DE19902394A1 - Metallische Flachdichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung mit mindestens einer gesickten Dichtungslage 2 aus einem Federstahlblech und einem Verformungsbegrenzer für die Sicke 4. Der Verformungsbegrenzer weist Erhebungen 5 und Vertiefungen 6 auf, derart, daß ein elastischer Verformungsbegrenzer gebildet ist. Zur Begrenzung der Elastizität sind die Vertiefungen mit Füllstoff versehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine ein- oder mehrlagige metallische Flachdichtung mit Durchgangsöffnungen, wie insbesondere eine Zylinderkopfdichtung oder Auspufflanschdichtung für Verbrennungskraftmaschinen, mit mindestens einer gesickten Dichtungsanlage aus einem Federstahlblech und mindestens eine um die Durchgangsöffnungen herum verlaufende Sicke in der Dichtungslage, wobei die Dichtungslage eine im Abstand zur Sicke verlaufende Verformung aufweist, die auf einer Oberfläche als Vertiefung und auf der gegenüberliegenden Oberfläche als Erhebung erscheint.

Metallische Flachdichtungen eignen sich insbesondere dort, wo Bauteile abgedichtet werden müssen, die ständigen Pressungsänderungen unterworfen sind, z. B.: durch oszillierende Druck- und Temperaturschwankungen. Das Dichtungsprinzip der metallischen Flachdichtung beruht auf elastischen Dichtlinien, die durch Sicken erzeugt werden. Um der Dichtung gute und dauerhafte Federungseigenschaften zu geben, werden die zur Abdichtung notwendigen Sicken durch die Geometrie ihres Querschnittes und den Metallwerkstoff festgelegt. Um die Sicken vor einer vollständigen Abflachung während des Betriebszustandes zu schützen, werden sogenannte Stopperlagen eingesetzt. Diese Lagen unterscheiden sich von den Metallagen, in denen die Sicke eingeprägt ist, in der Materialdicke und -werkstoff. Es ist bekannt, diese Stopperlagen am Randbereich von Durchgangsöffnungen umzufalten, um so einen Verformungsbegrenzer für die Sicken zu bilden. Die EP-A-0230 804 offenbart eine solche Flachdichtung. Bei dieser Konstruktion wird eine Funktionstrennung zwischen Sickenlage und Stopperlage angestrebt, die Stopperlage weist im Bereich des Verformungsbegrenzers keine elastischen Eigenschaften auf, die Sickenlage weist im Bereich der Sicke elastische Eigenschaften auf, so werden zwei Zonen gebildet, die eine mit elastischen, die andere ohne elastische Eigenschaften.

Es hat sich gezeigt, daß derartige Konstruktionen bei einigen Anwendungsbeispielen nicht ausreichend abdichten. Aus der DE OS 196 54 283 A1 ist zu entnehmen, daß es von Vorteil ist, die mit dem Verformungsbegrenzer ausgebildete Lage mit einem elastischen Stopper zu versehen, um so eine zusätzliche elastische Zone zu erzeugen. Der Nachteil dieser Konstruktion liegt darin, daß die Zonen in unterschiedlichen Metallagen angeordnet sind, d. h. es müssen immer mehrere Lagen geschichtet werden, was zu großen Einbauhöhen führt. Jede zusätzliche Lage erzeugt im Bereich der Durchgangsöffnungen ein Schadraumvolumen, in dem sich die abzudichtenden Medien ablagern können. Um dieses Schadraumvolumen so klein wie möglich zu gestalten, wird verstärkt der Einsatz von kleinen Einbauhöhen gefordert. Dieser Forderung wird man am besten mit einlagigen Flachdichtungen gerecht.

Aus der DE-U-298 04 534 ist eine gattungsgemäße Flachdichtung zu entnehmen. Die mit der Sicke ausgebildete Metallage weist am Rand der Durchgangsöffnung eine Verformung auf, die als Rillierung ausgebildet ist und als Verformungsbegrenzer fungiert. Die Rillierung weist elastische Eigenschaften auf. Das Dichtungssystem kann sowohl für ein- als auch mehrlagige Dichtungen verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine gattungsgemäße Flachdichtung dahingehend zu verbessern, daß die elastischen Eigenschaften des Verformungsbegrenzers über den Umfang gezielt auf Unebenheiten und Welligkeiten in der Abdichtzone einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Flachdichtung erlaubt eine bessere Anpassung der Elastizität in Umfangsrichtung. In Bereichen hoher Spannung, wie es zum Beispiel bei Zylinderkopfdichtungen in der Nähe der Befestigungsschrauben vorkommt, kann die Vertiefung mit weniger Füllstoff ausgefüllt sein, so daß beim Einbau der Dichtung in diesem Bereich eine bessere Anpassung an die Oberfläche der abzudichtenden Bauteile ermöglicht wird. Über die Breite der Vertiefung läßt sich auf einfache Art und Weise die Elastizität des Verformungsbegrenzers einstellen. Durch die Auffüllung der Vertiefung mit Füllstoff wird die Elastizität begrenzt. Als Füllstoffe können Kunststoffe oder Metall dienen. Es können sowohl vorgefertigte Körper eingelegt werden oder die Vertiefungen können im Siebdruckverfahren oder durch andere Verfahren aufgefüllt werden.

Insgesamt ergibt sich ein sicheres Abdichtverhalten auch bei Pressungsverlust unter dynamischer Belastung, da der Verformungsbegrenzer genügend Kraftreserven im elastischen Bereich aufweist. Die Verformungen aufweisende Metallage besteht aus einem härtbaren Werkstoff, vorzugsweise aus martensitischem Edelstahl. Nach der Härtung dieser Lage kann der Verformungsbegrenzer sowohl als Wärmeschutz für die Sicke oder als eigenständiges Dichtelement fungieren. Die Anwendung kann sowohl bei einlagigen oder mehrlagigen Flachdichtungen erfolgen, wobei jede Lage mit erfindungsgemäßen Verformungsbegrenzern versehen sein kann.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen jeweils im Halbschnitt:

Fig. 1 eine einlagige Flachdichtung mit der erfindungsgemäßen Verformung.

Fig. 2 perspektivische Ansicht gemäß Fig. 1.

Fig. 3 eine zweilagige Ausführung einer erfindungsgemäßen Flachdichtung.

Die in der Fig. 1 dargestellte Flachdichtung 1 besteht aus nur einer einzigen metallischen Dichtungslage 2 aus martensitischem Edelstahl. Die Flachdichtung 1 kann zur Abdichtung von Auspuffflanschen oder als Zylinderkopfdichtung eingesetzt werden. Die Abdichtung im Bereich von Durchgangsöffnungen 3 erfolgt über die Durchgangsöffnungen umschließenden Sicken 4, welche die elastische Dichtlinie bilden. Zum Schutz der Sicke ist im Abstand zu dieser eine erfindungsgemäße Verformung in der Metallage 2 vorgesehen, die auf einer Oberfläche als Erhebung 5 und auf der gegenüberliegenden Oberfläche als Vertiefung 6 erscheint. Die Breite A der Erhebung 5 ist kleiner als die Breite B der Vertiefung 6. Im eingebauten Zustand wirkt auf die Erhebung 5 eine Kraft F1 die, bedingt durch die Reaktionskräfte F2 und F3, eine elastische Durchbiegung der Erhebung 5 hervorruft. Durch Variation der Parameter A/B lassen sich verschiedene Elastizitäten einstellen. Um die elastische Durchbiegung zu begrenzen ist die Vertiefung 6 mit einem Füllstoff 7 ausgefüllt. Das Füllvolumen ist je nach Anwendungsfall über den Umfang unterschiedlich ausgebildet.

In der Fig. 2 ist die Erhebung (5) perspektivisch dargestellt. Je nach Anforderung kann die Erhebung 5 in verschiedenen Bereichen (5', 5'') mehr oder weniger mit Füllstoff 7' ausgefüllt sein.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung für mehrlagige Anwendungen. Die Flachdichtung besteht aus Dichtungslagen 2, die so kombiniert sind, daß eine zweilagige Flachdichtung gebildet ist. Es ist auch denkbar zwischen den Dichtungslagen 2 weitere Dichtungslagen anzuordnen.

Claims (7)

1. Ein- oder mehrlagige metallische Flachdichtung mit Durchgangsöffnungen, wie insbesondere eine Zylinderkopfdichtung oder Auspufflanschdichtung für Verbrennungskraftmaschinen, mit mindestens einer gesickten Dichtungslage aus einem Federstahlblech und mindesten eine um die Durchgangsöffnungen herum verlaufende Sicke in der Dichtungslage, wobei die Dichtungslage eine im Abstand zur Sicke verlaufende Verformung aufweist, die auf einer Oberfläche als Vertiefung und auf der gegenüberliegenden Oberfläche als Erhebung erscheint, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (A) der Erhebung (5) kleiner als die Breite (B) der Vertiefung (6) ausgebildet ist und daß die Vertiefung (6) mit einem Füllstoff (7) gefüllt ist.

2. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (6) soweit mit Füllstoff (7) gefüllt ist, daß der Füllstoff (7) nicht aus der Oberfläche der Dichtungslage (2) hervorsteht.

3. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff (7) aus einer Lotpaste besteht.

4. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (6) und/oder Erhebung (5)in Umfangsrichtung in Höhe und/oder Breite veränderlich ist.

5. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (6) in Umfangsrichtung mit unterschiedlichen Füllvolumen ausgefüllt ist.

6. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (6) und/oder Erhebung (5) sowohl zu der einen als auch zu der gegenüberliegenden Oberfläche ausgebildet ist.

7. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungslage (2) aus einem martensitischen Stahl besteht und gehärtet ist