DE19928602C2

DE19928602C2 - Metallische Flachdichtung

Info

Publication number: DE19928602C2
Application number: DE19928602A
Authority: DE
Inventors: Alfred Weis
Original assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Current assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2003-10-30
Anticipated expiration: 2019-06-23
Also published as: DE19928602A1

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 zumindest zwischen den Sicken und der Brennraumöffnung fest miteinander verbunden. Die feste Verbindung beeinflußt das Verformungsverhalten der beiden aufein anderliegenden Sicken, wobei die jeweiligen Federkräfte der einzelnen Sicken zusammenwirken.

Die EP 0 853 204 A1 offenbart eine Zylinderkopfdichtung mit einer Sicke. Der durch die Sicke gebildete Hohlraum ist dabei einer flachen Metallage benachbart und mit einem festen Harz gefüllt.

Die DE 196 05 871 A1 offenbart ebenfalls eine Zylinder kopfdichtung mit einer einem Stopper benachbarten Sicke in einer Trägerlage. Diese Sicke ist auf ihrer konkaven Seite durch einen Blechring abgedeckt, der als Verfor mungsbegrenzer für Sicken in der Lagenebene benachbar ter Metallagen dient und dessen Höhe so gewählt ist, daß er der Überhöhung der Sicke auf ihrer konkaven Sei te entspricht. Der Blechring kann auch durch Schweiß punkte, Kleben oder dergleichen befestigt sein.

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 flaches Halteblech ist, das an der Dichtungsplatte in einer die Sicke ü berdeckenden Position angeordnet und beidseits der Si cke mit der Dichtungsplatte durch eine fortlaufende Verschweißung fest verbunden ist. Wenn die Flachdich tung beim Einbau und gegenseitigen Verspannen der abzu dichtenden Bauteile belastet wird und eine Druckkraft auf die Sicke einwirkt, so daß sich deren gegenüberlie gende Flanken zusammen mit den angrenzenden Sickenrand bereichen der Dichtungsplatte verformen und verlagern möchten, so verhindert oder erschwert zumindest das Halteblech diese Verformung bzw. Verlagerung. Da das flache Halteblech im Gegensatz zu der in der EP 0 494 801 B1 beschriebenen Flachdichtung keine Sicke auf weist, könnte es in Abhängigkeit seines Materials und seiner Dimensionierung lediglich einer definierten Län gung ausgesetzt sein, so daß im Gegensatz zu dem kom plizierten Biege- und Verformungsverhalten der als Si ckenklammereinrichtung dienenden, gesickten Platte der bekannten Flachdichtung durch eine Abstimmung der Fes tigkeit des Halteblechs an die Kräfte- und Verformungs bedingungen im Bereich der Sicke der Dichtungsplatte ein Verformungsverhalten bzw. eine Verformungskennlinie der Sicke beeinflußt und im gewünschten Umfang einge stellt werden kann. Auf diese Weise kann die Elastizi tität 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 verschweißt, um die feste Verbindung herzustellen.

Die Verschweißung ist fortlaufend ausgeführt, um eine gleichmäßige Festigkeit der Verbindung und eine gleich mäßige Beeinflussung der Verformungskennlinie zu erzie len. Zum Einstellen spezieller Verformungskennlinien in unterschiedlichen Richtungen oder Bereichen der Sicke kann die fortlaufende Verschweißung mit Unterbrechungen 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 Si ckenklammereinrichtung bilden, wenn es beidseits der zweiten Sicke mit der Dichtungsplatte fortlaufend ver schweißt ist.

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 Dichtungsplatte einer Flachdichtung mit einer Sickenklammereinrichtung 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;

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 Schweißnähte 9, 10 fortlaufend bzw. umlaufend fest verbunden. Wenn beim Einbau der Flachdichtung 1 die Sicke 3 durch Druckkraft senkrecht zur Dichtungs platte 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.

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 Si cke 3 mit der gesickten Dichtungsplatte 2 mit Schweiß nähten 9, 10 fortlaufend verschweißt ist und auf diese Weise die Verklammerung oder Verspannung bildet. Fakul tativ kann durch eine zusätzliche Verschweißung 20 auch die zweite Sicke 3' verspannt werden. Das untere Halte blech 6' kann auch auf die Sicken 3 und 3' begrenzt sein.

Claims

1. Metallische Flachdichtung, insbesondere Zylin derkopfdichtung für einen Verbrennungsmotor, mit einer eine Sicke für eine Brennraum- Durchgangsöffnung aufweisenden Dichtungsplatte und mit einer Sickenklammereinrichtung zum Be einflussen des Verformungsverhaltens der Sicke, dadurch gekennzeichnet, daß die Sickenklammereinrichtung ein flaches Halteblech (6) ist, das an der Dichtungsplatte (2) in einer die Sicke (3) überdeckenden Positi on angeordnet und beidseits der Sicke (3) mit der Dichtungsplatte (2) durch eine fortlaufende Verschweißung fest verbunden ist.

2. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flache Halte blech (6) eine der Sicke (3) entsprechende Ring form 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 Halte blech (6) von einer zusätzlichen Dichtungsplatte (6') der Flachdichtung (1) gebildet ist.

5. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprü che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest zwei Dichtungsplatten (2, 6', 12, 13, 16, 18, 19) aufweist.

6. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprü che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Sicke (3) gebildete und von dem Halteblech (6) abge deckte Vertiefung (4) der Dichtungsplatte (2) eine Füllung (11) enthält.

7. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (11) ein Füllmaterial und ein Duroplast und/oder ein Thermoplast aufweist.

8. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial pulverförmig oder kugelförmig ist.

9. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprü che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteblech (6, 6') zusätzlich eine benachbarte zweite Sicke (3') der Dichtungsplatte (2) überdeckt.

10. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteblech (6, 6') auch für die zweite Sicke (3') eine Si ckenklammereinrichtung bildet.