DE102004061964A1

DE102004061964A1 - Flachdichtung

Info

Publication number: DE102004061964A1
Application number: DE200410061964
Authority: DE
Inventors: Manfred Klinner; Rolf Schwarzer
Original assignee: Federal Mogul Sealing Systems GmbH
Current assignee: Federal Mogul Sealing Systems GmbH
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: DE102004061964B4

Abstract

Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, zumindest beinhaltend eine metallische Lage, die mit mindestens einer Durchgangsöffnung, insbesondere Brennraumdurchgangsöffnung sowie mehreren Schraubendurchgangslöchern versehen ist, wobei im Bereich der Durchgangsöffnung mindestens ein Stopperelement positioniert ist, das, in Umfangsrichtung der Durchgangsöffnung gesehen, Bereiche unterschiedlicher Dicke aufweist, und wobei das Stopperelement, in Umfangsrichtung der Durchgangsöffnung gesehen, durch mehrere nebeneinander angeordnete Ringsegmente gebildet ist, die zumindest partiell unterschiedlich dick ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, zumindest beinhaltend eine metallische Lage, die mit mindestens einer Durchgangsöffnung, insbesondere Brennraumdurchgangsöffnung sowie mehreren Schraubendurchgangslöchern versehen ist, wobei im Bereich der Durchgangsöffnung mindestens ein Stopperelement positioniert ist, das, in Umfangsrichtung der Durchgangsöffnung gesehen, Bereiche unterschiedlicher Dicke aufweist.

Durch die US-A 2003/0168818 ist eine Zylinderkopfdichtung bekannt geworden, die ein Stopperelement beinhaltet, das, in Umfangsrichtung gesehen, variable Dicken aufweist. Zur Erstellung der in Umfangsrichtung variablen Dicken werden Prägeschritte zur Erzielung von Vertiefungen und/oder Erhöhungen eingesetzt, die als aufwändig anzusehen sind. Da es sich bei diesen variablen Dickenunterschieden zum Teil um nicht mit dem Auge erkennbare Dickenunterschiede handelt, ist es auch schwierig, diese Stopperelemente sinnvoll so zu positionieren, dass sie optimal wirken können.

Durch die JP 3-71155 ist eine Zylinderkopfdichtung bekannt geworden, bei welcher ein ringförmig ausgebildetes Stopperelement zum Einsatz gelangt, auf welchem partiell Ringsegmente gleicher Dicke aufgebracht werden. Auch hier erscheint der Material- und Arbeitsaufwand groß, um die entsprechende Wirkung bezüglich einer gleichmäßigen Pressungsverteilung realisieren zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Stopperelement vorzuschlagen, das die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr beinhaltet. Das Stopperelement soll einfach herstellbar und im Bereich der Durchgangsöffnung positionierbar sein, dass um die Durchgangsöffnung herum im Wesentlichen gleiche Anpresskräfte realisierbar sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Stopperelement, in Umfangsrichtung der Durchgangsöffnung gesehen, durch mehrere nebeneinander angeordnete Ringsegmente gebildet ist, die zumindest partiell unterschiedlich dick ausgebildet sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Flachdichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Flachdichtungen, insbesondere Zylinderkopfdichtungen, sind bezüglich ihrer Anwendungsbereiche unterschiedlich ausgebildet, so dass für jeden Anwendungsfall unterschiedliche Pressungsverhältnisse im Bereich der jeweiligen Durchgangsöffnung gegeben sind. Dem kann durch den Erfindungsgegenstand dadurch Rechnung getragen werden, dass die Umfangslängen der Ringsegmente variabel gehalten werden, wobei in pressungsschwachen Bereichen, wie sie beispielsweise zwischen Schraubenlöchern gegeben sind, Ringsegmente größerer Dicke als im Bereich der Schraubendurchgangslöcher angeordnet werden.

Zum Einsatz gelangt somit ein in Umfangsrichtung aufgelöstes Stopperelement, wobei die einzelnen Segmente, in Umfangsrichtung gesehen, mit vorgebbarem Abstand zueinander angeordnet und fest mit mindestens einer Lage der Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, verbunden sind.

Mit dem Erfindungsgegenstand können somit unterschiedliche Topographien um den Umfang der Durchgangsöffnung, insbesondere der Brennraumdurchgangsöffnung, erzeugt werden, wobei im Bedarfsfall die Topographien sich von Durchgangsöffnung zu Durchgangsöffnung unterscheiden können.

Wie bereits angesprochen, stehen die Stopperelemente mit mindestens einer Lage der Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, in Wirkverbindung, wobei hier neben dem Schweißen auch eine Klebverbindung denkbar ist.

Ähnlich wie beim Stand der Technik können die aus Segmenten gebildeten Stopperelemente radial vor einer Sicke im Bereich mindestens einer Lage der Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, positioniert werden, wobei die konkrete Topographie der Dicken dem jeweiligen Anwendungsfall anzupassen ist.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von ringsegmentartig ausgebildeten Stopperelementen unterschiedlicher Dicke, zum Einsatz im Bereich mindestens einer Durchgangsöffnung einer mindestens einlagigen Flachdichtung, insbesondere einer Zylinderkopfdichtung, indem an mindestens zwei unterschiedlich dicken Metallkörpern nach außen weisende unterschiedliche Umfangslängen aufweisende Ansätze erzeugt, die überstehenden Ansätze aus den Metallkörpern herausgetrennt und zur Bildung eines segmentartig aufgebauten, in Umfangsrichtung sich erstreckenden Stopperelementes mit der jeweiligen Lage der Flachdichtung in Wirkverbindung gebracht werden.

Die Metallkörper sind, einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, durch Scheiben- oder Ringprofile gebildet, wobei die Ansätze durch Stanzen erzeugt werden und die Vereinzelung der einzelnen Ringsegmente durch Ausstanzen aus dem Scheiben- oder Ringprofil durchgeführt wird.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
1 Prinzipskizze eines Schraubendurchgangslöcher aufweisenden Bereiches einer Flachdichtung, beinhaltend ein segmentartig ausgebildetes Stopperelement;
2a/b bis 6a/b Verschiedene Querschnitte durch brennraumnahe Bereiche einer Zylinderkopfdichtung;
7 Prinzipskizze von Metallkörpern zur Bildung von Ringsegmenten.
1 zeigt als Prinzipskizze eine als Zylinderkopfdichtung einsetzbare Flachdichtung 1 mit einer Durchgangsöffnung 2, diese umgebenden Schraubendurchgangslöchern 3 sowie einem Stopperelement 4, das in diesem Beispiel durch Ringsegmente 5, 6 unterschiedlicher Umfangslänge gebildet ist, die – was in den 2 bis 6 besser dargestellt ist – unterschiedliche Dicken aufweisen. Die Bereiche zwischen den Schraubendurchgangslöchern 3 stellen beim Verspannen der Zylinderkopfdichtung 1 Problemstellen dar, da diese Bereiche geringerer Pressung ausgesetzt sind. Insofern kommen hier einerseits längere Ringsegmente 6 zum Einsatz, die andererseits auch eine größere Dicke aufweisen als diejenigen Ringsegmente 5, die den Schraubendurchgangslöchern 3 etwa radial gegenüberliegen. Die Ringsegmente 5, 6 sind mit vorgebbarem Abstand a in Umfangsrichtung miteinander positioniert.
Die 2a bis 6a sowie 2b bis 6b zeigen Schnitte durch Ringsegmente 5, 6 der 1, wobei die 2a bis 6a dünnere Ringsegmente 5 und die 2b bis 6b dickere Ringsegmente 6 definieren. Die Ringsegmente 5, 6 sind in diesem Beispiel mit den Lagen schweißtechnisch verbunden.
Die 2a und 2b zeigen eine aus einer einzelnen metallischen Lage 7 bestehenden Zylinderkopfdichtung, die brennraumseitig (→) mit einer umlaufenden Sicke 8 versehen ist. Erkennbar sind die Ringsegmente 5, 6, die mit unterschiedlichen Dicken d, dl ausgebildet sind.
Die 3a und 3b zeigen eine Zylinderkopfdichtung, die zwei Lagen 7 aufweist, die ebenfalls mit Sicken 8 versehen sind. Die obere Lage 7 ist hierbei mit den Ringsegmenten 5, 6 versehen.
Die 4a und 4b zeigen eine mehrlagig aufgebaute Zylinderkopfdichtung, ebenfalls beinhaltend metallische Lagen 7 samt zugehörigen Sicken 8, zwischen denen eine Zwischenlage 9 eingebracht ist. Die obere metallische Lage 7 ist wiederum mit den unterschiedlich dicken Ringsegmenten 5, 6 versehen.
Die 5a und 5b zeigen eine weitere Alternative, ebenfalls beinhaltend äußere metallische Lagen 7 samt Sicken 8 und einer Zwischenlage 9, wobei in diesem Beispiel die ebenfalls metallisch ausgebildete Zwischenlage 9 das jeweilige Ringsegment 5 bzw. 6 trägt.
Die 6a, 6b zeigen eine weitere Alternative, ebenfalls beinhaltend äußere metallische Lagen 7, Sicken 8, eine metallische Zwischenlage 9 sowie mit der Zwischenlage 9 zusammenwirkende unterschiedlich dicke Ringsegmente 5, 6, die in diesem Beispiel radial so lang ausgebildet sind, dass sie bis unter die Sicke 8 geführt sind.
7 zeigt ein Prinzipskizze zwei scheibenförmig ausgebildete Metallkörper 10, 11, wobei die Scheibe 10 mit radial nach außen stehenden Ansätzen 12 geringer Umgangslänge und die Scheibe 11 mit radial nach außen gerichteten Ansätzen 13 größerer Umfangslänge durch Konturstanzen versehen wird. Zur Erzeugung von Ringsegmenten 5, 6, wie sie in den vorangehenden Figuren dargestellt und beschrieben sind, wird durch ein Schneidwerkzeug entlang der gestrichelten Linien 14, 15 das jeweilige Ringsegment erzeugt. In diesem Beispiel soll die Scheibe 10 dünner ausgebildet sein als die Scheibe 11, so dass die Relation zu den vorangegangenen Figuren gegeben ist.

Claims

Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung (1) für eine Verbrennungskraftmaschine, zumindest beinhaltend eine metallische Lage (7), die mit mindestens einer Durchgangsöffnung (2), insbesondere Brennraumdurchgangsöffnung sowie mehreren Schraubendurchgangslöchern (3) versehen ist, wobei im Bereich der Durchgangsöffnung (2) mindestens ein Stopperelement (4) positioniert ist, das, in Umfangsrichtung der Durchgangsöffnung (2) gesehen, Bereiche unterschiedlicher Dicke aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stopperelement (4), in Umfangsrichtung der Durchgangsöffnung (2) gesehen, durch mehrere nebeneinander angeordnete Ringsegmente (5, 6) gebildet ist, die zumindest partiell unterschiedlich dick ausgebildet sind.
Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Ringsegmente (5, 6), in Umfangsrichtung gesehen, unterschiedliche Umfangslängen aufweisen.
Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Schraubendurchgangslöcher (3) Ringsegmente (5) geringerer und im Bereich zwischen einzelnen Schraubendurchgangslöchern (3) Ringsegmente (6) größerer Umfangslänge vorgesehen sind.
Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubendurchgangslochseitig vorgesehenen Ringsegmente (5) mit geringerer Dicke als die zwischen den Schraubendurchgangslöchern (3) angeordneten Ringsegmente (6) ausgebildet sind.
Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Ringsegmente (5, 6), in Umfangsrichtung gesehen, mit definiertem Abstand (a) zueinander positioniert sind.
Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Lagen (7) im Bereich der Durchgangsöffnung (2) mit mindestens einer Sicke (8) versehen ist, wobei die Ringsegmente (5, 6) in Bezug auf die jeweilige Durchgangsöffnung (2) radial vor der jeweiligen Sicke (8) positioniert sind.
Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsegmente (5, 6) eine derartige radiale Länge aufweisen, dass sie sich zumindest partiell bis unter die jeweilige Sicke (8) erstrecken.
Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, beinhaltend mehrere metallische Lagen (7, 9), von denen zumindest eine (7) mit mindestens einer Sicke (8) versehen ist und mindestens eine der Lagen (7, 9) radial vor der jeweiligen Sicke (8) zumindest mit Ringsegmenten (5, 6) in Wirkverbindung steht.
Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Ringsegmente (5, 6) unterschiedlicher Dicke und Umfangslänge, in Umfangsrichtung gesehen, alternierend um die jeweilige Durchgangsöffnung (2) herum angeordnet sind.
Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehrlagigem Aufbau die einzelnen Lagen (7, 9) durchgangsöffnungsseitig mit einander zugewandten Ringsegmenten (5, 6) gleicher oder unterschiedlicher Dicke versehen sind.
Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsegmente (5, 6) fest mit der jeweiligen Lage (7, 9), insbesondere durch Schweißen oder Kleben, verbunden sind.
Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Einsatz gelangenden Ringsegmente (5, 6) eine Dicke zwischen 40 und 200 μm aufweisen.
Verfahren zur Herstellung von ringsegmentartig ausgebildeten Stopperelementen (4) unterschiedlicher Dicke zum Einsatz im Bereich mindestens einer Durchgangsöffnung (2) einer mindestens einlagigen Flachdichtung, insbesondere einer Zylinderkopfdichtung (1), indem an mindestens zwei unterschiedlich dicken Metallkörpern (10, 11) nach außen weisende unterschiedliche Umfangslängen aufweisende Ansätze (12, 13) erzeugt, die überstehenden Ansätze (12, 13) aus den Metallkörpern (10, 11) herausgetrennt und zur Bildung eines segmentartig aufgebauten, im Umfangsrichtung sich erstreckenden Stopperelementes (4) mit der jeweiligen Lage (7, 9) der Flachdichtung in Wirkverbindung gebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallkörper (10, 11) durch Scheiben- oder Ringprofile gebildet sind, wobei die Ansätze (12, 13) durch Stanzen erzeugt werden und die Vereinzelung der einzelnen Ringsegmente (5, 6) durch Ausstanzen aus dem Scheiben- oder Ringprofil (10, 11) herbeigeführt wird.