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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer ringförmigen
Dichtung, die zum Dichten der Kontaktflächen zwischen einem
Zylinderblock und einer Ölwanne eines Verbrennungsmotors
sowie Verbindungsstellen verschiedenartiger Rohrleitungen oder dgl.
verwendet werden, sowie nach diesem Herstellverfahren hergestellte
Dichtungen.
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Hintergrund der Erfindung
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An
Kontaktflächen zwischen einem Zylinderblock und einer Ölwanne
eines Verbrennungsmotors für Autos und Verbindungsstellen
verschiedenartiger Rohrleitungen oder dgl. werden ringförmigen
Dichtungen zwischen den Öffnungen der zu dichtenden Komponenten
eingesetzt. Durch Anziehen dieser zu dichtenden Komponenten werden
die Dichtungen zusammengedrückt und dadurch ergibt sich
eine Dichtungswirkung. Derartige Dichtungen werden dadurch hergestellt,
dass Gummilagen, zellulosefaserartige Lagen, Korken, Korkengummi
oder lagenförmige Basismaterien, die durch Aufbringen eines
elastischen Materials wie Gummi auf beiden Fläche einer
Metallbasis hergestellt werden, in eine vorgegebene ringförmige
Form ausgestanzt werden.
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Wenn
das lagenförmige Basismaterien wie oben beschrieben ausgestanzt
und verarbeitet wird, wird der innere Abschnitt des ringförmigen
Körper als Stanzabfall weggeworfen. Insbesondere wenn die Öffnungsfläche
groß ist und der Anteil des inneren Abschnitts des ringförmigen
Körpers groß ist, wie bei Dichtungen für
eine Ölwanne oder Dichtungen für eine Rohrleitung
mit großem Durchmesser, ist dieser weggeworfene Anteil
groß, wodurch sich der Ertrag bei der Produktion verschlechtert.
Um diese Probleme bei der Produktion zu lösen, ist aus
JP 58-21142 B und
JP 2003-336743 A ein
Verfahren zur Herstellung einer ringförmigen Dichtung bekannt,
bei dem ein lagenförmiges Material zu einer Vielzahl von
Einzelkomponenten der Dichtung ausgestanzt und verarbeitet wird,
und eine ringförmige Dichtung durch Zusammenfügen
dieser Einzelkomponenten hergestellt wird.
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Die
Dichtung nach dem Verfahren aus der Patentschrift
JP 58-21142 B besteht aus
einem innen viele Lücken aufweisenden komprimierbaren Material.
Aus Gründen der Steifigkeit und Haltbarkeit wird für
die oben genannte Dichtung für Ölwannen in jüngster
Zeit immer mehr eine sogenannte Metalldichtung verwendet, bei der
ein aus weichem elastischen Dichtungsmaterial bestehendes Überdeckmaterial
(Dichtungsschicht) wie Gummi auf beiden Flächen einer Metalllage,
beispielsweise eines Stahlblechs, auflaminiert wird, wie dies aus
JP 2003-336743 A bekannt
ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende
Aufgabe
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Aus
JP 2003-336743 A ist
es bekannt, dass die oben beschriebene Metalldichtung dadurch hergestellt
wird, dass eine Mehrzahl von Dichtungskomponenten aus einem Stahlblech
als Rohmaterial ausgestanzt und vorübergehend zu einer
vorgegebenen Form (einer vorgegebenen Dichtungsform) zusammengesetzt
werden, die Stoßstellen der Dichtungskomponenten mittels
Laser-Schweißen oder dgl. einstückig zusammengeschweißt
werden, um eine ringförmige Metallbasisplatte zu bilden,
und dann ein druckfähige Fasern aufweisendes Gummimaterial oder
dgl. auf beiden Seiten der Metallbasisplatte aufgebracht wird. Da
eine Vielzahl von Dichtungskomponenten, die eine ringförmige
Metallbasis bilden, durch Stanzen aus Stahlblech hergestellt werden, vermindert
sich der Abfall des als Rohmaterial dienenden Stahlblechs und erhöht
sich der Ertrag bei der Produktion. An der mittels Laser-Schweißens oder
dgl. geschweißten Stelle entsteht jedoch wegen der beim
Schweißen erzeugten Hitze an der Oberfläche der
Metallbasis eine schweißspezifische Ungleichförmigkeit
in Form einer Verformung oder Wellung, was einen Mangel der für
die Dichtung geforderten Dichtigkeit verursachen kann.
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Der
Erfindung liegen die oben beschriebenen Probleme zugrunde. Daher
ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung
einer Dichtung bereitzustellen, welches eine Verbesserung des Ertrags
bei der Produktion ermöglicht und die Dichtigkeit nicht
beeinträchtigt, sowie eine neuartige Dichtung bereitzustellen,
die mit dem Verfahren hergestellt wird.
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Mittel zum Lösen
der Aufgabe
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Gemäß dem
1. Aspekt umfasst das Verfahren zur Herstellung einer ringförmigen
Dichtung, die eine Metallbasis aufweist, auf deren beide Seiten eine
elastische Dichtungsschicht auflaminiert ist, die Schritte, dass
eine Mehrzahl von abgeteilten Einzelkomponenten für die
Metallbasis aus einem Metallblech herausgestanzt werden, 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; diese mehreren Einzelkomponenten aneinander stoßend
zusammengesetzt werden, um vorübergehend die Ringform zu
bilden, und die anstoßenden Teile miteinander verschweißt
werden, um einen ringförmigen Körper zu bilden;
anschließend ein elastischer Verbundwerkstoff auf beide
Seiten des ringförmigen Körpers auflaminiert wird,
um nach Anwenden von Druck auf den ringförmigen Körper
elastische Dichtungsschichten zu bilden; und aus dem ringförmigen
Körper eine vorgegebene Form ausgestanzt wird, um die ringförmige.
Dichtung zu bilden.
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Gemäß dem
2. Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das oben beschriebene
Schweißfügen vorzugsweise mittels Laser-Punktschweißens
durchgeführt. Zudem ist es entsprechend dem 3. Aspekt der
Erfindung vorteilhaft, wenn der Verbundwerkstoff aus einem eine
drückfähige Faser enthaltenen Gummi-Verbundwerkstoff
besteht, und das Laminieren der elastischen Dichtungsschicht dadurch
durchgeführt wird, dass der Gummi-Verbundwerkstoff auf
beiden Seiten des genannten ringförmigen Körper
aufgebracht und danach vulkanisiert wird.
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Gemäß dem
4. Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Dichtung mittels
des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche
1 bis 3 dadurch gebildet, dass elastische Dichtungsschichten auf
beide Seiten einer Metallbasis auflaminiert werden, die durch Verschweißen
einer Mehrzahl von abgeteilten Einzelkomponenten gebildet wurde.
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Wirkung der Erfindung
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Entsprechend
dem Verfahren gemäß Anspruch 1 der Erfindung wird
eine Vielzahl von abgeteilten Einzelkomponenten einer Metallbasisplatte aus
einem als Rohmaterial dienenden Metallblech ausgestanzt, aneinanderstoßend
zusammengesetzt, um vorübergehend eine Ringform zu bilden,
und die aneinanderstoßenden Teile werden durch Schweißen
verbunden, um einen eine Grundform bildenden ringförmigen
Körper zu schaffen. Im Vergleich mit dem Verfahren, bei
dem der Ringkörper direkt aus einem Rohblech ausgestanzt
und verpresst wird, vermindert sich der Anteil des Stanzrestes und
erhöht sich der Ertrag erheblich. Nach dem Pressen dieses Ringkörpers
wird auf beide Seiten des Ringkörpers ein elastischer Verbundwerkstoff
aufgebracht, um eine elastische Dichtungsschicht zu bilden. Durch diesen
Pressvorgang wird die Unebenheit der geschweißten Fügestelle
geebnet und wird die durch die Wärme beim Schweißen
entstandene Verformung und/oder Wellung beseitigt. Somit weist die Oberfläche
der in eine vorgegebene Form ausgestanzten und verarbeiteten Dichtung
als Endprodukt keine Unebenheit auf, und eine Dichtung wird bereitgestellt,
die eine hohe Steifigkeit und hervorragende Dichtigkeit aufweist.
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Wird
das Schweißfügen nach dem Verfahren gemäß Anspruch
2 der Erfindung mittels Laser-Punktschweißens durchgeführt,
dann entstehen keine Schäden an dem geschweißten
Bereich und entsteht kaum eine Wärmeverformung, wodurch
eine genaue Schweißverbindung entsteht. Ferner wird beim
anschließenden Pressvorgang die Oberfläche wirkungsvoll
geebnet. Besonders beim Zusammenfügen von Metallblechen
mit einer Dicke von 0.2 bis 0.6 mm, die für derartige Dichtung
verwendet werden, ist das Laser-Punktschweißen extrem geeignet, weil
die nicht geschweißte Stelle wenig beeinflusst wird. Wird
nach dem Verfahren gemäß Anspruch 3 der Erfindung
ein eine druckfähige Faser enthaltener Gummi-Verbundwerkstoff
als elastischer Verbundwerkstoff verwendet und wird die Bildung
einer elastischen Dichtungsschicht dadurch durchgeführt,
dass der Gummi-Verbundwerkstoff auf beide Seiten eines Ringkörpers
aufgebracht und danach vulkanisiert wird, so wird der seitliche
Fluß des Gummimaterials bei der Vulkanisation von druckfähigen
Fasern verhindert und die Beschichtung der Dichtungsschicht leicht
und präzise durchgeführt. Zudem zeigt die gebildete
Dichtungsschicht im Zusammenhang mit der Elastizität des
Gummimaterials und der Verstärkungswirkung der druckfähige
Fasern eine geringere Verschlechterung durch Alterung und eine gute
Dichtigkeit.
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Da
die Dichtung gemäß Anspruch 4 der Erfindung durch
ein der oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung bereitgestellt
wird, kann sie wegen besserem Ertrag bei der Produktion kostengünstig angeboten
werden. Da sie außerdem, wie oben beschrieben, gute Eigenschaften
aufweist, ist sie für Dichtungen für Ölwannen
oder Rohrleitungen mit großem Durchmesser ausgezeichnet
geeignet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Ansicht einer Dichtung von oben einer Ausführungsform
der Dichtung nach der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein vergrößertes Schnittbild entlang der Linie
X-X in 1.
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3 ist
ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Herstellung einer Dichtung zeigt.
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4(a) und 4(b) zeigen
eine Ausstanzform für abgeteilte Einzelkomponenten für
eine Metallbasis.
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5 ist
eine Ansicht von oben eines Ringkörpers, der durch Aneinanderfügen
und Verschweißen der Komponenten gebildet wurde.
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6 ist
eine Ansicht von oben des Zustands, wenn ein Gummi-Verbundwerkstoff
auf einen Ringkörper aufgebracht wurde.
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7(a) und 7(b) zeigen
Messergebnisse vom Oberflächenzustand eines Ringkörpers,
wobei 7(a) die Ergebnisse vor und 7(b) die Ergebnisse nach dem Pressen zeigt.
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Beste Möglichkeit
zum Ausführen der Erfindung
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Nachfolgend
wird die beste Möglichkeit zum Ausführen der Erfindung
anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. 1 ist
eine Ansicht einer Dichtung von oben einer Ausführungsform
der Dichtung nach der vorliegenden Erfindung. 2 ist
ein vergrößertes Schnittbild entlang der Linie
X-X in 1. 3 ist ein Flussdiagramm, das
eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Herstellung einer Dichtung zeigt. 4(a) und 4(b) zeigen eine Ausstanzform für
abgeteilte Einzelkomponenten für eine Metallbasis. 5 ist eine
Ansicht von oben eines Ringkörpers, der durch Aneinanderfügen
und Verschweißen der Komponenten gebildet wurde. 6 ist
eine Ansicht von oben des Zustands, wenn ein Gummi-Verbundwerkstoff auf
einen Ringkörper aufgebracht wurde. Die 7(a) und 7(b) zeigen Messergebnisse vom Oberflächenzustand
eines Ringkörpers, wobei 7(a) die
Ergebnisse vor und 7(b) die Ergebnisse
nach dem Pressen zeigt.
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Ausführungsbeispiel
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Das
in 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel
zeigt eine Dichtung 1, die für eine Ölwanne
eines Motors eines Kraftfahrzeugs angewendet werden kann. Die Dichtung
ist in einer vorgegebene Breite sowie in einer vorgegebene Form
(etwa viereckig) ausgebildet ist, so dass sie mit einer Form eines
Umfangsbereichs eines oberen Rands (eines Flanschbereichs) einer
nicht gezeigten Ölwanne übereinstimmt. Insbesondere
weist die Dichtung eine Metallbasis 2, die aus kalt gewalztem
Stahlblech oder Edelstahlblech besteht, sowie eine elastische Dichtungsschicht 3 auf,
die dadurch gebildet wird, dass ein eine drückfähige
Faser enthaltender Gummi-Verbundwerkstoff auf beide Seiten der Metallbasis 2 aufgebracht
wird. Ferner ist die Dichtung 1 entlang ihrem Umfang in
entsprechendem Abstand mit mehreren Löchern 4 für
Schrauben versehen, um die (nicht gezeigte) Ölwanne mit
einem Zylinderblock sowie der dazwischen eingesetzten Dichtung 1 mittels
Schrauben zu verbinden. Die in 1 durch
die gestrichelte Linie mit zwei Punkten dargestellte Form zeigt
eine Außenkontur eines ringförmigen Körpers 5,
der durch Verschweißen der Einzelkomponenten 5a, 5b für
die Metallbasis gebildet wurde. Ferner zeigt die gestrichelte Linie
Y mit einem Punkt eine Teilungslinie der Einzelkomponenten 5a, 5b für
die Metallbasis, die entlang der Diagonale des Ringkörpers 5 liegt.
Das Bezugszeichen 50 in 2 bezeichnet
die oben beschriebene schweißgefügte Stelle.
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Die
oben beschriebene Ölwannendichtung 1 wird in der
folgenden Weise hergestellt. Entsprechend 3 bis 6 wird
der in 5 gezeigte Ringkörper dadurch gefertigt,
dass eine Vielzahl der oben beschriebenen zwei Arten von Einzelkomponenten
(im folgenden Komponenten genannt) 5a, 5b für
eine Metallbasis (vgl. 1), die etwas breiter sind als
die Breite der Dichtung und die eine vorgegebene Form haben, aus
einem Stahlblech (Metallblech) 20 als Rohblech ausgestanzt
werden (Schritt S1), wie in 4(a) und 4(b) gezeigt ist. Diese zwei Arten von
Einzelkomponenten 5a, 5b werden vorübergehend
zusammengesetzt, so dass sie an der oben beschriebenen Teilungslinie
Y aneinander stoßen (Schritt S2), und der aneinander stoßende Bereich
durch Laser-Punktschweißen zusammengefügt wird,
um einen Verbindungsbereich 50 zu bilden (Schritt S3),
und so den in 5 gezeigten Ringkörper 5 zu
erhalten.
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Anschließend
wird dieser Ringkörper 5 durch Pressen mittels
einer eine entsprechende Druckkraft aufweisenden Pressmaschine geebnet
(Schritt S4). Die 7(a) und 7(b) zeigen Diagramme, die die mittels
eines Profilmessgeräts gemessenen Ergebnisse des Profils
der Oberfläche des Ringkörpers 5 darstellen. 7(a) zeigt die Ergebnisse vor dem Pressen, und 7(b) zeigt die Ergebnisse nach dem Pressen.
In beiden Diagrammen gibt die vertikale Achse den Abstand von einer
beliebigen Referenzfläche in Richtung der Blechdicke an,
und gibt die horizontale Achse den Abstand vom beliebigen Referenzpunkt
in Richtung der Messabtastung an. Ferner zeigt der Bereich A die
durch das oben beschriebene Laser-Punktschweißen gefügte
Stelle 50. Aus beiden Diagrammen ist ersichtlich, dass
die im Bereich A vor dem Pressen vorhandene Unebenheit nach dem dem
Ebnen dienenden Pressen fast vollständig beseitigt wurde.
Auch eine wegen einer Hitze beim Schweißen eventuell entstehende
Verformung und/oder Wellung wird ebenfalls durch diese Pressbehandlung
beseitigt.
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Danach
wird auf die Oberfläche beider Seiten des Ringkörpers 5,
die durch das oben beschriebene Pressen geebnet wurden, ein Klebstoff
aufgetragen (Schritt S5) und eine vorher bereitgestellte Lage des
Gummi-Verbundwerkstoffs 30 aufgelegt (Schritt S6). Diese
Lage des Gummi-Verbundwerkstoffs 30 wird dadurch gefertigt,
dass ein nicht vulkanisiertes Gummimaterial mit drückfähigen
organischen Fasern, bei welchen es sich nicht um Asbest handelt,
und/oder drückfähigen anorganischen Fasern, Füllstoff
u. s. w. gemischt und in eine Lage mit einer Dicke von 0.2 mm gewalzt
wird. Aus dieser Lage wird eine Ringform ausgestanzt, deren Breite etwas
breiter ist als die Breite des Ringkörpers 5 ist. Der
bei diesem Stanzen verbliebene Rest kann wieder verwendet werden,
weil das Gummimaterial nicht vulkanisiert wurde.
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Als
hier verwendbare druckfähigen Faser werden Glasfasern,
Keramikfasern, Steinwolle, Schlammwolle, Quarzfasern, Whisker, Borfasern, Kohlenstofffasern,
oder dgl. angewendet. Als Gummimaterial können Nitrilbutadiengummi
(NBR), Styrenbutadiengummi (SBR), Iso butylengummi (IR), Chloroprengummi
(CR), Butadiengummi (BR), Butylgummmi (IIR), Stylen-Propylengummi
(EPM), Fluorgummi (FPM), Silikongummi (Si) u. s. w. alleine oder
in Mischung mit den oben beschriebenen druckfähigen Fasern
verwendet werden.
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Der
Gummi-Verbundwerkstoff 30 wird dadurch auf die Oberfläche
des Ringkörpers 5 aufgebracht, dass der Ringkörper 5,
auf den die Lage des Gummi-Verbundwerkstoffs 30 aufgebracht
wurde, erhitzt und gepresst wird (Schritt S7). Ferner wird die elastische
Dichtungsschicht 3 (vgl. 2) dadurch gebildet,
dass das Gummimaterial des Gummi-Verbundwerkstoffs 30 durch
Erhitzung und Pressen vulkanisiert und der Gummi-Verbundwerkstoff 30 auf der
Oberfläche beider Seiten des Ringkörpers 5 befestigt
wird (Schritt S8). Anschließend wird eine vorgegebene Form
der Dichtung einschließlich der oben beschriebenen Schraublöcher 4 ausgestanzt
(Schritt S9). Dadurch ergibt sich die Ölwannendichtung 1,
die mit der durchgezogenen Linie nach 1 dargestellt ist.
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Bei
diesem Herstellungsverfahren sind die oben beschriebenen Komponenten 5a, 5b etwa L-förmig,
so dass eine Vielzahl der Einzelkomponenten 5a, 5b aus
einem Stahlblech 20 in der Art ausgestanzt werden kann,
dass sie miteinander benachbart liegen, wie dies in 4 gezeigt
ist. Dadurch ist der wegzuwerfende Anteil weniger als beim direkten Ausstanzen
eines Ringkörpers 5, wodurch sich der Ertrag sprunghaft
verbessert. Da diese Einzelkomponenten 5a, 5b mittels
Laser-Punktschweißens gefügt und zu einem der
Form der Dichtung entsprechenden Ringkörper 5 gefügt
werden, kann die Formung der Dichtung einfach und präzise
durchgeführt werden. Da der gefügte Ringkörper 5 durch
Pressen geebnet wird, werden Unebenheiten im Schweißbereich
beseitigt. Nachdem die Dichtungsschicht 3 fest geklebt wurde,
entsteht daher an der Oberfläche keine Unebenheit, die
die Dichtigkeit beeinträchtigen kann. Somit kann eine Dichtung 1 für
eine Ölwanne erhalten werden, die eine hohe Steifigkeit
und ausgezeichnete Dichtigkeit aufweist.
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Da
ferner bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform
das Schraubloch 4 an der geschweißten Stelle 50 vorgesehen
ist, und der Flächendruck an der Verschraubungsstelle höher
ist, wird bevorzugt, das Schraubloch 4 an der geschweißten
Stelle 50 anzuordnen. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf
begrenzt. Außerdem ist die Form der Ölwannendichtung 1 nicht
auf die Form gemäß dem Beispiel beschränkt,
sondern können auch andere Formen angewendet werden. Die
Art der Teilung (die Stelle und die Zahl der Teilungen) des Ringkörpers 5 ist
ebenfalls nicht auf das dargestellte Beispiel begrenzt. Beim oben
beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Dichtung für
eine Ölwanne verwendet. Aber ist es selbstverständlich,
dass die vorliegende Erfindung auf für eine Dichtung einer
Rohrleitung mit großem Durchmesser oder für andere Dichtungen
angewendet werden kann.
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Zusammenfassung
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Verfahren
zur Herstellung einer ringförmigen Dichtung 1,
die eine Metallbasis 1 aufweist, auf deren beide Seiten
eine elastische Dichtungsschicht 3 auflaminiert ist, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von abgeteilten Einzelkomponenten 5a, 5b für
die Metallbasis aus einem Metallblech 20 herausgestanzt
werden, wobei jede der abgeteilten Einzelkomponenten 5a, 5b geringfügig
breiter als die vorgegebene Breite einer vorgegebenen Dichtung ist und
eine vorbestimmte Form hat, um der vorgegebenen Dichtung eine Ringform
zu verleihen, diese mehreren Einzelkomponenten 5a, 5b vorübergehend
aneinander stoßend zusammengesetzt werden, um die Ringform
zu bilden, und die aneinander stoßenden Teile miteinander
verschweißt werden, um einen ringförmigen Körper 5 zu
bilden, anschließend ein elastischer Verbundwerkstoff auf
beide Seiten des ringförmigen Körpers 5 auflaminiert
wird, um nach Anwenden von Druck auf den ringförmigen Körper elastische
Dichtungsschichten 3 zu bilden, und aus dem ringförmigen
Körper 5 eine vorgegebene Form ausgestanzt wird,
um die ringförmige Dichtung zu bilden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 58-21142
B [0003, 0004]
- - JP 2003-336743 A [0003, 0004, 0005]