DE102005059720A1

DE102005059720A1 - Cylinder head gasket includes specified, austenitic, spring-steel sheet with single, resiliently-deformable channel and spacer limiting its compression

Info

Publication number: DE102005059720A1
Application number: DE200510059720
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Dr. Werner; Tobias Michael Gruhler; Peter Schenk; Wolfgang Fritz; Ulrich Werz; Matthias Baur
Original assignee: ElringKlinger AG
Current assignee: ElringKlinger AG
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2007-06-21
Also published as: CN1982759A

Abstract

The gasket includes at least one resilient metal layer (10) of spring steel sheet. It has a single channel (14), which is resiliently-deformable in its height and is subjected to dynamic pressure loading during use. The spring steel sheet is made from austenitic steel, in accordance with the European Standard EN 10088-2-1.4372. Cold-rolled steel sheet forms the sheet metal layer. Its tensile strength corresponds with class C1300. The composition is specified in the disclosure.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung mit einer mindestens eine abzudichtende Durchgangsöffnung aufweisenden Dichtungsplatte, welche wenigstens eine Stahlblechlage mit einer der Durchgangsöffnung entsprechenden Öffnung besitzt, wobei mindestens ein Randbereich der Stahlblechlage zur Bildung eines Falzbördels mindestens einmal um ungefähr 180° (im Querschnitt durch die Stahlblechlage) umgefaltet und so auf sich selbst umgelegt ist. Hauptsächlich betrifft die Erfindung eine solche derartige Flachdichtung, bei der der Falzbördel die Stahlblechlagenöffnung umschließt. Insbesondere betrifft die Erfindung eine als Zylinderkopfdichtung gestaltete Flachdichtung.The The invention relates to a flat gasket with at least one having sealed passage opening Sealing plate, which at least one sheet steel layer with a the passage opening corresponding opening has, wherein at least one edge region of the sheet steel layer to Formation of a fold crimp at least once at about 180 ° (im Cross-section through the sheet steel layer) folded and so on even killed. Mainly the invention relates to such a flat gasket, in the rabbet hem the sheet steel sheet opening encloses. In particular, the invention relates to a cylinder head gasket designed flat gasket.

Bei der erwähnten Durchgangsöffnung kann es sich um eine Öffnung für den Durchtritt von Fluiden (Gase, Flüssigkeiten), beispielsweise aber auch um eine Öffnung für den Durchtritt einer Schraube handeln, mit welcher die Flachdichtung zwischen Dichtflächen zweier Bauteile eingespannt wird.at the mentioned Through opening it can be an opening for the Passage of fluids (gases, liquids), for example, but also an opening for the passage of a screw act, with which the gasket between sealing surfaces of two Components is clamped.

Flachdichtungen der eingangs erwähnten Art sind bekannt, und zwar insbesondere in der Form von Zylinderkopfdichtungen. Dabei handelt es sich um zumindest im wesentlichen metallische Flachdichtungen, welche ein- oder mehrlagig sein können, d. h. eine oder mehrere aufeinander angeordnete Metallblechlagen aufweisen, und die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere solche zumindest im wesentlichen metallische Flachdichtungen.gaskets the aforementioned Art are known, especially in the form of cylinder head gaskets. These are at least substantially metallic flat gaskets, which can be one or more layers, d. H. have one or more metal sheet layers arranged on one another, and the present invention particularly relates to such essentially metallic flat gaskets.

Solche Flachdichtungen weisen um Fluid-Durchgangsöffnungen herum mindestens ein Abdichtelement auf, welches die Durchgangsöffnung umschließt. Dieses Abdichtelement kann die Form einer in eine Stahlblechlage eingeprägten Sicke haben, welche als sogenannte Vollsicke (mit ungefähr kreisbogenförmigem Querschnitt) oder als sogenannte Halbsicke (mit einem ungefähr stufenförmigen Querschnitt) gestaltet und höhenelastisch ist, d. h. die Sicke lässt sich elastisch etwas abflachen. Das Abdichtelement kann aber z. B. auch die Form einer ringförmigen, die Durchgangsöffnung umschließenden Verstärkung oder Verdickung einer Metallblechlage haben, welche dadurch erzeugt wurde, dass ein die Durchgangsöffnung umschließender Randbereich der Metallblechlage zur Bildung eines die Durchgangsöffnung umschließenden sogenannten Falzbördels um ungefähr 180° (im Querschnitt durch die Metallblechlage) umgefaltet und so auf sich selbst umgelegt wurde. Ein solcher ringförmiger Falzbördel kann aber auch einen Verformungsbegrenzer (üblicherweise Stopper genannt) für eine benachbarte Abdichtsicke bilden, um zu verhindern, dass diese beim Einbau und/oder im Betrieb einer Maschine übermäßig abgeflacht wird und dadurch ihre für ihre Abdichtfunktion erforderliche Höhenelastizität verliert oder gar reißt; in einem solchen Fall hat der Falzbördel dann aber häufig nicht nur die Funktion eines Stoppers, sondern zusätzlich auch noch die Funktion eines Abdichtelements, denn vor allem bei Zylinderkopfdichtungen werden die Elemente der Dichtung so dimensioniert, dass bei eingebauter Dichtung nicht nur die Abdichtsicke, sondern auch der dieser zugeordnete Stopper stets überall gepresst wird. Solche Falzbördel findet man aber auch an anderen Stellen bekannter Flachdichtungen, z. B. um Durchgangsöffnungen für Montageschrauben herum, um um eine solche Schraubenöffnung herum abzudichten und/oder eine Abstützung für die Schraubenkräfte zu schaffen. Schließlich gibt es auch schon Abstützelemente in Form von an einem äußeren oder inneren Rand einer Stahlblechlage angeordneten und auf die letztere zur Bildung eines Falzbördels umgefalteten Blechzungen oder -lappen.Such Flat gaskets have at least one around fluid passage openings around Sealing element, which encloses the passage opening. This Sealing member may be in the form of a embossed in a sheet steel layer bead have, which as a so-called full bead (with approximately circular cross-section) or designed as a so-called half bead (with an approximately stepped cross-section) and height-elastic is, d. H. the bead leaves flattening something elastic. The sealing element but z. B. also the shape of an annular, the passage opening enclosing reinforcement or thickening of a sheet metal layer which thereby generates that was a through hole enclosing Edge region of the sheet metal layer to form a through opening enclosing so-called Falzbördels at about 180 ° (im Cross-section through the sheet metal layer) folded over and so on himself was killed. Such an annular Falzbördel can but also a deformation limiter (usually called a stopper) for one form adjacent caulking to prevent this from occurring Installation and / or excessively flattened during operation of a machine and thereby their for their sealing function loses required height elasticity or even tearing; in such a case, however, the Falzbördel then often not only the function of a stopper, but also the function a sealing element, especially for cylinder head gaskets the elements of the seal are dimensioned so that when installed Seal not only the sealing bead, but also the associated Stopper always everywhere is pressed. Such Falzbördel but you will find in other places known gaskets, z. B. to passage openings for mounting screws around to seal around such a screw opening and / or one support for the bolt forces to accomplish. After all There are already supporting elements in the form of an outer or arranged inside edge of a sheet steel layer and on the latter for the formation of a Falzbördels folded sheet metal tongues or lobes.

Bei bekannten Flachdichtungen, insbesondere bei bekannten Zylinderkopfdichtungen, welche als Abdichtelement eine in eine Metallblechlage eingeprägte Sicke aufweisen, wird bislang eine solche Metallblechlage aus einem Cr-Ni-Federstahlblech im harten oder zumindest nahezu harten Zustand hergestellt, damit die Sicke die vorstehend erwähnten federelastischen Eigenschaften hat. Ein solches Federstahlblech lässt sich aber naturgemäß nur schwer und innerhalb enger Grenzen umformen, weshalb sich an einem solchen Federstahlblech ein ringförmiger Falzbördel nur schwer oder gar nicht herstellen lässt – letzteres dann, wenn die Breite des umgelegten Randbereichs ein verhältnismäßig geringes Maß überschreitet. Außerdem besteht dann, wenn für die Herstellung der Dichtungslage ein Federstahlblech im harten oder nahezu harten Zustand verarbeitet wird, das Risiko, dass bei einer dynamischen Belastung der Flachdichtung (wie dies bei einer Zylinderkopfdichtung um deren Brennraumöffnungen herum stets der Fall ist) sich an der Biegekante des Falzbördels im Laufe der Zeit Risse bilden und so die Dichtung zerstört wird. Deshalb wird bei Flachdichtungen der in Rede stehenden Art ein Stopper selbst dann, wenn er einer Durchgangsöffnung unmittelbar benachbart ist, häufig nicht als Falzbördel gestaltet sondern dadurch erzeugt, dass auf der Federstahlblechlage ein als separates Teil ausgestanzter Metallblechring z. B. durch Schweißen befestigt wird; an die Stelle eines solchen Metallblechrings tritt bei manchen bekannten Flachdichtungen ein ringförmiger Materialauftrag auf der Federstahlblechlage. In beiden Fällen erhöht die Herstellung des Stoppers die Herstellkosten jedoch nicht unbeträchtlich.at known flat gaskets, in particular in known cylinder head gaskets, which as a sealing element embossed in a sheet metal layer bead have so far, such a sheet metal layer of a Cr-Ni spring steel sheet made in a hard or at least nearly hard condition so that the bead the aforementioned has elastic properties. Such a spring steel sheet can be but naturally difficult and transform within narrow limits, which is why such a Spring steel sheet a ring-shaped Falzbördel difficult or impossible to produce - the latter when the width of the folded edge region exceeds a relatively low level. Furthermore exists then, if for the manufacture of the gasket layer a spring steel sheet in hard or almost hard condition is processed, the risk that at a dynamic load on the flat gasket (as with a Cylinder head gasket around the combustion chamber openings around it always the case is) at the bending edge of the Falzbördels over time cracks forming and thus destroying the seal becomes. Therefore, in flat gaskets of the type in question a stopper even if it is a through hole immediately neighboring, often not as hemstitch designed but generated by that on the spring steel sheet layer as a separate part punched sheet metal ring z. B. by welding is attached; takes the place of such a sheet metal ring in some known flat gaskets on an annular material order the spring steel sheet layer. In both cases, the production of the stopper increases the manufacturing costs but not inconsiderable.

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, für die vorstehend geschilderten bekannten Flachdichtungen der eingangs erwähnten Art eine Alternative zu schaffen, welche den Spielraum des Dichtungskonstrukteurs bei der Gestaltung von Falzbördeln vergrößert.The invention was therefore the object of the above-described known flat seals of the type mentioned above to provide an alternative which increases the scope of the seal designer in the design of Falzbördeln.

Diese Aufgabe lässt sich erfindungsgemäß dadurch lösen, dass bei einer Flachdichtung der eingangs erwähnten Art die Stahlblechlage hergestellt ist aus einem kaltgewalzten Stahlblech aus einem nichtrostenden Stahl der in der Europäischen Norm 10088 aufgeführten Werkstoffe im

(a) lösungsgeglühten Zustand (+AT) oder im
(b) derart kaltgewalzten Zustand, dass der Stahl eine Zugfestigkeit von höchstens 1000 N/mm² aufweist.

This object can be achieved according to the invention in that in a flat gasket of the type mentioned, the sheet steel layer is made of a cold-rolled steel sheet of a stainless steel listed in the European Standard 10088 materials in

(a) solution annealed condition (+ AT) or im
(b) such cold-rolled state that the steel has a tensile strength of at most 1000 N / mm ² .

Im lösungsgeglühten Zustand bzw. in dem vorstehend definierten kaltgewalzten Zustand sind die vorgenannten Stahlbleche so gut umformbar, dass sich auch verhältnismäßig breite Falzbördel, wie sie z. B. um Brennraumöffnungen einer Zylinderkopfdichtung herum wünschenswert sind, herstellen lassen, ohne dass der auf die Stahlblechlage umgelegte Randbereich z. B. an seinem freien Rand einreißt; die Bruchdehnungswerte (Normbezeichnung A₈₀) der in Rede stehenden Stahlbleche betragen nämlich in solchen Zuständen immer noch mindestens ca. 15% und ca. 30% bis sogar mehr als 40% bei einem Federstahlblech aus einem der zu bevorzugenden nichtrostenden austenitischen Stähle, welche in der Europäischen Norm EN 10151 aufgeführt sind (die Europäische Norm EN 10088 ist die umfassendere Norm, die Europäische Norm EN 10151 bezieht sich nur auf die üblichen Federstähle). Außerdem führt bei diesen Stahlblechen eine Umformung, wie sie bei der Herstellung eines Falzbördels oder dem Prägen einer Sicke stattfindet, in den umgeformten Bereichen eines Stahlblechs zu einer Kaltverfestigung des Werkstoffs mit der Folge, dass dort das Stahlblech elastische Eigenschaften aufweist, welche Abdichtsicken aufweisen müssen und bei einem Falzbördel je nach dessen Funktion erwünscht sind, um Dauerbrüche im Betrieb zu verhindern und dem Falzbördel gegebenenfalls eine gewisse Höhenelastizität zu verleihen. Sollte für einen Anwendungsfall die Elastizität eines umgeformten Bereichs, z. B. einer Abdichtsicke, nicht ausreichend sein, kann die Stahlblechlage im umgeformten Bereich immer noch verhältnismäßig einfach einer lokalen Wärmebehandlung unterzogen werden, z. B. mittels eines Lasers, um eine hinreichende Elastizität zu erzielen.In the solution-annealed state or in the above-defined cold-rolled state, the aforementioned steel sheets are so well formed that even relatively wide Falzbördel as z. B. around combustion chamber openings of a cylinder head gasket around are desirable, can be produced without the converted to the sheet steel layer edge region z. B. at its free edge tears; The elongation at break values (standard designation A ₈₀ ) of the steel sheets in question are still at least approximately 15% in such conditions and approximately 30% to even more than 40% for a spring steel sheet made from one of the austenitic stainless steels to be preferred European standard EN 10151 (the European standard EN 10088 is the more comprehensive standard, the European standard EN 10151 refers only to the usual spring steels). In addition, in these steel sheets, a deformation, such as occurs in the production of a Falzbördels or embossing a bead in the formed areas of a steel sheet to a work hardening of the material with the result that there the steel sheet has elastic properties, which must have sealing beads and are desired in a Falzbördel depending on its function to prevent fatigue fractures during operation and optionally give the Falzbördel a certain height elasticity. Should the elasticity of a reshaped area, eg. As a sealing bead, be insufficient, the sheet steel layer in the deformed area can still be relatively easily subjected to a local heat treatment, for. B. by means of a laser to achieve a sufficient elasticity.

Im Hinblick darauf, dass die Europäische Norm EN 10151 an sich Federstahlbleche im "federharten" oder hochfesten Zustand betrifft (siehe Anhang A, Abschnitt A1, zweiter Absatz dieser Norm), ist zu beachten, dass, wie vorstehend definiert, erfindungsgemäß das verwendete Stahlblech eben gerade nicht in einem federharten bzw. hochfesten Zustand verwendet wird, sondern im lösungsgeglühten Zustand bzw. im derart kaltgewalzten Zustand, dass der Stahl eine Zugfestigkeit von höchstens 1000 N/mm² aufweist.In view of the fact that the European Standard EN 10151 per se relates to spring steel sheets in the "spring-hard" or high-strength state (see Appendix A, Section A1, second paragraph of this standard), it should be noted that, as defined above, according to the invention, the steel sheet used is plane is not used in a spring-hard or high-strength state, but in the solution-annealed state or in such a cold-rolled state that the steel has a tensile strength of at most 1000 N / mm ² .

Zum Verständnis des Grundgedankens der vorliegenden Erfindung sei noch auf folgendes hingewiesen: Wie sich anhand von Schliffbildern nachweisen lässt, erfolgt beim Umlegen eines insbesondere eine Öffnung umgebenden Randbereichs einer solchen Stahlblechlage eine deutliche Dickenreduktion des Blechs sowohl im Bereich der Biegekante des Blechs, als auch am freien Rand des umgelegten Teils der Blechlage und in der Nähe dieses freien Rands, was auf ein Fließen des Metalls in diesen Bereichen beim Umformen des Blechs zurückzuführen ist, und die damit einhergehende Kaltverfestigung des Materials ist bei für die Erfindung bevorzugten, im folgenden noch zu erwähnenden Stahlblechsorten sehr ausgeprägt.To the understanding the basic idea of the present invention is still on the following pointed out: As can be proved by micrographs takes place when transferring a surrounding in particular an opening edge region Such a sheet steel layer a significant reduction in thickness of the Sheet metal both in the area of the bending edge of the sheet metal, as well as on free edge of the folded portion of the sheet metal layer and in the vicinity of this free rands, indicating a flow the metal in these areas is due to deformation of the sheet, and the concomitant strain hardening of the material is included for the Invention preferred, hereinafter to be mentioned steel sheet locations very pronounced.

Andererseits haben diejenigen Bereiche eines Falzbördels einer erfindungsgemäßen Flachdichtung, welche bei der Umformung keine oder keine nennenswerte Kaltverfestigung erfahren haben, noch gewisse plastische Eigenschaften, welche beim Einbau einer erfindungsgemäßen Flachdichtung und im Betrieb dazu führen, dass sich der Falzbördel an die Dichtflächen derjenigen Bauteile anpassen kann, zwischen denen die Flachdichtung eingespannt wird – dieser Effekt ist vor allem dann von erheblicher Bedeutung, wenn der Falzbördel ein Abdichtelement bildet.on the other hand have those areas of a Falzbördels a flat gasket according to the invention, which during forming no or no significant work hardening have experienced certain plastic properties, which in the Installation of a flat gasket according to the invention and cause in operation that the Falzbördel to the sealing surfaces can adapt to those components between which the flat gasket is clamped - this Effect is especially of considerable importance when the Falzbördel a Forms sealing element.

Wie sich bereits aus den vorstehenden Ausführungen ergibt, eignet sich die vorliegende Erfindung in besonderer Weise für Flachdichtungen, welche nur eine einzige, sich über die ganze Dichtungsplatte erstreckende Stahlblechlage aufweist, da sich diese nicht nur mit mindestens einem Falzbördel, sondern ohne weiteres auch noch mit mindestens einer höhenelastischen Sicke versehen lässt.As is already apparent from the foregoing, is suitable the present invention in a special way for flat gaskets, which only one only, about having the entire gasket plate extending sheet steel layer, because these not only with at least one Falzbördel, but readily provided with at least one height elastic bead leaves.

Ferner erkennt man aufgrund der vorstehenden Ausführungen, dass die vorliegende Erfindung bei Zylinderkopfdichtungen besonders große Vorteile mit sich bringt, weil der Dichtungskonstrukteur dann einen viel größeren Gestaltungsspielraum für Falzbördel hat, welche Brennraum-Durchgangsöffnungen der Dichtungsplatte einer Zylinderkopfdichtung als Abdichtelemente und/oder Stopper umgeben: Um eine Brennraum-Durchgangsöffnung einer Zylinderkopfdichtung herum muss im Motorbetrieb gegen die höchsten auftretenden Mediendrücke, nämlich gegen die hohen Brenngasdrücke, abgedichtet werden, weshalb durch die Zylinderkopfschrauben um die Brennraum-Durchgangsöffnungen herum die höchsten Kräfte auf die Zylinderkopfdichtung ausgeübt werden; wird eine Brennraum-Durchgangsöffnung von einem Falzbördel umschlossen und hat dieser eine geringe Breite und damit Fläche, besteht die Gefahr, dass durch den Falzbördel vor allem die Dichtfläche des üblicherweise aus einer Leichtmetallegierung bestehenden Zylinderkopfs oberhalb des Falzbördels plastisch, d. h. dauerhaft verformt wird.Furthermore, it can be seen from the foregoing that the present invention in cylinder head gaskets brings particularly great advantages, because the seal designer then has a much greater design flexibility for Falzbördel which combustion chamber through holes of the gasket of a cylinder head gasket as sealing and / or stopper surrounded a combustion chamber passage opening of a cylinder head gasket must be sealed in engine operation against the highest occurring media pressures, namely against the high fuel gas pressures, which is why the cylinder head bolts around the combustion chamber through-holes around the highest forces on the cylinder head gasket are exercised; If a combustion chamber passage opening is enclosed by a rebate flange and if it has a small width and thus area, there is the danger that the sealing flange of the cylinder head, which usually consists of a light metal alloy, above the rebate flange will be plastically deformed, ie permanently deformed, by the crimping crimp.

Erfindungsgemäß ist die umgeformte Stahlblechlage einer erfindungsgemäßen Flachdichtung aus einem nichtrostenden Stahl hergestellt – nach der Definition in der Europäischen Norm EN 10088 enthalten nichtrostende Stähle mindestens 10,5% Chrom. Solche Stähle, wie sie in der Europäischen Norm EN 10088 aufgelistet sind, haben häufig die Eigenschaften eines Federstahls, und die in der Europäischen Norm EN 10151 aufgelisteten nichtrostenden Stähle, welche, wie sich aus dem folgenden noch ergeben wird, für erfindungsgemäße Flachdichtungen bevorzugt verwendet werden, haben sämtlich die Eigenschaften eines Federstahls. Nichtrostende Stähle sind für Flachdichtungen und insbesondere für Zylinderkopfdichtungen zu bevorzugen, weil sie unter dem Einfluss der abzudichtenden Medien (Gase und Flüssigkeiten) nicht korrodieren.According to the invention formed sheet steel layer of a flat gasket according to the invention of a made of stainless steel - as defined in the European Standard EN 10088 stainless steels contain at least 10.5% chromium. Such steels, as in the European Norm EN 10088 are listed, often have the characteristics of a Spring steel, and those listed in the European standard EN 10151 stainless steels, which, as will be apparent from the following, for flat gaskets according to the invention are all preferably used the properties of a Spring steel. Stainless steels are for Flat gaskets and in particular for cylinder head gaskets too prefer because they are under the influence of the sealed media (Gases and liquids) do not corrode.

Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung beruht nun auf einer in sich eigentlich widersprüchlichen Überlegung, nämlich einerseits der Verwendung von Stählen, die im üblichen Lieferzustand verhältnismäßig hart und schlecht umformbar sind, und andererseits in der Verarbeitung dieser Stähle in einem weicheren Zustand (nämlich im lösungsgeglühten Zustand bzw. in einem nur derart kaltgewalzten Zustand, dass der Stahl eine verhältnismäßig geringe Zugfestigkeit und damit Härte aufweist), wobei durch die Umformung (Umlegen eines Randbereichs sowie gegebenenfalls Prägen einer Sicke) der Stahl bereichsweise eine Kaltverfestigung erfährt und gewisse federelastische Eigenschaften erhält.The Basic principle of the present invention is based on a in actually contradictory consideration, namely on the one hand the use of steels, the usual Delivery condition relatively hard and poorly deformable, and on the other hand in the processing of these steels in a softer state (viz in the solution-annealed condition or in such only cold-rolled state that the steel a relatively low Tensile strength and thus hardness ), wherein by the deformation (folding over of a peripheral region and optionally embossing a bead) of the steel partially undergoes work hardening and receives certain elastic properties.

Die vorliegende Erfindung steht deshalb im Gegensatz zu einem anderen Lösungsversuch der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe, wie ihn die EP-A-1 566 460 offenbart: Nach der EP-A-1 566 460 wird für eine mit Sicken versehene Stahlblechlage einer Zylinderkopfdichtung ein kaltgewalztes Stahlblech aus einem Stahl mit folgender Analyse verwendet (die Angaben stellen Gewichtsprozente dar): 0,08 bis 0,60% C, 1,0 bis 3,0% Si, 0,5 bis 3,0% Mn, mindestens 0,06% P, höchstens 0,06% 5, höchstens 0,1% Al und 0,0010 bis 0,0150% N. Es werden also keine nichtrostenden Stähle verwendet, und solche kaltgewalzten Stahlbleche lassen sich schon im üblichen Lieferzustand verhältnismäßig gut umformen.The the present invention is therefore contrary to another solution trial the problem underlying the invention, as the EP-A-1 566 460 discloses: According to EP-A-1 566 460 is for a with A cylinder head gasket beaded sheet steel lay a cold-rolled Steel sheet of a steel used with the following analysis (the Figures represent percentages by weight): 0.08 to 0.60% C, 1.0 to 3.0% Si, 0.5 to 3.0% Mn, at least 0.06% P, at most 0.06% 5, at most 0.1% Al and 0.0010 to 0.0150% N. So there are no stainless steels used, and such cold-rolled steel sheets can be already in the usual Delivery condition relatively good reshape.

Eine besonders hohe Kaltverfestigung, insbesondere beim Prägen einer Sicke, ergibt sich bei austenitischen Stählen, weshalb die in der Europäischen Norm EN 10151 aufgeführten Stähle mit den Werkstoffnummern 1.4310 und 1.4372 bevorzugt werden, aus Kostengründen vor allem Stahlbleche aus dem Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4372. An Blechen aus solchen Stählen lassen sich ringförmige Umlagen (umgelegte Randbereiche) mit einer Breite von bis zu ca. 5 mm herstellen (bei einer Blechdicke, wie sie für Flachdichtungen, insbesondere für Zylinderkopfdichtungen, üblicherweise verwendet wird), ohne dass am freien Rand der Umlage Risse entstehen.A particularly high strain hardening, especially when embossing a Beading, results in austenitic steels, which is why in the European standard EN 10151 listed steels with the material numbers 1.4310 and 1.4372 are preferred from cost reasons especially steel sheets made of steel with the material number 1.4372. On sheets of such steels can be annular Allocations (folded edge areas) with a width of up to approx. 5 mm (with a sheet thickness, as for flat gaskets, in particular for cylinder head gaskets, usually is used), without causing cracks at the free edge of the levy.

Bei der Verwendung eines Federstahlblechs aus einem nicht-rostenden Stahl nach der europäischen Norm EN 10151 im kaltgewalzten Zustand sollte die Zugfestigkeit ca. 1000 N/mm² möglichst nicht übersteigen (d. h. die Zugfestigkeit sollte im Bereich der beiden niedrigen Zugfestigkeitsstufen +C700 und +C850 nach der europäischen Norm EN 10151 liegen), damit ein Bruchdehnungswert (Normbezeichnung A₈₀) von mindestens ca. 20% sichergestellt ist.When using a stainless steel spring steel sheet according to the European Standard EN 10151 in the cold rolled state, the tensile strength should preferably not exceed about 1000 N / mm ² (ie the tensile strength should be in the range of the two low tensile states + C700 and + C850) in accordance with European standard EN 10151), so that a value of elongation at break (standard designation A ₈₀ ) of at least approx. 20% is ensured.

An das Ende der vorliegenden Beschreibung sind angefügt die Tabellen 2-5 der Europäischen Norm EN 10088-1 mit der chemischen Zusammensetzung der von dieser Norm betroffenen nichtrostenden Stähle, sowie die folgenden Tabellen aus der Europäischen Norm EN 10151: Tabelle 1 mit der chemischen Zusammensetzung der von dieser Norm betroffenen nichtrostenden Federstähle, Tabelle 3 mit den Zugfestigkeitsstufen dieser Stähle (in dieser Tabelle sind die Zugfestigkeitsstufen +C700 und +C850 definiert), die Tabelle 4 mit den verfügbaren Zugfestigkeitsstufen der durch diese Norm betroffenen Stähle, sowie die Tabelle A.2 mit den Angaben zur minimalen Dehnung (A₈₀%) für kaltgewalzte ferritische und austenitische Stähle bei verschiedenen Zugfestigkeitsstufen.At the end of the present description are added Tables 2-5 of the European standard EN 10088-1 with the chemical composition of the stainless steels covered by this standard and the following tables of the European standard EN 10151: Table 1 with the chemical composition of Stainless steel steels affected by this standard, Table 3 with the tensile strength levels of these steels (in this table the tensile strength levels + C700 and + C850 are defined), Table 4 with the available tensile strengths of steels covered by this standard, and Table A.2 the minimum elongation (A ₈₀ %) for cold rolled ferritic and austenitic steels at various levels of tensile strength.

Gegenstand der Erfindung ist schließlich die Verwendung eines Stahlblechs aus einem der in der Europäischen Norm EN 10088 aufgeführten Werkstoffe im

(a) lösungsgeglühten Zustand (+AT) oder im
(b) derart kaltgewalzten Zustand, dass der Stahl eine Zugfestigkeit von höchstens 1000 N/mm² hat,

für eine Stahlblechlage einer Dichtungsplatte einer Flachdichtung mit einer mindestens eine abzudichtende Durchgangsöffnung aufweisenden Dichtungsplatte, welche wenigstens eine Stahlblechlage mit einer der Durchgangsöffnung entsprechenden Öffnung besitzt, wobei mindestens ein Randbereich der Stahlblechlage zur Bildung eines Falzbördels mindestens einmal um ca. 180° (im Querschnitt) umgefaltet und so auf sich selbst umgelegt ist.Finally, the invention relates to the use of a steel sheet made from one of the materials listed in European Standard EN 10088

(a) solution annealed condition (+ AT) or im
(b) such cold-rolled state that the steel has a tensile strength of at most 1000 N / mm ² ,

for a sheet steel layer of a sealing plate of a flat gasket with a sealing plate having at least one through opening to be sealed, which at least one sheet steel layer with one of Has passage opening corresponding opening, wherein at least one edge region of the sheet steel layer to form a Falzbördels at least once folded over by about 180 ° (in cross section) and so folded over on itself.

Vorstehend wurde bereits darauf hingewiesen, dass ein auf eine Blechlage zurückgefalteter, d. h. umgelegter Randbereich der Blechlage, nämlich ein Falzbördel, ein Abstützelement z. B. um ein Schraubenloch einer Flachdichtung herum bilden kann. Solche Abstützelemente findet man bei mindestens im wesentlichen metallischen Flachdichtungen aber nicht nur um ein oder mehrere Löcher bzw. Öffnungen herum, sondern auch am äußeren Rand oder an inneren Rändern einer Dichtungsplatte bzw. Metallblechlage von Flachdichtungen, und außerdem muss ein solches Abstützelement eine Schraubenöffnung auch nicht umschließen. Deshalb darf unter einem Falzbördel im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht nur ein ringförmiges Element verstanden werden, vielmehr kann ein Falzbördel auch ein (in der Draufsicht) kurzes oder längliches Abstützelement bilden.above has already been pointed out that a folded back on a sheet metal layer, d. H. folded edge region of the sheet-metal layer, namely a Falzbördel, a supporting z. B. can form around a screw hole of a gasket around. Such support elements one finds at least substantially metallic flat gaskets but not just around one or more holes or openings, but also on the outer edge or at inner edges a sealing plate or sheet metal layer of flat gaskets, and also must such a support element a screw hole also do not enclose. Therefore allowed under a hem flange For the purposes of the present invention, not only an annular element understood can, rather, a Falzbördel also a (in plan view) short or elongate support element form.

Im folgenden werden anhand einer Zylinderkopfdichtung einige in der beigefügten Zeichnung dargestellte bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung noch näher erläutert; in der Zeichnung zeigen:in the The following are based on a cylinder head gasket some in the attached Drawing illustrated preferred embodiments of the invention even closer explains; in the drawing show:

1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung; 1 a plan view of a first embodiment of a cylinder head gasket according to the invention;

2 bis 4 Schnitte nach der Linie 2-2 bzw. 3-3 bzw. 4-4 in 1, und 2 to 4 Cut to the line 2-2 or 3-3 or 4-4 in 1 , and

5 und 6 Schnitte entsprechend der 2 durch zwei weitere Ausführungsformen. 5 and 6 Cuts according to the 2 by two further embodiments.

Die 1 wird im folgenden nur insoweit beschrieben, als dies für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist.The 1 is described below only insofar as is necessary for the understanding of the present invention.

Eine als Ganzes mit 10 bezeichnete Dichtungsplatte der Zylinderkopfdichtung weist eine einzige, sich über die ganze Dichtungsplatte erstreckende Stahlblechlage 12 auf (d. h. es handelt sich um eine einlagige Zylinderkopfdichtung), in der sich vier Brennraumöffnungen 14, 16, 18 und 20, drei Stösselöffnungen 22, 24 und 26 für den Durchtritt von Ventilstösseln sowie Schraubenlöcher 28 für den Durchtritt von Zylinderkopfschrauben und weitere Schraubenlöcher 30 für den Durchtritt anderer Montageschrauben befinden.One as a whole 10 designated gasket of the cylinder head gasket has a single, over the entire gasket plate extending sheet steel layer 12 on (ie it is a single-layer cylinder head gasket), in which four combustion chamber openings 14 . 16 . 18 and 20 , three tappet openings 22 . 24 and 26 for the passage of valve tappets and screw holes 28 for the passage of cylinder head bolts and other screw holes 30 for the passage of other mounting screws.

Jede der Brennraumöffnungen 14, 16, 18, 20 wird von einem in der Draufsicht kreisringförmigen Falzbördel 34 umschlossen (siehe 2), für dessen Bildung ein eine Brennraumöffnung umschließender Randbereich der Stahlblechlage einmal um ca. 180° umgefaltet und so auf sich selbst umgelegt wurde.Each of the combustion chamber openings 14 . 16 . 18 . 20 is of a circular in plan view Falzbördel 34 enclosed (see 2 ), for the formation of which a combustion chamber opening enclosing edge region of the sheet steel layer was folded over once by about 180 ° and so turned over on itself.

Wie sich aus den 1 und 2 ergibt, ist in die Stahlblechlage 12 eine Halbsicke 36 eingeprägt, welche als geschlossener Linienzug die Gesamtheit der Brennraumöffnungen 14, 16, 18 und 20, zwei der Schraubenlöcher 28 sowie die Gesamtheit einer Vielzahl von unterschiedlich gestalteten Wasserlöchern 38 umschließt – die Wasserlöcher dienen dem Durchtritt des Kühlmittels, dessen Eintritt in die Brennräume durch die Falzbördel 34 und dessen Austritt aus dem Motor durch die Halbsicke 36 verhindert wird. Die die Brennraumöffnungen 14, 16, 18, 20 umschließenden Falzbördel 34 dienen also nicht nur der Brenngasabdichtung, sondern auch der Kühlmittelabdichtung.As is clear from the 1 and 2 results is in the sheet steel layer 12 a half-bead 36 imprinted, which as a closed polyline, the totality of the combustion chamber openings 14 . 16 . 18 and 20 , two of the screw holes 28 as well as the entirety of a multitude of differently shaped waterholes 38 encloses - the water holes are the passage of the coolant, its entry into the combustion chambers through the Falzbördel 34 and its exit from the engine through the half bead 36 is prevented. The the combustion chamber openings 14 . 16 . 18 . 20 enclosing Falzbördel 34 So not only serve the fuel gas seal, but also the coolant seal.

Wie die 1 in Verbindung mit den 3 und 4 zeigt, sind am äußeren Rand der Stahlblechlage 12 sowie an inneren, die Stösselöffnungen 22, 24, 26 begrenzenden Rändern der Stahlblechlage 12, Schraubenlöchern 28, 30 benachbart Abstützelemente in Form von kurzen, in der Draufsicht ungefähr geraden Falzbördeln 50, 52, 54, 56 vorgesehen, welche durch Umlegen jeweils eines lappen- oder zungenartigen Randbereichs der Stahlblechlage 12 erzeugt wurden – bei den Falzbördeln 56 handelt es sich um Blechzungen, welche vor dem Umlegen in die benachbarten Wasserlöcher 38 hineinragten.As the 1 in conjunction with the 3 and 4 shows are at the outer edge of the sheet steel layer 12 as well as on inner, the ram openings 22 . 24 . 26 bordering edges of sheet steel layer 12 , Screw holes 28 . 30 adjacent support elements in the form of short, in plan view approximately straight Falzbördeln 50 . 52 . 54 . 56 provided, which by folding each of a flap or tongue-like edge region of the sheet steel layer 12 were produced - at the Falzbördeln 56 it is sheet metal tongues, which before being transferred to the adjacent water holes 38 in rose.

Schließlich zeigen die 1 und 2 am gemäß 1 linken Schmalseitenrand der Dichtungsplatte 10 noch ein weiteres längliches Abstützelement in Form eines Falzbördels 58.Finally, the show 1 and 2 according to 1 left narrow side edge of the sealing plate 10 yet another elongate support element in the form of a Falzbördels 58 ,

Die vorliegende Erfindung ist von besonderer Bedeutung für die die Brennraumöffnungen 14, 16, 18, 20 umschließenden Falzbördel 34, denn für deren Herstellung muss ein kreisringförmiger Randbereich der Stahlblechlage 12 um ca. 180° umgefaltet und auf die eigentliche Stahlblechlage umgelegt werden, und außerdem hat ein solcher Falzbördel 34, d. h. der zu seiner Bildung umgelegte Randbereich der Stahlblechlage 12, vorzugsweise eine erhebliche Breite von beispielsweise 5 mm; ein schwer umzuformendes, hartes Stahlblech würde bei einer solchen Umformung am freien Rand des umgelegten Randbereichs einreißen.The present invention is of particular importance to the combustion chamber openings 14 . 16 . 18 . 20 enclosing Falzbördel 34 , because for their production must be an annular edge region of the sheet steel layer 12 folded over by about 180 ° and placed on the actual sheet steel layer, and also has such a Falzbördel 34 , ie the folded over to its formation edge region of the sheet steel layer 12 , preferably a considerable width, for example 5 mm; a hard-to-shape, hard steel sheet would tear at such a deformation at the free edge of the folded edge region.

Die 5 und 6, welche einen Schnitt nach der Linie 2-2 in 1 durch zwei weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung zeigen, dienen lediglich dem Zweck zu verdeutlichen, dass bei einer erfindungsgemäßen Flachdichtung ein Falzbördel auch durch mehrfaches Umfalten der Stahlblechlage erzeugt werden kann. Bei der Ausführungsform gemäß 5 wurde ein Randbereich der Stahlblechlage 12' im Querschnitt ungefähr S-förmig umgefaltet, um einen Falzbördel 34' zu bilden, bei der Ausführungsform gemäß 6 wurde ein Randbereich der Stahlblechlage 12'' zur Bildung eines Falzbördels 34'' zweimal auf sich selbst so zurückgefaltet, dass der freie Rand des besagten Randbereichs im Innern des Falzbördels 34'' liegt.The 5 and 6 making a cut along the line 2-2 in 1 show two further embodiments of the cylinder head gasket according to the invention, serve only for the purpose of clarifying that in a flat gasket according to the invention a Falzbördel can also be generated by repeated folding of the sheet steel layer. In the embodiment according to 5 became a border area of sheet steel layer 12 ' folded approximately S-shaped in cross section to a Falzbördel 34 ' to form in the embodiment according to 6 became a border area of sheet steel layer 12 '' for the formation of a Falzbördels 34 '' folded back on itself twice so that the free edge of said edge area inside the fold crimp 34 '' lies.

Alternativ zu den vorstehend definierten und beschriebenen Federstahlblechen aus nichtrostendem Stahl könnte man auch daran denken, aus Kostengründen sogenannte Kohlenstoffstähle zu verwenden, nämlich ein kaltgewalztes Stahlblech aus einem Stahl der in der Europäischen Norm EN 10132 aufgeführten Werkstoffe im weichgeglühten Zustand (+A) oder leicht nachgewalzten Zustand (+LC). Diese Stähle haben häufig einen Bruchdehnungswert (Normbezeichnung A₈₀) von mindestens ca. 20%, so dass sie in vielen Fällen so gut umformbar sind, dass sich auch verhältnismäßig breite Umlagen (Falzbördel) herstellen lassen.

Tabelle 3-Zugfestigkeitsstufen im kaltverfstigten Zustand

Tabelle 4-Verfügbarkeit von Stahlsorten im kaltverfestigten Zustand

Tabelle A.2-Angaben zur minimalen Dehnung (A₈₀%) für kaltgewalzte ferritische und austenitische Stähle bei verschiedenen Zugfestigkeitsstufen

As an alternative to the stainless steel spring steel sheets defined and described above, one could also consider using so-called carbon steels for cost reasons, namely a cold-rolled steel sheet of the materials listed in the European Standard EN 10132 in soft annealed condition (+ A) or slightly re-rolled Condition (+ LC). These steels often have a breaking elongation value (standard designation A ₈₀ ) of at least approx. 20%, so that in many cases they can be formed so well that even relatively wide overlays (hem flanges) can be produced.

Table 3-tensile states in the cold-worked state

Table 4 Availability of steel grades in the work hardened state

Table A.2-Minimum elongation (A ₈₀ %) for cold rolled ferritic and austenitic steels at different levels of tensile strength

Claims

Flat gasket having a sealing plate having at least one through-opening to be sealed, which has at least one steel sheet layer with an opening corresponding to the passage opening, wherein at least one edge region of the sheet steel layer folded over at least once by about 180 ° (in cross section) to form a Falzbördels and so transferred to itself characterized in that the sheet steel layer is made of a cold rolled steel sheet of a stainless steel of the materials listed in European Standard EN 10088 in the (a) solution annealed condition (+ AT) or in (b) such cold rolled condition that the steel becomes a Tensile strength of at most 1000 N / mm ² .

Flat gasket according to claim 1, wherein the sheet steel layer in the region of the folded edge formed by forming at least partially as a result of the forming a strain hardening and thus elastic Features.

Flat gasket according to claim 1 or 2, wherein the Sheet steel layer outside of the hem flange an embossed Beading and in the bead area as a result of forming a cold work hardening and thus has elastic properties.

Flat gasket according to claim 2 or 3, wherein the reshaped area to increase the elastic properties heat-treated Area is.

Flat gasket according to one of the preceding claims, in which the Falzbördel the steel sheet opening encloses.

Flat gasket according to claim 5, wherein the Falzbördel to the sheet steel sheet opening around forms a sealing element.

Flat gasket according to claim 5, wherein a sheet steel layer the sealing plate - regarding the Through hole - radial outside of the hem flange an embossed Has bead and the Falzbördel a deformation limiter for the bead forms.

Flat gasket according to one of the preceding claims, which just a single, over having the entire gasket plate extending sheet steel layer.

Flat gasket according to one of the preceding claims, which is designed as a cylinder head gasket.

Flat gasket according to claim 9, wherein the passage opening a Combustion chamber opening the cylinder head gasket is.

Flat gasket according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the sheet steel layer of a steel in the European Standard EN 10151 Materials is made.

Flat gasket according to claim 11, wherein the sheet steel layer from one of the steels manufactured with the material numbers 1.4310 and 1.4372.

Flat gasket according to one of the preceding claims, in which the steel has a minimum elongation (standard designation A ₈₀ ) of at least approximately 20%.

Flat gasket according to one of the preceding claims, wherein the steel of the sheet steel layer has a tensile strength of about 700 to 1000 N / mm ² (standard designation + C700 and + C850).

Flat gasket according to one of the preceding claims, in the stainless steel is austenitic steel.

Use of a steel sheet from one of the materials listed in European Standard EN 10088 in the (a) solution annealed condition (+ AT) or in (b) such cold rolled condition that the steel has a tensile strength of not more than 1000 N / mm ² for a sheet steel layer a sealing plate of a flat gasket with a sealing plate having at least one through-opening to be sealed, which has at least one sheet steel layer with an opening corresponding to the passage opening, wherein at least one edge region of the sheet steel layer at least once folded over by about 180 ° (in cross section) to form a Falzbördels and so on is itself killed.