DE19928602A1 - Metallische Flachdichtung - Google Patents
Metallische FlachdichtungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung 1, insbesondere Zylinderkopfdichtung für einen Verbrennungsmotor, mit einer eine Sicke 3 für eine Brennraum-Durchgangsöffnung 22 aufweisenden Dichtungsplatte 2 und mit einer Sickenklammereinrichtung 6, 9, 10 zum Beeinflussen des Verformungsverhaltens der Sicke 3, wobei die Sickenklammereinrichtung ein im wesentlichen flaches Halteblech 6 ist, das an der Dichtungsplatte 2 in einer die Sicke 3 überdeckenden Position angeordnet und beidseits der Sicke 3 mit der Dichtungsplatte 2 fest verbunden ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung,
insbesondere Zylinderkopfdichtung für einen Verbren
nungsmotor, mit einer eine Sicke für eine Brennraum-
Durchgangsöffnung aufweisenden Dichtungsplatte und mit
einer Sickenklammereinrichtung zum Beeinflussen des
Verformungsverhaltens der Sicke.
Aus der EP 0 494 801 B1 ist eine metallische Flachdich
tung für einen Verbrennungsmotor bekannt geworden, die
einen zweilagigen Aufbau aus zwei im wesentlichen ähn
lichen und aneinander anliegenden Grund- oder Dich
tungsplatten aufweist. Beide Platten weisen Sicken im
Bereich von Brennraumöffnungen auf, wobei jeweils eine
Sicke der einen Platte einer entsprechenden, jedoch
kleiner ausgebildeten Sicke der anderen Platte zugeord
net ist und diese überdeckt. Die beiden Platten sind an
ihren flachen, aneinander anliegenden Abschnitten zu
mindest zwischen den Sicken und der Brennraumöffnung
fest miteinander verbunden. Die feste Verbindung beein
flußt das Verformungsverhalten der beiden aufeinander
liegenden Sicken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gat
tungsgemäße metallische Flachdichtung zu schaffen, die
bei einfachem Aufbau ein verbessertes, anpassbares Ver
formungsverhalten der Sicken aufweist.
Die Aufgabe wird bei der oben angegebenen, gattungsge
mäßen metallischen Flachdichtung dadurch gelöst, daß
die Sickenklammereinrichtung ein im wesentlichen fla
ches Halteblech ist, das an der Dichtungsplatte in ei
ner die Sicke überdeckenden Position angeordnet und
beidseits der Sicke mit der Dichtungsplatte fest ver
bunden ist. Wenn die Flachdichtung beim Einbau und ge
genseitigen Verspannen der abzudichtenden Bauteile be
lastet wird und eine Druckkraft auf die Sicke einwirkt,
so daß sich deren gegenüberliegende Flanken zusammen
mit den angrenzenden Sickenrandbereichen der Dichtungs
platte verformen und verlagern möchten, so verhindert
oder erschwert zumindest das Halteblech diese Verfor
mung bzw. Verlagerung. Da das flache Halteblech im Ge
gensatz zu der in der EP 0 494 801 B1 beschriebenen
Flachdichtung keine Sicke aufweist, könnte es in Abhän
gigkeit seines Materials und seiner Dimensionierung le
diglich einer definierten Längung ausgesetzt sein, so
daß im Gegensatz zu dem komplizierten Biege- und Ver
formungsverhalten der als Sickenklammereinrichtung die
nenden, gesickten Platte der bekannten Flachdichtung
durch eine Abstimmung der Festigkeit des Halteblechs an
die Kräfte- und Verformungsbedingungen im Bereich der
Sicke der Dichtungsplatte ein Verformungsverhalten bzw.
eine Verformungskennlinie der Sicke beeinflußt und im
gewünschten Umfang eingestellt werden kann. Auf diese
Weise kann die Elastizitität und das Dämpfungsverhalten
der Sicke festgelegt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Da das Halteblech als Klammer oder Spannband für die
Sicke schon ausreichend bemessen ist, wenn es nur ge
ringfügig breiter ist als die Sicke, genügt zweckmäßi
gerweise eine ringförmige Ausbildung des Halteblechs
bei einer entsprechend ringförmig gestalteten Sicke. Da
das Halteblech keine Dichtungsfunktion übernehmen muß,
kann das Material und die Dimensionierung des Halte
blechs auf die Halte- oder Spannfunktion hin optimiert
werden. Statt einer vollständigen Ringform kann das
Halteblech auch aus mehreren Ringabschnitten gebildet
sein. Selbstverständlich ist die Anzahl, die Anordnung
und die Gestaltung der Sicken entsprechend den Dich
tungserfordernissen in weitem Rahmen wählbar.
Wenn die Dichtungsplatte mit einer vertieften Ausneh
mung an dem Bereich gebildet ist, an dem das Halteblech
an der Dichtungsplatte anliegt, kann auch ein ver
gleichsweise dickes Halteblech zum Verspannen der Sicke
verwendet werden, wodurch eine steifere Verformungs
kennlinie erzielt werden kann. Durch die vertiefte Aus
nehmung kann das Halteblech auch ohne Überstand an der
Dichtungsplatte angeordnet sein.
Wenn auch das flache Halteblech vorzugsweise als be
grenztes, der Sicke zugeordnetes Element vorgesehen
ist, so kann es dennoch auch als eine zusätzliche Dich
tungsplatte der Flachdichtung gebildet sein. Generell
kann die Flachdichtung aus zumindest zwei oder mehreren
Dichtungsplatten gebildet sein, wobei mit Sickenklam
mereinrichtungen verspannte Sicken in jeder Dichtungs
platte enthalten sein können. In den von den Sicken
entfernten äußeren Abdichtbereichen der Flachdichtung
können die Dichtungsplatten weitere Verbindungsbereiche
aufweisen.
Das Halteblech ist mit der Dichtungsplatte vorzugsweise
verschweißt, um die feste Verbindung herzustellen. Je
doch können auch andere Verbindungen wie beispielsweise
formschlüssige Verbindungen mit z. B. hakenartigem Ein
griff zwischen dem Halteblech und der Dichtungsplatte
verwendet werden.
Die Verbindungen, insbesondere die Verschweißungen,
können fortlaufend ausgeführt sein, um eine gleichmäßi
ge Festigkeit der Verbindung und eine gleichmäßige Be
einflussung der Verformungskennlinie zu erzielen. Zum
Einstellen spezieller Verformungskennlinien in unter
schiedlichen Richtungen oder Bereichen der Sicke können
die Verbindungen oder Verschweißungen mit Unterbrechun
gen oder mit partieller Erstreckung ausgeführt sein.
Als eine weitere Maßnahme zur Beeinflussung des Verfor
mungsverhaltens der Sicke kann eine von der Sicke ge
bildete und von dem Halteblech abgedeckte Vertiefung
der Dichtungsplatte eine Füllung enthalten. Die weitge
hend inkompressible Füllung ist in der Vertiefung ge
kapselt aufgenommen und verhindert ein Zusammendrücken
der Sicke. Die Füllung kann beispielsweise ein Füllma
terial mit einem Binder aus einem Duroplast und/oder
einem Thermoplast sein. Als Füllmaterial eignen sich
insbesondere metallische Werkstoffe in z. B. Pulver-
oder Kugelform, während als Duroplast z. B. Epoxidhar
ze, Silikonharze oder Polyamidharze und als Thermoplast
z. B. PTFE, PE oder PP verwendet werden können. Die
Füllung kann als ein an die Form der Vertiefung im we
sentlichen angepaßtes Formteil ausgebildet sein.
Wenn die Dichtungsplatte neben der ersten Sicke eine
benachbarte zweite Sicke aufweist, kann das Halteblech
zusätzlich diese zweite Sicke überdecken. Dabei kann
das Halteblech auch für die zweite Sicke eine Sicken
klammereinrichtung bilden, wenn es beidseits der zwei
ten Sicke mit der Dichtungsplatte verbunden ist. Falls
die zweite Sicke auf der Seite des Halteblechs ausge
prägt ist, weist das Halteblech eine dieser zweiten
Sicke zugeordnete und der Sicke entsprechende räumliche
Prägung auf.
Schließlich kann das Halteblech eine der Sicke zugeord
nete partielle oder umlaufende Wölbung aufweisen, die
in die Vertiefung der Sicke hineinreicht und die in der
Vertiefung gekapselt enthaltene Füllung vorkomprimiert
hält, so daß die Sicke bei Belastung von der Füllung
unverzüglich gestützt wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungs
beispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher er
läutert. Es zeigt:
Fig. 1 in einer Schnittansicht eine Sicke einer Dich
tungsplatte einer Flachdichtung mit einer Sic
kenklammereinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 in einer Schnittansicht ein zweites Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 in einer Schnittansicht ein drittes Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4 in einer Schnittansicht ein viertes Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 5 in einer Schnittansicht ein fünftes Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 6 in einer Schnittansicht ein sechstes Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 7 in einer Schnittansicht ein siebtes Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung.
Eine in Fig. 1 ausschnittsweise und schematisch darge
stellte metallische Flachdichtung 1 enthält eine Dich
tungsplatte 2 mit einer Sicke 3, die in bekannter Weise
als eine eine dichtungsunterseitige Vertiefung 4 bil
dende, in etwa trapezförmige Erhebung oder Ausbauchung
5 aus der Dichtungsplatte 2 geformt ist und ringförmig
eine Brennraum-Durchgangsöffnung 22 der Flachdichtung 1
umgibt. Eine Sickenklammereinrichtung weist ein flaches
Halteblech 6 auf, das entsprechend der um die Brenn
raum-Durchgangsöffnung 22 verlaufenden Sicke 3 ringför
mig gebildet ist, an der Dichtungsplatte 2 im Bereich
der Sicke 3 an der der Ausbauchung 5 gegenüberliegenden
Seite, die hier als Unterseite 7 bezeichnet ist, an den
beiden Sickenrandbereichen 8 der Dichtungsplatte 2 an
liegt und die Vertiefung 4 und die Sicke 3 überdeckt.
Das Blech 6 ist mit der Dichtungsplatte 2 beidseits der
Vertiefung 4 der Sicke 3 an den beiden Randbereichen 8
durch Schweißpunkte oder Schweißnähte 9, 10 partiell
oder fortlaufend bzw. umlaufend fest verbunden. Wenn
beim Einbau der Flachdichtung 1 die Sicke 3 durch
Druckkraft senkrecht zur Dichtungsplatte 2 belastet
wird (Pfeile A in Fig. 1) und als Reaktion darauf sich
die beiden Randbereiche 8 der Dichtungsplatte 2 hori
zontal voneinander entfernen wollen (Pfeile B in Fig.
1), wirkt das Blech 6 einer Verformung der Sicke 3 und
einer Verlagerung der beiden Randbereiche 8 entgegen,
indem es die beiden Randbereiche 8 der Dichtungsplatte
2 in der Art einer Klammer miteinander verbunden und
verspannt hält. Dabei wird in Abhängigkeit von dem Ver
formungsverhalten des gewählten Blechs 6 und in Abstim
mung mit der Sicke 3 das gesamte Verformungsverhalten
der Sicke 3 bei Belastung abgestimmt und festgelegt.
Ein hochfestes, sich im wesentlichen nicht längendes
Blech 6 bildet in Abstimmung mit dem Material der Sicke
3 z. B. eine steife und sich nur geringfügig verformen
de Sicke 3.
Eine im wesentlichen nicht komprimierbare Füllung 11
kann in der von dem Blech 6 abgedeckten Vertiefung 4
gekapselt enthalten sein. Diese Füllung 11 verhindert
weitgehend ein Zusammendrücken der Vertiefung 4 bei der
Verformung der Sicke 3 und stellt somit eine zusätzli
che Dämpfung des Verformungsverhaltens der Sicke 3 be
reit. Das Blech 6 kann eine nach oben in die Vertiefung
4 reichende Wölbung 24 (strichliert dargestellt) auf
weisen, um die Füllung 11 in der Vertiefung 4 spielfrei
zu halten.
In einer alternativen Gestaltung kann das Blech 6 eine
sich über die beschriebene Ringform der Sicke 3 hinaus
erstreckende Form, wie z. B. eine der Dichtungsplatte 2
entsprechende Form, aufweisen.
Bei einer Ausführungsvariante (siehe Fig. 2) enthält
die Flachdichtung 1 eine Dichtungsplatte 2 mit einer
Sicke 3 und der beschriebenen Sickenklammereinrichtung
mit dem Blech 6 als zentrale Lage sowie zusätzlich ein
oberes und ein unteres Deckblech 12 bzw. 13 mit einer
jeweiligen Sicke 14 bzw. 15. Die Dichtungsplatte 2 kann
eine vertiefte Ausnehmung 23 an dem Bereich aufweisen,
an dem das Blech 6 an der Dichtungsplatte 2 anliegt.
Die Ausnehmung 23 kann durch eine Reduzierung der Dicke
der Dichtungsplatte 2 im Bereich der Sicke 3 und der
beiden angrenzenden Randbereichen 8, 8' gebildet sein.
Andererseits kann auch eine nur einseitige Ausnehmung
23 an dem rechten, äußeren Randbereich 8' ausgebildet
sein und der brennraumseitige innere Randbereich 8 der
Sicke 3 weist eine geringere Kröpfung auf, so daß das
Blech 6 dennoch in ebener Position an der Dichtungs
platte 2 angeordnet ist.
Die Ausführungsform der Flachdichtung gemäß Fig. 3 ent
hält neben der Dichtungsplatte 2 mit der verspannten
oder verklammerten Sicke 3 eine weitere Deckplatte 16
mit einer Sicke 17, die die verspannte Sicke 3 über
greift und dabei auf dieser aufliegen kann. Bei der
Montage stützt die verspannte Sicke 3 die darüber ange
ordnete Sicke 17 ab, wodurch die Steifigkeit der kombi
nierten Sicken 3 und 17 erhöht wird.
Fig. 4 zeigt eine Flachdichtung 1 mit einer oberen
Dichtungsplatte 2, die eine mit einem Blech 6 verspann
te Sicke 3 aufweist. Zusätzlich enthält die Flachdich
tung 1 eine ungesickte zentrale Dichtungsplatte 18 so
wie eine untere Dichtungsplatte 19.
Die in Fig. 5 dargestellte Flachdichtung 1 weist eine
Dichtungsplatte 2 mit zwei benachbarten, auf derselben
Seite erhabenen Sicken 3 und 3' sowie ein Halteblech 6'
in Form einer zusätzlichen flachen Dichtungsplatte auf,
die an den beiden Randbereichen 8 neben der ersten Sic
ke 3 mit der gesickten Dichtungsplatte 2 mit Schweiß
punkten oder Schweißnähten 9, 10 verschweißt ist und
auf diese Weise die Verklammerung oder Verspannung bil
det. Fakultativ kann durch eine zusätzliche Verbindung
oder Verschweißung 20 auch die zweite Sicke 3' ver
spannt werden. Das untere Halteblech 6' kann auch auf
die Sicken 3 und 3' begrenzt sein.
Das in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel einer
Flachdichtung 1 ist eine Abwandlung der in Fig. 5 ge
zeigten Flachdichtung und weist ein Halteblech 6' bzw.
eine untere Dichtungsplatte mit Sicken 21, 21' auf, die
gegenüberliegend zu den Sicken 3, 3' ausgebildet sind.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 weist die Dich
tungsplatte 2 neben der verspannten ersten Sicke 3
(entsprechend Fig. 1) eine zweite Sicke 3" auf, die in
Richtung der der ersten Sicke 3 gegenüberliegenden Un
terseite 7 der Dichtungsplatte 2 gebildet ist. Das Hal
teblech 6 der ersten Sicke 3 ist entsprechend der aus
bauchenden Sicke 3" geformt, liegt an dieser an und
ist durch Verschweißungen 9, 10 beidseits der ersten
Sicke 3 sowie einer zusätzlichen Verschweißung 20 hin
ter der zweiten Sicke 3" mit der Dichtungsplatte 2
verbunden. Die mittlere Verschweißung 10 kann auch ent
fallen, wobei dann die Wirksamkeit der Sickenverklamme
rung geringer ist.
Claims (13)
1. Metallische Flachdichtung, insbesondere Zylinder
kopfdichtung für einen Verbrennungsmotor,
mit einer eine Sicke für eine Brennraum-
Durchgangsöffnung aufweisenden Dichtungsplatte und
mit einer Sickenklammereinrichtung zum Beeinflussen
des Verformungsverhaltens der Sicke,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sickenklammereinrichtung ein im wesentli
chen flaches Halteblech (6) ist, das an der Dich
tungsplatte (2) in einer die Sicke (3) überdecken
den Position angeordnet und beidseits der Sicke (3)
mit der Dichtungsplatte (2) fest verbunden ist.
2. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das flache Halteblech
(6) eine der Sicke (3) entsprechende Ringform oder
Ringabschnittsform aufweist.
3. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsplatte (2)
eine vertiefte Ausnehmung (23) aufweist, in der das
Halteblech (6) an der Dichtungsplatte (2) anliegt.
4. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das flache Halteblech
(6) von einer zusätzlichen Dichtungsplatte (6') der
Flachdichtung (1) gebildet ist.
5. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest zwei
Dichtungsplatten (2, 6', 12, 13, 16, 18, 19) auf
weist.
6. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Halteblech (6, 6')
mit der Dichtungsplatte (2) durch Verschweißungen
(9, 10, 20) fest verbunden ist.
7. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen bzw.
die Verschweißungen (9, 10, 20) des Halteblechs (6,
6') mit der Dichtungsplatte (2) fortlaufend, mit
Unterbrechungen oder partiell ausgeführt sind.
8. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Sicke (3)
gebildete und von dem Halteblech (6) abgedeckte
Vertiefung (4) der Dichtungsplatte (2) eine Füllung
(11) enthält.
9. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (11) ein
Füllmaterial und ein Duroplast und/oder ein Ther
moplast aufweist.
10. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial pul
verförmig oder kugelförmig ist.
11. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Halteblech (6, 6')
zusätzlich eine benachbarte zweite Sicke (3') der
Dichtungsplatte (2) überdeckt.
12. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß das Halteblech (6, 6')
auch für die zweite Sicke (3') eine Sickenklammer
einrichtung bildet.
13. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das Halteblech (6) eine
der Sicke (3) zugeordnete partielle oder umlaufende
Wölbung (24) aufweist, die in die Vertiefung (4)
der Sicke (3) hineinreicht und die in der Vertie
fung (4) enthaltene Füllung (11) vorkomprimiert
hält.
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