-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung für eine Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine,
insbesondere eine Flanschdichtung für einen Abgaskrümmer.
-
Solche
Dichtungen werden beispielsweise in der Verbindung zwischen Zylinderkopf
und Abgaskrümmer
und in der Abgasanlage eingesetzt. Eine konventionelle derartige
Dichtung ist im Wesentlichen flach mit einer Durchgangsöffnung für die Abgase.
Sie weist eine Gasdichtung auf, die um die Durchgangsöffnung herum
verläuft.
Diese Gasdichtung kann beispielsweise durch eine Sicke gebildet
werden. Weiterhin weist eine bekannte Dichtung mindestens zwei Schraublöcher auf,
die auf gegenüberliegenden
Seiten der Gasdichtung und beabstandet dazu angeordnet sind.
-
Diese
Dichtungen werden bei modernen Motoren hoch belastet. Je nach Motortyp
können
Abgastemperaturen von 650 bis über
1000°C entstehen. Der
Aufpuffkrümmer
ist daher starken Temperaturänderungen
ausgesetzt, die zu thermisch bedingtem Verzug beispielsweise am
Krümmerflansch
führen. Im
Betrieb des Motors entstehen zusätzliche
Schwingungen, außerdem
führt der
Motor je nach Lastzustand in seiner Aufhängung Bewegungen aus, die letztlich
auch auf den Auspuffkrümmer übertragen werden.
-
Selbst
unter diesen Bedingungen muss eine Krümmerflanschdichtung die Gasdichtigkeit
aufrechterhalten. Gasleckagen führen
zum Ausfall der Dichtung. Es ist daher unter anderem erforderlich,
eine bestimmte Pressung der Dichtung aufrechtzuerhalten. Bei der
Verwendung von Befestigungsschrauben ist dafür zu sorgen, dass eine gleichmäßige Schraubenkraft
auf die Dichtung ausgeübt
wird. Ungleichmäßige Schraubenkraft,
beispielsweise aufgrund eines Schraubenkraftverlusts bei nur einer
Befestigungsschraube, kann dazu führen, dass sich der Krümmerflansch
verbiegt. Zu starke Verbiegung, insbesondere plastische Verformung
des Krümmers, führt zu Leckagen
und letztlich zum Ausfall der Dichtung.
-
Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgasdichtung
bereitzustellen, die eine verbesserte Dichtigkeit und Haltbarkeit
aufweist.
-
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird eine Abgasdichtung zur Abdichtung zweier
Bauteile einer Verbrennungskraftmaschine gegeneinander bereitgestellt,
umfassend
- – ein
erstes Blech;
- – eine
Durchgangsöffnung;
- – eine
Gasdichtung, die um die Durchgangsöffnung herum verläuft;
- – zwei
oder mehr Schraublöcher,
die auf gegenüberliegenden
Seiten der Gasdichtung und beabstandet dazu angeordnet sind; und
- – mindestens
eine Sicke in dem ersten Blech an jedem der mindestens zwei Schraublöcher, die um
das jeweilige Schraubloch herum verläuft;
wobei
- – die
Sicken (10) kreisbogenförmig
verlaufen; und
- – die
Sicken (10) um einen Teilbereich der Hälfte oder um die gesamte Hälfte des
jeweiligen Schraublochs verlaufen, die der Durchgangsöffnung tangential
gegenüber
liegt.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Abgasdichtung sind
Sicken um die Schraublöcher
herum vorgesehen, um im eingebauten Zustand die Verbiegung eines
abzudichtenden Bauteils gegenüber
dem anderen zu verringern. Wenn das eine Bauteil beispielsweise
der Abgaskrümmer
und das andere Bauteil die Abgasanlage ist, so kann durch die erfindungsgemäße Abgasdichtung
die Durchbiegung der Verbindungsflansche reduziert werden.
-
Die
Anordnung der Sicken um die Schraublöcher herum ermöglicht es,
die anliegende Schraubenkraft, die von den Befestigungsschrauben
hervorgerufen wird, um das Schraubloch herum zu verteilen. Die Verteilung
kann so eingestellt werden, dass der Einfluss auf die Gasabdichtung
sehr gering gehalten wird oder sogar die Gasabdichtkraft durch eine Umverteilung
der Schraubenkraft erhöht
wird.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Abgasdichtung weiter ein zweites Blech.
Dieses zweite Blech kann ein im Wesentlichen flaches Trägerblech
für das
erste Blech sein, oder auch zusätzliche
Sicken aufweisen, wie im Folgenden erläutert.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Abgasdichtung eine Sicke in dem zweiten
Blech an jedem der Schraublöcher,
die um das jeweilige Schraubloch herum verläuft.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Abgasdichtung weiter ein drittes Blech
zwischen dem ersten und dem zweiten Blech. Dieses Blech kann ein
im Wesentlichen flaches Trägerblech
für das
erste und das zweite Blech sein.
-
Die
Verwendung von zwei Blechen mit oder ohne ein drittes Zwischen-/Trägerblech
bietet den Vorteil, dass auf beiden Dichtungsflächen deckungsgleiche bzw. übereinander
liegende Schraubloch-Sicken in einfacher und kostengünstiger
Weise vorgesehen werden können.
So können
die Schraubloch-Sicken in die zwei Bleche eingebracht werden (beispielweise
durch Prägen),
die dann miteinander verbunden werden. Mit nur einem Blech ist es
dagegen nicht möglich,
deckungsgleiche Schraubloch-Sicken vorzusehen. In diesem Fall können die
Schraubloch-Sicken abschnittsweise in entgegengesetzter Weise geprägt werden.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung beträgt
der Winkel des Kreisbogens der Schraubloch-Sicke(n) bis zu 180°, bevorzugt
zwischen 90° und
180°, noch
mehr bevorzugt etwa 180°. Da
es sich bei der Schraubloch-Sicke nicht um eine Dichtsicke im eigentlichen
Sinne handelt, muss diese auch nicht das jeweilige Loch vollständig umgeben. Vielmehr
kann durch eine abschnittsweise bogenförmige Gestaltung der Sickenprägung gezielt
Einfluss genommen werden auf die Kraftverteilung und die Flanschdurchbiegung.
-
So
kann beispielsweise durch die Schraubloch-Sicken mit einem Kreisbogenwinkel
von beispielsweise 180° eine
Momenteneinleitung die Flanschdurchbiegung erheblich reduzieren,
ohne negativen Einfluss auf die Funktion der Abgassicke.
-
Gemäß der Erfindung
ist der Winkelwert der Schraubloch-Sicken in einem weiten Bereich
einstellbar, daher kann die Aufnahme und Verteilung der Schraubenkraft über diesen
Wert sehr präzise
gesteuert bzw. eingestellt werden. Eine Anpassung kann einfach und
kostengünstig
durch entsprechende Wahl des Winkels und somit der Länge der
Sicken erfolgen. Zusätzlich
kann über
die Form der Sicke z. B. Höhe
und Breite des Querschnitts Einfluss genommen werden. Die im eingebauten
Zustand anliegende Schraubenkraft soll in erster Linie um das Schraubenloch
herum verteilt werden, wobei der Einfluss auf die Gasabdichtung
minimiert werden soll.
-
Generell
ist bei der Auslegung der Schraublochsicke hinsichtlich Form und
Länge darauf
zu achten, dass eine plastische Deformation an den Flanschoberflächen verhindert
bzw. minimiert wird.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist der Winkel des Kreisbogens von mindestens zwei
Sicken unterschiedlich. Damit kann eine lokal unterschiedliche Aufnahme
und Verteilung der Schraubenkraft an zwei Schraublochsicken erreicht werden.
-
Gemäß der Erfindung
verlaufen die Sicken um einen Teilbereich der Hälfte oder um die gesamte Hälfte des
jeweiligen Schraublochs, die der Durchgangsöffnung tangential gegenüber liegt.
Der Begriff „Hälfte, die
der Durchgangsöffnung
tangential gegenüber
liegt” ist
im Sinne der Erfindung wie folgt zu verstehen. Zwei Hälften des
jeweiligen Schraublochs werden dabei definiert durch eine gedachte
Linie, die parallel zu der Tangente an die Durchgangsöffnung verläuft. Diese
Tangente verläuft
dabei durch den Punkt der Durchgangsöffnung, der dem Schraubloch am
nächsten
liegt. Von diesen derart definierten zwei Hälften wird diejenige als „tangential
gegenüber
liegend” verstanden,
die der Durchgangsöffnung
abgewandt ist.
-
Bei
Durchgangsöffnungen,
die zumindest bereichsweise einen Krümmungsradius aufweisen – beispielsweise
kreisförmige
oder andere Durchgangsöffnungen
mit zumindest teilweise gerundeten Randbereichen – kann die
Definition der „tangential gegenüber liegenden
Hälfte” auch folgendermaßen geschehen.
Zu dem Krümmungsradius
der Durchgangsöffnung,
der durch das jeweilige Schraubloch verläuft, wird eine Senkrechte durch
den Mittelpunkt des Schraublochs gedacht. Von den durch diese Senkrechte
unterteilten zwei Hälften
ist wiederum diejenige die „tangential
gegenüber
liegende”,
die der Durchgangsöffnung
abgewandt ist.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
sind die Sicken auf der Seite des jeweiligen Schraublochs angeordnet,
die der Gasdichtung zugewandt ist.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung sind die Sicken Vollsicken. Das Einbringen von Vollsicken
in das bzw. die Blech(e) kann einfach und kostengünstig beispielsweise
durch Prägen
erfolgen. Alternativ kann man auch Halbsicken verwenden.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung weist die Gasdichtung eine Vollsicke auf. Erfindungsgemäß kann die
Gasdichtung mittels Voll- oder Halbsicken in einer oder mehreren
Lagen erfolgen. Im gezeigten Beispiel der Figuren wird exemplarisch eine
Halbsicke verwendet.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung weisen die Sicken in dem ersten Blech von den Sicken
in dem zweiten Blech weg.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung stehen im eingebauten Zustand der Abgasdichtung die
abzudichtenden Bauteile nur mit den Sicken und der Gasdichtung in
Kontakt.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist die Abgasdichtung eine Dichtung zwischen Verbrennungskraftmaschine
und Abgaskrümmer.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnung
-
1 zeigt
eine Aufsicht einer Ausführungsform
einer Dichtung gemäß der Erfindung;
-
2 zeigt
in einer Aufsicht mögliche
Ausführungsformen
der Schraubloch-Sicken der Erfindung;
-
3 zeigt
eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Dichtung gemäß der Erfindung;
-
4 zeigt
die Konstruktion der Schraublocksicken gemäß der Erfindung;
-
5 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der Erfindung; und
-
6 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform
der Erfindung.
-
Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
-
1 zeigt
eine Dichtung gemäß der Erfindung
in Aufsicht. Die Dichtung umfasst ein erstes Blech 2, das
eine Durchgangsöffnung 4 aufweist.
Um die Durchgangsöffnung 4 herum
verläuft
eine Gasdichtung 6. Die Gasdichtung 6 kann in
Form einer Vollsicke vorliegen. Das Blech 2 weist weiterhin
zwei Schraublöcher 8 auf,
die auf gegenüberliegenden Seiten
der Gasdichtung 6 und beabstandet dazu angeordnet sind.
In dem Blech 2 ist für
jedes Schraubloch jeweils eine Sicke 10 vorgesehen, die
im Wesentlichen in der Form eines Kreisbogens um das zugehörige Schraubloch 8 herum
verläuft.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
beträgt
der Winkel des Kreisbogens etwa 180°.
-
Durch
die Schraubloch-Sicken 10 kann die Flanschdurchbiegung
eines mittels der erfindungsgemäßen Dichtung
abzudichtenden Auspuffkrümmerflansch
verringert werden. Die Reibfläche
an der Dichtung wird verringert, d. h. die abzudichtenden Bauteile
stehen im Wesentlichen nur mit der Gasdichtung 6 sowie
den Schraubloch-Sicken 10 in Kontakt, was die Reibfläche verringert.
Die Sicken 10 sind derart um die Schraublöcher 8 herum
angeordnet, dass die einwirkende Schraubenkraft von Befestigungsschrauben
in eingebautem Zustand sich auf die Sicken 10 um das Schraubloch
herum verteilt. Weiterhin kann dadurch der Einfluss der Schraubenkraft-Varianz
auf die Gasdichtung 6 vermindert werden. Die Verteilung
der vorliegenden Schraubenkraft auf die Gasabdichtung 6 kann
durch entsprechende Wahl der Sicken 10 angepasst werden.
-
2 zeigt
in einer Aufsicht, wie bei der erfindungsgemäßen Dichtung die Sicken 10 ausgebildet
werden können.
Der Winkel α des
Kreisbogens kann bis zu 180° betragen.
Die Sicken 10 sind somit nach einer Seite offen ausgebildet.
Bevorzugt beträgt der
Winkel etwa 180°.
Es können
gezielt Momente eingeleitet werden, um eine nachteilige Flanschdurchbiegung
zu reduzieren. Gemäß der Erfindung weist
die offene Seite der Sicken 10 tangential in Richtung auf
die Gasdichtung, bzw. die Sicken sind auf der Seite des Schraublochs
angeordnet, welche der Gasdichtung tangential abgewandt ist. Die
Sicken 10 können
als Vollsicken ausgeführt
und mittels Prägen
in das Blech 2 eingebracht werden.
-
3 zeigt
den Schichtaufbau einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Dichtung
im Querschnitt. In dieser Ausführungsform
ist die Dichtung aus einem ersten Blech 2, einem zweiten
Blech 22 sowie einem Trägerblech 12 aufgebaut.
Die Dichtung weist eine Durchgangsöffnung 4 sowie zwei Schraublöcher 8 auf,
die jeweils durch alle drei Bleche verlaufen. Das Trägerblech 12 ist
im Wesentlichen flach. Das erste Blech 2 und das zweite
Blech 22 weisen jeweils nach außen weisend eine um die Durchgangsöffnung herum
verlaufende geschlossene Vollsicke 6 auf, welche die Gasdichtung
bildet.
-
In
alternativen Ausführungsformen
weist die erfindungsgemäße Dichtung
lediglich das erste Blech 2 sowie das zweite Blech 22 auf.
In diesen Ausführungsformen
ist kein Trägerblech
zwischen erstem und zweitem Blech vorgesehen.
-
Um
die Schraublöcher 8 herum
sind in beiden Blechen 2 und 22 Vollsicken 10 vorgesehen,
die bei dieser gezeigten Ausführungsform
im Gegensatz zur Gasabdichtungssicke 6 nicht vollständig bzw.
geschlossen um die jeweiligen Schraublöcher 8 herum verlaufen.
Stattdessen sind die Sicken 10 auf der Seite des jeweiligen
Schraublochs 8 offen, die der Gasdichtung 6 zugewandt
ist. Mit anderen Worten, die Sicken 10 sind auf der Seite
des jeweiligen Schraublochs angeordnet, die der Gasdichtung abgewandt ist.
-
Die
Sicken 10 verlaufen im Wesentlichen in Form eines Kreisbogens
(in diesem Querschnitt nicht sichtbar), der einen Winkel α ≤ 180° einschließen kann.
-
4 stellt
den Verlauf der Schraubloch-Sicken gemäß der Erfindung dar. Die Sicken
befinden sich ausschließlich
in einem Bereich um die Hälfte des
jeweiligen Schraublochs, die der Durchgangsöffnung tangential gegenüber liegt.
Dabei müssen
die Sicken allerdings nicht um die gesamte Hälfte verlaufen, sondern können auch
lediglich um einen Teilbereich der Hälfte verlaufen. In dem Bereich
der anderen Hälfte,
d. h. der Hälfte,
die der Durchgangsöffnung
tangential zugewandt ist, verlaufen keine Sicken.
-
Der
Begriff „Hälfte, die
der Durchgangsöffnung
tangential gegenüber
liegt” ist
im Sinne der Erfindung zu verstehen wie in 4 dargestellt.
Zwei Hälften
des jeweiligen Schraublochs werden dabei definiert durch eine Linie 34,
die parallel zu der Tangente 32 an die Durchgangsöffnung verläuft. Diese Tangente 32 verläuft dabei
durch den Punkt der Durchgangsöffnung,
der dem Schraubloch am nächsten
liegt. Von diesen derart definierten zwei Hälften wird diejenige als „tangential
gegenüber
liegend” verstanden,
die der Durchgangsöffnung
abgewandt ist, und die als „tangential
zugewandt”,
die de Durchgangsöffnung
zugewandt ist.
-
Bei
Durchgangsöffnungen,
die zumindest bereichsweise einen Krümmungsradius aufweisen – beispielsweise
kreisförmige
Durchgangsöffnungen wie
in 4 gezeigt, oder Durchgangsöffnungen mit einer Form wie
ein Stadion oder eine Erdnuss-Schale wie in 5 und 6 – kann die
Definition der zwei Hälften
auch folgendermaßen
geschehen. Der Krümmungsradius
ist definiert als der Radius des Krümmungskreises zu einem bestimmten
Punkt P, der die Kurve in diesem Punkt am besten annähert. Zu
der Linie 30, die eine Verlängerung des Krümmungsradius
der Durchgangsöffnung
ist, und die durch den Krümmungsmittelpunkt
der Durchgangsöffnung
und den Mittelpunkt des jeweiligen Schraublochs verläuft, wird
eine Senkrechte 34 durch den Mittelpunkt des Schraublochs
konstruiert. Diese Senkrechte 34 definiert wiederum die
zwei tangential ab- bzw. zugewandten Hälften.
-
In
den 5 und 6 sind alternative Ausführungsformen
der Abgasdichtung der Erfindung gezeigt. Bei dem in 5 dargestellten
Beispiel weist die Durchgangsöffnung
in etwa die Form eines Stadions auf, d. h. sie ist grundsätzlich rechteckig
mit stark abgerundeten Ecken. In der 6 ist eine
beispielhafte Ausführungsform
mit einer Durchgangsöffnung in
Form einer Erdnuss-Schale gezeigt. In beiden Beispielen sind die
Schraublocksicken konstruiert wie in 4 dargestellt,
d. h. sie umlaufen jeweils die Hälfte der
Schraublöcher,
die dem jeweiligen Abschnitt der Durchgangsöffnung tangential gegenüber liegt,
während
sich um die tangential zugewandte Hälfte kein Teil der Sicken erstreckt.