DE102022200844B3

DE102022200844B3 - Verfahren zur Herstellung eines Dichtrings

Info

Publication number: DE102022200844B3
Application number: DE102022200844.8A
Authority: DE
Inventors: Phani Guntupalli
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-01-26
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2023-07-06
Anticipated expiration: 2042-01-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtrings (20), wobei der Dichtring (20) aus einem metallischen Trägerring (11) und einem Dichtmittel (14) besteht, wobei der Trägerring (11) aus einem Blech (10) gestanzt wird und wobei der Trägerring (11) im Dichtmittel (14) vergossen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Trägerring (11) in Form einer Vielzahl von Ringsegmenten (15) aus dem Blech (10) gestanzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtrings gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Im Stand der Technik sind unterschiedliche Ausbildungsformen von Dichtringen bekannt, welche entweder vollständig aus einem Elastomer bzw. einem elastischen Polymer bestehen oder zusätzlich einen unelastischen bzw. wenig elastischen Trägerring als Grundkörper aufweisen. Der Grundkörper ist in der Regel vom Elastomer bzw. Polymer vergossen.
Die DE 33 09 341 C1 beschreibt in diesem Zusammenhang einen Dichtungsring mit Metallträger mit einem darauf befestigten Dichtwerkstoff. Zur Herstellung des Dichtungsrings wird zunächst der Metallträger aus einem Blech ausgestanzt. Auf den Metallträger wird dann beidseitig ein Klebstoff aufgebracht und anschließend die Dichtmasse in Form von Dichtwerkstoffkörnern aufgebracht, welche schließlich in die vorgesehene Geometrie gepresst werden.
Aus der DE 197 39 196 A1 ist ein Träger einer Flachdichtung bekannt, der aus zähhartem Werkstoff besteht und mit elastomerem Dichtungswerkstoff umspritzt ist. Der Träger umfasst zumindest zwei Segmente, die im Bereich ihrer einander zugewandten Enden formschlüssig miteinander verbunden sind.
Die DE 10 2011 011 103 A1 offenbart eine Dichtung mit einer abzudichtenden Durchgangsöffnung, einem der Durchgangsöffnung zugeordneten, elastomeren Dichtelement und einem Dichtelement-Träger. In das Dichtelement ist mindestens eine steife Einlage eingebettet, welche in Richtung der Durchgangsöffnungsachse über einen der Einlage benachbarten Trägerbereich übersteht.
Aus der DE 11 2006 003 338 T5 ist ein Verfahren zur Herstellung einer ringförmigen Dichtung bekannt. Dabei wird eine Mehrzahl von abgeteilten Einzelkomponenten für eine Metallbasis aus einem Metallblech herausgestanzt, wobei jede der abgeteilten Einzelkomponenten geringfügig breiter als die vorgegebene Breite einer vorgegebenen Dichtung ist und eine vorbestimmte Form hat, um der vorgegebenen Dichtung eine Ringform zu verleihen. Die Einzelkomponenten werden dann aneinanderstoßend zusammengesetzt, um die Ringform zu bilden, und miteinander verschweißt. Anschließend wird ein elastischer Verbundwerkstoff auf beide Seiten des ringförmigen Körpers auflaminiert, um nach Anwenden von Druck auf den ringförmigen Körper elastische Dichtungsschichten zu bilden.
Die bekannten Dichtringe sind jedoch hinsichtlich ihres Herstellungsverfahrens dahingehend nachteilbehaftet, als dass das Stanzen des metallischen Trägerrings üblicherweise unter Ausnutzung eines nur geringen Flächenanteils des Blechs geschieht, während der Großteil des Blechs als nicht weiter verwendbares Verschnittmaterial zurückbleibt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Dichtrings vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zur Herstellung eines Dichtrings gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtrings, wobei der Dichtring aus einem metallischen Trägerring und einem Dichtmittel besteht,
wobei der Trägerring aus einem Blech gestanzt wird und wobei der Trägerring im Dichtmittel vergossen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Trägerring in Form einer Vielzahl von Ringsegmenten aus dem Blech gestanzt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren beschreibt also die Herstellung eines Dichtrings, der beispielsweise dazu ausgebildet ist, eine Verbindungsstelle zwischen zwei Bauteilen auf bekannte Weise fluiddicht abzudichten.
Der Dichtring umfasst dabei einen Trägerring, der den im Wesentlichen formgebenden, ringförmigen Grundkörper darstellt. Der Trägerring ist metallisch und wird mittels Stanzens aus einem Blech hergestellt, beispielsweise aus einem Stahlblech.
Bevorzugt wird der Trägerring nach dem Stanzen derart umgeformt, dass er einen aus einer Ringebene herausstehenden Kragen aufweist.
Um die erforderlichen Dichtungseigenschaften des Dichtrings gewährleisten zu können, wird der Trägerring in einem Dichtmittel vergossen, wobei das Dichtmittel insbesondere ein Polymer oder ein Elastomer ist. Polymere und Elastomere weisen aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften vergleichsweise gute Dichtungseigenschaften auf.
Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass der Trägerring in Form einer Vielzahl von Ringsegmenten aus dem Blech gestanzt wird. Das bedeutet also, dass der Trägerring nicht einstückig aus dem Blech gestanzt wird, sondern dass vielmehr eine Vielzahl von einzelnen Ringsegmenten aus dem Blech gestanzt wird, die gemeinsam zum Trägerring verbunden werden können. Diese Ringsegmente sind bevorzugt hinsichtlich ihrer Geometrie identisch, insbesondere gleich groß. Alternativ bevorzugt ist es aber auch möglich, unterschiedlich große Ringsegmente aus dem Blech zu stanzen und dann zum Trägerring zusammenzusetzen.
Die Erfindung führt nun zu dem Vorteil, dass durch geschickte Anordnung der Ringsegmente auf dem Blech das Material des Blechs sehr viel besser ausgenutzt werden kann und weniger Verschnittmaterial anfällt als im Stand der Technik üblich. Somit lassen sich die Dichtringe in der Regel vergleichsweise kostengünstiger, zumindest aber resourcenschonender herstellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Trägerring in Form von drei Ringsegmenten gestanzt wird. Wie sich herausgestellt hat, stellt die Herstellung des Trägerrings in Form von drei einzelnen Ringsegmenten einen guten Kompromiss zwischen einer effizienten Materialausnutzung des Blechs einerseits sowie einer einfachen und schnellen Zusammensetzbarkeit der Ringsegmente zum Trägerring andererseits dar. Je kleiner die Ringsegmente nämlich gewählt werden, desto besser kann in der Regel das Material des Blechs ausgenutzt werden. Jedoch müssen die einzelnen Ringsegmente nach dem Stanzen zum Trägerring zusammengefügt werden, was mit zunehmender Anzahl von Ringsegmenten auch zunehmender aufwändig wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Ringsegmente in einer identischen Ausrichtung aus dem Blech gestanzt werden. Unter einer identischen Ausrichtung der Ringsegmente beim Stanzen wird dabei verstanden, dass gleiche Enden unterschiedlicher Ringsegmente in jeweils gleiche Richtungen weisen und auch die Innenseiten und die Außenseiten der Ringsegmente jeweils in die gleichen Richtungen weisen. Dies ermöglicht eine gute Ausnutzung des Materials des Blechs.
Gemäß einer alternativ bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass je zwei Ringsegmente um eine halbe Segmentlänge zueinander versetzt und einander mit ihrer Innenseite zugewandt sind. In diesem Fall weisen die Ringsegmente also nicht eine identische Ausrichtung auf dem Blech auf, sondern sind abwechselnd um je 180° gedreht. Auch dies ermöglicht eine gute Ausnutzung des Materials des Blechs, so dass entsprechend weniger Materialverschnitt anfällt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Vielzahl von Ringsegmente derart umgeformt wird, dass sie einen aus einer Ringebene herausstehenden Kragen aufweist. Dadurch vergrößern sich die Stabilität und die Biegesteifigkeit des Trägerrings
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Vielzahl von Ringsegmenten miteinander vernietet wird, so dass sie einen Ring bildet. Der Ring stellt dann den Trägerring dar. Die Ringsegmente werden also an ihren Verbindungstellen mittels jeweils einer Niete verbunden. Das Vernieten stellt eine kostengünstige und zuverlässige Möglichkeit dar, die einzelnen Ringsegmente zum Trägerring zu verbinden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen:

1 beispielhaft und schematisch ein im Stand der Technik bekanntes Herstellungsverfahren für einen Dichtring,
2 beispielhaft und schematisch in mehreren Zwischenritten ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Dichtrings,
3 beispielhaft und schematisch eine mögliche Anordnung der Ringsegmente zum Stanzen aus dem Blech,
4 beispielhaft und schematisch eine weitere mögliche Anordnung der Ringsegmente zum Stanzen aus dem Blech,
5 beispielhaft und schematisch ein einzelnes Ringsegment mit einer Verbindungsstelle und
6 beispielhaft und schematisch einen Trägerring, der aus drei identischen Ringsegmenten besteht.

Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.
1 zeigt beispielhaft und schematisch ein im Stand der Technik bekanntes Herstellungsverfahren für einen Dichtring. In 1a ist ein im Wesentlichen quadratisches und als Stahlblech 10 ausgebildetes Blech 10 zu sehen, aus welchem in 1b ein Trägerring 11 ausgestanzt wurde. Die restlichen Bereiche 12, 13 des Blechs 10 stellen Verschnittmaterial 12, 13 des Blechs 10 dar und können im bekannten Herstellungsverfahren nicht weiter verwendet werden. In 1c ist der ausgestanzte Trägerring 11 zu sehen, dessen äußerer Rand 11' derart umgeformt wurde, dass er einen aus einer Ringebene herausstehenden Kragen 11' darstellt. In 1d schließlich ist der fertige Dichtring 20 nach dem Vergießen mit einem Dichtmittel 14 zu sehen.
2 zeigt beispielhaft und schematisch in mehreren Zwischenritten ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Dichtrings 20. Auch in diesem Fall wird zunächst ein Blech 10 bereitgestellt (2a), aus welchem in einem nächsten Schritt jedoch nicht ein einstückiger Trägerring 11, sondern eine Vielzahl von Ringsegmenten 15 ausgestanzt wird (2b). Wie zu sehen ist, kann dadurch das Material des Blechs 10 deutlich besser ausgenutzt werden als dies gemäß dem Stand der Technik möglich ist. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren vergleichsweise kostengünstiger, zumindest aber resourcenschonender. Die ausgestanzten Ringsegmente 15 werden dann umgeformt, so dass sie jeweils einen aus der Ringebene herausstehenden Kragen 11' aufweisen, und miteinander verbunden (2c). Somit ist der Trägerring 11 fertig gestellt. Im letzten Schritt wird der Trägerring 11 mit einem Dichtmittel 14 vergossen (2d).
3 zeigt beispielhaft und schematisch eine mögliche Anordnung der Ringsegmente 15 zum Stanzen aus dem Blech 10, wobei die Ringsegmente 15 in 3 bereits aus dem Blech 10 gestanzt wurden. Beispielsgemäß weisen die Ringsegmente 15 dabei eine identischen Ausrichtung auf dem Blech 10 auf, d.h., dass gleiche Enden unterschiedlicher Ringsegmente in jeweils gleiche Richtungen weisen und auch die Innenseiten und die Außenseiten der Ringsegmente 15 jeweils in die gleichen Richtungen weisen. Wie zu sehen ist, kann das Material des Blechs 10 dadurch zu einem großen Teil ausgenutzt werden.
4 zeigt beispielhaft und schematisch eine weitere mögliche Anordnung der Ringsegmente 15 zum Stanzen aus dem Blech 10, wobei die Ringsegmente 15 auch in 4 bereits aus dem Blech 10 gestanzt wurden. Beispielsgemäß sind dabei je zwei Ringsegmente 15 um eine halbe Segmentlänge zueinander versetzt und einander mit ihrer Innenseite zugewandt. In diesem Fall weisen die Ringsegmente 15 also nicht eine identische Ausrichtung auf dem Blech 10 auf, sondern sind abwechselnd um je 180° gedreht. Auch dies ermöglicht eine gute Ausnutzung des Materials des Blechs 10.
5 zeigt beispielhaft und schematisch ein einzelnes Ringsegment 15 mit einer Verbindungsstelle 15', die beispielsgemäß als Nietstelle zum Vernieten mit einem weiteren Ringsegment 15 vorgesehen ist.
6 zeigt beispielhaft und schematisch einen Trägerring 11, der aus drei identischen Ringsegmenten 15 besteht, wie sie in 5 dargestellt sind. Die Ringsegmente 15 sind an den Verbindungsstellen 15' jeweils miteinander vernietet.
Bezugszeichenliste

10: Blech
11: Trägerring
11': Kragen
12: Verschnittmaterial
13: Verschnittmaterial
14: Dichtmittel
15: Ringsegment
15': Verbindungsstelle
20: Dichtring

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Dichtrings (20), wobei der Dichtring (20) aus einem metallischen Trägerring (11) und einem Dichtmittel (14) besteht, wobei der Trägerring (11) aus einem Blech (10) gestanzt wird,wobei der Trägerring (11) im Dichtmittel (14) vergossen wird und wobei der Trägerring (11) in Form einer Vielzahl von Ringsegmenten (15) aus dem Blech (10) gestanzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Ringsegmenten (15) miteinander vernietet wird, so dass sie einen Ring bildet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerring (11) in Form von drei Ringsegmenten (15) gestanzt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsegmente (15) in einer identischen Ausrichtung aus dem Blech (10) gestanzt werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei Ringsegmente (1) um eine halbe Segmentlänge zueinander versetzt und einander mit ihrer Innenseite zugewandt sind.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Ringsegmenten (15) derart umgeformt wird, dass sie einen aus einer Ringebene herausstehenden Kragen (11') aufweist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel (14) ein Polymer oder ein Elastomer ist.