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Die Erfindung betrifft ein metallisches Dichtungsbauteil, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit zwei Außenlagen und zumindest einer zwischen den beiden Außenlagen angeordneten Zwischenlage, wobei die Zwischenlage eine Durchgangsöffnung aufweist und die beiden Außenlagen bevorzugt im Bereich der Durchgangsöffnung der Zwischenlage mit einem Verbindungsmittel miteinander verbunden sind.
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Bei mehrlagigen Dichtungsbauteilen, beispielsweise Zylinderkopfdichtungen, müssen die unterschiedlichen Lagen des jeweiligen Dichtungsbauteils miteinander verbunden werden, um als einheitliches Teil transportiert und eingebaut werden zu können. Dabei ist es erforderlich, nicht oder zumindest nur einseitig aufzudicken, das heißt, wenn beispielsweise die Verbindung der unterschiedlichen Lagen durch eine Nietverbindung realisiert wird, darf diese höchstens einseitig auftragen. Entsprechend wird die Niete hier im bekannten Stand der Technik einseitig vertieft angeordnet. Um eine solche Vertiefung zu ermöglichen, wird in zumindest einer der Lagen die hierzu benötigte Öffnung einerseits so groß ausgeführt, dass sie einen vertieften Bereich, der der mindestens einen anderen Lage aufnehmen kann. Andererseits wird die Öffnung üblicherweise noch größer ausgeführt, um beispielsweise herstellungsbedingte, Toleranzen auszugleichen. Dies bringt es mit sich, dass die Lagen relativ zueinander beim Einbringen des Verbindungselements verschoben sind und die Abdichtelemente der verschiedenen Lagen hierdurch falsch zueinander positioniert sind, so dass die Dichtfunktion nicht gewährleistet ist.
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Die
DE 19 637 356 C1 zeigt eine metallische Flachdichtung für Verbrennungskraftmaschinen. Diese besteht aus einem Laminat aus mehreren Platten, die über Vorsprünge, die als Zungen ausgebildet sind, miteinander verbunden sind. Diese Zungen erstrecken sich durch Durchgangsöffnungen oder um Randausnehmungen in den jeweiligen benachbarten Platten.
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Die
DE 10 2013 008 280 A1 zeigt eine metallische Dichtung, die ebenfalls mindestens zwei Dichtungslagen aufweist. Diese Dichtungslagen weisen mindestens eine Mediendurchgangsöffnung sowie eine Öffnung für die Aufnahme eines Verbindungselements auf. Im Bereich einer Öffnung für die Aufnahme eines Verbindungselements weisen benachbarte Lagen dabei über Laschen auf, die Ausnehmungen, die in der jeweiligen benachbarten Lage vorhanden sind, durchgreifen.
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Die
DE 20110331 U1 offenbart eine Metalldichtung mit mindestens einem ersten und einem zweiten Dichtungsblech. Das erste Dichtungsblech weist eine Lasche auf, die durch eine Aussparung in dem zweiten Dichtungsblech geführt ist und das zweite Dichtungsblech hintergreift.
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Die
DE 20 2006 014 072 U1 offenbart eine Turboladerdichtung mit mindestens einer metallischen Dichtungslage, die eine Abgasöffnung aufweist. In der metallischen Dichtungslage ist eine in ihrer Höhe verformbare Dichtsicke sowie ein Verformungsbegrenzer zum Begrenzen der Verformung der Dichtsicke vorgesehen. Die Höhe des Verformungsbegrenzers variiert um die Abgasöffnung herum derart, dass die Abdichtfunktion bei Temperaturen von 800 °C und höher aufrechterhalten wird.
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Die JP S57- 190 738 A offenbart eine Verbindungstechnik für benachbarte Lagen einer metallischen Mehrlagendichtung. Hierzu weisen die Lagen Zungen auf, die aus der jeweiligen Lagenebene hervorstehen und in entsprechende Aussparungen in der benachbarten Lage eingreifen. Dabei hintergreifen sich Zungen verschiedener Lagen gegenseitig.
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Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, bei einem mehrlagigen Dichtungsbauteil eine sichere Verbindung der unterschiedlichen Lagen sowohl in der als Horizontalebene bezeichneten Haupterstreckungsebene des Dichtungsbauteils als auch quer hierzu zu gewährleisten und ein Verschieben der unterschiedlichen Lagen in der Horizontalebene des Dichtungsbauteils zu verhindern. Weiterhin ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verbrennungsmotor und ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Dichtungsbauteil zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Ein Aspekt betrifft ein metallisches Dichtungsbauteil, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bevorzugt für einen Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors, mit zwei Außenlagen und zumindest einer zwischen den beiden Außenlagen angeordneten Zwischenlage. Die Zwischenlage kann dabei flächig an den Außenlagen anliegen. Die Haupterstreckungsebenen der unterschiedlichen Lagen verlaufen bevorzugt parallel. Die Haupterstreckungsebene des Dichtungsbauteils, die Horizontalebene, kann dabei durch die Haupterstreckungsebene des Dichtungsbauteils in dem Bereich vorgegeben sein, in welchem die Lagen flächig aneinander anliegen, und welcher insbesondere die im nächsten Absatz eingeführte Durchgangsöffnung aufweist.
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Die Zwischenlage weist dabei eine Durchgangsöffnung auf und die beiden Außenlagen sind mit einem Verbindungsmittel, beispielsweise einer Niete, miteinander verbunden. Das Verbindungsmittel ist zumindest teilweise in der Durchgangsöffnung der Zwischenlage angeordnet.
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Dabei können beispielsweise statt einer einzigen dickeren Zwischenlage auch eine Kombination aus zwei dünneren Zwischenlagen verwendet werden. Es ist auch möglich, eine dickere Zwischenlage mit einer dünneren Zwischenlage zu kombinieren. Die jeweiligen dünneren Zwischenlagen können dabei außerhalb eines Verbindungsbereiches, das heißt außerhalb eines Bereichs des Dichtungsbauteils, welcher der Verbindung der unterschiedlichen Lagen dient und in welchem auch die Durchgangsöffnung der Zwischenlage angeordnet ist, als Glattlagen oder auch als strukturierte Lagen ausgebildet sein. Bevorzugt sind die dickeren Zwischenlagen dabei vollständig oder zumindest außerhalb des Verbindungsbereiches als Glattbleche oder -lagen ausgeführt. Für die Zwischenlagen gibt es darüberhinaus weitere Gestaltungsmöglichkeiten, die weiter unten genauer beschrieben werden. Bei der Verwendung von mehreren Zwischenlagen kann dabei der weiter unten beschriebene Bezug auf die Dicke der Zwischenlage sich auf die Gesamtdicke der Zwischenlagen beziehen. Auch die jeweiligen Außenlagen können durch eine jeweilige Außenlagenkombination aus beispielsweise zwei Außenblechen ersetzt werden, wie weiter unten genauer beschrieben.
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Die zumindest eine Zwischenlage weist dabei zumindest einen, bevorzugt mehrere, in die Durchgangsöffnung hineinragenden Flügel, welcher auch als Zunge bezeichnet werden kann, auf. Mit „hineinragend“ kann hier und im Folgenden beschrieben sein, dass es zumindest eine Verbindungsgerade zwischen zwei unterschiedlichen auf einem Rand der zugeordneten (Durchgangs-) Öffnung liegenden Punkte gibt, welche durch das hineinragende Element verläuft. Die Menge aller Punkte innerhalb der zugeordneten (Durchgangs-) Öffnung ist dann eine im mathematischen Sinne nichtkonvexe Menge von Punkten in einem euklidischen Raum.
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Die beiden Außenlagen weisen jeweils eine dem zumindest einen Flügel zugeordnete Öffnung auf, in welche der Flügel zumindest teilweise hineinragt, wobei sowohl der Flügel als auch die zugeordneten Öffnungen jeweils eine Führungsflanke aufweisen, und durch einen Abstand der Führungsflanken der Außenlagen zu der Führungsflanke der Zwischenlage in Haupterstreckungsebene des Dichtungsbauteils ein Spiel zwischen der Zwischenlage und den Außenlagen bestimmt ist. Die Führungsflanken der Außenlagen sind somit entgegengesetzt zur Führungsflanke der Zwischenlage orientiert. Die Orientierung ist dabei durch jeweilige Normalenvektoren auf einer Oberfläche der Führungsflanken bestimmt. Bevorzugt verlaufen die Normalenvektoren in der Haupterstreckungsebene des Dichtungsbauteils.
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Insbesondere können die Führungsflanken der Außenlagen dabei jeweils in Anlage zu der Führungsflanke der Zwischenlage angeordnet sein, was einem Spiel von Null zwischen der Zwischenlage und den Außenlagen entspricht. Dies würde also eine im Rahmen der Fertigungstoleranzen spielfreie Zentrierung der Lagen zueinander realisieren. Ein von Null verschiedenes Spiel bringt dabei jedoch herstellungstechnische Vorteile, da die unterschiedlichen Lagen leichter ineinander gefügt werden können.
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Das hat den Vorteil, dass das Spiel zwischen den verschiedenen Lagen und damit die Genauigkeit der Zentrierung der Lagen im Gegensatz zum Stand der Technik nicht durch das Verbindungsmittel, welches primär zur Fixierung der Lagen senkrecht zur Haupterstreckungsebene gedacht ist, vorgegeben ist, sondern spezifisch durch die Geometrie der Außenanlagen bestimmt und damit unabhängig von dem genutzten Verbindungsmittel vorgebbar ist. Dadurch kann das Spiel wesentlich genauer vorgegeben werden und ist von den Eigenschaften des Verbindungsmittels unabhängig, welches daher besser auf seine eigentliche Aufgabe, nämlich das Verbinden und Fixieren der unterschiedlichen Lagen senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Dichtungsbauteils, optimiert werden kann. Auch wird der Einfluss weiterer möglicherweise schwer zu kontrollierender Parameter, wie beispielsweise ein Reibungskoeffizient zwischen den unterschiedlichen Lagen, durch die beschriebene Lösung umgangen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zumindest eine Zwischenlage (jeweils) zumindest im Verbindungsbereich, also im Verbindungsbereich oder vollständig, eine flache Lage ist. Insbesondere können hier und auch allgemein bei einer nicht flachen Zwischenlage die in die Durchgangsöffnung hineinragenden Flügel flach, also nicht abgekröpft sein und sich entsprechend nicht aus der Haupterstreckungsebene der Zwischenlage erheben. Zumindest eine der Außenlagen, bevorzugt beide Außenlagen, sind dabei zumindest im Verbindungsbereich des Dichtungsbauteils eine gekröpfte Lage, welche sich mit einem abgekröpften Bereich, welcher sich bevorzugt parallel zu Horizontalebene erstreckt, in die Durchgangsöffnung der Zwischenlage hinein erstreckt. Die dem zumindest einen Flügel zugeordnete Öffnung der Außenlage oder der Außenlagen ist dabei bevorzugt in dem Bereich der Kröpfung angeordnet, also zwischen dem abgekröpften Bereich und einem Umgebungsbereich des Verbindungsbereiches, welcher sich versetzt zu dem abgekröpften Bereich in der Horizontalebene erstreckt.
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Die Kröpfung kann gezielt durch ein Vorprägen erleichtert sein, alternativ kann aber auch ohne Vorprägen der Lagen im Bereich der Durchgangsöffnung die gewünschte Kröpfung im Verbindungsprozess durch das Verbindungsmittel, beispielsweise durch das Nieten und damit verbundene Zusammenpressen erfolgen. Der abgekröpfte Bereich muss also nicht für eine elastische Verformung ausgebildet sein. Der abgekröpfte Bereich kann sich in die Haupterstreckungsebene der Zwischenlage erstrecken, insbesondere in die Haupterstreckungsebene der Zwischenlage im Verbindungsbereich, hinein.
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Das hat den Vorteil, dass die jeweiligen Führungsflanken besonders einfach in die vorgesehene Position zueinander gebracht werden können, da üblicherweise die Außenlagen dünner ausgeführt sind als die Zwischenlage und daher die entsprechende Verformung sogar ohne ein Vorprägen mit besonders geringem fertigungstechnischem Aufwand erzielt werden kann. Sind die Außenlagen bereits vorgeprägt, so erleichtert dies vor dem Verbinden durch das Verbindungsmittel die Zentrierung der Lagen zueinander, was seinerseits eine fertigungstechnisch vorteilhafte Alternative ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Zwischenlage zumindest zwei, bevorzugt drei, in die Durchgangsöffnung hineinragende Flügel aufweist und die Außenlagen jeweils zumindest zwei, bevorzugt drei den jeweiligen Flügeln zugeordnete Öffnungen aufweist. Das hat den Vorteil, dass in jedem Verbindungsbereich, gerade bei ausgedehnteren Dichtungsbauteilen, welche in mehreren unterschiedlichen Verbindungsbereichen durch ein jeweiliges Verbindungsmittel miteinander verbunden sind, bereits in jedem der Verbindungsbereiche eine vollständige, also in sämtliche Richtungen der Horizontalebene wirkende Zentrierung und Verrutschsicherung erreicht werden kann. Gerade drei Flügel mit zugeordneten Öffnungen haben sich hier als günstig erwiesen, da so besonders geringe Anforderungen an die Führungsflanken gestellt werden, insbesondere diese besonders kurz ausgeführt sein können, ohne dass die Genauigkeit der Zentrierung leidet. Die kurze Ausführung der Führungsflanken erleichtert jedoch wiederum das Ineinandersetzen der unterschiedlichen Lagen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Führungsflanken der Zwischenlage und/oder der Außenlage(n) in einer Projektion auf die Haupterstreckungsebene des Dichtungsbauteils jeweils zumindest abschnittsweise Teil eines jeweiligen Kreisbogens (bevorzugt mit gemeinsamem Mittelpunkt) sind, insbesondere die Führungsflanken der Außenlagen zumindest abschnittsweise Teil eines kleineren ersten Kreisbogens und die Führungsflanken der Zwischenlage zumindest abschnittsweise Teil eines größeren zweiten Kreisbogens. Der Unterschied der jeweiligen Kreisradien bestimmt dabei das oben beschriebene Spiel. Insbesondere können die Führungsflanken dabei jeweils zumindest abschnittsweise Teil eines Kreisbogens sein, welcher weniger als 45°, bevorzugt weniger als 30°, möglicherweise auch weniger als 15° des Kreisbogens einnimmt. Alternativ können die Führungsflanken der Zwischenlage und/oder die Führungsflanken der Außenlagen in einer Projektion auf eine Haupterstreckungsebene des Dichtungsbauteils je-weils zumindest abschnittsweise auf einer Geraden verlaufen.
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Das hat einerseits den Vorteil, dass über Vorgabe der unterschiedlichen Radien bzw. Geradenverläufe besonders leicht ein vorgegebenes Spiel, gegebenenfalls ein Spiel von null, zwischen den unterschiedlichen Lagen eingestellt werden kann. Andererseits werden Verschiebekräfte, welche zwischen den unterschiedlichen Lagen auftreten, besonders gleichmäßig auf den Führungsflanken verteilt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Außenlagen jeweils einen ebenen, bevorzugt ringförmigen Bereich aufweisen, welcher zu der jeweiligen Haupterstreckungsebene der Außenlage parallel versetzt und in der Durchgangsöffnung der Zwischenlage angeordnet ist. Dieser ebene, bevorzugt ringförmige Bereich, kann der gekröpfte Bereich sein, welcher zur Haupterstreckungsebene der Außenlage, worunter hier insbesondere die Haupterstreckungsebene der Außenlage in dem Verbindungsbereich verstanden werden kann, versetzt parallel angeordnet ist. Etwaige gesickte oder sonstige aus der horizontalen Ebene herausragende Elemente, welche fern des jeweiligen Verbindungsbereichs des Dichtungsbauteils und damit der Lagen angeordnet sind, beispielsweise an einem Rand der Außenlagen, sollen bei der Bestimmung der Haupterstreckungsebene nicht berücksichtigt sein.
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Das hat den Vorteil, dass eine besonders stabile Zentrierung erreicht wird sowie durch das Verbindungsmittel die beiden Außenlagen besonders gut miteinander verbunden werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante können die Außenlagen in der Durchgangsöffnung der Zwischenlage mit einer Niete als Verbindungsmittel miteinander verbunden sein. Das hat den Vorteil, dass die bestehenden Fertigungsanlagen nicht oder kaum an die neue Verbindungs- und Zentrierungstechnologie angepasst werden müssen.
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In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Außenlagen in der Durchgangsöffnung der Zwischenlage mit einer Schweißnaht oder einem Schweißpunkt als Verbindungsmittel miteinander verbunden sind. Das hat den Vorteil der Bauteilreduzierung und damit der vereinfachten Fertigung.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zumindest eine Zwischenlage, also die Zwischenlage oder die Zwischenlagen insgesamt, dicker ist als die beiden Außenlagen zusammen, insbesondere zumindest 1,5 mal, bevorzugt 2 mal so dick. Das hat den Vorteil einer besonders großflächigen Anlage der Außenlagen in der Zwischenlage und damit einer besonders zuverlässigen, stabilen Zentrierung.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass die Anordnung der Außenlagen, insbesondere die Anordnung der Außenlagen mit der Zwischenlage, also ohne Berücksichtigung der Verbindungsmittel, in der Durchgangsöffnung und einem sich an die Durchgangsöffnung anschließendem Bereich eine parallel zur Haupterstreckungsebene des Dichtungsbauteils verlaufende Symmetrieebene aufweist. Die Anordnung der Außenlagen kann in dem Verbindungsbereich, also in der Durchgangsöffnung und einem sich an die Durchgangsöffnung anschließenden Bereich auch eine n-zählige Drehsymmetrie aufweisen, wobei n der Anzahl der Flügel entspricht. Es ist aber auch möglich, zur Sicherung gegen eine ungewollte Rotation, beispielsweise gegen eine fehlerhafte Montage, einen Flügel länger auszuführen, also weiter in die Durchgangsöffnung hineinragend auszuführen als den oder die anderen Flügel, und auch die Aussparungen entsprechend in der Größe anzupassen, so dass der eine, längere Flügel ausschließlich in die eine zugeordnete Öffnung oder Aussparung hineinragen kann. Das hat den Vorteil, dass die Außenlagen zumindest bereichsweise gleich ausgebildet sein können, beziehungsweise eine vereinfachte Fertigung möglich ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Öffnung zumindest einer, bevorzugt beider, Außenlagen auf der der Durchgangsöffnung näheren und/oder nächsten Seite durch eine Führungsflanke begrenzt wird. Diese Anordnung der Führungsflanke ist besonders vorteilhaft, da sie eine besonders genaue Führung ermöglicht.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Führungsflanken einer oder beider Außenlagen in Anlage an die Führungsflanke der Zwischenlage angeordnet sind. Das hat den Vorteil, dass eine spielfreie Zentrierung oder Verrutsch-Sicherung in die entsprechenden Richtungen senkrecht zur Führungsflanke, d.h. in der Horizontalebene, realisiert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens eine, vorzugsweise beide Außenlagen jeweils zumindest eine elastische Sicke aufweisen. Die jeweilige elastische Sicke oder elastischen Sicken können dabei jeweils eine oder mehrere Fluiddurchgangsöffnungen umschließen. In diesem Anwendungsbereich ist die genaue Zentrierung besonders vorteilhaft, da hier die Positionierung der elastischen Sicke(n) über die genaue Zentrierung der Lagen ebenfalls besonders genau vorgegeben werden kann.
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In bevorzugten Ausführungsformen kann das Dichtungsbauteil als Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, oder Getriebesteuerplatte oder Abgaskrümmerdichtung oder sonstige Flachdichtung im Abgasstrang eines Verbrennungsmotors ausgebildet sein. Da in diesen Bereichen Mehrlagendichtungen besonders verbreitet sind, ist auch die genaue Zentrierung und Rutschsicherung hier besonders erstrebenswert.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Zwischenlage mindestens einen Außenbereich aufweist, welcher von dem Verbindungsbereich verschieden ist, beispielsweise ein Randbereich sein kann, der aus der Ebene herausragt, in welcher sich der zumindest eine Flügel der Zwischenlage erstreckt. insbesondere kann der Außenbereich ein Bereich mit einer thermischen Abschirmfunktion sein, und die Zwischenlage dann als Abschirmlage oder Abschirmblech bezeichnet werden. Die Zwischenlage kann sich also in dem Außenbereich aus der beschriebenen Horizontalebene heraus erstrecken beziehungsweise quer, also nicht parallel, zu dieser verlaufen. Dadurch kann das Dichtungsbauteil besonders flexibel eingesetzt werden und die beschriebene besonders sichere und genaue Positionierung der unterschiedlichen Lagen zueinander in einem weiteren Anwendungsfeld benutzt werden. Dies ist gerade im Bereich der thermischen Abschirmung vorteilhaft, da dort so beispielsweise auch bei wenig verfügbarem Bauraum durch das genaue Positionieren zuverlässig Wärmebrücken vermieden werden können.
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Weitere Aspekte betreffen einen Verbrennungsmotor und/oder ein Getriebe mit einem Dichtungsbauteil nach einer der beschriebenen Ausführungsformen. Ein zusätzlicher Aspekt betrifft ein Kraftfahrzeug mit solch einem Verbrennungsmotor und/oder solch einem Getriebe.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, so wie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten und unabhängigen oder abhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 in den Teilbildern 1A und 1B ein Dichtungsbauteil aus dem Stand der Technik;
- 2 in den Teilbildern 2A bis 2F eine beispielhafte Ausführung eines Dichtungsbauteiles mit einer Niete als Verbindungsmittel;
- 3 in den Teilbildern 3A bis 3E eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Dichtungsbauteils mit einem Schweißpunkt als Verbindungsmittel;
- 4 eine perspektivische Schrägansicht auf einen Ausschnitt eines als Zylinderkopfdichtung ausgeführten Dichtungsbauteils;
- 5 eine perspektivische Schrägansicht auf ein anderes beispielhaftes Dichtungsbauteil, welches einen aus der Haupterstreckungsebene des Dichtungsbauteils herausragenden Randbereich aufweist;
- 6 eine Schnittdarstellung eines weiteren beispielhaften Dichtungsbauteils mit drei Außenlagen;
- 7 eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Dichtungsbauteils mit zwei Zwischenlagen.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1A ist eine Draufsicht auf ein übliches, aus dem Stand der Technik bekanntes metallisches Dichtungsbauteil dargestellt. Das Dichtungsbauteil 1 liegt dabei in der Draufsicht mit seiner Haupterstreckungsebene in der Zeichenebene, wie dies auch in den anderen Draufsichten der Fall ist. Sichtbar ist dabei vorliegend ausschließlich eine erste Außenlage 2a, welche durch zwei Verbindungsmittel 5, welche sich durch zugeordnete Durchgangsöffnungen 4 einer in der Draufsicht nicht sichtbaren Zwischenlage 3 hindurch erstrecken, mit der ebenfalls nicht sichtbaren zweiten Außenlage 2b verbunden ist.
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Dies ist in 1B genauer dargestellt, in welcher neben der zweiten Außenlage 2b auch die zwischen den beiden Außenlagen 2a, 2b angeordnete Zwischenlage 3 dargestellt ist. Dabei ist das gezeigte Dichtungsbauteil 1 in dem Verbindungsbereich 6 jeweils lokal rotationssymmetrisch ausgebildet und die Anordnung der unterschiedlichen Lagen 2a, 2b, 3 weist eine parallel zur Haupterstreckungsebene des Dichtungsbauteils verlaufende Symmetrieebene S auf.
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In 2A ist eine Draufsicht auf die Zwischenlage 3 mit der Durchgangsöffnung 4 und mit zumindest einem, vorliegend drei, in die Durchgangsöffnung 4 hineinragenden Flügel 7a, 7b, 7c dargestellt. Diese weisen vorliegend jeweils eine zu einem Mittelpunkt M der Durchgangsöffnung 4 hin orientierte Führungsflanken 8a, 8b, 8c auf. Im gezeigten Beispiel sind die Führungsflanken 8a, 8b, 8c jeweils zumindest abschnittsweise Teil eines Kreisbogens mit dem Radius r1 um den Mittelpunkt M.
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2B zeigt nun eine Draufsicht auf eine der beiden Außenlagen 2a, 2b. Die jeweiligen (hier baugleichen) Außenlagen 2a, 2b weisen dabei zumindest jeweils eine, vorliegend drei, dem entsprechenden Flügel 7a, 7b, 7c zugeordnete Öffnung 9a, 9b, 9c auf. Diese Öffnungen weisen dabei ebenfalls eine jeweilige Führungsflanke 10a, 10b, 10c auf. Auch die Führungsflanken 10a, 10b, 10c sind im vorliegenden Beispiel zumindest abschnittsweise Teil eines Kreisbogens mit dem Radius r2 um einen Mittelpunkt M' welcher dem Mittelpunkt M entspricht. Entsprechend sind die Führungsflanken der Außenlagen 2a, 2b jeweils entgegengesetzt zu den Führungsflanken 8a, 8b, 8c der Zwischenlage 3 orientiert, vorliegend also von dem Mittelpunkt M' fort im Gegensatz zur Orientierung zum Mittelpunkt M hin.
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Die Außenlagen 2a, 2b sind in diesem Beispiel im Gegensatz zur Zwischenlage 3 keine flachen Lagen, sondern jeweils gekröpfte Lagen. Der entsprechende abgekröpfte Bereich 11 ist im gezeigten Beispiel ein ringförmiger Bereich 11, der eine Durchgangsöffnung 12 der jeweiligen Außenlage umgibt. Der abgekröpfte Bereich 11 verläuft dabei in der x-y-Ebene und ist in dem Verbindungsbereich 6 parallel zur Haupterstreckungsebene der entsprechenden Außenlagen 2a, 2b versetzt. Der abgekröpfte Bereich 11 geht daher über entsprechende schräg verlaufende Bereiche 13a, 13b, 13c in die restliche Außenlage 2a, 2b über.
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In 2C ist nun eine Draufsicht auf die aufeinander gelegten Lagen 2a, 2b und 3 zu sehen. Dabei ist durch die Öffnungen 9a, 9b, 9c der Außenlage 2a (oder 2b) die Zwischenlage 3 mit den jeweiligen Flügeln 7a, 7b und 7c zu sehen. Die Führungsflanken 10a, 10b, 10c sind dabei in einem Abstand d voneinander angeordnet, welcher das Spiel zwischen der Zwischenlage 3 und den Außenlagen 2a, 2b bestimmt.
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In 2D ist nun die in 2C gezeigte Darstellung mit dem Verbindungsmittel 5, welches vorliegend als Niete ausgeführt ist, dargestellt. In 2E ist der in 2D gezeigte Bereich des Dichtungsbauteils 1 perspektivisch dargestellt, so dass nicht nur die beiden Außenlagen 2a, 2b beide zugleich sichtbar sind, sondern auch die genaue Anordnung der Führungsflanken 8b, sowie 10c, 10c' zu sehen ist.
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In 2F ist nun eine Schnittansicht zu der in 2D angegebenen Schnittachse B-B dargestellt. Dabei wird deutlich, dass hier wie in 1 die Symmetrieebene S vorhanden ist. Desweiteren sind hier auch nochmals die Führungsflanken 10a der Außenlage 2a und 10a' der Außenlage 2b mit der zu diesen Führungsflanken 10a, 10a' entgegengesetzt orientierten Führungsflanke 8a gezeigt. Durch das Hineinragen der jeweiligen Flügel 7a in die Öffnung 9a ergibt sich somit die besonders vorteilhafte präzise Führung in der Haupterstreckungsebene des Dichtungsbauteils, also in der x-y-Ebene.
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In 3 ist entsprechend zu 2 analog ein beispielhaftes Dichtungsbauteil dargestellt, bei welchem das Verbindungsmittel 5 jedoch nicht als Niete, sondern als Schweißpunkt ausgeführt ist. 3A entspricht dabei 2A. Analog entspricht 3B auch 2B, allerdings ist hier der abgekröpfte Bereich 11 nicht ringförmig sondern kreisförmig ausgeführt, da unter Verzicht der Niete als Verbindungsmittel 5 die Durchgangsöffnung 12 für die Niete nicht erforderlich ist.
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3C entspricht hier 2D, bei welcher die Außenlagen 2a, 2b mit der Zwischenlage 3 über das Verbindungsmittel 5, hier den Schweißpunkt, verbunden sind. Entsprechend zu 3E, ist in 3D der Verbindungsbereich des Dichtungsbauteils 1 perspektivisch dargestellt. Analog entspricht 3E 2F, wobei wieder die Führung in x-Richtung durch die entgegengesetzt orientierten Führungsflanken 10a, 10a' und 8a mit dem Abstand d zu sehen ist.
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In 4 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren beispielhaften Dichtungsbauteils 1 dargestellt. Dort wird in einem Verbindungsbereich 6 die nichtgezeigte Außenlage 2b mit der Außenlage 2a über eine Niete als Verbindungsmittel 5 verbunden. Zwischen den beiden Außenlagen 2a, 2b ist hier wieder die Zwischenlage 3 angeordnet, welche entsprechende Flügel 7a, 7b, 7c aufweist, welche in entsprechend zugeordnete Öffnungen 9a, 9b, 9c der Außenlage 2a hineinragen. Die Details können beispielsweise ausgeführt sein wie in 2.
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Außerhalb des Verbindungsbereichs 6 weist das Dichtungsbauteil 1 vorliegend mehrere Sicken 14, 14' auf, welche sich um jeweilige Fluiddurchgangsöffnungen 15a, 15b beziehungsweise 15a', 15b', 15c' erstrecken. Im gezeigten Beispiel ist das metallische Dichtungsbauteil 1 eine als Zylinderkopfdichtung ausgeführte Flachdichtung.
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In 5 ist ein weiteres beispielhaftes Dichtungsbauteil 1 dargestellt, welches hier mehr als einen Verbindungsbereich, nämlich zwei Verbindungsbereiche 6, 6' aufweist, in welchen die Außenlagen 2a, 2b Öffnungen 9a aufweisen. In die Öffnungen 9a ragen entsprechend Flügel 7a der Zwischenlage 3 hinein. In den jeweiligen Verbindungsbereichen 6, 6' können die Außenlagen 2a, 2b beziehungsweise die Zwischenlage 3 wieder entsprechend den beispielsweise in 2 oder 3 gezeigten Ausführungsbeispielen ausgeführt sein. Gezeigt ist vorliegend die Ausführung nach 3 mit einem Schweißpunkt als jeweiligem Verbindungsmittel 5.
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Außerhalb der Verbindungsbereiche 6, 6', vorliegend in einem Außenbereich 16 welcher hier auch ein Randbereich der Zwischenlage 3 ist, ragt im gezeigten Beispiel die Zwischenlage 3 in dem Außenbereich 16 aus der Haupterstreckungsebene des Dichtungsbauteils 1, als welche die Ebene betrachtet werden kann, in welcher die Lagen 2a, 2b, 3 hauptsächlich parallel beziehungsweise aneinander anliegend verlaufen, heraus.
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In 6 ist eine 2F und 3E entsprechende Schnittansicht durch ein weiteres beispielhaftes Dichtungsbauteil 1 in dem Verbindungsbereich 6 dargestellt. Bei diesem ist bei ansonsten mit 2 gleichem Aufbau zusätzlich eine weitere Außenlage 2b' vorhanden. Die Außenlage 2b' ist zwischen der ursprünglichen Außenlage 2b und der Zwischenlage 3 angeordnet und weist die gleichen Öffnungen und Verformungen auf, wie die bekannte Außenlage 2b. Die weitere Außenlage 2b' kann dabei gleich dick, aber auch von anderer Dicke sein wie die ursprüngliche Außenlage 2b.
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In 7 ist analog zu 6 eine weitere Schnittansicht eines Verbindungsbereichs 6 eines Dichtungsbauteils 1 dargestellt. Im dortigen Beispiel sind nur zwei Außenlagen 2a, 2b vorhanden, dafür jedoch zusätzlich zur Zwischenlage 3 eine weitere Zwischenlage 3', welche vorliegend zwischen der Außenlage 2b und der Zwischenlage 3 angeordnet ist. Die zweite Zwischenlage 3' ist dabei vorliegend ebenfalls eine flache Lage und weist die gleichen Formen, insbesondere die gleiche Durchgangsöffnung 4 und entsprechende Flügel 7b' auf. Die Führungsflanken unterschiedlicher aber gleichartiger Lagen, wie beispielsweise der beiden Zwischenlagen 3, 3' aber auch der Außenlagen 2a, 2b, 2b' verlaufen hier und in den anderen Beispielen bevorzugt bündig, um eine besonders genaue und dauerhafte Führung zu erreichen. Zudem ist der Abstand d hier zu Null gewählt, so dass die Flügel 7b, 7b' mit ihren Führungsflanken 8b, 8b' an den Führungsflanken 10b, 10b' der Außenlagen 2a, 2b anliegen, wobei die Führungsflanken 10b, 10b' im Anlagebereich voneinander weggespreitzt sind. In den schräg verlaufenden Bereichen 13a, 13b wird bei Vergleich der 6 und 7 deutlich, dass das Ausführungsbeispiel der 7 ohne vorherige Kröpfungen ausgebildet ist und die Neigung der Bereiche 13a, 13b erst beim Schließen der Niete eingebracht wurde.
