DE102004031458A1

DE102004031458A1 - Mehrlagige Flachdichtung

Info

Publication number: DE102004031458A1
Application number: DE200410031458
Authority: DE
Inventors: Ralf Flemming; Alan Retiere
Original assignee: Federal Mogul Sealing Systems GmbH
Current assignee: Federal Mogul Sealing Systems GmbH
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2006-01-19

Abstract

Mehrlagige Flachdichtung, beinhaltend mindestens eine metallische Lage, wobei zumindest Durchtrittsbereiche für flüssige Medien vorgesehen sind, von denen zumindest einer mit einem Ventil in Wirkverbindung steht, beinhaltend mindestens zwei Lagen, von denen zumindest eine metallisch ausgebildet ist, wobei das jeweilige als Rückschlagventil oder Drossel ausgebildete Ventil im zugehörigen Durchtrittsbereich als integraler Bestandteil der metallischen Lage innerhalb der äußeren Dichtflächen der Flachdichtung vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrlagige Flachdichtung, beinhaltend mindestens eine metallische Lage, wobei zumindest Durchtrittsbereiche für flüssige Medien vorgesehen sind, von denen zumindest einer mit einem Ventil in Wirkverbindung steht.

In der DE 698 08 924 T2 wird eine Zylinderkopfdichtung beschrieben, die eine einzelne metallische Lage aufweist, welche mit Durchtrittsbereichen für flüssige Medien versehen ist. Die metallische Lage wirkt mit einem Rückschlagventil zusammen, dergestalt, dass, wenn die Dichtung zwischen einem Zylinderkopf und einem Motorblock festgeklemmt ist, sich das Ventil quer über den Durchtrittsbereich erstreckt und eine Flüssigkeitsströmung in dem Durchgang zum Zylinderkopf hin erlaubt, jedoch eine Flüssigkeitsströmung in Richtung des Motorblockes hin verhindert. Das jeweilige Ventil ist außerhalb der metallischen Lage vorgesehen und erstreckt sich in Richtung des Zylinderkopfes. Beschrieben werden Düsen aus einem Elastomermaterial, Kugelventile oder Silikonscheiben. Hier kann zwar der Rückfluss des Mediums vom Zylinderkopf in den Motorblock verhindert werden, wobei jedoch erhebliche Anstrengungen notwendig sind, entsprechende Bauteile an der metallischen Lage aufzubringen.

Der US-A 5,022,662 ist eine Flachdichtung zu entnehmen, die Flüssigkeitsdurchtrittsbereiche aufweist, im Bereich derer eine Einrichtung zur Regulierung des Flüssigkeitsdurchtrittes vorgesehen ist. Zum Einsatz gelangt ein aus einem Memory-Metall gebildetes, eine Vielzahl von Ansätzen aufweisendes Element, das in Abhängigkeit der Medientemperatur sich öffnet oder schließt. Da eine Durchflussöffnung verbleibt, kann hier nicht von einem Rückschlagventil die Rede sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im gattungsbildenden Teil des ersten Patentanspruches beschriebene mehrlagige Flachdichtung dahingehend weiterzubilden, dass zur Bildung des Ventils keine separaten Bauteile notwendig sind und dennoch ein guter Effekt bezüglich des Flüssigkeitsführungsvermögens bei gleichzeitig geringem Platzbedarf gegeben ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch, durch mindestens zwei Lagen von denen zumindest eine metallisch ausgebildet ist, wobei das jeweilige als Rückschlagventil oder Drossel ausgebildete Ventil im zugehörigen Durchtrittsbereich als integraler Bestandteil der metallischen Lage innerhalb der äußeren Dichtflächen der Flachdichtung vorgesehen ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Vorteilhafterweise ist die Drossel (2-Wege-Ventil) oder das Rückschlagventil durch einen aus mindestens einer der metallischen Lagen herausgeformten, elastisch verformbaren Ansatz gebildet, der bei Beaufschlagung durch den Flüssigkeitsdruck aus einer Dichtposition in eine Durchflussposition für die Flüssigkeit bewegbar ist.

Wesentlicher Vorteil des Erfindungsgegenstandes gegenüber dem Stand der Technik ist, dass keine separaten Bauteile notwendig sind, um das jeweilige Ventil zu erzeugen, vielmehr flachdichtungseigene Elemente zum Einsatz gelangen, die darüber hinaus zumindest im Fertigungszustand, bevorzugt auch im eingebauten Zustand innerhalb der Begrenzungskanten der äußeren Dichtflächen der Dichtung verbleiben. Materialüberstände, wie sie durch den Stand der Technik definiert werden, sind nicht gegeben, so dass sich auch keine Verpackungs- und Transportprobleme einstellen.

Durch, in Durchflussrichtung gesehen, sinnvolle Gestaltung der Durchtrittsquerschnitte in den einzelnen Lagen können im Bereich über einer Lage Materialüberstände gebildet werden, unter/über die der elastische Ansatz der metallischen Lage in dichtender Weise greifen kann. Bei Beaufschlagung durch den Flüssigkeitsdruck wird der Ansatz elastisch aus seiner Dichtposition heraus bewegt. Je nach Lagenanzahl kann die Bewegung hierbei so weit erfolgen, dass der Ansatz innerhalb der äußeren Dichtflächen der Flachdichtung verbleibt, oder aber – da dies im Einbauzustand kein störendes Kriterium ist – partiell in den Bereich der nachfolgenden Flüssigkeitsleitung eintritt. Bei Absinken des Flüssigkeitsdruckes federt der elastische Ansatz automatisch wieder in seine Dichtposition zurück.

Der Erfindungsgegenstandes ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
1 Prinzipskizze einer als Zylinderkopfdichtung ausgebildeten Flachdichtung;
2 Schnitt gemäß Linie A-A der 1 in einer lediglich angedeuteten Einbausituation.
3 Teildarstellung einer zweilagigen Flachdichtung
4 Schnitt gemäß Linie B-B der 3, beinhaltend ein Rückschlagventil
5 Teildarstellung einer zweilagigen Flachdichtung im Einbauzustand, beinhaltend eine Drossel (2-Wege-Ventil).
1 zeigt als Prinzipskizze eine als Zylinderkopfdichtung für eine Brennkraftmaschine ausgebildete Flachdichtung 1, beinhaltend Brennraumdurchgangslöcher 2, Schraubendurchgangslöcher 3 sowie Durchtrittsbereiche 4 für flüssige Medien, wie Öl oder Wasser. Die Zylinderkopfdichtung 1 ist – wie in 2 klarer dargestellt – dreilagig aufgebaut, wobei die mittlere Lage metallischer Art ist und über einen, aus dieser Lage ausgestanzten, ein Rückschlagventil 5 bildenden, elastisch verformbaren Ansatz 5' verfügt, der ein innerhalb der Zylinderkopfdichtung 1 zwischen den äußeren Dichtflächen 1', 1'' integriertes Element bildet.
2 zeigt einen Querschnitt gemäß Linie A-A der 1 in einer lediglich angedeuteten Einbausituation. Dargestellt ist ein Motorblock 6 sowie ein Zylinderkopf 7. Die Strömungsrichtung der Flüssigkeit ist durch Pfeile angedeutet. Zwischen Motorblock 6 und Zylinderkopf 7 ist die Zylinderkopfdichtung 1 eingebaut. Die Zylinderkopfdichtung 1 besteht in diesem Beispiel aus drei Lagen 8, 9, 10, wobei die mittlere Lage 9 aus Metall gebildet ist. Die, in Strömungsrichtung gesehen, obere Lage 8 der Zylinderkopfdichtung 1 weist einen geringen Durchtrittsquerschnitt 4' auf. Demgegenüber weist die, in Strömungsrichtung gesehen, untere Lage 10 einen gegenüber dem Durchtrittsquerschnitt 4' der Lage 8 vergrößerten Durchtrittsquerschnitt 4'' auf. Der bereits in 1 angesprochene Ansatz 5' ist einerseits dargestellt in einer Dichtposition und andererseits in einer durch den Flüssigkeitsdruck hervorgerufenen ausgelenkten Betriebsstellung. Die Dichtstellung wird dadurch begründet, dass der freie Endbereich 11 des Ansatzes 5' unter den zugehörigen Abschnitt 12 der Lage 8 greift und somit bei Druckneutralität bzw. geringem Flüssigkeitsdruck dichtend dort anliegt. Der Ansatz 5' verbleibt somit zwischen den beiden äußeren Dichtflächen 1', 1'' der Zylinderkopfdichtung 1. In Abhängigkeit des Flüssigkeitsdruckes wird der Ansatz 5' mehr oder weniger stark ausgelenkt, so dass er im dargestellten Beispiel bis in einem im Motorblock 6 befindlichen Kanal 13 eindringen kann. Dies kann jedoch – falls nicht gewünscht – dadurch vermieden werden, indem weitere Lagen vorgesehen werden. Da in diesem Beispiel nur eine Durchflußrichtung für die Flüssigkeit gegeben ist, bildet der Ansatz 5' ein Rückschlagventil.
3 zeigt eine bedarfsweise auch als Zylinderkopfdichtung einsetzbare Flachdichtung 14, beinhaltend Durchtrittsbereiche 4 für flüssige Medien, wie Öl oder Wasser.
4 zeigt als Teildarstellung eine Schnitt gemäß Linie B-B der 3. Die Flachdichtung 14 besteht in diesem Beispiel nur aus zwei metallischen Lagen 15, 16. 4 zeigt zwei Darstellungen; einerseits eine Position (oberes Bild), bei welcher kein Flüssigkeitsdurchtritt und andererseits eine Position (unteres Bild), bei welcher ein Flüssigkeitsdurchtritt möglich ist. In diesem Beispiel wird ein Rückschlagventil 17 gebildet, das, ähnlich wie in 2 dargestellt, durch auslenkbare Ansätze 18, 19 gebildet ist. Die Durchströmrichtung ist durch einen Pfeil angedeutet.
5 zeigt eine Alternative zu 4. Auch hier sind 2 Lagen 15, 16 gegeben. Zur Bildung eines als Drossel ausgebildeten 2-Wege-Ventiles 20 sind zwei auslenkbare Ansätze 21, 22 vorgesehen, die mit vorgebbarem Überlappungsbereich dichtend aufeinander liegen. Je nach Druckbeaufschlagung ist entweder der Ansatz 21 oder der Ansatz 22 unter Freigabe eines vorgebbaren Flüssigkeits-Durchtrittsquerschnittes auslenkbar.

Claims

Mehrlagige Flachdichtung, beinhaltend mindestens eine metallische Lage (9), wobei zumindest Durchtrittsbereiche (4) für flüssige Medien vorgesehen sind, von denen zumindest einer mit einem Ventil (5, 17, 20) in Wirkverbindung steht, gekennzeichnet durch mindestens zwei Lagen (8, 9, 10, 15, 16) von denen zumindest eine (9, 15, 16) metallisch ausgebildet ist, wobei das jeweilige, als Rückschlagventil (5, 17) oder Drossel (20) ausgebildete Ventil im zugehörigen Durchtrittsbereich (4) als integraler Bestandteil der metallischen Lage (9) innerhalb der äußeren Dichtflächen (1', 1'') der Flachdichtung (1) vorgesehen ist.
Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (5, 17, 20) durch mindestens einen aus der metallischen Lage (9, 15, 16) herausgeformten elastisch verformbaren Ansatz (5', 18, 19, 21, 22) gebildet ist, der bei Beaufschlagung durch den Flüssigkeitsdruck aus einer Dichtposition in eine Durchflussposition für die Flüssigkeit bewegbar ist.
Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, in Durchflussrichtung der Flüssigkeit gesehen, bei Verwendung von mindestens drei Lagen (8, 9, 10), in einzelnen Lagen (8, 10) zunächst ein Bereich mit geringerem Durchtrittsquerschnitt (4'), anschließend das Rückschlagventil (5) und daran anschließend ein Bereich mit größerem Durchtrittsquerschnitt (4'') vorgesehen ist.
Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass, in Durchflussrichtung gesehen, der freie Endbereich (11) des Ansatzes (5') in seiner Dichtposition unter dem zugehörigen Abschnitt (12) der damit in Wirkverbindung stehenden Lage (8) zur Anlage kommt.
Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (5') in Richtung der darunter liegenden Lage (10) bedarfsweise über die äußere Dichtfläche (1'') hinausgehend, bei Beaufschlagung durch den Flüssigkeitsdruck elastisch verformbar ist.
Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsbereiche (4) bzw. die Durchstrittsquerschnitte (4', 4'') einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, und dass der Ansatz (5') aus der metallischen Lage (9) herausgestanzt ist.
Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch zwei, insbesondere metallische, Lagen (15, 16) von denen eine (16) zur Bildung eines Rückschlagventiles (17) mit mindestens zwei in einer Richtung auslenkbaren Ansätzen (18, 19) versehen ist, die – in Durchströmrichtung des Mediums gesehen – aus einer dichtenden Position in eine Durchführungsposition für das Medium elastisch verformbar sind.
Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch zwei, insbesondere metallische, Lagen (15, 16), die zur Bildung eines als Drossel ausgebildeten Zwei-Wege-Ventiles (20) mit mindestens zwei Ansätzen (21, 22) versehen sind, wobei in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung des Mediums entweder der eine (21) oder aber der andere Ansatz (22) elastisch auslenkbar ist.
Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gebildet durch eine Zylinderkopfdichtung (1) für eine Verbrennungskraftmaschine.