DE9414941U1 - Metallische Flachdichtung - Google Patents

Description

Metallische Flachdichtung

Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung, insbesondere eine Zylinderkopfdichtung, mit zwei gesickten Deckblechen sowie mit mindestens einem Zwischenblech.

Eine solche Flachdichtung ist aus der EP 0 473 306 Al bekannt- In dieser Druckschrift werden gesickte Zwischenbleche beschrieben, die in Materialstärke und -form mit den gesickten Deckblechen übereinstimmen. Die gesickten Zwischenbleche sind entweder an die Deckbleche anliegend oder mit spiegelbildlich ausgerichteter Sicke angeordnet, wobei im zweiten Fall die freien Schenkel der beiden Zwischenbleche aneinander anliegen. Eine zusätzliche, abgestufte Elastizität kann durch diese Anordnung nicht bereitgestellt werden.

Eine gattungsgemäße Flachdichtung ist auch aus der DE 42 19 709 Al bekannt. Aus dieser Druckschrift ist ein Zwischenblech mit einem verdickten Ende bekannt, welches die Form des gesickten Deckbleches aufrecht erhält und eine gute Abdichtung bei thermischer und mechanischer Belastung gewährleistet.

Da der Dichtspalt zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock einer Brennkraftmaschine durch Innendruck und Temperaturschwankungen oszilliert und dadurch ein Dichtungselement ständigen Pressungsänderungen unterworfen wird, sollte die Dichtung möglichst gute und dauerhafte Fede-

rungseigenschaften besitzen. Im Stand der Technik wird die Elastizität durch die Ausformung von Sicken in den Deckblechen und durch die Motorbauteile zur Verfügung gestellt. Hiermit läßt sich insbesondere bei leistungsstärkeren Motoren keine zufriedenstellende Abdichtung erreichen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Zylinderkopfdichtung zu schaffen, die die erforderlichen Elastizitäten nicht über die Motorbauteile bezieht, sondern selbst zur Verfügung stellt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung wird ein gekantetes Zwischenblech zwischen den Deckblechen angebracht, das durch seine Vorkantung eine Elastizität aufweist, die einen ständigen Druck gegen das Deckblech bewirkt. Die benötigten Elastizitäten werden durch die Dichtung selbst erzeugt. Dadurch wird eine akzeptable Brennraumabdichtung erreicht.

Unter einer Kantung in einem Zwischenblech oder einem gekanteten Zwischenblech ist ein Blech mit einem Knick oder einer Abknickung zu verstehen. Das Zwischenblech ist also in einem bestimmten Punkt abgebogen, so daß ein freier Schenkel aus der Blechebene hervorsteht. Der Schenkel kann gerade ausgebildet sein, wobei ein Knickwinkel zur Blechebene fest vorgegeben ist. Alternativ dazu kann der Schenkel auch einen gebogenen Abschnitt aufweisen, so daß ein kontinuierlicher Übergang aus der Blechebene erfolgt und am Schenkelende der größte Winkel zur Blechebene vorhanden ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß die Kantung durch eine höhere Linienpressung unmittelbar am Brennraum ein Wegfließen einer äußeren Elastomerbeschichtung der Sikkenbleche zum Brennrauminneren hin verhindert. Hierdurch wird die Mikroabdichtung am Brennraum verbessert.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das gekantete Zwischenblech gleichzeitig als dickenbildendes Distanzblech ausgebildet. Durch die Ausbildung als dickenbildendes Distanzblech wird ein zusätzliches Zwischenblech, welches sonst für die Dickenbildung vorgesehen sein müßte, eingespart.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Zwischenblech mit Kantung eine größere Dicke auf als die Deckbleche, dadurch werden dauerhafte Elastizitäts- und Federungseigenschaften sichergestellt.

Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung von zwei gekanteten Zwischenblechen, die eine Elastizität jeweils in Richtung eines Deckblechs bereitstellen. Diese Bleche bilden zu gleichen Teilen auch die dickenbildende AbStandserzeugung aus. Dadurch kann eine Elastizität in Richtung des Zylinderkopfes und eine zweite Elastizität in Richtung des Motorblockes bereitgestellt werden.

In einer Weiterbildung sind die Zwischenbleche symmetrisch zu einer Mittelebene der Dichtung angeordnet. So erfolgt eine gleichmäßige Verteilung der Kräfte und Elastizitäten zu beiden Richtungen. Alternativ können die Kantungen der Zwischenbleche auch versetzt zueinander erfolgen. Dadurch erreicht man eine individuelle Anpassung an die Kraftverhältnisse zur Zylinderkopfseite und zur Motoblockseite.

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In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Kantung entlang einer vorgegebenen Strecke in Umfangsrichtung unterschiedliche Neigungswinkel auf. Ebenso kann die Kantung entlang einer vorgegebenen Strecke in Umfangsrichtung unterschiedlich lange freie Schenkel aufweisen. Dadurch ist eine an die lokalen Gegebenheiten in Umfangsrichtung angepaßte Ausgestaltung der Dichtung möglich. An jeder Stelle des Umfangs können also unterschiedliche Elastizitäten in die verschiedenen Richtungen bereitgestellt werden. Die Dichtung kann also entlang des zu dichtenden Durchgangs topographisch ausgebildet sein.

In einer Weiterbildung weist das Zwischenblech mit Kantung eine zusätzliche Sickung im freien Schenkel auf. Dadurch wird nochmal eine zusätzliche Elastizität bereitgestellt, die außerdem die Form der äußeren Deckbleche unterstützt und vor dem Plattpressen bewahrt.

In einer anderen Ausführungsform ist der freie Schenkel der Kantung mit einem Börde1 versehen. Dadurch erreicht man, daß das gekantete Zwischenblech am Ende verdickt ist. Diese Verdickung verhindert ein Plattdrücken der gesickten Deckbleche und erhält so deren äußere Elastizität.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein zusätzliches, ebenes Zwischenblech ohne Kantung vorhanden, welches einen Falz aufweist, der unterhalb des freien Schenkels liegt. Dieses zusätzliche ebene Zwischenblech führt ebenfalls zu einer Verdickung am Ende und somit zu einer Unterstützung der Sickenform der äußeren Deckbleche. Außerdem wird so eine definierte Auflagefläche für die gekanteten Zwischenbleche geschaffen.

In einer anderen Ausführungsform endet der Falz des zusätzlichen Zwischenbleches unterhalb des Fußpunktes des freien Schenkels. Dies führt zu einer zusätzlichen

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Pressungserhöhung im Hinterland der Kantung und erhöht somit die Abdichtsicherheit.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das zusätzliche Zwischenblech vor dem Falz eine Kröpfung auf. So wird erreicht, daß das Zwischenblech in der Mittelebene der Flachdichtung liegt und eine gleichmäßige Abdichtung zu beiden Seiten sicherstellt.

Ebenso ist es möglich, die einzelnen Bleche aus unterschiedlichen Werkstoffen herzustellen, um so durch die Werkstoffeigenschaften eine optimale Anpassung der Bleche an ihre Funktion sicherzustellen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben.

Die Figuren 1 bis 10 zeigen anhand jeweils eines Beispiels schematisch einen Querschnitt durch einen Rand einer Durchtrittsöffnung einer Metall-Flachdichtung.

In der nachfolgenden Beschreibung sind gleiche Teile jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die anhand einer speziellen Figur gegebene Beschreibung dieser Teile trifft daher auch auf alle anderen betreffenden Figuren zu, auch wenn keine gesonderte diesbezügliche Figurenbeschreibung vorhanden ist.

Fig. 1 veranschaulicht einen Querschnitt durch eine Zylinderkopfdichtung im Bereich einer Öffnungskante 13 einer Durchgangsöffnung. Auf der rechten Zeichnungsseite schließt sich die Durchgangsöffnung an, während die linke Seite den Übergang in die metallische Flachdichtung darstellt. Im eingebauten Zustand schließt sich oben an die Zeichnung ein Zylinderkopf und unten an die Zeichnung ein Zylinderblock an.

Die gesickten Deckbleche 1 und 2 weisen jeweils einen festen Schenkel la und 2a, einen gesickten Zwischenbereich Ib und 2b und einen freien Schenkel Ic und 2c auf. In der Zeichnung sind die Sicken Ib und 2b der Deckbleche 1 und 2 mit gleichem Abstand zur Öffnungskante 13 ausgebildet. Zur individuellen Anpassung an Zylinderkopf und Zylinderblock ist hier auch eine asymmetrische Ausbildung möglich. Die gesickten Deckbleche sind in der Zeichnung mit offenen Sicken Ib und 2b dargestellt. Die Erfindung ist jedoch auch in Ausführungsformen anwendbar, deren Deckbleche eine geschlossene Sicke aufweisen.

Die Zwischenbleche 3 und 4 weisen jeweils einen festen Schenkel 3a und 4a, einen freien Schenkel 3b und 4b und eine Kantung 14 auf. Die Kantung 14 erfolgt im Bereich der Sicken Ib und 2b der Deckbleche 1 und 2. Die Zwischenbleche 3 und 4 reichen in ihrer Länge genau bis zur Öffnungskante 13 und bilden so in der Gesamtlänge der Deckbleche 1 und 2 eine zusätzliche Elastizität. Im Bereich der Öffnungskante 13 bildet die Öffnung der gekanteten Zwischenbleche einen Abstand Sl. Die Abstände zwischen den Deckbleche 1 und 2 und den Zwischenblechen 3 und 4 werden mit S2 und S3 bezeichnet. Sl ist größer als die Summe aus S2 und S3. Die freien Schenkel der Zwischenbleche 3b und 4b sind in der Zeichnung gerade dargestellt. Ebenso ist auch ein bogenförmiger, nach außen gerichteter Verlauf denkbar.

Die symmetrisch um den Brennraum umlaufende, gleich hohe und gleich breite Kantung 14 der Distanzbleche 3 und 4 erzeugt eine um den Brennraum umlaufende Vorspannung, die auch über eine längere Laufzeit und auch bei der Verformung der Motorbauteile durch die Betriebskräfte und/oder durch thermische Beanspruchung erhalten bleibt. Die Kantung ist zum Brennrauminneren hin geöffnet, so daß die Vorspannung durch die Betriebsdrücke nicht gemindert, sondern sogar erhöht wird. Entlang der Durchgangsöffnung kann die Kantung

aber auch topographisch und auch mit variabler Breite ausgebildet sein. Das bedeutet, daß die Kantung 14 sowohl mit unterschiedlichen Neigungswinkeln entlang einer vorgegebenen Strecke in Umfangsrichtung, als auch mit unterschiedlich langen, freien Schenkeln entlang einer vorgegebenen Strecke in Umfangsrichtung ausgebildet sein kann. Damit wird eine individuelle Anpassung an die jeweiligen Motorbauteile erreicht.

Ein zusätzliches ebenes Zwischenblech 5 ist ebenfalls in Figur 1 dargestellt. Die Kantung 14 der Zwischenbleche 3 und 4 ist so ausgeführt, daß sie nicht auf den Bördel 5a des in der Mittelebene der Flachdichtung liegenden Zwischenblechs 5 zu liegen kommt. Der Bördel 5a ist also von der Kantung 14 beabstandet im Bereich des freien Schenkels 3b des Zwischenblechs 3 angeordnet.

In Fig. 2 wird die Kantung 14 der Distanzbleche 3 und 4 so ausgeführt, daß sie auf den Bördel 6a oder den Falz des Bleches 6 zu liegen kommt. Dies führt zu einer zusätzlichen Pressungserhöhung im Hinterland der Kantung 14 und erhöht somit die Abdichtsicherheit. In diesem Beispiel ist der Falz 6a vom Brennrauminneren her gesehen bis fast zum zweiten Knick der Sicken Ib und 2b der Deckbleche 1 und 2 ausgeführt. Die Deckbleche 1 und 2 weisen parallele freie Schenkel Ic und 2c, parallele feste Schenkel la und 2a und einen schrägen gesickten Zwischenbereich Ib und 2b auf. Im Bereich dieses gesickten Zwischenbereichs Ib erfolgt die Kantung 14 der Zwischenbleche 3 und 4. Vom festen Ende la der Deckbleche 1 und 2 aus gesehen, erfolgt die Kantung 14 erst nach Beginn des Falzes 6a.

In Fig. 3 ist wieder ein zusätzliches Zwischenblech 5 dargestellt, welches einen Falz 5a aufweist, der vom festen Ende la der Deckbleche 1 und 2 her gesehen, erst nach der Kantung 14 einsetzt. Die gekanteten Zwischenbleche weisen

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eine zusätzliche brückenförmige Sickung 15 auf, die im Bereich des Falzes 5a des zusätzlichen Zwischenblechs 5 liegt. Die Sickung 15 der bekannten Zwischenbleche 3 und 4 liegt im Bereich der freien Schenkel Ic und 2c der äußeren Deckbleche 1 und 2.

Die Figuren 4 und 5 entsprechen den Figuren 3 und 2, jedoch sind diese Ausfuhrungsformen ohne die zusätzlichen Zwischenbleche 5 und 6 dargestellt.

In Fig. 6 ist die Kantung 14 nur an einem Zwischenblech 3 ausgeführt, welches gleichzeitig das dickenbildende Distanzblech ist. Die Kantung 14 kann wahlweise zum Zylinderkopf oder zum Motorblock hin ausgeführt werden. Zusätzlich ist ein weiteres Zwischenblech 5 vorhanden, das gekröpft ausgeführt ist. Die Kröpfung 16 verläuft zu der entgegengesetzten Seite wie die Kantung 14 des Zwischenblechs 3. Die Kantung 14 des Zwischenblechs 3 erfolgt im Bereich des freien Schenkels Ic der Deckbleche 1 und 2. Etwas weiter zum Brennrauminneren hin erfolgt die Kröpfung 16, die von der Kantung 14 wegführt. Der Falz 5a des zusätzlichen Zwischenblechs 5 reicht bis zur Kröpfung 16 zurück.

In Fig. 7 erfolgt die Kantung 14 an einem einzelnen Distanzblech 3. Die Kantung erfolgt im schrägen Bereich der Sicke Ib der Deckbleche 1 und 2. Das gekantete Zwischenblech 3 weist einen zusätzlichen Bördel 7 auf. Die Kantung 14 kann wahlweise zum Zylinderkopf oder zum Motorblock hin ausgeführt werden.

In Fig. 8 sind zwei gekantete Distanzbleche 8 und 9 vorhanden. Die Kantung 14 der Distanzbleche 8 und 9 erfolgt nicht kongruent, sondern auf unterschiedlichen Durchmessern Dl und D2. Hierdurch wird ein Gegenmoment erzeugt, das zusätzlich Elastizität und Pressung erhöht. Die gekanteten Zwischenbleche 8 und 9 können mit unterschiedlicher Länge

und Breite ausgeführt werden. Beim Zwischenblech 4 erfolgt die Kantung 14 im Übergangsbereich der Sicke 2b des Deckblechs 2 und beim Zwischenblech 3 erfolgt die Kantung 14 im Bereich des freien Schenkels Ic des Deckblechs 1. Man spricht hier von einer Kantung 14 bei verschiedenen Durchmessern. Die Wirkrichtung des Gegenmomentes kann wahlweise durch die Anbringung des größeren Durchmessers beim Deckblech 1 oder beim Deckblech 2 in Richtung Zylinderkopf oder zum Motorblock hin beeinflußt werden. Auch hier ist die Anbringung eines zusätzlichen Zwischenblechs 5 oder 6 möglich.

In Figur 9 ist ein zusätzliches Zwischenblech 6 als dickenbildendes Distanzblech ausgebildet. Die Kantung 14 erfolgt an einem Zwischenblech 3 im Übergangsbereich der Sicke Ib des Deckblechs 1, sie kann aber auch wahlweise auf der anderen Seite am Deckblech 2 ausgeführt sein. In dieser Ausführungsform ist das zusätzliche Zwischenblech 6 dicker als das gekantete Zwischenblech 3. Ebenso ist eine weitere Ausgestaltung mit Bördeln oder gefalzten Zwischenblechen möglich.

In Figur 10 ist das zusätzliche Zwischenblech 6 als Distanzblech ausgebildet. Die Zwischenbleche 3 und 4 mit Kantung 14 sind dünner als das Zwischenblech 6. Die Kantung 14 der Zwischenbleche 3 und 4 erfolgt auf unterschiedlichen Durchmessern, so wie es in Figur 8 schon beschrieben wurde.

Claims (14)

PATENTANSPRÜCHE

1. Metallische Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, mit zwei gesickten Deckblechen sowie mit mindestens einem Zwischenblech, welche wenigstens eine Durchgangsöffnung umgeben,

dadurch gekennzeichnet , daß das Zwischenblech (3) eine Kantung (14) aufweist, daß die Kantung (14) im Bereich einer der Sicken (Ib, 2b) eines der Deckbleche (1, 2) liegt und daß die Kantung (14) in Richtung einer der Sicken (Ib,

2b) ausgebildet ist.

2. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das die Kantung (14) aufweisende Zwischenblech (3) als dickenbildendes Distanzblech ausgebildet ist.

3. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das die Kantung (14) aufweisende Zwischenblech (3) eine größere Dicke aufweist als die Deckbleche (1, 2).

4. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1, oder 3,

dadurch gekennzeichnet , daß die Dichtung zwei Zwischenbleche (3, 4) mit Kantung (14) aufweist.

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5. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die zwei Zwischenbleche (3, 4) symmetrisch zu einer Mittelebene der Dichtung angeordnet sind.

6. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Kantung (14) der Zwischenbleche (8, 9) versetzt zueinander erfolgt.

7. Metallische Flachdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet , daß die Kantung (14) entlang einer vorgegebenen Strecke in Umfangsrichtung unterschiedliche Neigungswinkel aufweist.

8. Metallische Flachdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet , daß die Kantung (14) entlang einer vorgegebenen Strecke in Umfangsrichtung unterschiedlich lange, freie Schenkel (3b, 4b) aufweist.

9. Metallische Flachdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet , daß das Zwischenblech (3) mit Kantung (14) eine zusätzliche Sickung (15) im freien Schenkel (3b) aufweist.

10. Metallische Flachdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet , daß der freie Schenkel {3b) des Zwischenblechs (3) mit Kantung (14) mit einem Bördel (7) versehen ist.

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11. Metallische Flachdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet , daß ein zusätzliches, ebenes Zwischenblech (5) ohne Kantung vorhanden ist, welches einen Falz (5a) aufweist, der unterhalb des freien Schenkels (3b) liegt.

12. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Falz des zusätzlichen Zwischenblechs (6) im Bereich des festen Schenkel (3a) des Zwischenblechs (3) mit Kantung (14) endet.

13. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß das zusätzliche Zwischenblech (5) vor dem Falz (5a) eine Kröpfung (16) aufweist.

14. Metallische Flachdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet , daß die einzelnen Bleche (1,2,3,4,5 und 6) aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.