DE102005022117A1

DE102005022117A1 - Cylinder head gasket has sensors mounted in it near ports which measure operating parameters and are mounted between two layers of material which the gasket is made from which are sealed around sensor

Info

Publication number: DE102005022117A1
Application number: DE200510022117
Authority: DE
Inventors: Uwe Maier; Armin Diez; Matthias Braun
Original assignee: ElringKlinger AG
Current assignee: ElringKlinger AG
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2006-11-23

Abstract

The cylinder head gasket has sensors (40) mounted in it near the ports which measure operating parameters. These are mounted between two layers (20, 22) of the material which the gasket is made from. These are sealed around the sensor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung mit einer Dichtungsplatte sowie mindestens einem in die letztere integrierten, mit mindestens einer Anschlußleitung versehenen Sensorelement zur Erfassung eines auf die Flachdichtung einwirkenden Betriebsparameters oder eines Betriebsparameters eines durch die Flachdichtung abzudichtenden Mediums; insbesondere betrifft die Erfindung eine Zylinderkopfdichtung.The The invention relates to a flat gasket with a sealing plate and at least one integrated into the latter, with at least a connection line provided sensor element for detecting a on the flat gasket acting operating parameter or an operating parameter of a through the gasket to be sealed medium; in particular the invention is a cylinder head gasket.

Unter einem auf die Flachdichtung einwirkenden Betriebsparameter soll z. B. im Falle einer Zylinderkopfdichtung der im Motorbetrieb auf die Dichtung einwirkende, sich zeitlich ändernde Druck (d. h. die am Ort des Sensorelements infolge der Einspannung der Zylinderkopfdichtung zwischen Motorblock und Zylinderkopf auf die Dichtungsplatte einwirkende momentane Druckkraft) oder die momentane Temperatur eines an die Flachdichtung angrenzenden Maschinenbauteils in einem Bereich dieses Maschinenbauteils verstanden werden, welcher gegen einen durch die Lage des Sensorelements definierten Meßstellenbereich der Dichtungsplatte anliegt. Je nach Typ des Sensorelements und seiner Anordnung in der Dichtungsplatte läßt sich mit dem Sensorelement aber auch ein Betriebsparameter eines durch die Flachdichtung abzudichtenden Mediums erfassen, im Falle einer Zylinderkopfdichtung also z. B. der momentane Druck oder die momentane Temperatur der Gase in einem Zylinder eines Hubkolben-Verbrennungsmotors, wenn das Sensorelement nahe einer für diesen Zylinder vorgesehenen Brennraum-Durchgangsöffnung der Dichtungsplatte angeordnet ist.Under an acting on the gasket operating parameters should z. B. in the case of a cylinder head gasket in the engine operation the gasket acting, time varying pressure (i.e. Location of the sensor element due to the clamping of the cylinder head gasket acting between the engine block and cylinder head on the sealing plate momentary pressure force) or the current temperature of the Flat gasket adjacent machine component in an area of this machine component be understood, which against a by the position of the sensor element defined measuring point range the sealing plate rests. Depending on the type of sensor element and its arrangement in the sealing plate can be combined with the sensor element but also an operating parameter of a sealed by the gasket Capture medium, in the case of a cylinder head gasket so z. B. the instantaneous pressure or temperature of the gases in one Cylinder of a reciprocating internal combustion engine, when the sensor element close one for this cylinder provided combustion chamber passage opening of the Seal plate is arranged.

Im folgenden soll die mit in eine Flachdichtung integrierten Sensorelementen verbundene Problematik anhand einer Zylinderkopfdichtung erläutert werden, dieselben oder ähnliche Probleme ergeben sich aber auch mit Sensorelementen, welche in andere Flachdichtungen integriert sind, z. B. in Auspuffkrümmerdichtungen von Hubkolben-Verbrennungsmotoren.in the following is the sensor elements integrated in a flat gasket Connected problems are explained with reference to a cylinder head gasket, the same or similar But problems also arise with sensor elements, which in others Flat gaskets are integrated, z. B. in exhaust manifold gaskets of reciprocating internal combustion engines.

Eine Zylinderkopfdichtung ist mehreren Medien ausgesetzt, nämlich den heißen und unter hohen Drücken stehenden Brenngasen, dem Schmieröl sowie der mindestens ein Frostschutzmittel enthaltenden Kühlflüssigkeit, d. h. Medien, durch die ein Sensorelement geschädigt oder gar ganz zerstört werden kann. Vor allem drucksensitive Sensorelemente, z. B. Piezoelemente, sind viel empfindlicher als ein vergleichsweise einfaches Temperatur-Sensorelement, weshalb vor allem die in Flachdichtungen integrierten drucksensitiven Sensorelemente üblicherweise in einem in die Flachdichtung integrierten Gehäuse angeordnet oder in anderer Weise eingekapselt werden.A Cylinder head gasket is exposed to several media, namely the be called and under high pressures standing fuel gases, the lubricating oil and the at least one Coolant containing antifreeze, d. H. Media, by which a sensor element is damaged or even completely destroyed can. Especially pressure-sensitive sensor elements, eg. B. piezo elements, are much more sensitive than a comparatively simple temperature sensor element, why, above all, the pressure-sensitive integrated in gaskets Sensor elements usually arranged in a housing integrated in the flat gasket or in another Way encapsulated.

So beschreibt beispielsweise die WO 91/18198 Zylinderkopfdichtungen mit in die Dichtungsplatte integrierten Sensorelementen, bei denen jedes Sensorelement in eine z. B. ausgestanzte Öffnung der Dichtungsplatte eingelegt und diese Öffnung dann mit einer Dichtungsmasse ausgefüllt wird, in die das Sensorelement eingebettet ist; bei einer anderen, in diesem Dokument beschriebenen Ausführungsform ist jedes Sensorelement zwischen zwei Folien angeordnet, die um das Sensorelement herum miteinander z. B. durch Schweißen verbunden sind.So For example, WO 91/18198 describes cylinder head gaskets with sensor elements integrated into the gasket plate, where each one Sensor element in a z. B. punched opening of the sealing plate inserted and this opening then filled with a sealant into which the sensor element is embedded; in another, described in this document embodiment each sensor element is arranged between two foils which are around the sensor element around each other z. B. connected by welding are.

Bei einer Zylinderkopfdichtung, wie sie die DE-43 11 838-A1 offenbart, weist die Dichtungsplatte der Zylinderkopfdichtung für jedes Sensorelement gleichfalls eine z. B. ausgestanzte Öffnung auf, in die ein mehr oder minder geschlossenes metallisches Gehäuse eingesetzt ist, welches ein piezoelektrisches, drucksensitives Sensorelement aufnimmt und mit einer Dichtungsmasse ausgegossen ist, in die das Sensorelement eingebettet ist.at a cylinder head gasket, as disclosed in DE 43 11 838 A1, points the gasket of the cylinder head gasket for each Sensor element also a z. B. punched opening, in which a more or less closed metallic housing used which is a piezoelectric, pressure-sensitive sensor element receives and is poured with a sealant into which the Sensor element is embedded.

Aus der WO 2004/005772 A1 ergibt sich eine mehrlagige metallische Zylinderkopfdichtung, in die an eine Brennraum-Durchgangsöffnung der Dichtungsplatte dieser Zylinderkopfdichtung unmittelbar angrenzend ein Sensorelement integriert ist, welches zwischen zwei äußeren Metallblechlagen der Dichtungsplatte angeordnet ist und von diesen überdeckt wird (siehe 3); diese beiden äußeren Metallblechlagen sind mit die Brennraum-Durchgangsöffnung umschließenden Abdichtsicken versehen, an die Brennraum-Durchgangsöffnung unmittelbar angrenzend befindet sich zwischen den beiden äußeren Metallblechlagen ein metallischer, ringförmiger sogenannter Stopper zum Schutz der Abdichtsicken vor übermäßiger Verformung, in diesem Stopper befindet sich eine zur Brennraum-Durchgangsöffnung hin offene Vertiefung zur Aufnahme des Sensorelements, und zum Schutz des letzteren befindet sich in dieser Vertiefung ein Block aus einer Füllmasse, in die das Sensorelement eingebettet ist.WO 2004/005772 A1 results in a multilayer metallic cylinder head gasket in which a sensor element, which is arranged between two outer sheet metal layers of the gasket plate and is covered by these, is integrated directly adjacent to a combustion chamber passage opening of the gasket plate of this cylinder head gasket (see 3 ); these two outer sheet metal layers are provided with the combustion chamber passage opening enclosing sealing beads, the combustion chamber through hole is located immediately between the two outer sheet metal layers a metallic, annular so-called stopper to protect the Abdichtickenicken against excessive deformation, in this stopper is one to the combustion chamber Through hole open towards recess for receiving the sensor element, and to protect the latter is located in this recess a block of a filling material, in which the sensor element is embedded.

Schließlich sei noch auf die DE-199 13 092-A1 hingewiesen, die eine Zylinderkopfdichtung offenbart (siehe die 7 bis 9), deren Dichtungsplatte einen sich von der Peripherie der Dichtungsplatte bis nahe an eine Brennraum-Durchgangsöffnung der Dichtungsplatte erstreckenden schlitzförmigen Kanal aufweist, in den ein langgestrecktes, fühlerartiges Sensorelement von der Peripherie der Dichtungsplatte her eingeschoben werden kann; durch diese Konstruktion soll erreicht werden, daß sich das Sensorelement ohne einen Ausbau der Zylinderkopfdichtung und damit ohne eine Demontage des Zylinderkopfs auswechseln läßt.Finally, reference is made to DE-199 13 092-A1, which discloses a cylinder head gasket (see the 7 to 9 ), the seal plate of which has a slit-shaped passage extending from the periphery of the seal plate to close to a combustion chamber passage opening of the seal plate, into which an elongate sensor-like sensor element can be inserted from the periphery of the seal plate; By this construction is to be achieved that can be replaced without an expansion of the cylinder head gasket and thus without disassembly of the cylinder head, the sensor element.

Zwar bietet ein Sensorelement-Gehäuse, wie es sich z. B. aus der DE-43 11 838-A1 ergibt, einen besonders guten und dauerhaft wirksamen Schutz für ein Sensorelement, ein solches Sensorelement-Gehäuse bringt aber auch erhebliche Nachteile mit sich: Durch die Herstellung des Gehäuses, den Einbau des Sensorelements in das Gehäuse und den Einbau des Gehäuses in die Dichtung ergeben sich erhebliche Kosten; je nach Art der durch das Sensorelement zu erfassenden Meßgröße wird durch das Gehäuse die Meßwerterfassung erheblich verschlechtert; bei modernen Flachdichtungen wie Zylinderkopfdichtungen kann die Dichtungsplatte eine verhältnismäßig geringe Dicke von z. B. weniger als 1 mm haben, so daß selbst im Falle flachbauender Sensorelemente nicht mehr genügend Einbauraum für ein separates Sensorelement-Gehäuse verbleibt.Although offers a sensor element housing, as it is z. B. from DE 43 11 838 A1, a particularly good and permanently effective However, protection for a sensor element, such a sensor element housing also brings considerable disadvantages: The production of the housing, the installation of the sensor element in the housing and the installation of the housing in the seal, considerable costs; depending on the type of measured variable to be detected by the sensor element, the measurement value acquisition is considerably worsened by the housing; in modern flat gaskets such as cylinder head gaskets, the gasket plate a relatively small thickness of z. B. less than 1 mm, so that even in the case of flat sensor elements no longer sufficient installation space for a separate sensor element housing remains.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Flachdichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der das in die Dichtungsplatte der Flachdichtung integrierte Sensorelement gegen unerwünschte äußere Einflüsse wirksam und dauerhaft geschützt ist, ohne daß die vorstehend aufgeführten Nachteile eines separaten Sensorelement-Gehäuses in Kauf genommen werden müssen.Of the present invention was based on the object, a flat gasket the aforementioned To create kind, in which in the sealing plate of the flat gasket integrated sensor element is effectively and permanently protected against unwanted external influences, without that disadvantages listed above a separate sensor element housing can be accepted have to.

Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lösung dieser Aufgabe ist es, bei einer Flachdichtung mit einer mehrere übereinander angeordnete Materiallagen aufweisenden Dichtungsplatte zwischen wenigstens zwei dieser Materiallagen einen Hohlraum zur Aufnahme des Sensorelements zu schaffen, so daß die Dichtungsplatte selbst ein Sensorelement-Gehäuse bildet; und unerwünschte äußere Einflüsse auf das Sensorelement dadurch zu verhindern, daß die ohnehin vorhandenen Bestandteile der Dichtungsplatte um den Hohlraum herum miteinander verbunden werden, und zwar derart, daß zwar die Sensorelement-Anschlußleitung aus dem Hohlraum heraus nach außen verlaufen kann, letzterer aber im übrigen fluiddicht verschlossen ist – eine an der Peripherie des Hohlraums vorgesehene Durchführungsöffnung für die Anschlußleitung kann entweder so bemessen sein, daß sie, wenn die Flachdichtung im eingebauten Zustand gepreßt wird, durch die Anschlußleitung selbst fluiddicht verschlossen wird (was bei einer Anschlußleitung mit einer plastisch und/oder elastisch verformbaren Ummantelung ohne weiteres möglich ist), oder kann man die Durchführungsöffnung, durch die sich die Anschlußleitung erstreckt, z. B. durch eine Dichtmasse verschließen. Konstruktiv läßt sich bei einer Flachdichtung der eingangs erwähnten Art die erfindungsgemäße Lösung insbesondere dadurch verwirklichen, daß bei einer Dichtungsplatte, die mindestens im Bereich des Sensorelements wenigstens zwei übereinander angeordnete Materiallagen aufweist, die letzteren zwischen sich einen das Sensorelement aufnehmenden Hohlraum bilden, welcher durch Verbinden der den Hohlraum zwischen sich aufnehmenden Materiallagen miteinander um den Hohlraum herum bis auf eine Durchführungsöffnung für die Sensorelement-Anschlußleitung fluiddicht geschlossen ist. Diese Definition der erfindungsgemäßen Gestaltung einer Flachdichtung soll, wie sich aus dem Folgenden noch ergeben wird, nicht ausschließen, daß an der Bildung des Hohlraums außer den beiden Materiallagen noch mindestens ein weiteres, ohnehin vorhandenes Element der Flachdichtung teilnimmt.basic idea the solution of this invention Task is, in a flat gasket with a several one above the other arranged material layers having sealing plate between at least two of these layers of material a cavity for receiving to provide the sensor element, so that the sealing plate itself a sensor element housing forms; and unwanted external influences To prevent the sensor element, that the already existing components the sealing plate connected to each other around the cavity be, in such a way that while the sensor element lead out of the cavity to the outside may run, the latter but otherwise sealed fluid-tight is a provided on the periphery of the cavity passage opening for the connection line can either be such that they, if the gasket pressed in the installed state is through the connection line itself is sealed fluid-tight (which in a connecting cable with a plastically and / or elastically deformable sheath readily possible is), or can one say the duct opening, through which the connection line extends, for. B. closed by a sealant. It is constructive in a flat gasket of the type mentioned in the solution according to the invention in particular realize that at a sealing plate, at least in the region of the sensor element at least two on top of each other arranged material layers, the latter between them one form the sensor element receiving cavity, which by connecting the material layers which receive the cavity between themselves around the cavity except for a passage opening for the sensor element lead closed fluid-tight. This definition of the inventive design a flat gasket should, as will be apparent from the following will not exclude that on the formation of the cavity except the two material layers at least one more, anyway existing Element of the gasket participates.

In eine erfindungsgemäße Flachdichtung können selbstverständlich mehrere Sensorelemente in der beschriebenen Weise integriert sein. Ferner sei darauf hingewiesen, daß je nach der Art und Weise des Verbindens der Materiallagen miteinander und der Natur der Sensorelement-Anschlußleitung bzw. der Sensorelement-Anschlußleitungen die Materiallagen um den Hohlraum herum lückenlos miteinander verbunden sein können. Schließlich ist jede Verbindungsart denkbar, soweit sie die Voraussetzung erfüllt, die Materiallagen fluiddicht miteinander zu verbinden.In a flat gasket according to the invention can of course several Be integrated sensor elements in the manner described. Further it should be noted that ever on the way of connecting the material layers together and the nature of the sensor element lead or sensor element leads the material layers around the cavity are seamlessly connected could be. After all any type of connection is conceivable, as far as it meets the condition that Fluid layers to connect fluid-tight with each other.

Zur Schaffung des für die Aufnahme des Sensorelements vorgesehenen Hohlraums könnte eine der beiden Materiallagen mit einer z. B. eingeprägten Vertiefung versehen werden oder könnten zwei Materiallagen auf ihren einander zugewandten Seiten mit solchen Vertiefungen versehen sein, wenn sich dadurch jedoch kein Hohlraum mit einer für die Aufnahme des Sensorelements ausreichenden Höhe erzeugen läßt, weil die Dicke der Materiallagen zu gering ist, empfiehlt sich eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flachdichtung, bei der die den Hohlraum zwischen sich einschließenden Materiallagen in der Nachbarschaft, d. h. der Umgebung, des Sensorelements durch mindestens einen Distanzhalter im Abstand voneinander gehalten werden, wobei die Materiallagen und der Distanzhalter um den Hohlraum herum miteinander fluiddicht verbunden sind und so ein den Hohlraum enthaltendes Gehäuse bilden. Eine solche Ausführungsform empfiehlt sich insbesondere für solche Flachdichtungen, bei denen die Dichtungsplatte mindestens im Bereich des Sensorelements dreilagig ist, wobei der vorstehend erwähnte Distanzhalter von einer Materiallage gebildet wird, welche eine fensterartige Öffnung zur Aufnahme des Sensorelements aufweist; bei einer solchen Ausführungsform können die beiden den Hohlraum zwischen sich aufnehmenden Materiallagen (oder eine dieser Materiallagen) mit einer z. B. eingeprägten Vertiefung versehen sein, in die das Sensorelement hineinragt.to Creation of the for the inclusion of the sensor element provided cavity could a the two material layers with a z. B. embossed depression or could two Material layers on their facing sides with such Wells be provided, but if this is not a cavity with a for the recording of the sensor element can generate sufficient height, because the thickness of the material layers is too low, an embodiment is recommended the flat gasket according to the invention, in which the material layers enclosing the cavity between them Neighborhood, d. H. the environment, the sensor element by at least a spacer are kept apart from each other, wherein the Material layers and the spacer around the cavity around each other are fluid-tight manner and thus form a housing containing the cavity. Such an embodiment is especially recommended for such gaskets in which the gasket plate at least is in three layers in the region of the sensor element, wherein the above mentioned spacers is formed by a material layer which a window-like opening to Receiving the sensor element; in such an embodiment can the two of them the cavity between them absorbing material layers (or one of these material layers) with a z. B. embossed depression be provided, in which protrudes the sensor element.

Damit die Sensorelement-Anschlußleitung bei eingebauter, gepreßter Flachdichtung nicht der Gefahr einer Beschädigung oder gar Zerstörung unterworfen ist, ist es vorteilhaft, in der Dichtungsplatte einen sich vom Hohlraum bis zum Äußeren, d. h. insbesondere bis zur Peripherie der Dichtungsplatte erstreckenden Kanal zur Aufnahme der Anschlußleitung vorzusehen.So that the sensor element lead is not subject to the risk of damage or even destruction when installed, pressed flat gasket, it is advantageous in the gasket plate extending from the cavity to the outside, ie in particular to the periphery of the gasket plate extending channel for receiving the Anschlußlei be provided for.

Es sind Einsatzfälle denkbar, für die sich auch eine erfindungsgemäße Flachdichtung eignet, bei der eine oder mehrere der Materiallagen der Dichtungsplatte nicht-metallisch sind, z. B. aus einem temperatur- und chemisch beständigen Kunststoff bestehen; bevorzugt werden jedoch Ausführungsformen, bei denen die Materiallagen Metallblechlagen sind; diese lassen sich zum fluiddichten Verschließen des Hohlraums problemlos miteinander verlöten oder verschweißen, sei es durch das heutzutage bei metallischen Flachdichtungen bevorzugte Laserschweißen oder beispielsweise durch elektrisches Widerstandsschweißen (z. B. durch das sogenannte Rollenschweißen).It are applications conceivable, for which is also a flat gasket according to the invention is suitable for one or more of the material layers of the sealing plate non-metallic, e.g. B. from a temperature and chemical resistant Plastic consist; however, embodiments are preferred in which the material layers are sheet metal layers; leave this itself to the fluid-tight closing of the Solder cavity easily or welded together, was it is preferred by nowadays in metallic gaskets laser welding or for example by electrical resistance welding (z. B. by the so-called role welding).

Soll durch das Sensorelement ein in einem Meßstellenbereich der Dichtungsplatte auf diese einwirkender Druck bzw. dessen zeitliche Änderungen gemessen werden, wofür sich eine erfindungsgemäße Flachdichtung besonders eignet, empfiehlt sich eine Ausführungsform, bei der in einem Meßstellenbereich der Dichtungsplatte wenigstens eine erste der den Hohlraum bildenden Materiallagen, welche dem Sensorelement unmittelbar benachbart ist und dieses überdeckt, durch einen auf den Meßstellenbereich einwirkenden Druck federelastisch verformbar (auslenkbar) und das Sensorelement an diese erste Materiallage angekoppelt ist sowie auf deren Verformung anspricht; dabei kann es sich bei dem Sensorelement um ein solches handeln, welches auf eine Veränderung des auf das Sensorelement einwirkenden Drucks anspricht, oder aber um ein Sensorelement, welches auf eine Dehnung oder Stauchung des Sensorelements anspricht, wie dies bei einem Dehnungsmeßstreifen der Fall ist. Da eine Verformung der genannten ersten Materiallage aufgrund einer Erhöhung des auf die Dichtungsplatte einwirkenden Drucks mit einer Dehnung dieser Materiallage einhergeht und es sich bei Dehnungsmeßstreifen um besonders flache Sensorelemente handelt, wird für eine erfindungsgemäße Flachdichtung ein Dehnungsmeßstreifen als Sensorelement bevorzugt, wobei der Dehnungsmeßstreifen mit der genannten ersten Materiallage bevorzugt stoffschlüssig flächig verbunden ist, z. B. mittels eines Klebstoffs, welcher dauerhaft gegen die unter Einsatzbedingungen der Flachdichtung auftretenden Temperaturen sowie gegen mechanische Wechselbeanspruchungen beständig ist.Should through the sensor element in a Meßstellenbereich the sealing plate measured on this acting pressure or its temporal changes become, for what itself a flat gasket according to the invention is particularly suitable, an embodiment is recommended in which in one Meßstellenbereich the sealing plate at least a first of the cavity forming Material layers, which is immediately adjacent to the sensor element and this covers, through one on the Meßstellenbereich acting pressure elastically deformable (deflectable) and the Sensor element is coupled to this first material layer and responsive to the deformation thereof; This may be the case with the sensor element to act such, which is based on a change of the sensor element responds to acting pressure, or to a sensor element, which is responsive to an expansion or compression of the sensor element, such as this with a strain gauge the case is. As a deformation of said first material layer due to an increase of the pressure acting on the seal plate with an elongation This material situation is accompanied by strain gauges is particularly flat sensor elements, is for a flat gasket according to the invention a strain gauge as the sensor element, wherein the strain gauge with the aforementioned first material layer preferably integrally bonded surface is, for. B. by means of an adhesive which permanently against the under the conditions of use of the gasket occurring temperatures and resistant to mechanical alternating stresses.

Soll z. B. bei einer Zylinderkopfdichtung mit dem Sensorelement ein im Inneren eines Zylinders herrschender Zustand oder die aufgrund der im Zylinder herrschenden Gasdrücke sich zeitlich ändernde radiale Aufweitung der Zylinderwand erfaßt werden, ist es vorteilhaft, das Sensorelement nahe der für den betreffenden Zylinder vorgesehenen Brennraum-Durchgangsöffnung der Dichtungsplatte anzuordnen; bei einer erfindungsgemäßen Flachdichtung sind das Sensorelement und der letzteres aufnehmende Hohlraum jedoch stets im Abstand von einem äußeren oder inneren Rand der Dichtungsplatte angeordnet, um so mit den ohnehin vorhandenen Elementen der Dichtungsplatte ein Gehäuse für das Sensorelement bilden zu können.Should z. B. in a cylinder head gasket with the sensor element in the Inside of a cylinder ruling state or due to the in the cylinder prevailing gas pressures time-varying radials Widening of the cylinder wall are detected, it is advantageous the sensor element near the for the cylinder concerned provided combustion chamber passage opening of the To arrange the sealing plate; in a flat gasket according to the invention are however, the sensor element and the latter receiving cavity always at a distance from an outer or inner edge of the sealing plate arranged so as to be with anyway existing elements of the gasket a housing for the sensor element to be able to form.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der beigefügten zeichnerischen Darstellung sowie der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flachdichtung, bei der es sich insbesondere um eine Zylinderkopfdichtung handeln soll; in der Zeichnung zeigen:Further Features, advantages and details of the invention will become apparent the attached drawing Representation and the following description of a preferred Embodiment of a flat gasket according to the invention, which is in particular a cylinder head gasket should; in the drawing show:

1 eine Draufsicht auf den einen Endbereich der Zylinderkopfdichtung, bei der es sich um eine Zylinderkopfdichtung für einen Mehrzylindermotor handeln soll; 1 a plan view of the one end portion of the cylinder head gasket, which is to be a cylinder head gasket for a multi-cylinder engine;

2 einen Schnitt durch diese Zylinderkopfdichtung nach der Linie 2-2 in 1; 2 a section through this cylinder head gasket according to the line 2-2 in 1 ;

3 einen Schnitt durch die Zylinderkopfdichtung nach der Linie 3-3 in 2, und 3 a section through the cylinder head gasket according to the line 3-3 in 2 , and

4 eine etwas schematisierte perspektivische Darstellung der in 2 gezeigten Bereiche verschiedener Bestandteile der Zylinderkopfdichtung, welche zur Verdeutlichung der Darstellung in vertikaler Richtung im Abstand voneinander angeordnet wurden. 4 a somewhat schematized perspective view of in 2 shown areas of various components of the cylinder head gasket, which have been arranged to illustrate the representation in the vertical direction at a distance from each other.

Die 1 zeigt in einer Draufsicht einen Teil einer aus mehreren aufeinandergeschichteten Metallblechlagen zusammengesetzten Dichtungsplatte 10 mit einem Teil einer Brennraum-Durchgangsöfnung 12, Schraubenlöchern 14 und 16 für den Durchtritt von Zylinderkopfschrauben sowie anderen, nicht weiter bezeichneten Durchgangsöffnungen z. B. für Kühlmittel und Schmieröl. Wie sich aus den 2 und 4 ergibt, ist die Dichtungsplatte 10 aus insgesamt fünf aufeinandergeschichteten Metallblechlagen aufgebaut, nämlich einer ersten, oberen Außenlage 18, einer ersten, zweiten und dritten Innenlage 20 bzw. 22 bzw. 24, sowie einer zweiten, unteren Außenlage 26. Um die Brennraum-Durchgangsöffnung 12 herum weist jede der beiden Außenlagen 18, 26 eine Abdichtsicke 28 bzw. 30 auf, und zur Erhöhung der bei eingebauter Zylinderkopfdichtung auf diese einwirkenden Pressungskräfte unmittelbar um die Brennraum-Durchgangsöffnung 12 herum ist ein innerer Randbereich der zweiten Innenlage 22 um die Brennraum-Durchgangsöffnung herum auf sich selbst zurückgefaltet, so daß ein sogenannter Falzbördelring 32 entsteht, der die Brennraum-Durchgangsöffnung umschließt. Schließlich sind die beiden Außenlagen 18, 26 in der Nähe der Peripherie der Dichtungsplatte 10 jeweils mit einer weiteren Abdichtsicke 34 bzw. 36 versehen, welche im Gegensatz zu den als sogenannte Vollsicken ausgebildeten Abdichtsicken 28, 30 als sogenannte Halbsicken ausgebildet sind und der Abdichtung derjenigen Bereiche der Zylinderkopfdichtung dienen, in denen sich, ausgehend von Kühlflüssigkeitsdurchgangsöffnungen der Dichtungsplatte, im Motorbetrieb Kühlflüssigkeit befindet – diese Bereiche werden also einerseits durch die Abdichtsicken 28, 30 und andererseits durch die Abdichtsicken 34, 36 begrenzt und abgedichtet.The 1 shows in a plan view a part of a composite of several stacked sheet metal layers seal plate 10 with a part of a combustion chamber passage opening 12 , Screw holes 14 and 16 for the passage of cylinder head bolts and other, not further indicated through holes z. B. for coolant and lubricating oil. As is clear from the 2 and 4 gives, is the gasket plate 10 composed of a total of five stacked metal sheet layers, namely a first, upper outer layer 18 , a first, second and third inner layer 20 respectively. 22 respectively. 24 , as well as a second, lower outer layer 26 , To the combustion chamber through hole 12 around shows each of the two outer layers 18 . 26 a sealing bead 28 respectively. 30 on, and to increase the pressure applied to the cylinder head gasket on these applied compressive forces immediately around the combustion chamber through hole 12 around is an inner edge region of the second inner layer 22 folded back on itself around the combustion chamber passage opening, so that a so-called Falzbördelring 32 arises, which encloses the combustion chamber passage opening. Finally, the two outer layers 18 . 26 near the periphery of the gasket plate 10 each with a further Ab close sicke 34 respectively. 36 provided, which in contrast to the trained as so-called full beads sealing beads 28 . 30 are designed as so-called half beads and serve the sealing of those areas of the cylinder head gasket, in which, starting from the cooling liquid passage openings of the gasket, during engine cooling liquid is - so these areas are on the one hand by the Abdichticken 28 . 30 and on the other hand, through the caulking beads 34 . 36 limited and sealed.

Die erfindungsgemäße Zylinderkopfdichtung soll für jeden Zylinder ein Sensorelement aufweisen, d. h. jeder Brennraum-Durchgangsöffnung ist ein solches Sensorelement zugeordnet, bei dem es sich bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform um einen Dehnungsmeßstreifen handelt; das der Brennraum-Durchgangsöffnung 12 zugeordnete Sensorelement wurde mit 40 bezeichnet (siehe insbesondere 4). Derartige, auf dem Markt erhältliche Dehnungsmeßstreifen haben den Vorteil, daß sie besonders flach sind. Das Sensorelement 40 ist (wie alle anderen Sensorelemente der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung) mit einer Anschlußleitung 42 versehen, bei der es sich bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform um ein mit einem isolierenden Mantel versehenes Flachkabel handeln soll. Das Sensorelement 40 (d. h. der Dehnungsmeßstreifen) ist mit einem gegen hohe Temperaturen und mechanische Wechselbeanspruchungen dauerhaft beständigen Klebstoff flächig mit der Unterseite der ersten Innenlage 20 verbunden, und die zweite Innenlage 22 weist für die Aufnahme des Sensorelements 40 und der Anschlußleitung 42 sowie als Ausweichraum für das Sensorelement eine längliche, schlitz- oder fensterförmige Öffnung 44 auf, in die das Sensorelement 40 schon bei noch nicht gepreßter Zylinderkopfdichtung etwas hineinragt. Die beiden Außenlagen 18 und 26 enden im Abstand von der Peripherie der Dichtungsplatte 10, und infolge von fensterartigen Öffnungen 48 und 50 in der ersten und der dritten Innenlage 20 bzw. 24 kann die Anschlußleitung 42 aus der Dichtungsplatte herausgeführt werden, entweder (wie in den 2 und 4 dargestellt) auf die Oberseite der ersten Innenlage 20 oder auf die Unterseite der dritten Innenlage 24, so daß die Anschlußleitung 42 an der Peripherie der Dichtungsplatte 10 in einem bei eingebauter Zylinderkopfdichtung ungepreßten Bereich der Zylinderkopfdichtung verläuft. Bei der dargestellten Ausführungsform könnte natürlich eine der beiden Öffnungen 48, 50 (im dargestellten Fall die Öffnung 50) entfallen.The cylinder head gasket according to the invention should have a sensor element for each cylinder, ie each combustion chamber through-opening is associated with such a sensor element, which in the illustrated preferred embodiment is a strain gauge; that of the combustion chamber through-opening 12 assigned sensor element was with 40 designated (see in particular 4 ). Such strain gauges available on the market have the advantage that they are particularly flat. The sensor element 40 is (like all other sensor elements of the cylinder head gasket according to the invention) with a connecting line 42 provided, which is to act in the illustrated preferred embodiment is provided with an insulating sheath flat cable. The sensor element 40 (ie, the strain gauge) is flat with a durable against high temperatures and mechanical stress permanent adhesive with the bottom of the first inner layer 20 connected, and the second inner layer 22 points for the inclusion of the sensor element 40 and the connection line 42 and as an alternative space for the sensor element an elongated, slot or window-shaped opening 44 on, in which the sensor element 40 even if not yet pressed cylinder head gasket something protrudes. The two outer layers 18 and 26 terminate at a distance from the periphery of the seal plate 10 , and as a result of window-like openings 48 and 50 in the first and the third inner layer 20 respectively. 24 can the connection line 42 be led out of the sealing plate, either (as in the 2 and 4 shown) on the top of the first inner layer 20 or on the underside of the third inner layer 24 so that the connection line 42 at the periphery of the sealing plate 10 in an area of the cylinder head gasket which is not pressed when the cylinder head gasket is installed. Of course, in the illustrated embodiment, one of the two openings could be 48 . 50 (In the illustrated case, the opening 50 ) accounted for.

Mindestens bei den beiden Außenlagen 18 und 26 sowie bei der das Sensorelement 40 tragenden Lage, d. h. der ersten Innenlage 20, soll es sich um Metallblechlagen mit federelastischen Eigenschaften handeln. In einem durch die Position des Sensorelements 40 definierten, der Brennraum-Durchgangsöffnung 12 zugeordneten Meßstellenbereich der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung ist die erste, obere Außenlage 18 mit einer eingeprägten, z. B. napfartigen Vertiefung 52a versehen, welche an der Unterseite der Außenlage 18 einen Betätigungsvorsprung 52b bildet, der gegen die das Sensorelement 40 tragende Innenlage, d. h. die Innenlage 20, anliegt. Wirken nun im Motorbetrieb auf den Meßstellenbereich, d. h. auf denjenigen Bereich der Dichtungsplatte 10, in dem die Vertiefung 52a bzw. der Betätigungsvorsprung 52b liegen, zeitlich variierende Drücke (Pressungskräfte) ein, wird der über dem Sensorelement 40 befindliche Bereich der ersten Innenlage 20 mehr oder minder weit elastisch nach unten ausgelenkt; diese Auslenkung bzw. Auswölbung der Innenlage 20 nach unten hat eine örtliche Dehnung der Innenlage 20 zur Folge, welche durch das als Dehnungsmeßstreifen ausgebildete Sensorelement 40 erfaßt und in ein entsprechendes elektrisches Meßsignal umgesetzt wird.At least at the two outer layers 18 and 26 as well as the sensor element 40 supporting layer, ie the first inner layer 20 , it should be sheet metal layers with elastic properties. In one by the position of the sensor element 40 defined, the combustion chamber through hole 12 assigned Meßstellenbereich the cylinder head gasket according to the invention is the first, upper outer layer 18 with an embossed, z. B. cup-shaped depression 52a provided, which at the bottom of the outer layer 18 an actuating projection 52b forms, which against the the sensor element 40 supporting inner layer, ie the inner layer 20 , is present. Now operate in the engine operation on the Meßstellenbereich, ie on that area of the gasket 10 in which the recess 52a or the actuating projection 52b are, temporally varying pressures (compression forces), the above the sensor element 40 located area of the first inner layer 20 more or less elastically deflected downwards; this deflection or bulge of the inner layer 20 downwards has a local elongation of the inner layer 20 result, which by the trained as a strain gauge sensor element 40 detected and converted into a corresponding electrical measurement signal.

Erfindungsgemäß wird nun durch mehrere Lagen der Dichtungsplatte 10 ein das Sensorelement 40 aufnehmendes Gehäuse gebildet, welches um das Sensorelement herum fluiddicht geschlossen ist, wobei die Einkapselung des Sensorelements bis auf eine Stelle, an der die Anschlußleitung 42 aus dem das Sensorelement aufnehmenden Gehäusehohlraum herausgeführt ist, allein durch die Metallblechlagen der Dichtungsplatte 10 erfolgt. Zu diesem Zweck sind die Innenlagen 20, 22 und 24 um das Sensorelement 40 herum fluiddicht miteinander verschweißt, und in 3 (teilweise auch in 1) wurden die Schweißnähte mit 60 und 62 bezeichnet. In 4 werden die die Brennraum-Durchgangsöffnung 12 umschließenden Abdichtsicken 28, 30 weggelassen.According to the invention is now by several layers of the gasket plate 10 a the sensor element 40 receiving housing formed, which is closed fluid-tight manner around the sensor element, wherein the encapsulation of the sensor element except for a location at which the connecting line 42 from which the sensor element receiving housing cavity is led out, solely by the sheet metal layers of the sealing plate 10 he follows. For this purpose, the inner layers 20 . 22 and 24 around the sensor element 40 welded fluid tight together, and in 3 (partly in 1 ) were the welds with 60 and 62 designated. In 4 become the combustion chamber through hole 12 enclosing caulking beads 28 . 30 omitted.

Erlaubt es die Natur der Anschlußleitung 42 nicht, die Schweißnähte 60 und 62 jeweils als eine in sich geschlossene Schweißnaht auszubilden, weist jede dieser Schweißnähte eine kleine Lücke auf, durch die die Anschlußleitung 42 verläuft; diese Lücke wird dann erfindungsgemäß durch eine in den Zeichnungen nicht dargestellte temperaturbeständige Dichtmasse, insbesondere in Form einer Dichtmasseraupe 42a, verschlossen. Weist die Anschlußleitung 42 eine dauerhaft elastische isolierende Ummantelung auf, wäre es aber auch denkbar, die besagte Lücke durch die Anschlußleitung selbst fluiddicht zu verschließen, z. B. dadurch, daß die Lücke so klein bemessen wird, daß die Anschlußleitung mit ihrer elastischen Ummantelung in die Lücke eingepreßt wird.It allows the nature of the connection line 42 not, the welds 60 and 62 each form a self-contained weld, each of these welds has a small gap through which the lead 42 runs; This gap is then according to the invention by a temperature-resistant sealing compound, not shown in the drawings, in particular in the form of a sealing bead 42a , locked. Indicates the connection line 42 a permanently elastic insulating sheath on, but it would also be possible to close said gap fluid-tight by the connection line, z. B. in that the gap is dimensioned so small that the connection line is pressed with its elastic sheath into the gap.

Soll mit dem Sensorelement 40 der zeitlich variierende Gasdruck in dem der Brennraum-Durchgangsöffnung 12 zugeordneten Zylinder überwacht werden- dieser Gasdruck beeinflußt die Größe der auf die montierte Zylinderkopfdichtung einwirkenden Pressungskräfte -, wird der der Brennraum-Durchgangsöffnung 12 zugeordnete Meßstellenbereich der Dichtungsplatte 10 bzw. das Sensorelement 40 einerseits möglichst nahe bei der Brennraum-Durchgangsöffnung 12 angeordnet, andererseits jedoch erfindungsgemäß im Abstand von den äußeren und inneren Rändern der Dichtungsplatte, d. h. von der Peripherie der Dichtungsplatte und dem Rand der Brennraum-Durchgangsöffnung 12, um aus der mehrlagigen Dichtungsplatte selbst ein fluiddichtes Gehäuse für das Sensorelement bilden zu können.Target with the sensor element 40 the time-varying gas pressure in the combustion chamber passage opening 12 associated cylinder - this gas pressure affects the size of the cylinder head gasket acting on the affected Pressing forces -, that of the combustion chamber through hole 12 assigned measuring point area of the sealing plate 10 or the sensor element 40 on the one hand as close as possible to the combustion chamber passage opening 12 arranged, on the other hand, however, according to the invention at a distance from the outer and inner edges of the sealing plate, that is, from the periphery of the sealing plate and the edge of the combustion chamber passage opening 12 in order to be able to form a fluid-tight housing for the sensor element from the multi-layered sealing plate itself.

Da das Verbinden, insbesondere in Form des Verschweißens, der an der Bildung des Sensorelement-Gehäuses beteiligten Materiallagen einer erfindungsgemäßen Flachdichtung dem Zweck dient, das Sensorelement vor schädlichen Einwirkungen zu schützen, insbesondere vor den durch die Flachdichtung abzudichtenden Fluiden, und da in aller Regel die Sensorelement-Anschlußleitung bis zur Peripherie der Dichtungsplatte der Flachdichtung, mindestens aber bis zu einem Dichtungsplattenbereich verläuft, der bei eingebauter Flachdichtung freiliegt, d. h. nicht zwischen Maschinenbauteil-Dichtflächen eingespannt ist, kann bei einer erfindungsgemäßen Flachdichtung, bei der die Sensorelement-Anschlußleitung, ausgehend von dem das Sensorelement aufnehmenden Hohlraum, zunächst in einem im Inneren der Dichtungsplatte verlaufenden Kanal verlegt ist, auch das folgende Gestaltungsprinzip verwirklicht werden:
Jede der Schweißnähte oder dergleichen, durch die die das Sensorelement-Gehäuse bildenden Materiallagen miteinander fluiddicht verbunden werden, stellt zwar eine kontinuierliche Verbindungsnaht dar, die – in einer Draufsicht auf die Dichtungsplatte – um das Sensorelement und um den innerhalb der Dichtungsplatte verlaufenden Abschnitt der Sensorelement-Anschlußleitung herum verläuft, jedoch nicht in sich geschlossen ist, so wie dies die 1 für die Schweißnaht 60 zeigt; die Verbindungsnähte sind also in einem Bereich der Dichtungsplatte offen, in dem keines der abzudichtenden Medien in den die Sensorelement-Anschlußleitung aufnehmenden Kanal eintreten kann, so daß dieser Kanal keiner zusätzlichen Abdichtung bedarf; eine solche zusätzliche Abdichtung ist nur bei solchen Anwendungsgebieten einer erfindungsgemäßen Flachdichtung erforderlich, bei denen die Peripherie der Flachdichtung schädlichen äußeren Einflüssen, wie z. B. Spritzwasser, ausgesetzt ist, was z. B. auf eine Zylinderkopfdichtung zutrifft, deren Peripherie den bei einer Motorwäsche eingesetzten Medien, aber auch von der Straße aufgewirbeltem Gischt ausgesetzt ist, und in solchen Fällen genügt in aller Regel die vorstehend geschilderte zusätzliche Abdichtung mittels einer Dichtmasse, durch die der erwähnte Kanal oder die an dem das Sensorelement aufnehmenden Hohlraum vorgesehene Durchführungsöffnung für die Sensorelement-Anschlußleitung verschlossen wird.Since the bonding, in particular in the form of welding, the material layers of a flat gasket according to the invention, which are involved in the formation of the sensor element housing, serves the purpose of protecting the sensor element from harmful effects, in particular from the fluids to be sealed by the gasket, and as a rule the Sensor element connecting line to the periphery of the gasket of the gasket, but at least extends to a gasket area which is exposed with built-flat gasket, that is not clamped between machine component sealing surfaces, in a gasket according to the invention, in which the sensor element lead, starting from the The sensor element receiving cavity, initially laid in a running inside the sealing plate channel, the following design principle are realized:
Although each of the welds or the like, by means of which the layers of material forming the sensor element housing are fluid-tightly connected to one another, represents a continuous seam which, in a plan view of the seal plate, surrounds the sensor element and the portion of the sensor element extending inside the seal plate. Connecting line runs around, but not self-contained, as the 1 for the weld 60 shows; the connecting seams are thus open in a region of the sealing plate in which none of the media to be sealed can enter the channel receiving the sensor element connecting line, so that this channel requires no additional sealing; Such additional sealing is required only in those areas of application of a flat gasket according to the invention, in which the periphery of the gasket harmful external influences such. B. spray, is exposed to what z. B. applies to a cylinder head gasket, the periphery of which is exposed to the media used in a motor wash, but also from the street whirled up spray, and in such cases usually suffices the above-described additional seal means of a sealant through which the mentioned channel or on which the sensor element receiving cavity provided through opening is closed for the sensor element connection line.

Claims

Flat gasket with a gasket plate and at least one integrated into the latter, provided with at least one connecting line sensor element for detecting an acting on the gasket operating parameter or an operating parameter of a medium to be sealed by the gasket, characterized in that the gasket at least in the region of the sensor element at least two superimposed arranged material layers and between these a formed by the material layers, the sensor element receiving cavity which is closed by connecting the material layers forming the cavity with each other around the cavity up to a passage opening for the connection line fluid-tight.

Flat gasket according to claim 1, characterized that the at least two layers of material in the vicinity of the sensor element held by at least one spacer at a distance from each other are, with the material layers and the spacer together are fluid-tightly connected and form a housing containing the cavity.

Flat gasket according to claim 2, characterized that the Spacer has a window-like opening for receiving the sensor element having Material layer of the sealing plate is.

Flat gasket according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that in the Seal plate extending from the cavity to the outside of the seal plate Channel for receiving the connection cable is provided.

Flat gasket according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the material layers Sheet metal layers are.

Flat gasket according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that in a Meßstellenbereich the sealing plate at least a first of the cavity forming Material layers, which is immediately adjacent to the sensor element and this covers, through one on the Meßstellenbereich acting pressure is elastically deformable, and that the sensor element to coupled to this first material layer and on their deformation is appealing sensor element.

Flat gasket according to claim 6, characterized that this Sensor element, a strain gauge is.

Flat gasket according to claim 7, characterized in that the strain gauge with the first material layer is integrally bonded materially.

Flat gasket according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the material layers around the cavity fluid-tight welded together.

Flat gasket according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the passage opening through a sealant is sealed fluid-tight.

Flat gasket according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the Sensor element and the cavity at a distance from the periphery or an inner edge of the sealing plate are arranged.

Flat gasket according to one or more of claims 1 to 6 and 9 to 11, characterized in that the sensor element is a resistance temperature sensor.

Flat gasket according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the Flat gasket is designed as a cylinder head gasket.