DE10248395B4

DE10248395B4 - Dichtung

Info

Publication number: DE10248395B4
Application number: DE2002148395
Authority: DE
Inventors: Armin Diez; Bernd Weis; Thomas Anhorn
Original assignee: ElringKlinger AG
Current assignee: ElringKlinger AG
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2012-03-15
Anticipated expiration: 2022-10-18
Also published as: DE10248395A1; DE10248395C5

Abstract

Dichtung zur Anordnung zwischen zwei abzudichtenden Bauteilen (120, 122), von denen mindestens eines ein erstes metallisches Material enthält, welches unedler ist als Aluminium, umfassend mindestens eine Dichtungslage (102; 146) mit einer Platte (126; 148) aus einem zweiten metallischen Material, welches edler ist als das erste metallische Material, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungslage (102; 146) ein Dichtelement (140) umfasst, das an einem äußeren Randbereich (134) der Platte (126; 148) angeordnet ist, um den gesamten äußeren Rand der Dichtungslage (102; 146) umläuft, ein Elastomermaterial umfasst und im montierten Zustand der Dichtung (100) den Spalt (144; 144, 156) zwischen der Dichtungslage (102; 146) und dem Bauteil (122; 120, 122), welches das erste metallische Material enthält, flüssigkeitsdicht abdichtet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung zur Anordnung zwischen zwei abzudichtenden Bauteilen, von denen mindestens eines ein erstes metallisches Material enthält, welches unedler ist als Aluminium, umfassend mindestens eine Dichtungslage mit einer Platte aus einem zweiten metallischen Material, welches edler ist als das erste metallische Material.
Eine solche Dichtung ist aus der DE 100 65 202 A1 bekannt.
Eine solche Dichtung kann insbesondere eine Zylinderkopfdichtung zur Anordnung zwischen einem Zylinderkopf und einem Motorblock eines Verbrennungsmotors sein, wobei beispielsweise der Motorblock eine Magnesium-Legierung enthält und die Zylinderkopfdichtung mindestens eine gesickte Funktionslage aufweist, die zur Gewährleistung einer ausreichenden Federelastizität der abdichtenden Sickenlinien eine Blechlage aus Federstahl umfaßt.
In dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen gilt ein metallisches Material als edler als ein anderes metallisches Material, wenn sein elektrochemisches Potential höher liegt als das elektrochemische Potential des anderen metallischen Materials.
Im folgenden werden beispielhaft einige Werte aus der elektrochemischen Spannungsreihe angegeben, wobei als Bezugsgröße (Nullpunkt) das Potential der Wasserstoffnormalelektrode dient:

– Mg/Mg²⁺ –2,37 V

– Al/Al³⁺ –1,66 V ohne Oxidhaut

–0,50 V mit Oxidhaut

– Zn/Zn²⁺ –0,76 V

– Cr/Cr –0,56 V

– Fe/Fe²⁺ –0,44 V

– Ni/Ni²⁺ –0,24 V.
Eisen mit einem elektrochemischen Potential von –0,44 V ist somit edler als Aluminium mit einem elektrochemischen Potential von –1,66 V, und Aluminium ist wiederum edler als Magnesium mit einem elektrochemischen Potential von –2,37 V.
Aufgrund seiner Stellung in der Spannungsreihe ist bei Magnesium und seinen Legierungen im Vergleich zu Aluminium und dessen Legierungen eine deutlich höhere Korrosionsneigung bei Kontakt mit Federstahl zu erwarten, zumal Aluminium häufig durch eine Haut aus Aluminiumoxid geschützt ist.
Wenn einerseits metallische Materialien mit unterschiedlichem elektrochemischem Potential in elektrisch leitendem Kontakt miteinander stehen und andererseits beide Materialien mit einem Elektrolyten (beispielsweise einem aus Wasser bestehenden Feuchtigkeitsfilm) in Kontakt stehen, kommt es zu Kontaktkorrosion.
Die DE 30 01 730 A1 offenbart eine Zylinderkopfdichtung, die aus drei metallischen Blechen besteht, die aufeinander festliegend gehalten sind, wobei die Dichtheit im Bereich von Wasser- und Öldurchtrittsöffnungen mit Hilfe von Schnüren oder Bändern aus elastomerem Werkstoff hergestellt ist, die mit dem mittleren Blech fest verbunden sind und im montierten Zustand der Dichtung den Spalt zwischen dem mittleren Blech und dem Motorblock bzw. den Spalt zwischen dem mittleren Blech und dem Zylinderkopf abdichten.
Die EP 1 136 731 A2 offenbart eine einlagige Dichtung zur Abdichtung eines Kettengehäuses an einem Motor, wobei ein elastisches Dichtelement am Rand einer Kettendurchtrittsöffnung der Dichtung angeordnet ist.
Die US 5,938,208 A offenbart eine Zylinderkopfdichtung aus gesickten Metallplatten, wobei die Sicken mit einer Beschichtung aus einem Kunststoffmaterial versehen sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche Kontaktkorrosion an den abzudichtenden Bauteilen verringert oder ganz vermeidet.
Diese Aufgabe wird bei einer Dichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Dichtungslage mit der Platte aus dem zweiten metallischen Material, welches edler ist als das erste metallische Material, ein Dichtelement umfasst, das an einem äußeren Randbereich der Platte angeordnet ist, um den gesamten äußeren Rand der Dichtungslage umläuft, ein Elastomermaterial umfasst und im montierten Zustand der Dichtung den Spalt zwischen der Dichtungslage und dem Bauteil, welches das erste metallische Material enthält, welches unedler ist als Aluminium, flüssigkeitsdicht abdichtet.
Der erfindungsgemäßen Lösung liegt das Konzept zugrunde, durch eine flüssigkeitsdichte Abdichtung des Spalts zwischen der Dichtungslage und dem Bauteil, welches das unedle metallische Material enthält, das Eindringen von Medien, die zu einer Korrosion des unedlen metallischen Materials führen können, in den Bereich zwischen der Dichtungslage und dem Bauteil, welches das unedle metallische Material enthält, zu verhindern. Wenn solche Medien, beispielsweise Spritzwasser, nicht von außen in den Zwischenraum zwischen der Dichtungslage und dem das unedle metallische Material enthaltenden Bauteil gelangen können, so steht kein Elektrolyt zur Bildung eines Korrosionselements zur Verfügung, und die Korrosion des das unedle metallische Material, insbesondere Magnesium, enthaltenden Bauteils kann verhindert werden.
Das erste metallische Material kann insbesondere Magnesium sein, und das zweite metallische Material, welches edler ist als das erste metallische Material, kann insbesondere ein Federstahl sein.
Um eine besonders zuverlässige Abdichtung des Spaltes durch das Dichtelement zu erzielen, wird vorzugsweise ein Elastomermaterial für das Dichtelement verwendet, welches relativ leicht verformbar ist.
Um zu vermeiden, daß dieses leicht verformbare Dichtelement beim Einspannen der Dichtung zwischen den abzudichtenden Bauteilen übermäßig verformt wird, wird das Dichtelement vorzugsweise im Kraftnebenschluß angeordnet.
Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Platte der Dichtungslage, an welcher das Dichtelement angeordnet ist, mit mindestens einer Sicke versehen ist, die eine Beschichtung aufweist, welche ein Elastomermaterial enthält, wobei das Material der Beschichtung der Sicke unter Einwirkung einer Druckkraft schwerer verformbar ist als das Material des Dichtelements. Hierdurch wird erreicht, daß die Sicke im Krafthauptschluß und das Dichtelement im Kraftnebenschluß liegt.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, daß die Platte der Dichtungslage mit mindestens einer Sicke versehen ist, die eine Beschichtung aufweist, welche ein Elastomermaterial enthält, wobei das Material der Beschichtung eine höhere Shore-Härte aufweist als das Material des Dichtelements.
Das Vorsehen einer Sicke mit einer Beschichtung, deren Material eine höhere Shore-Härte und/oder eine schwerere Verformbarkeit aufweist als das Material des Dichtelements, ist besonders zur Anwendung bei Dichtungen geeignet, welche nur eine einzige Dichtungslage umfassen.
Um zu vermeiden, daß sich an der Außenseite des Dichtelements ein Tropfen aus einem korrosionsfördernden Medium, beispielsweise aus Spritzwasser, bildet, welcher mit der Dichtungslage und mit dem das unedle metallische Material enthaltenden Bauteil in Kontakt steht, erstreckt sich das Dichtelement vorzugsweise mindestens bis zu einem äußeren Rand der Dichtungslage, an welcher das Dichtelement angeordnet ist.
Aus demselben Grund ist es von Vorteil, wenn sich das Dichtelement mindestens bis zu einem äußeren Rand einer Dichtfläche des abzudichtende Bauteils, mit dem das Dichtelement im montierten Zustand der Dichtung in Kontakt steht, erstreckt.
Um die Tropfenbildung besonders wirksam zu vermeiden, ist es günstig, wenn das Dichtelement seitlich über einen äußeren Rand einer Dichtfläche des abzudichtenden Bauteils, mit dem das Dichtelement im montierten Zustand der Dichtung in Kontakt steht, übersteht.
Besonders günstig ist es, wenn das Dichtelement seitlich um mindestens ungefähr 1 mm, vorzugsweise um mindestens ungefähr 2 mm, über den äußeren Rand der Dichtfläche übersteht.
Andererseits ist es von Vorteil, wenn das Dichtelement seitlich um höchstens ungefähr 10 mm, vorzugsweise um höchstens ungefähr 6 mm, über den äußeren Rand der Dichtfläche übersteht.
Ferner ist es besonders vorteilhaft, wenn das Dichtelement einen äußeren Rand der metallischen Platte der Dichtungslage umgreift, weil auf diese Weise besonders wirksam vermieden wird, daß sich am äußeren Rand der Dichtung Tropfen aus korrosionsförderndem Medium bilden, welche mit der metallischen Platte der Dichtungslage, an der das Dichtelement angeordnet ist, und mit dem das unedle Metall enthaltenden Bauteil in Kontakt stehen.
Aus demselben Grund ist es von Vorteil, wenn die Platte der Dichtungslage seitlich über einen äußeren Rand einer Dichtfläche des abzudichtenden Bauteils, mit dem das Dichtelement im montierten Zustand der Dichtung in Kontakt steht, übersteht.
Um eine ausreichende Verformbarkeit des Dichtelements für eine wirksame Abdichtung des Spalts zwischen der Dichtungslage und dem das unedle Metall enthaltenden Bauteil zu gewährleisten, weist das Dichtelement vor der Montage der Dichtung vorteilhafterweise eine Höhe von mindestens ungefähr 100 μm, vorzugsweise von mindestens ungefähr 250 μm, auf.
Andererseits ist es günstig, wenn das Dichtelement vor der Montage der Dichtung eine Höhe von höchstens ungefähr 600 μm, vorzugsweise von höchstens ungefähr 450 μm, aufweist.
Zum Erzielen einer guten Mikroabdichtung an der Kontaktfläche zwischen dem Dichtelement und dem das unedle Metall enthaltenden Bauteil ist es günstig, wenn das Dichtelement eine vergleichsweise geringe Shore-Härte von höchstens ungefähr 100, vorzugsweise von höchstens ungefähr 70, aufweist.
Zur Vermeidung von Kontaktkorrosion ist es ferner günstig, wenn ein möglicher Stromfluß zwischen dem das unedle Metall enthaltenden Bauteil und der Dichtungslage mit dem Dichtelement unterbunden wird.
Deshalb weist das Dichtelement vorzugsweise eine elektrische Isolationswirkung auf.
Das Dichtelement kann neben dem Elastomermaterial noch weitere Bestandteile enthalten.
Die erfindungsgemäße Dichtung ist jedoch besonders einfach herstellbar, wenn das Dichtelement vollständig aus dem Elastomermaterial gebildet ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, daß das Dichtelement einen additionsvernetzten Silikonkautschuk und/oder einen kondensationsvernetzten Silikonkautschuk enthält.
Wenn die Dichtung mindestens eine erste Dichtungslage und eine zweite Dichtungslage, die jeweils eine metallische Platte umfassen, umfaßt, so kann das Dichtelement in besonders einfacher und wirksamer Weise in den Kraftnebenschluß gelegt werden, indem vorgesehen ist, daß die Platte der ersten Dichtungslage einen äußeren Randbereich aufweist, der seitlich über einen äußeren Rand der Platte der zweiten Dichtungslage übersteht, und daß das Dichtelement an der der zweiten Dichtungslage zugewandten Seite des äußeren Randbereichs der ersten Dichtungslage angeordnet ist.
Wenn die erfindungsgemäße Dichtung zusätzlich eine dritte Dichtungslage umfaßt, die eine metallische Platte umfaßt, so kann vorgesehen sein, daß der äußere Randbereich der Platte der ersten Dichtungslage seitlich über einen äußeren Rand der Platte der dritten Dichtungslage übersteht und dass an der der dritten Lage zugewandten Seite des äußeren Randbereichs ein entsprechend dem Dichtungselement ausgebildetes zweites Dichtelement angeordnet ist, welches ein Elastomermaterial umfasst und im montierten Zustand der Dichtung den Spalt zwischen der ersten Dichtungslage und einem der abzudichtenden Bauteile flüssigkeitsdicht abdichtet.
Anspruch 24 ist auf eine Bauteilgruppe gerichtet, welche ein erstes Bauteil und eine zweites Bauteil, wobei mindestens eines der Bauteile ein metallisches Material enthält, welches unedler ist als Aluminium, und eine zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil angeordnete erfindungsgemäße Dichtung umfasst.
Anspruch 25 ist auf die Verwendung einer erfindungsgemäßen Dichtung zur Anordnung zwischen zwei abzudichtenden Bauteilen, von denen mindestens eines ein metallisches Material enthält, welches unedler ist als Aluminium, gerichtet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine ausschnittsweise Draufsicht auf eine Zylinderkopfdichtung von unten;
2 einen schematischen Schnitt durch die Dichtung aus 1 und durch zwei an die Dichtung angrenzende Bauteile (Motorblock und Zylinderkopf) in einem Randbereich der Zylinderkopfdichtung;
3 einen der 2 entsprechenden schematischen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Zylinderkopfdichtung, welche drei Dichtungslagen und an beiden Seiten der Dichtungsplatte der mittleren Lage jeweils ein Dichtungselement aus einem Elastomermaterial umfaßt;
4 einen der 2 entsprechenden schematischen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Dichtung, welche nur eine einzige Dichtungslage umfaßt, die an beiden Seiten ihrer Dichtungsplatte mit jeweils einem Dichtelement aus einem Elastomermaterial versehen ist und benachbart zu den Dichtelementen eine Sicke mit einer Beschichtung aus einem Elastomermaterial, welches weniger leicht verformbar ist als das Elastomermaterial der Dichtelemente, aufweist.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Eine in den 1 und 2 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete Zylinderkopfdichtung weist beispielsweise einen zweilagigen Aufbau auf, mit einer oberen Funktionslage 102 und einer unteren Funktionslage 104.
Die Zylinderkopfdichtung 100 weist mehrere Durchgangsöffnungen, beispielsweise Brennraum-Durchgangsöffnungen 106 und Fluid-Durchgangsöffnungen 110 sowie Befestigungsmittel-Durchgangsöffnungen 112, auf.
Zur Abdichtung dieser Durchgangsöffnungen sind die Funktionslagen 102, 104 der Zylinderkopfdichtung 100 mit Sicken 114 versehen, welche die jeweilige Durchgangsöffnung umgeben.
Ferner sind die Funktionslagen 102, 104 mit zusätzlichen Sicken 116 versehen, welche zwischen den Befestigungsmittel-Durchgangsöffnungen 112 einerseits und den die Brennraum-Durchgangsöffnungen 106 umgebenden Sicken 114 andererseits verlaufen und sämtliche Brennraum-Durchgangsöffnungen 106 der Zylinderkopfdichtung 100 umschließen.
Die Sicken 114 und 116 können als Vollsicke (mit einem Querschnitt, der einem abgeflachten U entspricht) oder als Halbsicke (mit einem Querschnitt, der einem abgeflachten Z entspricht) ausgebildet sein.
Bei den in 2 dargestellten Sicken 114 handelt es sich um Vollsicken mit einem zentralen Sickenkamm 115 und seitliche Begrenzungen der Sicken bildenden Sickenfüßen 117.
Bei den in 2 dargestellten Sicken 116 handelt es sich um Halbsicken mit einem inneren Sickenrand 118 und einem äußeren Sickenrand 119.
Die Zylinderkopfdichtung 100 wird zwischen einem ersten Bauteil 120, beispielsweise einem Zylinderkopf, welches beispielsweise aus einer Aluminium-Legierung gebildet ist, und einem zweiten Bauteil 122, beispielsweise einem Motorblock, welches zumindest abschnittsweise aus einer Magnesium-Legierung gebildet ist, angeordnet und bildet zusammen mit den Bauteilen 120 und 122 eine Bauteilgruppe 124.
Damit die Sicken 114 und 116 in einfacher Weise in die Funktionslagen 102 beziehungsweise 104 eingeprägt werden können und im Betrieb des Motors ausreichende federelastische Eigenschaften aufweisen, umfassen die Funktionslagen 102 und 104 jeweils eine metallische Platte 126 bzw. 128 aus Federstahl.
Wie aus 2 zu ersehen ist, erstreckt sich die metallische Platte 128 der unteren Funktionslage 104, welche im montierten Zustand der Zylinderkopfdichtung 100 an dem zweiten Bauteil 122 anliegt, nicht bis zu dem äußeren Rand 130 der der Zylinderkopfdichtung 100 zugewandten Dichtfläche 132 des zweiten Bauteils 122, sondern endet in einem Abstand von mehreren Millimetern vor diesem äußeren Rand 130.
Die metallische Platte 126 der oberen Funktionslage 102 weist hingegen einen äußeren Randbereich 134 auf, welcher über den äußeren Rand 136 der metallischen Platte 128 der unteren Funktionslage 104 und über den äußeren Rand 130 der Dichtfläche 132 des zweiten Bauteils 122 seitlich übersteht.
An der dem zweiten Bauteil 122 zugewandten Unterseite 138 des Randbereichs 134 ist ein Dichtelement 140 aus einem Elastomermaterial angeordnet, welches die Gestalt einer sich längs des äußeren Randes 142 der metallischen Platte 126 erstreckenden Dichtraupe mit einem (im ungepreßten Zustand der Zylinderkopfdichtung 100) im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist und sich nach außen bis an den äußeren Rand 142 der metallischen Platte 126 erstreckt.
Das Dichtelement 140 erstreckt sich längs des äußeren Randes 142 um den gesamten Umfang der oberen Funktionslage 102.
Das Dichtelement 140 weist eine (senkrecht zu den Hauptflächen der metallischen Platte 126 gemessene) Höhe von ungefähr 250 μm bis ungefähr 450 μm auf. In 2 ist das Dichtelement 140 im Vergleich zu den metallischen Platten 126 und 128, welche Dicken im Bereich von ungefähr 0,2 mm bis ungefähr 0,3 mm aufweisen, stark überhöht gezeichnet.
Seine größte Höhe erreicht das Dichtelement 140 an der Stelle, an welcher es im montierten Zustand der Zylinderkopfdichtung 100 an dem äußeren Rand 130 des zweiten Bauteils 122 anliegt.
Durch die leichte elastische Verformbarkeit des Dichtelements 140 dichtet das Dichtelement 140, welches im montierten Zustand der Zylinderkopfdichtung 100 gegen die Dichtfläche 132 des zweiten Bauteils 122 gepreßt wird, den Spalt 144 zwischen der oberen Funktionslage 102 und dem zweiten Bauteil 122 flüssigkeitsdicht ab, so daß kein Spritzwasser von außen in diesen Spalt 144 eindringen kann.
Ferner wirkt das Dichtelement 140, welches aus einem elektrisch nicht-leitenden Elastomermaterial gebildet ist, als elektrischer Isolator zwischen dem zweiten Bauteil 122 und der metallischen Platte 126 der oberen Funktionslage 102, so daß ein möglicher Stromfluß zwischen dem Magnesium enthaltenden zweiten Bauteil 122 und der metallischen Platte 126 der oberen Funktionslage 102 unterbunden wird. Das Dichtelement 140 dient somit als sogenannter „ionischer Isolator”.
Durch die Abdichtwirkung gegenüber von außen eindringendem Spritzwasser und die elektrische Isolationswirkung des Dichtelements 140 wird verhindert, daß es zu einer Spaltkorrosion der Magnesium-Legierung des zweiten Bauteils 122 kommt.
Ferner wird dadurch, daß das Element 140 über den äußeren Rand 130 der Dichtfläche 132 des zweiten Bauteils 122 hinaus übersteht, und zwar um vorzugsweise ungefähr 2 mm bis ungefähr 5 mm, verhindert, daß sich im äußeren Randbereich des zweiten Bauteils 122 Wassertropfen bilden können, welche bis zu der metallischen Platte 126 der oberen Funktionslage 102 reichen. Solche Tropfen, die gleichzeitig mit der Magnesium-Legierung des zweiten Bauteils 122 und dem Federstahl der metallischen Platte 126 in Verbindung stehen würden, könnten ebenfalls zu einer Korrosion der Magnesium-Legierung führen.
Um die Ausbildung solcher korrosionsfördernder Flüssigkeitstropfen zu vermeiden, kann insbesondere vorgesehen sein, daß das Dichtelement 140 nicht am äußeren Rand 142 der metallischen Platte 126 endet, sondern diesen äußeren Rand 142 umgreift.
Als vergleichsweise leicht verformbares, elektrisch isolierendes Elastomermaterial für das Dichtelement 140 kann beispielsweise ein Silikonkautschuk verwendet werden.
Geeignet ist insbesondere ein additionsvernetzender Silikonkautschuk, welcher als Vernetzer H-Siloxan enthält und unter der Bezeichnung „Elastosil” von der Firma Wacker Polymer Systems GmbH & Co. KG, Johannes-Hess-Straße 24, in 84489 Bughausen, Deutschland, vertrieben wird. Dieser Silikonkautschuk weist im vernetzten Zustand eine Shore-Härte von ungefähr 50 auf.
Alternativ oder ergänzend zu einem additionsvernetzenden Silikonkautschuk kann auch ein kondensationsvernetzender Silikankautschuk verwendet werden.
Bei der Montage der vorstehend beschriebenen Zylinderkopfdichtung 100 liegen die Sicken 114 und 116 der Funktionslagen 102 und 104 im Krafthauptschluß, während das Dichtelement 140 aufgrund des Umstands, daß der äußere Rand 136 der metallischen Platte 128 der unteren Funktionslage 104 gegenüber dem äußeren Rand 142 der metallischen Platte 126 der oberen Funktionslage 102 zurückgezogen ist, im Kraftnebenschluß liegt. Hierdurch wird eine übermäßige Verformung des vergleichsweise leicht verformbaren und weichen Dichtelements 140 vermieden.
Eine in 3 dargestellte zweite Ausführungsform einer Zylinderkopfdichtung 100 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform dadurch, daß die Zylinderkopfdichtung außer der oberen Funktionslage 102 und der unteren Funktionslage 104 noch eine zwischen den beiden Funktionslagen angeordnete Trägerlage 146 umfaßt, die ebenfalls eine metallische Platte 148 aufweist, welche jedoch nicht mit Sicken versehen ist und darum nicht aus Federstahl gebildet sein muß, sondern aus einem anderen Stahlblech gefertigt sein kann.
Wie aus 3 zu ersehen ist, enden die metallischen Platten 126 und 128 der beiden Funktionslagen im Abstand vor dem äußeren Rand 130 der Dichtfläche 132 des zweiten Bauteils 122 und im Abstand vor dem äußeren Rand 150 der Dichtfläche 152 des ersten Bauteils 120, während die metallische Platte 148 der Trägerlage 146 einen äußeren Randbereich 134 aufweist, der sich seitlich über die äußeren Ränder 142 und 136 der Funktionslagen 102 bzw. 104 und über die äußeren Ränder 130 und 150 des zweiten Bauteils 122 bzw. des ersten Bauteils 120 hinaus erstreckt.
Auf beiden Hauptflächen des Randbereichs 134 ist jeweils ein Dichtelement 140 aus einem Elastomermaterial angeordnet. Diese beiden Dichtelemente 140, welche entsprechend dem Dichtelement 140 der ersten Ausführungsform ausgebildet sind, sind an ihren äußeren Rändern durch einen den äußeren Rand 154 der metallischen Platte 148 der Trägerlage 146 überdeckenden Steg miteinander verbunden, so daß das aus den beiden Teil-Dichtelementen 140 gebildete Gesamt-Dichtelement 140' den äußeren Randbereich 134 der metallischen Platte 148 vollständig umschließt.
Im montierten Zustand dieser Ausführungsform der Zylinderkopfdichtung 100 dichtet das untere Dichtelement 140a den Spalt 144 zwischen der Trägerlage 146 und dem zweiten Bauteil 122 ab, während das obere Dichtelement 140b den Spalt 156 zwischen der Trägerlage 146 und dem ersten Bauteil 120 flüssigkeitsdicht gegen das Eindringen von Spritzwasser abdichtet.
Durch die symmetrische Ausgestaltung des Gesamt-Dichtelements 140' dieser zweiten Ausführungsform einer Zylinderkopfdichtung 100 wird eine Spaltkorrosion auch dann wirksam verhindert, wenn sowohl das zweite Bauteil 122 als auch das erste Bauteil 120 ein unedles Metall, wie beispielsweise Magnesium, enthalten.
Ferner bietet sich die vorstehend beschriebene symmetrische Ausgestaltung des Gesamt-Dichtelements 140' insbesondere dann an, wenn die Zylinderkopfdichtung 100 insgesamt spiegelsymmetrisch zu der Trägerlage 146 ausgebildet ist und auch in um 180° gedrehter Lage verwendbar sein soll.
Im übrigen stimmt die zweite Ausführungsform einer Zylinderkopfdichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 4 dargestellte dritte Ausführungsform einer Zylinderkopfdichtung 100 unterscheidet sich von den beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen dadurch, daß diese Zylinderkopfdichtung 100 nur eine einzige Funktionslage 102 und keine weitere Lage aufweist.
Die Funktionslage 102 umfaßt eine metallische Platte 126 aus Federstahl, welche mit Sicken 114 und 116 versehen ist.
Ein äußerer Randbereich 134 der metallischen Platte 126 steht seitlich über den äußeren Rand 130 der Dichtfläche 132 des zweiten Bauteils 122 und über den äußeren Rand 150 der Dichtfläche 152 des ersten Bauteils 120 über.
Dieser äußere Randbereich 134 ist sowohl an seiner Unterseite 138 als auch an seiner Oberseite 158 mit jeweils einem Dichtelement 140 aus einem Elastomermaterial versehen, wobei diese beiden Dichtelemente 140 durch einen den äußeren Rand 142 der Funktionslage 102 überdeckenden Steg 160 aus einem Elastomermaterial miteinander verbunden sind und somit ein zusammenhängendes Gesamt-Dichtelement 140' bilden, welches den äußeren Rand 142 der metallischen Platte 126 umgreift und den äußeren Randbereich 134 der metallischen Platte 126 vollständig einschließt.
Die Dichtelemente 140 weisen vorzugsweise einen gegenüber einem halbkreisförmigen Querschnitt abgeflachteren Querschnitt auf.
Im montierten Zustand der Zylinderkopfdichtung 100 dichtet das untere Dichtelement 140a den Spalt 144 zwischen der Funktionslage 102 und dem zweiten Bauteil 122 flüssigkeitsdicht ab, während das obere Dichtelement 140 den Spalt 156 zwischen der Funktionslage 102 und dem ersten Bauteil 120 flüssigkeitsdicht gegen das Eindringen von Spritzwasser abdichtet.
Um das Gesamt-Dichtelement 140' der dritten Ausführungsform einer Zylinderkopfdichtung 100 in den Kraftnebenschluß zu legen, ist die in der Nähe des Gesamt-Dichtelements 140' verlaufende Sicke 116 beidseitig mit einer Beschichtung 162 aus einem Elastomermaterial versehen, welches weniger leicht verformbar ist und eine größere Shore-Härte aufweist als das Elastomermaterial, aus dem die Dichtelemente 140 gebildet sind.
Durch diese Maßnahme wird vermieden, daß die Dichtelemente 140 beim Verspannen der Bauteile 120, 122 gegeneinander übermäßig verformt wird.
Als Material für diese Beschichtung 162 der Sicke 116 ist beispielsweise ein Nitrilbutadienkautschuk (NBR) geeignet.
Eine geeignete Zusammensetzung einer Beschichtungsmasse zur Herstellung der Beschichtung 162 ist die folgende:

– 100 Gewichtsteile NBR-Polymer;
– 50 Gewichtsteile Ruß;
– 150 Gewichtsteile Füllstoffe, beispielsweise Calciumsilikat;
– 5 Gewichtsteile Vulkanisationshilfsmittel;
– 15 Gewichtsteile Phenolharz; und
– 900 Gewichtsteile Butoxyl (als Lösemittel).

Die Dicke der Beschichtung 162 beträgt vorzugsweise ungefähr 6 μm bis ungefähr 100 μm.
Im übrigen stimmt die dritte Ausführungsform einer Zylinderkopfdichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit den beiden ersten Ausführungsformen überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Die Dichtelemente 140 und die Beschichtungen 162 der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen einer Zylinderkopfdichtung 100 werden vorzugsweise mittels eines Musterdruckverfahrens, insbesondere mittels eines Siebdruckverfahrens oder eines Schablonendruckverfahrens, auf die jeweilige metallische Platte aufgebracht.

Claims

Dichtung zur Anordnung zwischen zwei abzudichtenden Bauteilen (120, 122), von denen mindestens eines ein erstes metallisches Material enthält, welches unedler ist als Aluminium, umfassend mindestens eine Dichtungslage (102; 146) mit einer Platte (126; 148) aus einem zweiten metallischen Material, welches edler ist als das erste metallische Material, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungslage (102; 146) ein Dichtelement (140) umfasst, das an einem äußeren Randbereich (134) der Platte (126; 148) angeordnet ist, um den gesamten äußeren Rand der Dichtungslage (102; 146) umläuft, ein Elastomermaterial umfasst und im montierten Zustand der Dichtung (100) den Spalt (144; 144, 156) zwischen der Dichtungslage (102; 146) und dem Bauteil (122; 120, 122), welches das erste metallische Material enthält, flüssigkeitsdicht abdichtet.
Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (126; 148) der Dichtungslage (102; 146) mit mindestens einer Sicke (116) versehen ist, die eine Beschichtung (162) aufweist, welche ein Elastomermaterial enthält, wobei das Material der Beschichtung (162) unter Einwirkung einer Druckkraft schwerer verformbar ist als das Material des Dichtelements (140).
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (126; 148) der Dichtungslage (102; 146) mit mindestens einer Sicke (116) versehen ist, die eine Beschichtung (162) aufweist, welche ein Elastomermaterial enthält, wobei das Material der Beschichtung (162) eine höhere Shore-Härte aufweist als das Material des Dichtelements (140).
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Dichtelement (140) mindestens bis zu einem äußeren Rand (142; 154) der Dichtungslage (102; 146) erstreckt.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Dichtelement (140) mindestens bis zu einem äußeren Rand (130; 130, 150) einer Dichtfläche (132; 132, 152) des abzudichtenden Bauteils (122; 120, 122), mit dem das Dichtelement (140) im montierten Zustand der Dichtung (100) in Kontakt steht, erstreckt.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (140) seitlich über einen äußeren Rand (130; 130, 150) einer Dichtfläche (132; 132, 152) des abzudichtenden Bauteils (122; 120, 122), mit dem das Dichtelement (140) im montierten Zustand der Dichtung (100) in Kontakt steht, übersteht.
Dichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (140) seitlich um mindestens ungefähr 1 mm, vorzugsweise um mindestens ungefähr 2 mm, über den äußeren Rand (130; 130, 150) der Dichtfläche (132; 132, 152) übersteht.
Dichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (140) seitlich um höchstens ungefähr 10 mm, vorzugsweise um höchstens ungefähr 6 mm, über den äußeren Rand (130; 130, 150) der Dichtfläche (132; 132, 152) übersteht.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (140) einen äußeren Rand (142; 154) der metallischen Platte (126; 148) der Dichtungslage (102; 146) umgreift.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (126; 148) der Dichtungslage (102; 146) seitlich über einen äußeren Rand (130; 130, 150) einer Dichtfläche (132; 132, 152) des abzudichtenden Bauteils (122; 120, 122), mit dem das Dichtelement (140) im montierten Zustand der Dichtung (100) in Kontakt steht, übersteht.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (140) vor der Montage der Dichtung (100) eine Höhe von mindestens ungefähr 100 μm, vorzugsweise von mindestens ungefähr 250 μm, aufweist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (140) vor der Montage der Dichtung (100) eine Höhe von höchstens ungefähr 600 μm, vorzugsweise von höchstens ungefähr 450 μm, aufweist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (140) eine Shore-Härte von höchstens ungefähr 100, vorzugsweise von höchstens ungefähr 70, aufweist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (140) eine elektrische Isolationswirkung aufweist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (140) vollständig aus einem Elastomermaterial gebildet ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (140) einen additionsvernetzten Silikonkautschuk enthält.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (140) einen kondensationsvernetzten Silikonkautschuk enthält.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung 100 mindestens eine erste Dichtungslage (102; 146) und eine zweite Dichtungslage (104; 102, 104), die jeweils eine metallische Platte (126, 128; 148) umfassen, umfasst, dass die Platte (126; 148) der ersten Dichtungslage (102; 146) einen äußeren Randbereich (134) aufweist, der seitlich über einen äußeren Rand (136; 136, 142) der Platte (128; 128, 126) der zweiten Dichtungslage (104; 102, 104) übersteht, und dass das Dichtelement (140) an der der zweiten Lage (104; 102, 104) zugewandten Seite des äußeren Randbereichs (134) angeordnet ist.
Dichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (100) eine dritte Dichtungslage (102) umfasst, die eine metallische Platte (126) umfasst, dass der äußere Randbereich (134) der Platte (148) der ersten Dichtungslage (146) seitlich über einen äußeren Rand (142) der Platte (126) der dritten Dichtungslage (102) übersteht und dass an der der dritten Lage zugewandten Seite des äußeren Randbereichs (134) ein entsprechend dem Dichtelement (140) ausgebildetes zweites Dichtelement (140) angeordnet ist, welches ein Elastomermaterial umfasst und im montierten Zustand der Dichtung (100) den Spalt zwischen der ersten Dichtungslage (146) und einem der abzudichtenden Bauteile (120) flüssigkeitsdicht abdichtet.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (100) einlagig ausgebildet ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (100) zweilagig ausgebildet ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (100) dreilagig ausgebildet ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (100) als eine Zylinderkopfdichtung ausgebildet ist.
Bauteilgruppe, umfassend ein erstes Bauteil (120) und ein zweites Bauteil (122), wobei mindestens eines der Bauteile (120, 122) ein metallisches Material enthält, welches unedler ist als Aluminium, und eine zwischen dem ersten Bauteil (120) und dem zweiten Bauteil (122) angeordnete Dichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 23.
Verwendung einer Dichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 23 zur Anordnung zwischen zwei abzudichtenden Bauteilen (120, 122), von denen mindestens eines (120, 122) ein metallisches Material enthält, welches unedler ist als Aluminium.