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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft Dichtsicken und Verformungsbegrenzer für Flachdichtungen, insbesondere für Zylinderkopfdichtungen.
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Stand der Technik
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Bei Zylinderkopfdichtungen sind üblicherweise in einer Funktionslage eine Dichtsicke zum Abdichten des Brennraums sowie ein Verformungsbegrenzer zum Schutz der Sicke vor vollständiger Verpressung vorgesehen. Insbesondere die neuere Motorengeneration macht es erforderlich, auf immer begrenzterem Bauraum die erforderlichen Funktionselemente unterzubringen. Besonders kritisch ist der Bauraum im Stegbereich zwischen zwei Zylindern im Fall einer Zylinderkopfdichtung; aber auch bei anderen Flachdichtungen und Einsatzgebieten ist es von Vorteil, den vorhandenen Raum für Funktionselemente optimal auszunutzen.
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Oftmals wird bei räumlich engen Bedingungen der Stopper bzw. Verformungsbegrenzer in der Baugrösse verkleinert. Beispielsweise kann bei einem wellenförmigen Stopperelement die Anzahl der Wellen im Stegbereich reduziert werden, die radiale Ausdehnung der Wellen oder Mäander verringert werden oder bei radial angeordneten Sicken die Länge verringert werden. Dadurch wird aber auch die versteifende oder verformungsbegrenzende Wirkung reduziert.
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Im Stand der Technik sind daher Kombinationen aus Dichtsicke und Verformungsbegrenzer bekannt. So wird in der Patentschrift
EP 1888949 vorgeschlagen, die Sicke selbst zu strukturieren. Dazu wird beispielsweise ein wellen- oder mäanderartiges Profil in den Sickenbereich zwischen den beiden Sickenschenkeln einer trapezförmigen Dichtsicke eingeprägt. Ein solches Profil kann aber zu Beschädigungen der angrenzenden Bauteile unter Belastung führen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es also, auf begrenztem Raum sowohl Dichtungssicke wie auch zugehörige Verformungsbegrenzer für die Sicke möglichst optimal unterzubringen.
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Kurzfassung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine Dichtanordnung vorgestellt, bei der eine um eine Dichtöffnung herum verlaufende Vollsicke mit Dichtfunktion mit einem integrierten radialen Stopper bzw. Verformungsbegrenzer kombiniert wird. Dazu werden mehrere kurze Versteifungssicken orthogonal zur Sickenverlaufsrichtung der Vollsicke in direkter Verbindung zur Sicke eingeprägt, wobei die Versteifungssicken eine geringere Höhe als die Vollsicke aufweisen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform können die Versteifungssicken parallel zueinander angeordnet sein. Je nach Ausführungsform können auf nur einer oder auf beiden Seiten der Volisicke Versteifungssicken angeordnet sein. Dabei können die Versteifungssicken beispielsweise symmetrisch zur Verlaufsrichtung der Vollsicke angeordnet sein, so dass die Versteifungssicken auf einer Seite der Vollsicke jeweils einer Versteifungssicke auf der anderen Seite der Vollsicke gegenüberliegen, oder sie können gegeneinander versetzt angeordnet sein, so dass die Versteifungssicken auf einer Seite der Vollsicke jeweils einem flachen ungesickten Dichtungsbereich auf der anderen Seite der Vollsicke gegenüberliegen.
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In beispielhaften Ausführungsformen kann die Höhe der Versteifungssicken über ihre Länge hinweg zu- oder abnehmen; eine andere Möglichkeit ist, mehrere Versteifungssicken zu verwenden, die relativ zueinander unterschiedliche Höhen aufweisen.
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Als Beispiel könnten die Versteifungssicken als trapezförmig abgeflachte Vollsicken ausgebildet sein, vorzugsweise mit konstanter Sickenhöhe über ihre Länge hinweg.
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In bestimmten Ausführungsformen kann eine Flachdichtung gemäß der Erfindung auch zwei oder mehr Funktionslangen umfassen, die beide in übereinanderliegenden Bereichen mit Vollsicken und Versteifungssicken versehen sind.
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Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, wobei
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1 eine skizzierte Flachdichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Draufsicht zeigt,
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2 einen Querschnitt durch eine Flachdichtung mit Versteifungssicken nach 1 im Stegbereich,
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3 einen Querschnitt durch eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flachdichtung im Stegbereich.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt eine skizzierte Funktionslage 2 einer Flachdichtung mit zwei abzudichtenden Öffnungen 1, wie etwa eine Zylinderkopfdichtung zum Abdichten von Brennraumöffnungen. Der äußere Rand der Dichtung sowie weitere Details, wie andere Öffnungen und Durchlaßbohrungen, Befestigungsöffnungen sind hier nicht gezeigt. Um die Öffnungen herum verläuft jeweils mindestens eine Dichtsicke 4, die beispielsweise als Vollsicke ausgebildet ist. Im Bereich des Stegs laufen die Dichtsicken der beiden Brennraumöffnungen in diesem Beispiel zusammen und sind dort als gemeinsame Dichtsicke 4 ausgebildet. Ebenso könnten aber getrennte Dichtsicken um beide Öffnungen herum verlaufen.
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Zumindest im Stegbereich sind nun Versteifungssicken 6, 7 in die Dichtung eingeprägt, die senkrecht zur Dichtsicke 4, also in radialer Richtung verlaufen. Diese orthogonalen Versteifungssicken sind in der Zeichnung – nicht maßstabsgetreu – nur als Striche angedeutet. Die Versteifungssicken schließen mit ihren Erhöhungen direkt an die Dichtsicke 4 an und sind als gerade Sicken mit z. B. rundem oder trapezförmigem Querschnitt ausgebildet. Wie in der 1 zu sehen ist, können die Versteifungssicken im Stegbereich gleichmäßig auf beiden Seiten der Dichtsicke brennraumseitig eingebracht sein. Ebenso könnten sie aber auch nur auf einer Seite der dichtenden Vollsicke 4 vorliegen. Dabei enden die Versteifungssicken in einem Abstand vor dem Rand der metallischen Lage. Die Versteifungssicken weisen eine geringere Höhe auf als die Dichtsicke und wirken damit als integrierte Verformungsbegrenzer oder Stopper für die Dichtsicke bei Verpressung.
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Zusätzlich können auch in anderen Bereichen Versteifungssicken vorgesehen sein; in Beispiel der 1 sind die Versteifungssicken 6, 7 beispielsweise auch noch in dem an den Steg anschließenden Dichtungsbereich auf beiden Seiten der Dichtsicke angeordnet, also brennraumseitig und brennraumabgewandt. In einem solchen Bereich könnte beispielsweise eine Befestigungsöffnung vorliegen, so dass die Verformungsbegrenzer bzw. Versteifungssicken entsprechend angepasst werden können. Ebenso könnten zusätzliche Versteifungssicken dieser Art an anderen Stellen der Dichtung eingeprägt werden, und/oder andere Verformungsbegrenzer wie etwa Stopper im Hinterland verwendet werden.
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2 zeigt einen Querschnitt durch einen Stegbereich nach 1. Wie in der Schnittzeichnung sichtbar wird, weisen die Versteifungssicken 6, 7 eine geringere Höhe auf als die Vollsicke 4. Die Versteifungssicken schließen unmittelbar an den Sickenschenkel 10 an, bzw. sind in die Radienauslaufzone 10 der Vollsicke eingeprägt, wie an der Schnittfläche zu sehen ist. Die Versteifungssicken sind im gezeigten Beispiel auf beiden Seiten der Dichtsicke symmetrisch angeordnet, liegen also auf einer gedachten senkrechten Linie durch die Sicke hindurch. So liegt jeweils einer Versteifungssicke 6 auf einer Seite der Vollsicke eine weitere Versteifungssicke 7 auf der anderen Seite der Vollsicke direkt gegenüber.
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In einer weiteren alternativen Ausführungsform, die 3 dargestellt ist, können die Versteifungssicken auf zwei Seiten der Dichtsicke versetzt angeordnet sein, so dass jeder Versteifungssicke 6 auf einer Seite der Vollsicke ein flacher, ungesickter Dichtungsbereich 9 gegenüber liegt und umgekehrt. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Stegbereich einer solchen Flachdichtung wie in 2, bei der die Versteifungssicken im Stegbereich gegeneinander versetzt angeordnet sind. Der senkrechte Schnitt auf der linken Seite der Dichtsicke 4 führt durch eine Versteifungssicke und schneidet auf der rechten Seite einen flachen Dichtungsbereich. Ebenso kämen aber auch anders verteilte oder unregelmäßige Anordnungen der Versteifungssicken in Betracht, um etwa auf unterschiedliche Verformungen über die Dichtung hinweg einzugehen.
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Die Versteifungssicken 6, 7, 8 können als abgerundete oder abgeflachte Vollsicken ausgeführt sein. In den gezeigten Querschnitten sind die Versteifungssicken trapezförmig ausgebildet. Falls die Struktur des anliegenden Bauteils es erfordert, können die radialen Versteifungssicken durch unterschiedliche Höhen, Längen und/oder Breiten angepasst werden. Die Höhe einer Versteifungssicke könnte beispielsweise vom Rand her zur Dichtsicke 4 hin kontinuierlich zunehmen. In anderen Ausführungen könnten die Höhen der Versteifungssicken relativ zueinander unterschiedlich sein, so dass etwa die Versteifungssicken im mittleren Stegbereich eine größere oder geringere Höhe als im äußeren Stegbereich aufweisen. So lässt sich eine über verschiedene Bereiche veränderliche Verformungscharakteristik oder Höhenprofilierung erreichen.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform könnten zwei Funktionslagen in einer mehrlagigen Dichtung verwendet werden. Die zweite Funktionslage kann nur eine Sicke aufweisen oder beispielsweise eine Anordnung von Vollsicken und Versteifungssicken aufweisen, die der ersten Funktionslage entspricht. Die Funktionslagen können dann so übereinander liegen, dass entweder jeweils Versteifungssicken in spiegelsymmetrischer Weise übereinander liegen und einen Hohlraum zwischen sich bilden oder aber versetzt, so dass unter einer Versteifungssicke in der anderen Lage ein flacher Dichtungsbereich zu liegen kommt. In einer Ausführungsform können zwei Funktionslagen der Dichtung zumindest in den Randbereichen miteinander verschweißt oder auf andere Weise dichtend miteinander verbunden sein.
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Natürlich sind weitere Variationen der vorstehend beschriebenen Idee denkbar.
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Beispielsweise könnten auch mehr als eine Vollsicke als parallel verlaufende Dichtsicken verwendet werden, während die Versteifungssicken dann auf einer Seite oder beiden Seiten jeder Sicke wieder senkrecht zur Sickenverlaufsrichtung angeordnet werden und direkt an die Dichtsicken anschließen. Im Fall von mindestens zwei Sicken könnte beispielsweise eine gemeinsame Versteifungssicke orthogonal zwischen zwei Dichtsicken verlaufen, oder es könnten kurze voneinander getrennte Versteifungssicken verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich könnten Versteifungssicken radial in Richtung der Dichtöffnung angeordnet werden. Die Versteifungssicken müssen nicht zwingend, wie in den Beispielen gezeigt, annähernd rechteckig geformt sein, sondern könnten beispielsweise auch in ihrer Breite entlang ihrer Länge zu oder abnehmen.
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Die Flachdichtung kann zumindest teilweise beschichtet werden, um die Abdichtung zu gewährleisten, beispielsweise mit einer Elastomerbeschichtung. Im Gegensatz zu bisher bekannten Dichtungen, bei denen der integrierte Stopper in den Sickenkamm eingeprägt ist, muss hier nur der nicht strukturierte Bereich des Wellenkamms beschichtet werden, was auf einfache Weise mit bekannten Mitteln möglich ist. Die verschiedenen Sicken können beispielsweise in Metalllagen eingeprägt werden.
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Die beschriebenen Sickenkombinationen sind nicht auf Zylinderkopfdichtungen beschränkt. Vielmehr könnten solche und ähnliche Kombinationen aus mindestens einer Dichtsicke und senkrecht dazu verlaufenden, direkt anschließenden Versteifungssicken auch in anderen Flachdichtungen oder anderen Dichtbereichen eingesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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