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Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung der Flachdichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 16 und geeignete Verwendungen der Flachdichtung.
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Aus der
DE 10 2007 019 946 A1 ist eine gattungsgemäße Flachdichtung sowie ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der Flachdichtung bekannt. Es wird eine Flachdichtung angegeben, welche mindestens eine Dichtungslage mit mindestens einer Fluid-Durchgangsöffnung und mindestens einer Filtersieblage aufweist. Die Filtersieblage überdeckt mindestens eine Fluid-Durchgangsöffnung. Die Filtersieblage entspricht hinsichtlich ihrer äußeren Abmessungen in etwa der äußeren Abmessungen der Flachdichtung. Im Rahmen des Herstellverfahrens wird die Filtersieblage vollflächig über die Dichtungslage gelegt. Bei der offenbarten Flachdichtung sind Teilbereiche der Filtersieblage in der Umgebung der Fluid-Durchgangsöffnungen mit einem Dichtungsmaterial durchsetzt bzw. durchtränkt, wobei die Dichtungseinrichtungen der Filtersieblage mit benachbarten Dichtungslagen zusammenwirken.
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Eine derartige Flachdichtung und sein Verfahren zur Herstellung hat sich im Wesentlichen bewährt. Es besteht allerdings weiterhin ein Bedürfnis, insbesondere die Herstellung der Flachdichtung zu vereinfachen und eine alternative Art der Abdichtung von Flachdichtungslagen zueinander oder der Filtersieblage zu benachbarten Dichtungslagen oder Bauteilen anzugeben. Weiterhin soll eine Möglichkeit geschaffen werden, im Langzeitbetrieb gefilterte Partikel in einem Umgebungsbereich außerhalb der Fluid-Durchgangsöffnung zu lagern.
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Insbesondere soll die Herstellung der Flachdichtung insbesondere der Filtersieblage vereinfacht werden. Dies soll insbesondere bei verbesserten Dichtungseigenschaften erreicht werden.
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Die Montage, insbesondere die Zwischen- oder Vormontage der Filtersieblagen soll bevorzugt ohne zusätzliche Bauteile, mittels denen die Befestigung bewirkt werden kann, erfolgen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, mittels im Flachdichtungsbau üblichen Bearbeitungsschritten die Flachdichtung möglichst einfach und prozesssicher herstellbar zu gestalten.
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Im Folgenden wird im Rahmen dieser Anmeldung von Fluid-Durchgangsöffnungen und Fluiden gesprochen, wobei unter Fluid selbstverständlich Flüssigkeiten und Gase, im Allgemeinen fließfähige Medien zu verstehen sind. Somit gehören zu Fluiden im Sinne dieser Erfindung auch mit Festkörpern versehene oder versetzte Gase, z. B. Räuche, Stäube.
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Insbesondere sollen Nachbearbeitungsschritte vermieden werden, mittels denen beispielsweise eine im Fertigungsprozess mittels Filtersieblage überdeckte Fluid-Durchlassöffnung wieder von der Filtersieblage, beispielsweise durch Stanzen befreit wird. Es soll also im Ergebnis eine Flachdichtung angegeben werden, welche es erlaubt, in besonders einfacher Art und Weise eine Auswahl von zumindest einer oder mehrerer Fluid-Durchgangsöffnungen mit einem Filtersieb zu versehen. Dies auch insbesondere dann, wenn die mit Filtersieblagen zu versehenden Fluid-Durchgangsöffnungen beliebig über die Flachdichtung verteilt angeordnet sind. Weiterhin soll die Flachdichtung sowie das Herstellverfahren für die Flachdichtung sowohl im Prototypenbau wie auch in der Herstellung im Rahmen der Großserie einfach herstellbar und umsetzbar sein. Außerdem soll erreicht werden, dass die Flachdichtung in besonderer Art und Weise dünn ausgebildet werden kann, obwohl eine Filtersieblage vorgesehen ist.
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Diese Aufgaben werden mit einer erfindungsgemäßen Flachdichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem erfindungsgemäßen Herstellverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Weiterhin sind vorteilhafte Verwendungen der erfindungsgemäßen Flachdichtung angegeben.
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Die erfindungsgemäße Flachdichtung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Filtersieblage hinsichtlich ihrer flächigen Erstreckung deutlich kleiner ist als die zumindest eine Dichtungslage, wobei die Filtersieblage die Fluid-Durchgangsöffnung in einem ersten Umgebungsbereich um die Fluid-Durchgangsöffnung überdeckt und ein zweiter Umgebungsbereich, welcher außerhalb der Umrandung oder eines Randes der Filtersieblage angeordnet ist und an den ersten Umgebungsbereich angrenzt, mittels einer Dichtungseinrichtung zwischen der zumindest einen Dichtungslage und zumindest einer weiteren Dichtungslage abgedichtet ist oder der zweite Umgebungsbereich mittels einer Dichtungseinrichtung gegenüber zumindest einem Dichtungspartnerteil einer abzudichtenden Verbindungsstelle zweier Dichtungspartnerteile abgedichtet ist. Wesentlich hierbei ist, dass bei der erfindungsgemäßen Flachdichtung die Filtersieblage lediglich in einem relativ eng umgrenzten Umgebungsbereich um die mit der Filtersieblage zu versehende Fluid-Durchgangsöffnung angeordnet ist und diese nur in einem relativ geringen Bereich überdeckt, so dass ein erster Umgebungsbereich gebildet ist, in dem die Filtersieblage auf der Flachdichtungslage aufliegt. Die Filtersieblage selbst besitzt keine Dichtungseinrichtungen. Ein zweiter Umgebungsbereich um die Filtersieblage ist seinerseits durch eine Dichtungseinrichtung umfänglich begrenzt, wobei die Dichtungseinrichtung unabhängig von der Filtersieblage entweder die zwei benachbarten Flachdichtungslagen oder die zumindest eine Flachdichtungslage und ein Dichtungspartnerteil, beispielsweise ein Zylinderkopf oder ein Ventildeckel oder ein Motorblock oder ein Getriebegehäuseteil abdichtet. Die Filtersieblage selbst besitzt also keinerlei Dichtfunktion, so dass ein Auftragen von Dichtungsmaterial auf die Filtersieblage im Herstellungsprozess entfallen kann.
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Damit die Filtersieblage während der Herstellung oder bis zum Einbau der Flachdichtung relativ zur Flachdichtung fixiert ist, ist die Filtersieblage zweckmäßigerweise an der zumindest einen Flachdichtungslage befestigt, wobei hierbei besonders bevorzugt ein Kleben, ein Schweißen, ein Durchsetzfügen oder ein Einpressen oder Einvulkanisieren in eine erwärmte elastische Masse oder eine formschlüssige oder klemmende Halterung, wie sie nachfolgend weiter detailliert beschrieben werden wird, in Frage kommt. Die formschlüssige oder klemmende Halterung ist insbesondere als Klemmeinrichtung ausgebildet, wobei es besonders zweckmäßig ist, die Klemmeinrichtung aus Teilbereichen bzw. Teilabschnitten der zumindest einen Flachdichtungslage selbst auszubilden. Besonders bevorzugt ist es, hierfür Biegelaschen aus der zumindest einen Dichtungslage selbst auszuschneiden und aufgebogen zur Aufnahme der Filtersieblage zur Verfügung zu stellen. Damit die Filtersieblage befestigt werden kann, werden die Biegelaschen nach dem Einsetzen/Auflegen der Filtersieblage zurückgebogen, so dass zwischen der Dichtungslage und den Biegelaschen die Filtersieblage eingeklemmt gehalten ist. Um die resultierende Gesamtdicke der Flachdichtung zu reduzieren, ist es gegebenenfalls zweckmäßig, im Bereich der Biegelaschen in einem an einen Laschenbeschnitt angrenzenden Umgebungsbereich der zumindest einen Dichtungslage lokal begrenzte Durchsetzungen der Dichtungslage anzuordnen. Zur Befestigung der Filtersieblage werden die Biegelaschen in die Ebene der Flachdichtungslage oder nahezu in die Ebene der Flachdichtungslage zurück gebogen oder über die Ebene hinaus überbogen, so dass die Filtersieblage beim Klemmen zumindest bereichsweise in die Durchsetzungen gedrückt wird und so ein Formschluss erzielt wird. Weiterhin kann so die Filtersieblage an der Dichtungslage befestigt werden, ohne hinsichtlich der Dicke einen nennenswerten Materialüberstand oder nur einen geringen Materialüberstand durch die Biegelaschen zu verursachen. Hierbei bietet sich beispielsweise an, die Tiefe der Durchsetzungen etwa der Materialstärke der Dichtungslage oder der Materialstärke der einzusetzenden und klemmend zu haltenden Filtersieblage auszuwählen.
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Zweckmäßigerweise ist eine Vielzahl von Biegelaschen vorgesehen, welche durch eine Vielzahl von im Wesentlichen U-förmigen Stanzungen oder Beschnitten, z. B. Laserbeschnitten, gebildet werden, wobei jeweils zwei im Wesentlichen parallele Schenkel der im Wesentlichen U-förmigen Schnitte/Stanzungen parallel zu einer Radialrichtung der Fluid-Durchgangsöffnung ausgerichtet sind, so dass die entstehenden Biegelaschen in deren radial äußeren Bereich am Restmaterial der Flachdichtungslage angebunden sind. Die Biegelaschen werden zur Montage der Filtersieblagen aus der Ebene der Flachdichtungslage ausgestellt. Die klemmende/formschlüssige Halterung der Filtersieblage geschieht durch Zurückbiegen der ausgestellten Laschen, wobei das Zurückbiegen in deren Ausgangslage oder darüber hinaus erfolgen kann.
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Als besonders zweckmäßig hat sich erwiesen, die Durchsetzungen etwa 0,1 mm bis 0,5 mm, insbesondere 0,1 mm bis 0,3 mm tief auszugestalten.
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Die aufstellbare Länge der Biegelaschen beträgt zweckmäßiger etwa 1 mm bis 8 mm, bevorzugt 2 mm bis 5 mm. Idealerweise ist die Filtersieblage hinsichtlich einer Fluid-Durchströmungsrichtung auf der Seite des ankommenden durchströmenden Fluids, d. h. relativ zur Flachdichtungslage stromaufwärts angeordnet. Hierdurch ist eine besonders effektive Abstützung der Filtersieblage gegen die erste Flachdichtungslage gewährleistet. Die Flachdichtungslagen sind zweckmäßigerweise aus einem Federstahl- und/oder Edelstahlwerkstoff ausgebildet und können generell aus allen üblichen für die Herstellung einer mehrlagigen Flachdichtung geeigneten Werkstoffe bestehen. Je nach Temperatureinsatzgebiet können beispielsweise auch Kunststoff-Flachdichtungslagen zum Einsatz kommen. Die Flachdichtungslagen können darüber hinaus ein- oder zweiseitig, vollflächig oder partiell Beschichtungen aufweisen. Diese Beschichtungen können insbesondere zur Mikroabdichtung dienen und aus FPM oder NBR oder anderen elastischen Gummimaterialien oder gummiähnlichen Werkstoffen hergestellt sein. Außerdem kommen hierfür elastische Silikone in Frage.
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Obwohl eine Anordnung der Filtersieblage stromaufwärts besonders bevorzugt ist, ist selbstverständlich auch eine Anordnung stromabwärts möglich.
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Der zweite Umgebungsbereich grenzt an den äußeren Begrenzungsrand der Filtersieblage an und umgibt diese vollumfänglich, wobei der zweite Umgebungsbereich durch die Dichtungseinrichtung zwischen der zumindest einen Flachdichtungslage und einer weiteren Dichtungslage einer mehrlagigen Flachdichtung angeordnet ist.
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Als Dichtungseinrichtungen kommen insbesondere Sicken oder Sickenkorridore in Betracht, die in die zumindest eine Flachdichtungslage und/oder in die zumindest eine weitere Flachdichtungslage eingeformt sind und die Flachdichtungslagen zueinander abdichten. Des Weiteren kommen selbstverständlich als Dichtungseinrichtung die im Flachdichtungsbau üblichen Dichtungskunststoffe, beispielsweise Polymere, in Frage, die nach Art einer Dichtspur auf die zumindest eine Flachdichtungslage aufgetragen sind. Die Dichtungseinrichtung kann dabei zweckmäßigerweise entweder mit einer benachbarten Flachdichtungslage oder direkt mit einem Dichtungspartnerteil einer abzudichtenden Verbindung zusammenwirken.
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Für die Filtersieblage kommen insbesondere gewebte, gestanzte oder anderweitig gelochte Filtergebilde in Betracht.
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Die Dichtungseinrichtung ist bevorzugt aus Sicken gebildet.
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Die randliche Überlappung, welche den ersten Umgebungsbereich bildet, beträgt in der Breite zweckmäßigerweise durchschnittlich 2 mm bis 10 mm, insbesondere 2 mm bis 5 mm breit. Im Falle einer kreisrunden Fluid-Durchgangsöffnung beträgt der Durchmesser der Filtersieblage zweckmäßigerweise maximal das 2,5-fache des Durchmessers der Fluid-Durchgangsöffnung.
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Besonders zweckmäßig ist es, zwischen zwei Befestigungsstellen der Filtersieblage bezüglich der Dichtungslage Bereiche vorzusehen, in denen die Filtersieblage bezüglich der Flachdichtungslage nicht befestigt ist, so dass Kanäle gebildet werden, durch die etwaige aufgefangene Partikel mit der Zeit in den zweiten Umgebungsbereich wandern können. Der zweite Umgebungsbereich wirkt so gegebenenfalls als Partikelreservoir, da einmal dorthin gelangte Partikel nicht wieder aus diesem Reservoir herausgeschwemmt werden.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst zumindest eine Flachdichtungslage mit mindestens einer Fluid-Durchgangsöffnung zur Verfügung gestellt. Weiterhin wird ein fluidduchlässiges Filtersiebmaterial bereit gestellt. Das fluiddurchlässige Filtersiebmaterial wird in Abhängigkeit einer Beschnittkontur der Fluid-Durchgangsöffnung beschnitten, wobei der Beschnitt der Filtersieblage etwas größer gewählt ist als der Beschnitt der Fluid-Durchgangsöffnung. Die Filtersieblage wird anschließend auf die zumindest eine Dichtungslage aufgelegt, so dass die Filtersieblage um die Fluiddurchgangsöffnung herum umlaufend einen Überlappungsbereich zusammen mit der Flachdichtungslage bildet. Die Filtersieblage wird anschließend an der zumindest einen Dichtungslage fixiert.
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Die Fixierung kann zweckmäßigerweise durch Kleben, Schweißen, Durchsetzfügen, Klemmen oder durch Formschluss erfolgen.
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Zweckmäßigerweise kann die Klemmung der zumindest einen Filtersieblage durch Biegelaschen bewerkstelligt werden, welche durch einen Beschnitt aus der zumindest einen Dichtungslage selbst gebildet werden. Danach werden die durch Beschnitt gebildeten Befestigungslaschen aufgebogen und zum Halten der Filtersieblage diese bereichsweise umgreifend wieder in die Ebene oder nahezu in die Ebene der Flachdichtungslage zurückgebogen, wobei die Filtersieblage klemmend oder formschlüssig gehalten wird.
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Weiterhin wird außerhalb der Filtersieblage eine Dichtungseinrichtung bereitgestellt. Nach dem Einsetzen und Zurückbiegen der Klemmlaschen erfolgt ein Planieren der Flachdichtung, um die resultierende Bauteildicke der Flachdichtung möglichst gering zu halten.
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Zweckmäßigerweise sind die erfindungsgemäßen Flachdichtungen als Zylinderkopfdichtung, als Ventildeckeldichtung oder als Dichtung in einem Getriebe/Fahrzeuggetriebe einsetzbar.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1: eine erfindungsgemäße Flachdichtung in der Draufsicht;
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1a: eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 1 (gedreht);
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2: eine Fertigungsvorstufe einer ersten Flachdichtungslage in einer isometrischen Ansicht;
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3: eine Draufsicht auf einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Flachdichtung mit eingesetzter Filtersieblage;
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3a: eine Detailansicht des Details B aus 3 in der Draufsicht;
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3b: eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A aus 3;
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4: eine isometrische Ansicht auf eine zweite Ausführungsform einer ersten Flachdichtungslage einer erfindungsgemäßen Flachdichtung,
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5: eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Flachdichtung in einer Produktionsvorstufe mit eingesetzter Filtersieblage;
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5a: das Detail B aus 5 in einer Draufsicht;
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5b: eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A aus 5;
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6: eine Draufsicht auf einen Laserbeschnitt der ersten Flachdichtungslage in einer Produktionsvorstufe.
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Eine erfindungsgemäße Flachdichtung 1 (vgl. 1, 1a) besitzt zumindest eine erste Dichtungslage 2, welche zumindest eine Fluid-Durchgangsöffnung 3 aufweist. Die Fluid-Durchgangsöffnung 3 ist mittels einer Filtersieblage 4 abgedeckt. Die Filtersieblage 4 ist hinsichtlich ihrer flächigen Erstreckung etwas größer ausgebildet als die Fluid-Durchgangsöffnung 3. Hierdurch ist zwischen der Filtersieblage 4 und der zumindest einen Dichtungslage 2 ein Überlappungsbereich 5 gebildet, welcher randlich umlaufend um eine Begrenzungskante der Fluid-Durchgangsöffnung 3 angeordnet ist. Der Überlappungsbereich 5 wird im Folgenden als erster Umgebungsbereich U1 bezeichnet.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 1, 1a besitzt die Flachdichtung 1 eine weitere Dichtungslage 2a, welche korrespondierend zur Fluid-Durchgangsöffnung 3 ebenfalls eine Fluid-Durchgangsöffnung 3a besitzt.
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Radial außerhalb eines Begrenzungsrandes 4a der Filtersieblage 4 sind die erste Dichtungslage 2 und die zweite Dichtungslage 2a zueinander mittels einer Dichtungseinrichtung 6 gegeneinander abgedichtet. Die Dichtungseinrichtung 6 ist beispielsweise als Dichtungssicke 7 in der ersten Dichtungslage 2 und einer korrespondierende Gegendichtungssicke 7a in der zweiten Dichtungslage 2a gebildet. Die beiden Dichtungssicken 7, 7a sind im Betrieb der Flachdichtung 1 gegeneinander gesetzt und dichten umlaufend um die Fluid-Durchgangsöffnung 3 die beiden Dichtungslagen 2, 2a gegeneinander ab. Radial außerhalb des Überlappungsbereichs 5 bzw. des ersten Umgebungsbereichs U1 wird zum Zwecke der Beschreibung der Erfindung ein zweiter Umgebungsbereich U2 definiert, welcher außenseitig umlaufend durch die Dichtungseinrichtung 6 begrenzt wird.
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Die Dichtungseinrichtung 6 kann neben der in der 1a dargestellten Variante anstelle von Dichtungssicken 7, 7a selbstverständlich auch durch andere Arten der Abdichtung gebildet werden. So kann beispielsweise auf der ersten Dichtungslage 2 eine Dichtspur aus einem Dichtkunststoff (nicht gezeigt) aufgebracht sein, welche mit der zweiten Dichtungslage 2a zusammenwirkt. Generell können für die Dichtungseinrichtung 6 alle im Flachdichtungsbau üblichen Dichtungseinrichtungen zur Abdichtung zweier Dichtungslagen 2, 2a zueinander in Betracht kommen.
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Ebenso ist es selbstverständlich möglich anstelle der zweiten Dichtungslage 2a ein Dichtungspartnerteil als Gegenstück zur ersten Dichtungslage 2 zu verwenden. Beispielsweise kann das Dichtungspartnerteil ein Zylinderkopf oder ein Motorblock sein. Im Falle der Verwendung der erfindungsgemäßen Flachdichtung als Ventildeckeldichtung kann ein Dichtungspartnerteil der Zylinderkopf oder ein Ventildeckel sein. Ebenso ist selbstverständlich die erfindungsgemäße Flachdichtung beispielsweise bei Getrieben zwischen zwei Getriebegehäuseteilen einsetzbar, wobei anstelle der zweiten Dichtungslage 2a auch direkt ein Getriebegehäuseteil gegen die erste Dichtungslage 2 gesetzt sein kann.
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Die Filtersieblage 4 ist im Ausführungsbeispiel gemäß 1a mittels Haltelaschen 8, welche die Filtersieblage 4 zwischen sich und der ersten Dichtungslage 2 klemmend halten, fixiert.
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Der Umgebungsbereich U2 zwischen dem äußeren Rand der Filtersieblage 4 und der Dichtungseinrichtung 6 bildet im neuen, unverbauten Zustand der Flachdichtung 1 ein Reservoirvolumen 9, welches radial umlaufend um die Fluid-Durchgangsöffnung 3 angeordnet ist. Das Reservoirvolumen 9 bleibt auch nach dem Einbau der erfindungsgemäßen Flachdichtung 1, bei dem diese üblicherweise verpresst wird und hinsichtlich der Dicke etwas abnimmt, zumindest teilweise erhalten. Dies liegt daran, dass durch die Haltelaschen und die Materialstärke der Filtersieblage 4 im Bereich um die Fluid-Durchgangsöffnung 3 herum die beiden Dichtungslagen 2, 2a nicht vollständig plan aufeinander pressbar sind. Es wird somit immer zumindest ein Restreservoirvolumen bleiben. In dieses Restreservoirvolumen sind Partikel, welche durch die Filtersieblage 4 aus einem Fluidstrom, der entlang des Pfeils 10 die Fluid-Durchgangsöffnung 3 passiert, gefiltert werden, beispielsweise durch ausschwemmende Abdrängvorgänge, einlagerbar. Dies gelingt dadurch, dass die Filtersieblage 4 selbst weder gegen die erste Dichtungslage 2 noch gegen die zweite Dichtungslage 2a abgedichtet ist und – wie weiter unten detaillierter beschrieben werden wird – die Haltelaschen 8 zwischen sich Kanäle freilassen, durch die aufgefangene und durch Strömungsvorgänge radial auswärts gedrängte Partikel in das Reservoirvolumen 9 gelangen können. Durch diesen Effekt des Einlagerns von aufgefangenen Partikeln im Reservoirvolumen 9 kann eine besonders lange Lebensdauer der Dichtung erreicht werden, da ein Verstopfen der Filtersieblage auch bei einem mit Partikeln relativ stark belasteten Fluidstrom entlang der Pfeilrichtung 10 eine große Menge Partikel in der Flachdichtung 1 eingelagert werden kann.
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Im Folgenden wird anhand der 2 bis 6 eine einfache Fixiermöglichkeit der Filtersieblage 4 relativ zur Fluid-Durchgangsöffnung 3 der Dichtungslage 2 erläutert.
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Es handelt sich hierbei um eine klemmende oder sogar formschlüssige Fixierung der Filtersieblage 4 gegenüber der ersten Dichtungslage 2.
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Außerhalb der nachfolgend erläuterten klemmenden oder formschlüssigen Festlegung der Filtersieblage 4 ist es selbstverständlich auch möglich, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen, die Filtersieblage 4 beispielsweise durch Schweißen, Löten, Kleben, Durchsetzfügen, Einpressen oder Stanznieten punktuell oder bereichsweise mit der ersten Dichtungslage 2 zu verbinden. Wesentlich ist, dass gemäß der Erfindung die Filtersieblage 4 nicht umlaufend oder sogar abdichtend mit der ersten Dichtungslage 2 verbunden sein muss, so dass Fluid zwischen der ersten Dichtungslage 2 und der Filtersieblage 4 radial nach außen bis zur Dichtungseinrichtung 6, welche den zweiten Umgebungsbereich U2 begrenzt, gelangen kann und somit der Einlagerungseffekt von Partikeln sichergestellt ist. Die Dichtungseinrichtung 6 wird im Folgenden nur schematisch mit einer strichpunktierten Linie 11 dargestellt (vgl. 2). Diese Darstellung der Dichtungseinrichtung 6 soll verdeutlichen, dass unterschiedliche Arten von Abdichtungen in Frage kommen, wie sie bereits beschrieben wurden.
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Sofern die Filtersieblagen durch Einpressen in ein vulkanisierendes Material aufgebracht ist, kann es zu einer gewissen Vordichtung kommen, wenn das fließfähige oder pastöse Vulkanisat die Filtersieblage durchdringt und ggf. umlaufend eine geschlossene Kontur bildet. Erfindungsgemäß wird aber eine solche ”zufällige” Abdichtung nicht angestrebt. Sollte sie im Fertigungsprozess auftreten ist dies aber nicht schädlich. Es wird dann je nach Einsatzgebiet ggf. eine Verringerung des Einlagerungseffektes in Kauf genommen.
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Des Weiteren zeigen die im Folgenden detaillierter beschriebenen Figuren einen kleinen Ausschnitt einer Flachdichtung 1, welche lediglich eine Fluid-Durchgangsöffnung 3 und vier Befestigungsöffnungen 12 aufweist. Selbstverständlich sind auch weitaus großflächigere und komplizierter geformte Flachdichtungen 1 denkbar. Die dargestellte Ausführungsform wurde im Rahmen einer Prototypenentwicklung als Versuchsträger gebaut. Wie aus 1 ersichtlich ist die nachfolgend beschriebene Flachdichtung 1 selbstverständlich auch in einer realen Dichtungsanwendung einsetzbar.
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In 2 ist in einer isometrischen Perspektivdarstellung die erste Dichtungslage 2 einer erfindungsgemäßen Flachdichtung 1 gezeigt. Die erste Dichtungslage 2 hat etwa mittig die Fluid-Durchgangsöffnung 3 und diese umgebend die Dichtungseinrichtung 6, welche schematisch als strichpunktierte Linie 11 dargestellt ist. Die Dichtungslage 2 besitzt umlaufend um die Fluid-Durchgangsöffnung 3 eine Vielzahl von Haltelaschen 8, welche aus dem Material der ersten Dichtungslage 2 durch Stanzen ausgeschnitten sind und durch einen Biegevorgang aus der Ebene der ersten Dichtungslage 2 ausgestellt sind. In den Bereich innerhalb der Haltelaschen 8 ist die Filtersieblage 4 eingelegt und deckt die Fluid-Durchgangsöffnung 3 ab. Der Überlappungsbereich 5/Umgebungsbereich U1 endet radial außenseitig in dem Bereich der Haltelaschen 8 im aufgebogenen Zustand.
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3 zeigt die eben beschriebene Anordnung in einer Draufsicht, wobei besonders deutlich wird, dass die Haltelaschen 8 mittels eines in etwa U-förmigen radial nach außen hin offenen Schnitt aus dem Material der ersten Dichtungslage 2 ausgeschnitten sind. Der U-förmige Schnitt 13 ist beispielsweise mittels einer Stanzung oder eines Laserbeschnitts oder dergleichen geeigneten Schneideerfahren in die erste Dichtungslage 2 eingebracht. In besonders bevorzugter Weise sind die radial von einem Bodenschnitt 13a nach außen verlaufenden Schenkelschnitte 13b, 13c (vgl. 3a) nicht ganz parallel zueinander angeordnet, sondern weisen einen Winkel α, z. B. im Bereich zwischen 1° und 4°, insbesondere zwischen 2° und 3° auf. Nach dem Einbringen des U-förmigen Schnitts 13 werden Haltelaschen 8 aus der Ebene E der ersten Dichtungslage 2 aufgebogen, wobei insbesondere ein Winkel von β gleich 90° in Frage kommt. Selbstverständlich können je nach Abmessung der Filtersieblage 4 auch größere Winkel β von > 90° in Frage kommen. Zweckmäßig ist, dass die lichte Weite zwischen den aufgestellten Haltelaschen 8 umlaufend derart groß ist, dass die Filtersieblage 4 mit ihrem Beschnitt ungehindert innerhalb der aufgestellten Haltelaschen 8 einsetzbar ist (vgl. hierzu insbesondere 3b).
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Die 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flachdichtung 1, wobei in einem Umgebungsbereich direkt um die U-förmigen Schnitte 13 der Haltelaschen 8 zusätzlich noch eine Durchsetzung 14 in die erste Dichtungslage 2 eingebracht ist. Die Durchsetzung 14 ist derart um die U-förmigen Schnitte 13 eingebracht, dass der Materialversatz der Dichtungslage 2 gegenüber der Richtung, in die Haltelaschen 8 aufgestellt angeordnet sind, entgegengesetzt gerichtet ist. Die genaue Ausbildung der Durchsetzungen 14 wird anhand der 5, insbesondere den 5a und 5b nachfolgend erläutert werden.
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Die 5 zeigt die erfindungsgemäße Flachdichtung 1 in der zweiten Ausführungsform mit den Durchsetzungen 14 in einer Draufsicht. Im Übrigen gilt für diese Ausführungsform das oben zur Ausführungsform gemäß den 2 bis 3b bereits Erwähnte.
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Die Durchsetzung 14 (vgl. 5a) ist zumindest teilweise umlaufend um die U-förmigen Schnitte 13 angeordnet und weist eine relativ zur Breite B der Haltelaschen 8 eine nur relativ geringe Breite B' auf.
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Wie insbesondere aus der 5b ersichtlich ist, erfolgt die Aufbiegung der Haltelaschen 8 in der Ansicht gemäß 5b aus der Ebene E der Dichtungslasche 2 nach rechts, wohingegen die Durchsetzung 14 entgegen der Haltelaschen 8 ein Stück nach links erfolgt, wodurch eine Stufe 15 gebildet wird. Die Tiefe der Durchsetzung 14 beträgt z. B. maximal die Materialstärke t der Dichtungslage 2, ist jedoch bevorzugt etwas geringer gewählt.
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In dem durch die Haltelaschen 8 umgrenzten Bereich wird die in ihrem Zuschnitt angepasste Filtersieblage 4 eingelegt und durch Zurückbiegen der Haltelaschen 8 entlang der Pfeilrichtung 16 mechanisch gehalten. Vorteilhaft beim Vorsehen der Durchsetzungen 14 ist, dass hierdurch durch das Zurückbiegen der Laschen die Filtersieblage 4 ein wenig in die Vertiefung der Durchsetzungen 14 eingedrückt wird und somit die resultierende Gesamtmaterialverdickung durch das Einklemmen der Filtersieblage 4 geringer ausfällt als die Summe der beiden Materialdicken aus der ersten Dichtungslage 2 und der Filtersieblage 4. Hierdurch wird eine flachere Bauhöhe der Flachdichtung 1 erreicht.
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In 6 ist gezeigt, wie eine Filtersieblage 4 nach dem Einlegen und Zurückbiegen der Haltelaschen 8 von diesen mechanisch relativ zur Dichtungslage 2 fixiert ist. Die Haltelaschen 8 überdecken die Filtersieblage 4 zumindest bereichsweise und lassen zwischen sich Kanäle 17 frei, welche es erlauben, dass Fluid aus der Fluid-Durchgangsöffnung 3 über den ersten Umgebungsbereich U1 radial nach außen in den Umgebungsbereich U2 strömen kann (vgl. Pfeile 18). Hierdurch können Partikel, welche sich an der Filtersieblage 4 abgelagert haben, durch Schwämmvorgänge ebenfalls in den zweiten Umgebungsbereich U2 begeben und dort einlagern. Die Einlagerung geschieht besonders wirkungsvoll, da im zweiten Umgebungsbereich U2 keine ausgeprägte Strömung vorliegt, so dass ein Zurückschwämmen oder ein erneutes Lösen einmal eingelagerter Partikel relativ unwahrscheinlich ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Flachdichtung 1 ist von besonderem Vorteil, dass Filtersieblagen 4 lediglich an den Stellen einbringbar sind, an denen sie tatsächlich benötigt werden. Hierdurch entfällt, beispielsweise wie es beim Stand der Technik durch ein vollflächiges Überdecken der gesamten Dichtungslage 2 mit einer Filtersieblage 4 im Produktionsprozess notwendig ist, das nachträgliche Ausstanzen der Filtersieblagen in Bereichen von Fluid-Durchgangsöffnungen, die nicht mit einer Filtersieblage versehen werden sollen. Ein weiterer besonderer Vorteil ist, dass der Aufwand, der im Stand der Technik hinsichtlich der Abdichtung der Filtersieblage selbst gegenüber einer der Flachdichtungslagen erforderlich ist, hier gänzlich entfallen kann. Die Abdichtung des Umgebungsbereichs U2 der Erfindung erfolgt zwischen zwei Dichtungslagen 2, 2a vollkommen unabhängig von dem Vorhandensein einer Filtersieblage 4. Ein weiterer besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Flachdichtung ist, dass sowohl das Herstellverfahren besonders einfach durchführbar ist, da lediglich gängige, im Flachdichtungsbau übliche Arbeitsschritte wie Stanzen, Biegen, Prägen und dergleichen erforderlich sind. Gleichwohl entsteht eine Flachdichtung, die auch erhöhten Anforderungen hinsichtlich Dichtigkeit und Variabilität betreffend das Einsatzgebiet gewachsen ist.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine erste Dichtungslage 2 bereit gestellt. Beim Einbringen der Fluid-Durchgangsöffnungen 3 oder weiterer Befestigungsöffnungen 12 können beispielsweise durch Stanzen, Lasern oder dergleichen Schneideerfahren die U-förmigen Schnitte 13 eingebracht werden, so dass in einem nachfolgenden Schritt die Haltelaschen 8 aus der Ebene E der ersten Dichtungslage 2 ausgestellt und aufgestellt werden können. Danach erfolgt das Einlegen einer im Beschnitt vorher angepassten Filtersieblage. Im Anschluss daran werden die Haltelaschen 8 wiederum in die möglichst weit in die Ebene E der Flachdichtungslage 2 zurückgebogen oder überbogen, so dass diese zumindest teilbereichsweise die Filtersieblage 4 überdecken und so mechanisch fixieren. Gegebenenfalls kann noch ein Planiervorgang vorgesehen sein, um die resultierende Gesamtmaterialdicke aus erster Dichtungslage 2, der Filtersieblage 4 und dem diese umgreifenden Haltelaschen 8 zu minimieren.
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Besonders zweckmäßig kann die erfindungsgemäße Flachdichtung als Zylinderkopfdichtung in einem Verbrennungsmotor, als Ventildeckeldichtung oder als eine Dichtung in einem Getriebe/Fahrzeuggetriebe eingesetzt werden. Allgemein gesagt kann die Flachdichtung auch in einem gesamten Antriebsstrang eines Fahrzeuges zweckmäßig eingesetzt werden, wobei zu einem Antriebsstrang des Fahrzeuges insbesondere der Motor, das Getriebe, der oder die Achsantriebe und der Abgasstrang gehören. Eine solche Dichtung ist also insbesondere auch im Hochtemperaturbereich eines abgasführenden Systems einsetzbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flachdichtung
- 2
- erste Dichtungslage
- 2a
- weitere Dichtungslage
- 3
- erste Fluid-Durchgangsöffnung
- 3a
- zweite Fluid-Durchgangsöffnung
- 4
- Filtersieblage
- 4a
- Begrenzungsrand
- 5
- Überlappungsbereich
- U1
- erster Umgebungsbereich
- U2
- zweiter Umgebungsbereich
- 6
- Dichtungseinrichtung
- 7
- Dichtungssicke
- 7a
- Gegendichtungssicke
- 8
- Haltelaschen
- 9
- Reservoirvolumen
- 10
- Pfeil
- 11
- strichpunktierten Linie
- 12
- Befestigungsöffnungen
- 13
- U-förmiger Schnitt
- 13a
- Bodenschnitt
- 13b
- Schenkelschnitt
- 13c
- Schenkelschnitt
- 14
- Durchsetzung
- 15
-
- 16
- Pfeilrichtung
- 17
- Kanäle
- 18
- Pfeile
- α
- Winkel
- β
- Winkel
- B
- Breite
- B'
- Breite
- E
- Ebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007019946 A1 [0002]
