo menos para a pelo menos uma câmara de combustão.

23. Uso da gaxeta, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizado por ser para vedação de passagens de fluido nos motores de combustão.

24. Uso, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por ser para motores de combustão em veículos comerciais.

25. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 ou

Petição 870180144992, de 26/10/2018, pág. 8/52

24, caracterizado por ser para vedação de uma cabeça de cilindro de um bloco de cilindro.