DE202016100145U1 - Flat gasket with adhesion optimization - Google Patents
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Abstract
Flachdichtung (1) mit einer metallische Trägerlage (2), wobei die metallische Trägerlage (2) mindestens eine freie Kante (3), vorzugsweise an ihrem Außenumfang oder längs des Randes einer Durchgangsöffnung (5), aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Kante (3) mehrere über die freie Kante (3) vorragende Vorsprünge (10) aufweist, wobei jeder der Vorsprünge (10) zwischen der freien Kante (3) und dem der freien Kante (3) abgewandten Ende (11) des Vorsprungs (10) jeweils mindestens eine Hinterschneidung (12) aufweist und dass zumindest bereichsweise längs der freien Kante (3) ein Elastomerwulst (20) angeordnet ist, der die Vorsprünge (10) zumindest bereichsweise einschließt.Flat gasket (1) with a metallic carrier layer (2), wherein the metallic carrier layer (2) at least one free edge (3), preferably on its outer periphery or along the edge of a through hole (5), characterized in that the free edge (3) a plurality of protrusions (10) projecting beyond the free edge (3), each of the protrusions (10) being between the free edge (3) and the end (11) of the protrusion (10) facing away from the free edge (3). each having at least one undercut (12) and that at least partially along the free edge (3) an elastomeric bead (20) is arranged, which encloses the projections (10) at least partially.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flachdichtung. Derartige Flachdichtungen werden beispielsweise bei Verbrennungsmotoren und Getrieben, beispielsweise zur Abdichtung von mindestens zwei der Medien Luft, Öl, (Kühl-)Wasser und Kraftstoff gegeneinander, beispielsweise im Ansaugbereich, an der Ölwanne, an oder in einem Öl- oder Wasserkühler oder auch am Steuergehäuse eines Verbrennungsmotors oder eines Getriebes verwendet. Derartige Dichtungen weisen einen metallischen Träger auf, der mit einem elastomeren Dichtelement verbunden wird. Um das Elastomer mit dem Träger zu verbinden, ist es im Stand der Technik erforderlich, den metallischen Träger zu waschen und mit einem chemischen Haftvermittlersystem zu versehen, bevor das Elastomer angespritzt oder im Edge-Mold-Verfahren angebracht werden kann. Nur so kann die erforderliche Haftung zwischen Elastomer und metallischem Träger erreicht werden.The present invention relates to a flat gasket. Such gaskets, for example, in internal combustion engines and transmissions, for example, for sealing at least two of the media air, oil, (cooling) water and fuel against each other, for example in the intake, on the oil pan, or in an oil or water cooler or on the control housing an internal combustion engine or a transmission used. Such seals have a metallic carrier which is connected to an elastomeric sealing element. In order to bond the elastomer to the carrier, it is necessary in the prior art to wash the metallic carrier and provide it with a chemical primer system before the elastomer can be injection molded or edge mounted. Only then can the required adhesion between elastomer and metallic carrier be achieved.
Es ist daher eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten erforderlich, so dass der Herstellungsaufwand und die Kosten relativ hoch sind. Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flachdichtung mit einer metallischen Trägerlage und einem Elastomerelement zur Verfügung zu stellen, bei dem keine Vorbehandlung der metallischen Trägerlage erforderlich ist und dennoch eine gute Haftung zwischen der metallischen Trägerlage und dem Elastomerelement erzielt wird.Therefore, a variety of processing steps are required, so that the manufacturing cost and the cost are relatively high. Based on this prior art, it is therefore an object of the present invention to provide a flat gasket with a metallic carrier layer and an elastomeric element available, in which no pretreatment of the metallic support layer is required, yet achieved good adhesion between the metallic support layer and the elastomer element becomes.
Diese Aufgabe wird durch die Flachdichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Flachdichtung werden in den abhängigen Ansprüchen gegeben.This object is achieved by the flat gasket according to
Die erfindungsgemäße Flachdichtung weist nun wie im Stand der Technik eine metallische Trägerlage auf. Die metallische Trägerlage besitzt mindestens eine freie Kante, vorzugsweise an ihrem Außenumfang oder längs des Randes einer Durchgangsöffnung. Die Durchgangsöffnung bzw. das in der Durchgangsöffnung vorhandene Medium soll gegenüber einer anderen Durchgangsöffnung bzw. dem in dieser Durchgangsöffnung vorhanden Medium oder gegenüber dem Aussenraum der Flachdichtung abgedichtet werden. Hierzu verläuft die Abdichtlinie vorzugsweise an dem Außenumfang der metallischen Trägerlage oder längs des Randes mindestens einer der mindestens einen Durchgangsöffnung. Beispielsweise kann bei einer Ölkühlerdichtung die Abdichtung entlang des Außenrands der Ölkühlerdichtung erfolgen oder bei einer Steuergehäusedichtung entlang der Innenkante mindestens einer der mindestens einen Durchgangsöffnungen, vorzugsweise entlang der Innenkante sämtlicher Durchgangsöffnungen. Ebenfalls ist es möglich, beispielsweise bei Getriebesteuerplatten, eine Abdichtung sowohl entlang der Innnenkante einer oder mehrerer Durchgangsöffnungen als auch entlang der Aussenkante vorzusehen.The flat gasket according to the invention now has, as in the prior art, a metallic carrier layer. The metallic carrier layer has at least one free edge, preferably on its outer circumference or along the edge of a passage opening. The passage opening or the medium present in the passage opening should be sealed against another passage opening or the medium present in this passage opening or against the outer space of the flat seal. For this purpose, the sealing line preferably runs on the outer circumference of the metallic carrier layer or along the edge of at least one of the at least one passage opening. For example, in the case of an oil cooler seal, the sealing takes place along the outer edge of the oil cooler seal or, in the case of a control housing seal, along the inner edge of at least one of the at least one through openings, preferably along the inner edge of all through openings. It is also possible, for example in transmission control plates, to provide a seal both along the inner edge of one or more passage openings and along the outer edge.
Die erfindungsgemäße Flachdichtung zeichnet sich nunmehr dadurch aus, dass längs der abzudichtenden freien Kante mehrere über die freie Kante vorragende Vorsprünge vorhanden sind. Jeder dieser Vorsprünge ist nun zwischen der freien Kante, aus der er hervorragt, und seinem der freien Kante abgewandten Ende mit mindestens einer Hinterschneidung versehen. Diese Hinterschneidung ermöglicht es, dass ein Elastomerwulst, der zumindest bereichsweise längs der freien Kante der metallischen Trägerlage die Vorsprünge zumindest bereichsweise umschließt, beispielsweise umfasst, indem der Elastomerwulst in die Hinterschneidung eingreift.The flat gasket according to the invention is now distinguished by the fact that along the free edge to be sealed several projections projecting beyond the free edge are present. Each of these projections is now provided with at least one undercut between the free edge from which it protrudes, and its end facing away from the free edge. This undercut makes it possible for an elastomer bead, which at least partially encloses the projections at least partially along the free edge of the metallic carrier layer, for example, to be encompassed, in that the elastomer bead engages in the undercut.
Durch diese erfindungsgemäßen Vorsprünge längs der freien Kante der metallischen Trägerlage erfolgt die Verbindung zwischen der metallischen Trägerlage und dem Elastomerwulst durch die Geometrie der Vorsprünge und damit durch Formschluss. Dadurch wird die metallische Trägerlage mit dem Elastomerwulst verzahnt und folglich eine hervorragende Haftung des Elastomerwulstes an der metallischen Trägerlage erzielt. Es ist daher kein Reinigen der metallischen Trägerlage oder Auftragen eines chemischen Haftvermittlersystems auf dessen Oberflächen mehr erforderlich, so dass die Herstellung vereinfacht, beschleunigt und kostengünstiger gestaltet werden kann. Haftungsoptimierung ist somit als Optimierung der Verbindung zwischen Elastomer und metallischer Trägerlage zu verstehen und nicht als Optimierung der chemischen Haftung.By these projections according to the invention along the free edge of the metallic carrier layer, the connection between the metallic carrier layer and the Elastomerwulst by the geometry of the projections and thus by positive engagement. As a result, the metallic carrier layer is interlocked with the elastomer bead and consequently excellent adhesion of the elastomer bead to the metallic carrier layer is achieved. It is therefore no longer necessary to clean the metallic carrier layer or to apply a chemical adhesion promoter system on its surfaces, so that the production can be simplified, accelerated and made more cost-effective. Liability optimization is thus to be understood as an optimization of the connection between the elastomer and the metallic carrier layer and not as an optimization of the chemical adhesion.
Der Elastomerwulst kann beispielsweise mittels eines Spritzgießverfahrens oder Edge-Molding an der Trägerlage angebracht werden.The elastomer bead can be attached to the carrier layer, for example by means of an injection molding process or edge-molding.
Die Hinterschneidungen in den Vorsprüngen, die in jedem Fall einen Formschluss längs der Erstreckung des Vorsprungs und damit senkrecht zur freien Kante bewirken, können auf verschiedene Weise realisiert werden. So ist es möglich, einen, mehrere oder sämtliche der Vorsprünge mit einem sich in der Lagenebene erstreckenden Schwalbenschwanz oder Hammerkopf zu versehen, so dass die Hinterschneidung und der Formschluss in der Lagenebene erfolgt. Es ist auch möglich, die Vorsprünge so auszugestalten, dass sie einen senkrecht zur Lagenebene sich erstreckenden Schwalbenschwanz oder Hammerkopf aufweisen, so dass der Formschluss in einer Ebene senkrecht zur Lagenebene erfolgt. Es ist auch möglich, mehrere Hinterschneidungen in verschiedenen Richtungen innerhalb eines Vorsprungs vorzusehen. Auch schräge Anordnungen sind möglich.The undercuts in the projections, which cause in any case a positive connection along the extension of the projection and thus perpendicular to the free edge, can be realized in various ways. Thus, it is possible to provide one, several or all of the projections with a dovetail or hammer head extending in the layer plane, so that the undercut and the positive connection take place in the layer plane. It is also possible to design the projections in such a way that they have a dovetail or hammer head extending perpendicular to the plane of the layer, so that the positive connection takes place in a plane perpendicular to the plane of the layer. It is also possible to provide several undercuts in different directions within a projection. Even oblique arrangements are possible.
Auch doppelte Schwalbenschwanzgestaltungen oder doppelte Hammerköpfe sind erfindungsgemäß möglich. Also double dovetail designs or double hammerheads are possible according to the invention.
Die Hinterschneidung kann auch dadurch hergestellt werden, dass die Vorsprünge senkrecht zur Lagenebene ausgelenkt sind. Benachbarte Vorsprünge können beispielsweise in verschiedene Richtungen senkrecht zur Lagenebene ausgelenkt sein, so dass je zwei benachbarte Vorsprünge mit ihren Hinterschneidungen in beide Richtungen senkrecht zur Lagenebene einen Formschluss erzeugen. Die Vorsprünge können weiterhin geradlinig, bogenförmig oder wellenförmig sich von der freien Kante zu ihrem von der freien Kante entfernten Ende erstrecken. Dies gilt sowohl für nicht aus der Lagenebene ausgelenkte Vorsprünge als auch für Vorsprünge, die aus der Lagenebene ausgelenkt sind. Die Bogenform bzw. die Wellenform können sowohl in der Lagenebene als auch senkrecht zur Lagenebene vorgesehen sein. Die Wellenform eines Vorsprungs kann mit im Wesentlichen parallel verlaufenden einander gegenüberliegenden Oberflächen als auch mit zueinander im Wesentlichen gegenläufig verlaufenden einander gegenüberliegenden Oberflächen realisiert werden. Die Wellenform kann dabei näherungsweise sinusförmige Querschnitte als auch Querschnitte mit sequentiell angeordneten sägezahnförmigen Elementen aufweisen, ebenso wie Misch- oder Zwischenformen derartiger Querschnitte.The undercut can also be produced in that the projections are deflected perpendicular to the layer plane. Adjacent protrusions may be deflected, for example, in different directions perpendicular to the plane of the layer, so that each two adjacent protrusions with their undercuts produce a positive locking in both directions perpendicular to the plane of the layer. The projections may further extend in a straight, arcuate or undulating manner from the free edge to their end remote from the free edge. This applies both to projections which are not deflected out of the plane of the layer and also to projections which are deflected out of the plane of the layer. The arc shape or the waveform can be provided both in the layer plane and perpendicular to the layer plane. The waveform of a projection may be realized with substantially parallel opposing surfaces as well as with mutually substantially opposite opposing surfaces. The waveform may have approximately sinusoidal cross sections as well as cross sections with sequentially arranged sawtooth-shaped elements, as well as mixed or intermediate forms of such cross sections.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform können die Vorsprünge längs der freien Kante gesehen schräg oder gekrümmt geprägt sein, so dass sich beispielsweise eine Art Turbinenschaufelgeometrie ergibt.In a further advantageous embodiment, the projections can be oblique or curved along the free edge, so that, for example, a type of turbine blade geometry results.
Vorteilhafterweise sind an der freien Kante mindesten drei Vorsprünge, vorteilhafterweise mindestens sechs Vorsprünge, noch vorteilhafterweise mindestens zehn Vorsprünge vorgesehen. Diese erstrecken sich dabei erfindungsgemäß nicht längs der gesamten freien Kante. Die Breite in der Lagenebene eines Vorsprunges kann beispielsweise < 20%, vorteilhafterweise < 10%, vorteilhafterweise < 5%, vorteilhafterweise < 1% der Länge der freien Kante in ihrer Erstreckungsrichtung betragen.Advantageously, at least three protrusions, advantageously at least six protrusions, even more advantageously at least ten protrusions are provided on the free edge. These do not extend according to the invention along the entire free edge. The width in the layer plane of a projection may be, for example, <20%, advantageously <10%, advantageously <5%, advantageously <1% of the length of the free edge in its direction of extent.
Die Ausgestaltung einer Hinterschneidung senkrecht zur Lagenebene erfolgt vorteilhafterweise dadurch, dass der Vorsprung im Bereich der Hinterschneidung eine geringere Dicke aufweist als die Trägerlage und ggfs. im Bereich außerhalb der Hinterschneidung eine Dicke bis maximal zur Dicke der Trägerlage aufweist. Vorteilhafterweise ist die Dicke der Trägerlage jedoch auch im Bereich außerhalb der Hinterschneidung gegenüber der Dicke der Trägerlage reduziert. Vorteilhafterweise beträgt die Dicke außerhalb der Hinterschneidung maximal 90%, vorteilhafterweise maximal 80%, vorteilhafterweise maximal 70% der Dicke der Trägerlage.The embodiment of an undercut perpendicular to the plane of the layer advantageously takes place in that the projection in the region of the undercut has a smaller thickness than the carrier layer and, if necessary, in the region outside the undercut has a thickness up to the thickness of the carrier layer. Advantageously, however, the thickness of the carrier layer is also reduced in the region outside the undercut relative to the thickness of the carrier layer. Advantageously, the thickness outside the undercut is at most 90%, advantageously at most 80%, advantageously at most 70% of the thickness of the carrier layer.
Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Flachdichtung zwischen dem Elastomerwulst und der metallischen Trägerlage keinen chemischen Haftvermittler auf. Grundsätzlich lässt sich die erfindungsgemäß verbesserte mechanische Haftung zwischen Elastomerwulst und metallischer Trägerlage jedoch auch mit einem chemischen Haftvermittler kombinieren.Advantageously, the flat gasket according to the invention has no chemical adhesion promoter between the elastomer bead and the metallic carrier layer. In principle, however, the inventively improved mechanical adhesion between the elastomer bead and the metallic carrier layer can also be combined with a chemical adhesion promoter.
Die Trägerlage selbst weist dabei eine Dicke zwischen 0,5 mm und 3 mm, vorteilhafterweise zwischen 1,0 mm und 1,8 mm auf. Die Dicke der Vorsprünge beträgt vorteilhafterweise zwischen 0,1 mm und 1 mm, weiter vorteilhafterweise zwischen 0,25 mm und 0,8 mm, ihre Breite in der Lagenebene zwischen 0,5 mm und 10 mm, vorteilhafterweise zwischen 1 mm und 5 mm und ihre Länge senkrecht zur freien Kante in der Lagenebene zwischen 1 mm und 7 mm, vorteilhafterweise zwischen 1,5 mm und 4 mm. Die obigen Werte sind jeweils einschließlich oder auch ausschließlich der angegebenen Bereichsgrenzen zu verstehen.The carrier layer itself has a thickness between 0.5 mm and 3 mm, advantageously between 1.0 mm and 1.8 mm. The thickness of the projections is advantageously between 0.1 mm and 1 mm, more advantageously between 0.25 mm and 0.8 mm, their width in the layer plane between 0.5 mm and 10 mm, advantageously between 1 mm and 5 mm and their length perpendicular to the free edge in the layer plane between 1 mm and 7 mm, advantageously between 1.5 mm and 4 mm. The above values are to be understood as including or excluding the stated range limits.
Im Folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemäßer Flachdichtungen gezeigt. Dabei bezeichnen in sämtlichen Figuren gleiche oder ähnliche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Bauelemente, so dass deren Beschreibung ggfs. nicht wiederholt wird.In the following some examples of inventive flat gaskets are shown. In this case, the same or similar reference numbers designate identical or similar components in all figures, so that their description is not repeated, if necessary.
Jedes der folgenden Beispiele zeigt eine Zusammenschau verschiedener optionaler vorteilhafter Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung. Es ist wesentlich, dass auch jede einzelne dieser Weiterbildungen als solche die in den Ansprüchen gegebene Erfindung weiterbilden kann, ohne dass die im selben Beispiel angegebenen weiteren vorteilhaften Weiterbildungen ebenfalls gleichzeitig herangezogen werden müssen. Auch beliebige Kombinationen verschiedener optionaler vorteilhafter Weiterbildungen aus verschiedenen Ausführungsbeispielen können erfindungsgemäß die vorliegende Erfindung weiterbilden.Each of the following examples presents a synopsis of various optional advantageous embodiments of the present invention. It is essential that each of these developments as such can further develop the invention given in the claims, without the further advantageous developments given in the same example also having to be used simultaneously. Any combinations of different optional advantageous developments of various embodiments can according to the invention further develop the present invention.
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Bei den vorigen Beispielen wurde fast vollständig auf die Darstellung des Elastomerwulstes verzichtet. Lediglich in
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