DE102011003957A1

DE102011003957A1 - Sealing element for sealing injector inserted into cylinder head of diesel engine, has sealing surfaces provided on both sides of disk body, where sealing surfaces extend transversely to central axis and disk body consists of material

Info

Publication number: DE102011003957A1
Application number: DE201110003957
Authority: DE
Inventors: Monika Eichenseher; Ulrich Werz; Hansjürgen Mattheis
Original assignee: ElringKlinger AG
Current assignee: ElringKlinger AG
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2012-08-16

Abstract

The element (30) has sealing surfaces provided on both sides of a disk body, where the sealing surfaces extend transversely to a central axis. The disk body consists of material. The material of the disk body comprises tensile strength in the range between 310 and 630 Newton/mm square. The material of the disk body has ultimate elongation in the range between 18 percentages and 26 percentages. The material of the disk body comprises a G-module in the range between 80000 and 90000 Newton/mm square. The element comprises a coating, which consists of mineral fillers and resins.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dichtelement zur Abdichtung von in einen Zylinderkopf einsetzbaren Komponenten, insbesondere zur Abdichtung von Injektoren, umfassend einen um eine Mittelachse ringförmig verlaufenden und einen zentralen Durchbruch aufweisenden Scheibenkörper mit einer den Durchbruch begrenzenden Innenkontur, welche berührungsfrei zu der Komponente verlaufende Freigabeabschnitte sowie zwischen diesen Freigabeabschnitten durch mindestens zwei am Scheibenkörper vorgesehene Vorsprünge gebildete, bezogen auf die Freigabeabschnitte mit einem reduzierten Radius um die Mittelachse verlaufende und das Dichtelement an der Komponente abstützenden Stützabschnitte umfasst, sowie mit beiderseits des Scheibenkörpers vorgesehenen, quer zur Mittelachse verlaufenden Dichtflächen.The invention relates to a sealing element for sealing components which can be inserted into a cylinder head, in particular for sealing injectors, comprising a disk body annularly extending around a central axis and having a central opening with an inner contour delimiting the aperture, which release portions extending without contact with the component and between them Release portions formed by at least two projections provided on the disk body, based on the release portions with a reduced radius around the central axis extending and the sealing element on the component supporting support portions, as well as with both sides of the disk body provided, extending transversely to the central axis sealing surfaces.

Derartige Dichtelemente sind aus dem Stand der Technik bekannt, wobei diese üblicherweise aus Kupfer hergestellt werden.Such sealing elements are known from the prior art, these are usually made of copper.

Allerdings ist die Dichtwirkung derartiger Dichtelemente aus Kupfer nicht zufrieden stellend.However, the sealing effect of such sealing elements made of copper is not satisfactory.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, derartige Dichtelemente dahingehend zu verbessern, dass diese dauerhaft eine optimale Dichtwirkung aufweisen.The invention is therefore based on the object to improve such sealing elements to the effect that they have an optimal sealing effect permanently.

Diese Aufgabe wird bei einem Dichtelement der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Material des Scheibenkörpers aus Stahl ist.This object is achieved according to the invention in a sealing element of the type described above, that the material of the disk body is made of steel.

Der Vorteil der Verwendung von Stahl als Material für den Scheibenkörper ist der, dass der Stahl in der Lage ist, den wechselnden thermischen und mechanischen Belastungen in einem Zylinderkopf besser Stand zu halten und somit eine optimal Dichtwirkung zu erzielen.The advantage of using steel as the material for the disk body is that the steel is able to better withstand the changing thermal and mechanical loads in a cylinder head and thus to achieve an optimum sealing effect.

Der Stahl könnte prinzipiell auch ein legierter oder hochlegierter Stahl sein.The steel could in principle also be an alloyed or high-alloy steel.

Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, wenn der Stahl ein unlegierter Stahl ist.However, it has proven to be particularly advantageous if the steel is a non-alloyed steel.

Alternativ oder ergänzend zu der vorstehenden Lösung der eingangs genannten Aufgabe sieht eine weitere Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe vor, dass das Material des Scheibekörpers eine Streckgrenze RP 0,2 im Bereich zwischen 185 N/mm² und 335 N/mm² aufweist.Alternatively or in addition to the above solution of the above-mentioned object, a further solution of the object of the invention provides that the material of the disk body has a yield strength RP 0.2 in the range between 185 N / mm ² and 335 N / mm ² .

Ferner sieht alternativ oder ergänzend zu den vorstehenden genannten Lösungen eine weitere Lösung der eingangs genannten Aufgabe vor, das Material des Scheibenkörpers eine Zugfestigkeit im Bereich zwischen 310 N/mm² bis 630 N/mm² aufweist.Furthermore, as an alternative or in addition to the abovementioned solutions, a further solution of the aforementioned problem provides that the material of the disk body has a tensile strength in the range between 310 N / mm ² to 630 N / mm ² .

Alternativ oder ergänzend sieht eine weitere Lösung der eingangs genannten Aufgabe vor, dass das Material des Scheibenkörpers eine Bruchdehnung im Bereich zwischen 18% und 26% aufweist.Alternatively or additionally, provides a further solution to the above-mentioned problem that the material of the disk body has an elongation at break in the range between 18% and 26%.

Schließlich sieht alternativ oder ergänzend zu den bislang genannten Lösungen eine weitere Lösung der eingangs genannten Aufgabe vor, dass das Material des Scheibenkörpers ein G-Modul im Bereich zwischen 70000 N/mm² und 90000 N/mm², insbesondere zwischen 75000 N/mm² und 85000 N/mm², aufweist.Finally, as an alternative or in addition to the solutions mentioned so far, a further solution to the problem mentioned at the outset provides that the material of the disk body is a G-module in the range between 70,000 N / mm ² and 90,000 N / mm ² , in particular between 75,000 N / mm ² and 85,000 N / mm ² .

Ferner sieht alternativ oder ergänzend zu den bislang genannten Lösungen eine weitere Lösung der eingangs genannten Aufgabe vor, dass die Materialparameter des Scheibenkörpers sich beim Übergang von 20°C bis mindestens 200°C nicht um mehr als 10% ändern.Furthermore, as an alternative or in addition to the solutions mentioned so far, a further solution of the aforementioned problem provides that the material parameters of the disk body do not change by more than 10% during the transition from 20 ° C. to at least 200 ° C.

Jede einzelne dieser vorstehend genannten Größen trägt zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit der Dichtwirkung bei und diese wird noch weiter verbessert wenn der Scheibenkörper mehrere dieser Größen aufweist.Each of these above-mentioned sizes contributes to the improvement of the durability of the sealing effect and this is further improved when the disk body has several of these sizes.

Noch vorteilhafter ist es, wenn die Materialparameter des Scheibenkörpers sich beim Übergang von 20° bis mindestens 300° nicht um mehr als 10% ändern.It is even more advantageous if the material parameters of the disk body do not change by more than 10% during the transition from 20 ° to at least 300 °.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, das Dichtelement so auszuführen, dass der Scheibenkörper selbst die Dichtflächen bildet.In principle, it is possible to design the sealing element so that the disk body itself forms the sealing surfaces.

Zur Verbesserung der dauerhaften Dichtigkeit ist es jedoch von Vorteil, wenn der Scheibenkörper im Bereich mindestens einer seiner Dichtflächen mit einer Beschichtung zur Mikroabdichtung versehen ist.To improve the permanent tightness, however, it is advantageous if the disk body is provided in the region of at least one of its sealing surfaces with a coating for micro-sealing.

Eine derartige Beschichtung dient dazu, Undichtigkeiten durch Oberflächenstörungen im Bereich von Mikrometern auszugleichen.Such a coating is used to compensate for leaks due to surface defects in the range of micrometers.

Die Beschichtung zur Mikroabdichtung kann dabei in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet sein.The coating for micro-sealing can be formed in various ways.

Eine Lösung sieht vor, dass die Beschichtung mineralische Füllstoffe und Harze als die Füllstoffe umgebendes Matrixmaterial umfasst.One solution provides that the coating comprises mineral fillers and resins as the matrix material surrounding the fillers.

Dabei können die mineralischen Füllstoffe unterschiedlich sein.The mineral fillers may be different.

Besonders günstig ist es, wenn die mineralischen Füllstoffe Partikel aufweisen, deren Ausdehnung in Richtung ihrer kürzesten Raumrichtung weniger als 10 μm, besser weniger als 8 μm und noch besser weniger als 6 μm beträgt. It is particularly favorable if the mineral fillers have particles whose extent in the direction of their shortest spatial direction is less than 10 μm, better still less than 8 μm and even better less than 6 μm.

Darüberhinaus weisen insbesondere die mineralischen Füllstoffe Partikel beispielsweise eine Ausdehnung in Richtung ihrer längsten Raumrichtung auf, die weniger als 200 μm, noch besser weniger als 100 μm, beträgt.In addition, in particular the mineral fillers particles, for example, an extension in the direction of their longest spatial direction, which is less than 200 microns, more preferably less than 100 microns.

Diese Merkmale aufweisende Partikel können somit beispielsweise kugelförmig, faserförmig oder plättchenförmig sein.Thus, particles having these features may be, for example, spherical, fibrous or platelet-shaped.

Ferner ist die Beschichtung vorzugsweise sehr dünn ausgeführt, das heißt beispielsweise so, dass diese eine Dicke im Bereich von ungefähr 10 μm bis ungefähr 40 μm aufweist.Further, the coating is preferably made very thin, that is, for example, so that it has a thickness in the range of about 10 microns to about 40 microns.

Alternativ oder ergänzend zu den bislang beschriebenen Ausführungsformen wird die eingangs genannte Aufgabe erfindungsgemäß auch bei einem Dichtelement der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass die Stützabschnitte bildenden Vorsprünge mit sich in Richtung einer Stützfläche der Stützabschnitte reduzierenden und in Zylinderflächen zur Mittelachse liegenden Querschnittsflächen versehen sind.Alternatively or in addition to the embodiments described so far, the object mentioned in the introduction is also achieved in a sealing element of the type described above in that the support sections forming projections are provided with cross-sectional surfaces reducing in the direction of a support surface of the support sections and lying in cylindrical surfaces to the central axis.

Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass durch diese Form der Vorsprünge einerseits mit einer breiten Basis an dem Scheibenkörper ansetzen, andererseits aber eine Stützfläche aufweisen, die kleiner ist als die Basis der Vorsprünge, mit welcher diese am Scheibenkörper ansitzen.The advantage of this solution is the fact that attach by this shape of the projections on the one hand with a wide base on the disk body, but on the other hand have a support surface which is smaller than the base of the projections, with which these sit against the disk body.

Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass dadurch sehr geringe Stützflächen zur Abstützung des Dichtelements an der jeweiligen Komponente entstehen und damit die Möglichkeit besteht, dass die Vorsprünge sich im Bereich der Stützflächen deformieren können und somit ein durch die Vorsprünge auf die Komponente ausgeübter Zwang vermieden werden kann.The advantage of this solution can be seen in the fact that very small support surfaces for supporting the sealing element on the respective component thereby arise and thus there is the possibility that the projections can deform in the region of the support surfaces and thus exerted by the projections on the component constraint can be avoided.

Im Übrigen hat eine derartige Form der Vorsprünge den Vorteil, dass auch bei einer Deformation der Vorsprünge quer zu einer radialen Richtung keine Funktionsstörung der Komponente auftritt, da die Vorsprünge sich im Bereich der Stützfläche mit relativ geringen Kräften deformieren lassen.Incidentally, such a shape of the projections has the advantage that no malfunction of the component occurs even in a deformation of the projections transversely to a radial direction, since the projections can be deformed in the region of the support surface with relatively small forces.

Alternativ oder ergänzend zu den vorstehend beschrieben Lösungen sieht eine weitere vorteilhafte Lösung der eingangs genannten Aufgabe bei einem Dichtelement der eingangs beschriebenen Art vor, dass die Vorsprünge mit ihren sich an Stützflächen der Stützabschnitte anschließenden Endbereichen zumindest in radialer Richtung zur Mittelachse stärker elastisch deformierbarer sind als die Komponente in den Bereichen, in denen die Stützflächen anliegen.Alternatively or in addition to the solutions described above, provides a further advantageous solution of the above object in a sealing element of the type described above, that the projections with their adjoining support surfaces of the support portions end portions are at least in the radial direction to the central axis more elastic deformable than the Component in the areas where the support surfaces abut.

Das heißt, dass dann, wenn die Stützabschnitte mit den Stützflächen an der Komponente anliegen aufgrund der höheren Elastizität eine Deformation im Bereich der Vorsprünge erfolgt und aufgrund der geringeren Elastizität derselben im Wesentlichen keine Deformation im Bereich der Komponente in den Bereichen, in denen die Stützflächen anliegen.That is, when the support portions abut with the support surfaces on the component due to the higher elasticity, a deformation in the region of the projections and due to the lower elasticity of the same substantially no deformation in the region of the component in the areas in which abut the support surfaces ,

Die Scheibenkörper könnten dabei prinzipiell zwei Vorsprünge aufweisen.The disk body could in principle have two projections.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Scheibenkörper drei oder gegebenenfalls auch mehr Vorsprünge aufweist.However, it is particularly advantageous if the disk body has three or possibly more projections.

Grundsätzlich bestünde die Möglichkeit, die Vorsprünge so auszubilden, dass diese stufenweise eine sich reduzierende Querschnittsfläche aufweisen.In principle, there would be the possibility of forming the projections in such a way that they gradually have a reducing cross-sectional area.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn die Vorsprünge sich in Richtung der Stützfläche kontinuierlich verjüngend ausgebildet sind.It is particularly favorable, however, if the projections are formed continuously tapering in the direction of the support surface.

Bezüglich der Anordnung der Stützfläche ist dabei vorzugsweise vorgesehen, dass die Stützfläche zwischen einer oberen und einer unteren Dichtfläche des Scheibenkörpers liegt.With regard to the arrangement of the support surface, it is preferably provided that the support surface lies between an upper and a lower sealing surface of the disk body.

Besonders günstig ist es, wenn ein Rand in Richtung der Mittelachse im Abstand von den Dichtflächen verläuft.It is particularly favorable if an edge extends in the direction of the central axis at a distance from the sealing surfaces.

Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass sich damit selbst Deformationen im Bereich des Randes der Stützfläche nicht negativ auf die Abdichtung zwischen der Komponente und dem Zylinderkopf mit den Dichtflächen auswirken.The advantage of this solution is the fact that even deformations in the region of the edge of the support surface do not adversely affect the seal between the component and the cylinder head with the sealing surfaces.

Eine bevorzugte Lösung um dies zu realisieren sieht dabei vor, dass die Vorsprünge in Richtung der Stützfläche schräg zu den Dichtflächen verlaufende Seiten aufweisen.A preferred solution for realizing this provides that the projections in the direction of the support surface have sides running obliquely to the sealing surfaces.

Hinsichtlich der Ausdehnung der an den Komponenten anliegenden Stützfläche wurden bislang im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsbeispielen keine näheren Angaben gemacht.With regard to the expansion of the voltage applied to the components support surface have been made in connection with the individual embodiments, no further details.

So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Stützfläche sich in einer senkrecht zur Radiusrichtung um die Mittelachse umlaufend ausgerichteten Umlaufrichtung über ein Bogensegment von weniger als 10° erstreckt.Thus, an advantageous solution provides that the support surface extends in a direction perpendicular to the radius direction around the central axis circumferentially aligned circumferential direction over an arc segment of less than 10 °.

Noch besser ist es, wenn das Bogensegment weniger als 5° beträgt. It is even better if the arc segment is less than 5 °.

Ferner sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Stützfläche in Umlaufrichtung eine Ausdehnung von weniger als 0,7 mm aufweist.Furthermore, an advantageous solution provides that the support surface in the circumferential direction has an extension of less than 0.7 mm.

Auch hinsichtlich der Ausdehnung der Stützfläche in Richtung der Mittelachse wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.Also with regard to the expansion of the support surface in the direction of the central axis so far no further details have been made.

So könnte sich die Stützfläche über die gesamte Erstreckung des Scheibenkörpers in Richtung der Achse ausdehnen.Thus, the support surface could extend over the entire extent of the disk body in the direction of the axis.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn sich die Stützfläche in Richtung der Mittelachse über eine Strecke ausdehnt, die kürzer ist als die maximale Ausdehnung des Scheibenkörpers in Richtung der Mittelachse.However, it is particularly advantageous if the support surface expands in the direction of the central axis over a distance which is shorter than the maximum extent of the disk body in the direction of the central axis.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.Further features and advantages of the invention are the subject of the following description and the drawings of some embodiments.

In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:

1 eine schematische Ansicht eines in eine erste Ausführungsform eines Zylinderkopfes eingesetzten Injektors, wobei ein erfindungsgemäßes Dichtelement eine Abdichtung zwischen dem Injektor und dem Zylinderkopf bewirkt; 1 a schematic view of an injector used in a first embodiment of a cylinder head, wherein a sealing element according to the invention causes a seal between the injector and the cylinder head;

2 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen. Dichtelements; 2 a perspective view of a first embodiment of an inventive. Sealing element;

3 einen Schnitt längs Linie 3-3 in 2; 3 a section along line 3-3 in 2 ;

4 ein vergrößerter Schnitt zu einem Bereich X in 1; 4 an enlarged section to a region X in 1 ;

5 einen nochmals vergrößerten Schnitt durch einen Bereich Y in 4; 5 a further enlarged section through a region Y in 4 ;

6 einen Schnitt ähnlich 3 durch ein zweites Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dichtelements; 6 similar to a cut 3 by a second embodiment of a sealing element according to the invention;

7 einen Schnitt ähnlich 3 durch ein drittes Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dichtelements; 7 similar to a cut 3 by a third embodiment of a sealing element according to the invention;

8 einen Schnitt ähnlich 3 durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dichtelements; 8th similar to a cut 3 by a fourth embodiment of a sealing element according to the invention;

9 einen Schnitt ähnlich 3 durch ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dichtelements; 9 similar to a cut 3 by a fifth embodiment of a sealing element according to the invention;

10 einen Schnitt ähnlich 3 durch ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dichtelements; 10 similar to a cut 3 by a sixth embodiment of a sealing element according to the invention;

11 eine schematische Ansicht ähnlich 1 eines in einer zweiten Ausführungsform eines Zylinderkopfes eingesetzten Injektors. 11 a schematic view similar 1 a used in a second embodiment of a cylinder head injector.

Ein als Ganzes mit 10 bezeichneter Injektor, beispielsweise ein Injektor für Dieselmotoren, umfasst ein Injektorgehäuse 12, welches einem sich von einem brennkammerseitigen Ende 13 ausgehend erstreckenden Schaft 14 aufweist, an welchen sich eine, einen größeren Durchmesser als der Schaft 14 aufweisende untere Gehäusehülse 16 anschließt, welche eine um den Schaft 14 umlaufende Flanschfläche 18 bildet, die in Richtung einer Brennkammer weist und über welche eine Abdichtung zu einem Zylinderkopf 20 erfolgt, welcher den Injektor 10 zumindest im. Bereich seines Schafts 14 und der Gehäusehülse 16 in einer gestuft ausgeführten Ausnehmung 22 aufnimmt.One as a whole 10 designated injector, for example, an injector for diesel engines, comprises an injector 12 which is one from a combustion chamber end 13 starting extending shaft 14 at which one, a larger diameter than the shaft 14 having lower housing sleeve 16 connects, which one around the shaft 14 circumferential flange surface 18 forms, which points in the direction of a combustion chamber and via which a seal to a cylinder head 20 takes place, which the injector 10 at least in the. Area of his shaft 14 and the housing sleeve 16 in a stepped recess 22 receives.

Die Ausnehmung 22 weist einen vom Schaft 14 durchsetzten Endbereich 24 sowie einen die Gehäusehülse 16 aufnehmenden Aufnahmebereich 26 auf, wobei am Übergang vom Aufnahmebereich 26 zum radial verengten Endbereich 24 eine Flanschfläche 28 vorgesehen ist, welche bei montiertem Injektor 10 der Flanschfläche 18 der Gehäusehülse 16 zugewandt ist, so dass zwischen der Flanschfläche 18 der Gehäusehülse 16 und der gestuften Ausnehmung 22 eine Abdichtung mittels einem als Ganzes mit 30 bezeichneten Dichtelement erfolgt.The recess 22 has one of the shaft 14 interspersed end area 24 and a housing sleeve 16 receiving area 26 on, being at the transition from the receiving area 26 to the radially narrowed end region 24 a flange surface 28 is provided, which with mounted injector 10 the flange surface 18 the housing sleeve 16 facing so that between the flange surface 18 the housing sleeve 16 and the stepped recess 22 a seal by means of a whole as 30 designated sealing element takes place.

Das Dichtelement 30 umfasst, wie in 2 dargestellt, einen um eine Mittelachse 32 ringförmig verlaufenden Scheibenkörper 34, welcher beispielsweise eine zylindrische Außenkontur 36 aufweist und welcher mit einem zentralen Durchbruch 40 versehen ist, der durch eine Innenkontur 42 des Scheibenkörpers 34 begrenzt ist, wobei die Innenkontur 42 des Scheibenkörpers 34 beispielsweise kreisbogenförmig zur Mittelachse 32 verlaufende Bogenabschnitte als Freigabeabschnitte 44, beispielsweise die Bogenabschnitte 44a, 44b und 44c, sowie zwischen den Bogenabschnitten 44 liegende Stützabschnitte 46, beispielsweise die Stützabschnitte 46a, 46b, 46c, aufweist. Die Stützabschnitte 46 haben relativ zu den Bogenabschnitten 44 einen reduzierten Radius im Bezug auf die Mittelachse 32 und sind durch Vorsprünge 48, beispielsweise die Vorsprünge 48a, 48b und 48c des Scheibenkörpers 34, gebildet.The sealing element 30 includes, as in 2 shown, one around a central axis 32 ring-shaped disk body 34 , which, for example, a cylindrical outer contour 36 and which one with a central breakthrough 40 is provided by an inner contour 42 of the disk body 34 is limited, the inner contour 42 of the disk body 34 for example, circular arc to the central axis 32 extending arc sections as release sections 44 For example, the bow sections 44a . 44b and 44c , as well as between the bow sections 44 lying support sections 46 For example, the support sections 46a . 46b . 46c , having. The support sections 46 have relative to the bow sections 44 a reduced radius with respect to the central axis 32 and are by protrusions 48 , For example, the projections 48a . 48b and 48c of the disk body 34 , educated.

Zwischen den Stützabschnitten 46 und den Bogenabschnitten 44 liegen ferner noch sich von den Bogenabschnitten 44 zu Stützflächen 50 der Stützabschnitten 46 erstreckende und in Richtung der Stützabschnitte 46 aufeinanderzu verlaufende Übergangsabschnitte 52 und 54, wobei die sich verjüngenden und aufeinanderzu laufenden Übergangsabschnitte 52 und 54, die auf jeden Stützabschnitt 46 zuverlaufende Bereiche einer Außenkontur des jeweiligen Vorsprungs 48 sind.Between the support sections 46 and the bow sections 44 are still further from the arc sections 44 to support surfaces 50 the support sections 46 extending and towards the support sections 46 successive transition sections 52 and 54 , wherein the tapered and converging transition sections 52 and 54 on each support section 46 zuverlaufende areas of an outer contour of the respective projection 48 are.

Damit haben die Vorsprünge 48 beispielsweise in Zylinderflächen Z um die Mittelachse 32 liegende Querschnittsflächen Q, die bei Annäherung der Zylinderflächen Z, beispielsweise durch Übergang von Z_x nach Z_y, an die Stützfläche 50 abnehmen, da die Querschnittsfläche Q_y kleiner ist als die Querschnittsfläche Q_x.So have the projections 48 for example, in cylindrical surfaces Z about the central axis 32 lying cross-sectional areas Q, the approach of the cylindrical surfaces Z, for example, by the transition from Z _x to Z _y , to the support surface 50 decrease, since the cross-sectional area Q _{y is} smaller than the cross-sectional area Q _x .

Beispielsweise verlaufen die Übergangsabschnitte 52a und 54a ausgehend von den Bogenabschnitten 44a bzw. 44b aufeinanderzu in Richtung der Stützfläche 50a des Stützabschnitts 46a, die Übergangsabschnitte 52b und 54b verlaufen ausgehend von den Bogenabschnitten 44b bzw. 44c aufeinanderzu in Richtung der Stützfläche 50b des Stützabschnitts 46b und die Übergangsabschnitte 52c und 54c verlaufen ausgehend von den Bogenabschnitten 44c bzw. 44a aufeinanderzu in Richtung der Stützfläche 50c des Stützabschnitts 46c.For example, the transition sections run 52a and 54a starting from the bow sections 44a respectively. 44b towards each other in the direction of the support surface 50a of the support section 46a , the transitional sections 52b and 54b starting from the bow sections 44b respectively. 44c towards each other in the direction of the support surface 50b of the support section 46b and the transition sections 52c and 54c starting from the bow sections 44c respectively. 44a towards each other in the direction of the support surface 50c of the support section 46c ,

Somit wird insgesamt die Innenkontur 42 gebildet durch die Summe der Bogenabschnitte 44, der Übergangsabschnitte 52 und 54 sowie der Stützabschnitte 46.Thus, overall, the inner contour 42 formed by the sum of the bow sections 44 , the transitional sections 52 and 54 and the support sections 46 ,

Die Dichtfunktion des Dichtelements 30 erfolgt über eine erste Dichtfläche 62 und eine zweite Dichtfläche 64, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dichtelements in einer oberen Scheibenkörperflachseite 66 bzw. einer unteren Scheibenkörperflachseite 68 liegen und damit zumindest beim ersten Ausführungsbeispiel bereichsweise zusammenfallen.The sealing function of the sealing element 30 takes place via a first sealing surface 62 and a second sealing surface 64 , Which in the first embodiment of the sealing element according to the invention in an upper disc body flat side 66 or a lower disk body flat side 68 lie and thus at least coincide in some areas in the first embodiment.

Insbesondere verlaufen bei dem ersten Ausführungsbeispiel auch die Scheibenkörperflachseiten 66 und 68 und somit auch die Dichtflächen 62 und 64 in einem festgelegten Winkel, der bei jeder der Dichtflächen 62, 64 unabhängig von der anderen zwischen ungefähr 60° und ungefähr 90° liegen kann, vorzugsweise in einem Winkel von 90° +/–5°, und rotationssymmetrisch zur Mittelachse 32.In particular, also run in the first embodiment, the disk body flat sides 66 and 68 and thus also the sealing surfaces 62 and 64 at a fixed angle, at each of the sealing surfaces 62 . 64 independently of the other can be between about 60 ° and about 90 °, preferably at an angle of 90 ° +/- 5 °, and rotationally symmetric to the central axis 32 ,

Vorzugsweise ist auch beim Übergang der oberen und unteren Scheibenkörperflachseiten 66 und 68 zu den Bogenabschnitten 44 eine Abschrägung 70 vorgesehen (2), um sicherzustellen, dass die Scheibenkörperflachseiten 66 bzw. 68 mit zunehmendem Abstand von einer partiell mit der jeweiligen Scheibenkörperflachseite 66 bzw. 68 zusammenfallenden geometrischen Fläche 72 bzw. 74 in die jeweiligen Bogenabschnitte 44 übergehen und somit beim Übergang in die Bogenabschnitte 44 keine Gratbildung entsteht.Preferably, also at the transition of the upper and lower disk body flat sides 66 and 68 to the bow sections 44 a bevel 70 intended ( 2 ) to ensure that the glass body flat sides 66 respectively. 68 with increasing distance from a partially with the respective disc body flat side 66 respectively. 68 coincident geometric surface 72 respectively. 74 in the respective arc sections 44 go over and thus at the transition to the arc sections 44 no burr formation occurs.

In 3 dargestellt, sind die Vorsprünge 48 so ausgebildet, dass diese zwischen den geometrischen Flächen 72 und 74 liegen, die senkrecht zur Mittelachse 32 verlaufen, und dass die Vorsprünge 48 außerdem geneigt zu den geometrischen Flächen 72 und 74 verlaufende oder gegenüber diesen zurückgesetzte Oberseiten 76 und Unterseiten 78 aufweisen, so dass der Stützabschnitt 46 und somit auch ein Rand 80 der Stützfläche 50 jeweils nicht bis zu den der jeweiligen geometrischen Fläche 72 bzw. 74 reicht, sondern im Abstand von diesen verläuft.In 3 are shown, the projections 48 designed so that these between the geometric surfaces 72 and 74 lie perpendicular to the central axis 32 run, and that the protrusions 48 also inclined to the geometric surfaces 72 and 74 running or recessed upper sides 76 and subpages 78 have, so that the support section 46 and thus also an edge 80 the support surface 50 each not up to the respective geometric surface 72 respectively. 74 ranges, but runs at a distance from these.

Zur Montage des Injektors 10 in dem Zylinderkopf 22 erfolgt ein Aufschieben des Dichtelements 30 von dem brennkammerseitigen Ende 13 nur auf den Schaft 14 des Injektorgehäuses 12 soweit, bis das Dichtelement 30 an der Flanschfläche 18 der Gehäusehülse 16 des Injektorgehäuses 12 anliegt.For mounting the injector 10 in the cylinder head 22 there is a sliding of the sealing element 30 from the combustion chamber end 13 only on the shaft 14 of the injector housing 12 until the sealing element 30 on the flange surface 18 the housing sleeve 16 of the injector housing 12 is applied.

Hierbei kommen die Stützabschnitte 46 der Vorsprünge 48 an einer Außenseite 84 des Schafts 14 zu Anlage und zentrieren das Dichtelement 30 relativ zum Schaft 14, wobei die Stützabschnitte 46 derart an der Außenseite 84 des Schafts 14 anliegen, dass das Dichtelement 30 durch Reibung an der Außenseite 84 des Schafts 14 gehalten wird.Here are the support sections 46 the projections 48 on an outside 84 of the shaft 14 to create and center the sealing element 30 relative to the shaft 14 , wherein the support sections 46 so on the outside 84 of the shaft 14 abut that the sealing element 30 due to friction on the outside 84 of the shaft 14 is held.

Aus diesem Grund sind die Stützabschnitte 46 hinsichtlich ihres Abstands von der Mittelachse 32 so dimensioniert, dass im Bereich der Stützflächen 50 eine radiale Überdeckung von 0,01 bis 0,2 mm mit dem Schaft 14 auftritt, das heißt, dass ein Abstand der Stützflächen 50 von der Mittelachse 32 um Werte von 0,01 bis 0,02 mm kleiner ist, als ein Außendurchmesser des Schafts 14. Aufgrund dieser radialen Überdeckung erfahren die Vorsprünge 48 im Bereich der Stützabschnitte 46 mindestens in radialer Richtung R eine Deformation beim Aufschieben auf die Außenseite 84 des Schafts 14, um sich der Außenseite 84 anpassen zu können. (4 und 5)For this reason, the support sections 46 in terms of their distance from the central axis 32 dimensioned so that in the area of the support surfaces 50 a radial coverage of 0.01 to 0.2 mm with the shaft 14 occurs, that is, a distance of the support surfaces 50 from the central axis 32 is smaller by 0.01 to 0.02 mm than an outer diameter of the shaft 14 , Due to this radial overlap experienced the projections 48 in the area of the support sections 46 at least in the radial direction R a deformation when pushed onto the outside 84 of the shaft 14 to the outside 84 to be able to adapt. ( 4 and 5 )

Eine optimale Dichtwirkung des Dichtelements 30 in Verbindung mit einer geeigneten Deformierbarkeit der Vorsprünge 48 beispielsweise ist dann erreichbar, wenn der Scheibenkörper 34 und die Vorsprünge 48 einstückig aus einem unlegierten Stahl hergestellt sind, welcher eine Streckgrenze RP 0,2 im Bereich zwischen 185 N/mm² und 335 N/mm² aufweist und eine Zugfestigkeit im Bereich 310 N/mm² bis 630 N/mm² aufweist.An optimal sealing effect of the sealing element 30 in conjunction with a suitable deformability of the projections 48 for example, is reachable when the disk body 34 and the projections 48 are made in one piece from an unalloyed steel, which has a yield strength RP 0.2 in the range between 185 N / mm ² and 335 N / mm ² and a tensile strength in the range 310 N / mm ² to 630 N / mm ² .

Vorzugsweise ist der unlegierte Stahl so ausgewählt, dass eine Bruchdehnung desselben im Bereich zwischen 18% und 26% liegt.Preferably, the unalloyed steel is selected such that an elongation at break thereof is in the range between 18% and 26%.

Ferner ist vorzugsweise der unlegierte Stahl des Scheibenkörpers so gewählt, dass er einen G-Modul im Bereich 70000 N/mm² und 90000 N/mm² aufweist. Further, preferably, the unalloyed steel of the disk body is selected to have a G modulus in the range of 70000 N / mm ² and 90000 N / mm ² .

Um den thermischen Belastungen standhalten zu können, ist es vorteilhaft, wenn das erfindungsgemäße Dichtelement seine Materialparameter im Bereich zwischen 20°C und 200°C um nicht mehr als 10% ändert, vorzugsweise seine Materialparameter im Bereich zwischen 20°C und 300°C nicht um mehr als 10% ändert.In order to be able to withstand the thermal stresses, it is advantageous if the sealing element according to the invention does not change its material parameters in the range between 20 ° C. and 200 ° C. by more than 10%, preferably its material parameters in the range between 20 ° C. and 300 ° C. changes by more than 10%.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dichtelements liegen die Vorsprünge 48 an der Außenseite 84 des Schafts 14 in Richtung der Mittelachse 32 flächenhaft über eine Strecke von weniger als 1 mm und in Umlaufrichtung U um die Mittelachse 32 flächenhaft über einer Bogenlänge von weniger als 0,7 mm an, um eine ausreichend große Deformierbarkeit der Vorsprünge 48 im Bereich des Stützabschnitts 46 zu gewährleisten.In the first embodiment of the sealing element according to the invention are the projections 48 on the outside 84 of the shaft 14 in the direction of the central axis 32 planar over a distance of less than 1 mm and in the direction of rotation U about the central axis 32 planar over an arc length of less than 0.7 mm to a sufficiently large deformability of the projections 48 in the area of the support section 46 to ensure.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dichtelements, dargestellt in 6, erfolgt auch in Richtung der Mittelachse 32 keine linienförmige Anlage sondern der Vorsprung 46' bildet eine Spitze 86, die ihrerseits auch in Richtung der Mittelachse 32 über weniger als 0,7 mm an der Außenseite 84 des Schafts 14 anliegt.In a second embodiment of a sealing element according to the invention, shown in FIG 6 , also takes place in the direction of the central axis 32 no linear system but the projection 46 ' makes a tip 86 , in turn, also in the direction of the central axis 32 over less than 0.7 mm on the outside 84 of the shaft 14 is applied.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dichtelement 30, dargestellt in 7 ist der Scheibenkörper 34 auf seinen Scheibenkörperflachseiten 66 und 68 mit einer Beschichtung 88 versehen, welche zu einer verbesserten Mikroabdichtung beiträgt.In a third embodiment of a sealing element according to the invention 30 represented in 7 is the disk body 34 on his disk body flat pages 66 and 68 with a coating 88 provided, which contributes to an improved micro-seal.

Die Beschichtung 88 ist beispielsweise aus einem Material hergestellt, welches ein Matrixmaterial, beispielsweise gebildet aus Wachs oder Polymeren, das heißt beispielsweise Elastomeren, fluorierten Polymeren oder Harzen, oder Grafit oder Bornitrid umfasst, das zum Beispiel mit mineralischen Füllstoffen mit einer Körnung mit einer mittleren Korngröße von bis zu 8 μm, noch besser bis zu 5 μm, gefüllt ist.The coating 88 is for example made of a material which comprises a matrix material, for example formed from wax or polymers, ie for example elastomers, fluorinated polymers or resins, or graphite or boron nitride, for example with mineral fillers with a grain size with a mean grain size of up to 8 microns, even better up to 5 microns, is filled.

Die Füllstoffe können aber auch Partikel umfassen, die faserförmig oder plättchenförmig sind. In diesem Fall beträgt beispielsweise deren Ausdehnung in der kürzesten Raumrichtung weniger als 8 μm und in der längsten Raumrichtung weniger als 100 μm.The fillers may also comprise particles that are fibrous or platelet-shaped. In this case, for example, their extent in the shortest spatial direction is less than 8 microns and in the longest spatial direction less than 100 microns.

Die Beschichtung 88 hat dabei eine Dicke, die im Bereich von 15 bis 35 μm, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 30 μm, liegt.The coating 88 has a thickness which is in the range of 15 to 35 microns, preferably in the range of 20 to 30 microns.

Mit einer derartigen Beschichtung 88 lässt sich noch die oberflächige Abdichtung zwischen dem Dichtelement 30 und der Flanschfläche 18 der Gehäusehülse 16 sowie zwischen dem Dichtelement 30 und der Flanschfläche 28 der stufigen Ausnehmung 22 verbessern und dauerhaft dicht gestalten.With such a coating 88 can still be the surface seal between the sealing element 30 and the flange surface 18 the housing sleeve 16 and between the sealing element 30 and the flange surface 28 the stepped recess 22 improve and make it permanently dense.

Bei einem vierten Ausführungsbeispiel, dargestellt in 8, ist der Scheibenkörper 30'' mit einer Sicke 90 versehen, welche dazu führt, dass die erste Dichtfläche 62 nicht von der gesamten oberen Scheibenkörperfläche 66 gebildet ist, sondern nur von einem Teilbereich derselben, und dass die Dichtfläche 64 auch nicht von der gesamten unteren Scheibenkörperfläche 68 gebildet ist, sondern nur von einem beispielsweise äußeren Teilbereich derselben.In a fourth embodiment, shown in FIG 8th , is the disk body 30 '' with a bead 90 provided, which causes the first sealing surface 62 not from the entire upper wafer body surface 66 is formed, but only by a portion of the same, and that the sealing surface 64 not even the entire lower body surface 68 is formed, but only from an example outer portion of the same.

Darüberhinaus erlaubt es die Sicke 90, eine vergrößerte Materialelastizität hinsichtlich einer Pressung in Richtung der Mittelachse 32 zu erhalten, um einen noch optimaleren Toleranzausgleich von der Gehäusehülse 16 des Injektorgehäuses 12 relativ zum Zylinderkopf 20, sei es durch Vibrationen oder durch thermische Deformationen oder andersartige Deformationen, zu erhalten.In addition, it allows the bead 90 , an increased material elasticity with respect to a pressure in the direction of the central axis 32 to obtain an even more optimal tolerance compensation of the housing sleeve 16 of the injector housing 12 relative to the cylinder head 20 whether by vibrations or by thermal deformations or other deformations.

Ein fünftes Ausführungsbeispiel, dargestellt in 9 sieht vor, dass der Scheibenkörper 30''' deformiert ist und einen oder mehrere Ringwulste 92 bzw. 94 umfasst, deren Kammflächen die Dichtflächen 62 bzw. 64 bilden, um eine höhere Flächenpressung im Bereich der Dichtflächen 62 bzw. 64 und somit eine gesteigerte Dichtigkeit zu erreichen.A fifth embodiment shown in FIG 9 provides that the disk body 30 ''' is deformed and one or more annular beads 92 respectively. 94 includes, whose comb surfaces the sealing surfaces 62 respectively. 64 form a higher surface pressure in the area of the sealing surfaces 62 respectively. 64 and thus to achieve an increased tightness.

Bei einem sechsten Ausführungsbeispiel, dargestellt in 10, sind die Wulste 92' und 94' nicht durch Deformation des Scheibenkörpers 30''' erzeugt, sondern durch einen Materialauftrag auf den Scheibenkörper 30''', wobei jeweils ebenfalls die Kammflächen der Wulste 92' und 94' die Dichtflächen 62 und 64 bilden.In a sixth embodiment, shown in FIG 10 , are the beads 92 ' and 94 ' not by deformation of the disk body 30 ''' produced, but by a material application to the disk body 30 ''' , wherein in each case also the comb surfaces of the beads 92 ' and 94 ' the sealing surfaces 62 and 64 form.

Im Übrigen sind das zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Ausführungsbeispiel gemäß den 6, 7, 8, 9 und 10 in gleicher Weise ausgebildet wie das voranstehende Ausführungsbeispiel, so dass diesbezüglich vollinhaltlich auf die Ausführungen zu dem voranstehenden Ausführungsbeispiel Bezug genommen werden kann.Incidentally, the second, third, fourth, fifth and sixth embodiments are according to the 6 . 7 . 8th . 9 and 10 formed in the same way as the preceding embodiment, so that in this respect, the contents of the statements to the preceding embodiment can be made in full content.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Zylinderkopfes 20' ist in einem Zylinderkopfkörper 100 ein durch Kühlkanäle 104 im Zylinderkopfkörper 100 gekühlter Einsatz 102 aus Kupfer eingesetzt, welcher den Aufnahmebereich 26' bildet, die untere Gehäusehülse 16 des Injektors 10 aufnimmt und die um den Schaft 14 umlaufende Flanschfläche 28' bildet, auf welcher das Dichtelement 30 aufliegt.In a second embodiment of a cylinder head 20 ' is in a cylinder head body 100 one through cooling channels 104 in the cylinder head body 100 cooled use 102 made of copper, which is the receiving area 26 ' forms, the lower housing sleeve 16 of the injector 10 picks up and those around the shaft 14 circumferential flange surface 28 ' forms, on which the sealing element 30 rests.

Das Dichtelement kann dabei gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele ausgebildet sein, auf welche vollinhaltlich Bezug genommen wird.The sealing element may be formed according to one of the preceding embodiments, to which reference is made in full.

Claims

Sealing element for sealing components which can be inserted into a cylinder head ( 10 ), in particular for sealing injectors, comprising one around a central axis ( 32 ) annular and a central breakthrough ( 40 ) having wheel body ( 34 ) with a breakthrough ( 40 ) limiting inner contour ( 42 ), which are non-contact to the component ( 10 ) extending release sections ( 44 ) and between them by at least two on the disk body ( 34 ) provided projections ( 48 ), based on the release sections ( 44 ) with a reduced radius about the central axis ( 32 ) extending and the sealing element ( 30 ) on the component ( 10 ) supporting support sections ( 46 ), and with both sides of the disk body ( 34 ), transversely to the central axis ( 32 ) extending sealing surfaces ( 62 . 64 ), characterized in that the material of the disk body ( 34 ) is made of steel.

Sealing element according to claim 1, characterized in that the steel is a carbon steel.

Sealing element according to the preamble of claim 1 or any one of the preceding claims, characterized in that the material of the disk body ( 34 ) has a yield strength RP 0.2 in the range between 185 N / mm ² and 355 N / mm ² .

Sealing element according to the preamble of claim 1 or any one of the preceding claims, characterized in that the material of the disk body ( 34 ) has a tensile strength in the range between 310 N / mm ² to 630 N / mm ² .

Sealing element according to the preamble of claim 1 or any one of the preceding claims, characterized in that the material of the disk body ( 34 ) has an elongation at break in the range between 18% and 26%.

Sealing element according to the preamble of claim 1 or any one of the preceding claims, characterized in that the material of the disk body ( 34 ) has a G-modulus in the range between 80000 N / mm ² and 90000 N / mm ² .

Sealing element according to the preamble of claim 1 or according to one of the preceding claims, characterized in that the material parameters of the disk body ( 34 ) do not change by more than 10% when passing from 20 ° C to at least 200 ° C.

Sealing element according to one of the preceding claims, characterized in that the material parameters of the disk body ( 34 ) do not change by more than 10% when passing from 20 ° C to at least 300 ° C.

Sealing element according to one of the preceding claims, characterized in that the disk body ( 34 ) in the region of at least one of its sealing surfaces ( 62 . 64 ) with a coating ( 88 ) is provided for micro-sealing.

Sealing element according to one of the preceding claims, characterized in that the coating comprises mineral fillers and resins as Matrixmatrial surrounding the fillers.

Sealing element according to claim 9 or 10, characterized in that the mineral fillers have particles whose extension in the direction of their shortest spatial direction is less than 10 microns.

Sealing element according to one of claims 9 to 11, characterized in that the mineral fillers have particles whose extent in the direction of their longest spatial direction is less than 200 microns.

Sealing element according to one of claims 9 to 12, characterized in that the mineral fillers have particles whose extension in the direction of their shortest spatial direction is less than 10 microns.

Sealing element according to one of claims 9 to 13, characterized in that the coating ( 88 ) has a thickness in the range of 10 microns to 40 microns.

Sealing element according to the preamble of claim 1 or according to one of the preceding claims, characterized in that the support sections ( 46 ) forming projections ( 48 ) with in the direction of a support surface ( 50 ) of the support sections ( 46 ) and cylindrical surfaces (Z) to the central axis ( 32 ) lying cross-sectional areas (Q) are provided.

Sealing element according to the preamble of claim 1 or any one of the preceding claims, characterized in that the projections ( 48 ) with their support surfaces ( 50 ) of the support sections ( 46 ) adjoining end portions at least in the radial direction (R) to the central axis ( 32 ) are more elastically deformable than the component ( 10 ) in the areas where the support surfaces ( 50 ) can be applied.

Sealing element according to claim 15 or 16, characterized in that the disk body ( 32 ) three projections ( 48 ) having.

Sealing element according to one of the preceding claims, characterized in that the projections ( 48 ) in the direction of the support surface ( 50 ) are continuously tapered.

Sealing element according to one of the preceding claims, characterized in that the support surface ( 50 ) between an upper and a lower sealing surface ( 62 . 64 ) of the disk body ( 32 ) lies.

Sealing element according to claim 19, characterized in that an edge of the support surface ( 50 ) in the direction of the central axis ( 32 ) at a distance from the sealing surfaces ( 62 . 64 ) runs.

Sealing element according to claim 19 or 20, characterized in that the projections ( 48 ) in the direction of the support surface ( 50 ) obliquely to the sealing surfaces ( 62 . 64 ) running pages ( 76 . 78 ) exhibit.

Sealing element according to one of the preceding claims, characterized in that the support surface ( 50 ) in a direction perpendicular to the radius direction (R) about the central axis ( 32 ) circumferentially aligned circumferential direction (U) over an arc segment of less than 10 °.

Sealing element according to claim 22, characterized in that the arc segment is smaller than 5 °.

Sealing element according to one of the preceding claims, characterized in that the support surface ( 50 ) in the circumferential direction (U) has an extension of less than 0.7 mm.