DE69215379T2

DE69215379T2 - Flachdichtung insbesondere fuer diesel- und ottomotoren

Info

Publication number: DE69215379T2
Application number: DE69215379T
Authority: DE
Inventors: Olivier F-87140 Chamboret Jeanne; Daniel F-87140 Nantiat Montresor; Georges F-87000 Limoges Ulmer
Original assignee: Meillor SA
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1991-09-13
Filing date: 1992-09-14
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2012-09-15
Also published as: HUT69247A; EP0603317A1; EP0603318A1; WO1993006391A1; ATE145457T1; CZ55094A3; BR9206490A; CA2118944A1; CA2118945A1; HU9400624D0; AU2661792A; US5639103A; SK28294A3; AU2661592A; PL169496B1; AU666872B2; WO1993006392A1; DE69215379D1; JPH06510843A; CZ54894A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flachdichtung, welche insbesondere inr Verbrennungsmotoren eingesetzt wird.
Insbesondere müssen Flachdichtungen für Motorgehäuse, die in Verbrennungsmotoren eingesetzt werden, eine doppelte Funktion erfüllen, und zwar einerseits die Absorption von Spannkräften und andererseits die Abdichtung gegen Fluide.
Zu diesem Zweck enthalten die bekannten Flachdichtungen im allgemeinen eine Metallfolie, welche die Absorption von Kräften ermöglicht und deren Profil je nach der Form der Flachdichtung ausgeschnitten ist.
Die Folie ist außerdem mit Bohrungen für den Durchgang der Spannschrauben und mit Bohrungen für den Durchlaß der Fluide ausgestattet.
An der Peripherie der Bohrungen für den Durchlaß der Fluide ist ein Dichtraupe aus einem elastomerischen Material vorgesehen, welche für die Abdichtung sorgt.
Ein erster wesentlicher Nachteil liegt in der schlechten Haftung der elastomerischen Dichtraupe an der Metallfolie.
Tatsächlich wird die Dichtraupe angegossen und dann durch Haftung nur an der inneren Fläche der Bohrung befestigt. Die verwendeten Folien haben jedoch eine Dicke von einigen Zehntel Millimeter, so daß diese Fläche sehr klein ist und obwohl die Haftung groß ist, bleibt die mechanische Verbindung jedoch zu schwach, um bestimmten mechanischen Beanspruchungen, und insbesondere Vibrationen und Stoßbelastungen standzuhalten.
Weiterhin besitzen solche Dichtungen eine primäre Abdichtung, welche nur mit Hilfe des der Dichtraupe aus Elastomer bewirkt wird.
Es besteht also keinerlei sekundäre Abdichtung, welche diese primäre Abdichtung ergänzt, so daß jede Fehlstelle in der Dichtraupe aus Elastomer ein Leck verursacht.
Um diesen Nachteil abzustellen, sind Dichtungen bekannt, welche in jeder der Bohrungen einen ringförmigen hervorspringenden Bereich aufweisen, der es erlaubt, die Haftfläche weiterhin zu vergrößern.
In bestimmten Fällen sehen die durchgeführten Verbesserungen vor, diesen Ring radial zu verzahnen, um die Haftfläche noch weiter zu vergrößern.
Man stellt jedoch fest, daß die mechanische Verbindung für viele Einsatzzwecke immer noch zu schwach ist.
Außerdem gewährleistet diese Art von Dichtungen keinerlei sekundäre Abdichtung.
Weiterhin kann man feststellen, daß es die beiden vorgenannten Arten von Dichtungen in keiner Weise erlauben, die Verteilung der Spannkräfte zu variieren.
Daher sind bestimmte Dichtungen aus dem Stand der Technik mit gestapelten Folien ausgestattet, welche mit einer dünnen Schicht aus einem Elastomer überzogen sind.
An der Peripherie der abzudichtenden Bohrungen sind die Folien verformt, um einen Nabenwulst zu bilden.
In diesem Fall wird die primäre Abdichtung durch den Nabenwulst und die dünne Elastomerschicht gewährleistet, während die sekundäre Abdichtung durch die über die Auflagefläche der Dichtung verteilte Elastomerschicht gewährleistet wird.
Hier liegt der Nachteil jedoch bei dem Elastomer, da es aus der Familie der Nitrile ausgewählt wird und seine Dicke nur einige Zehntel Millimeter betragen kann, da dieses Material bei größeren Dicken brüchig wird.
Diese Dichtung erlaubt außerdem nur eine mittelmäßige Prägung, da das Elastomer keine guten Kriecheigenschaften besitzt.
Daher müssen die Auflageflächen der Dichtungen einen sehr guten Oberflächenzustand besitzen, wodurch erhöhte Herstellkosten entstehen und die Fertigung erschwert wird.
Aus der Patentanmeldung FR-A-1 333 891 ist ebenfalls eine Dichtung bekannt, welche einen metallischen Steg aufweist, der mit einem Dichtmaterial beschichtet ist und an den abzudichtenden Bohrungen eine überdicke aufweist. Diese Dichtung enthält kein geeignetes Mittel für eine gute Absorption der entstehenden Kräfte.
Um die vorgenannten Nachteile auszuschalten, bezieht sich der Gegenstand der vorliegenden Erfindung auf eine Flachdichtung, die insbesondere in Verbrennungsmotoren eingesetzt wird, von der Art, welche einerseits mindestens ein Blech aufweist, welches eine Armatur bildet, die entsprechend dem Profil der Dichtfläche, welche mit den abzudichtenden Bohrungen ausgestattet ist, zurechtgeschnitten ist, und andererseits eine monolithische Struktur aus einem Elastomer aufweist, welche auf die Flächen des oder der Bleche aufgetragen und damit verklebt ist, um lokale Überdicken an den abzudichtenden Bohrungen zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Flächen eines der Bleche mit verteilten elastischen Drucklagern ausgestattet ist.
Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung enthalten die verteilten elastischen Drucklager elastische Formänderungen, welche in das oder die Bleche eingebracht sind und die an beiden Seiten des oder der Bleche hervorstehen.
Außerdem sind die in das oder die Bleche eingebrachten elastischen Formänderungen symmetrisch gegenüber der mittleren Ebene des oder der Bleche angeordnet.
Nach einem besonderen Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht die Armatur aus einer Stapelung von übereinander gelegten Blechen, wobei eines dieser Bleche ein glattes Blech ist, welches keine elastischen Drucklager aufweist und dafür vorgesehen ist, die Funktion einer Beilagscheibe zu erfüllen.
Nach einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist mindestens eines der Bleche der Armatur lokal durchbrochen, damit die Steifigkeit dieser Dichtung an diesem Ausschnitt verringert werden kann.
Außerdem weisen die Bleche der Armatur unterschiedliche Dicken auf.
Im übrigen werden das Blech oder die Bleche vorher hart geschmiedet, mit Lamellen versehen und so kalibriert, daß S-förmige Formänderungen erreicht werden.
Nach einem besonderen Merkmal der vorliegenden Erfindung enthält die Garnitur auf mindestens einer ihrer beiden Flächen Einsenkungen, um die Einprägungen auf den Dichtflächen der miteinander in Berührung stehenden Teile zu verbessern.
Nach einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung besitzt das Elastomer eine schwache dynamische Viskosität, wobei dieses Elastomer insbesondere aus der Familie der Silikone ausgewählt wird, die es erlauben, die vorhandenen verschiedenen Zwischenräume auszufüllen.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen in Bezug auf eine besondere Ausführungsart beschrieben, in denen folgendes dargestellt ist:
Die Fig. 1 zeigt einen teilweisen Querschnitt eines Bleches, welches für die Herstellung der erfindungsgemäßen Flachdichtung mit Lamellen ausgestattet ist;
Die Fig. 2 zeigt einen teilweisen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Flachdichtung;
Die Fig. 3 zeigt einen teilweisen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Dichtung in der Art von Vielfachblechen; und
Die Fig. 4 zeigt einen schematischen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Flachdichtung mit den Durchgangsbohrungen für die Spannschrauben.
In der Fig. 1 enthält die Armatur 10 ein Blech 12, welches mit Lamellen 14 ausgestattet ist, die jeweils zwei Langetten 16 aufweisen, welche durch einen Freiraum 18 getrennt sind. Die Langetten haben, von oben gesehen, eine rechteckige Form, wobei nur eine der Seiten mit dem Blech verbunden ist.
Sie werden durch Ausschneiden gefolgt von einer Verbiegung und einer Kalibrierung hergestellt. Auf diese Weise wird das in der Fig. 1 dargestellte S-förmige Profil erreicht.
Jede der Langetten der einzelnen Lamellen stellt in Wirklichkeit eine komplette Feder dar.
Das so hergestellte Blech enthält daher verteilte elastische Drucklager, welche gleichzeitig Rückzugsfedern bilden.
Man wird ebenfalls feststellen, daß die Lamellen an beiden Seiten des Bleches herausragen und symmetrisch gegenüber einer mittleren Ebene des Bleches angeordnet sind.
In der Fig. 1 sind die Lamellen 20 und 22, welche in durchgezogenen Linien dargestellt sind, Lamellen, die hinter der ersten Reihe liegen. Tatsächlich sind diese Lamellen kreuzweise angeordnet.
Wenn man die Ausgangsdicke des Bleches mit e bezeichnet, so wird diese Dicke nach Herstellung der Lamellen die freie Dicke E.
In der Fig. 2 ist die eigentliche Dichtung 24 dargestellt, welche in eine Matrix 26 aus einem Elastomer eingesenkt ist. Das Teil, auf dem die Dichtung montiert ist, wird mit der Bezugsnummer 28 und die abzudichtende Bohrung mit der Bezugsnummer 30 gekennzeichnet.
Die aus einem Elastomer bestehende Matrix 26 verlängert sich entlang dem Endteil 32 des Bleches über eine Dichtraupe 34 mit überdicke.
Die Matrix und der Dichtraupe sind vollkommen monolithisch ausgebildet und weisen keinerlei Unterbrechung auf.
In bekannter Weise werden in die Dichtraupe Nuten 36 eingebracht.
Das verwendete Elastomer wird vorzugsweise aus der Familie der Silikone ausgewählt, oder aber zumindest aus Elastomeren, welche eine geringe dynamische Viskosität besitzen, so daß bei der Montage und dank seiner Kriechfähigkeit dieses Elastomer alle vorhandenen Zwischenräume ausfüllt.
In der Fig. 3 besteht die dargestellte Dichtung 24 aus zwei übereinandergelegten Blechen 10. Der Zusammenbau wird in eine Matrix 26 aus Elastomer eingebettet, so wie dies auch in der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsart der Fall ist.
In der Fig. 4 enthält die Dichtung zwei schematisch dargestellte übereinandergelegte Bleche, sowie eine Bohrung 40 für den Durchgang einer Spannschraube.
Die hier dargestellten Ausführungsarten können in vielfacher Weise abgewandelt werden.
Tatsächlich kann das Elastomer an seiner Oberfläche Einsenkungen aufweisen, wodurch die Haftung verbessert wird. Auf diese Weise erfordert der Oberflächenzuständ der Dichtflächen nur einen reduzierten Grad der Bearbeitung.
Außerdem führt die erfindungsgemäße Flachdichtung, welche aus einer Armatur mit mehreren Blechen besteht, zu einer guten Verteilung der auftretenden Kräfte über die gesamte Oberfläche der Dichtung.
Weiterhin ist nicht nur die Verteilung der Kräfte gut, sondern es ist auch möglich, sie lokal zu variieren, um bestimmte Bereiche zu berücksichtigen, welche größeren Druckkräften unterzogen werden. Zu diesem Zweck genügt es, einen Teil eines der die Armatur bildenden Bleche an der Stelle wegfallen zu lassen, an der die auftretende Druckkraft reduziert werden soll.
Die erfindungsgemäße Flachdichtung weist zahlreiche Vorteile auf.
Einerseits ist die mechanische Festigkeit der Verbindung zwischen den Dichtraupen und der Armatur aufgrund der Tatsache, daß die Dichtraupen mit der Matrix vergossen sind, ganz ausgezeichnet.
Andererseits besitzt die erfindungsgemäße Flachdichtung eine doppelte Abdichtung mit einem maximalen Leckpfad. Zusätzlich zu der an der Peripherie jeder Bohrung mit den Dichtraupen erreichten Abdichtung, ergibt sich eine sekundäre Abdichtung, welche durch die Elastomerschicht erreicht wird, mit der die gesamte Oberfläche der Dichtung beschichtet ist und aufgrund der Eigenart des Werkstoffes ist die durchgehende Abdichtung ausgezeichnet.
Eine solche Dichtung ist außerdem auch sehr hitzebeständig, wodurch Einsätze von Fluiden mit hoher Temperatur möglich sind, wie sie zum Beispiel in den Schmierkreisen von Verbrennungsmotoren eingesetzt werden.
Ein weiterer Vorteil dieser Dichtung liegt darin, daß sie aufgrund der Möglichkeit, ihre Höhe zu verändern, sehr anpassungsfähig ist. Um die Höhe zu verändern, genügt es, zwischen die mit Lamellen versehenen Bleche glatte Bleche einzuschieben, die als Beilagscheiben dienen. Da diese Bleche mit geringen Dickenunterschieden ausgewählt werden können, kann die Steigung der Höhe fein abgestimmt werden, wodurch sich eine gute Anpassungsfähigkeit ergibt.
Bei bestimmten Einsätzen werden die Dichtungen mit verschiedenen Dicken aufgrund ihrer Färbung unterschieden, da dem Elastomer Färbemittel nach einem vorher bestimmten Farbcode beigemischt werden.
Eine weitere Einsatzmöglichkeit solcher Flachdichtungen betrifft Entleerungsschrauben.
Tatsächlich erweist sich in diesem Fall erweist die doppelte Abdichtung als besonders günstig.
Schließlich kann mit Hilfe eines der Bleche der Armatur eine sehr präzise Zentrierung der Dichtung auf der Entleerungsschraube erreicht werden.

Claims

1. Flachdichtung, welche insbesondere fürfür Verbrennungsmotoren eingesetzt wird, von der Art, welche einerseits mindestens ein eine Armatur (10) bildendes Blech (12) aufweist, welches entsprechend dem Profil der Dichtfläche zugeschnitten ist, und mit drei abzudichtenden Bohrungen (30) ausgestattet ist, und andererseits eine monolithische Garnitur (26) aus einem Elastomer enthält, welches auf die Flächen des oder der Bleche aufgetragen und daran befestigt ist und lokale Überdicken (34) der Abdichtung an den abzudichtenden Bohrungen (30) bildet,

dadurch gekennzeichnet, daß

eine der Flächen mindestens eines der Bleche (12) mit verteilt angeordneten elastischen Drucklagern (16) ausgestattet ist.

2. Flachdichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

die verteilt angeordneten elastischen Drucklager (16) elastische Formänderungen aufweisen, welche in das oder die Bleche eingebracht sind und auf beiden Seiten des oder Bleche hervorstehen.

3. Flachdichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß

die in das oder die Bleche eingebrachten elastischen Formänderungen syirimetrisch zur mittleren Ebene des oder dieser Bleche verlaufen.

4. Flachdichtung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Armatur (10) eine stapelung von übereinandergelegten Blechen (12) aufweist, wobei eines dieser Bleche ein glattes Blech ist, welche3 kein elastisches Drucklager aufweist und dafür vorgesehen ist, als Beilagscheibe zu dienen.

5. Flachdichtung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß

mindestens eines der Bleche (12) der Armatur (10) lokal durchbrochen ist, um die steifigkeit der Dichtung an diesem Ausschnitt zu verringern.

6. Flachdichtung nach einen der vorausgegangen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß

bei einer Stapelung von mehreren Blechen die Bleche (12) der Armatur (10) unterschiedliche Dicken haben.

7. Flachdichtung nach eine der vorausgegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß

das oder die Bleche (12) hart geschmiedet, mit Lamellen. versehen und kalibriert werden, um auf diese Weise S- förmige Verformungen zu erreichen.

8. Flachdichtung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Garnitur auf mindestens einer ihrer beiden Flächen Vertiefungen enthält, um den Eingriff der in Berührung stehenden Teile auf den Dichtflächen zu Yerbessern.

9. Flachdichtung nach eineiu der vorausgegangen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Elastomer eine geringe dynamische Viskosität besitzt und dieses Elastomer vorzugsweise aus der Familie der Silikone ausgewählt wird, um das Ausfüllen der verschieclenen Zwischenräune Zu ermoglichen.