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Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung mit mindestens einer metallischen Lage, die mindestens eine Fluiddurchgangsöffnung, einen die Fluiddurchgangsöffnung umgebenden Abdichtbereich und mehrere Befestigungsmitteldurchgangsöffnungen aufweist. Weiter weist die metallische Flachdichtung einen Trägerbereich auf, der den mindestens einen Abdichtbereich und damit auch die Fluiddurchgangsöffnung umgibt.
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Metallische Flachdichtungen mit Abdichtelementen für Durchgangsöffnungen für gegeneinander abzudichtende Fluide sowie Durchgangsöffnungen für Befestigungsmittel sind hinlänglich bekannt. Hierbei handelt es sich um flächige Gebilde aus ein oder mehreren Blechlagen, meist Stahllagen mit elastischen Abdichtelementen, wobei die Abdichtelemente oftmals direkt in die Blechlagen eingeformt sind. Derartige metallische Flachdichtungen weisen konventionell einen Trägerbereich auf, der die elastischen Abdichtelemente unmittelbar umgibt, so dass die elastischen Abdichtelemente bei Verpressung nur in Richtung der Fluiddurchgangsöffnung ausweichen können, das gesamte verdrängte Material sich also in Richtung der Fluiddurchgangsöffnung bewegt. Dies ist insbesondere bei Hochtemperaturanwendungen besonders problematisch, da hier zusätzlich zur Verformung des elastischen Dichtelements beim Verbau noch eine Ausdehnung des sich besonders stark erhitzenden Abdichtbereichs stattfindet, so dass noch mehr Material in Richtung der Fluiddurchgangsöffnung verdrängt wird.
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Diese Schwierigkeiten werden bei Einzeldichtelementen wie in der
EP 0 470 830 A1 umgangen, die ohne Träger eine Fluiddurchgangsöffnung einzeln umgeben, da hier bei Verpressung des Dichtelements dessen Material sich sowohl radial nach innen als auch radial nach außen bewegen kann. Die Abdichtwirkung wird hierdurch gegenüber den flächigen metallischen Dichtungen, bei denen der Abdichtbereich unmittelbar von einem Trägerbereich umgeben ist, verbessert. Bei Bauteilübergängen mit nur einer einzigen abzudichtenden Fluiddurchgangsöffnung in beiden Bauteilen sind derartige Einzeldichtelemente, d. h. z. B. Dichtringe, gegenüber den flächigen metallischen Dichtungen mit einem den Abdichtbereich unmittelbar umgebenden Trägerbereich vorteilhaft. Bei höheren Temperaturen werden hier in erster Linie metallische Einzeldichtringe eingesetzt. Damit diese aber nicht übermäßig verpresst und somit plastisch verformt werden, ist es notwendig, dass sie in einer Nut verbaut werden, die eine geringere Höhe aufweist als das jeweilige Einzeldichtelement im unverpressten Zustand. Das Vorsehen derartiger Nuten ist häufig mit sehr hohem zusätzlichem Aufwand verbunden, da beispielsweise Gußformen angepasst oder die Nuten spanabhebend hergestellt werden müssen, so dass die Hersteller der Bauteile einfacher zu verwirklichende Abdichtkonzepte als wünschenswert erachten.
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Bei mehrflutigen Bauteilübergängen steht der verbesserten Dichtwirkung zudem der deutlich erhöhte Montageaufwand für die Gruppe von Einzeldichtelementen gegenüber, so dass Dichtringe trotz ihrer besseren Dichtwirkung zur Abdichtung von mehrflutigen Bauteilübergängen nicht bevorzugt werden. Auch Transport und Verpackung können bei Einzeldichtungen gegenüber Flachdichtungen mit mehreren Fluiddurchgangsöffnungen aufwändiger sein.
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Aufgabe der Erfindung ist es entsprechend, eine metallische Dichtung anzugeben, die auch bei erhöhten Temperaturen eine hervorragende Dichtwirkung erzielt, auch ohne speziell für sie gefertigte Nuten einsetzbar ist, einfach herzustellen und darüber hinaus mit geringem Verpackungs-, Transport und Montageaufwand zu verwenden ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der metallischen Flachdichtung gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße metallische Flachdichtung weist mindestens eine metallische Lage mit mindestens einer Fluiddurchgangsöffnung und mehreren Befestigungsmitteldurchgangsöffnungen auf. Eine erste der mindestens einen metallischen Lagen ist dabei so gegliedert, dass sie aus mindestens einem jeweils eine Fluiddurchgangsöffnung umgebenden Abdichtbereich, mindestens einem jeweils einen Abdichtbereich vollständig umgebenden Ausgleichsbereich und einem den mindestens einen Ausgleichsbereich vollständig umgebenden Trägerbereich besteht. In dem mindestens einen Abdichtbereich der ersten metallischen Lage ist ein elastisches Abdichtelement umlaufend um die Fluiddurchgangsöffnung in die erste metallische Lage eingeformt, während die Befestigungsmitteldurchgangsöffnungen im Trägerbereich mindestens der ersten metallischen Lage ausgebildet sind. Bei mehrlagigen erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtungen können die Befestigungsmitteldurchgangsöffnungen jedoch auch durch den Trägerbereich mehrerer Dichtungslagen einschließlich der ersten Lage hindurch reichen. Der mindestens eine Ausgleichsbereich verbindet den radial außen liegenden Trägerbereich mit dem vom jeweiligen Ausgleichsbereich umgebenen Abdichtbereich über mindestens einen sich zumindest abschnittsweise radial erstreckenden elastischen Stegbereich fortlaufend. Hierbei ist wesentlich, dass der elastische Stegbereich zumindest einen nicht radial-ebenen Anteil in seiner Erstreckung aufweist. Der mindestens eine Abdichtbereich ist vom Trägerbereich abschnittsweise durch mindestens eine Freimachung beabstandet. Der nicht radial-ebene Anteil der Ersteckung des elastischen Stegbereichs ist so zu verstehen, dass der Stegbereich, obwohl er immer einen Anteil hat, der sich radial von der Mitte der Fluiddurchgangsöffnung nach außen erstreckt, immer auch einen Anteil aufweist, der aus der Ebene des Trägerbereichs herausragt und/oder quer zu einer Geraden durch den Mittelpunkt der Fluiddurchgangsöffnung erstreckt. Quer kann dabei rechtwinklig oder aber auch schräg bedeuten, geradlinig, gekrümmt, wellenförmig und dergleichen. Der Ausgleichsbereich umfasst immer den mindestens einen, bevorzugt jedoch mehrere Stegbereiche sowie die mindestens eine, bevorzugt jedoch mehrere Freimachungen. Trägerbereich, Ausgleichsbereich(e) und Abdichtbereich(e) der ersten metallischen Lage der Flachdichtung sind materialeinheitlich und abschnittsweise fortlaufend ausgebildet. Vorzugsweise sind sie aus einem einzigen Blech ausgestanzt und geformt.
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Vorteilhafterweise weist der Ausgleichsbereich um einen Abdichtbereich nicht nur einen einzigen Stegbereich auf, sondern zwei bis acht Stegbereiche, die im Wesentlichen symmetrisch um einen Abdichtbereich angeordnet sind. Dementsprechend weist der Ausgleichsbereich vorzugsweise auch nicht nur eine Freimachung auf, die sich im Wesentlichen abschnittsweise konzentrisch um den Abdichtbereich erstreckt, sondern mindestens so viele Freimachungen wie Stegbereiche vorhanden sind.
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Die radiale Erstreckung der mindestens einen Freimachung, also die eigentliche Spaltbreite beträgt dabei im unverpressten Zustand der Dichtung zwischen 0,5 und 8 mm, vorzugsweise zwischen 1 und 5 mm. Die mindestens eine Freimachung ist dabei nicht als Aufnahmebereich für elastomerbasierte Dichtprofile ausgebildet, wie im Stand der Technik bekannt, sondern stellt eine echte Unterbrechung der ersten Lage im freigemachten Bereich dar.
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In einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung ist der nicht radial-ebene Anteil der Erstreckung des mindestens einen elastischen Stegbereichs zumindest eine Auslenkung aus der Ebene des Trägerbereichs der ersten Dichtungslage. Die Ebene des Trägerbereichs der ersten Dichtungslage, d. h. deren halbe Höhe, dient dabei als Bezugsebene, da sie alle Durchgangsöffnungen umgibt bzw. einschließt. Weist der Trägerbereich gegeneinander in ihrer Höhe verschobene Abschnitte auf, so ist im Zweifelsfall halbe Höhe des Trägerbereichs unmittelbar angrenzend an die Freimachung(en) maßgebilch. Auch der Trägerbereich kann lokale Prägungen aufweisen, diese nehmen aber nur einen geringen Flächenanteil ein und können somit bei der Festlegung der Ebene des Trägerbereichs vernachlässigt werden. Vorzugsweise schließt sich an diese erste Auslenkung aus der Ebene des Trägerbereichs eine Auslenkung zurück in Richtung der Ebene des Trägerbereichs oder über diese Ebene hinaus an. Hierdurch ergibt sich ein näherungsweise U- oder V-förmiger Querschnitt des Stegbereichs mit mindestens einem Biegebereich. Dieser kann dabei mit konstanter Breite radial, aber aus der Ebene ragend verlaufen. Er kann sich aber auch in seiner Breite verändern, beispielsweise verjüngen oder verdicken, oder auch schräg verlaufen. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Übergangsbereiche zwischen dem den Stegbereich enthaltenden Ausgleichsbereich und den sich anschließenden Träger- bzw. Abdichtbereichen abgerundet sind, so dass sich der Steg hier verbreitert. Die Abrundung kann dabei durchaus über den aus werkzeugtechnischen Gründen notwendigen Radius von 0,3 mm deutlich hinausgehen, beispielsweise 0,8 oder 1,2 mm betragen. Ebenso kann es vorteilhaft sein, den Stegbereich im Biegebereich zu verjüngen.
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Die Auslenkung des Stegbereichs aus der Ebene erlaubt im Zusammenspiel mit den sich abschnittsweise und vorzugsweise konzentrisch zu der abzudichtenden Fluiddurchgangsöffnung erstreckenden Freimachungen zwischen den Stegbereichen, dass sich der Abdichtbereich elastisch nach außen verformen kann. Hierdurch kann einerseits eine Ausdehnung aufgrund von starker Erwärmung des Abdichtbereichs reversibel ausgeglichen werden, wie sie etwa bei der Abdichtung von heißen Abgasen auftritt und andererseits wird dem Abdichtelement des Abdichtbereichs eine besonders gute Rückfederung verliehen, da es bei Verpressung in beide Richtungen, also nach innen und außen ausweichen kann.
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Die Auslenkung des Stegbereichs aus der Ebene des Trägerbereichs beträgt dabei mindestens 0,4 mm. Die Stegbreite beträgt über mindestens 50%, bevorzugt mindestens 80% ihres Verlaufs, d. h. ohne Berücksichtigung von Verdickungen am Randbereich des Ausgleichsbereichs oder Verengungen an der Biegestelle, zwischen 0,5 und 5 mm.
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In anderen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung ist der nicht radial-ebene Anteil der Erstreckung des mindestens einen anteilsweise sich radial erstreckenden elastischen Stegbereichs mindestens ein sich zumindest abschnittsweise quer zur Verlängerung des Radius der angrenzenden Fluiddurchgangsöffnung verlaufender Verbindungsabschnitt. Der quer verlaufende Abschnitt des Stegbereichs kann dabei geradlinig verlaufen, bevorzugt verläuft er jedoch im Wesentlichen umlaufend und besonders bevorzugt im Wesentlichen konzentrisch zur Fluiddurchgangsöffnung. In einer Vektorzerlegung der Gesamtrichtung des Verbindungsabschnitts weist dieser aber immer auch einen radialen Anteil auf.
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In einer ersten Variante dieser Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich dabei der gesamte Stegbereich im Wesentlichen s- oder z-förmig, wobei im Wesentlichen s- oder z-förmig auch gedehnte s- und z-Formen einschließt, also beispielsweise drei über rechte Winkel verbundene Abschnitte oder gar drei Abschnitte, die über Winkel von bis zu 120° fortlaufend miteinander verbunden sind. Auch brauchen im Wesentlichen s- oder z-förmige Stegbereiche keine scharfen Ecken aufzuweisen, vielmehr werden sie vorzugsweise gerundete Übergänge zeigen, da dies herstellungstechnisch bevorzugt ist. Wesentlich ist bei dieser Ausführungsform, dass der nicht radialebene Anteil beidseitig, d. h. radial innerhalb und radial außerhalb zu einer Freimachung benachbart ist. In radialer Abfolge betrachtet, d. h. unter Vernachlässigung des umlaufenden Verlaufs, weist der Stegbereich in dieser Variante ggf. einen inneren radialen Abschnitt auf oder beginnt unmittelbar am Abdichtbereich, woran sich nach einem inneren Krümmungsbereich ein im Wesentlichen konzentrisch verlaufender nicht radial-ebener Abschnitt, nämlich der Verbindungsabschnitt, anschließt, auf den wiederum ein äußerer Krümmungsbereich und ggf. ein äußerer radialer Stegbereich folgen. Die Länge des im Wesentlichen konzentrisch zur Fluiddurchgangsöffnung verlaufenden nicht radial-ebenen Abschnitts beträgt vorzugsweise ein Vielfaches der Summe der Längen der ggf. vorhandenen radialen Stegbereiche, insbesondere mindestens dem zehnfachen, vorzugsweise mindestens dem fünfzehnfachen der Summe der Längen der beiden radialen Stegbereiche.
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Der nicht radial-eben verlaufende Abschnitt kann dabei komplett in der Ebene des Trägerbereichs der metallischen Flachdichtung verlaufen, er kann jedoch auch aus der Ebene herausragen. Weiter kann dieser Verbindungsabschnitt über seinen im Wesentlichen konzentrischen Verlauf seine Breite ändern, insbesondere sich zunächst verjüngen und dann wieder verbreitern, er kann sich jedoch auch mit einer im Wesentlichen gleichbleibenden Breite erstrecken.
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In einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung enthält der Verbindungsabschnitt des Stegbereichs zwei quer zur radialen Erstreckungsrichtung verlaufende Gabelabschnitte. Der Stegbereich besteht in diesem Fall aus einem Brückenabschnitt, der den radialen Erstreckungsbereich darstellt, und zwei hierzu querverlaufenden äußeren Gabelabschnitten. Zwischen den Gabelabschnitten und dem Abdichtbereich verlaufen innere Freimachungen, die vom radialen Erstreckungsbereich des mindestens einen Stegbereichs unterbrochen sind. Grundsätzlich ist auch hier eine größere Anzahl von Stegbereichen, beispielsweise zwei oder drei vorteilhaft für eine möglichst gleichmäßige Ausdehnung des Abdichtbereichs. Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Gabelabschnitte zueinander spiegelsymmetrisch verlaufen, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn die Symmetrieachse radial verläuft. Diese beiden Faktoren tragen weiter zur Gleichmäßigkeit der Ausdehnung des Abdichtbereiches bei Verpressung bei. Benachbart zum Übergang dieser Gabelabschnitte zum Trägerbereich der metallischen Flachdichtung befindet sich eine weitere äußere Freimachung. Diese weitere äußere Freimachung ist bevorzugt ebenfalls spiegelsymmetrisch zur vorgenannten Symmetrieachse des betreffenden Stegbereichs. Der Brückenbereich als Übergang zwischen dem radialen Erstreckungsbereich und den beiden Gabelabschnitten eines Stegbereichs entspricht somit einer Gabelung, bei der die drei miteinander verbundenen Äste von Freimachungen umgeben sind. Sowohl die inneren Freimachungen als auch die äußeren) Freimachung(en) verlaufen dabei vorzugsweise im Wesentlichen konzentrisch zur Fluiddurchgangsöffnung, d. h. gekrümmt.
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Unabhängig von der Gestaltung des Ausgleichsbereichs kann das elastische Abdichtelement des Abdichtbereichs in einer ersten Gestaltung als Sicke in die erste metallische Lage eingeformt sein. Sie kann dabei als im Wesentlichen z-förmige Halbsicke oder als im Wesentlichen U-förmige Vollsicke gestaltet sein. Die Breite der Sicke beträgt im Falle von Halbsicken zwischen 2 und 4 mm, im Falle von Vollsicken zwischen 2 und 5 mm. Die Höhe der Sicke beträgt dabei im unverpressten Zustand bei Halbsicken zwischen 0,6 und 1,5 und bei Vollsicken zwischen 0,3 und 1 mm. Sie ist immer höher als das Maß, um das der nicht radial-ebene Anteil des Stegbereichs aus der Ebene des Trägerbereichs ausgelenkt ist.
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In einer alternativen Gestaltung kann das elastische Abdichtelement im unverpressten Zustand im Querschnitt einen ersten Endabschnitt aufweisen, der im Wesentlichen parallel zur Ebene der Dichtungslage verläuft und der sich an die Fluiddurchgangsöffnung anschließt. Radial nach außen schließt sich an den ersten Endabschnitt ein gegebenenfalls mehrstufiger Neigungsbereich an. Der Abdichtbereich wird nach außen abgeschlossen durch einen sich an den Neigungsbereich anschließenden zweiten Endabschnitt. Dieser zweite Endabschnitt verläuft wie der erste Endabschnitt im Wesentlichen parallel zur Ebene der Dichtungslage. Der zweite Endabschnitt grenzt an den Ausgleichsbereich an und findet somit seine Fortsetzung in dem mindestens einen Stegbereich. In den Abschnitten, in denen sich kein Stegbereich an den zweiten Endabschnitt anschließt, grenzt dieser an eine Freimachung an.
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Der Neigungsbereich weist, wenn er mehrstufig ausgestaltet ist, einen ersten Übergangsabschnitt auf, der einen ersten Winkel α zur Ebene der Dichtungslage aufspannt, also zu einer Ebene parallel zur Ebene des Trägerbereichs. Radial weiter nach außen fortschreitend folgt ein sich an den ersten Übergangsabschnitt anschließender Anstiegsabschnitt, der einen zweiten Winkel β zur Ebene der Dichtungslage aufspannt. An diesen schließt sich ein zweiter Übergangsabschnitt an, der einen dritten Winkel γ zur Ebene der Dichtungslage aufspannt. Die Winkeländerungen benötigen dabei zumindest die für die Umformung von Metallblechen üblichen Radien, die vom Material und dessen Dicke abhängig sind. Üblich sind jedoch größere Radien, um die Rückfederung zu unterstützen.
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In einer ersten Variante weist die metallische Flachdichtung genau eine metallische Lage auf. Diese kann im Hinblick auf die Temperaturbeständigkeit insbesondere im Abgasbereich von Verbrennungsmotoren, vorteilhafterweise aus einer Nickelbasislegierung hergestellt sein. Im Hinblick auf ein akzeptables Preis-Leistungsverhältnis sind jedoch häufig rostfreie, federelastische Stähle bevorzugt.
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Vorzugsweise weist die metallische Flachdichtung mindestens eine weitere metallische Lage auf. In dem Bereich, der bei Projektion der mindestens zwei Lagen der metallischen Flachdichtung in eine gemeinsame Ebene im Bereich eines Abdichtbereichs der ersten metallischen Lage liegt, ist die mindestens eine weitere Lage vorzugsweise ausgespart. Noch weiter bevorzugt ist es, wenn nicht nur der Abdichtbereich, sondern auch zumindest der innere Bereich, vorzugsweise jedoch der gesamte Ausgleichsbereich ausgespart ist und die weitere metallische Lage sich im Wesentlichen nur über den Trägerbereich der ersten Lage erstreckt. Es ist sogar möglich, dass die Aussparung bis in den dem mindestens einen Ausgleichsbereich angrenzenden Bereich des Trägerbereichs reicht.
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Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die mindestens eine weitere metallische Lage einen Verformungsbegrenzer für das in die erste metallische Lage eingeformte mindestens eine Abdichtelement bildet, dies geschieht vorzugsweise dadurch, dass die mindestens eine weitere metallische Lage eine geringere Blechstärke aufweist als die Höhe des in die erste metallische Lage eingeformten mindestens einen Abdichtelements. Sind mehr als eine weitere metallische Lage vorhanden, die jeweils zumindest im Abdichtbereich ausgespart sind, so ist die Summe aus deren Blechstärken vorzugsweise geringer als die Höhe des Abdichtelements. Die mindestens eine weitere metallische Lage liegt dabei abschnittsweise auf der ersten metallischen Lage auf, ragt aber nicht in deren Ebene hinein.
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Besondere Vorteile bietet die erfindungsgemäße metallische Flachdichtung in ihrer gerade geschilderten mehrlagigen Fortbildung bei der Abdichtung von Durchgängen von heißen Gasen, beispielsweise von heißen Abgasen von Verbrennungsmotoren. Nachdem die mindestens eine weitere metallische Lage im Bereich des Abdichtelements ausgespart ist, kommt nur die erste metallische Lage mit dem heißen Gas in Berührung. Hierbei ist es bevorzugt, dass die erste metallische Lage aus einem Material besteht, das eine größere Temperaturbeständigkeit aufweist als die mindestens eine weitere metallische Lage. Hierzu ist die erste metallische Lage vorzugsweise aus einem Werkstoff gefertigt, der einen höheren Nickelgehalt aufweist als die mindestens eine weitere Lage der metallischen Flachdichtung. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Abdichtung, da nur die erste metallische Lage aus einem teuren Werkstoff, wie etwa einer Nickelbasislegierung hergestellt wird, während die zweite und ggf. weitere Lagen aus einem kostengünstigeren Werkstoff, wie etwa Baustahl oder zumindest aus einem verglichen mit einer Nickelbasislegierung immer noch deutlich günstigeren Werkstoff wie etwa einem austenitischen Stahl hergestellt werden kann. Der Nickelgehalt der zweiten metallischen Lage, oder sollten statt einer einzigen zweiten Lage mehrere entsprechende Lagen eingesetzt werden, dieser mehreren entsprechenden Lagen beträgt weniger als 20 Gew.%, bevorzugt < 15 Gew.%, besonders bevorzugt < 13 Gew.%.
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Anstelle einer zweiten Lage, die sich beispielsweise nur im Trägerbereich der Dichtung erstreckt und hierdurch eine Aufdickung im Außenbereich der Dichtung bewirkt, kann auch die erste metallische Lage selbst im Außenbereich zumindest abschnittsweise umgefalzt und auf die erste Lage zurückgebogen sein. Hierdurch ergibt sich ebenfalls eine Aufdickung im Hinterland und Verformungsbegrenzung für das Abdichtelement. Diese Lösung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn solche Materialabschnitte umgefalzt werden können, die sonst abgestanzt und verschrottet werden würden. Bevorzugt umgeben die umgefalzten Abschnitte zumindest die Befestigungsmitteldurchgangsöffnungen mindestens abschnittsweise, so dass eine ausreichende Abstützung vorhanden ist. Der umgefalzte Bereich wird im Folgenden auch so behandelt, als wenn er eine eigenständige Blechlage wäre. Hier liegt dann anders als bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen aber Materialeinheitlichkeit zwischen erster und zweiter Dichtungslage vor. Explizit soll erwähnt werden, dass die Erfindung auch solche Ausführungsformen umfasst, die genau eine Dichtungslage und keinerlei Verdoppelungen des Materials durch Umfalzungen o. dgl. aufweisen.
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Bei allen vorgenannten Ausführungsformen ist es vorteilhaft, wenn der Verbindungsabschnitt mehrere, insbesondere zwei bis vier Stegbereiche aufweist. Vorzugsweise sind diese dabei so angeordnet, dass sie gegeneinander um einen Winkel von 360°/n relativ zum Mittelpunkt der betreffenden Fluiddurchgangsöffnung rotiert sind, wobei n der Anzahl Stegbereiche entspricht. Vorzugsweise sind dabei sämtliche Stegbereiche identisch gestaltet. Eine exzentrische Anordnung, etwa über nur einen Übergang zum Abdicht- und/oder Trägerbereich oder zwei Übergänge zum Abdicht- und/oder Trägerbereich, die nicht durch Rotation um 180° virtuell ineinander überführbar sind, ist hingegen nicht bevorzugt.
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Die Erfindung findet vorteilhafterweise Verwendung im Bereich von Verbrennungsmotoren, insbesondere im Abgasstrang, beispielsweise als Abgaskrümmerdichtung, und bei der Aufladung, beispielsweise im Bereich von Turboladern. Die Einsatztemperaturen liegen dabei bei 300 bis 500°C bei Abgaskrümmerdichtungen und, über diesen Bereich hinausgehend bis zu 1000°C im Fall von Turboladerdichtungen. Die Erfindung findet vorzugsweise Anwendung bei mehrflutigen Dichtsituationen, ist aber prinzipiell auch zur Abdichtung einer einzelnen abzudichtenden Öffnung geeignet. Die abzudichtenden Fluiddurchgangsöffnungen können rund, oval oder langlochförmig sein.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Diese Zeichnungen dienen lediglich der Illustration bevorzugter Ausführungsbeispiele, ohne dass die Erfindung auf diese beschränkt wäre. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile, so dass zur verbesserten Übersichtlichkeit zum Teil auf Wiederholungen der Bezugszeichen verzichtet wurde. In den nachfolgend erläuterten Beispielen werden eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Merkmalen und Weiterbildungen beschrieben. Diese sind nicht nur in der gezeigten Kombination gemeinsam als Weiterbildungen der Erfindung zu sehen, sondern stellen auch jeweils isoliert vom weiteren Zusammenhang des jeweiligen Beispiels Weiterbildungen der Erfindung dar. Die Abbildungen sind schematischer Natur, müssen also weder maßstäblich sein noch normgemäßen technischen Zeichnungen entsprechen. Vielmehr wurde zur Verdeutlichung von Details gerade auf die Darstellung von im Hintergrund liegenden Kanten und ähnlichem verzichtet.
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In den Zeichnungen zeigen schematisch:
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1: in neun Teilbildern eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung;
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2 und 3: in jeweils zwei Teilbildern weitere Ausführungsformen erfindungsgemäßer metallischer Flachdichtungen;
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4: in drei Teilbildern eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung;
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5: in zwei Teilbildern eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung; und
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6: einen Querschnitt eines Einzeldichtelements des Stands der Technik.
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Zunächst soll auf das in 6 im eingebauten, aber nicht verpressten Zustand dargestellte ringförmige Einzeldichtelement 101 des Stands der Technik eingegangen werden. Wie in 6 verdeutlicht, umläuft dieses Einzeldichtelement 101 die Durchgangsöffnung 106 geschlossen konzentrisch. Das Einzeldichtelement 101 ist hier mit einem gedrehten, schräg liegenden S-Profil ausgebildet. Das Einzeldichtelement ist dabei in einer Nut 190 verbaut, die gegenüber der Fluiddurchgangsöffnung 106 zurückgesetzt und durch einen Steg 191 von der Fluiddurchgangsöffnung getrennt ist. Es ist offensichtlich, dass in den wenigsten Einbausituationen eine derartige Nut 190 bereits von vornherein in den gegeneinander abzudichtenden Bauteilen vorhanden ist. Vielmehr muss sie fast immer gesondert eingebracht werden, beispielsweise eingefräst werden, so dass dieses aufwändige Abdichtkonzept gerade von Motoren- und/oder Fahrzeugherstellern nicht bevorzugt wird. Zudem ist der logistische Aufwand für Einzeldichtringe bei mehrflutigen Bauteilen sehr groß. Vielmehr benötigen Motoren- und/oder Fahrzeughersteller einfach zu transportierende und einzubauende Abdichtlösungen, die zudem keine zusätzliche Vorbehandlung der abzudichtenden Bauteile erfordern. Gleichzeitig soll die Abdichtwirkung nicht verschlechtert werden.
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1-a zeigt eine Draufsicht auf eine zweiflutige erfindungsgemäße Abgaskrümmerdichtung 1, deren beide abzudichtenden Fluiddurchgangsöffnungen, also Durchgangsöffnungen für heißes Abgas, 6, jeweils geschlossen von einem elastischen Abdichtmittel 20, im folgenden auch vereinfachend als Dichtmittel bezeichnet, umgeben werden. Die Dichtmittel 20 sind jeweils über vier radial verlaufende Stegbereiche 31 mit dem äußeren Bereich der Dichtung 1 verbunden, bzw. setzen sich über diese Stege 31 im äußeren Bereich der Dichtung 1 fort. Die Stegbereiche 31 verlaufen dabei, wie in 1-a nur angedeutet, nicht ausschließlich radial-eben, sondern weisen auch einen nicht radial-ebenen Anteil auf, sie ragen aus der Ebene des äußeren Bereichs der Dichtung heraus. Zwischen den Stegbereichen weist die Dichtungslage jeweils Freimachungen 40 auf, die sich im Wesentlichen konzentrisch um die Durchgangsöffnung 6 erstrecken. Die Stegbereiche sind dabei jeweils um 90° zueinander gedreht angeordnet und weisen identische Gestaltung auf.
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1-b zeigt prinzipiell dieselbe Draufsicht wie 1-a, hier sind jedoch die verschiedenen Funktionsbereiche der Abgaskrümmerdichtung 1 anhand unterschiedlich schraffierter Zonen näher erläutert, während die Funktionselemente nicht alle dargestellt sind. Die Fluiddurchgangsöffnungen 6 werden jeweils umlaufend von einem Abdichtbereich 2 umgeben. An diesen schließt sich, in Bezug auf die Durchgangsöffnungen 6 radial nach außen fortschreitend, jeweils ein Ausgleichsbereich 3 an. Der Vergleich der 1-a und 1-b zeigt, dass ein Ausgleichsbereich 3 bei dieser Ausführungsform einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 1 aus vier Stegbereichen 31 und vier diese trennenden Freimachungen 40 besteht. Der Trägerbereich 5 umgibt die Ausgleichsbereiche 3 und schließt auch die Durchgangsöffnungen 7 für Befestigungsmittel, also beispielsweise Schraubenlöcher, ein.
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1-c und 1-d zeigen zugehörige Querschnitte entlang der Linie A-A, also im Stegbereich aus 1-a bzw. 1-b, im unverpressten (1-c) bzw. verpressten (1-d) Zustand zusammen mit den angrenzenden Bauteilen 80, 85. Hierbei wird deutlich, dass die Abgaskrümmerdichtung 1 als dreilagige Dichtung ausgeführt ist, wobei die erste metallische Lage 11 sowohl die aus der Ebene E1 dieser Lage herausragenden Stege 31 enthält als auch das Abdichtmittel 20. Die zweite und dritte Dichtungslage 12a, 12b sind dagegen unstrukturiert, wie aus 1-c und 1-d ersichtlich. Weiter wird aus diesen Figuren deutlich, dass die zweite und dritte metallische Lage 12a, 12b der Flachdichtung 1 in den Bereichen ausgespart sind, in denen das Abdichtmittel 20 und der Steg 31 ausgebildet sind, der Innenrand 17 der zweiten Dichtungslage 12 ist also gegenüber dem Innenrand 16 der ersten Dichtungslage 11 nach außen versetzt. Die zweite und dritte Dichtungslage werden beide, wie aus 1-c und 1-d ersichtlich, vom umlaufenden Abdichtelement 20 von der eigentlichen Fluiddurchgangsöffnung 6 abgeschirmt und werden somit nicht mit den in der Durchgangsöffnung 6 strömenden heißen Abgasen beaufschlagt. Aus diesem Grunde ist es möglich, die zweite und dritte Lage 12a, 12b aus einem weniger temperaturbeständigen Werkstoff als die erste Lage 11 zu fertigen. Das Blech der zweiten und dritten Lage 12a, 12b bestehen hier aus einem ferritischen Stahl, während die erste Lage aus einer Nickelbasislegierung gebildet wird und somit einen höheren Nickelgehalt aufweist als die zweite und dritte Lage. Die Außenkanten aller drei Dichtungslagen 11, 12a, 12b verlaufen im Wesentlichen bündig.
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Die Summe der Blechstärken H12a, H12b der zweiten und dritten metallischen Lagen 12a, 12b ist deutlich größer als die der ersten metallischen Lage 11; sie beträgt ungefähr das 8,6-fache. Die Summe der Blechstärken der zweiten und dritten metallischen Lage 12a, 12b ist somit größer als die Bauhöhe H20 des Abdichtmittels 20, also der Höhe des Abdichtmittels 20 im unverpressten Zustand. Wird die metallische Flachdichtung 1 und somit das Abdichtmittel 20 verpresst, wie in 1-d dargestellt, so wird das Abdichtelement 20 maximal bis auf die Summe der Lagenstärken der drei metallischen Lagen 11, 12a und 12b verpresst. Die zweite und dritte Lage 12a, 12b wirken somit zusammen als Verformungsbegrenzer für das Abdichtelement 20 und gewährleisten, dass das Abdichtelement 20 nur innerhalb seines elastischen Bereichs verpresst wird.
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Das Abdichtelement 20 ist hier im unverpressten Zustand, wie er in 1-c dargestellt ist, mit einem überdehnten S- oder Z-förmigen Querschnitt ausgebildet. Es weist einen ersten Endabschnitt 23 auf, der unmittelbar an die Fluiddurchgangsöffnung 6 heranreicht und parallel zur Lagenebene E1 verläuft. An diesen schließt sich radial nach außen fortschreitend ein erster Übergangsabschnitt 24 an, der unter einem Winkel von ungefähr 18° nach unten abfällt. Der anschließende sogenannte Anstiegsbereich 25, der hier aber bei Betrachtung von innen nach außen abfällt, spannt einen Winkel von ungefähr 75° zur Lagenebene E1 auf, er geht radial nach außen über in einen zweiten Übergangsbereich 26, dessen Abstiegswinkel ungefähr 20° beträgt und der über einen zweiten sich ebenfalls parallel zur Lagenebene E1 erstreckenden Endbereich 27 in den Ausgleichsbereich 3 übergeht, im Schnitt entlang der Linie A-A also in einen Steg 31 mündet.
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Im verpressten Zustand, der in 1-d dargestellt ist, zeigt der erste Endbereich 23 mit einem Winkel von ca. 20° nach unten, der erste Übergangsbereich 24 verläuft im Wesentlichen parallel zur Lagenebene E1 und bildet eine Auflagefläche für das oben liegende Bauteil 80. Der Anstiegsbereich 25 weist einen abfallenden Winkel von ungefähr 65° auf, wurde beim Verpressen also deutlich abgeflacht. Der zweite Übergangsbereich 26 ist zusammen mit dem zweiten Endbereich nahezu eben verpresst und bildet die Auflagefläche für das unten liegende Bauteil 85. Die Übergangsabschnitte 24, 26 und der Anstiegsabschnitt 25 gemeinsam können auch als Neigungsbereich betrachtet werden.
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Die Lagenebene E1 ist definiert als die Ebene, die die neutrale Faser der ersten Dichtungslage 11 im Trägerbereich 5 der Dichtung 1 aufspannt, sie ist mit einer gestrichelten Linie gekennzeichnet. In 1-c und 1-d ist eine weitere Ebene, die parallel zur Lagenebene E1 verläuft, mit abwechselnd kurz und lang gestrichelter Linie angedeutet. Sie entspricht in 1-c der Ebene, durch die die neutrale Faser der ersten Dichtungslage 11 im Bereich der stärksten Auslenkung des Stegbereichs 31, also im Biegebereich 37, verläuft. Bei Vergleich der 1-c und 1-d wird deutlich, dass nicht nur das Abdichtelement 20 als solches beim Verpressen der Dichtung 1 verformt wird, sondern auch der Steg eine Verformung erfährt. Das Abdichtelement 20 drückt den Steg 31 etwas nach außen und die nach oben ragende Spitze des Steges 31 wird dabei weiter nach oben gepresst, wie sich an der Position relativ zur Ebene E2 bei Vergleich der 1-c und 1-d erkennen lässt. Das Ausmaß der Pressung des Stegbereichs 31 kann dabei auch deutlich größer sein als hier dargestellt.
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1-e und 1-f entsprechen Schnittansichten entlang der Linie B-B in 1-a und 1-b, zeigen also einen Schnitt durch einen Bereich, in dem kein Steg den Abdichtbereich 2 und den Trägerbereich 5 verbindet, sondern sich eine Freimachung 40 dazwischen befindet. Die Erläuterungen für die 1-c und 1-d lassen sich weitgehend auf die 1-d und 1-f übertragen, insbesondere in Bezug auf die Höhenverhältnisse von Dichtelement 20 und den weiteren Lagen 12a, 12b. Auch die Verpressung der Bereiche des Abdichtelements 20, die nahe der Durchgangsöffnung liegen, also des ersten Endbereichs 23, des ersten Übergangsbereichs 24 und des Anstiegsbereichs 25 ist vergleichbar. Die Bereiche, die in der Nachbarschaft der Freimachung 40 liegen, zeigen jedoch ein etwas anderes Verpressungsverhalten, da hier die Wechselwirkung mit dem Stegbereich entfällt. Aus diesem Grunde steht der zweite Endbereich 27 auch wesentlich stärker nach oben ab, als dies im Übergangsbereich zum Steg in 1-d der Fall war. Ein Vergleich der Freimachungen 40 in 1-e und 1-f verdeutlicht, dass das Abdichtelement bei Verpressung nach außen ausweicht, die Breite der Freimachung 40 beträgt im verpressten Zustand, der in 1-f dargestellt ist, nur noch knapp 90% der Breite der Freimachung 40 im unverpressten Zustand, den die 1-e wiedergibt. Dies zeigt auch, dass die Erstreckung von Abdicht-, Ausgleichs- und Trägerbereich nicht starr ist, sondern sich die Grenzen je nach Verpressungszustand etwas verschieben können.
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1-g bis 1-i illustrieren mögliche Gestaltungsmöglichkeiten des Stegbereichs 31, also des Ausschnitts G der 1-a, wobei hier jeweils eine Draufsicht bzw. Projektion des Stegbereichs 31 dargestellt ist. Sämtliche dargestellte Gestaltungsmöglichkeiten entsprechen in ihrer Schnittdarstellung den 1-c und 1-d. 1-g zeigt eine einfache Gestaltung, bei der sich der Steg überwiegend geradlinig mit konstanter Breite zwischen dem Abdichtbereich 2 und dem Trägerbereich 5 erstreckt. Der Biegebereich 37 liegt auf halbem Abstand zwischen Abdichtbereich 2 und Trägerbereich 5. Lediglich die Übergangsbereiche vom Steg zu Abdicht- und Trägerbereich, d. h. die endständigen Bereiche des Stegs 31 verbreitern sich etwas, wobei der so entstehende Radius 38 überwiegend der Notwendigkeit geschuldet ist, Ecken von Werkzeugstempeln abzurunden, um eine möglichst hohe Werkzeugstandzeit zu erreichen.
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In 1-h hingegen ist der Radius 38 größer gestaltet, insbesondere nimmt der abgerundete Bereich 38 einen wesentlich größeren Erstreckungsanteil der Länge des Steges 31 ein, er zieht sich über die beiden äußeren Viertel der Länge des Steges 31. 1-i stellt noch eine weitere Auslegungsmöglichkeit für den Stegbereich 31 dar. Wie im Ausführungsbeispiel der 1-g liegt der Biegebereich 37 auf halber Länge des Steges 31, die Radien 38 gehen kaum über das hinaus, was werkzeugtechnische Mindestabrundung ist. Im Biegebereich 37 weist der Steg 31 jedoch beidseitig abgerundete Einkerbungen 39 auf, die die Biegebewegung des Steges beim Verpressen erleichtern und gleichzeitig dafür sorgen, dass der Biegebereich als Sollbruchstelle wirken kann, so dass ggf. ein Abbrechen nur an einer Stelle auftritt, nicht jedoch an mehreren Linien. So kann verhindert werden, dass kleinere Abschnitte losbrechen und zu Beschädigungen führen.
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2 stellt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung dar. In 2-a ist eine Teildraufsicht auf die Dichtung 1 gezeigt, in der zwei Fluter einer Abgasturboladerdichtung zu sehen sind. Die Schnittdarstellung der 2-b entspricht der Linie C-C in 2-a. 2-a verdeutlicht, dass die beiden Ausgleichsbereiche 3 hier jeweils aus vier jeweils zweifach abgewinkelten elastischen Stegbereichen sowie vier ebenfalls zweifach abgewinkelten Freimachungen 40 bestehen. Die Form des zweifach abgewinkelten elastischen Stegbereichs entspricht dabei in Draufsicht einem gezerrten z. Die gezeigte Form soll im Sinne dieser Erfindung als im Wesentlichen s- oder z-förmig betrachtet werden. Jeder dieser elastischen Stegbereiche umfasst dabei einen inneren überwiegend radialen Erstreckungsbereich 32, einen im Wesentlichen konzentrisch zur Durchgangsöffnung 6 verlaufenden Verbindungsabschnitt 33 und einen äußeren überwiegend radialen Erstreckungsbereich 34. Dazwischen lassen sich jeweils kurze Krümmungsbereiche erkennen, die den jeweiligen Übergang bilden und kein eigenes Bezugszeichen aufweisen. Der Verbindungsabschnitt 33 stellt hier somit den nicht radial-ebenen Anteil der Erstreckung des elastischen Stegbereichs dar. Die vier Stegbereiche erstrecken sich hier jeweils über knapp 90° des Kreisumfangs der Durchgangsöffnung 6, während sich die vier Freimachungen 40 jeweils über knapp 180° dieses Kreisumfangs erstrecken. Analoge Ausgleichselemente können auch mit einer abweichenden Anzahl von Stegbereichen ausgeführt werden, allgemein mit n Stegbereichen. Die Erstreckung eines Stegbereichs beträgt dann knapp 360°/n und die der Freimachungen 720°/n. Die innere Freimachung 40a scheidet dabei einen ersten elastischen Stegbereich vom Abdichtbereich 2, während die äußere Freimachung 40c den zum vorgenannten Stegbereich im Uhrzeigersinn nächstliegenden Stegbereich zum Trägerbereich 5 abgrenzt. Durch die Draufsicht der 2-a ist der Innenrand 17 der zweiten Lage 12 zu erkennen, wie in 1 ist die zweite Lage 12 gegenüber der ersten Lage größer ausgeschnitten.
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Die Schnittdarstellung der 2-b schneidet die Flachdichtung 1 in einem Bereich, in dem nur eine Freimachung 40 erkennbar ist, nämlich in einem Bereich 40b, in dem die Freimachung nach außen biegt und so als Mittelglied der zweifach gewinkelten Freimachung die innere Freimachung 40a mit der äußeren Freimachung 40c verbindet. Umlaufend betrachtet liegt diese Freimachung in dem Bereich zwischen zwei überwiegend radial verlaufenden Stegbereichen; somit ist der Steg in dieser Schnittdarstellung nicht zu erkennen und der Ausgleichsbereich besteht nur aus der Freimachung 40.
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Das Dichtelement 20 ist hier als nach unten ausgelenkte Vollsicke ausgebildet. Der die Fluiddurchgangsöffnung umgebende Rand 16 der ersten Dichtungslage 11 verläuft in der Ebene E1 dieser Dichtungslage, die durch die Lage im Trägerbereich 5 definiert ist. Auf einen in dieser Ebene E1 verlaufenden Randabschnitt folgt beginnend am inneren Sickenfuß 28a der Anstieg der inneren Sickenflanke 29a. Das unten liegende Sickendach 21 bildet im verpressten Zustand die Auflagefläche für das hier nicht gezeigte untere abzudichtende Bauteil. Radial nach außen schließen sich eine weitere Sickenflanke 29b und ein Sickenfuß 28b an, die in einen Abschnitt münden, der wieder in der Ebene E1 verläuft.
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Hier ist die zweite Lage 12 als Blech mit H12 = 1 mm Lagendicke ausgebildet, während die erste Lage 11 eine Blechstärke von 0,25 mm aufweist. Die Höhe der Sicke im unverpressten Zustand ist größer als die Lagenstärke der zweiten Lage 12, so dass die zweite Lage wie schon im vorhergehenden Ausführungsbeispiel als Verformungsbegrenzer für das Dichtelement 20 fungiert. Der innere Rand 17 der zweiten Lage 12 der Flachdichtung 1 ist radial zur Freimachung 40 beabstandet, spart somit sogar einen Teil des Trägerbereichs 5 der ersten Lage 11 aus und liegt somit radial deutlich weiter außen als die Sicke. Wie im Beispiel der 1 schirmt die Sicke 20 die zweite Lage 12 von aggressiven Abgasen ab und kann somit aus einem weniger temperaturbeständigen Werkstoff gefertigt werden.
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Das dritte Ausführungsbeispiel, das in 3 dargestellt ist, kombiniert in einer einflutigen Abgasrohrflanschdichtung 1 einen Abdichtbereich 2, der ähnlich dem Abdichtbereich 2 des Ausführungsbeispiels der 1 gestaltet ist, mit einem Ausgleichsbereich 3, der einem einzelnen Ausgleichsbereich 3 der 2 entspricht. Hier ist die Dichtung 1 jedoch mit nur einer metallischen Lage 11 ausgebildet und insbesondere zum Verbau bei Bauteilen vorgesehen, die eine Nut zur Aufnahme des Abdicht- und ggf. auch eines inneren Abschnitts des oder des gesamten Ausgleichsbereichs aufweist. Alternativ kann natürlich auch die hier dargestellte Ausführungsform mit einer zweiten oder weiteren unstrukturierten Lagen ergänzt werden, wenn keine entsprechenden Nuten im Einbauraum vorhanden sind.
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Der Schnitt der 3-b liegt anders als der der 2-b im einem Bereich, in dem er sowohl eine innere Freimachung 40a, einen Verbindungsabschnitt 33 eines elastischen Stegbereichs als auch eine äußere Freimachung 40c schneidet; er erstreckt sich entlang der Linie D-D der 3-a. 2-b und 3-b können bei Vernachlässigung der zweiten Lage 12 zum besseren Verständnis der Gestaltung des Ausgleichsbereichs 3 gemeinsam betrachtet werden.
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In 3-b sind nun auch die Winkel α bis γ eingezeichnet, die die verschiedenen Abschnitte des Abdichtelements 20 zur Ebene der erste Dichtungslage 11 oder zu dieser benachbarten Ebenen aufspannen. Hier betragen die Winkel α und γ, unter denen sich die Übergangsabschnitte 24 und 26 erstrecken, ungefähr 30°. Der Winkel β, mit dem sich der Anstiegsabschnitt erhebt, beträgt dagegen über 80°. Der Bereich, den die Übergangsabschnitte 24, 26 und der Anstiegsabschnitt 25 gemeinsam aufspannen, kann auch als Biegebereich betrachtet werden. Wird das Abdichtelement 20 verpresst, so kann es sich sowohl in Richtung der Fluiddurchgangsöffnung 6 verformen als auch in Richtung des Ausgleichsbereichs 3 und verkleinert dabei die Freimachungen 40a und 40c. Dabei kann es bei einer Gestaltung des Ausgleichsbereichs 3 wie in 3 zu einer leichten Torsion des Abdichtbereichs 2 kommen, da die elastischen Stegbereiche nach außen bewegt werden und dabei die inneren radialen Erstreckungsbereiche 32 mitziehen.
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4 zeigt in drei Teilfiguren eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 1. Es handelt sich bei der metallischen Flachdichtung 1 um eine vierflutige Abgaskrümmerdichtung, die über eine Vielzahl von runden und eine langlochförmige Durchgangsöffnungen 7 für Befestigungsmittel an den abzudichtenden Bauteilen 80, 85 bzw. durch diese hindurch befestigt wird.
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Abdichtbereich 2 und Ausgleichsbereich 3 einer einzigen Abgasdurchgangsöffnung 6 sind in 4-b im Detail dargestellt. Der Abdichtbereich 2 ist vergleichbar den Abdichtbereichen 2 in 1 und 3 ausgestaltet. Der Ausgleichsbereich besteht hier nun aus drei sich bereichsweise radial erstreckenden Stegbereichen, die jeweils neben dem inneren radialen Erstreckungsbereich 32, auch als ungegabelter Bereich bezeichnet, einen Verbindungsabschnitt aufweisen, der sich auf zwei Gabelabschnitte 35a, 35b aufteilt, die sich aus dem radialen Erstreckungsbereich 32 zu beiden Seiten, im Wesentlichen konzentrisch zur Durchgangsöffnung 6, fortsetzen. Die Gabelabschnitte 35a, 35b bilden dabei den nicht radial-ebenen Anteil der elastischen Stegbereiche. Die beiden Gabelabschnitte 35a, 35b gehen über einen Übergangsbereich 36 in den Trägerbereich 5 über. Die beiden Gabelabschnitte sind zum Abdichtbereich hin durch innere Freimachungen 40a vom Abdichtbereich abgetrennt. Die inneren Freimachungen 40a erstrecken sich dabei über knapp 120°, oder allgemein ausgedrückt bei n der Anzahl sich bereichsweise radial erstreckender elastischer Stegbereiche um knapp 360°/n. Die äußeren Freimachungen 40c erstrecken sich jeweils im Wesentlichen konzentrisch zur Abgasdurchgangsöffnung 6 und bei umlaufender Betrachtungsweise beidseitig zu einer Verlängerung des radialen Erstreckungsbereichs 32 des elastischen Stegbereichs. Ihre umlaufende Erstreckung beträgt dabei ungefähr 1/9 des Kreisumfangs, oder allgemeiner ausgedrückt 360°/3n. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erstrecken sich die äußeren Freimachungen 40c ebenso wie die inneren Freimachungen 40a spiegelsymmetrisch zu einer Achse S durch den Mittelpunkt der Fluiddurchgangsöffung 6, die auch durch die Mittellinie des radialen Erstreckungsbereichs 32 des elastischen Stegbereichs verläuft.
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Das Zusammenspiel von innerer und äußerer Freimachung 40a, 40b und dazwischen im Wesentlich konzentrisch zur Durchgangsöffnung 6 verlaufenden Gabelabschnitte 35a, 35b erlaubt es, dass der radiale Erstreckungsbereich 32 des elastischen Stegbereichs bei Verpressung des Abdichtelements 20 nach außen verdrängt wird, die inneren und äußeren Freimachungen 40a, 40b werden dabei verkleinert, die Gabelabschnitte 35a, 35b verschieben sich nach außen.
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Der Querschnitt der 4-c verdeutlicht, dass die metallische Flachdichtung 1 aus einer ersten Lage 11 besteht, die in ihrem Querschnitt im Wesentlichen der einzigen Lage der 3-b entspricht, hier ist allerdings eine zweite Lage 12 ergänzt, die der zweiten Lage des Ausführungsbeispiels der 2 vergleichbar ist. Zudem ist die metallische Flachdichtung 1 hier in ihrem verpressten Zustand zwischen den beiden Bauteilen 80, 85 dargestellt, so dass die Winkel der verschiedenen Bereiche des Abdichtelements 1 denen der 1-d ähnlich sind, insbesondere ragt der erste Endabschnitt vom Bauteil 85 weg nach oben. In der Draufsicht der 4-a und 4-b wurde aus Klarheitsgründen auf die Andeutung der Innenkanten der zweiten Lage 12 verzichtet.
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5 zeigt in zwei Teilbildern ein weiteres Ausführungsbeispiel einer einflutigen erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 1, deren Fluiddurchgangsöffnung 6 oval ausgeführt ist. Jeder der vier elastischen Stegbereiche des Ausgleichsbereichs 3 ist ähnlich wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel aus einem inneren radialen Erstreckungsbereich 32 mit einem Verbindungsabschnitt und zwei hierzu sich seitlich fortsetzenden Gabelabschnitten 35a, 35b aufgebaut, wobei sich die Gabelabschnitte 35a, 35b hier allerdings im Wesentlichen geradlinig erstrecken. Während die inneren Freimachungen 40a jeweils überwiegend konzentrisch zur ovalen Durchgangsöffnung 6 verlaufen, erstrecken sich die äußeren Freimachungen 40c mit einer nur sehr geringen Krümmung. Der Querschnitt entlang Linie H-H in 5-a ist in 5-b dargestellt. Hierbei wird deutlich, dass diese Flachdichtung 1 aus nur einem einzigen Metallblech besteht. Das Metallblech ist aber an seinem Außenrand mittels eines Falzes 13 auf sich selbst umgebogen, der umgebogene Abschnitt dieses Bleches wird daher wie eine zweite Lage 12 behandelt. Das elastische Abdichtelement 20 besteht aus einer in die Blechlage 11 eingeprägten Halbsicke, die sich mit einer Flanke 29 zwischen zwei Sickenfüßen 28a, 28b erstreckt. Der umgefaltete Bereich der Blechlage wirkt als Verformungsbegrenzer für die Halbsicke.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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