WO2005022009A2 - Flat gasket, in particular a metal gasket - Google Patents

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WO2005022009A2
WO2005022009A2 PCT/EP2004/008535 EP2004008535W WO2005022009A2 WO 2005022009 A2 WO2005022009 A2 WO 2005022009A2 EP 2004008535 W EP2004008535 W EP 2004008535W WO 2005022009 A2 WO2005022009 A2 WO 2005022009A2
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WO
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sealing
flat gasket
sealing surface
sealing plate
thickness
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/008535
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German (de)
French (fr)
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WO2005022009A8 (en
WO2005022009A3 (en
Inventor
Friedhelm Stecher
Christoph Stecher
Original Assignee
STE Gesellschaft für Dichtungstechnik mbH
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Publication date
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Publication of WO2005022009A3 publication Critical patent/WO2005022009A3/en
Publication of WO2005022009A8 publication Critical patent/WO2005022009A8/en

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0818Flat gaskets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0818Flat gaskets
    • F16J2015/0856Flat gaskets with a non-metallic coating or strip

Definitions

  • the invention relates to a flat gasket and in particular a metallic flat gasket, in which a through-opening to be sealed is completely surrounded by a raised sealing surface, which consists of a pressure-resistant and creep-resistant material that is not vertically deformable and has a height profile, which, if appropriate with the inclusion of further sealing layers present in the seal, is designed according to the topography of the sealing gap formed between the counter surfaces to be sealed.
  • a raised sealing surface which consists of a pressure-resistant and creep-resistant material that is not vertically deformable and has a height profile, which, if appropriate with the inclusion of further sealing layers present in the seal, is designed according to the topography of the sealing gap formed between the counter surfaces to be sealed.
  • seals in which the passage opening is sealed with an elastic sealing element such as a bead, are stable and non-elastically deformable, at least in all areas where they are used, and from the start the deflections of the counter surfaces to be sealed that occur during operation are topographically adapted. In this way, uniform surface pressures can be achieved with comparatively low screw forces.
  • small raised sealing webs can additionally be present on the topographically formed sealing surfaces, as is described in WO 97/01722 A1.
  • the seals can be completely or partially coated.
  • the raised sealing surfaces can be machined out of a sealing plate by machining.
  • Another manufacturing variant uses an embossing process.
  • the topographically formed sealing surfaces can first be embossed and then the non-embossed, higher areas can be removed by machining.
  • greater material thicknesses can be achieved by material accumulation, and then the desired topographical configuration is produced by an embossing step. All of the manufacturing processes described are comparatively complex, time-consuming and expensive. While the described topographic seals provide excellent sealing results in most applications, there are still some special uses in which a more flexible and versatile adaptation of the seals to the existing conditions would be desirable. For example, there are applications in which one and the same seal is used to seal different adjacent parts, in which the sealing requirements are different.
  • a task of the invention is accordingly to provide a seal of the type described in the introduction, which is simple and inexpensive to produce, can be adapted to the most varied sealing conditions in a simple manner and thereby achieves a reliable seal.
  • This object is achieved with the flat gasket according to claim 1.
  • Preferred configurations of this gasket are described in the subclaims. Accordingly, the invention relates to a flat gasket and in particular a metallic flat gasket with at least one sealing layer, which has at least one through opening, which is at least on one side is completely surrounded by a self-contained raised sealing surface.
  • the sealing surface consists of a material that is pressure and creep-resistant and not deformable under the loads of the application.
  • the topography of the sealing surface is obtainable by embossing the sealing surface in a sealing plate in such a way that the thickness of the sealing plate in the area of the sealing surface is at least partially reduced compared to the initial thickness of the sealing plate.
  • the flat seal has at least one of the following features: a) In the area of the sealing surface there is a support with a thickness which, together with the height of the sealing surface, gives a total thickness which is greater than the initial thickness of the sealing plate from which the sealing surface is formed has been; b) areas of the sealing plate which are located outside the sealing surface and have a thickness of at least the initial thickness of the sealing plate have been completely removed; and c) regions of the sealing plate which are outside the sealing surface and have a thickness of at least the initial thickness of the sealing plate are bent out of the plane of the sealing plate.
  • topography of the sealing gap to be sealed and the transfer of this topography to the raised sealing surface can be carried out as is customary in the prior art. Possibilities are described, for example, in EP 0485693 A1. If, in addition to the sealing layer in which the topographically formed sealing surface is present, further sealing layers are provided in the seal, these are taken into account when forming the topography if they are in the region of a raised sealing surface. It is possible to form the height profile which changes in the circumferential direction exclusively in the sealing layer having the raised sealing surface, while the further sealing layers have a constant thickness in the region of the sealing surface. However, it is equally possible to provide an additional sealing layer in the area adjacent to the raised sealing surface of the sealing surface sealing layer with a height profile.
  • the overall height profile of all sealing layers in the area of the raised sealing surface corresponds to the topography of the sealing gap to be sealed.
  • the sealing surface can also have a width profile in addition to the height profile. This not only changes the height of the sealing surface in the circumferential direction, but also its width.
  • the flat gasket according to the invention is preferably obtainable by embossing the raised sealing surface in a sealing plate. However, this does not rule out that the flat gasket according to the invention can also be produced by another manufacturing process, for example a material-removing process or a Combination of cutting processes and embossing processes was obtained.
  • the production of the flat gasket according to the invention with the aid of an embossing step, in which the height-profiled sealing surface is embossed while reducing the thickness of the sealing plate, is particularly simple, quick and inexpensive.
  • the embossing process is carried out in a manner known per se using conventional tools. If necessary, the embossing step can be followed by a calibration step for fine adjustment of the height and / or width profile.
  • small raised sealing webs can also be embossed on the sealing surface, as described in WO 97/01722 A1 to improve the micro-sealing.
  • the sealing surface can be embossed such that only a part of the sealing surface is reduced in thickness compared to the initial thickness of the sealing plate, while one or more other sections retain the original thickness and thus represent the highest sections of the sealing surface. However, it is preferred to reduce the thickness of the sealing plate in all areas of the sealing surface. The embossing leads to a strain hardening of the sealing material and thus to a higher stability in the embossed area.
  • the sealing plate in the region of the raised sealing surface thus at least partially has a smaller thickness than the initial density of the sealing plate.
  • the sealing plate cannot be used as a flat gasket, since the non-embossed areas prevent the sealing surface from performing its supporting function.
  • the invention solves this problem in the manner described in points a) to c).
  • a support is placed on the embossed, height-profiled sealing surface, the thickness of which is sufficient to give, together with the height of the sealing surface, a total thickness which is greater than the initial thickness of the sealing plate.
  • the overlay can consist of a coating or a separate part.
  • the material is also expediently pressure and creep resistant and not deformable in height.
  • the height profile can be limited to the sealing surface of the embossed sealing layer, or a height profile can be present both in the raised sealing surface and in the support, so that overall a height profile corresponding to the topography of the sealing gap to be sealed results .
  • the height profiles can be produced separately or together, namely, for example, in such a way that the support is placed on the sealing plate in the region of the subsequent sealing surface before the embossing step and is embossed together with the sealing plate.
  • the areas which are outside the sealing surface and have a thickness of at least the initial thickness of the sealing plate are completely removed.
  • Variants a) to c) can also be used in combination with one another in a flat gasket.
  • a combination of variants a) and b) is also conceivable, in which the sealing surfaces are provided with supports and, moreover, non-embossed areas of the sealing plate have been removed.
  • the seals described are available in a simple manner and can in particular be produced without complex material-removing processes.
  • the choice of material for the flat gasket according to the invention and in particular for the position which the height-profiled sealing surface has depends primarily on the type of intended use. Suitable are, for example, pressure-resistant and creep-resistant, non-deformable plastics, ceramics and in particular metallic materials. Basically, all of the materials previously used for the corresponding flat seals can also be used.
  • the flat gasket according to the invention can have more than one through opening which is surrounded by a raised, topographically formed sealing surface. In the case of variant b) in particular, in which parts of the sealing plate have been removed, it makes sense to connect adjacent surfaces to one another.
  • connecting webs are preferably used, the height of which is less than the initial thickness of the sealing plate with the raised sealing surfaces.
  • These connecting webs are expediently embossed together with the sealing surfaces in order to set a suitable height for them.
  • sealing surfaces surrounding adjacent openings can share a common section.
  • a skeletal sealing layer is then obtained.
  • the metallic pads already described in case a) can also be connected to one another via connecting webs or common sections. It is expedient that the connecting webs, which connect the supports to one another, come to rest on the connecting webs for the sealing surfaces.
  • the flat seals according to the invention can be used in the form described above.
  • the seals can be used particularly flexibly if they have at least one further sealing layer which is arranged adjacent to the sealing layer having the raised sealing surface.
  • the further sealing layer is preferably a metallic sealing layer.
  • the further sealing layer corresponds at least to the outer circumference of the sealing surface sealing layer.
  • the further sealing layer protrudes at least in sections over the sealing surface sealing layer. This variant is particularly suitable when different, adjacent parts are to be sealed with one and the same flat seal. Then, for example, only the protruding further sealing layer can be used to seal another part.
  • the further sealing layer extends over the adjacent raised sealing surface, for example up to the edge of the through opening enclosed by the sealing surface.
  • the further sealing layer has, for example, a basic surface substantially corresponding to the base surface of the sealing surface sealing layer, or it extends beyond the edge thereof.
  • the superimposition of several sealing layers in the area of the topographically formed sealing surface takes into account the height profile of the sealing surface of this additional sealing layer.
  • the second sealing layer has a recess at least in its area opposite the raised sealing surface.
  • the additional sealing layer does not have to be taken into account when dimensioning the height profile of the raised sealing surface.
  • the sealing surface sealing layer and further sealing layer are expediently fastened to one another. Any common fastening method is suitable for this, for example clipping, gluing, soldering or welding.
  • the further sealing layer is preferably attached in a region of the sealing surface sealing plate which is outside the sealing surface and is thinned compared to the initial thickness. The dilution is expediently carried out in the stamping step together with the stamping of the sealing surface.
  • the further sealing layer can only be used to adjust a certain thickness of the flat gasket according to the invention and in this case advantageously has a substantially uniform thickness.
  • the further sealing layer has additional functional elements and in particular at least one elastic sealing element. This results in the possibility of sealing through openings, which should not be sealed by a raised, topographically formed sealing surface, in a different way.
  • the distribution of these different sealing elements over different sealing layers makes the flat gasket according to the invention particularly flexible and also easy to manufacture.
  • This elastic sealing element can be used to seal areas that are difficult to seal with stable seals.
  • Stable, topographically designed areas of the seal can be used, for example, to seal counter surfaces (sections) which are relatively hard and can be subjected to relatively high screw forces, while softer counter surfaces (sections) or shape changes during operation or greater manufacturing tolerances are subject to sections the elastic areas of the seal according to the invention are sealed.
  • the further sealing layer can be beaded, for example, the beading being able to have any shape that has been customary to date. Additionally or alternatively, an elastic application can be present in the further sealing layer. Elastomeric materials such as, in particular, elastomeric plastics are suitable for elastic application.
  • further sealing layers can also be present in the flat seal according to the invention.
  • the sealing surface sealing layer can be enclosed on both sides by further sealing layers.
  • Further sealing layers which extend entirely or only partially over the sealing surface sealing layer, are also possible.
  • Further sealing layers are also conceivable, which extend to the side of the sealing surface sealing layer and are connected, for example, to a further sealing layer projecting laterally beyond the sealing surface sealing layer.
  • the area of application of the flat gasket according to the invention is not particularly limited. A preferred application is in those areas in which the counter-surfaces to be sealed are at least partially strongly bent against each other or in which strong pressure fluctuations occur during use.
  • a preferred application is in the area of engine gaskets such as manifold gaskets and in particular cylinder head gaskets.
  • the flat gasket according to the invention is a cylinder head gasket
  • the at least one through opening surrounded by a raised sealing surface is advantageously a combustion chamber opening
  • the through opening surrounded by an elastic sealing element is selected from an oil, water or chain box opening.
  • all combustion chamber openings are each surrounded by a raised sealing surface, while oil and water openings are surrounded by elastic sealing elements which are formed in one or more additional sealing layers.
  • the flat gasket according to the invention is particularly suitable for simultaneously sealing a chain case. With conventional cylinder head gaskets, problems with tightness often occur in the border area between the chain case and the engine block.
  • the seal according to the invention is also extremely suitable as a cylinder head gasket for the Al-Mg engine blocks described. While the core area of the seal is designed to be stable and seals the combustion chamber openings in the hard aluminum core, in the edge area of the seal above the Mg shell there is expediently only at least one further sealing layer with elastic sealing elements. These elastic areas can easily follow the thermally induced changes in the sealing gap in the Mg area and ensure good tightness here.
  • the further sealing layer is preferably attached to the topographic sealing layer in such a way that it is supported only via the Al core and no attachment in the Mg Area of the engine block is required.
  • the flat gasket according to the invention is also particularly suitable as a cylinder head gasket for sealing so-called open-deck engines. With these engines, there are no intermediate webs in the cylinder block between the outer wall and the cylinder tube.
  • the seal according to the invention is now designed such that, in variant c), the regions bent out of the plane of the sealing surface sealing plate come to rest in the open regions of the engine block. The thicker areas that are bent out no longer impair the sealing function of the embossed areas of the sealing plate that rest on the engine block. In this way, a cylinder head gasket that is very easy to produce can be obtained. In a development of these seals, it is possible to provide at least one bulge facing the engine block side as a compensating bead within the bent-out areas.
  • the individual sealing layers of a flat gasket according to the invention can be provided with a coating at least on one side and at least in regions.
  • a coating - in contrast to a sealing layer - is to be understood here in the usual way to be an application which, in its entire area, rests on and adheres to the sealing layer to be coated.
  • a coating will usually have a significantly smaller thickness than the coated sealing layer.
  • the purpose of a coating can be to protect the underlying sealing layer, to improve the physical properties such as sliding friction and to improve the micro-seal. All of the coatings previously suitable for the respective flat gasket can also be used.
  • the coatings known from DE 19941410 A1 are particularly preferred. The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing. It shows schematically: Figure 1 is a partial plan view of a first example of a flat gasket according to the invention.
  • FIG. 2 shows a plan view of a further example of a flat gasket according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic partial cross section through a preform of a flat gasket according to the invention in the area A-A of FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a seal made from the preform according to FIG. 3 in cross section along the line A-A;
  • FIG. 5 shows a further example of a seal finished from the preform according to FIG. 3, likewise in cross section along the line A-A;
  • FIG. 6 shows a further example of a flat gasket according to the invention in cross section along the line A-A of FIG. 1;
  • FIG. 7 shows a further example of a flat gasket according to the invention in cross section along the line B-B of FIG. 2;
  • FIG. 9 shows another example of a flat gasket according to the invention in the area of line D-D of FIG. 2 in cross section;
  • FIG. 10 shows yet another example of a flat gasket according to the invention in cross section along the line D-D of FIG. 2;
  • FIG. 11 shows another embodiment of a flat seal according to the invention in a representation corresponding to FIG. 10; 12 shows yet another example of a seal according to the invention in cross section in the area corresponding to FIGS. 9 to 11; 13 shows a cross-sectional illustration along the line B-B of a further embodiment of a flat gasket according to the invention, which is clamped between the engine block and the cylinder head; and
  • FIG. 14 shows an alternative embodiment of the seal according to FIG. 13 in the same area, likewise in cross section.
  • Figures 1 and 2 schematically show partial top views of seals according to the invention using the example of cylinder head gaskets 1.
  • the seals 1 have oil openings 5, water openings 6 and screw openings 7 in addition to combustion chamber openings located inside the seals.
  • Figure 1 shows the top view of a sealing plate 2, while in the seal according to Figure 2 in addition to the sealing plate 2 there is a further sealing plate 11
  • the sealing plate 2 located inside the seal are the combustion chamber openings 3 and the screw openings surrounding them. 7 arranged.
  • the sealing plate 11 comprises the oil openings 5, water openings 6 and screw openings 7 and the chain case opening 10 arranged on the outer edge of the seal.
  • the sealing plates 2 each consist of a pressure-resistant and creep-resistant material that is not deformable under the operating conditions of the cylinder head gaskets. It is preferably metal.
  • the height of the sealing surfaces changes in the circumferential direction around the combustion chamber openings 3.
  • the height profile is designed in accordance with the topography of the sealing gap in the region of the respective combustion chamber opening.
  • the respective sealing surface 4 can also have a change in its width in the circumferential direction.
  • the sealing gap topography is determined as known from the prior art and described, for example, in EP 0485693 A1.
  • the raised sealing surfaces 4 preferably grow out of the sealing plate 2 without jumping.
  • the rings labeled 4 therefore only illustrate the approximate position of the apex surfaces of the sealing surfaces 4.
  • the further liquid openings that is to say oil openings 5 and water openings 6, are also surrounded by sealing devices.
  • these are just as little shown in FIGS. 1 and 2 as sealing devices around the chain box opening and supporting surfaces around the screw openings, which may be present.
  • the entire sealing plate 2 can be topographically formed, so that the oil and water openings are surrounded by height and / or width profiled sealing surfaces, which correspond in their topography to the sealing gap to be sealed.
  • the liquid openings 5 and 6 can be surrounded by elastic sealing devices.
  • the elastic sealing device can be, for example, a screen printing application made of an elastomeric material that has been applied to the sealing plate 2.
  • the liquid openings 5 and 6 arranged adjacent to the sealing edge 8 and the chain case opening 10 in the sealing plate 11 are also surrounded by elastic sealing elements.
  • the thickness of the sealing plate 11 is not topographically formed and essentially has have a uniform thickness over their entire surface.
  • the elastic sealing elements in this plate are expediently beads formed in the sealing plate 11 or elastomeric elements applied to the sealing plate 11. Specific examples will be described later.
  • the topography in the sealing plate 2 is preferably produced in an embossing process.
  • the desired height profile is stamped into a sealing plate with an initial thickness D using a suitable stamping tool, for example as described in EP 0485693 A1.
  • the entire height profile of the sealing plate 2 is expediently stamped in a single stamping step.
  • the material of the sealing plate 2 is deliberately embossed in the areas of the later sealing surfaces 4 and, if appropriate, in further load-bearing areas of the seal that absorb the surface pressures, and its thickness is reduced. Pressed down material is pushed out to the side of the embossed surfaces, so that in these areas the thickness of the embossed sealing plate 2 can be greater than the initial thickness D of the sealing plate.
  • FIG. 3 shows a sealing preform after the embossing step in cross section along the line A-A in FIG. 1.
  • FIG. 3 illustrates that the embossing step is carried out before the through openings are made in the sealing plate 2.
  • the area between two adjacent combustion chamber openings (3 in FIG. 1) is shown, which are connected to one another by a web area 9.
  • Each of the combustion chamber openings 3 is surrounded by a circularly closed sealing surface 4. If the combustion chamber openings 3 are very close together, it is possible for the sealing surfaces 4 to converge into a single sealing surface 4 in the region between the combustion chamber openings 3, so that the web region 9 would then be omitted.
  • the thickness of the sealing surfaces 4, which is designated here by d is reduced compared to the initial thickness D.
  • the seal preform shown in FIG. 3 cannot be used as a seal after the embossing step.
  • the non-embossed areas with at least the initial thickness D prevent the sealing surfaces 4 from performing their supporting function and from filling the sealing gap which is formed between the engine block and the cylinder head.
  • supports 12 are placed on both sides of the sealing surfaces 4.
  • the thickness of the supports 12 is dimensioned such that the total thickness d1 in the area of the sealing surfaces 4 is greater than in the areas of the sealing plate 2 which are not embossed down, so that the sealing surfaces 4 with the supports 12 can perform their supporting function and reliably seal the sealing gap to be sealed ,
  • the pads 12 consist of a material which, like the material of the sealing plate 2 under the conditions of use of the cylinder head gasket 1, is pressure-resistant and creep-resistant and cannot be deformed in height. These are preferably metallic supports, but ceramic or another suitable material can also be used.
  • the supports 12 are attached in a suitable manner on the sealing surfaces 4 as annular supports, for example as stamped metal rings, for example glued, soldered or welded.
  • the pads 12 can also be sintered.
  • the non-embossed areas of the sealing plate 2 in the area of the combustion chamber openings 3 are removed in the seal according to FIG. 4. This is preferably done by means of a stamping step which can be carried out before or after the pads 12 are attached. When the combustion chamber openings are opened, all other openings are expediently punched into the sealing surface, so that only one punching step is required.
  • FIG. 5 shows a modification of the seal according to FIG. 4.
  • the connection area between the combustion chamber openings 3 is not co-embossed in the embossing step and is therefore essentially retained in its original height.
  • the pads 12 placed on the sealing surfaces 4 are each designed as individual rings.
  • the thickness of the connection area between adjacent combustion chamber openings 3 is at least partially embossed, so that an embossed connecting web 9 has been created between adjacent combustion chamber openings, which has a cross-section according to FIG. 3 and a top view of FIG is indicated.
  • adjacent annular supports 12 are each connected to one another by a narrow connecting web 12 1 .
  • an eyeglass-like support can therefore be used for several adjacent sealing surfaces 4.
  • the reduced number of parts makes handling easier.
  • the seals described in Figures 4 and 5 correspond to variant a) of the invention, in which the production of the height profile of the load-bearing areas and the surface pressure-absorbing areas of the topographic sealing plate is made possible by a simple thickness-reducing stamping-down step by increasing the thickness on the embossed sealing surfaces Edition is applied.
  • the pads 12 were placed only after the stamping process had been carried out.
  • FIG. 6 to 12 describe seals which correspond to variant b) of the invention.
  • the preliminary stage of these seals is again an embossed seal preform, as is shown in detail as an example in FIG. 3
  • the embossed areas of the sealing plate 2 are not built up in their thickness, but rather those areas of the sealing plate are removed which are above the embossed load-bearing areas Project sealing surfaces and hinder their support function.
  • These sealing areas are preferably removed simultaneously with the introduction of the through openings into the sealing plate 2. It is particularly simple if all of the through openings are punched out together with the disruptive, non-embossed areas of the sealing plate 2.
  • the load-bearing sealing surfaces are connected to one another by means of embossed connecting webs, so that after the areas of the sealing plate 2 that are not required are punched away, a skeleton-like sealing structure composed of supporting sealing surfaces and connecting webs remains.
  • Figure 6 shows a section of such a skeletal structure of the sealing plate 2 in cross section along the connecting line AA in Figure 1. From a preform, as shown in Figure 3, wherein a thinned connecting web 9 is stamped in the connection area between the sealing surfaces 4 If, as indicated by the dashed lines, the through-openings are punched in a punching step and also all non-embossed areas of the seal, which are not raised sealing surfaces and no connecting webs, are punched out. After the stamping step, a skeleton-like structure is therefore obtained which comprises through openings surrounded by profiled sealing surfaces and connecting webs which connect these topographically formed sealing surfaces to one another.
  • additional supporting sealing skids can be provided, which are equipped with a height profile corresponding to the topography of the sealing gap between the engine block and the cylinder head and which absorb surface pressure when the engine block and the cylinder head are clamped together.
  • a sealing skid can for example run along the edge of the seal and is also expediently connected to the remaining elements of the sealing plate 2 via connecting webs.
  • This variant is particularly suitable for multi-layer seals.
  • the embossed raised sealing surfaces are expediently fastened to an additional sealing plate.
  • Figure 7 shows a possible example. A cross section through the seal in the area between adjacent combustion chamber openings 3 is shown again.
  • a further seal layer 11 being located below the sealing plate, the outer dimensions of which essentially correspond to the sealing plate 2.
  • the sealing plate 11 in the seal according to FIG. 7 expediently has a constant thickness over its entire surface. Since it extends over the profiled sealing surfaces 4 to the combustion chamber openings 3, its thickness must be taken into account when dimensioning the height profile of the sealing surfaces 4 so that the overall height profile of the sealing surfaces 4 plus the sealing plate 11 corresponds to the topography of the sealing gap in this area ,
  • the sealing plate 11 is located on the engine block side and, accordingly, the sealing layer 2 with the embossed sealing surfaces 4 on the cylinder head side. The same applies to the seals shown in the following FIGS. 8 to 12.
  • FIG. 8 shows the seal according to FIG. 7 in the area towards the sealing edge 8 in cross-section along the line CC of FIG. 2.
  • This example illustrates the combination of a stable, non-deformable sealing area, as is known, for example, from EP 0485693 A1 with a conventional elastic seal of a through opening.
  • the combustion chamber openings 3 are sealed non-elastically with topographically designed sealing surfaces 4, as has already been described in connection with FIG. 7.
  • the edge area of the seal 1 is only sealed by elastic sealing elements which are formed in the sealing plate 11. Beads 13, which completely run around the oil openings 5, the water openings 6 and the chain case opening 10, serve as elastic sealing elements.
  • FIG. 13 which completely run around the oil openings 5, the water openings 6 and the chain case opening 10, serve as elastic sealing elements.
  • the seal 8 shows the elastic seal with the aid of a bead 13 which completely surrounds a water opening 6.
  • the bead 13 is round here, but it can just as well be an angular bead or half bead.
  • a further elastic sealing element is present on the sealing edge 8, namely a half bead 14 which runs around the outer sealing edge.
  • the preferred material of the sealing layer 11 is spring steel.
  • the seal shown is particularly well suited for engines that have a hard inner core and a softer outer jacket.
  • the engine core containing the combustion chamber openings 3 can be made of aluminum, while the outer jacket with the oil openings 5 and water openings 6 consists of magnesium.
  • the very different hardness of these two metals and their different coefficients of thermal expansion make reliable sealing of all through openings with conventional, purely elastic seals difficult on the one hand and purely steadily trained topographic on the other hand, extraordinary.
  • a very complicated sealing structure leads to satisfactory results with not always optimal sealing of the combustion chamber openings in particular, while in the latter case non-elastic topographic seals lead to an insufficient sealing of the liquid openings at the sealing edge.
  • the multi-layer seals according to the invention with stable and elastic areas solve this problem in an almost ideal manner.
  • the stable, non-deformable sealing surface areas enable reliable sealing of the combustion chamber openings 3, which are subject to high temperatures and pressures, ensure a uniform surface pressure distribution with relatively low screw forces and also prevent vibrations from being transmitted to the edge area of the seal.
  • the elastic elements of the sealing plate 11 readily absorb the changes in the sealing gap caused by the strong thermal expansion of the magnesium.
  • the sealing plate 11 is also preferably guided into the stable area of the seal above the harder aluminum core of the engine block. In the case shown, the sealing plate 11 extends up to the edge of the combustion chamber openings 3.
  • the elastic sealing plate 11 is supported on the hard aluminum core of the engine block, which reduces mechanical stress on the softer magnesium edge. This largely prevents the cylinder head gasket 1 according to the invention from digging into the magnesium casing of the engine block. In addition, the number of fastening screws in the edge area can be greatly reduced, and the clamping pressure need only be low.
  • the sealing of a chain case opening also succeeds with the seal according to the invention in a reliable manner.
  • One problem with the sealing of chain boxes is that, depending on manufacturing tolerances and deviations in the attachment of the chain boxes from engine to engine, different offsets and cracks occur in the sealing surface. These variable jumps in the counter surface to be sealed can practically not be bridged with purely stable seals.
  • FIGS. 9 to 12 show cross sections along the line DD in FIG. 2.
  • FIG. 9 shows a simple variant in which the chain box opening 10 is surrounded by a half bead 14 which is formed in the elastic sealing plate 11.
  • the combustion chamber openings 3 are again surrounded by stable, topographically formed sealing surfaces 4.
  • the seal plate 11 described does not run below the sealing plate 2, so that the latter does not have to be taken into account when dimensioning the height profile of the sealing surface 4 in accordance with the topography of the sealing gap to be sealed.
  • FIG. 10 shows a further development of the area of the seal described in FIG. 9.
  • the sealing plate 2 does not end with the raised sealing surface 4, but in addition to the edge region 8 of the seal there is a further raised sealing skid 16.
  • this is expediently profiled in height and possibly also in width and adapted to the topography of the sealing gap to be sealed in this area.
  • the sealing skid 16 therefore also absorbs part of the clamping pressure when the cylinder head is attached to the engine block and has a supporting and supporting function.
  • the sealing skid 16 is expediently produced together with the sealing surfaces 4 in one and the same stamping step.
  • the sealing skid 16 can be fastened to an adjacent sealing surface 4 or another area of the sealing plate 2 via a connecting web 9, which is not shown here.
  • the sealing skid 16 leads on the one hand to a more stable fastening of the elastic sealing plate 11 to the stable area of the seal 1 and on the other hand acts as a stopper for the half bead 14.
  • the sealing skid 16 thus prevents the half bead 14 from being completely flattened when the seal is in operation. This increases the life of the half bead 14.
  • FIG. 11 shows a section of a cylinder head gasket according to the invention, which essentially corresponds to the gasket according to FIG. 10 with regard to the formation of the raised sealing surface 4, the sealing skid 16 and the attachment of the further gasket layer 11.
  • the elastic sealing element for sealing the chain case opening 10 here does not consist of a bead, but of an application 17 made of an elastomeric plastic. All elastomers that have previously been used for the elastic sealing of through openings in seals are suitable here.
  • the elastomer 17 is preferably applied to the sealing plate 11 in a screen printing process.
  • FIG. 12 shows a further variant of the chain case seal.
  • the sealing plate 11 is again brought up to the edge of the combustion chamber opening 3, so that the thickness of the sealing plate 11 must be taken into account when dimensioning the height profile in the sealing layer 2.
  • the sealing of the chain box opening 10 takes place again with a half bead 14, which, however, in contrast to the seals according to FIGS. 9 and 10, is oriented the other way round, namely from top to bottom in the direction of the chain box opening 10.
  • a crank 18 is therefore present in the sealing plate 11 adjacent to the sealing surface 4.
  • the half bead 14 is newly stabilized by a sealing skid 16, which is now arranged on the engine block side of the sealing layer 11.
  • the sealing skid 16 is expediently still above the harder aluminum core area of the engine block.
  • FIGS. 13 and 14 show seals according to the invention using the example of cylinder head seals according to variant c) of the invention.
  • FIG. 13 shows the seal 1 according to the invention clamped in cross section between an engine block 19 and a cylinder head 22.
  • the bog block 19 is a so-called open-deck engine, which is open to the cylinder head 22 between the outer wall 20 and the cylinder walls 21 Has areas 23.
  • the cylinder head gasket 1 can again be produced from a gasket preform, as is exemplarily shown in FIG. 3.
  • the non-embossed sealing areas in the area of the combustion chamber openings 3, which are located in this preform on the side of the embossed sealing surfaces 4, and the other passage openings of the seal were removed by a stamping step.
  • connection areas 24 between embossed sealing surfaces 4 and non-embossed areas of at least the thickness D are reduced to a thickness d2 which is less than the thickness d of the embossed sealing surfaces 4.
  • This thickness reduction is advantageously carried out together with FIG. 14 shows a further development of the seal according to FIG. 13.
  • a compensation bead 25 is already in the stamping process for the sealing surfaces 4 in the area that will later be bent out of the plane of the sealing plate 2 imprinted.
  • All seals described above can be coated.
  • the coating is expediently present at least where the seals come into contact with the mating surfaces of the engine block and cylinder head to be sealed.
  • the coatings which are not shown here for the sake of clarity, preferably consist of a coating as described by the applicant in DE 19941410 A1.

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Abstract

The invention relates to a flat gasket (1) comprising at least one sealing layer (2) provided with at least one through opening (3) completely surrounded at least on one side thereof by a closed and shaped sealing surface (4) which is made of a material which is stable with respect to the height thereof, which is creeping and pressure resistant during operation, and which is provided with a raised profile which substantially corresponds to the topography of a sealing gap formed between the opposite sealing surfaces and optionally other sealing layers (12). The inventive flat gasket (1) is produced by inserting a sealing surface into a sealing plate (2) in such a way that the thickness thereof (2) is at least partially reduced with respect to the initial thickness (D) thereof (2) in the sealing surface area (4), exhibiting one of the following characteristics: a) a coating (12) whose total thickness together with the sealing surface height is greater than the initial thickness (D) of the sealing plate (2) is arranged in the region of the sealing surface (4); b) areas of the sealing plate (2) extending outside the sealing surface (4) and having a thickness at least equal to the initial thickness (D) of the sealing plate (2) are completely removed; and c) areas of the sealing plate (2) extending out of the sealing surface and having a thickness at least equal to the initial thickness (D) of the sealing plate (2) are bent out of the sealing plate (2) plane.

Description

FLACHDICHTUNG, INSBESONDERE METALLISCHE FLACHDICHTUNG FLAT SEAL, ESPECIALLY METALLIC FLAT SEAL
[0001 ] Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung und insbesondere eine metallische Flachdichtung, in welcher eine abzudichtende Durchgangsöffnung von einer erhabenen Dichtfläche vollständig umgeben ist, die aus einem unter den Belastungen des Einsatzfalls druck- und kriechfesten, nicht höhenverform baren Material besteht und ein Höhenprofil aufweist, welches, gegebenenfalls unter Einbeziehung weiterer in der Dichtung vorhandener Dichtungslagen, der Topographie des zwischen den abzudichtenden Gegenflächen gebildeten Dichtspalts entsprechend ausgebildet ist. Derartige Dichtungen sind von der Anmelderin bereits in der EP 0485693 A1 und der DE 4421219 A1 beschrieben worden. Der Unterschied dieser Dichtungen zu solchen Dichtungen, in denen die Abdichtung der Durchgangsöffnung mit einem elastischen Dichtelement wie zum Beispiel einer Sicke erfolgt, besteht darin, dass die Dichtungen zumindest in allen im Einsatzfall tragenden Bereichen standfest und nicht elastisch verformbar ausgebildet sind und bereits von Anfang an den im Betrieb auftretenden Durchbiegungen der abzudichtenden Gegenflächen topographisch angepasst sind. Auf diese Weise können bei vergleichsweise geringen Schraubenkräften gleichmäßige Flächenpressungen erreicht werden. Zur Verbesserung der Mikroabdichtung der beschriebenen Dichtungen können auf den topographisch ausgebildeten Dichtflächen zusätzlich kleine erhabene Dichtstege vorhanden sein, wie dies in der WO 97/01722 A1 beschrieben ist. Außerdem können die Dichtungen ganz oder teilweise beschichtet sein.The invention relates to a flat gasket and in particular a metallic flat gasket, in which a through-opening to be sealed is completely surrounded by a raised sealing surface, which consists of a pressure-resistant and creep-resistant material that is not vertically deformable and has a height profile, which, if appropriate with the inclusion of further sealing layers present in the seal, is designed according to the topography of the sealing gap formed between the counter surfaces to be sealed. Such seals have already been described by the applicant in EP 0485693 A1 and DE 4421219 A1. The difference between these seals and such seals, in which the passage opening is sealed with an elastic sealing element such as a bead, is that the seals are stable and non-elastically deformable, at least in all areas where they are used, and from the start the deflections of the counter surfaces to be sealed that occur during operation are topographically adapted. In this way, uniform surface pressures can be achieved with comparatively low screw forces. In order to improve the micro-sealing of the seals described, small raised sealing webs can additionally be present on the topographically formed sealing surfaces, as is described in WO 97/01722 A1. In addition, the seals can be completely or partially coated.
[0002] Bei der Herstellung der topographischen Dichtungen können die erhabenen Dichtflächen durch spanende Bearbeitung aus einer Dichtungsplatte herausgearbeitet werden. Eine andere Herstellungsvariante bedient sich eines Prägeverfahrens. Dabei können einerseits zunächst die topographisch ausgebildeten Dichtflächen eingeprägt und anschließend die nicht geprägten, höheren Bereiche spanabhebend abgetragen werden. Andererseits können zunächst in den Bereichen, in denen die erhabenen Dichtflächen entstehen sollen, durch Materialanhäufung größere Materialdicken erzielt werden, und anschließend wird durch einen Prägeschritt die gewünschte topographische Ausgestaltung hergestellt. Alle diese beschriebenen Herstellungsverfahren sind vergleichsweise aufwändig, zeitintensiv und teuer. [0003] Während die beschriebenen topographischen Dichtungen in den meisten Einsatzfällen hervorragende Dichtungsergebnisse liefern, gibt es dennoch einige spezielle Einsatzmöglichkeiten, in denen eine flexiblere und vielseitigere Anpassung der Dichtungen an die vorgefundenen Begebenheiten wünschenswert wäre. Beispielsweise gibt es Einsatzfälle, in denen mit ein und derselben Dichtung verschiedene einander benachbarte Teile abgedichtet werden, in denen die Dichtungsvoraussetzungen unterschiedlich sind.In the manufacture of the topographic seals, the raised sealing surfaces can be machined out of a sealing plate by machining. Another manufacturing variant uses an embossing process. On the one hand, the topographically formed sealing surfaces can first be embossed and then the non-embossed, higher areas can be removed by machining. On the other hand, in the areas in which the raised sealing surfaces are to be created, greater material thicknesses can be achieved by material accumulation, and then the desired topographical configuration is produced by an embossing step. All of the manufacturing processes described are comparatively complex, time-consuming and expensive. While the described topographic seals provide excellent sealing results in most applications, there are still some special uses in which a more flexible and versatile adaptation of the seals to the existing conditions would be desirable. For example, there are applications in which one and the same seal is used to seal different adjacent parts, in which the sealing requirements are different.
Ein solches Beispiel ist die Abdichtung eines Motorblocks mit angrenzendem Kettenkasten durch eine Zylinderkopfdichtung. Die zwischen beiden Teilen auftretenden Sprünge mit ihren Fertigungs- und Montagetoleranzen können mit den bekannten standfest ausgebildeten topographischen Dichtungen nicht abgedichtet werden.One example of this is the sealing of an engine block with an adjacent chain case by means of a cylinder head gasket. The cracks that occur between the two parts, with their manufacturing and assembly tolerances, cannot be sealed with the known, stable, topographical seals.
[0004] Ein weiteres Beispiel, bei dem die bekannten standfesten topographischen Dichtungen keine vollständig zufriedenstellenden Ergebnisse liefern, ist die Abdichtung von Dichtflächen, die aus unterschiedlichen Materialien zusammengesetzt sind. Auch hier lässt sich ein Beispiel aus dem Motoren bereich anführen. So sind neuerdings Motoren bekannt, die - üblicherweise zur Gewichtsreduktion - aus Aluminium und Magnesium bestehen. Der Aluminiumkern umfasst zum Beispiel die Brennraumöffnungen, während im Magnesiummantel Ölöffnun- gen und Wasseröffnung vorgesehen sind.Another example in which the known stable topographic seals do not provide completely satisfactory results is the sealing of sealing surfaces which are composed of different materials. An example from the engine sector can also be given here. For example, motors are now known which consist of aluminum and magnesium, usually for weight reduction. For example, the aluminum core encompasses the combustion chamber openings, while oil openings and water openings are provided in the magnesium jacket.
Im Hinblick auf die Abdichtung eines solchen Motors mit einer Zylinderkopfdichtung problematisch ist hier einerseits, dass der Magnesium-Außenteil relativ weich ist und allenfalls sehr geringe Schraubenkräfte aufnehmen kann. Aus diesem Grund kann eine Zylinderkopfdichtung in diesem Bereich nur schwer befestigt werden und die erzielbaren Flächenpressungen sind niedrig. Zur Abdichtung dieses Bereichs sind standfeste topographische Dichtungen nur schlecht geeignet, da sie dort nur unzureichend abgestützt werden, sich unter Umständen in die weichen Auflageflächen eingraben und so Undichtigkeiten auftreten können. Andererseits bereiten die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien Aluminium und Magnesium bei der Abdichtung große Probleme. So neigt das Magnesium dazu, bei großer thermischer Belastung aus der Dichtfläche herauszuwachsen. Das heißt, der abzudichtende Dichtspalt ändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur. Auch diese Dichtungsanforderungen sind mit den herkömmlichen Dichtungen nur schwer zu bewältigen.With regard to the sealing of such an engine with a cylinder head gasket, it is problematic here on the one hand that the magnesium outer part is relatively soft and can absorb very low screw forces if necessary. For this reason, a cylinder head gasket is difficult to attach in this area and the surface pressures that can be achieved are low. Stable topographical seals are only poorly suited for sealing this area, since they are only insufficiently supported there, may dig into the soft contact surfaces and leakages can occur. On the other hand, the different coefficients of thermal expansion of the materials aluminum and magnesium cause great problems when sealing. The magnesium tends to grow out of the sealing surface under high thermal loads. This means that the sealing gap to be sealed changes depending on the temperature. These sealing requirements are also difficult to meet with conventional seals.
[0005] A u f a b e der Erfindung ist es entsprechend, eine Dichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die einfach und kostengünstig herstellbar ist, an die unterschiedlichsten Dichtungsbedingungen in einfacher Art und Weise angepasst werden kann und dabei eine zuverlässige Abdichtung erreicht. [0006] Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der Flachdichtung gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausgestaltungen dieser Dichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben. [0007] Demnach betrifft die Erfindung eine Flachdichtung und insbesondere eine metallische Flachdichtung mit wenigstens einer Dichtungslage, welche wenigstens eine Durchgangöffnung aufweist, die zumindest einseitig von einer in sich geschlossenen erhabenen Dichtfläche vollständig umgeben ist. Die Dichtfläche besteht aus einem unter den Belastungen des Einsatzfalls druck- und kriechfesten, nicht höhenverformbaren Material. Sie weist ein Höhenprofil auf, welches, gegebenenfalls unter Einbeziehung weiterer vorhandener Dichtungslagen, der Topographie des zwischen den abzudichtenden Gegenflächen gebildeten Dichtspalts entsprechend ausgebildet ist Die Topographie der Dichtfläche ist dadurch erhältlich, dass die Dichtfläche in eine Dichtungsplatte so eingeprägt wird, dass die Dicke der Dichtungsplatte im Bereich der Dichtfläche zumindest teilweise gegenüber der Ausgangsdicke der Dichtungsplatte reduziert ist. Weiter weist die Flachdichtung wenigstens eines der folgenden Merkmale auf: a) Im Bereich der Dichtfläche ist eine Auflage mit einer Dicke vorhanden, die gemeinsam mit der Höhe der Dichtfläche eine Gesamtdicke ergibt, welche größer ist als die Ausgangsdicke der Dichtungsplatte, aus der die Dichtfläche herausgebildet wurde; b) Bereiche der Dichtungsplatte, welche sich außerhalb der Dichtfläche befinden und eine Dicke von zumindest der Ausgangsdicke der Dichtungsplatte aufweisen, sind vollständig entfernt worden; und c) Bereiche der Dichtungsplatte, welche sich außerhalb der Dichtfläche befinden und eine Dicke von zumindest der Ausgangsdicke der Dichtungsplatte aufweisen, sind aus der Ebene der Dichtungsplatte herausgebogen.A task of the invention is accordingly to provide a seal of the type described in the introduction, which is simple and inexpensive to produce, can be adapted to the most varied sealing conditions in a simple manner and thereby achieves a reliable seal. This object is achieved with the flat gasket according to claim 1. Preferred configurations of this gasket are described in the subclaims. Accordingly, the invention relates to a flat gasket and in particular a metallic flat gasket with at least one sealing layer, which has at least one through opening, which is at least on one side is completely surrounded by a self-contained raised sealing surface. The sealing surface consists of a material that is pressure and creep-resistant and not deformable under the loads of the application. It has a height profile which, if necessary with the inclusion of other existing sealing layers, is designed in accordance with the topography of the sealing gap formed between the mating surfaces to be sealed.The topography of the sealing surface is obtainable by embossing the sealing surface in a sealing plate in such a way that the thickness of the sealing plate in the area of the sealing surface is at least partially reduced compared to the initial thickness of the sealing plate. Furthermore, the flat seal has at least one of the following features: a) In the area of the sealing surface there is a support with a thickness which, together with the height of the sealing surface, gives a total thickness which is greater than the initial thickness of the sealing plate from which the sealing surface is formed has been; b) areas of the sealing plate which are located outside the sealing surface and have a thickness of at least the initial thickness of the sealing plate have been completely removed; and c) regions of the sealing plate which are outside the sealing surface and have a thickness of at least the initial thickness of the sealing plate are bent out of the plane of the sealing plate.
[0008] Die Bestimmung der Topographie des abzudichtenden Dichtspalts und die Übertragung dieser Topographie auf die erhabene Dichtfläche können wie im Stand der Technik üblich erfolgen. Möglichkeiten sind beispielsweise in der EP 0485693 A1 beschrieben. Sind zusätzlich zu der Dichtungslage, in welcher die topographisch ausgebildete Dichtfläche vorhanden ist, weitere Dichtungslagen in der Dichtung vorgesehen, werden diese, wenn sie sich im Bereich einer erhabenen Dichtfläche befinden, bei der Ausbildung der Topographie mit berücksichtigt. Dabei ist es möglich, das sich in Umfangsrichtung ändernde Höhenprofil ausschließlich in der die erhabene Dichtfläche aufweisende Dichtungslage auszubilden, während die weiteren Dichtungslagen im Bereich der Dichtfläche eine konstante Dicke aufweisen. Es ist jedoch ebenso gut möglich, eine zusätzliche Dichtungslage in dem zur erhabenen Dichtfläche der Dichtflächen-Dichtungslage benachbarten Bereich mit einem Höhenprofil zu versehen. In diesem Fall entspricht das Gesamt-Höhenprofil aller Dichtungslagen im Bereich der erhabenen Dichtfläche der Topographie des abzudichtenden Dichtspalts. [0009] Die Dichtfläche kann zusätzlich zu dem Höhenprofil auch ein Breitenprofil aufweisen. Damit ändert sich also nicht nur die Höhe der Dichtfläche in Umfangsrichtung, sondern auch deren Breite. [0010] Die erfindungsgemäße Flachdichtung ist bevorzugt dadurch erhältlich, dass die erhabene Dichtfläche in eine Dichtungsplatte eingeprägt wird. Dies schließt jedoch nicht aus, dass die erfindungsgemäße Flachdichtung auch durch ein anderes Herstellungsverfahren, beispielsweise ein materialabtragendes Verfahren oder eine Kombination von spanabhebenden Verfahren und Prägeverfahren erhalten wurde. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Flachdichtung mit Hilfe eines Prägeschrittes, bei dem die höhenprofilierte Dichtfläche unter Verringerung der Dicke der Dichtungsplatte eingeprägt wird, ist jedoch besonders einfach, schnell und kostengünstig. Der Prägevorgang erfolgt auf an sich bekannte Weise unter Verwendung herkömmlicher Werkzeuge. Falls erforderlich, kann sich an den Prägeschritt ein Kalibrierungsschritt zur Feineinstellung des Höhen- und/oder Breitenprofils anschließen. Außerdem können im Prägeschritt, wenn dies gewünscht wird, kleine erhabene Dichtstege auf der Dichtfläche mit eingeprägt werden, wie sie in der WO 97/01722 A1 zur Verbesserung der Mikroabdichtung beschrieben sind.The determination of the topography of the sealing gap to be sealed and the transfer of this topography to the raised sealing surface can be carried out as is customary in the prior art. Possibilities are described, for example, in EP 0485693 A1. If, in addition to the sealing layer in which the topographically formed sealing surface is present, further sealing layers are provided in the seal, these are taken into account when forming the topography if they are in the region of a raised sealing surface. It is possible to form the height profile which changes in the circumferential direction exclusively in the sealing layer having the raised sealing surface, while the further sealing layers have a constant thickness in the region of the sealing surface. However, it is equally possible to provide an additional sealing layer in the area adjacent to the raised sealing surface of the sealing surface sealing layer with a height profile. In this case, the overall height profile of all sealing layers in the area of the raised sealing surface corresponds to the topography of the sealing gap to be sealed. The sealing surface can also have a width profile in addition to the height profile. This not only changes the height of the sealing surface in the circumferential direction, but also its width. The flat gasket according to the invention is preferably obtainable by embossing the raised sealing surface in a sealing plate. However, this does not rule out that the flat gasket according to the invention can also be produced by another manufacturing process, for example a material-removing process or a Combination of cutting processes and embossing processes was obtained. The production of the flat gasket according to the invention with the aid of an embossing step, in which the height-profiled sealing surface is embossed while reducing the thickness of the sealing plate, is particularly simple, quick and inexpensive. The embossing process is carried out in a manner known per se using conventional tools. If necessary, the embossing step can be followed by a calibration step for fine adjustment of the height and / or width profile. In addition, in the embossing step, if desired, small raised sealing webs can also be embossed on the sealing surface, as described in WO 97/01722 A1 to improve the micro-sealing.
[0011 ] Das Prägen der Dichtfläche kann so erfolgen, dass nur ein Teil der Dichtfläche gegenüber der Aus- gangsdicke der Dichtungsplatte in der Dicke verringert wird, während ein oder mehrere andere Abschnitte die ursprüngliche Dicke behalten und damit die höchsten Abschnitte der Dichtfläche darstellen. Bevorzugt ist es aber, die Dicke der Dichtungsplatte in allen Bereichen der Dichtfläche zu reduzieren. Das Prägen führt dabei zu einer Kaltverfestigung des Dichtungsmaterials und damit zu einer höheren Stabilität im geprägten Bereich.[0011] The sealing surface can be embossed such that only a part of the sealing surface is reduced in thickness compared to the initial thickness of the sealing plate, while one or more other sections retain the original thickness and thus represent the highest sections of the sealing surface. However, it is preferred to reduce the thickness of the sealing plate in all areas of the sealing surface. The embossing leads to a strain hardening of the sealing material and thus to a higher stability in the embossed area.
[0012] Nach dem Prägen weist die Dichtungsplatte im Bereich der erhabenen Dichtfläche also zumindest teilweise eine geringere Dicke auf als die Anfangsdichte der Dichtungsplatte. In dieser Form ist die Dichtungsplatte als Flachdichtung nicht brauchbar, da die nicht geprägten Bereiche verhindern, dass die Dichtfläche ihre Stützfunktion ausüben kann. Die Erfindung löst dieses Problem auf die in Punkten a) bis c) beschriebene Weise.After embossing, the sealing plate in the region of the raised sealing surface thus at least partially has a smaller thickness than the initial density of the sealing plate. In this form, the sealing plate cannot be used as a flat gasket, since the non-embossed areas prevent the sealing surface from performing its supporting function. The invention solves this problem in the manner described in points a) to c).
[0013] In Variante a) wird auf die geprägte, höhenprofilierte Dichtfläche eine Auflage aufgelegt, deren Dicke ausreichend ist, um gemeinsam mit der Höhe der Dichtfläche eine Gesamtdicke zu ergeben, welche größer ist als die Ausgangsdicke der Dichtungsplatte. Die Auflage kann aus einer Beschichtung oder einem separaten Teil bestehen. Um die Standfestigkeit der Flachdichtung im Bereich der Dichtfläche zu erhalten, ist das Material zweckmäßig ebenfalls druck- und kriechfest sowie nicht höhenverformbar. Wie schon im Fall mehrlagiger Dichtungen beschrieben, kann sich das Höhenprofil auf die Dichtfläche der geprägten Dichtungslage beschränken, oder ein Höhenprofil kann sowohl in der erhabenen Dichtfläche als auch in der Auflage vorhanden sein, so dass sich insgesamt ein der Topographie des abzudichtenden Dichtspalts entsprechendes Hohenprofil ergibt. Die Höhenprofile können separat hergestellt sein oder gemeinsam, nämlich beispielsweise derart, dass die Auflage bereits vor dem Prägeschritt im Bereich der späteren Dichtfläche auf die Dichtungsplatte aufgelegt und gemeinsam mit der Dichtungsplatte geprägt wird. [0014] In Variante b) werden die Bereiche, welche sich außerhalb der Dichtfläche befinden und eine Dicke von zumindest der Ausgangsdicke der Dichtungsplatte aufweisen, vollständig entfernt Das heißt, es werden alle diejenigen Bereiche der Dichtungsplatte entfernt, welche verhindern, dass die zuvor eingeprägte Dichtfläche ihre Dicht- und Stützfunktion in der fertigen Flachdichtung ausüben kann. Das Entfernen dieser Bereiche erfolgt vorzugsweise durch Stanzen. Dabei werden zweckmäßig gleichzeitig auch die Durchgangsöffnungen der erfindungsgemäßen Flachdichtung eingestanztIn variant a) a support is placed on the embossed, height-profiled sealing surface, the thickness of which is sufficient to give, together with the height of the sealing surface, a total thickness which is greater than the initial thickness of the sealing plate. The overlay can consist of a coating or a separate part. In order to maintain the stability of the flat seal in the area of the sealing surface, the material is also expediently pressure and creep resistant and not deformable in height. As already described in the case of multi-layer seals, the height profile can be limited to the sealing surface of the embossed sealing layer, or a height profile can be present both in the raised sealing surface and in the support, so that overall a height profile corresponding to the topography of the sealing gap to be sealed results , The height profiles can be produced separately or together, namely, for example, in such a way that the support is placed on the sealing plate in the region of the subsequent sealing surface before the embossing step and is embossed together with the sealing plate. In variant b), the areas which are outside the sealing surface and have a thickness of at least the initial thickness of the sealing plate are completely removed. That is, all those areas of the sealing plate are removed which prevent the previously embossed sealing surface can perform their sealing and support function in the finished flat gasket. These areas are removed preferably by stamping. The through openings of the flat gasket according to the invention are expediently punched at the same time
[0015] In Variante c) schließlich werden Bereiche der Dichtungsplatte, welche sich außerhalb der Dichtfläche befinden und eine Dicke von zumindest der Ausgangsdicke der Dichtungsplatte aufweisen, aus der Ebene der Dichtungsplatte herausgebogen. Diese Variante eignet sich für Flachdichtungen, welche zum Abdichten von Gegenflächen verwendet werden, welche Aussparungen oder Ausnehmungen aufweisen. Die dicken Bereiche der Dichtungsplatte, welche die Dichtfunktion der geprägten Dichtfläche verhindern, werden in diese Aussparungen oder Ausnehmungen hineingebogen und stehen der Dichtfunktion der erhabenen Dichtfläche somit nicht mehr entgegen.In variant c) finally areas of the sealing plate, which are located outside the sealing surface and have a thickness of at least the initial thickness of the sealing plate, are bent out of the plane of the sealing plate. This variant is suitable for flat gaskets which are used to seal mating surfaces which have recesses or recesses. The thick areas of the sealing plate, which prevent the sealing function of the embossed sealing surface, are bent into these recesses or recesses and therefore no longer stand in the way of the sealing function of the raised sealing surface.
[0016] Die Varianten a) bis c) können auch in Kombination miteinander in einer Flachdichtung verwendet werden. Beispielsweise ist es möglich, im Bereich verschiedener Durchgangsöffnungen verschiedene Dichtungsvarianten einzusetzen. Außerdem ist eine Kombination der Varianten a) und b) denkbar, bei denen die Dichtflächen mit Auflagen versehen sind und zudem nicht geprägte Bereiche der Dichtungsplatte entfernt wurden.Variants a) to c) can also be used in combination with one another in a flat gasket. For example, it is possible to use different sealing variants in the area of different through openings. A combination of variants a) and b) is also conceivable, in which the sealing surfaces are provided with supports and, moreover, non-embossed areas of the sealing plate have been removed.
[0017] Die beschriebenen Dichtungen sind auf einfache Weise erhältlich und können insbesondere ohne aufwändige materialabtragende Verfahren hergestellt werden. Die Materialwahl für die erfindungsgemäße Flachdichtung und insbesondere für die Lage, welche die höhenprofilierte Dichtfläche aufweist, richten sich in erster Linie nach der Art der beabsichtigten Verwendung. Geeignet sind beispielsweise druck- und kriechfeste, nicht höhenverformbare Kunststoffe, Keramik und insbesondere metallische Materialien. Grundsätzlich sind alle auch bisher für die entsprechenden Flachdichtungen verwendeten Materialien einsetzbar. [0018] Wie bereits erwähnt, kann die erfindungsgemäße Flachdichtung mehr als eine Durchgangsöffnung aufweisen, welche von einer erhabenen, topographisch ausgebildeten Dichtfläche umgeben ist. Insbesondere im Fall der Variante b), in welcher Teile der Dichtungsplatte entfernt wurden, ist es sinnvoll, benachbarte Flächen untereinander zu verbinden. Hierzu dienen bevorzugt Verbindungsstege, deren Höhe geringer ist als die Ausgangsdicke der Dichtungsplatte mit den erhabenen Dichtflächen. Zweckmäßig werden diese Verbindungsstege gemeinsam mit den Dichtflächen geprägt, um so eine geeignete Höhe für diese einzustellen. Bei eng nebeneinander liegenden Durchgangsöffnungen können benachbarte Öffnungen umgebende Dichtflächen einen gemeinsamen Abschnitt teilen. Nach dem Wegstanzen der nicht benötigten Bereiche der Dichtungsplatte wird dann eine skelettartige Dichtungslage erhalten. [0019] Auch die bereits beschriebenen metallischen Auflagen im Fall a) können untereinander über Verbindungsstege oder gemeinsame Abschnitte verbunden sein. Zweckmäßig ist es dabei, dass die Verbindungsstege, welche die Auflagen miteinander verbinden, auf den Verbindungsstegen für die Dichtflächen zu liegen kommen. [0020] Die erfindungsgemäßen Flachdichtungen können in der vorstehend beschriebenen Form eingesetzt werden. Besonders flexibel verwendbar sind die Dichtungen jedoch, wenn sie wenigstens eine weitere Dichtungslage aufweisen, welche benachbart zu der die erhabene Dichtfläche aufweisenden Dichtungslage angeordnet ist. Bevorzugt handelt es sich bei der weiteren Dichtungslage um eine metallische Dichtungslage. Was die äußeren Abmessungen der weiteren Dichtungslage anbetrifft, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die weitere Dichtungslage zumindest dem äußeren Umfang der Dichtflächen-Dichtungslage entspricht Besonders zweckmäßig kann es sein, wenn die weitere Dichtungslage zumindest abschnittweise über die Dichtflächen-Dichtungslage übersteht. Diese Variante eignet sich besonders, wenn verschiedene, zueinander benachbarte Teile mit ein und derselben Flachdichtung abgedichtet werden sollen. Zur Abdichtung eines weiteren Teils kann dann beispielsweise ausschließlich die überstehende weitere Dichtungslage eingesetzt werden.The seals described are available in a simple manner and can in particular be produced without complex material-removing processes. The choice of material for the flat gasket according to the invention and in particular for the position which the height-profiled sealing surface has depends primarily on the type of intended use. Suitable are, for example, pressure-resistant and creep-resistant, non-deformable plastics, ceramics and in particular metallic materials. Basically, all of the materials previously used for the corresponding flat seals can also be used. As already mentioned, the flat gasket according to the invention can have more than one through opening which is surrounded by a raised, topographically formed sealing surface. In the case of variant b) in particular, in which parts of the sealing plate have been removed, it makes sense to connect adjacent surfaces to one another. For this purpose, connecting webs are preferably used, the height of which is less than the initial thickness of the sealing plate with the raised sealing surfaces. These connecting webs are expediently embossed together with the sealing surfaces in order to set a suitable height for them. With through openings lying closely next to one another, sealing surfaces surrounding adjacent openings can share a common section. After punching away the areas of the sealing plate that are not required, a skeletal sealing layer is then obtained. The metallic pads already described in case a) can also be connected to one another via connecting webs or common sections. It is expedient that the connecting webs, which connect the supports to one another, come to rest on the connecting webs for the sealing surfaces. The flat seals according to the invention can be used in the form described above. However, the seals can be used particularly flexibly if they have at least one further sealing layer which is arranged adjacent to the sealing layer having the raised sealing surface. The further sealing layer is preferably a metallic sealing layer. With regard to the outer dimensions of the further sealing layer, it has proven to be expedient if the further sealing layer corresponds at least to the outer circumference of the sealing surface sealing layer. It can be particularly expedient if the further sealing layer protrudes at least in sections over the sealing surface sealing layer. This variant is particularly suitable when different, adjacent parts are to be sealed with one and the same flat seal. Then, for example, only the protruding further sealing layer can be used to seal another part.
[0021] In einer ersten Möglichkeit erstreckt sich die weitere Dichtungslage bis über die benachbarte erhabene Dichtfläche, beispielsweise bis an den Rand der von der Dichtfläche umschlossenen Durchgangsöffnung. In einem solchen Fall besitzt die weitere Dichtungslage beispielsweise eine im Wesentlichen der Grundfläche der Dichtflächen-Dichtungslage entsprechende Grundfläche, oder sie erstreckt sich am Rand noch über diese hinaus. Wie bereits erwähnt, berücksichtigt in diesem Fall der Überlagerung mehrerer Dichtungslagen im Bereich der topographisch ausgebildeten Dichtfläche das Höhenprofil der Dichtfläche diese zusätzliche Dichtungslage.In a first possibility, the further sealing layer extends over the adjacent raised sealing surface, for example up to the edge of the through opening enclosed by the sealing surface. In such a case, the further sealing layer has, for example, a basic surface substantially corresponding to the base surface of the sealing surface sealing layer, or it extends beyond the edge thereof. As already mentioned, in this case the superimposition of several sealing layers in the area of the topographically formed sealing surface takes into account the height profile of the sealing surface of this additional sealing layer.
[0022] Bei der zweiten Möglichkeit weist die zweite Dichtungslage zumindest in ihrem der erhabenen Dichtfläche gegenüberliegenden Bereich eine Ausnehmung auf. In diesem Fall muss die weitere Dichtungslage also bei der Bemessung des Höhenprofils der erhabenen Dichtfläche nicht berücksichtigt werden. [0023] Zweckmäßig sind Dichtflächen-Dichtungslage und weitere Dichtungslage aneinander befestigt. Hierzu eignet sich jedes übliche Befestigungsverfahren, zum Beispiel Verklammern, Verkleben, Verlöten oder Verschweißen. Bevorzugt erfolgt die Befestigung der weiteren Dichtungslage in einem außerhalb der Dichtfläche liegenden Bereich der Dichtflächen-Dichtungsplatte, der gegenüber der Ausgangsdicke verdünnt ist. Die Verdünnung erfolgt zweckmäßig im Prägeschritt gemeinsam mit dem Prägen der Dichtfläche. [0024] Die weitere Dichtungslage kann lediglich zur Einstellung einer bestimmten Dicke der erfindungsgemäßen Flachdichtung verwendet werden und besitzt in diesem Falle zweckmäßig eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die weitere Dichtungslage zusätzliche Funktionselemente aufweist und hier insbesondere wenigstens ein elastisches Dichtelement. Damit ergibt sich die Möglichkeit, Durchgangsöffnungen, welche nicht von einer erhabenen, topographisch ausgebildeten Dichtfläche abgedichtet werden sollen, auf andere Weise abzudichten. Die Verteilung dieser unterschiedlichen Dichtelemente auf verschiedene Dichtungslagen macht die erfindungsgemäße Flachdichtung besonders flexibel und zudem leicht herstellbar. Dieses elastische Dichtelement kann zur Abdichtung von Bereichen verwendet werden, die sich mit standfesten Dichtungen nur schlecht abdichten lassen. Hier sei auf die eingangs beschriebenen Zylinderkopfdichtungen zur Abdichtung eines Kettenkastens oder eines Motors aus unterschiedlichen Materialien verwiesen. Standfeste, topographisch ausgebildete Bereiche der Dichtung können beispielsweise zur Abdichtung solcher Gegenflä- chen(abschnitte) eingesetzt werden, die relativ hart und mit relativ hohen Schraubenkräften beaufschlagbar sind, während weichere Gegenflächen(abschnitte) oder Formänderungen während des Betriebs bzw. größeren Fertigungstoleranzen unterliegende Abschnitte durch die elastischen Bereiche der erfindungsgemäßen Dichtung abgedichtet werden.In the second possibility, the second sealing layer has a recess at least in its area opposite the raised sealing surface. In this case, the additional sealing layer does not have to be taken into account when dimensioning the height profile of the raised sealing surface. [0023] The sealing surface sealing layer and further sealing layer are expediently fastened to one another. Any common fastening method is suitable for this, for example clipping, gluing, soldering or welding. The further sealing layer is preferably attached in a region of the sealing surface sealing plate which is outside the sealing surface and is thinned compared to the initial thickness. The dilution is expediently carried out in the stamping step together with the stamping of the sealing surface. The further sealing layer can only be used to adjust a certain thickness of the flat gasket according to the invention and in this case advantageously has a substantially uniform thickness. However, it is preferred if the further sealing layer has additional functional elements and in particular at least one elastic sealing element. This results in the possibility of sealing through openings, which should not be sealed by a raised, topographically formed sealing surface, in a different way. The distribution of these different sealing elements over different sealing layers makes the flat gasket according to the invention particularly flexible and also easy to manufacture. This elastic sealing element can be used to seal areas that are difficult to seal with stable seals. Here is the cylinder head gaskets described above Sealing a chain case or an engine made of different materials. Stable, topographically designed areas of the seal can be used, for example, to seal counter surfaces (sections) which are relatively hard and can be subjected to relatively high screw forces, while softer counter surfaces (sections) or shape changes during operation or greater manufacturing tolerances are subject to sections the elastic areas of the seal according to the invention are sealed.
[0025] Zur Schaffung eines elastischen Dichtelements kann die weitere Dichtungslage beispielsweise gesickt werden, wobei die Sicke jede bislang übliche Form aufweisen kann. Zusätzlich oder alternativ kann in der weiteren Dichtungslage eine elastische Auftragung vorhanden sein. Als elastische Auftragung eignen sich elastomere Materialien wie insbesondere elastomere Kunststoffe.[0025] To create an elastic sealing element, the further sealing layer can be beaded, for example, the beading being able to have any shape that has been customary to date. Additionally or alternatively, an elastic application can be present in the further sealing layer. Elastomeric materials such as, in particular, elastomeric plastics are suitable for elastic application.
[0026] Zusätzlich zu der beschriebenen weiteren Dichtungslage können noch weitere Dichtungslagen in der erfindungsgemäßen Flachdichtung vorhanden sein. Beispielsweise kann die Dichtflächen-Dichtungslage beid- seitig von weiteren Dichtungslagen eingeschlossen sein. Auch noch weitere Dichtungslagen, die sich ganz oder nur teilweise über die Dichtflächen-Dichtungslage erstrecken, sind möglich. Denkbar sind außerdem weitere Dichtungslagen, die sich seitlich der Dichtflächen-Dichtungslage erstrecken und beispielsweise mit einer seitlich über die Dichtflächen-Dichtungslage vorstehenden weiteren Dichtungslage verbunden sind. [0027] Der Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Flachdichtung ist nicht besonders beschränkt. Eine bevorzugte Anwendung liegt in solchen Bereichen, in denen die abzudichtenden Gegenflächen zumindest partiell stark gegeneinander durchgebogen sind oder bei denen im Einsatzfall starke Druckschwankungen auftreten. Eine bevorzugte Einsatzmöglichkeit liegt im Bereich von Motorendichtungen wie zum Beispiel Krümmerdichtungen und insbesondere Zylinderkopfdichtungen. [0028] Ist die erfindungsgemäße Flachdichtung eine Zylinderkopfdichtung, ist die wenigstens eine von einer erhabenen Dichtfläche umgebene Durchgangsöffnung von Vorteil eine Brennraumöffnung, während die von einem elastischen Dichtelement umgebene Durchgangsöffnung ausgewählt ist aus einer Öl-, Wasser- oder Ket- tenkastenöffnung. Zum Beispiel werden alle Brennraumöffnungen jeweils von einer erhabenen Dichtfläche umgeben, während Öl- und Wasseröffnungen von elastischen Dichtelementen umgeben werden, welche in einer oder mehreren zusätzlichen Dichtungslagen ausgebildet sind. [0029] Besonders geeignet ist die erfindungsgemäße Flachdichtung zum gleichzeitigen Abdichten eines Kettenkastens. Bei herkömmlichen Zylinderkopfdichtungen treten häufig im Grenzbereich zwischen Kettenkasten und Motorblock Probleme mit der Dichtigkeit auf. Sollen Kettenkasten und Zylinderblocköffnungen gleichzeitig optimal abgedichtet werden, sind bislang oft recht komplizierte Dichtungen erforderlich. Bei der erfindungsgemäßen Flachdichtung können diese Probleme vermieden werden, da die Dichtung im Bereich um die Brenn- raumöffnungen, wo große Druckschwankungen auftreten, standfest ist und Vibrationen praktisch nicht in die Dichtung übertragen werden. Gleichzeitig ist durch die separate weitere Dichtungslage mit elastischen Dichtelementen eine flexible Abdichtung des Kettenkastens möglich und Fertigungstoleranzen können unproblematisch ausgeglichen werden.[0026] In addition to the further sealing layer described, further sealing layers can also be present in the flat seal according to the invention. For example, the sealing surface sealing layer can be enclosed on both sides by further sealing layers. Further sealing layers, which extend entirely or only partially over the sealing surface sealing layer, are also possible. Further sealing layers are also conceivable, which extend to the side of the sealing surface sealing layer and are connected, for example, to a further sealing layer projecting laterally beyond the sealing surface sealing layer. The area of application of the flat gasket according to the invention is not particularly limited. A preferred application is in those areas in which the counter-surfaces to be sealed are at least partially strongly bent against each other or in which strong pressure fluctuations occur during use. A preferred application is in the area of engine gaskets such as manifold gaskets and in particular cylinder head gaskets. [0028] If the flat gasket according to the invention is a cylinder head gasket, the at least one through opening surrounded by a raised sealing surface is advantageously a combustion chamber opening, while the through opening surrounded by an elastic sealing element is selected from an oil, water or chain box opening. For example, all combustion chamber openings are each surrounded by a raised sealing surface, while oil and water openings are surrounded by elastic sealing elements which are formed in one or more additional sealing layers. The flat gasket according to the invention is particularly suitable for simultaneously sealing a chain case. With conventional cylinder head gaskets, problems with tightness often occur in the border area between the chain case and the engine block. If chain case and cylinder block openings are to be optimally sealed at the same time, quite complicated seals have hitherto often been required. With the flat gasket according to the invention, these problems can be avoided since the gasket in the area around the combustion openings where large pressure fluctuations occur, are stable and vibrations are practically not transmitted into the seal. At the same time, the separate additional sealing layer with elastic sealing elements enables flexible sealing of the chain case and manufacturing tolerances can be compensated for without any problems.
[0030] Ebenfalls ausgezeichnet geeignet ist die erfindungsgemäße Dichtung als Zylinderkopfdichtung für die beschriebenen Al-Mg-Motorblöcke. Während der Kernbereich der Dichtung standfest ausgebildet ist und die im harten Aluminiumkern befindlichen Brennraumöffnungen abdichtet, befindet sich im Randbereich der Dichtung oberhalb des Mg-Mantels zweckmäßig nur wenigstens eine weitere Dichtungslage mit elastischen Dichtelementen. Diese elastischen Bereiche können den thermisch bedingten Dichtspaltänderungen im Mg-Bereich ohne weiteres folgen und sorgen hier für eine gute Dichtigkeit Die weitere Dichtungslage ist vorzugsweise so an der topographischen Dichtungslage befestigt, dass eine Abstützung nur über den Al-Kern erfolgt und keine Befestigung im Mg-Bereich des Motorblocks erforderlich ist.The seal according to the invention is also extremely suitable as a cylinder head gasket for the Al-Mg engine blocks described. While the core area of the seal is designed to be stable and seals the combustion chamber openings in the hard aluminum core, in the edge area of the seal above the Mg shell there is expediently only at least one further sealing layer with elastic sealing elements. These elastic areas can easily follow the thermally induced changes in the sealing gap in the Mg area and ensure good tightness here. The further sealing layer is preferably attached to the topographic sealing layer in such a way that it is supported only via the Al core and no attachment in the Mg Area of the engine block is required.
[0031 ] Besonders geeignet ist die erfindungsgemäße Flachdichtung auch als Zylinderkopfdichtung zum Abdichten von so genannten Open-Deck-Motoren. Bei diesen Motoren sind im Zylinderblock zwischen äußerer Wand und Zylinderrohr keine Zwischenstege vorhanden. Die erfindungsgemäße Dichtung ist nun so ausgebildet, dass in der Variante c) die aus der Ebene der Dichtflächen-Dichtungsplatte herausgebogenen Bereiche in den offenen Bereichen des Motorblocks zu liegen kommen. Damit beeinträchtigen die herausgebogenen dickeren Bereiche die auf dem Motorblock aufliegenden geprägten Bereiche der Dichtungsplatte nicht mehr in ihrer Dichtfunktion. Auf diese Weise kann eine sehr einfach herstellbare Zylinderkopfdichtung erhalten werden. In einer Weiterbildung dieser Dichtungen ist es möglich, innerhalb der herausgebogenen Bereiche als Ausgleichssicke wenigstens eine zur Motorblockseite weisende Auswölbung vorzusehen. [0032] Die einzelnen Dichtungslagen einer erfindungsgemäßen Flachdichtung können zumindest einseitig und zumindest bereichsweise mit einer Beschichtung versehen sein. Unter einer Beschichtung - im Unterschied zu einer Dichtungslage - soll hier in üblicher Weise eine Auftragung verstanden werden, welche in ihrem gesamten Bereich an der zu beschichtenden Dichtungslage anliegt und an dieser anhaftet Zudem wird eine Beschichtung üblicherweise eine deutlich geringere Dicke als die beschichtete Dichtungslage aufweisen. Zweck einer Beschichtung kann der Schutz der darunterliegenden Dichtungslage, eine Verbesserung der physikalischen Eigenschaften wie zum Beispiel der Gleitreibung sowie eine Verbesserung der Mikroabdichtung sein. Es können alle auch bisher für die jeweilige Flachdichtung geeigneten Beschichtungen verwendet werden. Besonders bevorzugt sind die aus der DE 19941410 A1 bekannten Beschichtungen. [0033] Die Erfindung soll nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert werden. Darin zeigen schematisch: Fig. 1 eine teilweise Draufsicht auf ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Flachdichtung;The flat gasket according to the invention is also particularly suitable as a cylinder head gasket for sealing so-called open-deck engines. With these engines, there are no intermediate webs in the cylinder block between the outer wall and the cylinder tube. The seal according to the invention is now designed such that, in variant c), the regions bent out of the plane of the sealing surface sealing plate come to rest in the open regions of the engine block. The thicker areas that are bent out no longer impair the sealing function of the embossed areas of the sealing plate that rest on the engine block. In this way, a cylinder head gasket that is very easy to produce can be obtained. In a development of these seals, it is possible to provide at least one bulge facing the engine block side as a compensating bead within the bent-out areas. [0032] The individual sealing layers of a flat gasket according to the invention can be provided with a coating at least on one side and at least in regions. A coating - in contrast to a sealing layer - is to be understood here in the usual way to be an application which, in its entire area, rests on and adheres to the sealing layer to be coated.In addition, a coating will usually have a significantly smaller thickness than the coated sealing layer. The purpose of a coating can be to protect the underlying sealing layer, to improve the physical properties such as sliding friction and to improve the micro-seal. All of the coatings previously suitable for the respective flat gasket can also be used. The coatings known from DE 19941410 A1 are particularly preferred. The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing. It shows schematically: Figure 1 is a partial plan view of a first example of a flat gasket according to the invention.
Fig. 2 eine Draufsicht auf ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Flachdichtung;2 shows a plan view of a further example of a flat gasket according to the invention;
Fig. 3 einen schematischen teilweisen Querschnitt durch eine Vorform einer erfindungsgemäßen Flachdichtung im Bereich A-A der Figur 1 ;3 shows a schematic partial cross section through a preform of a flat gasket according to the invention in the area A-A of FIG. 1;
Fig. 4 eine aus der Vorform gemäß Figur 3 fertiggestellte Dichtung im Querschnitt entlang der Linie A-A;4 shows a seal made from the preform according to FIG. 3 in cross section along the line A-A;
Fig. 5 ein weiteres Beispiel einer aus der Vorform gemäß Figur 3 fertiggestellten Dichtung, ebenfalls im Querschnitt entlang der Linie A-A;5 shows a further example of a seal finished from the preform according to FIG. 3, likewise in cross section along the line A-A;
Fig. 6 ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Flachdichtung im Querschnitt entlang der Linie A-A der Figur 1 ;6 shows a further example of a flat gasket according to the invention in cross section along the line A-A of FIG. 1;
Fig. 7 ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Flachdichtung im Querschnitt entlang der Linie B-B der Figur 2;7 shows a further example of a flat gasket according to the invention in cross section along the line B-B of FIG. 2;
Fig. 8 die Dichtung gemäß Figur 7 im Querschnitt entlang der Linie C-C;8 shows the seal according to FIG. 7 in cross section along the line C-C;
Fig. 9 ein anderes Beispiel einer erfindungsgemäßen Flachdichtung im Bereich der Linie D-D der Fig. 2 im Querschnitt;FIG. 9 shows another example of a flat gasket according to the invention in the area of line D-D of FIG. 2 in cross section;
Fig. 10 noch ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Flachdichtung im Querschnitt entlang der Linie D-D der Figur 2;10 shows yet another example of a flat gasket according to the invention in cross section along the line D-D of FIG. 2;
Fig. 11 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flachdichtung in einer der Figur 10 entsprechenden Darstellung; Fig.12 noch ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Dichtung im Querschnitt in dem den Figuren 9 bis 11 entsprechenden Bereich; Fig. 13 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie B-B einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flachdichtung, die zwischen Motorblock und Zylinderkopf eingespannt ist; und11 shows another embodiment of a flat seal according to the invention in a representation corresponding to FIG. 10; 12 shows yet another example of a seal according to the invention in cross section in the area corresponding to FIGS. 9 to 11; 13 shows a cross-sectional illustration along the line B-B of a further embodiment of a flat gasket according to the invention, which is clamped between the engine block and the cylinder head; and
Fig. 14 eine alternative Ausführungsform der Dichtung gemäß Figur 13 im selben Bereich, ebenfalls im Querschnitt.14 shows an alternative embodiment of the seal according to FIG. 13 in the same area, likewise in cross section.
[0034] Figuren 1 und 2 zeigen schematisch Teildraufsichten auf erfindungsgemäße Dichtungen am Beispiel von Zylinderkopfdichtungen 1. Die Dichtungen 1 weisen neben im Inneren der Dichtungen gelegenen Brennraumöffnungen 3 Ölöffnungen 5, Wasseröffnungen 6 und Schraubenöffnungen 7 auf. Zusätzlich ist in der Dichtung gemäß Figur 2 eine Öffnung 10 für einen Kettenkasten vorhanden. Größe und Verteilung der Öffnungen auf der Dichtungsfläche sind hier nur sehr schematisch wiedergegeben und lediglich dazu, das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Dichtungen zu zeigen.Figures 1 and 2 schematically show partial top views of seals according to the invention using the example of cylinder head gaskets 1. The seals 1 have oil openings 5, water openings 6 and screw openings 7 in addition to combustion chamber openings located inside the seals. In addition, there is an opening 10 for a chain case in the seal according to FIG. 2. Size and distribution of the openings on the Sealing surface are shown here only very schematically and only to show the principle of operation of the seals according to the invention.
[0035] Figur 1 zeigt die Draufsicht auf eine Dichtungsplatte 2, während in der Dichtung gemäß Figur 2 zusätzlich zu der Dichtungsplatte 2 eine weitere Dichtungsplatte 11 vorhanden ist In der im Inneren der Dichtung befindlichen Dichtungsplatte 2 sind die Brennraumöffnungen 3 sowie die diese umgebenden Schraubenöffnungen 7 angeordnet. Die Dichtungsplatte 11 umfasst die am äußeren Rand der Dichtung angeordneten Ölöffnungen 5, Wasseröffnungen 6 sowie Schraubenöffnungen 7 und die Kettenkastenöffnung 10.Figure 1 shows the top view of a sealing plate 2, while in the seal according to Figure 2 in addition to the sealing plate 2 there is a further sealing plate 11 In the sealing plate 2 located inside the seal are the combustion chamber openings 3 and the screw openings surrounding them. 7 arranged. The sealing plate 11 comprises the oil openings 5, water openings 6 and screw openings 7 and the chain case opening 10 arranged on the outer edge of the seal.
[0036] Die Dichtungsplatten 2 bestehen jeweils aus einem druck- und kriechfesten, unter den Betriebsbedingungen der Zylinderkopfdichtungen nicht höhenverformbaren Material. Bevorzugt handelt es sich dabei um Metall.The sealing plates 2 each consist of a pressure-resistant and creep-resistant material that is not deformable under the operating conditions of the cylinder head gaskets. It is preferably metal.
[0037] In der Dichtungslage 2 sind erhabene Dichtflächen 4 herausgebildet, welche die BrennraumöffnungenIn the sealing layer 2 raised sealing surfaces 4 are formed, which the combustion chamber openings
3 jeweils vollständig umgeben. Die Höhe der Dichtflächen ändert sich in Umfangsrichtung um die Brennraumöffnungen 3. Das Höhenprofil ist dabei der Topographie des Dichtspalts im Bereich der jeweiligen Brennraumöffnung entsprechend ausgebildet Zusätzlich zu dem Höhenprofil kann die jeweilige Dichtfläche 4 auch eine Änderung ihrer Breite in Umfangsrichtung aufweisen. Die Ermittelung der Dichtspalt-Topographie erfolgt dabei wie aus dem Stand der Technik bekannt und beispielsweise in der EP 0485693 A1 beschrieben. Wie schon dort erwähnt, wachsen die erhabenen Dichtflächen 4 vorzugsweise sprungfrei aus der Dichtungsplatte 2 heraus. Die mit 4 bezeichneten Ringe verdeutlichen daher nur die ungefähre Lage der Scheitelflächen der Dichtflächen 4.3 each completely surrounded. The height of the sealing surfaces changes in the circumferential direction around the combustion chamber openings 3. The height profile is designed in accordance with the topography of the sealing gap in the region of the respective combustion chamber opening. In addition to the height profile, the respective sealing surface 4 can also have a change in its width in the circumferential direction. The sealing gap topography is determined as known from the prior art and described, for example, in EP 0485693 A1. As already mentioned there, the raised sealing surfaces 4 preferably grow out of the sealing plate 2 without jumping. The rings labeled 4 therefore only illustrate the approximate position of the apex surfaces of the sealing surfaces 4.
[0038] Neben den Brennraumöffnungen sind auch die weiteren Flüssigkeitsöffnungen, das heißt Ölöffnungen 5 und Wasseröffnungen 6, von Abdichteinrichtungen umgeben. Diese sind der Übersichtlichkeit halber in Figuren 1 und 2 genauso wenig dargestellt wie Abdichteinrichtungen um die Kettenkastenöffnung und Stützflächen um die Schraubenöffnungen, welche gegebenenfalls vorhanden sein können. [0039] In den Dichtungen gemäß Figur 1 kann die gesamte Dichtungsplatte 2 topographisch ausgebildet sein, so dass auch die Öl- und Wasseröffnungen von höhen- und /oder breitenprofilierten Dichtflächen umgeben sind, die in ihrer Topographie dem abzudichtenden Dichtspalt entsprechen. Alternativ können die Flüssigkeitsöffnungen 5 und 6 von elastischen Abdichteinrichtungen umgeben werden. Bei der elastischen Abdichteinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Siebdruckauftrag aus einem elastomeren Material handelt, der auf die Dichtungsplatte 2 aufgebracht wurde. Dies ist ebenfalls bereits in der EP 0485693 A1 beschrieben. [0040] In den Dichtungen gemäß Figur 2 sind die benachbart zum Dichtungsrand 8 angeordneten Flüssigkeitsöffnungen 5 und 6 und die Kettenkastenöffnung 10 in der Dichtungsplatte 11 ebenfalls von elastischen Abdichtelementen umgeben. Im Unterschied zur Dichtungsplatte 2 mit den topographisch ausgebildeten Dichtflächen 4 ist die Dichtungsplatte 11 in ihrer Dickenverteilung nicht topographisch ausgebildet und weist im Wesentli- chen über ihre gesamte Fläche eine einheitliche Dicke auf. Bei den elastischen Abdichtelementen in dieser Platte handelt es sich zweckmäßig um in die Dichtungsplatte 11 eingeformte Sicken oder um auf die Dichtungsplatte 11 aufgebrachte elastomere Elemente. Konkrete Beispiele werden nachstehend noch beschrieben werden.In addition to the combustion chamber openings, the further liquid openings, that is to say oil openings 5 and water openings 6, are also surrounded by sealing devices. For the sake of clarity, these are just as little shown in FIGS. 1 and 2 as sealing devices around the chain box opening and supporting surfaces around the screw openings, which may be present. In the seals according to Figure 1, the entire sealing plate 2 can be topographically formed, so that the oil and water openings are surrounded by height and / or width profiled sealing surfaces, which correspond in their topography to the sealing gap to be sealed. Alternatively, the liquid openings 5 and 6 can be surrounded by elastic sealing devices. The elastic sealing device can be, for example, a screen printing application made of an elastomeric material that has been applied to the sealing plate 2. This is also already described in EP 0485693 A1. In the seals according to Figure 2, the liquid openings 5 and 6 arranged adjacent to the sealing edge 8 and the chain case opening 10 in the sealing plate 11 are also surrounded by elastic sealing elements. In contrast to the sealing plate 2 with the topographically formed sealing surfaces 4, the thickness of the sealing plate 11 is not topographically formed and essentially has have a uniform thickness over their entire surface. The elastic sealing elements in this plate are expediently beads formed in the sealing plate 11 or elastomeric elements applied to the sealing plate 11. Specific examples will be described later.
[0041] Die Topographie in der Dichtungsplatte 2 wird bevorzugt in einem Prägeverfahren hergestellt. Hierzu wird das gewünschte Höhenprofil mit Hilfe eines geeigneten Prägewerkzeugs, beispielsweise wie in der EP 0485693 A1 beschrieben, in eine Dichtungsplatte mit einer Ausgangsdicke D eingeprägt Zweckmäßig wird das gesamte Höhenprofil der Dichtungsplatte 2 in einem einzigen Prägeschritt eingeprägt. Dabei wird das Material der Dichtungsplatte 2 gezielt in den Bereichen der späteren Dichtflächen 4 und gegebenenfalls in weiteren tragenden und die Flächenpressungen aufnehmenden Bereichen der Dichtung heruntergeprägt und in seiner Dicke verringert. Heruntergepresstes Material wird seitlich der geprägten Flächen herausgedrängt, so dass in diesen Bereichen die Dicke der geprägten Dichtungsplatte 2 eine größere Dicke als die Ausgangsdicke D der Dichtungsplatte aufweisen kann. Figur 3 zeigt eine Dichtungs-Vorform nach dem Prägeschritt im Querschnitt entlang der Linie A-A in Figur 1.The topography in the sealing plate 2 is preferably produced in an embossing process. For this purpose, the desired height profile is stamped into a sealing plate with an initial thickness D using a suitable stamping tool, for example as described in EP 0485693 A1. The entire height profile of the sealing plate 2 is expediently stamped in a single stamping step. The material of the sealing plate 2 is deliberately embossed in the areas of the later sealing surfaces 4 and, if appropriate, in further load-bearing areas of the seal that absorb the surface pressures, and its thickness is reduced. Pressed down material is pushed out to the side of the embossed surfaces, so that in these areas the thickness of the embossed sealing plate 2 can be greater than the initial thickness D of the sealing plate. FIG. 3 shows a sealing preform after the embossing step in cross section along the line A-A in FIG. 1.
[0042] Figur 3 verdeutlicht, dass der Prägeschritt durchgeführt wird, bevor die Durchgangsöffnungen in die Dichtungsplatte 2 eingebracht werden. Dargestellt ist der Bereich zwischen zwei benachbarten Brennraumöffnungen (3 in Fig. 1), die durch einen Stegbereich 9 miteinander in Verbindung stehen. Jede der Brennraumöffnungen 3 ist für sich von einer kreisförmig geschlossenen Dichtfläche 4 umgegeben. Bei sehr eng beieinander liegenden Brennraumöffnungen 3 ist es aber möglich, dass die Dichtflächen 4 im Bereich zwischen den Brennraumöffnungen 3 zu einer einzigen Dichtfläche 4 zusammenlaufen, so dass dann der Stegbereich 9 entfallen würde. [0043] Wie Figur 3 zu entnehmen ist, sind die Dichtflächen 4 in ihrer Dicke, die hier mit d bezeichnet ist, gegenüber der Ausgangsdicke D reduziert. Die in Figur 3 gezeigte Dichtungs-Vorform ist nach dem Prägeschritt so noch nicht als Dichtung zu gebrauchen. Die nicht geprägten Bereiche mit zumindest der Ausgangsdicke D verhindern, dass die Dichtflächen 4 ihre Stützfunktion ausüben und den Dichtspalt, welcher zwischen Motorblock und Zylinderkopf gebildet wird, ausfüllen können. Nachfolgend werden nun die verschiedenen erfindungsgemäßen Varianten beschrieben, mit denen dieses Problem umgangen werden kann. [0044] In der Dichtung gemäß Figur 4 sind auf die Dichtflächen 4 jeweils beidseitig Auflagen 12 aufgelegt. Die Dicke der Auflagen 12 ist dabei so bemessen, dass die Gesamtdicke d1 im Bereich der Dichtflächen 4 größer ist als in den nicht heruntergeprägten Bereichen der Dichtungsplatte 2, so dass die Dichtflächen 4 mit den Auflagen 12 ihre Stützfunktion ausüben und den abzudichtenden Dichtspalt zuverlässig abdichten können. [0045] Die Auflagen 12 bestehen aus einem Material, welches genauso wie das Material der Dichtungsplatte 2 unter den Einsatzbedingungen der Zylinderkopfdichtung 1 druck- und kriechfest und nicht höhenverform bar ist. Bevorzugt handelt es sich um metallische Auflagen, es kann aber auch Keramik oder ein anderes geeignetes Material verwendet werden. In einer Variante werden die Auflagen 12 als ringförmige Auflagen, beispielsweise als gestanzte Metallringe, auf geeignete Weise auf den Dichtflächen 4 befestigt, zum Beispiel angeklebt, angelötet oder verschweißt. Die Auflagen 12 können jedoch auch angesintert werden.Figure 3 illustrates that the embossing step is carried out before the through openings are made in the sealing plate 2. The area between two adjacent combustion chamber openings (3 in FIG. 1) is shown, which are connected to one another by a web area 9. Each of the combustion chamber openings 3 is surrounded by a circularly closed sealing surface 4. If the combustion chamber openings 3 are very close together, it is possible for the sealing surfaces 4 to converge into a single sealing surface 4 in the region between the combustion chamber openings 3, so that the web region 9 would then be omitted. As can be seen in Figure 3, the thickness of the sealing surfaces 4, which is designated here by d, is reduced compared to the initial thickness D. The seal preform shown in FIG. 3 cannot be used as a seal after the embossing step. The non-embossed areas with at least the initial thickness D prevent the sealing surfaces 4 from performing their supporting function and from filling the sealing gap which is formed between the engine block and the cylinder head. The various variants according to the invention with which this problem can be avoided are now described below. In the seal according to FIG. 4, supports 12 are placed on both sides of the sealing surfaces 4. The thickness of the supports 12 is dimensioned such that the total thickness d1 in the area of the sealing surfaces 4 is greater than in the areas of the sealing plate 2 which are not embossed down, so that the sealing surfaces 4 with the supports 12 can perform their supporting function and reliably seal the sealing gap to be sealed , The pads 12 consist of a material which, like the material of the sealing plate 2 under the conditions of use of the cylinder head gasket 1, is pressure-resistant and creep-resistant and cannot be deformed in height. These are preferably metallic supports, but ceramic or another suitable material can also be used. In a variant, the supports 12 are attached in a suitable manner on the sealing surfaces 4 as annular supports, for example as stamped metal rings, for example glued, soldered or welded. However, the pads 12 can also be sintered.
[0046] Die im Bereich der Brennraumöffnungen 3 vorhandenen nicht geprägten Bereiche der Dichtungsplatte 2 sind in der Dichtung gemäß Figur 4 entfernt. Dies geschieht bevorzugt durch einen Stanzschritt, der vor oder nach dem Anbringen der Auflagen 12 durchgefühlt werden kann. Zweckmäßig werden mit dem Öffnen der Brennraumöffnungen auch alle anderen Öffnungen in die Dichtfläche eingestanzt, so dass nur ein Stanzschritt erforderlich ist.The non-embossed areas of the sealing plate 2 in the area of the combustion chamber openings 3 are removed in the seal according to FIG. 4. This is preferably done by means of a stamping step which can be carried out before or after the pads 12 are attached. When the combustion chamber openings are opened, all other openings are expediently punched into the sealing surface, so that only one punching step is required.
[0047] Figur 5 zeigt eine Abwandlung der Dichtung gemäß Figur 4. In letzterer ist der Verbindungsbereich zwischen den Brennraumöffnungen 3 nicht im Prägeschritt mit heruntergeprägt und daher im Wesentlichen in seiner ursprünglichen Höhe erhalten geblieben. Die auf die Dichtflächen 4 aufgelegten Auflagen 12 sind jeweils als einzelne Ringe ausgebildet. In der Dichtung gemäß Figur 5 hingegen ist der Verbindungsbereich zwischen benachbarten Brennraumöffnungen 3 zumindest bereichsweise in seiner Dicke mit heruntergeprägt, sodass zwischen benachbarten Brennraumöffnungen ein geprägter Verbindungssteg 9 entstanden ist, der im Querschnitt gemäß Figur 3 und in der Draufsicht der Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Ober- und unterhalb dieses Verbindungsstegs 9 in der Dichtungslage 2 sind benachbarte ringförmige Auflagen 12 jeweils mit einem schmalen Verbindungssteg 121 miteinander verbunden. Anstelle einzelner ringförmiger Auflagen 12 kann daher eine brillenartige Auflage für mehrere benachbarte Dichtflächen 4 verwendet werden. Die reduzierte Teilezahl erleichtert die Handhabung. [0048] Die in Figuren 4 und 5 beschriebenen Dichtungen entsprechen der Variante a) der Erfindung, in der die Herstellung des Höhenprofils der tragenden und die Flächenpressung aufnehmenden Bereiche der topographischen Dichtungsplatte durch einen einfachen dickenreduzierenden Herunterprägeschritt ermöglicht wird, indem auf die geprägten Dichtflächen eine dickenerhöhende Auflage aufgebracht wird. In den gezeigten Beispielen wurden die Auflagen 12 erst nach Ausführung des Prägeverfahrens aufgelegt. Es ist alternativ jedoch ebenfalls möglich, die Auflagen 12 schon vor dem Prägeschritt auf die nicht geprägte Dichtungslage aufzubringen und die Auflagen 12 gemeinsam mit den späteren Dichtflächen 4 zu prägen. Es hängt dann von der Art der Dichtungsplatte 2 und der Auflagen 12 ab, in welcher Verteilung zwischen beiden Schichten das Höhenprofil ausgebildet wird. Üblicherweise wird sich sowohl in den Auflagen 12 als auch in den Dichtflächen 4 der Dichtungsplatte 2 eine Dickenänderung des Materials in Umfangsrichtung einstellen. Dagegen wird zweckmäßig bei nachträglich auf die Dichtungslage 2 aufgelegten Auflagen 12 die Dickenänderung in Umfangsrichtung in der Dichtungsplatte 2 ausgebildet sein, während die Auflagen 12 eine konstante Dicke aufweisen. Grundsätzlich ist es jedoch ebenfalls denkbar, sowohl die Dichtflächen 4 als auch die Auflagen 12 jeweils gesondert mit einem in Umfangsrichtung sich ändernden Höhenprofil auszubilden, obwohl dies natürlich in der Herstellung aufwändiger wird.FIG. 5 shows a modification of the seal according to FIG. 4. In the latter, the connection area between the combustion chamber openings 3 is not co-embossed in the embossing step and is therefore essentially retained in its original height. The pads 12 placed on the sealing surfaces 4 are each designed as individual rings. In contrast, in the seal according to FIG. 5, the thickness of the connection area between adjacent combustion chamber openings 3 is at least partially embossed, so that an embossed connecting web 9 has been created between adjacent combustion chamber openings, which has a cross-section according to FIG. 3 and a top view of FIG is indicated. Above and below this connecting web 9 in the sealing layer 2, adjacent annular supports 12 are each connected to one another by a narrow connecting web 12 1 . Instead of individual annular supports 12, an eyeglass-like support can therefore be used for several adjacent sealing surfaces 4. The reduced number of parts makes handling easier. The seals described in Figures 4 and 5 correspond to variant a) of the invention, in which the production of the height profile of the load-bearing areas and the surface pressure-absorbing areas of the topographic sealing plate is made possible by a simple thickness-reducing stamping-down step by increasing the thickness on the embossed sealing surfaces Edition is applied. In the examples shown, the pads 12 were placed only after the stamping process had been carried out. Alternatively, however, it is also possible to apply the supports 12 to the non-embossed sealing layer before the embossing step and to emboss the supports 12 together with the later sealing surfaces 4. It then depends on the type of sealing plate 2 and the supports 12, in which distribution the height profile is formed between the two layers. Usually, a change in the thickness of the material in the circumferential direction will occur both in the supports 12 and in the sealing surfaces 4 of the sealing plate 2. In contrast, the thickness change in the circumferential direction in the sealing plate is expedient in the case of supports 12 subsequently placed on the sealing layer 2 2 be formed, while the pads 12 have a constant thickness. In principle, however, it is also conceivable for each of the sealing surfaces 4 and the supports 12 to be designed separately with a height profile that changes in the circumferential direction, although this naturally becomes more complex to manufacture.
[0049] Figuren 6 bis 12 beschreiben Dichtungen, welche der Variante b) der Erfindung entsprechen. Vorstufe dieser Dichtungen ist erneut eine geprägte Dichtungsvorform, wie sie beispielhaft in Figur 3 ausschnittweise dargestellt ist Hier werden jedoch nicht die geprägten Bereiche der Dichtungsplatte 2 in ihrer Dicke aufgebaut, sondern es werden diejenigen Bereiche der Dichtungsplatte entfernt, welche in ihrer Höhe über die geprägten tragenden Dichtflächen vorstehen und diese in ihrer Stützfunktion behindern. Bevorzugt erfolgt das Entfernen dieser Dichtungsbereiche gleichzeitig mit dem Einbringen der Durchgangsöffnungen in die Dichtungsplatte 2. Besonders einfach ist es, wenn sämtliche Durchgangsöffnungen gemeinsam mit den störenden, nicht geprägten Bereichen der Dichtungsplatte 2 ausgestanzt werden. Bevorzugt ist es dabei, wenn die tragenden Dichtflächen durch geprägte Verbindungsstege miteinander verbunden sind, so dass nach dem Wegstanzen der nicht benötigten Bereiche der Dichtungsplatte 2 eine skelettartige Dichtungsstruktur aus tragenden Dichtflächen und Verbindungsstegen zurückbleibt.Figures 6 to 12 describe seals which correspond to variant b) of the invention. The preliminary stage of these seals is again an embossed seal preform, as is shown in detail as an example in FIG. 3 Here, however, the embossed areas of the sealing plate 2 are not built up in their thickness, but rather those areas of the sealing plate are removed which are above the embossed load-bearing areas Project sealing surfaces and hinder their support function. These sealing areas are preferably removed simultaneously with the introduction of the through openings into the sealing plate 2. It is particularly simple if all of the through openings are punched out together with the disruptive, non-embossed areas of the sealing plate 2. It is preferred if the load-bearing sealing surfaces are connected to one another by means of embossed connecting webs, so that after the areas of the sealing plate 2 that are not required are punched away, a skeleton-like sealing structure composed of supporting sealing surfaces and connecting webs remains.
[0050] Figur 6 zeigt einen Ausschnitt aus einer solchen skelettartigen Struktur der Dichtungsplatte 2 im Querschnitt entlang der Verbindungslinie A-A in Figur 1. Aus einer Vorform, wie sie in Figur 3 dargestellt ist, wobei im Verbindungsbereich zwischen den Dichtflächen 4 ein verdünnter Verbindungssteg 9 eingeprägt wurde, wie er durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, werden in einem Stanzschritt die Durchgangsöffnungen eingestanzt und ebenso alle nicht heruntergeprägten Bereiche der Dichtung, welche keine erhabenen Dichtflächen sind und keine Verbindungsstege, weggestanzt. Nach dem Stanzschritt wird daher eine skelettartige Struktur erhalten, welche von profilierten Dichtflächen umgebene Durchgangsöffnungen umfasst und Verbindungsstege, welche diese topographisch ausgebildeten Dichtflächen miteinander verbinden. Außerdem können zusätzliche stützende Dichtkufen vorhanden sein, die mit einer der Topographie des Dichtspalts zwischen Motorblock und Zylinderkopf entsprechenden Höhenprofilierung ausgestattet sind und beim Zusammenspannen von Motorblock und Zylinderkopf Flächenpressung aufnehmen. Eine solche Dichtkufe kann beispielsweise entlang des Dichtungsrandes verlaufen und ist zweckmäßig ebenfalls über Verbindungsstege mit den restlichen Elementen der Dichtungsplatte 2 verbunden. [0051] Es ist jedoch ebenfalls möglich, auf Verbindungsstege zwischen den höhenprofilierten Dichtflächen 4 der Dichtungslage 2 zu verzichten. Diese Variante eignet sich besonders bei mehrlagigen Dichtungen. Zweckmäßig sind in diesem Fall die geprägten erhabenen Dichtflächen an einer zusätzlichen Dichtungsplatte befestigt. Figur 7 zeigt ein mögliches Beispiel. Gezeigt ist erneut ein Querschnitt durch die Dichtung im Bereich zwischen benachbarten Brennraumöffnungen 3. Es kann sich dabei um einen Querschnitt entlang der Linie B-B gemäß Figur 2 handeln, bei welcher sich benachbart zur Dichtungslage 2 eine weitere Dichtungslage 11 befindet, die allseitig über die Dichtungslage 2 vorsteht Genauso gut kann es sich jedoch um einen Querschnitt entlang der Linie A-A der Figur 1 handeln, wobei sich unterhalb der Dichtungsplatte eine weitere Dichtungslage 11 befindet, die in ihren äußeren Abmessungen im Wesentlichen der Dichtungsplatte 2 entspricht. Im Unterschied zur Dichtung gemäß Figur 6 ist in der Dichtung gemäß Figur 7 zwischen den benachbarten Dichtflächen 4 kein Verbindungssteg 9 vorhanden. Das heißt, in der Dichtungs-Vorform gemäß Figur 3 wurde kein Verbindungssteg 9 eingeprägt, sondern der Zwischenbereich weist im Wesentlichen die ursprüngliche Dicke D der Dichtungsplatte 2 auf, wie dies mit der durchgezogenen Linie in diesem Zwischenbereich dargestellt ist.Figure 6 shows a section of such a skeletal structure of the sealing plate 2 in cross section along the connecting line AA in Figure 1. From a preform, as shown in Figure 3, wherein a thinned connecting web 9 is stamped in the connection area between the sealing surfaces 4 If, as indicated by the dashed lines, the through-openings are punched in a punching step and also all non-embossed areas of the seal, which are not raised sealing surfaces and no connecting webs, are punched out. After the stamping step, a skeleton-like structure is therefore obtained which comprises through openings surrounded by profiled sealing surfaces and connecting webs which connect these topographically formed sealing surfaces to one another. In addition, additional supporting sealing skids can be provided, which are equipped with a height profile corresponding to the topography of the sealing gap between the engine block and the cylinder head and which absorb surface pressure when the engine block and the cylinder head are clamped together. Such a sealing skid can for example run along the edge of the seal and is also expediently connected to the remaining elements of the sealing plate 2 via connecting webs. However, it is also possible to dispense with connecting webs between the height-profiled sealing surfaces 4 of the sealing layer 2. This variant is particularly suitable for multi-layer seals. In this case, the embossed raised sealing surfaces are expediently fastened to an additional sealing plate. Figure 7 shows a possible example. A cross section through the seal in the area between adjacent combustion chamber openings 3 is shown again. This can be a cross section along the line BB according to FIG. 2, in which a further seal layer 11 is located adjacent to the seal layer 2 protrudes from the sealing layer 2 on all sides. However, it can just as well be a cross section along the line AA of FIG. 1, a further sealing layer 11 being located below the sealing plate, the outer dimensions of which essentially correspond to the sealing plate 2. In contrast to the seal according to FIG. 6, there is no connecting web 9 in the seal according to FIG. 7 between the adjacent sealing surfaces 4. That is, no connecting web 9 was embossed in the sealing preform according to FIG. 3, but the intermediate area essentially has the original thickness D of the sealing plate 2, as is shown by the solid line in this intermediate area.
[0052] Die Dichtungsplatte 11 in der Dichtung gemäß Figur 7 weist zweckmäßig über ihre gesamte Fläche eine konstante Dicke auf. Da sie sich über die profilierten Dichtflächen 4 bis zu den Brennraumöffnungen 3 erstreckt, muss ihre Dicke bei der Bemessung des Höhenprofils der Dichtflächen 4 berücksichtigt werden, damit das Ge- samt-Höhenprofil von Dichtflächen 4 plus Dichtungsplatte 11 der Topographie des Dichtspalts in diesem Bereich entspricht. Im gezeigten Fall befindet sich dabei die Dichtungsplatte 11 auf der Motorblockseite und entsprechend die Dichtungslage 2 mit den geprägten Dichtflächen 4 auf der Zylinderkopfseite. Gleiches gilt für die in den nachfolgenden Figuren 8 bis 12 dargestellten Dichtungen.The sealing plate 11 in the seal according to FIG. 7 expediently has a constant thickness over its entire surface. Since it extends over the profiled sealing surfaces 4 to the combustion chamber openings 3, its thickness must be taken into account when dimensioning the height profile of the sealing surfaces 4 so that the overall height profile of the sealing surfaces 4 plus the sealing plate 11 corresponds to the topography of the sealing gap in this area , In the case shown, the sealing plate 11 is located on the engine block side and, accordingly, the sealing layer 2 with the embossed sealing surfaces 4 on the cylinder head side. The same applies to the seals shown in the following FIGS. 8 to 12.
[0053] Figur 8 zeigt die Dichtung gemäß Figur 7 im Bereich zum Dichtungsrand 8 hin im Querschnitt entlang der Linie C-C der Figur 2. Dieses Beispiel verdeutlicht die Kombination eines standfesten, nicht dickenverform- baren Abdichtungsbereiches, wie er beispielsweise aus der EP 0485693 A1 bekannt ist, mit einer herkömmlichen elastischen Abdichtung einer Durchgangsöffnung. Im gezeigten Fall sind die Brennraumöffnungen 3 nichtelastisch mit topographisch ausgebildeten Dichtflächen 4 abgedichtet, wie dies bereits im Zusammenhang mit Figur 7 beschrieben wurde. Der Randbereich der Dichtung 1 wird jedoch ausschließlich von elastischen Dichtelementen abgedichtet, welche in der Dichtungsplatte 11 ausgebildet sind. Als elastische Dichtelementen dienen hier Sicken 13, welche die Ölöffnungen 5, die Wasseröffnungen 6 sowie die Kettenkastenöffnung 10 vollständig umlaufen. Figur 8 zeigt die elastische Abdichtung anhand einer Sicke 13, welche eine Wasseröffnung 6 vollständig umgibt Die Sicke 13 ist hier rund, es kann sich jedoch genauso gut um eine eckige Sicke oder Halb- sicke handeln. Zusätzlich ist am Dichtungsrand 8 ein weiteres elastisches Dichtelement vorhanden, nämlich eine Halbsicke 14, welche entlang des äußeren Dichtungsrandes umläuft. Bevorzugtes Material der Dichtungslage 11 ist Federstahl. [0054] Die gezeigte Dichtung eignet sich besonders gut für Motoren, die einen harten inneren Kern und einen weicheren äußeren Mantel aufweisen. Beispielsweise kann der die Brennraumöffnungen 3 enthaltene Motorkern aus Aluminium bestehen, während der äußere Mantel mit den Ölöffnungen 5 und Wasseröffnungen 6 aus Magnesium besteht Die sehr unterschiedliche Härte dieser beiden Metalle und deren unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten erschweren eine zuverlässige Abdichtung sämtlicher Durchgangsöffnungen mit herkömmlichen, rein elastischen Dichtungen einerseits und rein standfest ausgebildeten topographischen Dich- tungen andererseits außerordentlich. In ersterem Fall führt bestenfalls eine sehr komplizierte Dichtungsstruktur zu zufriedenstellenden Ergebnissen mit nicht immer optimaler Abdichtung vor allem der Brennraumöffnungen, während in letzterem Fall nicht-elastische topographische Dichtungen zu einer ungenügenden Abdichtung der Flüssigkeitsöffnungen am Dichtungsrand führen. Der Grund liegt vor allem darin, dass einerseits aufgrund der geringen mechanischen Festigkeit des Magnesiums im Randbereich keine hinreichenden Flächenpressungen erzielt werden können und andererseits die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der metallischen Materialien zu Änderungen des Dichtspalts in Abhängigkeit von der Temperatur führen, die mit einer nicht-elastischen Dichtung kaum ausgeglichen werden können.FIG. 8 shows the seal according to FIG. 7 in the area towards the sealing edge 8 in cross-section along the line CC of FIG. 2. This example illustrates the combination of a stable, non-deformable sealing area, as is known, for example, from EP 0485693 A1 with a conventional elastic seal of a through opening. In the case shown, the combustion chamber openings 3 are sealed non-elastically with topographically designed sealing surfaces 4, as has already been described in connection with FIG. 7. However, the edge area of the seal 1 is only sealed by elastic sealing elements which are formed in the sealing plate 11. Beads 13, which completely run around the oil openings 5, the water openings 6 and the chain case opening 10, serve as elastic sealing elements. FIG. 8 shows the elastic seal with the aid of a bead 13 which completely surrounds a water opening 6. The bead 13 is round here, but it can just as well be an angular bead or half bead. In addition, a further elastic sealing element is present on the sealing edge 8, namely a half bead 14 which runs around the outer sealing edge. The preferred material of the sealing layer 11 is spring steel. The seal shown is particularly well suited for engines that have a hard inner core and a softer outer jacket. For example, the engine core containing the combustion chamber openings 3 can be made of aluminum, while the outer jacket with the oil openings 5 and water openings 6 consists of magnesium.The very different hardness of these two metals and their different coefficients of thermal expansion make reliable sealing of all through openings with conventional, purely elastic seals difficult on the one hand and purely steadily trained topographic on the other hand, extraordinary. In the former case, at best a very complicated sealing structure leads to satisfactory results with not always optimal sealing of the combustion chamber openings in particular, while in the latter case non-elastic topographic seals lead to an insufficient sealing of the liquid openings at the sealing edge. The main reason is that, on the one hand, due to the low mechanical strength of the magnesium in the edge area, adequate surface pressures cannot be achieved and, on the other hand, the different coefficients of thermal expansion of the metallic materials lead to changes in the sealing gap depending on the temperature, which can be achieved with a non-elastic seal can hardly be compensated.
[0055] Die erfindungsgemäßen mehrlagigen Dichtungen mit standfesten und elastischen Bereichen lösen dieses Problem in nahezu idealer Weise. Die standfesten, nicht dickenverformbaren Dichtflächenbereiche ermöglichen eine zuverlässige Abdichtung der stark temperatur- und druckbelasteten Brennraumöffnungen 3, sorgen hier für eine gleichmäßige Flächenpressungsvetteilung bei relativ geringen Schraubenkräften und verhindern zudem, dass Vibrationen in den Randbereich der Dichtung weitergeleitet werden. In den Randbereichen der Dichtung dagegen nehmen die elastischen Elemente der Dichtungsplatte 11 die durch die starke Wärmeausdehnung des Magnesiums verursachten Dichtspaltänderungen ohne Weiteres auf. Die Dichtungsplatte 11 ist zudem bevorzugt in den standfesten Bereich der Dichtung oberhalb des härteren Aluminium-Kerns des Motorblocks hineingeführt Im gezeigten Fall verläuft die Dichtungsplatte 11 bis an den Rand der Brennraumöffnungen 3 heran. Dadurch stützt sich die elastische Dichtungsplatte 11 auf dem harten Aluminium-Kern des Motorsblocks ab, was eine mechanische Belastung des weicheren Magnesium-Randes reduziert. Dadurch kann weitgehend verhindert werden, dass sich die erfindungsgemäße Zylinderkopfdichtung 1 in den Magnesiummantel des Motorblocks eingräbt. Außerdem kann die Anzahl der Befestigungsschrauben im Randbereich stark reduziertwerden, und der Zusammenspan nd ruck muss nur gering sein. [0056] Auch die Abdichtung einer Kettenkastenöffnung gelingt mit der erfindungsgemäßen Dichtung auf zuverlässige Weise. Problematisch bei der Abdichtung von Kettenkästen ist unter anderem, dass abhängig von Fertigungstoleranzen und Abweichungen bei der Anbringung der Kettenkästen von Motor zu Motor verschiedene Versätze und Sprünge in der Dichtungsfläche auftreten. Diese variablen Sprünge in der abzudichtenden Gegenfläche lassen sich mit rein standfesten Dichtungen praktisch nicht überbrücken. Dies gelingt jedoch bei den erfindungsgemäßen Dichtungen, welche standfeste Bereiche mit nicht standfesten, elastischen Bereichen kombiniert. Verschiedene Möglichkeiten der Anbindung und Abdichtung von Kettenkästenöffnungen sind in den Figuren 9 bis 12 beschrieben. Diese zeigen Querschnitte entlang der Linie D-D in Figur 2. [0057] Figur 9 zeigt eine einfache Variante, in welcher die Kettenkastenöffnung 10 von einer Halbsicke 14 umlaufen wird, welche in der elastischen Dichtungsplatte 11 ausgebildet ist. Die Brennraumöffnungen 3 sind erneut von standfesten, topographisch ausgebildeten Dichtflächen 4 umgeben. Im Unterschied zu der in Figur 7 beschriebenen Dichtung verläuft die Dichtungsplatte 11 jedoch nicht unterhalb der Dichtungsplatte 2, so dass letztere bei Bemessung des Höhenprofils der Dichtfläche 4 entsprechend der Topographie des abzudichtenden Dichtspalts nicht berücksichtigt werden muss. Vielmehr ist hier in der Dichtungsplatte 2 im Bereich des äußeren Randes der erhabenen Dichtfläche 4 zur Motorblockseite hin eine Ausnehmung 15 vorhanden, deren Höhe im Wesentlichen der Dicke der Dichtungsplatte 11 entspricht. In dieser Ausnehmung 15 ist der innere Randbereich der Dichtungsplatte 11 an der Dichtungsplatte 2 befestigtThe multi-layer seals according to the invention with stable and elastic areas solve this problem in an almost ideal manner. The stable, non-deformable sealing surface areas enable reliable sealing of the combustion chamber openings 3, which are subject to high temperatures and pressures, ensure a uniform surface pressure distribution with relatively low screw forces and also prevent vibrations from being transmitted to the edge area of the seal. In the edge regions of the seal, on the other hand, the elastic elements of the sealing plate 11 readily absorb the changes in the sealing gap caused by the strong thermal expansion of the magnesium. The sealing plate 11 is also preferably guided into the stable area of the seal above the harder aluminum core of the engine block. In the case shown, the sealing plate 11 extends up to the edge of the combustion chamber openings 3. As a result, the elastic sealing plate 11 is supported on the hard aluminum core of the engine block, which reduces mechanical stress on the softer magnesium edge. This largely prevents the cylinder head gasket 1 according to the invention from digging into the magnesium casing of the engine block. In addition, the number of fastening screws in the edge area can be greatly reduced, and the clamping pressure need only be low. The sealing of a chain case opening also succeeds with the seal according to the invention in a reliable manner. One problem with the sealing of chain boxes is that, depending on manufacturing tolerances and deviations in the attachment of the chain boxes from engine to engine, different offsets and cracks occur in the sealing surface. These variable jumps in the counter surface to be sealed can practically not be bridged with purely stable seals. However, this is achieved with the seals according to the invention, which combine stable areas with non-stable, elastic areas. Various options for connecting and sealing chain box openings are described in FIGS. 9 to 12. These show cross sections along the line DD in FIG. 2. FIG. 9 shows a simple variant in which the chain box opening 10 is surrounded by a half bead 14 which is formed in the elastic sealing plate 11. The combustion chamber openings 3 are again surrounded by stable, topographically formed sealing surfaces 4. In contrast to that in FIG. 7 However, the seal plate 11 described does not run below the sealing plate 2, so that the latter does not have to be taken into account when dimensioning the height profile of the sealing surface 4 in accordance with the topography of the sealing gap to be sealed. Rather, there is a recess 15 in the sealing plate 2 in the region of the outer edge of the raised sealing surface 4 towards the engine block side, the height of which essentially corresponds to the thickness of the sealing plate 11. The inner edge region of the sealing plate 11 is fastened to the sealing plate 2 in this recess 15
[0058] Figur 10 zeigt eine Weiterbildung des in Figur 9 beschriebenen Bereiches der Dichtung. Hier endet die Dichtungsplatte 2 nicht mit der erhabenen Dichtfläche 4, sondern zusätzlich ist zum Randbereich 8 der Dichtung hin eine weitere erhabene Dichtkufe 16 vorhanden. Diese ist zweckmäßig wie die Dichtfläche 4 in ihrer Höhe und gegebenenfalls auch in ihrer Breite profiliert und der Topographie des abzudichtenden Dichtspalts in diesem Bereich angepasst. Die Dichtkufe 16 nimmt also beim Befestigen des Zylinderkopfes auf dem Motorblock ebenso einen Teil des Zusammenspanndrucks auf und hat tragende und stützende Funktion. Zweckmäßig wird die Dichtkufe 16 gemeinsam mit den Dichtflächen 4 in ein und demselben Prägeschritt hergestellt. Außerdem kann die Dichtkufe 16 über einen Verbindungssteg 9, der hier nicht dargestellt ist, an einer benachbarten Dichtfläche 4 oder einem sonstigen Bereich der Dichtungsplatte 2 befestigt sein. Die Dichtkufe 16 führt einerseits zu einer stabileren Befestigung der elastischen Dichtungsplatte 11 am standfesten Bereich der Dichtung 1 und wirkt andererseits als Stopper für die Halbsicke 14. Die Dichtkufe 16 verhindert also, dass die Halbsicke 14 bei Betrieb der Dichtung vollständig abgeflacht wird. Dies erhöht die Lebensdauer der Halbsicke 14.FIG. 10 shows a further development of the area of the seal described in FIG. 9. Here the sealing plate 2 does not end with the raised sealing surface 4, but in addition to the edge region 8 of the seal there is a further raised sealing skid 16. Like the sealing surface 4, this is expediently profiled in height and possibly also in width and adapted to the topography of the sealing gap to be sealed in this area. The sealing skid 16 therefore also absorbs part of the clamping pressure when the cylinder head is attached to the engine block and has a supporting and supporting function. The sealing skid 16 is expediently produced together with the sealing surfaces 4 in one and the same stamping step. In addition, the sealing skid 16 can be fastened to an adjacent sealing surface 4 or another area of the sealing plate 2 via a connecting web 9, which is not shown here. The sealing skid 16 leads on the one hand to a more stable fastening of the elastic sealing plate 11 to the stable area of the seal 1 and on the other hand acts as a stopper for the half bead 14. The sealing skid 16 thus prevents the half bead 14 from being completely flattened when the seal is in operation. This increases the life of the half bead 14.
[0059] Figur 11 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung, welcher hinsichtlich der Ausbildung der erhabenen Dichtfläche 4, der Dichtkufe 16 und der Anbringung der weiteren Dichtungslage 11 im Wesentlichen der Dichtung gemäß Figur 10 entspricht. Zusätzlich zu dieser ist hier nun aber ein Verbin- dungssteg 9 vorhanden, welcher Dichtkufe 16 und Dichtfläche 4 miteinander verbindet. Das elastische Dichtelement zur Abdichtung der Kettenkastenöffnung 10 besteht hier nicht aus einer Sicke, sondern aus einer Auftragung 17 aus einem elastomeren Kunststoff. Geeignet sind hier alle Elastomere, die bereits auch bisher zur elastischen Abdichtung von Durchgangsöffnungen in Dichtungen verwendet wurden. Bevorzugt wird das E- lastomer 17 in einem Siebdruckverfahren auf die Dichtungsplatte 11 aufgebracht. [0060] Figur 12 zeigt eine weitere Variante der Kettenkastenabdichtung. Im Unterschied zu den in Figuren 9 bis 11 gezeigten Varianten ist hier die Dichtungsplatte 11 erneut bis an den Rand der Brennraumöffnung 3 herangeführt, so dass die Dicke der Dichtungsplatte 11 bei der Bemessung des Höhenprofils in der Dichtungslage 2 zu berücksichtigen ist. Die Abdichtung der Kettenkastenöffnung 10 erfolgt erneut mit einer Halbsicke 14, die jedoch im Unterschied zu den Dichtungen gemäß Figuren 9 und 10 andersherum orientiert ist, nämlich von oben nach unten in Richtung auf die Kettenkastenöffnung 10 hin geführt. Zum Höhenausgleich ist daher benachbart zur Dichtfläche 4 in der Dichtungsplatte 11 eine Kröpfung 18 vorhanden. Die Halbsicke 14 wird er- neut von einer Dichtkufe 16 stabilisiert, die nun auf der Motorblockseite der Dichtungslage 11 angeordnet ist. Wie schon in den vorangegangenen Beispielen befindet sich die Dichtkufe 16 zweckmäßig noch oberhalb des härteren Aluminiumkern-Bereich des Motorblocks.FIG. 11 shows a section of a cylinder head gasket according to the invention, which essentially corresponds to the gasket according to FIG. 10 with regard to the formation of the raised sealing surface 4, the sealing skid 16 and the attachment of the further gasket layer 11. In addition to this, there is now a connecting web 9 which connects the sealing skid 16 and the sealing surface 4 to one another. The elastic sealing element for sealing the chain case opening 10 here does not consist of a bead, but of an application 17 made of an elastomeric plastic. All elastomers that have previously been used for the elastic sealing of through openings in seals are suitable here. The elastomer 17 is preferably applied to the sealing plate 11 in a screen printing process. FIG. 12 shows a further variant of the chain case seal. In contrast to the variants shown in FIGS. 9 to 11, the sealing plate 11 is again brought up to the edge of the combustion chamber opening 3, so that the thickness of the sealing plate 11 must be taken into account when dimensioning the height profile in the sealing layer 2. The sealing of the chain box opening 10 takes place again with a half bead 14, which, however, in contrast to the seals according to FIGS. 9 and 10, is oriented the other way round, namely from top to bottom in the direction of the chain box opening 10. To compensate for the height, a crank 18 is therefore present in the sealing plate 11 adjacent to the sealing surface 4. The half bead 14 is newly stabilized by a sealing skid 16, which is now arranged on the engine block side of the sealing layer 11. As in the previous examples, the sealing skid 16 is expediently still above the harder aluminum core area of the engine block.
[0061 ] Figuren 13 und 14 schließlich zeigen erfindungsgemäße Dichtungen am Beispiel von Zylinderkopfdichtungen gemäß Variante c) der Erfindung. Figur 13 zeigt die erfindungsgemäße Dichtung 1 im Querschnitt eingespannt zwischen einem Motorblock 19 und einem Zylinderkopf 22. Bei dem Moorblock 19 handelt es sich um einen so genannten Open-Deck-Motor, der zwischen äußerer Wand 20 und den Zylinderwänden 21 zum Zylinderkopf 22 hin offene Bereiche 23 aufweist. Die Zylinderkopfdichtung 1 kann erneut aus einer Dichtungs-Vorform hergestellt werden, wie sie beispielhaft in Figur 3 wiedergegeben ist. Die in dieser Vorform seitlich der geprägten Dichtflächen 4 befindlichen nicht geprägten Dichtungsbereiche im Bereich der Brennraumöffnungen 3 sowie die übrigen Durchgangsöffnungen der Dichtung wurden durch einen Stanzschritt entfernt. Damit verbleiben außerhalb der eingestanzten Durchgangsöffnungen immer noch nicht geprägte Bereiche mit wenigstens der Ausgangsdicke D der Dichtungsplatte 2, welche über die Oberflächen der geprägten Dichtungsflächen 4 hervorstehen und diese in ihrer Stützfunktion beeinträchtigen. Gemäß Variante c) der Erfindung sind diese höheren Bereiche aus der Ebene der Dichtungsplatte 2 herausgebogen. Das Herausbiegen erfolgt dabei so, dass die nicht geprägten, dicken Bereiche in den Öffnungen 23 zu liegen kommen, wie dies Figur 13 zu entnehmen ist.Finally, FIGS. 13 and 14 show seals according to the invention using the example of cylinder head seals according to variant c) of the invention. FIG. 13 shows the seal 1 according to the invention clamped in cross section between an engine block 19 and a cylinder head 22. The bog block 19 is a so-called open-deck engine, which is open to the cylinder head 22 between the outer wall 20 and the cylinder walls 21 Has areas 23. The cylinder head gasket 1 can again be produced from a gasket preform, as is exemplarily shown in FIG. 3. The non-embossed sealing areas in the area of the combustion chamber openings 3, which are located in this preform on the side of the embossed sealing surfaces 4, and the other passage openings of the seal were removed by a stamping step. This leaves non-embossed areas with at least the initial thickness D of the sealing plate 2 outside the stamped through openings, which protrude above the surfaces of the embossed sealing surfaces 4 and impair their support function. According to variant c) of the invention, these higher areas are bent out of the plane of the sealing plate 2. The bending out takes place in such a way that the non-embossed, thick areas come to lie in the openings 23, as can be seen in FIG.
[0062] Das Herausbiegen wird dadurch erleichtert, dass die Verbindungsbereiche 24 zwischen geprägten Dichtflächen 4 und nicht geprägten Bereichen zumindest der Dicke D auf eine Dicke d2 reduziert sind, welche geringer ist als die Dicke d der geprägten Dichtflächen 4. Diese Dickenreduzierung erfolgt zweckmäßig gemeinsam mit dem Prägen des Höhenprofils der Dichtflächen 4. [0063] Figur 14 zeigt einer Weiterbildung der Dichtung gemäß Figur 13. Hier ist bereits im Prägeverfahren für die Dichtflächen 4 in den Bereich, der später aus der Ebene der Dichtungsplatte 2 herausgebogen werden soll, eine Ausgleichssicke 25 eingeprägt.The bending out is facilitated by the fact that the connection areas 24 between embossed sealing surfaces 4 and non-embossed areas of at least the thickness D are reduced to a thickness d2 which is less than the thickness d of the embossed sealing surfaces 4. This thickness reduction is advantageously carried out together with FIG. 14 shows a further development of the seal according to FIG. 13. Here, a compensation bead 25 is already in the stamping process for the sealing surfaces 4 in the area that will later be bent out of the plane of the sealing plate 2 imprinted.
[0064] Alle vorstehend beschriebenen Dichtungen können beschichtet sein. Die Beschichtung ist zweckmäßig zumindest dort vorhanden, wo die Dichtungen mit den abzudichtenden Gegenflächen von Motorblock und Zylinderkopf in Kontakt treten. Die Beschichtungen, die hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind, bestehen bevorzugt aus einer Beschichtung, wie sie von der Anmelderin in der DE 19941410 A1 beschrieben wurde. All seals described above can be coated. The coating is expediently present at least where the seals come into contact with the mating surfaces of the engine block and cylinder head to be sealed. The coatings, which are not shown here for the sake of clarity, preferably consist of a coating as described by the applicant in DE 19941410 A1.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Flachdichtung, insbesondere metallische Flachdichtung, mit wenigstens einer Dichtungslage, welche wenigstens eine Durchgangsöffnung aufweist, die zumindest einseitig von einer in sich geschlossenen erhabenen Dichtfläche vollständig umgeben ist, wobei die Dichtfläche aus einem unter den Belastungen des Einsatzfalles druck- und kriechfesten, nicht höhenverformbaren Material besteht und ein Höhenprofil aufweist, welches im Wesentlichen der Topographie des zwischen den abzudichtenden Gegenflächen und gegebenenfalls weiteren Dichtungslagen gebildeten Dichtspalts entspricht, welche dadurch erhältlich ist, dass die Dichtfläche in eine Dichtungsplatte so eingeprägt wird, dass die Dicke der Dichtungsplatte im Bereich der Dichtfläche zumindest teilweise gegenüber der Ausgangsdicke der Dichtungsplatte reduziert ist, und sie weiter wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist: a) im Bereich der Dichtfläche ist eine Auflage mit einer Dicke vorhanden, die gemeinsam mit der Höhe der Dichtfläche eine Gesamtdicke ergibt, welche größer ist als die Ausgangsdicke der Dichtungsplatte; b) Bereiche der Dichtungsplatte, welche sich außerhalb der Dichtfläche befinden und eine Dicke von zumindest der Ausgangsdicke der Dichtungsplatte aufweisen, sind vollständig entfernt worden; und c) Bereiche der Dichtungsplatte, welche sich außerhalb der Dichtfläche befinden und eine Dicke von zumindest der Ausgangsdicke der Dichtungsplatte aufweisen, sind aus der Ebene der Dichtungsplatte herausgebogen. 1. Flat gasket, in particular metallic flat gasket, with at least one sealing layer, which has at least one through opening, which is completely surrounded at least on one side by a self-contained, raised sealing surface, the sealing surface being made of a pressure- and creep-resistant, non-height-deformable material under the loads of the application Material consists of and has a height profile which essentially corresponds to the topography of the sealing gap formed between the counter surfaces to be sealed and possibly further sealing layers, which is obtainable by embossing the sealing surface into a sealing plate in such a way that the thickness of the sealing plate in the area of the sealing surface is at least is partially reduced compared to the initial thickness of the sealing plate, and it further has at least one of the following features: a) in the area of the sealing surface there is a support with a thickness which, together with the height of the sealing surface, results in a total thickness which is greater than the initial thickness the sealing plate; b) Areas of the sealing plate which are located outside the sealing surface and have a thickness of at least the initial thickness of the sealing plate have been completely removed; and c) areas of the sealing plate which are located outside the sealing surface and have a thickness of at least the initial thickness of the sealing plate are bent out of the plane of the sealing plate.
. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere von Dichtflächen umgebene Durchgangsöffnungen aufweist und benachbarte Dichtflächen jeweils durch wenigstens einen Verbindungssteg mit einer Höhe, die geringer ist als die Ausgangsdicke der Dichtungsplatte, verbunden ist. Flat gasket according to claim 1, characterized in that it has a plurality of through openings surrounded by sealing surfaces and adjacent sealing surfaces are each connected by at least one connecting web with a height that is less than the initial thickness of the sealing plate
3. Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall a) die Auflage als separate Lage und insbesondere als separate metallische Lage ausgebildet ist.3. Flat gasket according to claim 1 or 2, characterized in that in case a) the support is designed as a separate layer and in particular as a separate metallic layer.
4. Flachdichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Auflagen über Verbindungsstege miteinander verbunden sind, welche auf den Verbindungsstegen für die Dichtflächen zu liegen kommen.4. Flat gasket according to claim 2 or 3, characterized in that several supports are connected to one another via connecting webs, which come to rest on the connecting webs for the sealing surfaces.
5. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine weitere, insbesondere metallische, Dichtungslage umfasst, welche benachbart zu der die erhabene Dichtfläche ausweisenden Dichtungslage angeordnet ist und insbesondere zumindest deren äußeren Abmessungen entspricht.5. Flat gasket according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a further, in particular metallic, sealing layer which is arranged adjacent to the sealing layer having the raised sealing surface and in particular corresponds at least to its external dimensions.
6. Flachdichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Dichtungslage sich bis über die erhabene Dichtfläche erstreckt.6. Flat gasket according to claim 5, characterized in that the further sealing layer extends over the raised sealing surface.
7. Flachdichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Dichtungslage zumindest in ihrem der erhabenen Dichtfläche gegenüber liegenden Bereich eine Ausnehmung aufweist. 7. Flat gasket according to claim 5, characterized in that the further sealing layer has a recess at least in its area opposite the raised sealing surface.
. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Dichtungslage an einem außerhalb der Dichtfläche liegenden verdünnten Bereich der Dichtungsplatte befestigt ist.. Flat gasket according to one of claims 5 to 7, characterized in that the further sealing layer is attached to a thinned area of the sealing plate lying outside the sealing surface.
9. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Dichtungslage wenigstens ein elastisches Dichtelement, insbesondere eine Sicke o- der eine Auftragung aus einem elastomeren Material, aufweist.9. Flat gasket according to one of claims 5 to 8, characterized in that the further sealing layer has at least one elastic sealing element, in particular a bead or an application made of an elastomeric material.
10. Flachdichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Dichtelement eine sich durch die Dichtungslagen erstreckende Durchgangsöffnung umgibt, die nicht von einer erhabenen Dichtfläche umgeben ist.10. Flat gasket according to claim 9, characterized in that the elastic sealing element surrounds a through opening extending through the sealing layers, which is not surrounded by a raised sealing surface.
11. Flachdichtung nach einem derAnsprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Dichtungslage zumindest im Bereich einer Seite seitlich über die die erhabene Dichtfläche aufweisende Dichtungslage vorsteht.11. Flat gasket according to one of claims 5 to 10, characterized in that the further sealing layer projects laterally beyond the sealing layer having the raised sealing surface, at least in the region of one side.
12. Flachdichtung nach einem derAnsprüche 1 bis 11, nämlich Zylinderkopfdichtung.12. Flat gasket according to one of claims 1 to 11, namely cylinder head gasket.
13. Flachdichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine von einer erhabenen Dichtfläche umgebene Durchgangsöffnung eine Brennraumöffnung ist und die von einem elastischen Dichtelement umgebene Durchgangsöffnung ausgewählt ist aus einer Öl-, Wasser- oder Kettenkastenöffnung.13. Flat gasket according to claim 12, characterized in that the at least one through opening surrounded by a raised sealing surface is a combustion chamber opening and the through opening surrounded by an elastic sealing element is selected from an oil, water or chain case opening.
14. Flachdichtung nach einem derAnsprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Dichtungslagen zumindest einseitig und zumindest bereichsweise mit einer Beschichtung versehen ist. 14. Flat gasket according to one of claims 1 to 13, characterized in that at least one of the sealing layers is provided with a coating at least on one side and at least in areas.
5. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, nämlich Zylinderkopfdichtung für einen Open- Deck-Motor, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall c) die aus der Ebene der Dichtungsplatte herausgebogenen Bereiche offenen Bereichen des Motorblocks zwischen einer Zylinderwand und einer äußeren Wand entsprechen.5. Flat gasket according to one of claims 5 to 14, namely cylinder head gasket for an open deck engine, characterized in that in case c) the areas bent out of the plane of the sealing plate correspond to open areas of the engine block between a cylinder wall and an outer wall.
16. Flachdichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in den herausgebogenen Bereichen wenigstens eine zur Motorblockseite weisende Auswölbung vorhanden ist. 16. Flat gasket according to claim 15, characterized in that in the bent out areas there is at least one bulge pointing towards the engine block side.
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