WO2011020450A1 - Flachdichtung - Google Patents

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Rolf Prehn
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Federal-Mogul Sealing Systems Gmbh
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    • F16J15/0818—Flat gaskets
    • F16J2015/0868—Aspects not related to the edges of the gasket

Definitions

  • the invention relates to a flat gasket, in particular an exhaust-side gasket, for an internal combustion engine.
  • Surface pressure areas including first, second and third metal plates, wherein the first and second metal plates have beaded areas and the third metal plate is operatively connected to the first and second metal plates by crimping an inner area.
  • JP 02286859 A discloses a cylinder head gasket which has locking elements for receiving inserts in the region of media through-holes.
  • the invention has for its object to provide a gasket, in particular an exhaust-side gasket, for an internal combustion engine, in which the resulting by the joining of components supernatant can be compensated by simple means.
  • a flat gasket in particular exhaust gas-side gasket, for an internal combustion engine, formed by a sealing element provided with a recess at least one single-layered sealing element and a self-retaining and guiding with screw through-holes Carrier element, wherein the components carrying the sealing element with respect to the
  • Base surface of the support member project and the support member and / or the sealing element is at least partially provided with raised areas.
  • an embossed step for example a kind of half bead
  • the sealing element or the carrier element in the region of the at least two sealing surfaces for example engine block / cylinder head or
  • embossing eg hemispherical, rectangular, bead-shaped or the like
  • the thickened raised areas are adjusted in height approximately to the supernatant of the nose-shaped components.
  • the height compensation can thus be accomplished by individual, for example embossed raised areas in the support element and / or in the sealing element or by at least one circumferentially formed, in particular embossed bead. In this way, a second sealing line would be present with the
  • a stopper function (e.g., for beads next to stopper designs) can be realized.
  • any sliding movements that may occur can be distributed over a smaller area. This helps to minimize friction.
  • a kind of hybrid solution consisting of two different materials as needed, with only the relatively high temperature exposed, relatively narrow sealing area is formed by a sealing element of very high-quality temperature-resistant material.
  • a sheet of much cheaper material can be used, which only serves to realize the main installation thicknesses, if necessary, to connect a plurality of sealing elements together and make the entire seal assembled and fixable.
  • connection of the sealing element and the carrier element is advantageously achieved on a mechanical basis by clamping.
  • a flat gasket according to the invention can be used advantageously as
  • Suitable materials for the sealing element are in particular Ni-Cr-Fe alloys, wherein other temperature-resistant alloys can be used.
  • the support member may be made of a commercially available steel, for. B. cold strip exist.
  • FIGS. 1 and 2 show alternative embodiments of the flat gasket 1 according to the invention which can be used as an exhaust flange gasket.
  • the same components are provided with the same reference numbers.
  • a support element 2 for example consisting of cold strip, which is provided with a hole 3.
  • a sealing element 4 comprising a recess 4 ', out and about only hinted, formed out of the support member 2, lugs 5 with the
  • Carrier element 2 mechanically connected in the manner of a snap connection.
  • the noses 5 are widened in the opposite direction, so that some of them are positioned above and below the sealing element 4.
  • the sealing element 4 consists in this example of a temperature-resistant Ni-Fe-Cr alloy and is guided within the perforation 3 of the support element 2, such that it is easy to fix and assemble.
  • raised regions 7 in the form of half beads are embossed in the vicinity of screw through holes 6 in the carrier element 2.
  • raised regions 9 in the form of half beads are embossed in the edge region 8 of the carrier element 2 facing the sealing element 4.
  • FIGS. 4 and 5 show sections through connection variants between
  • FIG. 5 shows an alternative carrier element 2 as well as a likewise alternative sealing element 4. Due to the reshaping of the lugs 5, a protrusion outside the material thickness of the carrier element 2 or of the sealing element 4 can be formed in the guide regions of the sealing element 4, the overhang having a defined height h the base surface of the support element 2 protrudes.
  • the sealing element 4 is provided outside the free leg 11 with a beaded area 12.
  • Both the carrier element 2 and the sealing element 4 are punched out of suitable plate-like precursors, the perforation 3 of the carrier element 2 corresponding to the outer contour of the sealing element 4 used.
  • Sealing element 2 deformed back so that they - as shown in Figure 4 and 5 visible - rest on the free leg 11 of the sealing element 4.
  • FIGS. 4 and 5 various sections are shown by FIG. Recognizable is the respective peripheral bead 10 in the region of the support element 2.
  • the bead 12 is designed according to figure 5 of its height so that it is above the height h of the free end 11 of the sealing element 4 protruding lugs 5 is arranged.

Abstract

Flachdichtung (1), insbesondere abgasseitige Dichtung, für eine Brennkraftmaschine, gebildet durch ein mindestens einlagiges, mit einer Ausnehmung versehenes Dichtelement (4) sowie ein selbiges mit Spiel aufnehmendes und führendes, mit Schraubendurchgangslöchern (6) versehenes Trägerelement (2), wobei die das Dichtelement (4) führenden Bauteile (5) gegenüber der Grundfläche des Trägerelementes (2) vorstehen und das Trägerelement und/oder das Dichtelement mit zumindest partiell erhabenen Bereichen (7,9,10) versehen ist.

Description

Flachdichtung
Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung, insbesondere eine abgasseitige Dichtung, für eine Brennkraftmaschine.
Für derartige Dichtzwecke werden derzeit metallische Dichtungen eingesetzt. Die Materialauswahl für eine solche Dichtung richtet sich dabei nach der höchsten
Temperatur bzw. der Dauereinsatztemperatur. Aufgrund der Tatsache, dass moderne Triebwerke bzw. Motoren immer höhere Ansprüche an die Dichtungstechnik stellen, weil sowohl die Verbrennungsdrücke als auch die Verbrennungstemperaturen stetig steigen, müssen immer höherwertigere Materialien eingesetzt werden, um diesen Anforderungen gerecht zu werden.
In der EP 0 955 489 Bl wird eine Metalldichtung mit verschiedenen
Oberflächendruckbereichen beschrieben, beinhaltend eine erste, eine zweite und eine dritte Metallplatte, wobei die erste und die zweite Metallplatte gesickte Bereiche aufweisen und die dritte Metallplatte mit der ersten und zweiten Metallplatte durch Umbördeln eines inneren Bereiches in Wirkverbindung steht.
Der JP 02286859 A ist eine Zylinderkopfdichtung zu entnehmen, die im Bereich von Mediendurchgangslöchern Arretierelemente zur Aufnahme von Einlagen aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flachdichtung, insbesondere eine abgasseitige Dichtung, für eine Brennkraftmaschine, bereitzustellen, bei welcher der durch das Verbinden von Bauteilen entstandene Überstand mit einfachen Mitteln ausgeglichen werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Flachdichtung, insbesondere abgasseitige Dichtung, für eine Brennkraftmaschine, gebildet durch ein mindestens ein einlagiges mit einer Ausnehmung versehenes Dichtelement sowie ein selbiges mit Spiel aufnehmendes und führendes mit Schraubendurchgangslöchern versehenes Trägerelement, wobei die das Dichtelement führenden Bauteile gegenüber der
Grundfläche des Trägerelementes vorstehen und das Trägerelement und/oder das Dichtelement zumindest partiell mit erhabenen Bereichen versehen ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Durch das Umbiegen der am Trägerelement angeordneten die Bauteile bildenden Nasen kommt es vielfach zu einem Aufdicken des Dichtsystems, weil nun mehrere Lagen übereinander liegen. Dieses Aufdicken kann zwar durch Verpressen oder vorheriges Konturieren der Eingriffsflächen (dort wo die Führungselemente im Eingriff zu liegen kommen) minimiert oder beseitigt werden. In manchen Fällen ist es jedoch von Nöten, hier die erfindungsgemäßen Mittel, nämlich die zumindest partiell angeordneten erhabenen Bereiche, vorzusehen.
Der Höhenausgleich der mechanischen Verklammerung kann nun dadurch erreicht werden, dass
die Umgebung in der unmittelbaren Nähe der Schraubendurchgangslöcher mit einem, beispielsweise eingeprägten Absatz (z.B. einer Art Halbsicke) angehoben wird,
die Umgebung in der unmittelbaren Nähe der Dichtfläche bzw. des Dichtbereichs mit einem eingeprägten Absatz (z.B. einer Art Halbsicke) angehoben wird, das Dichtelement oder das Trägerelement im Bereich der mindestens zwei Dichtflächen (beispielsweise Motorblock/Zylinderkopf oder
Motorblock/ Auspuffkrümmer) durch Einprägungen (z.B. halbkugelförmig, rechteckig, sickenförmig oder dergleichen) an mindestens einer Stelle oder vollflächig selbst aufgedickt wird. Die so aufgedickten erhabenen Bereiche sind höhenmäßig in etwa an den Überstand der nasenförmig ausgebildeten Bauteile angepasst. Der Höhenausgleich kann somit durch einzelne, beispielsweise eingeprägte erhabene Bereiche im Trägerelement und/oder im Dichtelement oder aber durch mindestens eine umlaufend ausgebildete, insbesondere eingeprägte Sicke bewerkstelligt werden. Auf diese Weise wäre eine zweite Dichtlinie vorhanden, mit der
die eigentliche Dichtung in Bezug auf die auftretenden Kräfte bei der
Verspannung entlastet werden kann,
zusätzlich (mit der zweiten Dichtlinie) abgedichtet werden kann,
eine Stopperfunktion (z.B. für Sicken neben Stopperdesigns) realisiert werden kann.
Mit Hilfe des Höhenausgleichs können eventuell auftretende Schiebebewegungen auf eine geringere Fläche verteilt werden. Dies hilft, die Reibung zu minimieren.
Gegebenenfalls kann auch durch das Beschichten dieser erhabenen Bereiche die Reibung und der Verschleiß minimiert werden.
Mit dem Erfindungsgegenstand wird eine Art Hybridlösung, bestehend aus zwei bedarfsweise unterschiedlichen Werkstoffen bereitgestellt, wobei lediglich der höheren Temperaturen ausgesetzte, relative schmale Dichtbereich durch ein Dichtelement aus sehr hochwertigem temperaturbeständigem Werkstoff gebildet wird. Als Trägerelement für dieses Dichtelement kann ein Blech aus wesentlich günstigerem Material verwendet werden, das in der Hauptsache nur dazu dient, entsprechende Einbaudicken zu realisieren, bedarfsweise mehrere Dichtelemente miteinander zu verbinden und die gesamte Dichtung montier- und fixierbar zu gestalten.
Durch gezielte Kombination geeigneter Werkstoffe kann gegenüber bisher eingesetzten Lösungen ein beträchtlicher Kostenvorteil erreicht werden, da nicht mehr die gesamte Dichtung aus hochwertigen Werkstoffen bestehen muss, sondern nur noch partiell in den Dichtbereichen entsprechende Werkstoffe zum Einsatz gelangen.
Die Verbindung des Dichtelementes und des Trägerelementes wird vorteilhafter Weise auf mechanischer Basis durch Verklammern erzielt. Eine erfindungsgemäße Flachdichtung ist vorteilhaft einsetzbar als
Auspuffflanschdichtung.
Durch die Art der Verklammerung lässt sich darüber hinaus einstellen, ob und wie viel Spiel (radiales Spiel) zwischen dem Dichtelement und dem Trägerelement vorhanden ist bzw. sein soll. Auf diese Weise können Unterschiede bezüglich des thermischen Ausdehnungsverhaltens und der damit verbundenen thermisch bedingten Spannungen der beiden Werkstoffe ausgeglichen werden.
Als Werkstoffe für das Dichtelement eignen sich insbesondere Ni-Cr-Fe-Legierungen, wobei auch auf andere temperaturbeständige Legierungen zurückgegriffen werden kann. Das Trägerelement kann aus einem handelsüblichen Stahl, z. B. Kaltband, bestehen.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausfuhrungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
Figuren 1 bis 3 prinzipieller Aufbau der erfindungsgemäßen aus Trägerelement und
Dichtelement bestehenden Flachdichtung;
Figuren 4 und 5 Schnitte durch Verbindungsvarianten zwischen Trägerelement und
Dichtelement.
Die Figuren 1 und 2 zeigen alternative Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen als Auspuffflanschdichtung einsetzbaren Flachdichtung 1. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Erkennbar ist ein Trägerelement 2, beispielsweise bestehend aus Kaltband, das mit einer Lochung 3 versehen ist. Innerhalb dieser Lochung 3 ist ein Dichtelement 4, beinhaltend eine Ausnehmung 4', geführt und über nur angedeutete, aus dem Trägerelement 2 herausgeformte, Nasen 5 mit dem
Trägerelement 2 nach Art einer Schnappverbindung mechanisch verbunden. Die Nasen 5 sind in entgegengesetzter Richtung aufgeweitet, so dass einige davon oberhalb und andere unterhalb des Dichtelementes 4 positioniert sind. Das Dichtelement 4 besteht in diesem Beispiel aus einer temperaturbeständigen Ni-Fe-Cr-Legierung und wird innerhalb der Lochung 3 des Trägerelementes 2 geführt, dergestalt, dass es leicht fixierbar und montierbar ist.
In dem Beispiel gemäß Figur 1 sind in der Nähe von Schraubendurchgangslöchern 6 im Trägerelement 2 erhabene Bereiche 7 in Form von Halbsicken eingeprägt.
In dem Beispiel gemäß Figur 2 sind im dem Dichtelement 4 zugewandten Randbereich 8 des Trägerelementes 2 erhabene Bereiche 9 in Form von Halbsicken eingeprägt.
In dem Beispiel gemäß Figur 3 ist im Trägerelement 2 zwischen den
Schraubendurchgangslöchern 6 und dem Randbereich 8 eine umlaufende Sicke 10 eingeprägt.
Die Figuren 4 und 5 zeigen Schnitte durch Verbindungsvarianten zwischen
Trägerelement 2 und Dichtelement 4. Dargestellt sind jeweils im die oberen Nasen 5 sowie der freie Schenkel 11 des Dichtelementes 4, der auf den unteren Nasen 5 des Trägerelementes 2 aufliegt. Figur 5 zeigt ein alternatives Trägerelement 2 sowie ein ebenfalls alternatives Dichtelement 4. Bedingt durch die Rückverformung der Nasen 5 kann in den Führungsbereichen des Dichtelementes 4 ein Überstand außerhalb der Materialstärke des Trägerelementes 2 bzw. des Dichtelementes 4 gebildet werden, der mit definierter Höhe h über die Grundfläche des Trägerelementes 2 vorsteht. Das Dichtelement 4 ist außerhalb des freien Schenkels 11 mit einem gesickten Bereich 12 versehen.
Sowohl das Trägerelement 2 als auch das Dichtelement 4 werden aus geeigneten plattenartigen Vorprodukten ausgestanzt, wobei die Lochung 3 des Trägerelementes 2 der Außenkontur des zum Einsatz gelangenden Dichtelementes 4 entspricht.
Lochungsseitig werden darüber hinaus die Nasen 5 ausgestanzt und in entgegengesetzter Richtung aufgeweitet. Das Dichtelement 4 wird auf einzelne untere Nasen 5 aufgesetzt und abschließend die oberen Nasen 5 in Richtung des
Dichtelementes 2 rückverformt, so dass sie - wie in Figur 4 und 5 erkennbar - auf dem freien Schenkel 11 des Dichtelementes 4 aufliegen.
In den Figuren 4 und 5 sind verschiedene Schnitte durch Figur 3 dargestellt. Erkennbar ist die jeweils umlaufende Sicke 10 im Bereich des Trägerelementes 2. Die Sicke 12 ist gemäß figur 5 von ihrer Höhe so ausgestaltet, dass sie oberhalb der Höhe h der über das freie Ende 11 des Dichtelementes 4 vorstehenden Nasen 5 angeordnet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Flachdichtung, insbesondere abgasseitige Dichtung, für eine Brennkraftmaschine, gebildet durch ein mindestens einlagiges, mit einer Ausnehmung (4') versehenes Dichtelement (4) sowie ein selbiges mit Spiel aufnehmendes und führendes, mit Schraubendurchgangslöchern (6) versehenes Trägerelement (2), wobei die das Dichtelement (4) führenden Bauteile (5) gegenüber der Grundfläche des
Trägerelementes (2) vorstehen und das Trägerelement (2) und/oder das
Dichtelement (4) mit zumindest partiell erhabenen Bereichen (7,9,10) versehen ist.
2. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erhabenen Bereiche (7,9,10) durch ein- oder beidseitige Einprägungen des Trägerelementes (2) und/oder des Dichtelementes (4) erzeugt sind.
3. Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) der erhabenen Bereiche (7,9,10) etwa derjenigen der gegenüber der
Grundfläche (12) des Trägerelementes (2) vorstehenden Bauteile (5) entspricht.
4. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erhabenen Bereiche (7,9) nach Art einer Halbsicke ausgebildet sind.
5. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erhabenen Bereiche (7) im Bereich der Schraubendurchgangslöcher (6) vorgesehen sind.
6. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erhabenen Bereiche (9) im dem Dichtelement (4) zugewandten Randbereich (8) des Trägerelementes (2) vorgesehen sind.
7. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erhabenen Bereiche (7,9) durch kreissegmentförmige Einprägungen gebildet sind.
8. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erhabene Bereich (10) durch eine im Trägerelement (2) eingebrachte umlaufende Sicke gebildet ist.
9. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (2) und das Dichtelement (4) aus unterschiedlichen metallischen Werkstoffen bestehen.
10. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (4) aus einem temperaturbeständigen Ni-Cr-Fe- Werkstoff besteht.
11. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (2) aus Stahl, insbesondere Kaltband, besteht.
12. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, einsetzbar als
Auspuffflanschdichtung.
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