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Patent Searching and Data


Title:
SEALING GASKET AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE COMPRISING SUCH A SEALING GASKET
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/024689
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to sealing gaskets and internal combustion engines. The sealing gaskets according to the invention are used, for example, in internal combustion engines, in particular in engines using bushings.

Inventors:
KUHN WILHELM (DE)
WALDVOGEL HANS (DE)
KRAUTMANN WILHELM (DE)
HEUSCHMID MICHAEL (DE)
HOEHE KURT (DE)
SALZMANN JOCHEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/069356
Publication Date:
February 08, 2018
Filing Date:
July 31, 2017
Export Citation:
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Assignee:
REINZ DICHTUNGS GMBH (DE)
International Classes:
F16J15/08
Domestic Patent References:
WO2010149774A12010-12-29
Foreign References:
DE202008005712U12009-09-03
US20050116427A12005-06-02
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
PFENNING, MEINIG & PARTNER MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Flachdichtung (10) zur Abdichtung zwischen einander gegenüberliegenden Oberflächen eines Kurbelgehäuses (1) und eines Zylinderkopfs (2) eines Verbrennungsmotors längs einer die gesamte Flachdichtung (10) durchbrechenden Durchgangsöffnung (4),

mit einer ersten metallischen Lage (11) mit einer ersten Seite mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Seite mit einer zweiten Oberfläche (12, 13) und mindestens einem ersten, auf der ersten Seite um die Durchgangsöffnung (4) umlaufenden Bereich (14),

dadurch gekennzeichnet, dass

der erste Bereich (14) auf der ersten Oberfläche (12) eine erste, in die erste Oberfläche (12) eingeformte Profilierung (16) aufweist, die sich auf dem ersten Bereich (14) um die Durchgangsöffnung (4) umlaufend erstreckt, und

die erste Profilierung (16) quer zur ihrer Erstreckungsrichtung abwechselnd sich mindestens einmal wiederholende Erhebungen (17) und zwischen jeweils zwei benachbarten Erhebungen (17) jeweils eine Vertiefung (18) aufweist.

Flachdichtung (10) nach dem vorhergehenden Anspruch,

dadurch gekennzeichnet, dass

der erste Bereich (23) konvex überhöht ist.

Flachdichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Oberfläche (13) in einem dem ersten Bereich (14, 23) gegenüberliegenden zweiten Bereich (15) keine Profilierung mit Erhebungen und/oder Vertiefungen, insbesondere keine Profilierung mit Erhebungen und/oder Vertiefungen gleicher Dimensionen wie die erste Profilierung (16) aufweist. Flachdichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Oberfläche (13) in mindestens einem dritten Bereich (29), der zu mindestens einem dem ersten Bereich (14, 23) gegenüberliegenden in der zweiten Oberfläche angeordneten zweiten Bereich (15) unmittelbar oder mittelbar benachbart ist, insbesondere in einem zwischen zwei verschiedenen zweiten Bereichen (15a, 15b) angeordneten dritten Bereich (29), eine zweite, in die zweite Oberfläche eingeformte Profilierung (19) mit Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist, die sich um die Durchgangsöffnung (4) umlaufend erstreckt.

Flachdichtung (10) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Profilierung (19) quer zur Er- streckungsrichtung abwechselnd sich mindestens einmal wiederholende Erhebungen (27) und zwischen jeweils zwei benachbarten Erhebungen (27) jeweils eine Vertiefung (28) aufweist,

wobei die zweite Profilierung (19) und/oder die erste Profilierung (16) gleiche oder unterschiedliche Strukturen aufweisen können.

Flachdichtung (10) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe bzw. Tiefe der Erhebungen (27) bzw. Vertiefungen (28) der zweiten Profilierung (19) geringer ist als die Höhe bzw. Tiefe der Erhebungen (17) bzw. Vertiefungen (18) der ersten Profilierung (16).

Flachdichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (17*) der ersten Profilierung (16), die mittig in dem ersten Bereich (14, 23) angeordnet ist oder der Erhebungen (17*) der ersten Profilierung (16), die beidseitig zur Mitte des ersten Bereichs (14, 23) mit geringstem Abstand zu dieser Mitte angeordnet sind, höher sind als eine, mehrere oder sämtliche ihrer benachbarten Erhebungen (17').

Flachdichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung der zweiten Profilierung (16), die mittig in dem dritten Bereich (29) angeordnet ist oder der Erhebungen der zweiten Profilierung (19), die beidseitig zur Mitte des dritten Bereichs (29) mit geringstem Abstand zu dieser Mitte angeordnet sind, höher sind als eine, mehrere oder sämtliche ihrer benachbar- ten Erhebungen .

9. Flachdichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Lagenstärke D der metallischen Lage (11) im ersten Bereich (14, 23) und für die Höhe H zwischen der Erhebung (17) und der benachbarten Vertiefung (18) gilt D > H, vorteil- hafterweise D > 8H, vorteilhafterweise D > 12H.

10. Flachdichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass H < 0,25 mm, vorteilhafterweise H < 0,15 mm.

11. Flachdichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Breite BP einer Erhebung (17) und/oder einer Vertiefung (18) BP < 700 μιη, vorteilhafterweise BP < 500 μιη, vorteilhafterweise BP < 400 μιη, und/oder BP > 100 μιη, vorteilhafterweise BP > 150 μιη beträgt.

12. Flachdichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Breite BS des ersten konvex überhöhten Bereichs (23) BS > 0,6 mm, vorteilhafterweise BS > 0,8 mm, und/oder die Überhöhung HS des ersten Bereichs (14, 23) HS > 0,07 mm, vorteilhafterweise HS > 0,10 mm beträgt.

13. Flachdichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Profilierung (16,

19) sich weitgehend parallel zur Erstreckungsrichtung des ersten Bereichs (14, 23) erstreckt.

14. Flachdichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine oder mehrere weitere metallische Lagen (21), die der ersten metallischen Lage (11) benachbart angeordnet sind. Flachdichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und/oder dritte Bereich (15, 29) konvex geformt ist.

Flachdichtung (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erste metallische Lage (11) im ersten, zweiten und/oder dritten Bereich (23, 15, 29) als Sicke ausgebildet ist.

Flachdichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste metallische Lage (11) aus C-Stahl oder aus einem nicht federharten Edelstahl besteht oder diesen enthält.

Verbrennungsmotor mit einem Kurbelgehäuse (1), einem Zylinderkopf (2) und einer Flachdichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachdichtung (10) zwischen dem Kurbelgehäuse (1) und dem Zylinderkopf (2) angeordnet ist, wobei sie mit der ersten Oberfläche (12) zum Zylinderkopf (2) und mit der zweiten Oberfläche (13) zum Kurbelgehäuse (1) zeigt.

Verbrennungsmotor nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelgehäuse (1) mindestens eine Laufbuchse (3) aufweist und der erste Bereich (14, 23) der metallischen Lage (11) bei Projektion in eine gemeinsame Ebene im Bereich der Laufbuchse (3) und/oder benachbart zu der Laufbuchse (3) angeordnet ist.

Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelgehäuse (1) mindestens eine Laufbuchse (3) aufweist, die einen Bereich (25) aufweist, der benachbart und parallel zu dem ersten Bereich um die Durchgangsöffnung (4) umläuft und gegenüber den radial nach innen und/oder nach außen anschließenden Bereichen der Oberfläche des Kurbelgehäuses (1) überwölbt ist.

Description:
Flachdichtung sowie Verbrennungsmotor mit einer derartigen Flachdichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft Flachdichtungen und Verbrennungsmotoren. Die erfindungsgemäßen Flachdichtungen werden beispielsweise bei Verbrennungsmotoren, insbesondere Buchsenmotoren eingesetzt.

In Verbrennungsmotoren wird üblicherweise zwischen Kurbelgehäuse und Zylinderkopf eine Flachdichtung eingebracht, die den Spalt zwischen Kurbelgehäuse und Zylinderkopf abdichtet. Im Nutzfahrzeugbereich werden meist Kurbelgehäuse mit eingesetzten Laufbuchsen eingesetzt. Aufgrund der verglichen mit Pkw-Motoren wesentlich größeren Steifigkeit von Zylinderkopf, Kurbelgehäuse und Laufbuchsen und größeren zur Verfügung stehenden Schraubenkräften werden bei Nutzfahrzeugmotoren traditionell unbeschichtete Zylinderkopfdichtungen eingesetzt. Die Oberfläche der eingesetzten Laufbuchsen ist üblicherweise gedreht, während die Oberfläche des Zylinderkopfes ebenso wie des Kurbelgehäuses gefräst ist. So können beispielsweise Laufbuchsen von Buchsenmotoren, die bei Nutzfahrzeugen häufig eingesetzt wer- den, an der der Flachdichtung zugewandten Oberfläche gezielt eingebrachte Rillierungen aufweisen, die konzentrisch verlaufen. Derartige Rillierungen können sehr steile Flanken aufweisen. Wenn die Rillierungen bei Buchsen konzentrisch um die Brennräume verlaufen, erfolgt durch die der Buchse zu- gewandte Oberfläche der Zylinderkopfdichtung üblicherweise eine gute Abdichtung um die Durchgangsöffnung des Brennraums. Dem gegenüber verlaufen die gefrästen Bearbeitungsriefen auf der Oberfläche des Zylinderkopfes oder des Kurbelgehäuses, die der Flachdichtung zugewandt ist, nicht konzentrisch.

Um die Abdichtung zwischen Zylinderkopf und Flachdichtung zu verbessern, wird im Stand der Technik als dem Zylinderkopf zugewandte Lage eine Dichtungslage verwendet, die umlaufend um den Zylinderkopf eine Sicke, eine Aufdickung oder eine wellenförmige Profilierung zur Pressungserhöhung und/oder zur Verformungsbegrenzung (Stopper) aufweist.

Bei geringer Rauigkeit der abzudichtenden Bauteile ist die Pressungserhöhung durch derartig geprägte Strukturen ausreichend für eine zuverlässige Abdichtung. Bei abzudichtenden Bauteilen mit großer Rauigkeit, insbesondere auch bei stark welligen Oberflächen der abzudichtenden Bauteile, ist eine Anpassung der Oberfläche der Flachdichtung an die Bearbeitungsriefen in der gegenüberliegenden Oberfläche des Zylinderkopfes kaum möglich, da diese geprägten Strukturen zu steif bzw. zu grob sind. Ähnliche Abdichtungsprobleme treten auch in anderen technischen Bereichen auf, in denen Flachdichtungen eingesetzt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Flachdichtung zur Verfügung zu stellen, mit der die oben genannten Probleme gelöst werden. Wei- tere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine geeignete Dichtkonstruktion zur Verfügung zu stellen und auch einen geeigneten Verbrennungsmotor, in dem die erfindungsgemäße Lösung implementiert ist.

Diese Aufgabe wird durch die Flachdichtung nach Anspruch 1 sowie durch den Verbrennungsmotor nach Anspruch 18 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Flachdichtung oder des erfindungsgemäßen Verbren- nungsmotors werden in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gegeben.

Die erfindungsgemäße Flachdichtung dient der Abdichtung zwischen einander gegenüberliegenden Oberflächen, beispielsweise eines Kurbelgehäuses ein- schließlich einer Laufbuchse einerseits und eines Zylinderkopfes andererseits beispielsweise längs einer die gesamte Flachdichtung durchbrechenden Durchgangsöffnung, wie beispielsweise einer Brennraumöffnung. Die erfindungsgemäße Flachdichtung kann als Zylinderkopfdichtung jedoch auch zur Abdichtung anderer Durchgangsöffnungen, wie beispielsweise Kühlmittelöff- nungen, Öldurchgangsöffnungen oder Schraubenlöchern dienen.

Die erfindungsgemäße Flachdichtung weist in einer ersten Variante eine metallische Lage auf. Weitere metallische Lagen sind möglich, jedoch nicht zwingend erforderlich. Diese metallische Lage weist auf einer ersten Seite bzw. Oberfläche mindestens einen um die Durchgangsöffnung umlaufenden ersten

Bereich auf. Dieser erste Bereich kann gegenüber den seitlich in der Lagenebene angrenzenden Bereichen ohne Überhöhung ausgeführt sein, er kann jedoch auch gegenüber der angrenzenden Oberfläche überhöht, insbesondere konvex überhöht sein.

Gemäß der ersten Variante weist der erste Bereich bzw. jeder als erster Bereich bezeichnete Bereich auf der ersten Oberfläche eine Profilierung auf, die in diese Oberfläche eingeformt ist. Die Profilierung erstreckt sich in diesem ersten Bereich um die Durchgangsöffnung umlaufend und weist mindestens zwei Erhebungen auf, zwischen denen eine Vertiefung vorgesehen ist. Optional kann auch die Zahl der Erhebungen größer als zwei sein, wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Erhebungen jeweils eine Vertiefung vorgesehen ist. Erhebungen und Vertiefungen laufen parallel zueinander um die Durchgangsöffnung um und sind jeweils in sich geschlossen. Sie können allerdings auch eine Gruppe aus mehreren Durchgangsöffnungen geschlossen umlaufen.

Die erfindungsgemäßen Erhebungen stellen daher keine geprägten Sicken dar, sondern eine Rillierung der ersten Oberfläche. Diese Rillierung erhöht die Flächenpressung der Flachdichtung auf die benachbarte Bauteil-Oberfläche, bei- spielsweise des Zylinderkopfes, und führt so zu einer verbesserten Anpassung der Flachdichtung und der an diese angrenzenden Oberfläche aneinander. Insbesondere kann die Rillierung auch in Oberflächenstrukturen wie beispielsweise Bearbeitungsriefen in der benachbarten Oberfläche eindringen und bildet hierdurch zusätzliche, verbesserte Dichtlinien. Das Einbringen derartiger Rillierungen erfordert keine zusätzlichen Bearbeitungsschritte jenseits des Stanzens und Prägens der metallischen Lage, wie sie zur Erzeugung von Durchgangsöffnungen und Dichtsicken und dergleichen üblicherweise durchgeführt werden. Die vorliegende Erfindung ist daher kostengünstig und einfach und ohne zusätzliche Bearbeitungsschritte zu imple- mentieren, erhöht jedoch den Kontakt zwischen Flachdichtung und benachbartem Bauteil, wie beispielsweise einem Zylinderkopf, erheblich und führt zu einer verbesserten Abdichtung.

In einer ersten Variante der Erfindung kann der erste Bereich, wie bereits er- wähnt, gegenüber den an ihn angrenzenden Bereichen der ersten Oberfläche der metallischen Lage außer der Rillierung flach ausgebildet sein.

In einer zweiten Variante kann diese metallische Lage auf ihrer ersten Oberfläche einen um die Durchgangsöffnung umlaufenden überhöhten, insbesondere konvex überhöhten ersten Bereich aufweisen. Auf der gegenüberliegenden Seite dieser metallischen Lage, bildet sich ein zweiter Bereich aus. Dieser kann insbesondere unmittelbar dem überhöhten ersten Bereich gegenüberliegend, konkav eingezogen sein. Dabei können die Überhöhung des ersten Bereichs und der Einzug des zweiten Bereichs gemeinsam eine Art Sicke oder sonstige Prägung, beispielsweise eine in grober Näherung im Querschnitt durch die Lage omegaförmige Prägung ausbilden. Dies ist jedoch nicht erforderlich, vielmehr kann der zweite Bereich auch plan zu der dem zweiten Bereich seitlich benachbarten zweiten Oberfläche ausgestaltet sein. Die erfindungsgemäße Profilierung kann dabei beispielsweise auch in den erhabenen Bereich eines geprägten Abdichtelementes, wie beispielsweise einer bereits genannten omegaförmigen Prägung eingebracht werden, da die Breite der erfindungsgemäßen Rillierung wesentlich geringer ist als die Breite eines Dachs eines derartigen, im Folgenden auch als Omegaprägung bezeichneten sickenförmigen Elements. Die Omegaprägung weist üblicherweise eine Breite auf, die zwischen 70% und 150% der Lagendicke der entsprechenden Dich- tungslage entspricht.

Zur Ausbildung einer omegaförmigen Prägung wird dabei üblicherweise auf der dem erhabenen Bereich gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der me- tallischen Lage eine konkave Vertiefung ähnlicher Breite eingebracht. Eine konkave Vertiefung ist hier immer als makroskopische Vertiefung mit einer Tiefe von mehr als 75 μιη zu verstehen, unterscheidet sich also von einer mikroskopischen Vertiefung der Profilierung bzw. Rillierung mit einer Tiefe von bis zu 75 μιη.

Bei der erfindungsgemäßen Profilierung kann die Anzahl der Erhebungen und Vertiefungen nach Bedarf und Dichtanforderungen variiert werden. Wie bereits erwähnt, kann die Rillierung einseitig, aber auch optional beidseitig eingebracht werden. Auf der zweiten Oberfläche kann eine optionale zusätzliche Rillierung sowohl in der Lagenebene insbesondere benachbart zu der Profilierung in der ersten Oberfläche eingebracht werden. Die erfindungsgemäße Profilierung stellt keine Dichtsicke oder Abfolge von Dichtsicken dar, sondern ist eine Profilierung der jeweiligen Oberfläche, vorzugsweise im Mikrometerbereich. Insbesondere kann jede Erhebung oder jede Vertiefung vorteilhaft- erweise 30 bis 75 μιη tief und/oder 120 bis 300 μιη breit sein, jeweils einschließlich oder ausschließlich der Bereichsgrenzen. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Höhenunterschied zwischen Erhebung und benachbarter Vertiefung (im Folgenden „Wellenamplitude" genannt) kleiner als % der Blechdicke der metallischen Lage benachbart zu der Erhebung und Vertiefung ist, d.h. kleiner als % der Ausgangsblechdicke vor Einbringen der Erhebungen und Vertiefungen der Rillierung ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn als Material für die metallische Lage ein Kohlenstoffstahl Edelstahl oder ein nicht federharter Edelstahl jeweils mit einer Zugfestigkeit von < 1100 N/mm 2 , vorzugsweise von < 950 N/mm 2 , verwendet wird, da für die erfindungsgemäße Profilierung keine elastischen Eigenschaften erforderlich oder gar nachteilig sind.

Eine Flachdichtung gemäß der ersten Variante, d.h. ohne überhöhten Bereich der ersten Oberfläche im ersten Bereich, kann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn die der zweiten Oberfläche gegenüberliegende abzudichtende Oberfläche des benachbarten Bauteils, beispielsweise des Kurbelgehäuses oder ins- besondere der Laufbuchse, im Bereich der Profilierung eine parallel zur Profilierung umlaufende Überhöhung aufweist. Beim Zusammenbau des Bauteils mit der Flachdichtung wird durch diese Überhöhung eine erhöhte Pressung auf die Bereiche der Flachdichtung ausgeübt, die die Profilierung aufweisen. Hierdurch wird die Profilierung wiederum mit erhöhter Presskraft auf die

Oberfläche des der ersten Oberfläche der Flachdichtung benachbarten Bauteils, beispielsweise des Zylinderkopfes, gepresst, so dass die dort befindlichen Vertiefungen, insbesondere die dort befindlichen mikroskopischen Vertiefungen, durch die erfindungsgemäße Profilierung abgedichtet werden.

Eine derartige Überwölbung oder Überhöhung der Oberfläche ist vorteilhafterweise als kontinuierliche Überhöhung der Oberfläche des Kurbelgehäuses bzw. der Laufbuchse ausgebildet, sie kann jedoch auch eine stufenförmige Erhöhung im Kurbelgehäuse bzw. der Laufbuchse darstellen, beispielsweise eine umlaufende Erhöhung mit mit näherungsweise 90° abfallenden Flanken.

Sie stellt jedoch nicht den Absatz zwischen dem Hauptkörper des Kurbelgehäuses und der Laufbuchse dar.

Beide Varianten der erfindungsgemäßen Flachdichtung können vorteilhaft wie folgt weitergebildet werden.

In einer Ausführung weisen beide Oberflächen der mindestens einen Lage der Flachdichtung erfindungsgemäße Profilierungen auf. Auf der ersten Oberfläche erstreckt sich die erfindungsgemäße Profilierung dabei wie zuvor be- schrieben im ersten, ggf. konvex überhöhten, Bereich. Der Bereich der dem ersten Bereich gegenüberliegenden Oberfläche der betreffenden Lage wird hier als zweiter Bereich bezeichnet. Der erste und der zweite Bereich erst- ecken sich radial, relativ zur abzudichtenden Durchgangsöffnung, über zumindest weitgehend denselben Bereich aber auf gegenüberliegenden Oberflä- chen derselben Lage. Die Profilierung der zweiten Oberfläche erstreckt sich vorteilhafterweise - bei jeweiliger Projektion der Profilierungen in die neutrale Faser der Lage - nicht in denselben Bereichen wie die Profilierung der ersten Oberfläche, sondern seitlich versetzt zu dieser in einem hier als dritter Bereich bezeichneten Bereich. Insbesondere ist die Profilierung der zweiten Oberfläche keine Resultierende der Profilierung der ersten Oberfläche. Ist der erste Bereich konvex überhöht, erstreckt sich die Profilierung nicht in der sich durch die konvexe Erhöhung der ersten Oberfläche gegebenenfalls ergebenden konkaven Vertiefung bzw. dem sich ergebenden konkaven Einzug der zweiten Oberfläche. In einer besonders vorteilhaften Ausführung weisen die einzelnen Erhebungen der erfindungsgemäßen Profilierung des ersten Bereichs und/oder des dritten Bereichs eine unterschiedliche Höhe gegenüber der umgebenden Oberfläche der Flachdichtung auf. Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn die mittlere Erhebung der Profilierung - bei einer ungeraden Anzahl an Erhebungen in der Profilierung - oder die mittleren beiden Erhebungen der Profilierung -bei einer geraden Anzahl an benachbarten Erhebungen der Profilierung - die höchsten Erhebungen innerhalb der Erhebungen der Profilierung sind. Sind in beiden Oberflächen der Flachdichtung erfindungsgemäße Profilierungen angeordnet, so können vorteilhafterweise auf der ersten Seite der Flachdichtung die Wel- lenamplituden der Profilierung unterschiedlich, beispielsweise geringer, sein als die Wellenamplituden der Profilierung auf der zweiten Oberfläche der Flachdichtung. Die konkrete Wellenamplitude orientiert sich dabei an der im jeweils angrenzenden Bauteil gegebenen Rauigkeit und wird vorzugsweise so gewählt, dass sie größer ist als die maximale Rautiefe des jeweils angrenzen- den Bauteils.

Auch die Breite der einzelnen nebeneinander angeordneten Erhebungen und Vertiefungen einer Oberfläche kann unterschiedlich sein. Weiter können auch, falls wie zuvor beschrieben, auf beiden Oberflächen der Lage Profilie- rungen vorhanden sind, die Breiten der Erhebungen und Vertiefungen der

Profilierungen auf beiden Oberflächen unterschiedlich sein. Ebenso kann die Anzahl der Erhebungen der beiden Oberflächen unterschiedlich sein.

Wie oben beschrieben läuft die erfindungsgemäße Profilierung in der ersten und/oder zweiten Oberfläche der Flachdichtung um eine Durchgangsöffnung um. Dabei ist es nicht erforderlich, dass die Profilierung in linearer oder kreisförmiger Weise um die Durchgangsöffnung umläuft. Vielmehr ist es auch möglich, beliebige Verlaufsformen der Profilierung zu wählen, beispielsweise eine mäandrierende Profilierung. Entscheidend ist, dass die Durchgangsöffnung in in sich geschlossener Form umgeben wird. Die erfindungsgemäße Dichtkonstruktion ist insbesondere dann wirksam, wenn die Profilierung auf der ersten Oberfläche der Flachdichtung unmittelbar auf der Oberfläche des benachbarten Bauteils, beispielsweise eines Zylinderkopfes, aufliegt, ohne dass weitere Lagen dazwischen angeordnet wären.

Im Folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemäßer Flachdichtungen und erfindungsgemäßer Verbrennungsmotoren gegeben. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, so dass die Beschreibung der Bezugszeichen teilweise nicht wiederholt wird. Kleinbuchstaben unterscheiden Elemente, die mehrfach vorhanden sind,

Strich, Stern und Gradzeichen werden nur zur Unterscheidung mehrerer Vertiefungen bzw. Erhebungen innerhalb einer Profilierung verwendet. In den nachfolgenden Beispielen sind neben den gemäß den unabhängigen Ansprüchen wesentlichen Merkmalen der vorliegenden Erfindung jeweils eine Viel- zahl von optionalen Weiterbildungen in Kombination miteinander dargestellt.

Es ist jedoch auch möglich, die vorliegende Erfindung durch lediglich eines der optionalen Merkmale weiterzubilden oder durch eine Kombination der dargestellten optionalen Merkmale innerhalb eines Beispiels oder auch einer Kombination verschiedener optionaler Merkmale in verschiedenen Beispielen wei- terzubilden. Die Kanten der Durchgangsöffnung sind vereinfacht als gerade

Kanten dargestellt, auch wenn sie in der Praxis üblicherweise ring-, insbesondere näherungsweise kreisförmig sind.

Es zeigen

Figur 1 eine erfindungsgemäße Flachdichtung in Aufsicht auf die erste Oberfläche;

Figuren 2A bis 2J verschiedene erfindungsgemäße Flachdichtungen und Ver- brennungsmotoren abschnittsweise im Querschnitt;

Figuren 3A bis 3D weitere erfindungsgemäße Flachdichtungen ausschnittsweise im perspektivischen Querschnitt;

Figur 4 ein Ausschnitt eines Querschnitts einer weiteren erfindungsgemäßen Flachdichtung; und Figur 5 eine Flachdichtung nach dem Stand der Technik.

Figur 5 zeigt eine Flachdichtung nach dem Stand der Technik, wobei ein Aus- schnitt gezeigt wird, der um eine Brennraumöffnung umläuft. Die Flachdichtung 10 weist eine einzelne metallische Lage 11 auf, die eine erste Oberfläche 12 und eine zweite Oberfläche 13 sowie zwei um einen Brennraum 4 umlaufende Dichtsicken 26a und 26b aufweist. Beide Dichtsicken laufen parallel zueinander und in geschlossener Form um den hier nicht näher dargestellten Brennraum 4 um, wobei beide Dichtsicken 26a und 26b in Richtung des zur ersten Seite 12 benachbarten Zylinderkopfes überhöht sind. Das Sickendach der Sicken 26a und 26b liegt an der Oberfläche des Zylinderkopfes an. Die metallische Lage 10 besteht dabei aus federhartem Stahl, um eine hinreichende Elastizität der Dichtsicken 26a und 26b zu gewährleisten. Dies er- schwert jedoch, dass die Dichtsicken 26a und 26b sich mit ihrem Sickendach hinreichend in mikroskopische Vertiefungen der Oberfläche des Zylinderkopfes eindrücken, beispielsweise in Bearbeitungsriefen des Zylinderkopfes. Eine Abdichtung zwischen der metallischen Lage 11 und dem Zylinderkopf ist daher nur mangelhaft möglich.

Figur 1 zeigt demgegenüber eine Flachdichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in Aufsicht auf die erste Oberfläche 12, die dem Zylinderkopf zugewandt ist. Um jede der Brennraumdurchgangsöffnungen 4a und 4b ist jeweils eine Profilierung 16a bzw. 16b angeordnet, die die jeweilige Brennraum- durchgangsöffnung 4a und 4b in geschlossener Weise umgibt. Im Folgenden wird im Wesentlichen Profilierung 16a erläutert, wobei Profilierung 16b in gleicher Weise ausgestaltet ist.

Die Profilierung 16a weist eine Rillierung mit Erhebungen und Vertiefungen auf, wobei insgesamt vier Erhebungen 17a, 17b, 17c, 17d durch drei Vertiefungen 18a, 18b und 18c voneinander getrennt sind. Erhebungen und Vertiefungen verlaufen parallel zueinander und in sich geschlossen in kreisförmiger Weise um die Brennraumöffnung 4a. Es ist jedoch auch möglich, die Erhebungen und Vertiefungen in anderer Form, beispielsweise in mäandrierender Form umlaufend zu gestalten, wie dies in Figur 3B beispielhaft gezeigt ist. In

Figur 1 ist lediglich die dargestellte erste Oberfläche 12 in der dargestellten Weise profiliert, während die nicht dargestellte zweite Oberfläche der metallischen Lage 11 der Profilierung gegenüberliegend glatt ausgebildet ist.

Figuren 2A bis 21 zeigen im Querschnitt und Ausschnitt eine Vielzahl möglicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

In Figur 2A ist ein Kurbelgehäuse 1 mit einer Laufbuchse 3 dargestellt. Diesen gegenüberliegend befindet sich ein Zylinderkopf 2. In der Laufbuchse 3 sind durch drehende Bearbeitung Rillierungen 5 erzeugt, die zu einer Druckerhö- hung zwischen einer metallischen Lage 11 einer Flachdichtung 10 und der

Oberfläche der Laufbuchse 3 führen. Um diese Abdichtung weiter zu verbessern, weist die zweite Oberfläche 13 der metallischen Lage 11 zwei konkav vertiefte, im Folgenden auch als zweite Bereiche bezeichnete Bereiche 15a und 15b auf, zwischen denen sich umlaufend ein Steg befindet. Dieser Steg erfährt nun beim Zusammenbau des Verbrennungsmotors eine erhöhte

Presskraft auf die Oberfläche der Laufbuchse 3.

Auf der ersten Oberfläche 12 der einzigen metallischen Lage 11 der Flachdichtung 10 sind zwei erste Bereiche 23a und 23b vorgesehen, die überhöht sind. Die metallische Lage bildet in dem Bereich, der jeweils einen überhöhten und einen konkav vertieften Bereich umfasst, über ihre gesamte Dicke eine Omegaprägung. Jeder dieser konvex überhöhten ersten Bereiche weist eine erfindungsgemäße Profilierung 16a bzw. 16b mit drei Erhebungen und zwei Vertiefungen auf. Durch diese Profilierungen 16a und 16b erfährt die Dichtla- ge 11 eine erhöhte Pressung auf die benachbarte Oberfläche des Zylinderkopfes 2, so dass sich die Profilierungen 16a und 16b in die Oberfläche des Zylinderkopfes 2 eingraben und diese zuverlässig abdichten können.

Die Detailansicht im unteren Teil der Figur 2A stellt den im oberen Teil der Figur mit einem gestrichelten Kreis begrenzten Bereich der metallischen Lage

11 im Detail dar. Darin sind insbesondere auch die Höhe H einer Erhebung 17 relativ zu einer Vertiefung 18, die Höhe HS eines konvex überhöhten ersten Bereiches 23 sowie die Blechdicke D der metallischen Lage illustriert. Ebenso sind die Breite BP einer Erhebung 17 und die Breite BS eines konvex überhöh- ten ersten Bereiches 23 eingezeichnet. Die Breite BP der Erhebungen und der

Vertiefungen beträgt hier jeweils ungefähr 125 μιη, die Gesamtbreite BS des konvex überhöhten Bereichs ungefähr 625 μιη. Die Höhe H der Erhebungen beträgt relativ zum tiefsten Punkt der Vertiefungen ungefähr 75 μιη. Die Schenkel der Omegaprägung sind mit über 50° sehr steil - verglichen mit den Sicken 26 des Stands der Technik - abfallend.

Figur 2B zeigt eine Dichtkonstruktion wie in Figur 2A, wobei jedoch nun die Flachdichtung 10 eine weitere metallische Lage 21 in Form eines Glattbleches aufweist, die zwischen dem Kurbelgehäuse 1, 3 und der metallischen Lage 11 angeordnet ist. Hier wie in den nachfolgenden Beispielen der Figurengruppe 2, die mindestens einen eigenen konvex erhöhten Bereich 23 aufweisen, also in sämtlichen Figuren der Figurengruppe 2 mit Ausnahme der Figuren 2E und 2F, ist diese Dichtkonstruktion in Form einer Omegaprägung ausgeführt.

Figur 2C zeigt eine weitere erfindungsgemäße Flachdichtung 10, die so wie die Flachdichtung in Figur 2A ausgestaltet ist. Im Unterschied zu Figur 2A weist die metallische Lage 11 jedoch an der ersten Oberfläche 12 lediglich einen einzigen Bereich 23 auf, der eine Überhöhung mit einer Profilierung 16 mit nunmehr vier Erhebungen und drei Vertiefungen auf der ersten Oberfläche 12 aufweist. Auf der dem ersten Bereich 23 der ersten Oberfläche 12 gegenüber- liegenden zweiten Bereich 15, d.h. auf der zweiten Oberfläche 13 weist die metallische Lage 11 eine konkave Vertiefung bzw. einen Einzug auf. Die Gesamtbreite BS des konvex überhöhten Bereichs 23 beträgt 900 μιη, die Breite BP einer Erhebung wie schon zuvor ungefähr 120 μιη. Die Höhe HS des konvex überhöhten Bereichs beträgt 120 μιη, die Höhe H einer Erhebung relativ zu einer benachbarten Vertiefung 50 μιη.

Figur 2D zeigt eine weitere erfindungsgemäße Flachdichtung 10 entsprechend derjenigen in Figur 2A. Zusätzlich jedoch weist der Bereich zwischen den beiden zweiten Bereichen 15a und 15b, d. h. im Steg 30 als drittem, zumindest einem zweiten Bereich seitlich benachbartem Bereich, eine zweite Profilierung 19 mit drei Erhebungen 27 und zwei Vertiefungen 28, von denen jeweils nur eine mit einem eigenen Bezugszeichen versehen ist, auf. Die Profilierung 19 ist senkrecht zur Lagenebene der metallischen Lage 11 gesehen benachbart zu den Profilierungen 16a und 16b bzw. zwischen diesen angeordnet. Der profilierte Steg 30 erhöht die Pressung der metallischen Lage 11 auf die Laufbuchse 3 weiter und führt zu einer weiter verbesserten Abdichtung. Den Profi- lierungen 16a, 16b, 19 liegt auf der jeweils gegenüberliegenden Oberfläche der metallischen Lage 11 jeweils ein nicht-profilierter Bereich gegenüber.

Figur 2E zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flach- dichtung ähnlich derjenigen in Figur 2C und entsprechend der zweiten Variante der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zur Figur 2C ist nunmehr die zweite Oberfläche 13 der metallischen Lage 11 glatt ausgeführt. Weiterhin weist die Laufbuchse 3 im Bereich des ersten Bereiches 14, d.h. dem ersten Bereich 14 gegenüberliegend und senkrecht auf die Lagenebene, i. e. senk- recht zu der neutralen Faser, der metallischen Lage 11 betrachtet unterhalb des Bereiches 14, eine Überhöhung 25 mit einer Höhe von ca. 100 μιη auf, die beim Verbau zusätzlich zu einer Pressungserhöhung zwischen der Lage 11 und dem Zylinderkopf 2 führt. Weiterhin weist der Zylinderkopf an entsprechender Stelle, d.h. dem Bereich 14 gegenüberliegend, eine Vertiefung 24 auf, so dass insgesamt die metallische Lage 11 im Bereich 14 zwischen der Überhöhung 25 und der Vertiefung 24 mit einer Tiefe von ca. 80 μιη verspannt wird. Hierbei wird beim Verbau ein konvex überhöhter Bereich geformt, so dass der erste Bereich 14 beim Verbau in einen konvex überhöhten Bereich überführt wird, wie er in den anderen Ausführungsbeispielen gezeigt ist. Die Profilierung 16 bleibt dabei weitestgehend erhalten.

Figur 2F stellt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flachdichtung vergleichbar derjenigen in Figur 2E dar. Hier ist die Überhöhung 25 der Laufbuchse 3 mit 300 μιη gegenüber der Überhöhung 25 der Laufbuchse 3 der Figur 2E jedoch deutlich höher, während die Dicke der Flachdichtung 10 wiederum 1 mm beträgt. Eine Vertiefung 24 ist hingegen im Zylinderkopf 2 nicht vorhanden. Bei geeignet gewählter Steifigkeit der Bauteile 1, 2, 3 und des Blechmaterials der Dichtungslage(n) ist allein eine Überhöhung 25 ausreichend, um beim Verbau einen konvex überhöhten ersten Bereich zu erzeu- gen. Sowohl in Figur 2E als auch in Figur 2F beträgt die Höhe der Erhebungen

17 gegenüber den Vertiefungen 18 ungefähr 40 μιη.

Figur 2G zeigt eine weitere erfindungsgemäße Flachdichtung 10 entsprechend der ersten Variante der Erfindung, die derjenigen in Figur 2C entspricht. Zu- sätzlich zu dem konkaven zweiten Bereich 15, der gegenüber dem konvex überhöhten Bereich 23 angeordnet ist, ist nunmehr in Aufsicht auf die Lagen- ebene der metallischen Lage 11 betrachtet in der zweiten Oberfläche 13 und beidseitig benachbart zu dem glatten zweiten Bereich 15 in der zweiten Oberfläche 13 jeweils ein dritter Bereich 29a, 29b mit zweiten Profilierungen 19a und 19b vorgesehen. Diese Profilierungen 19a, 19b sind lediglich in der zwei- ten Seite 13 vorgesehen, während auf der gegenüberliegenden ersten Seite

12 im Bereich benachbart der Profilierung 16 die Oberfläche plan gestaltet ist. Die Profilierungen 19a, 19b liegen somit nicht unmittelbar gegenüber dem konvex überhöhten ersten Bereich 23 mit seiner Profilierung 16, sondern seitlich versetzt außerhalb des zweiten Bereichs 15.

Figur 2H zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flachdichtung 10, die bezüglich der Profilierung 19 beidseitig benachbart zum zweiten Bereich 15 überwiegend derjenigen in Figur 2G entspricht. Im Unterschied zu Figur 2G ist jedoch der erste Bereich 23 ebenso wie der zweite Bereich 15 zweifach als erste Bereiche 23a und 23b bzw. zweite Bereiche 15a und 15b vorhanden, während zwischen den Bereichen 15a und 15b ein Steg 30 in der zweiten Oberfläche 13 vorgesehen ist. Dieser Steg 30 ist nicht profiliert.

Figur 21 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Flachdichtung 10 entsprechend derjenigen in Figur 2H. Im Unterschied zu Figur 2H ist nunmehr jedoch auch der zwischen den Bereichen 15a und 15b in der zweiten Lage 13 vorgesehene Steg 30 profiliert und bildet somit einen dritten Bereich 29b aus. Sämtliche Profilierungen 16a, 16b, 19a, 19b, 19c weisen hier drei Erhebungen auf, die durch zwei Vertiefungen voneinander getrennt sind. Auch hier sind die Profi- lierungen 16a, 16b der ersten Oberfläche 12 in radialer Richtung (bezogen auf die Brennraumöffnung 4) gegenüber den Profilierungen 19a, 19b, 19c der zweiten Oberfläche 13, d.h. der dritten Bereiche 29a, 29b, 29c, versetzt. Auf Bezugszeichen für die Vertiefungen und Erhebungen wurde hier zugunsten der Übersichtlichkeit verzichtet.

Figur 2J zeigt eine weitere erfindungsgemäße Flachdichtung 10 entsprechend derjenigen in Figur 2H. Im Unterschied zu Figur 2H ist jedoch die zweite Oberfläche 13 an keiner Stelle profiliert. Zusätzlich ist eine verkürzte weitere Dichtungslage 21 vorgesehen, die sich über die erste Lage 11 erstreckt und auf der von der Durchgangsöffnung 4 abgewandten Seite des konvex überhöhten ersten Bereichs 23 bis an diesen konvex überhöhten Bereich 23b heranreicht. Figur 3 zeigt nun in Schrägansicht jeweils einen Ausschnitt weiterer erfindungsgemäßer Flachdichtungen 10. Die Flachdichtung in Figur 3A ist ähnlich derjenigen der Figur 5 des Standes der Technik ausgebildet. Allerdings sind anstelle der Sicken 26 mit relativ flachen Sickenschenkeln nun im Querschnitt durch die Lage omegaförmige Prägungen mit überhöhten ersten Bereichen 23a und 23b vorhanden, die wesentlich steiler abfallende Flanken aufweisen. Zudem ist nun die erste Oberfläche 12 im Dach dieser Omegaprägungen mit drei Erhebungen 17, 17' und 17" bzw. 17b, 17b' und 17b" und zwei dazwi- schenliegenden Vertiefungen 18, 18' bzw. 18b, 18b' profiliert. Auf der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 13 finden sich keine derartigen Profilierungen.

Figur 3B zeigt eine weitere erfindungsgemäße Flachdichtung 10, bei der nur ein konvex überhöhter erster Bereich 23 vorhanden ist, der entlang einer

Durchgangsöffnung 4 mäandriert. Der konvex überhöhte Bereich 23 ist ähnlich den Sicken 26 des Stands der Technik ausgeführt. Ungefähr mittig auf der Dachfläche des konvex überhöhten Bereiches 23 verlaufen drei Erhebungen 17, 17', 17", zwischen denen zwei Vertiefungen 18, 18' angeordnet sind. So- wohl die Erhebungen als auch die Vertiefungen mäandrieren mit dem Sickendach. Zur Abdichtung von z.B. Kühl- oder Schmiermitteldurchgangsöffnungen weist die Flachdichtung 10 eine Anspritzung 22 auf. Wieder ist eine elastome- re angespritzte Dichtung 22 vorgesehen. Figur 3C zeigt eine weitere erfindungsgemäße Flachdichtung 10 entsprechend der in Figur 3A gezeigten Flachdichtung. Zusätzlich zu der ersten Lage 11 ist hier ein Glattblech als weitere Lage 21 zwischen der ersten Lage 11 und einem nicht dargestellten Kurbelgehäuse bzw. einer nicht dargestellten Laufbuchse angeordnet.

Figur 3D zeigt eine weitere erfindungsgemäße Flachdichtung 10. Sie entspricht abgesehen vom Fehlen einer Anspritzung 22 weitestgehend derjenigen der Figur 3C, wobei die Flachdichtung 10 der Figur 3D gegenüber derjenigen der Figur 3C jedoch umgekehrt ist, d.h. die Glattblechlage 21 ist nun dem hier nicht dargestellten oben liegenden angrenzenden Bauteil zugewandt, während die Profilierungen 16a, 16b zum unten liegenden angrenzenden Bauteil zeigen.

Figur 4 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnitts einer Dichtungslage 11. Im links gezeigten konvex über die Oberfläche 11 überhöhten ersten Bereich 23a ist eine Profilierung 16a in die Dichtungslage 11 eingebracht, die drei Erhebungen 17a°, 17a* und 17a° aufweist, zwischen diesen Erhebungen liegen zwei Vertiefungen 18a. Relativ zu den beiden Vertiefungen 18a weisen die beiden endständigen Erhebungen 17a° mit ungefähr 30 μιη eine geringere Höhe H als die mittlere Erhebung 17a* mit 40 μιη auf. Der konvex überhöhte Bereich ist hier spiegelsymmetrisch zur Mittellinie durch die Erhebung 17a* ausgebildet. Die Gesamtbreite des konvex überhöhten Bereiches beträgt ca. 950 μιη. Diese verteilen sich auf halber Höhe zwischen dem Maximum der Erhebung 17a* und Minimum einer Vertiefung 18a ungefähr auf je 50 μιη pro Vertiefung 18a, je 300 μιη pro Erhebung 17a° und 250 μιη auf die Erhebung 17a*.

Im rechts in Figur 4 gezeigten konvex über die Oberfläche 11 überhöhten Bereich 23b ist eine etwas anders gestaltete Profilierung 16b in die Dichtungslage 11 eingebracht. Hier liegen drei Vertiefungen 18b zwischen vier Erhebungen 17b°, 17b*, 17b*, 17b°. Wiederum sind die endständigen Erhebungen 17b° weniger hoch als die zentral liegenden Erhebungen 17b*. Hier betragen die Höhen relativ zu den Vertiefungen 18b 35 bzw. 50 μιη. Die Gesamtbreite des konvex überhöhten Bereichs 23b beträgt ungefähr 1250 μιη, wiederum sind die Vertiefungen 18b ca. 50 μιη, die Erhebungen 17b° ca. 300 μιη und die Erhebungen 17b* ca. 250 μιη breit. Die Breitenmessungen erfolgen wieder auf halber Höhe zwischen dem Minimum einer Vertiefung und dem Maximum der Erhebungen, d.h. dem Maximum der Erhebungen 17b*.

Figur 4 zeigt Profilierungen mit unterschiedlich hohen Erhebungen und unterschiedlich tiefen Vertiefungen am Beispiel von ersten Profilierungen 16a, 16b. Ebenso ist es möglich, eine zweite Profilierung 19 mit unterschiedlich hohe Erhebungen und/oder unterschiedlich tiefen Vertiefungen auszuführen.