DE19928602A1 - Metallische Flachdichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung 1, insbesondere Zylinderkopfdichtung für einen Verbrennungsmotor, mit einer eine Sicke 3 für eine Brennraum-Durchgangsöffnung 22 aufweisenden Dichtungsplatte 2 und mit einer Sickenklammereinrichtung 6, 9, 10 zum Beeinflussen des Verformungsverhaltens der Sicke 3, wobei die Sickenklammereinrichtung ein im wesentlichen flaches Halteblech 6 ist, das an der Dichtungsplatte 2 in einer die Sicke 3 überdeckenden Position angeordnet und beidseits der Sicke 3 mit der Dichtungsplatte 2 fest verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung für einen Verbren­ nungsmotor, mit einer eine Sicke für eine Brennraum- Durchgangsöffnung aufweisenden Dichtungsplatte und mit einer Sickenklammereinrichtung zum Beeinflussen des Verformungsverhaltens der Sicke.

Aus der EP 0 494 801 B1 ist eine metallische Flachdich­ tung für einen Verbrennungsmotor bekannt geworden, die einen zweilagigen Aufbau aus zwei im wesentlichen ähn­ lichen und aneinander anliegenden Grund- oder Dich­ tungsplatten aufweist. Beide Platten weisen Sicken im Bereich von Brennraumöffnungen auf, wobei jeweils eine Sicke der einen Platte einer entsprechenden, jedoch kleiner ausgebildeten Sicke der anderen Platte zugeord­ net ist und diese überdeckt. Die beiden Platten sind an ihren flachen, aneinander anliegenden Abschnitten zu­ mindest zwischen den Sicken und der Brennraumöffnung fest miteinander verbunden. Die feste Verbindung beein­ flußt das Verformungsverhalten der beiden aufeinander­ liegenden Sicken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gat­ tungsgemäße metallische Flachdichtung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau ein verbessertes, anpassbares Ver­ formungsverhalten der Sicken aufweist.

Die Aufgabe wird bei der oben angegebenen, gattungsge­ mäßen metallischen Flachdichtung dadurch gelöst, daß die Sickenklammereinrichtung ein im wesentlichen fla­ ches Halteblech ist, das an der Dichtungsplatte in ei­ ner die Sicke überdeckenden Position angeordnet und beidseits der Sicke mit der Dichtungsplatte fest ver­ bunden ist. Wenn die Flachdichtung beim Einbau und ge­ genseitigen Verspannen der abzudichtenden Bauteile be­ lastet wird und eine Druckkraft auf die Sicke einwirkt, so daß sich deren gegenüberliegende Flanken zusammen mit den angrenzenden Sickenrandbereichen der Dichtungs­ platte verformen und verlagern möchten, so verhindert oder erschwert zumindest das Halteblech diese Verfor­ mung bzw. Verlagerung. Da das flache Halteblech im Ge­ gensatz zu der in der EP 0 494 801 B1 beschriebenen Flachdichtung keine Sicke aufweist, könnte es in Abhän­ gigkeit seines Materials und seiner Dimensionierung le­ diglich einer definierten Längung ausgesetzt sein, so daß im Gegensatz zu dem komplizierten Biege- und Ver­ formungsverhalten der als Sickenklammereinrichtung die­ nenden, gesickten Platte der bekannten Flachdichtung durch eine Abstimmung der Festigkeit des Halteblechs an die Kräfte- und Verformungsbedingungen im Bereich der Sicke der Dichtungsplatte ein Verformungsverhalten bzw. eine Verformungskennlinie der Sicke beeinflußt und im gewünschten Umfang eingestellt werden kann. Auf diese Weise kann die Elastizitität und das Dämpfungsverhalten der Sicke festgelegt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Da das Halteblech als Klammer oder Spannband für die Sicke schon ausreichend bemessen ist, wenn es nur ge­ ringfügig breiter ist als die Sicke, genügt zweckmäßi­ gerweise eine ringförmige Ausbildung des Halteblechs bei einer entsprechend ringförmig gestalteten Sicke. Da das Halteblech keine Dichtungsfunktion übernehmen muß, kann das Material und die Dimensionierung des Halte­ blechs auf die Halte- oder Spannfunktion hin optimiert werden. Statt einer vollständigen Ringform kann das Halteblech auch aus mehreren Ringabschnitten gebildet sein. Selbstverständlich ist die Anzahl, die Anordnung und die Gestaltung der Sicken entsprechend den Dich­ tungserfordernissen in weitem Rahmen wählbar.

Wenn die Dichtungsplatte mit einer vertieften Ausneh­ mung an dem Bereich gebildet ist, an dem das Halteblech an der Dichtungsplatte anliegt, kann auch ein ver­ gleichsweise dickes Halteblech zum Verspannen der Sicke verwendet werden, wodurch eine steifere Verformungs­ kennlinie erzielt werden kann. Durch die vertiefte Aus­ nehmung kann das Halteblech auch ohne Überstand an der Dichtungsplatte angeordnet sein.

Wenn auch das flache Halteblech vorzugsweise als be­ grenztes, der Sicke zugeordnetes Element vorgesehen ist, so kann es dennoch auch als eine zusätzliche Dich­ tungsplatte der Flachdichtung gebildet sein. Generell kann die Flachdichtung aus zumindest zwei oder mehreren Dichtungsplatten gebildet sein, wobei mit Sickenklam­ mereinrichtungen verspannte Sicken in jeder Dichtungs­ platte enthalten sein können. In den von den Sicken entfernten äußeren Abdichtbereichen der Flachdichtung können die Dichtungsplatten weitere Verbindungsbereiche aufweisen.

Das Halteblech ist mit der Dichtungsplatte vorzugsweise verschweißt, um die feste Verbindung herzustellen. Je­ doch können auch andere Verbindungen wie beispielsweise formschlüssige Verbindungen mit z. B. hakenartigem Ein­ griff zwischen dem Halteblech und der Dichtungsplatte verwendet werden.

Die Verbindungen, insbesondere die Verschweißungen, können fortlaufend ausgeführt sein, um eine gleichmäßi­ ge Festigkeit der Verbindung und eine gleichmäßige Be­ einflussung der Verformungskennlinie zu erzielen. Zum Einstellen spezieller Verformungskennlinien in unter­ schiedlichen Richtungen oder Bereichen der Sicke können die Verbindungen oder Verschweißungen mit Unterbrechun­ gen oder mit partieller Erstreckung ausgeführt sein.

Als eine weitere Maßnahme zur Beeinflussung des Verfor­ mungsverhaltens der Sicke kann eine von der Sicke ge­ bildete und von dem Halteblech abgedeckte Vertiefung der Dichtungsplatte eine Füllung enthalten. Die weitge­ hend inkompressible Füllung ist in der Vertiefung ge­ kapselt aufgenommen und verhindert ein Zusammendrücken der Sicke. Die Füllung kann beispielsweise ein Füllma­ terial mit einem Binder aus einem Duroplast und/oder einem Thermoplast sein. Als Füllmaterial eignen sich insbesondere metallische Werkstoffe in z. B. Pulver- oder Kugelform, während als Duroplast z. B. Epoxidhar­ ze, Silikonharze oder Polyamidharze und als Thermoplast z. B. PTFE, PE oder PP verwendet werden können. Die Füllung kann als ein an die Form der Vertiefung im we­ sentlichen angepaßtes Formteil ausgebildet sein.

Wenn die Dichtungsplatte neben der ersten Sicke eine benachbarte zweite Sicke aufweist, kann das Halteblech zusätzlich diese zweite Sicke überdecken. Dabei kann das Halteblech auch für die zweite Sicke eine Sicken­ klammereinrichtung bilden, wenn es beidseits der zwei­ ten Sicke mit der Dichtungsplatte verbunden ist. Falls die zweite Sicke auf der Seite des Halteblechs ausge­ prägt ist, weist das Halteblech eine dieser zweiten Sicke zugeordnete und der Sicke entsprechende räumliche Prägung auf.

Schließlich kann das Halteblech eine der Sicke zugeord­ nete partielle oder umlaufende Wölbung aufweisen, die in die Vertiefung der Sicke hineinreicht und die in der Vertiefung gekapselt enthaltene Füllung vorkomprimiert hält, so daß die Sicke bei Belastung von der Füllung unverzüglich gestützt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher er­ läutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einer Schnittansicht eine Sicke einer Dich­ tungsplatte einer Flachdichtung mit einer Sic­ kenklammereinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 in einer Schnittansicht ein zweites Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 in einer Schnittansicht ein drittes Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 in einer Schnittansicht ein viertes Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5 in einer Schnittansicht ein fünftes Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 6 in einer Schnittansicht ein sechstes Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 7 in einer Schnittansicht ein siebtes Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung.

Eine in Fig. 1 ausschnittsweise und schematisch darge­ stellte metallische Flachdichtung 1 enthält eine Dich­ tungsplatte 2 mit einer Sicke 3, die in bekannter Weise als eine eine dichtungsunterseitige Vertiefung 4 bil­ dende, in etwa trapezförmige Erhebung oder Ausbauchung 5 aus der Dichtungsplatte 2 geformt ist und ringförmig eine Brennraum-Durchgangsöffnung 22 der Flachdichtung 1 umgibt. Eine Sickenklammereinrichtung weist ein flaches Halteblech 6 auf, das entsprechend der um die Brenn­ raum-Durchgangsöffnung 22 verlaufenden Sicke 3 ringför­ mig gebildet ist, an der Dichtungsplatte 2 im Bereich der Sicke 3 an der der Ausbauchung 5 gegenüberliegenden Seite, die hier als Unterseite 7 bezeichnet ist, an den beiden Sickenrandbereichen 8 der Dichtungsplatte 2 an­ liegt und die Vertiefung 4 und die Sicke 3 überdeckt. Das Blech 6 ist mit der Dichtungsplatte 2 beidseits der Vertiefung 4 der Sicke 3 an den beiden Randbereichen 8 durch Schweißpunkte oder Schweißnähte 9, 10 partiell oder fortlaufend bzw. umlaufend fest verbunden. Wenn beim Einbau der Flachdichtung 1 die Sicke 3 durch Druckkraft senkrecht zur Dichtungsplatte 2 belastet wird (Pfeile A in Fig. 1) und als Reaktion darauf sich die beiden Randbereiche 8 der Dichtungsplatte 2 hori­ zontal voneinander entfernen wollen (Pfeile B in Fig. 1), wirkt das Blech 6 einer Verformung der Sicke 3 und einer Verlagerung der beiden Randbereiche 8 entgegen, indem es die beiden Randbereiche 8 der Dichtungsplatte 2 in der Art einer Klammer miteinander verbunden und verspannt hält. Dabei wird in Abhängigkeit von dem Ver­ formungsverhalten des gewählten Blechs 6 und in Abstim­ mung mit der Sicke 3 das gesamte Verformungsverhalten der Sicke 3 bei Belastung abgestimmt und festgelegt. Ein hochfestes, sich im wesentlichen nicht längendes Blech 6 bildet in Abstimmung mit dem Material der Sicke 3 z. B. eine steife und sich nur geringfügig verformen­ de Sicke 3.

Eine im wesentlichen nicht komprimierbare Füllung 11 kann in der von dem Blech 6 abgedeckten Vertiefung 4 gekapselt enthalten sein. Diese Füllung 11 verhindert weitgehend ein Zusammendrücken der Vertiefung 4 bei der Verformung der Sicke 3 und stellt somit eine zusätzli­ che Dämpfung des Verformungsverhaltens der Sicke 3 be­ reit. Das Blech 6 kann eine nach oben in die Vertiefung 4 reichende Wölbung 24 (strichliert dargestellt) auf­ weisen, um die Füllung 11 in der Vertiefung 4 spielfrei zu halten.

In einer alternativen Gestaltung kann das Blech 6 eine sich über die beschriebene Ringform der Sicke 3 hinaus erstreckende Form, wie z. B. eine der Dichtungsplatte 2 entsprechende Form, aufweisen.

Bei einer Ausführungsvariante (siehe Fig. 2) enthält die Flachdichtung 1 eine Dichtungsplatte 2 mit einer Sicke 3 und der beschriebenen Sickenklammereinrichtung mit dem Blech 6 als zentrale Lage sowie zusätzlich ein oberes und ein unteres Deckblech 12 bzw. 13 mit einer jeweiligen Sicke 14 bzw. 15. Die Dichtungsplatte 2 kann eine vertiefte Ausnehmung 23 an dem Bereich aufweisen, an dem das Blech 6 an der Dichtungsplatte 2 anliegt. Die Ausnehmung 23 kann durch eine Reduzierung der Dicke der Dichtungsplatte 2 im Bereich der Sicke 3 und der beiden angrenzenden Randbereichen 8, 8' gebildet sein. Andererseits kann auch eine nur einseitige Ausnehmung 23 an dem rechten, äußeren Randbereich 8' ausgebildet sein und der brennraumseitige innere Randbereich 8 der Sicke 3 weist eine geringere Kröpfung auf, so daß das Blech 6 dennoch in ebener Position an der Dichtungs­ platte 2 angeordnet ist.

Die Ausführungsform der Flachdichtung gemäß Fig. 3 ent­ hält neben der Dichtungsplatte 2 mit der verspannten oder verklammerten Sicke 3 eine weitere Deckplatte 16 mit einer Sicke 17, die die verspannte Sicke 3 über­ greift und dabei auf dieser aufliegen kann. Bei der Montage stützt die verspannte Sicke 3 die darüber ange­ ordnete Sicke 17 ab, wodurch die Steifigkeit der kombi­ nierten Sicken 3 und 17 erhöht wird.

Fig. 4 zeigt eine Flachdichtung 1 mit einer oberen Dichtungsplatte 2, die eine mit einem Blech 6 verspann­ te Sicke 3 aufweist. Zusätzlich enthält die Flachdich­ tung 1 eine ungesickte zentrale Dichtungsplatte 18 so­ wie eine untere Dichtungsplatte 19.

Die in Fig. 5 dargestellte Flachdichtung 1 weist eine Dichtungsplatte 2 mit zwei benachbarten, auf derselben Seite erhabenen Sicken 3 und 3' sowie ein Halteblech 6' in Form einer zusätzlichen flachen Dichtungsplatte auf, die an den beiden Randbereichen 8 neben der ersten Sic­ ke 3 mit der gesickten Dichtungsplatte 2 mit Schweiß­ punkten oder Schweißnähten 9, 10 verschweißt ist und auf diese Weise die Verklammerung oder Verspannung bil­ det. Fakultativ kann durch eine zusätzliche Verbindung oder Verschweißung 20 auch die zweite Sicke 3' ver­ spannt werden. Das untere Halteblech 6' kann auch auf die Sicken 3 und 3' begrenzt sein.

Das in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Flachdichtung 1 ist eine Abwandlung der in Fig. 5 ge­ zeigten Flachdichtung und weist ein Halteblech 6' bzw. eine untere Dichtungsplatte mit Sicken 21, 21' auf, die gegenüberliegend zu den Sicken 3, 3' ausgebildet sind.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 weist die Dich­ tungsplatte 2 neben der verspannten ersten Sicke 3 (entsprechend Fig. 1) eine zweite Sicke 3" auf, die in Richtung der der ersten Sicke 3 gegenüberliegenden Un­ terseite 7 der Dichtungsplatte 2 gebildet ist. Das Hal­ teblech 6 der ersten Sicke 3 ist entsprechend der aus­ bauchenden Sicke 3" geformt, liegt an dieser an und ist durch Verschweißungen 9, 10 beidseits der ersten Sicke 3 sowie einer zusätzlichen Verschweißung 20 hin­ ter der zweiten Sicke 3" mit der Dichtungsplatte 2 verbunden. Die mittlere Verschweißung 10 kann auch ent­ fallen, wobei dann die Wirksamkeit der Sickenverklamme­ rung geringer ist.

Claims (13)

1. Metallische Flachdichtung, insbesondere Zylinder­ kopfdichtung für einen Verbrennungsmotor, mit einer eine Sicke für eine Brennraum- Durchgangsöffnung aufweisenden Dichtungsplatte und mit einer Sickenklammereinrichtung zum Beeinflussen des Verformungsverhaltens der Sicke, dadurch gekennzeichnet, daß die Sickenklammereinrichtung ein im wesentli­ chen flaches Halteblech (6) ist, das an der Dich­ tungsplatte (2) in einer die Sicke (3) überdecken­ den Position angeordnet und beidseits der Sicke (3) mit der Dichtungsplatte (2) fest verbunden ist.

2. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flache Halteblech (6) eine der Sicke (3) entsprechende Ringform oder Ringabschnittsform aufweist.

3. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsplatte (2) eine vertiefte Ausnehmung (23) aufweist, in der das Halteblech (6) an der Dichtungsplatte (2) anliegt.

4. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flache Halteblech (6) von einer zusätzlichen Dichtungsplatte (6') der Flachdichtung (1) gebildet ist.

5. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest zwei Dichtungsplatten (2, 6', 12, 13, 16, 18, 19) auf­ weist.

6. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteblech (6, 6') mit der Dichtungsplatte (2) durch Verschweißungen (9, 10, 20) fest verbunden ist.

7. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen bzw. die Verschweißungen (9, 10, 20) des Halteblechs (6, 6') mit der Dichtungsplatte (2) fortlaufend, mit Unterbrechungen oder partiell ausgeführt sind.

8. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Sicke (3) gebildete und von dem Halteblech (6) abgedeckte Vertiefung (4) der Dichtungsplatte (2) eine Füllung (11) enthält.

9. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (11) ein Füllmaterial und ein Duroplast und/oder ein Ther­ moplast aufweist.

10. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial pul­ verförmig oder kugelförmig ist.

11. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteblech (6, 6') zusätzlich eine benachbarte zweite Sicke (3') der Dichtungsplatte (2) überdeckt.

12. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteblech (6, 6') auch für die zweite Sicke (3') eine Sickenklammer­ einrichtung bildet.

13. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteblech (6) eine der Sicke (3) zugeordnete partielle oder umlaufende Wölbung (24) aufweist, die in die Vertiefung (4) der Sicke (3) hineinreicht und die in der Vertie­ fung (4) enthaltene Füllung (11) vorkomprimiert hält.