WO2014067680A1 - Metall-elastomerdichtung mit integrierter schmutz- und medienabdichtung - Google Patents

Metall-elastomerdichtung mit integrierter schmutz- und medienabdichtung Download PDF

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Manfred Klinner
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Federal-Mogul Sealing Systems Gmbh
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    • F16J2015/0868—Aspects not related to the edges of the gasket

Definitions

  • the present invention relates to an improved metallic gasket with elastomeric sealing elements having an integral dirt and media seal, in particular a steel elastomeric cylinder head gasket.
  • a flat gasket comprising: a functional layer with at least one media passage opening and at least one combustion chamber passage opening; and
  • a second layer separate from the functional layer and having a media passage opening (s) corresponding to the media passage opening (s) of the functional layer and a combustion chamber passage opening (s) corresponding to the combustion chamber passage opening (s) of the functional layer;
  • the functional layer has at least one combustion chamber sealing bead for each combustion chamber passage opening, which is preferably a full bead; and wherein the second layer has an outer edge seal bead and an elastomeric seal profile for each media passage opening.
  • the problem is solved by the two-layer construction according to the invention.
  • the elastomer profiles are sprayed for the media seal, at the same time a dirt seal is integrated at the outer edge by a bead.
  • the functional layer assumes the gas seal of the combustion chambers, by providing a circumferential sealing bead.
  • the gas seal is made only via a sheet, which does not have to be a spring steel sheet, and which may be relatively thick.
  • the media sealing is done again on molded elastomeric body to a sheet, which may be a thin spring steel sheet, but other steel grades are possible.
  • the outer edge seal or dirt seal via a bead, preferably a half bead.
  • the functional layer and the second layer lie one above the other in the outer edge region.
  • the outer sealing bead so that it rests at least partially on the functional layer.
  • the separate second layer then extends further outward than the functional layer.
  • both semi-solid and solid beads are possible as the outer-thickness bead, with the respective bead preferably being designed in the direction of the functional layer. It is thus possible to completely isolate the functional layer by the outer gasket in the installed state of the outside.
  • the functional layer and the second layer lie one above the other in the inner edge region of the combustion chamber opening (s).
  • the functional layer and the second layer lie one above the other in the inner edge region of the medium passage opening (s).
  • the second layer projects radially inwards over the functional layer in the region of the media passage opening (s).
  • the media sealing elements In this embodiment, more space is created to arrange the media sealing elements or to make them wider. Wider Elastomer réellelemente can provide improved durability, and for example, several wave-like sealing lips can be formed. Furthermore, the functional layer in the media passage openings can be completely isolated from the respective medium by the elastomer sealing elements for media. According to one embodiment, at least one of the elastomeric sealing profiles encloses the inner peripheral edge of the second layer of the associated media passage opening.
  • the functional layer is a relatively thicker layer and the second layer is a relatively thinner layer.
  • the second layer has a bead around at least one media passage opening facing in the direction of the functional position.
  • a corresponding bead makes it possible for the center plane of the second layer in the area of the medium passage openings to coincide approximately with the center plane of the functional position. This is possible either by a half bead, or alternatively by a full bead with non-symmetrical height of the bead feet.
  • the functional layer has a thickness of 0.1-2 mm, more preferably 0.5-1.5 mm, most preferably about 0.9-1.1 mm, and / or the second layer has a thickness of about 0.1-0.4 mm, preferably 0.1-0.3 mm.
  • the thickness of the protective layer is between 5% and 50%, more preferably between 10 and 30%, most preferably about 20% of the thickness of the functional layer.
  • the functional layer is a galvanized steel layer or a stainless steel layer and / or the second layer is a spring steel layer.
  • spring steel is preferred but not absolutely necessary.
  • the functional layer has at least two combustion chamber beads per combustion chamber opening.
  • at least one of the elastomeric sealing profiles is designed to be facing the functional layer or thickened away from the functional layer.
  • the functional layer has at least one Kirs misgangsöffhung and the second layer at least one Umfalzung, which is folded over the inner edge of the ballets misgangsöffhung.
  • connection through-holes are provided in the functional layer.
  • the second layer may then be displaced through this connection via opening to be crimped around the edge of the connection via opening in the manner of a rivet.
  • a simple and secure connection between the functional position and the second layer can be achieved.
  • a corresponding, but smaller diameter opening may be provided in the second layer, such as a bore.
  • the second layer can be pierced at this point by a corresponding tool in a common operation and folded.
  • a corresponding depression can be provided for the folded-over part of the second layer, in which the fold is completely absorbed so as not to locally thicken the functional layer.
  • connection such as gluing, soldering, welding, riveting, screws and the like are possible to securely connect the layers.
  • Fig. 1 shows a detail of an embodiment of a seal according to the invention in cross section
  • Fig. 2 shows a portion of the embodiment of Fig. 1 in a three-dimensional sectional view
  • Fig. 3 shows a portion of an alternative embodiment in a three-dimensional sectional view
  • Fig. 5 shows an embodiment of a seal according to the invention in a plan view.
  • Figure 1 is a cross-sectional view of a portion of one embodiment of a flat gasket according to the invention.
  • On the left side in the figure is the outer edge of the seal, while located on the right side of a Brennraumöffhung.
  • In the middle area there is a media passage opening.
  • the functional area "Dirt or external sealing” is thus located in the left area, the functional area “Media sealing” in the middle area, and the functional area “Gas or combustion chamber sealing” in the right area.
  • the seal 1 is formed by a relatively thick functional layer 2 and by a relatively thin separate second layer 4.
  • the layer 4 is also referred to as a protective layer according to the invention.
  • the functional layer 2 has at least one Brennraumöffhung 6 (here right) and at least one Rule carefullygangsöffhung 8.
  • the separate second layer 4 has corresponding combustion chamber opening (s) 6 'and media passage opening (s) 8'.
  • the entire seal may also have a plurality of combustion chamber openings 6, 6 'and / or a plurality of media passage openings 8, 8'.
  • the respective openings in the different layers are not necessarily the same size, it being preferred that at least the combustion chamber openings are substantially aligned.
  • the functional layer 2 has at least one sealing bead for sealing the fuel gases at the combustion chamber opening, in the embodiment shown here being two full beads 10.
  • Other numbers and shapes of beads, as well as a combination of different types of beads (half and full beads ) are also possible according to the invention, for example a full bead combined with a half bead.
  • At least one of the beads may be a closed circumferential bead to ensure the sealing function on the combustion chamber.
  • a second or generally further bead can also run at least partially open. Additional beads can also fulfill a stopper function for the at least one sealing bead.
  • the separate second or protective layer 4 has an outer edge sealing bead 12, which in the example shown is made as a semi-bead Alternatively, a full bead can be used instead, and of course combinations are also used here at least one outer edge sealing bead and possibly further beads which do not necessarily have a pure sealing function, and these additional beads may optionally act as stoppers for the outer edge sealing bead.
  • the functional layer 2 and the protective layer 4 have a substantially congruent outer edge.
  • the protective layer 4 projects beyond the functional layer 2 to the outside.
  • the protective layer 4 has molded Elastomerdichtprofile 18, which take over the sealing of the media passage opening 8 '(which serves for example for coolant or lubricant).
  • the protective layer 2 has a media passage opening 8 ', which is significantly smaller than the corresponding media passage opening 8 in the functional position.
  • space is created to provide relatively wide Elastomerdichtprofile 18 can.
  • the protective layer 4 is relatively thin, the further inwardly projecting portion thereby also well feather to compensate for any irregularities in the height of the media passage openings 8 '.
  • the medium passage opening 8 ' may also be only slightly smaller or even the same size as the corresponding media passage opening 8'. In the latter case, then offer elastomer sealing profiles 18, the main part or the sealing lips protrude inwardly and wherein only a small part for attachment to the inner edge of the media passage opening 8 'is molded.
  • the protective layer 4 further comprises a step 14 which is located within the media passage opening 8 of the functional layer 2. This makes it possible to align or arrange the center planes of functional layer 2 and protective layer 4 against each other. In the example shown, the center planes are substantially aligned. Alternatively, however, other relative arrangements are possible, as well as the use of a full bead instead of the step or half bead 14th
  • FIG. 2 is a three-dimensional sectional view of the area of the media passage 8, 8 'of the embodiment of FIG. 1.
  • the sealing surfaces of the elastomeric sealing profiles 18 facing downwardly or facing the functional layer 2 are made significantly thicker than the opposite ones the functional position 2 facing away or upwardly directed sealing surfaces or sealing profiles.
  • the two sealing surfaces are connected via a one-piece elastomer bridge, which in this embodiment surrounds the inner edge of the media passage opening 8 'in a closed manner.
  • a post-processing of the inner edge of the Media passage opening 8 'are omitted such as when it still has burrs or the like.
  • step or half bead 14 is also shown here. This is optional and does not necessarily have to be present in all embodiments of the invention.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment with respect to the embodiment of FIG. 2.
  • the elastomeric sealing profiles 18 are symmetrical, i. mirror image with respect to the protective layer 2 executed. Again, both sealing surfaces are connected via a one-piece elastomer bridge.
  • Fig. 4 shows a portion of a fastening device of an embodiment of the invention in a three-dimensional sectional view. In addition to known connection methods not shown, such as gluing, soldering, welding, riveting or screws, this variant can be used. In this case, a connection passage opening 20 is provided in the functional position 2.
  • connection passage opening 20 the protective layer 4 is folded around the functional layer 2.
  • the functional layer 2 furthermore has a recess 22, in which the folded-over part of the protective layer 4 is accommodated in order not to change the thickness of the functional layer 2.
  • This type of connection no additional material is needed, no time-consuming and costly additional steps such as gluing, soldering, welding, riveting or screwing are needed.
  • smaller diameter openings may already be provided, for example in the form of small holes. By means of a tool, this opening can then be enlarged in one step, wherein the thereby displaced sheet metal is folded over in a second step (optionally by another tool) around the edge of the connection through-opening 20 or folded into the recess 22.
  • the connecting openings 20 can optionally be designed so that serve simultaneously as Naturalgangsöffhungen for connecting bolts of the cylinder head and engine block. Alternatively, however, they can also be provided as independent openings.
  • FIG. 5 shows a seal according to the invention (here by way of example for a six-cylinder engine) in a plan view.
  • the invention therefore offers, inter alia, the following advantages:

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flachdichtung, umfassend eine Funktionslage (2) mit mindestens einer Mediendurchgangsöffnung (8, 8') und mindestens einer Brennraumdurchgangsöffnung (6, 6'); und eine von der Funktionslage (2) separate zweite Lage (4) mit einer der/den Mediendurchgangsöffnung(en) (8, 8') der Funktionslage entsprechenden Mediendurchgangsöffnung(en) (8, 8') und einer der/den Brennraumdurchgangsöffnung(en) (6, 6') der Funktionslage (2) entsprechenden Brennraumdurchgangsöffnung(en) (6, 6'); wobei die Funktionslage (2) mindestens eine Brennraum-Dichtsicke (10) für jede Brennraumdurchgangsöffnung (6, 6') aufweist, die bevorzugt eine Vollsicke ist; und wobei die zweite Lage (4) eine Außenrand-Dichtsicke (12) und ein Elastomerdichtprofil (18) für jede Mediendurchgangsöffnung (8, 8') aufweist.

Description

Metall-Elastomerdichtung mit integrierter Schmutz- und Medienabdichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte metallische Flachdichtung mit Elastomerdichtelementen, die eine integrierte Schmutz- und Medienabdichtung aufweist, insbesondere eine Stahl-Elastomer-Zylinderkopfdichtung.
In solchen Flachdichtungen, wie beispielsweise Zylinderkopfdichtungen, sind verschiedene Dichtaufgaben zu erfüllen. Die Brennräume müssen gegen den Austritt von Brenngasen abgedichtet werden. Weiterhin müssen Durchgangslöcher für Fluide bzw. Medien wie Kühlmittel und Schmiermittel gegen die entsprechenden Fluide abgedichtet werden. Nicht zuletzt ist eine Abdichtung am Außenrand erforderlich, um das Eindringen von Schmutz, Spritz- bzw. Kondenswasser etc. zu verhindern. Bisher werden dafür Dichtungen verwendet, bei denen Elastomerprofile umlaufend an Dickblecklagen außen angespritzt werden, um eine Schmutzabdichtung zu erzielen. Für Medien wie Kühl- und Schmiermittel im Innenbereich werden ebenfalls Elastomerprofile eingesetzt. Die Gasabdichtung der Brennräume erfolgt üblicherweise durch umlaufende Dichtsicken in der Blechlage.
Bei diesen bekannten Dichtungen wird eine entsprechende Menge des Elastomermaterials für den Außenrand benötigt. Weiterhin werden entsprechende spezielle Spritzwerkzeuge benötigt. Die herkömmliche Dichtung ist daher material- bzw. kostenintensiv und ist auf teure Spezialwerkzeuge angewiesen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Dichtung bereitzustellen, die bei zumindest gleichwertiger Funktion kostengünstiger ist und einfacher herzustellen ist.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Flachdichtung bereitgestellt, umfassend: eine Funktionslage mit mindestens einer Mediendurchgangsöffnung und mindestens einer Brennraumdurchgangsöffnung; und
eine von der Funktionslage separate zweite Lage mit einer der/den Mediendurchgangsöffnung(en) der Funktionslage entsprechenden Mediendurchgangsöffnung(en) und einer der/den Brennraumdurchgangsöffnung(en) der Funktionslage entsprechenden Brennraumdurchgangsöffnung(en);
wobei die Funktionslage mindestens eine Brennraum-Dichtsicke für jede Brennraumdurchgangsöffnung aufweist, die bevorzugt eine Vollsicke ist; und wobei die zweite Lage eine Außenrand-Dichtsicke und ein Elastomerdichtprofil für jede Mediendurchgangsöffnung aufweist.
Durch den erfindungsgemäßen zweilagigen Aufbau wird die Aufgabe gelöst. An eine separate zweite Blechlage werden die Elastomerprofile für die Medienabdichtung angespritzt, gleichzeitig wird durch eine Sicke eine Schmutzabdichtung am Außenrand integriert. Die Funktionslage übernimmt die Gasabdichtung der Brennräume, indem eine umlaufende Dichtsicke vorgesehen wird.
Bei der erfindungsgemäßen Dichtung erfolgt die Gasabdichtung nur über ein Blech, das kein Federstahlblech sein muss, und das relativ dick sein kann. Die Medienabdichtung erfolgt wiederum über angespritzte Elastomerkörper an einem Blech, das ein dünnes Federstahlblech sein kann, aber auch andere Stahl-Qualitäten sind möglich. Die Aussenrandabdichtung bzw. Schmutzabdichtung erfolgt über eine Sicke, bevorzugt eine Halbsicke. Es liegt somit eine Trennung der Funktionen zwischen Brennraum- bzw. Gasabdichtung durch die Funktionslage und Medien- und Außen-/Schmutzabdichtung durch die separate zweite bzw. Schutzlage vor.
Gemäß einer Ausführungsform liegen die Funktionslage und die zweite Lage im Außenrandbereich übereinander.
Mit dieser Ausführungsform ist es beispielsweise möglich, die Außendichtsicke so vorzusehen, dass sie zumindest teilweise auf der Funktionslage aufliegt. Alternativ ist es auch möglich, die Funktionslage und die zweite Lage im Außenrandbereich nicht übereinander liegend vorzusehen. Bevorzugt erstreckt sich dann die separate zweite Lage weiter nach außen als die Funktionslage. Auch bei dieser Aus führungs form sind sowohl Halb- als auch Vollsicken als Außendichtsicke möglich, wobei bevorzugt die jeweilige Sicke in Richtung auf die Funktionslage ausgebildet ist. Es ist so möglich, die Funktionslage durch die Außendichtsicke im Einbauzustand vollständig von der Außenseite zu isolieren.
Gemäß einer Ausführungsform liegen die Funktionslage und die zweite Lage im Innenrandbereich der Brennraumöffhung(en) übereinander.
Gemäß einer Ausführungsform liegen die Funktionslage und die zweite Lage im Innenrandbereich der Mediendurchgangsöffhung(en) übereinander. Gemäß einer Ausführungsform steht die zweite Lage im Bereich der Mediendurchgangsöffhung(en) radial nach innen über die Funktionslage vor.
Bei dieser Ausführungsform wird mehr Platz geschaffen, um die Medienabdichtelemente anzuordnen bzw. um diese breiter auszulegen. Breitere Elastomerdichtelemente können eine verbesserte Haltbarkeit bieten, auch können beispielsweise mehrere wellenartige Abdichtlippen ausgebildet werden. Weiterhin kann durch die Elastomerdichtelemente für Medien die Funktionslage in den Mediendurchgangsöffnungen vollständig vom jeweiligen Medium isoliert werden. Gemäß einer Ausführungsform umschließt mindestens eines der Elastomerdichtprofile die Innenrandkante der zweiten Lage der zugehörigen Mediendurchgangsöffhung.
Auf diese Weise wird ein guter Zusammenhalt der Elastomerdichtflächen auf der Ober- bzw. Unterseite der zweiten Lage bewirkt, da das Elastomermaterial beide Flächen an der Innenrandkante verbindet. Weiter wird die Innenrandkante der betreffenden Medienöffhung dadurch gegenüber dem Medium isoliert. Es wird auch ermöglicht, dass auf eine Nachbearbeitung der Innenrandkanten verzichtet werden kann, sofern diese etwa durch Stanzvorgänge noch Grate etc. aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform ist die Funktionslage eine relativ dickere Lage und die zweite Lage eine relativ dünnere Lage.
Gemäß einer Ausführungsform weist die zweite Lage eine Sicke um mindestens eine Mediendurchgangsöffhung auf, die in Richtung der Funktionslage weist.
Durch die Verwendung einer entsprechenden Sicke wird ermöglicht, dass die Mittelebene der zweiten Lage im Bereich der Mediendurchgangsöffhungen etwa mit der Mittelebene der Funktionslage zusammenfällt. Dies ist entweder durch eine Halbsicke möglich, oder alternativ durch eine Vollsicke mit nicht symmetrischer Höhe der Sickenfüße.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist die Funktionslage eine Dicke von 0,1- 2 mm, mehr bevorzugt 0,5-1,5 mm, am meisten bevorzugt etwa 0,9-1,1 mm und/oder die zweite Lage eine Dicke von etwa 0,1-0,4 mm, bevorzugt 0,1-0,3 mm auf. In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt die Dicke der Schutzlage zwischen 5% und 50%, mehr bevorzugt zwischen 10 und 30%, am meisten bevorzugt etwa 20% der Dicke der Funktionslage.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Funktionslage eine verzinkte Stahllage oder eine Edelstahllage und/oder die zweite Lage eine Federstahllage. Für die zweite Lage sind auch andere Stahlqualitäten möglich, wobei Federstahl bevorzugt aber nicht zwingend nötig ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Funktionslage mindestens zwei Brennraumsicken pro Brennraumöffhung auf. Gemäß einer Ausführungsform ist mindestens eines der Elastomerdichtprofile der Funktionslage zuweisend oder von der Funktionslage weg weisend verdickt ausgeführt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Funktionslage mindestens eine Verbindungsdurchgangsöffhung und die zweite Lage mindestens eine Umfalzung auf, die um den Innenrand der Verbindungsdurchgangsöffhung umgefaltet ist.
Gemäß dieser Ausführungsform sind eine oder mehrere Verbindungsdurchgangsöffhungen in der Funktionslage vorgesehen. Die zweite Lage kann dann durch diese Verbindungsdurchgangsöffhung(en) hindurch verdrängt werden, um in der Art eines Niets um den Rand der Verbindungsdurchgangsöffhung(en) umgefalzt zu werden. Auf diese Weise kann eine einfache und sichere Verbindung zwischen der Funktionslage und der zweiten Lage erzielt werden. Um diesen Vorgang zu erleichtern, kann in der zweiten Lage eine korrespondierende, aber im Durchmesser kleinere Öffnung vorgesehen werden, etwa als Bohrung. Alternativ kann die zweite Lage an dieser Stelle durch ein entsprechendes Werkzeug in einem gemeinsamen Vorgang durchstoßen und umgefalzt werden. In der Funktionslage kann für den umgefalzten Teil der zweiten Lage eine entsprechende Vertiefung vorgesehen werden, in der die Umfalzung vollständig aufgenommen wird, um die Funktionslage nicht lokal zu verdicken.
Natürlich sind alternativ oder zusätzlich auch herkömmliche Verbindungsarten wie Kleben, Löten, Schweißen, Nieten, Schrauben und dergleichen möglich, um die Lagen sicher zu verbinden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtung im Querschnitt; Fig. 2 zeigt einen Bereich der Ausführungsform von Fig. 1 in einer dreidimensionalen Schnittansicht;
Fig. 3 zeigt einen Bereich einer alternativen Ausführungsform in einer dreidimensionalen Schnittansicht;
Fig. 4 zeigt einen weiteren Bereich einer Ausführungsform in einer dreidimensionalen Schnittansicht; und
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtung in einer Aufsicht.
Detaillierte Beschreibung
Figur 1 ist eine Querschnittsansicht eines Teils einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flachdichtung. Auf der in der Figur linken Seite befindet sich die Außenrandkante der Dichtung, während sich auf der rechten Seite einer Brennraumöffhung befindet. Im mittleren Bereich befindet sich eine Mediendurchgangsöffhung. Damit befindet sich im linken Bereich der Funktionsbereich„Schmutz- bzw. Außenabdichtung", im mittleren Bereich der Funktionsbereich „Medienabdichtung", sowie im rechten Bereich der Funktionsbereich„Gas- bzw. Brennraumabdichtung".
Die Dichtung 1 wird gebildet durch eine relativ dicke Funktionslage 2 sowie durch eine relativ dünne separate zweite Lage 4. Die Lage 4 wird erfindungsgemäß auch als Schutzlage bezeichnet. Die Funktionslage 2 weist mindestens eine Brennraumöffhung 6 (hier rechts) sowie mindestens eine Mediendurchgangsöffhung 8 auf. Die separate zweite Lage 4 weist dazu korrespondierende Brennraumöffnung(en) 6' und Mediendurchgangsöffnung(en) 8' auf. Natürlich kann die gesamte Dichtung auch mehrere Brennraumöffnungen 6, 6' und/oder mehrere Mediendurchgangsöffnungen 8, 8' aufweisen. Die jeweiligen Öffnungen in den verschiedenen Lagen sind nicht notwendigerweise gleich groß, wobei es bevorzugt ist, dass zumindest die Brennraumöffhungen im Wesentlichen fluchten. Die Funktionslage 2 weist zur Abdichtung der Brenngase an der Brennraumöffhung mindestens eine Dichtsicke auf, in der hier gezeigten Ausführungsform handelt es sich dabei um zwei Vollsicken 10. Andere Anzahlen und Formen von Sicken, ebenso wie eine Kombination verschiedener Arten von Sicken (Halb- und Vollsicken) sind erfindungsgemäß ebenfalls möglich, etwa eine Vollsicke kombiniert mit einer Halbsicke. Zumindest eine der Sicken kann eine geschlossen umlaufende Sicke sein, um die Abdichtfunktion am Brennraum zu gewährleisten. Eine zweite oder auch allgemein weitere Sicke kann hingegen auch zumindest teilweise offen verlaufen. Zusätzliche Sicken können auch eine Stopperfunktion für die mindestens eine Dichtsicke erfüllen.
Alternativ zur geschlossenen Dichtsicke ist auch eine Variante mit sich überschneidenden Abschnitten möglich, etwa in der Form einer Labyrinth-Dichtung. Diese Variante muss nicht zwingend„geschlossen" sein. Die separate zweite bzw. Schutzlage 4 weist eine Außenrand-Dichtsicke 12 auf, die in dem gezeigten Beispiel als Halbsicke ausgeführt ist. Alternativ kann stattdessen eine Vollsicke verwendet werden, und auch hier sind natürlich Kombinationen aus mindestens einer Außenrand-Dichtsicke und ggf. weiteren Sicken möglich, die nicht zwingend reine Dichtfunktion aufweisen. Auch diese zusätzlichen Sicken können optional als Stopper für die Außenrand-Dichtsicke fungieren.
In der gezeigten Variante der Dichtung 1 weisen die Funktionslage 2 und die Schutzlage 4 einen im Wesentlichen deckungsgleichen Außenrand auf. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Schutzlage 4 die Funktionslage 2 nach außen überragt. Dadurch wird es möglich, mit der Außenrand-Dichtsicke 12 die Funktionslage völlig von der Außenseite zu isolieren. Beispielsweise ist es denkbar, eine Außenrand-Dichtsicke vorzusehen, welche die Dicke der Funktionslage 2 zumindest ausgleicht, so dass im Einbauzustand die Funktionslage 2 gegenüber der Außenseite abgedichtet wird. Die Schutzlage 4 weist angespritzte Elastomerdichtprofile 18 auf, welche die Abdichtung der Mediendurchgangsöffnung 8' (die beispielsweise für Kühl- oder Schmiermittel dient) übernehmen. In der Ausführungsform der Fig. 1 weist die Schutzlage 2 eine Mediendurchgangsöfihung 8' auf, die deutlich kleiner ist als die korrespondierende Mediendurchgangsöfihung 8 in der Funktionslage. Dadurch wird Raum geschaffen, um relativ breite Elastomerdichtprofile 18 vorsehen zu können. Da die Schutzlage 4 relativ dünn ist, kann der weiter nach innen ragende Anteil dadurch auch gut federn, um eventuelle Ungleichmäßigkeiten in der Höhe an den Mediendurchgangsöffnungen 8' auszugleichen. Alternativ kann die Mediendurchgangsöffnung 8' auch nur relativ geringfügig kleiner oder sogar gleich groß wie die korrespondierende Mediendurchgangsöfihung 8 sein. Im letzteren Fall bieten sich dann Elastomerdichtprofile 18 an, deren Hauptteil bzw. deren Dichtungslippen nach innen vorstehen und wobei nur ein kleiner Teil zur Befestigung an dem Innenrand der Mediendurchgangsöffnung 8' angespritzt ist.
In der Ausführungsform von Fig. 1 weist die Schutzlage 4 weiter eine Stufe 14 auf, die sich innerhalb der Mediendurchgangsöffnung 8 der Funktionslage 2 befindet. Dadurch wird ermöglicht, die Mittelebenen von Funktionslage 2 und Schutzlage 4 gegeneinander auszurichten bzw. anzuordnen. In dem gezeigten Beispiel fluchten die Mittelebenen im Wesentlichen. Alternativ sind aber auch andere relative Anordnungen möglich, ebenso wie die Verwendung einer Vollsicke anstelle der Stufe bzw. Halbsicke 14.
Fig. 2 ist eine dreidimensionale Schnittansicht des Bereichs der Mediendurchgangsöffnung 8, 8' der Ausführungsform von Fig. 1. In der hier gezeigten Alternative sind die nach unten gerichteten bzw. der Funktionslage 2 zuweisenden Dichtflächen der Elastomerdichtprofile 18 deutlich dicker gestaltet als die gegenüberliegenden, von der Funktionslage 2 weg weisenden bzw. nach oben gerichteten Dichtflächen bzw. Dichtprofile. Die beiden Dichtflächen sind über eine einstückige Elastomerbrücke verbunden, die in dieser Ausführungsform geschlossen den Innenrand der Mediendurchgangsöffnung 8' umgibt. Bei dieser Ausführungsform kann ggf. auf eine Nachbearbeitung des Innenrandes der Mediendurchgangsöffnung 8' verzichtet werden, etwa wenn diese noch Grate oder dergleichen aufweist.
Die Stufe bzw. Halbsicke 14 ist hier ebenfalls dargestellt. Diese ist optional und muss nicht notwendigerweise bei allen Ausführungsformen der Erfindung vorhanden sein.
Fig. 3 zeigt eine bezüglich der Ausführungsform von Fig. 2 alternative Ausführung. Hier sind die Elastomerdichtprofile 18 symmetrisch, d.h. spiegelbildlich hinsichtlich der Schutzlage 2 ausgeführt. Auch hier sind beide Dichtflächen über eine einstückige Elastomerbrücke verbunden.
Alternativ ist es auch möglich, getrennte Dichtflächen bzw. Elastomerdichtprofile 18 auf jeder Oberfläche der Schutzlage 2 vorzusehen. Um dennoch eine gute Verbindung der Elastomerdichtprofile 18 zu erzielen, können diese etwa durch Bohrungen hindurch einstückig verbunden sein. Mit dieser Ausführungsform ist es möglich, das Anspritzen auf die beiden Außenflächen zu beschränken, was den Herstellungsprozess vereinfachen kann, insbesondere bei relativ kleinen Durchgangsöffnungen, bei denen ein Umspritzen des Innenrandes schwierig sein kann. Fig. 4 zeigt einen Bereich einer Befestigungseinrichtung einer Ausführungsform der Erfindung in einer dreidimensionalen Schnittansicht. Neben nicht gezeigten bekannten Verbindungsverfahren wie Kleben, Löten, Schweißen, Nieten oder Schrauben kann diese Variante zum Einsatz kommen. Dabei ist in der Funktionslage 2 eine Verbindungsdurchgangsöffnung 20 vorgesehen. In dieser Verbindungsdurchgangsöffnung 20 wird die Schutzlage 4 um die Funktionslage 2 herumgefalzt. In der hier gezeigten Ausführungsform weist die Funktionslage 2 weiterhin eine Vertiefung 22 auf, in welcher der umgefalzte Teil der Schutzlage 4 aufgenommen ist, um die Dicke der Funktionslage 2 nicht zu verändern. Durch diese Art der Verbindung wird kein zusätzliches Material benötigt, auch sind keine zeit- und kostenintensiven Zusatzschritte wie Kleben, Löten, Schweißen, Nieten oder Verschrauben nötig. In der Schutzlage 4 können bereits entsprechende, im Durchmesser kleinere Öffnungen vorgesehen sein, etwa in Form von kleinen Bohrungen. Mittels eines Werkzeugs kann dann in einem Schritt diese Öffnung vergrößert werden, wobei das dabei verdrängte Blech in einem zweiten Schritt (ggf. durch eine weiteres Werkzeug) um den Rand der Verbindungsdurchgangsöffnung 20 umgefalzt bzw. in die Vertiefung 22 hineingefalzt wird. Es ist aber auch möglich, in einem noch vorhergehenden Anfangsschritt die Bohrung in der Schutzlage 4 erst kurz vor dem Verbinden von Funktionslage 2 und Schutzlage 4 vorzusehen. Die Verbindungsöffnungen 20 können optional so ausgelegt werden, dass gleichzeitig als Durchgangsöffhungen für Verbindungsschrauben von Zylinderkopf und Motorblock dienen. Alternativ können sie aber auch als davon unabhängige Öffnungen vorgesehen werden.
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Dichtung (hier beispielhaft für einen Sechszylindermotor) in einer Aufsicht.
Die Erfindung bietet daher unter anderem die folgenden Vorteile:
Die Integration von Funktionen in einer Lage, nämlich eine umlaufende Makroabdichtung gegen Schmutz etc. mit einer (beispielsweise Halb-) Sicke sowie eine Mikroabdichtung für Medien bzw. Fluide durch Elastomerprofile;
Die Möglichkeit der Verwendung von nur einer bekannten, vorhandenen Federstahllage;
Den Entfall der Nutzung von mindestens zwei Materialqualitäten für Einsatz/Einsätze und Träger im Vergleich zur Nutzung von Einzeleinsätzen bzw. Inserts;
- Ein verbessertes Handling, da nur eine Lage zum Anspritzen verwendet wird;
Entfall von mehreren Einzelelementen im Falle der Nutzung von Einzeleinsätzen; Geringere Montagekosten, da kein Verbinden von vielen Einzelteilen an einer Trägerlage erforderlich ist; und Entfall der Notwendigkeit, eine Elastomerlösung für die Außenabdichtung zu verwenden, dadurch Kostenvorteile, da kein zusätzliches Elastomermaterial verwendet werden muss, sowie einfachere Spritzwerkzeuge eingesetzt werden können.

Claims

Ansprüche
Flachdichtung, umfassend:
eine Funktionslage mit mindestens einer Mediendurchgangsöffnung und mindestens einer Brennraumdurchgangsöffnung; und
eine von der Funktionslage separate zweite Lage mit einer der/den Mediendurchgangsöffhung(en) der Funktionslage entsprechenden Mediendurchgangsöffhung(en) und einer der/den
Brennraumdurchgangsöffhung(en) der Funktionslage entsprechenden Brennraumdurchgangsöffhung(en) ;
wobei die Funktionslage mindestens eine Brennraum-Dichtsicke für jede Brennraumdurchgangsöffnung aufweist, die bevorzugt eine Vollsicke ist; und wobei die zweite Lage eine Außenrand-Dichtsicke und ein Elastomerdichtprofil für jede Mediendurchgangsöffnung aufweist.
Flachdichtung nach Anspruch 1, wobei die Funktionslage und die zweite Lage im Außenrandbereich übereinander liegen.
Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Funktionslage und die zweite Lage im Innenrandbereich der Brennraumöffnung(en) übereinander liegen.
Flachdichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Funktionslage und die zweite Lage im Innenrandbereich der Mediendurchgangsöffnung(en) übereinander liegen.
Flachdichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite Lage im Bereich der Mediendurchgangsöffhung(en) radial nach innen über die Funktionslage vorsteht.
Flachdichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens eines der Elastomerdichtprofile die Innenrandkante der zweiten Lage der zugehörigen Mediendurchgangsöffhung umschließt.
Flachdichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Funktionslage eine relativ dickere Lage und die zweite Lage eine relativ dünnere Lage ist.
Flachdichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite Lage eine Sicke um mindestens eine Mediendurchgangsöffhung aufweist, die in Richtung der Funktionslage weist.
Flachdichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Funktionslage eine Dicke von 0,1-1,5 mm, bevorzugt etwa 0,9-1,1 mm und/oder die zweite Lage eine Dicke von 0,1-0,4, bevorzugt etwa 0,1-0,3 mm aufweist.
Flachdichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Funktionslage eine verzinkte Stahllage und/oder die zweite Lage eine Federstahllage ist.
Flachdichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Funktionslage mindestens zwei Brennraumsicken pro Brennraumöffnung aufweist.
Flachdichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens eines der Elastomerdichtprofile der Funktionslage zuweisend oder von der Funktionslage weg weisend verdickt ist.
Flachdichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Funktionslage mindestens eine Verbindungsdurchgangsöffnung aufweist, und die zweite Lage mindestens eine Umfalzung aufweist, die um den Innenrand der Verbindungsdurchgangsöffnung umgefaltet ist.
14. Flachdichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Flachdichtung eine Zylinderkopfdichtung ist.
15. Flachdichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Dicke der Schutzlage zwischen 5% und 50%, mehr bevorzugt zwischen 10 und 30%, am meisten bevorzugt etwa 20% der Dicke der Funktionslage beträgt.
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