DE102004061964B4

DE102004061964B4 - Flachdichtung

Info

Publication number: DE102004061964B4
Application number: DE200410061964
Authority: DE
Inventors: Manfred Klinner; Rolf Schwarzer
Original assignee: Federal Mogul Sealing Systems GmbH
Current assignee: Federal Mogul Sealing Systems GmbH
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: DE102004061964A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von ringsegmentartig ausgebildeten Stopperelementen (4) unterschiedlicher Dicke zum Einsatz im Bereich mindestens einer Durchgangsöffnung (2) einer mindestens einlagigen Flachdichtung, indem an mindestens zwei unterschiedlich dicken Metallkörpern (10, 11) nach außen weisende unterschiedliche Umfangslängen aufweisende Ansätze (12, 13) erzeugt, die überstehenden Ansätze (12, 13) aus den Metallkörpern (10, 11) herausgetrennt und zur Bildung eines segmentartig aufgebauten, im Umfangsrichtung sich erstreckenden Stopperelementes (4) mit der jeweiligen Lage (7, 9) der Flachdichtung in Wirkverbindung gebracht werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ringsegmentartig ausgebildeten Stopperelementen.
Durch die US 2003/0168818 A ist eine Zylinderkopfdichtung bekannt geworden, die ein Stopperelement beinhaltet, das, in Umfangsrichtung gesehen, variable Dicken aufweist. Zur Erstellung der in Umfangsrichtung variablen Dicken werden Prägeschritte zur Erzielung von Vertiefungen und/oder Erhöhungen eingesetzt, die als aufwändig anzusehen sind. Da es sich bei diesen variablen Dickenunterschieden zum Teil um nicht mit dem Auge erkennbare Dickenunterschiede handelt, ist es auch schwierig, diese Stopperelemente sinnvoll so zu positionieren, dass sie optimal wirken können.
Durch die JP 3-71155 A ist eine Zylinderkopfdichtung bekannt geworden, bei welcher ein ringförmig ausgebildetes Stopperelement zum Einsatz gelangt, auf welchem partiell Ringsegmente gleicher Dicke aufgebracht werden. Auch hier erscheint der Material- und Arbeitsaufwand groß, um die entsprechende Wirkung bezüglich einer gleichmäßigen Pressungsverteilung realisieren zu können.
Aus der auf eine Anmeldung mit älterem Zeitrang zurückgehenden EP 1 635 093 A1 ist eine Zylinderkopfdichtung zu entnehmen, mit einer mindestens im Wesentlichen metallischen Dichtungsplatte, welche mindestens eine Metallblechlage, mindestens eine Brennraumdurchgangsöffnung, eine in einer Metalllage ausgebildete, die Brennraumdurchgangsöffnung in sich geschlossen umgebende, elastisch höhenverformbare Abdichtsicke und – bezogen auf die letztere – sowohl radial innerhalb, als auch radial außerhalb der Abdichtsicke eine die Dickenverformung begrenzende, die Brennraumdurchgangsöffnung mindestens teilweise umgebende Verformungsbegrenzungsvorrichtung aufweist, die – in einer Draufsicht auf die Dichtungsplatte – der Abdichtsicke benachbart und in einer Metalllage durch eine solche Verformung der letzteren ausgebildet ist, dass die Metalllage in mindestens einer ihrer Hauptoberflächen im Bereich der Verformungsbegrenzungsvorrichtung mindestens eine Erhebung aufweist und die Gesamtdicke der Metalllage im Bereich der Verformungsbegrenzungsvorrichtung größer ist, als die originäre Dicke der Metalllage.
Die WO 2004/076893 A1 beschreibt eine Zylinderkopf-Flachdichtung mit mindestens einer metallischen Lage, in der mindestens eine Zylinderdurchgangsöffnung und mindestens eine weitere Durchgangsöffnung vorgesehen ist, wobei ein erster Verformungsbegrenzer zumindest bereichsweise um jeweils mindestens eine Zylinderdurchgangsöffnung herum und auf der der Zylinderdurchgangsöffnung abgewandten Seite des ersten Verformungsbegrenzers eine durchgehend um die Zylinderdurchgangsöffnung herumlaufende Sicke zu Dichtzwecken ausgebildet ist.
Der EP 0 809 051 A1 ist eine Mehrlagenmetalldichtung für eine Brennkraftmaschine mit mehreren. Zylinderbohrungen zu entnehmen, mit einer ersten Metallplatte, beinhaltend einen Basisabschnitt, der sich im Wesentlichen durch einen gesamten Bereich der Dichtung erstreckt, mehreren ersten Löchern, die in dem Basisabschnitt ausgebildet sind und den Zylinderbohrungen des Motors entsprechen; wenigstens einem Zwischenabschnitt, der zwischen den ersten Löchern angeordnet ist; mehreren gebogenen Abschnitten, die sich von dem Basisabschnitt erstrecken, wobei jeder gebogene Abschnitt jeweils ein erstes Loch definiert und mehreren Flanschen, wobei sich jeder Flansch von jeweils einem gebogenen Abschnitt erstreckt und über dem Basisabschnitt angeordnet ist, mehreren ringförmigen Platten, wobei jede ringförmige Platte jeweils zwischen einem Flansch und dem Basisabschnitt angeordnet ist, einer zweiten Metallplatte, die über dem Basisabschnitt an einer Seite angeordnet ist, an der die Flansche gelegen sind. Jede ringförmige Platte weist wenigstens einen flachen Abschnitt und wenigstens einen begrenzten Wulstabschnitt entlang des Umfangs der ringförmigen Platte auf, wobei der wenigstens eine begrenze Wulstabschnitt nur am Zwischenabschnitt angeordnet ist.
Die EP 0 877 183 A2 beschreibt eine metallische Zylinderkopfdichtung für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Deckblech und einem Beilageblech, die übereinander angeordnet und mit einer oder mehreren nebeneinander angeordneten Öffnungen, entsprechend den Brennkammern der Brennkraftmaschine versehen sind, wobei in dem wenigstens einen Deckblech um jede Öffnung herum mit Abstand zu dieser unter Belassung eines geraden Blechabschnitts im Öffnungsrandbereich eine zum Trägerblech weisende Sicke vorgesehen ist, die durch einen äußeren und einen inneren Verformungsbegrenzer geschützt ist. Außerhalb des Bereichs der jeweiligen Sicke endet das Beilageblech. Zur Bildung des äußeren Verformungsbegrenzers ist eine Überlappung mit einem den inneren Verformungsbegrenzer tragenden Ring vorgesehen.
Schließlich offenbart die DE 601 15 675 T2 eine Zylinderkopfdichtung mit mindestens einer einer Brennkammer entsprechenden Öffnung, die einerseits einen Stapel aus mindestens einem Blech mit einer um die Öffnung herum ausgebildeten Rippe und aus mindestens einem als Unterlegscheibe dienenden Blech und andererseits eine Stopper genannte Unterlegscheibe aufweist, die vorgesehen ist, um das Verpressen der Rippe zu begrenzen, wobei der Stopper und das als Unterlegscheibe dienende Blech stumpf angeordnet sind, Verbindungsmittel aufweisen. Ferner wird ein Verfahren zur Befestigung des Stoppers am als Unterlegscheibe dienenden Blech in einer Zylinderkopfdichtung beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines neuartigen Stopperelement vorzuschlagen, das einfach herstellbar und im Bereich der Durchgangsöffnung einer Flachdichtung positionierbar sein soll, dergestalt, dass um die Durchgangsöffnung der Flachdichtung herum im Wesentlichen gleiche Anpresskräfte realisierbar sind.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dem zugehörigen Unteranspruch zu entnehmen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Stopperelemente werden in den gegenständlichen Ansprüchen beschrieben.
Flachdichtungen, insbesondere Zylinderkopfdichtungen, sind bezüglich ihrer Anwendungsbereiche unterschiedlich ausgebildet, so dass für jeden Anwendungsfall unterschiedliche Pressungsverhältnisse im Bereich der jeweiligen Durchgangsöffnung gegeben sind. Dem kann durch den Erfindungsgegenstand dadurch Rechnung getragen werden, dass die Umfangslangen der Ringsegmente variabel gehalten werden, wobei in pressungsschwachen Bereichen, wie sie beispielsweise zwischen Schraubenlöchern gegeben sind, Ringsegmente größerer Dicke als im Bereich der Schraubendurchgangslöcher angeordnet werden.
Zum Einsatz gelangt somit ein in Umfangsrichtung aufgelöstes Stopperelement, wobei die einzelnen Segmente, in Umfangsrichtung gesehen, mit vorgebbarem Abstand zueinander angeordnet und fest mit mindestens einer Lage der Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, verbunden sind.
Mit dem Erfindungsgegenstand können somit unterschiedliche Topographien um den Umfang der Durchgangsöffnung, insbesondere der Brennraumdurchgangsöffnung, erzeugt werden, wobei im Bedarfsfall die Topographien sich von Durchgangsöffnung zu Durchgangsöffnung unterscheiden können.
Wie bereits angesprochen, stehen die Stopperelemente mit mindestens einer Lage der Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, in Wirkverbindung, wobei hier neben dem Schweißen auch eine Klebverbindung denkbar ist.
Ähnlich wie beim Stand der Technik können die aus Segmenten gebildeten Stopperelemente radial vor einer Sicke im Bereich mindestens einer Lage der Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, positioniert werden, wobei die konkrete Topographie der Dicken dem jeweiligen Anwendungsfall anzupassen ist.
Die Metallkörper sind, einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, durch Scheiben- oder Ringprofile gebildet, wobei die Ansätze durch Stanzen erzeugt werden und die Vereinzelung der einzelnen Ringsegmente durch Ausstanzen aus dem Scheiben- oder Ringprofil durchgeführt wird.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
1 Prinzipskizze eines Schraubendurchgangslöcher aufweisenden Bereiches einer Flachdichtung, beinhaltend ein segmentartig ausgebildetes Stopperelement;
2a/b bis 6a/b Verschiedene Querschnitte durch brennraumnahe Bereiche einer Zylinderkopfdichtung;
7 Prinzipskizze von Metallkörpern zur Bildung von Ringsegmenten.
1 zeigt als Prinzipskizze eine als Zylinderkopfdichtung einsetzbare Flachdichtung 1 mit einer Durchgangsöffnung 2, diese umgebenden Schraubendurchgangslöchern 3 sowie einem Stopperelement 4, das in diesem Beispiel durch Ringsegmente 5, 6 unterschiedlicher Umfangslänge gebildet ist, die – was in den 2 bis 6 besser dargestellt ist – unterschiedliche Dicken aufweisen. Die Bereiche zwischen den Schraubendurchgangslöchern 3 stellen beim Verspannen der Zylinderkopfdichtung 1 Problemstellen dar, da diese Bereiche geringerer Pressung ausgesetzt sind. Insofern kommen hier einerseits längere Ringsegmente 6 zum Einsatz, die andererseits auch eine größere Dicke aufweisen als diejenigen Ringsegmente 5, die den Schraubendurchgangslöchern 3 etwa radial gegenüberliegen. Die Ringsegmente 5, 6 sind mit vorgebbarem Abstand a in Umfangsrichtung miteinander positioniert.
Die 2a bis 6a sowie 2b bis 6b zeigen Schnitte durch Ringsegmente 5, 6 der 1, wobei die 2a bis 6a dünnere Ringsegmente 5 und die 2b bis 6b dickere Ringsegmente 6 definieren. Die Ringsegmente 5, 6 sind in diesem Beispiel mit den Lagen schweißtechnisch verbunden.
Die 2a und 2b zeigen eine aus einer einzelnen metallischen Lage 7 bestehenden Zylinderkopfdichtung, die brennraumseitig (→) mit einer umlaufenden Sicke 8 versehen ist. Erkennbar sind die Ringsegmente 5, 6, die mit unterschiedlichen Dicken d, dl ausgebildet sind.
Die 3a und 3b zeigen eine Zylinderkopfdichtung, die zwei Lagen 7 aufweist, die ebenfalls mit Sicken 8 versehen sind. Die obere Lage 7 ist hierbei mit den Ringsegmenten 5, 6 versehen.
Die 4a und 4b zeigen eine mehrlagig aufgebaute Zylinderkopfdichtung, ebenfalls beinhaltend metallische Lagen 7 samt zugehörigen Sicken 8, zwischen denen eine Zwischenlage 9 eingebracht ist. Die obere metallische Lage 7 ist wiederum mit den unterschiedlich dicken Ringsegmenten 5, 6 versehen.
Die 5a und 5b zeigen eine weitere Alternative, ebenfalls beinhaltend äußere metallische Lagen 7 samt Sicken 8 und einer Zwischenlage 9, wobei in diesem Beispiel die ebenfalls metallisch ausgebildete Zwischenlage 9 das jeweilige Ringsegment 5 bzw. 6 trägt.
Die 6a, 6b zeigen eine weitere Alternative, ebenfalls beinhaltend äußere metallische Lagen 7, Sicken 8, eine metallische Zwischenlage 9 sowie mit der Zwischenlage 9 zusammenwirkende unterschiedlich dicke Ringsegmente 5, 6, die in diesem Beispiel radial so lang ausgebildet sind, dass sie bis unter die Sicke 8 geführt sind.
7 zeigt ein Prinzipskizze zwei scheibenförmig ausgebildete Metallkörper 10, 11, wobei die Scheibe 10 mit radial nach außen stehenden Ansätzen 12 geringer Umgangslänge und die Scheibe 11 mit radial nach außen gerichteten Ansätzen 13 größerer Umfangslänge durch Konturstanzen versehen wird. Zur Erzeugung von Ringsegmenten 5, 6, wie sie in den vorangehenden Figuren dargestellt und beschrieben sind, wird durch ein Schneidwerkzeug entlang der gestrichelten Linien 14, 15 das jeweilige Ringsegment erzeugt. In diesem Beispiel soll die Scheibe 10 dünner ausgebildet sein als die Scheibe 11, so dass die Relation zu den vorangegangenen Figuren gegeben ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung von ringsegmentartig ausgebildeten Stopperelementen (4) unterschiedlicher Dicke zum Einsatz im Bereich mindestens einer Durchgangsöffnung (2) einer mindestens einlagigen Flachdichtung, indem an mindestens zwei unterschiedlich dicken Metallkörpern (10, 11) nach außen weisende unterschiedliche Umfangslängen aufweisende Ansätze (12, 13) erzeugt, die überstehenden Ansätze (12, 13) aus den Metallkörpern (10, 11) herausgetrennt und zur Bildung eines segmentartig aufgebauten, im Umfangsrichtung sich erstreckenden Stopperelementes (4) mit der jeweiligen Lage (7, 9) der Flachdichtung in Wirkverbindung gebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallkörper (10, 11) durch Scheiben- oder Ringprofile gebildet sind, wobei die Ansätze (12, 13) durch Stanzen erzeugt werden und die Vereinzelung der einzelnen Ringsegmente (5, 6) durch Ausstanzen aus dem Scheiben- oder Ringprofil (10, 11) herbeigeführt wird.
Stopperelement für eine Flachdichtung, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, in Umfangsrichtung der Durchgangsöffnung (2) gesehen, das Stopperelement (4), durch mehrere nebeneinander angeordnete Ringsegmente (5, 6) gebildet ist, die zumindest partiell unterschiedlich dick ausgebildet sind.
Stopperelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Ringsegmente (5, 6), in Umfangsrichtung gesehen, unterschiedliche Umfangslängen aufweisen.
Stopperelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Schraubendurchgangslöcher (3) Ringsegmente (5) geringerer und im Bereich zwischen einzelnen Schraubendurchgangslöchern (3) Ringsegmente (6) größerer Umfangslänge vorgesehen sind.
Stopperelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubendurchgangslochseitig vorgesehenen Ringsegmente (5) mit geringerer Dicke als die zwischen den Schraubendurchgangslöchern (3) angeordneten Ringsegmente (6) ausgebildet sind.
Stopperelement nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Ringsegmente (5, 6), in Umfangsrichtung gesehen, mit definiertem Abstand (a) zueinander positioniert sind.
Stopperelement nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Lagen (7) im Bereich der Durchgangsöffnung (2) mit mindestens einer Sicke (8) versehen ist, wobei die Ringsegmente (5, 6) in Bezug partiell bis unter die jeweilige Sicke (8) erstrecken.
Stopperelement nach einem der Ansprüche 3 bis 8, beinhaltend mehrere metallische Lagen (7, 9), von denen zumindest eine (7) mit mindestens einer Sicke (8) versehen ist und mindestens eine der Lagen (7, 9) radial vor der jeweiligen Sicke (8) zumindest mit Ringsegmenten (5, 6) in Wirkverbindung steht. auf die jeweilige Durchgangsöffnung (2) radial vor der jeweiligen Sicke (8) positioniert sind.
Stopperelement nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsegmente (5, 6) eine derartige radiale Länge aufweisen, dass sie sich zumindest partiell bis unter die jeweilige Sicke (8) erstrecken.
Stopperelement nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Ringsegmente (5, 6) unterschiedlicher Dicke und Umfangslänge, in Umfangsrichtung gesehen, alternierend um die jeweilige Durchgangsöffnung (2) herum angeordnet sind.
Stopperelement nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehrlagigem Aufbau die einzelnen Lagen (7, 9) durchgangsöffnungsseitig mit einander zugewandten Ringsegmenten (5, 6) gleicher oder unterschiedlicher Dicke versehen sind.
Stopperelement nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsegmente (5, 6) fest mit der jeweiligen Lage (7, 9) verbunden sind.
Stopperelement nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Einsatz gelangenden Ringsegmente (5, 6) eine Dicke zwischen 40 und 200 μm aufweisen.