DE19808361B4

DE19808361B4 - Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Flachdichtung

Info

Publication number: DE19808361B4
Application number: DE19808361A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Katzmaier (Fh); Josef Ludwig
Original assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Current assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2018-02-28
Also published as: DE19808361A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen metallischen Flachdichtung (1), welche ein wenigstens einseitig mit einer Beschichtung (3) versehenes Falzblech (2), welches ohne Beschichtung eine Dicke von 0,05 bis 0,3 mm besitzt, und wenigstens eine weitere Dichtungslage (4) aufweist, und in welcher Flachdichtung wenigstens ein Funktionsbereich vorhanden ist, der eine Durchgangsöffnung (5) sowie Abdichtungseinrichtungen für die Durchgangsöffnung (5) umfasst, wobei eine Abdichtungseinrichtung von einem im Falzblech ausgebildeten und am Rand der Durchgangsöffnung verlaufenden Falz (6) gebildet wird und wenigstens eine weitere Abdichtungseinrichtung (7) in wenigstens einer der weiteren Dichtungslagen (4) vorhanden ist, wobei der wenigstens eine Funktionsbereich im Falzblech außer dem Falz keine weiteren Abdichtungseinrichtungen für die Durchgangsöffnung (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in das Falzblech (2), bevor es beschichtet wird, in einem Bereich, der außerhalb des wenigstens einen Funktionsbereiches der Dichtung liegt, wenigstens eine Versteifungssicke (8) zur Stabilisierung des Falzbleches (2) eingeformt wird, damit sich das Falzblech (2) beim Beschichten nicht...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Flachdichtung, in welcher ein beschichtetes Falzblech und wenigstens eine weitere Dichtungslage vorhanden sind. Insbesondere eignet sich das Verfahren zur Herstellung mehrlagiger metallischer Zylinderkopfdichtungen.
In Zylinderkopfdichtungen werden Falzbleche häufig eingesetzt, um die Abdichtung von Durchgangsöffnungen und insbesondere von Brennraumöffnungen zu verbessern. Die in den Falzblechen gebildeten Falze verlaufen üblicherweise entlang des Randes der Brennraumöffnungen, so daß hier eine Materialverdickung entsteht. Der durch den Falz gebildete Vorsprung dient als Stopper für eine Sicke, welche in einer benachbarten Dichtungslage in einem seitlichen Abstand zum Falz um die Durchgangsöffnung verläuft. Der Falz verhindert also ein vollständiges Abflachen der Sicke während des Betriebs der Dichtung.
Eine derartige mehrlagige Zylinderkopfdichtung ist beispielsweise in der EP-A-0 306 766 beschrieben.

Die US-A-5,582,415 offenbart Zylinderkopfdichtungen mit einem gefalzten Blech. In einer Variante ist in einem Sickenblech am Brennraumrand ein die Brennraumöffnung umgebender Falz benachbart zur Sicke zu deren Abstützung ausgebildet. In einer anderen Variante ist ein Falzblech vorhanden, das außer dem Falz keine weitere Abdichteinrichtung, also auch keine Sicke, aufweist.

Die DE-U-7609525 betrifft eine Weichstoffdichtung zum Einbau in einen V-Motor. Die einzige metallische Lage, die als Aufla ge für den Weichstoff dient, ist wannenförmig ausgebildet, an den äußeren Rändern mit Durchgangsöffnungen versehen und weist im Zentrum, in dem kein Weichstoff aufgetragen ist, eingepreßte Quer- und Längs-Versteifungsrippen auf. Falze sind in der metallischen Lage nicht vorhanden.

Um die Anpassung einer Flachdichtung an die abzudichtenden Gegenflächen zu verbessern, ist es üblich, die Dichtung in den Bereichen, welche mit den abzudichtenden Gegenflächen in Kontakt kommen, mit einer Beschichtung zu versehen. Bildet ein Falzblech eine Decklage der Flachdichtung, ist es also zweckmäßig, die nach außen weisende Oberfläche des Falzbleches zu beschichten. Eine Möglichkeit besteht darin, das Beschichtungsmittel in flüssiger Form aufzubringen. Das Beschichtungsmittel kann dabei beispielsweise mit einem gewissen Druck aufgesprüht werden, oder das Beschichtungsmittel wird auf das Falzblech aufgegossen oder auf getropft.

Eine übliche Variante zum Beschichten besteht darin, daß man das zu beschichtende Substrat durch einen aus einer Dosiervorrichtung herauslaufenden Vorhang des flüssigen Beschichtungsmittels zieht.

Im Falle von Falzblechen, wie sie für Flachdichtungen verwendet werden, bereitet das Beschichten mit flüssigem Beschichtungsmittel und auch jegliches andere Handling während des Produktionsprozesses erhebliche Schwierigkeiten. Damit sie gefalzt werden können, bestehen Falzbleche aus einem sehr dünnen und biegefähigen Material. Im Falle von Zylinderkopfdichtungen bestehen Falzbleche üblicherweise aus Edelstahl und weisen eine Dicke von nur etwa 0,05 bis 0,3 mm und insbesondere von 0,08 bis 0,15 mm auf. Die sehr geringe Dicke und große Biegsamkeit erschwert die Handhabung der Falzbleche. Durch das Einstanzen von Durchgangsöffnungen und das Umfalzen treten Spannungen im Blech auf, die zu Verwerfungen und Wellungen führen. Selbst der geringe Druck durch das Aufbringen des Beschichtungsmittels reicht aus, daß sich das Falzblech verbiegt. Es ist deshalb in aller Regel nicht möglich, das Falzblech in ebener Form durch eine Beschichtungsvorrichtung zu führen. Dies erschwert einerseits ein automatisiertes Beschichtungsverfahren erheblich und führt andererseits zu ungleichmäßigen Beschichtungen auf dem Falzblech.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Flachdichtung anzugeben, welche ein Falzblech aufweist, das auf einfache und kostengünstige Art und Weise beschichtet werden kann. Das Beschichtungsmittel sollte dabei auch in flüssiger Form einsetzbar sein.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1. Weitere Verfahrensvarianten ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Flachdichtung; welche ein wenigstens einseitig beschichtetes Falzblech mit einer Dicke von 0,05 bis 0,3 mm vor Beschichtung und wenigstens eine weitere Dichtungslage aufweist. In der Flachdichtung ist wenigstens ein Funktionsbereich vorhanden, der eine Durchgangsöffnung sowie Abdichtungseinrichtungen für diese Durchgangsöffnung umfaßt. Eine der Abdichtungseinrichtungen wird dabei von einem Falz gebildet, welcher in dem Falzblech ausgebildet ist und am Rand der Durchgangsöffnung verläuft. Zusätzlich ist in wenigstens einer der weiteren Dichtungslagen wenigstens eine weitere Abdichtungseinrichtung vorhanden. Beispielsweise kann es sich bei dieser Abdichtungseinrichtung um eine Sicke handeln. Erfindungsgemäß wird in dem Falzblech, das im Funktionsbereich außer dem Falz keine weiteren Abdichtungseinrichtungen aufweist, bevor es beschichtet wird, in einem Bereich, welcher außerhalb des wenigstens einen Funktionsbereiches der Dichtung liegt, wenigstens eine Versteifungssicke eingeformt, damit sich das Falzblech beim Beschichten nicht verdreht oder verbiegt. Diese wenigstens eine Versteifungssicke dient der Stabilisierung des Falzbleches und erleichtert seine Handhabung bei der Beschichtung.

Durch das Einformen wenigstens einer Versteifungssicke in das Falzblech außerhalb der Funktionsbereiche der Dichtung läßt sich die Neigung des Falzblechs, sich bei der Handhabung und Beschichtung zu verbiegen, deutlich reduzieren. Das so versteifte und stabilisierte Falzblech läßt sich ohne weiteres in einer automatisierten Vorrichtung transportieren und beschichten. Durch die Versteifungssicken behält das Falzblech auch beim Auftrag eines flüssigen Heschichtungsmittels seine im wesentlichen ebene Form bei, ohne daß es zu Verbiegungen kommt. Die Beschichtung kann gleichmäßig über das gesamte Falzblech aufgetragen werden.

Dadurch, daß die wenigstens eine Versteifungssicke außerhalb des wenigstens einen Funktionsbereiches der Mehrlagendichtung eingeformt wird, übt sie keinen negativen Einfluß auf die Abdichteigenschaften der Flachdichtung aus.

Die erfindungsgemäß in das Falzblech eingeformten Versteifungssicken nehmen üblicherweise nicht an der Abdichtung der Durchgangsöffnungen in der Flachdichtung teil. Ihr Hauptzweck besteht darin, daß Falzblech zu stabilisieren und zu versteifen und so dessen Handhabbarkeit zu verbessern. Eine eventuelle Verbesserung der Abdichteigenschaften der Dichtung, wie beispielsweise eine gewisse Stützfunktion für Abdichteinrichtungen der Flachdichtung, kann als Nebeneffekt auftreten, ist jedoch nicht Hauptziel der Erfindung. So ist es beispielsweise nicht erforderlich, daß die erfindungsgemäßen Versteifungssicken geschlossen um eine Durchgangsöffnung in der Dichtung verlaufen. In der Regel werden die erfindungsgemäßen Versteifungssicken im Falzblech vielmehr die Durchgangsöffnungen nicht vollständig umgeben.

Daß die erfindungsgemäßen Versteifungssicken für die Dichtwirkung der Flachdichtung nicht wesentlich sind, zeigt sich insbesondere darin, daß es ausreichen kann, wenn die Versteifungssicken im Falzblech nur in einer Zwischenstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens vorhanden sind. Im Endprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens, der montierfertigen Mehrlagen-Flachdichtung, müssen sie dagegen nicht mehr vorhanden sein. Sie können vielmehr in einem der Verfahrensschritte nach der Beschichtung des Falzbleches vom Falzblech entfernt, z.B. weggestanzt, werden.

Sollen die Versteifungssicken weggestanzt werden, werden sie zweckmäßig in einen Randbereich des Falzbleches eingeformt. Beispielsweise ist es möglich, eine Versteifungssicke oder je eine Versteifungssicke benachbart zu einer Längsseite des Falzblechs einzuformen. Die Versteifungssicke kann dabei durchgängig oder abschnittweise entlang der Längsseite oder beider Längsseiten des Falzblechs verlaufen.

Zusätzlich zu Versteifungssicken an den Rändern des Falzbleches oder anstelle derselben kann eine Vielzahl von Versteifungssicken über das Falzblech verteilt werden, solange dabei die Funktionsbereiche der Dichtung ausgespart werden.

Die Form der Versteifungssicken ist grundsätzlich nicht besonders beschränkt. Form und Ausdehnung der Versteifungssicken richten sich zweckmäßig nach der Ausgestaltung der Flachdichtung und werden insbesondere so gewählt, daß die Abdichtungseinrichtungen der Dichtung nicht negativ beeinflußt werden. Beispielhaft können lineare, wellen-, kreis- oder kreissegmentförmig verlaufende Versteifungssicken, winkel-, gabel-, kreuzlinien- oder zackenlinienförmige Versteifungssicken sowie Versteifungssicken von rechteckiger oder ovaler Form genannt werden. Selbstverständlich können auch verschieden ausgeformte Versteifungssicken in ein und demselben Falzblech nebeneinander verwendet werden.

Erfindungsgemäß werden die Versteifungssicken in das Falzblech vor dessen Beschichtung eingeformt. Die Einformung der wenigstens einen Versteifungssicke kann vor oder nach der Herstellung des Falzes im Falzblech erfolgen. Zweckmäßig werden die Versteifungssicken zu einem möglichst frühen Zeitpunkt eingeformt, da sich danach die Handhabung des Falzblechs vereinfacht.

Zweckmäßig werden die Versteifungssicken so eingeformt, daß ihre Wölbung in Richtung auf den Falz zeigt.

Die Herstellung der Versteifungssicken kann auf jede an sich bekannte Weise erfolgen. Vorzugsweise werden die Versteifungssicken eingeprägt. Als Ausgangsmaterial im erfindungsgemäßen Verfahren kann grundsätzlich jedes falzbare Blech verwendet werden. Erfindungsgemäß werden Bleche einer Dicke von 0,05 bis 0,3 mm und insbesondere von 0,08 bis 0,15 mm verwendet. Ein bevorzugtes Material für das Falzblech ist Edelstahl.

Das Falzblech kann ein- oder beidseitig beschichtet werden. Vorzugsweise wird die Oberfläche des Falzblechs ganzflächig beschichtet, aber auch eine nur teilweise Beschichtung ist erfindungsgemäß möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere zur Herstellung von Mehrlagen-Flachdichtungen eingesetzt, in denen das Falzblech beschichtet wird. Das Beschichtungsmittel wird dabei zweckmäßig in flüssiger Form aufgebracht.

Die Erfindung soll nachfolgend am Beispiel eines Herstellungsverfahrens für metallische Zylinderkopfdichtungen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert werden. Darin zeigen schematisch
1 eine Teildraufsicht auf eine Zylinderkopfdichtung;
2 einen Teilquerschnitt durch eine Zylinderkopfdichtung gemäß 1 in einem an eine Brennraumöffnung angrenzenden Bereich;
3 eine Teildraufsicht auf ein Falzblech während eines Zwischenstadiums des erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 und 5 Teildraufsichten auf weitere Falzbleche.
In 1 ist ein mögliches Endprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es handelt sich um eine Zylinderkopfdichtung 1, welche eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, von denen die Brennraumöffnungen mit 5 bezeichnet sind. Die Durchgangsöffnungen sind von Abdichtungseinrichtungen umgeben. Im Falle der Brennraumöffnungen 5 handelt es sich um Sicken 7.
In den nachfolgenden Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Dichtungsteile wie in 1.
2 zeigt einen Teilquerschnitt durch die Dichtung gemäß 1 in einem Bereich, welcher an eine Brennraumöffnung 5 angrenzt. Neben einer Dichtungslage 4 mit Sicke 7, welche die Brennraumöffnung 5 umgibt, ist als weitere Dichtungslage der Dichtung 1 ein Falzblech 2 vorhanden, dessen Falz 6 unmittelbar am Rand der Brennraumöffnung 5 umläuft. Das Falzblech 2 ist auf seiner nach außen weisenden Oberfläche, welche hier beispielsweise beim Einbau auf einem Motorblock zu liegen kommt, mit einer Beschichtung 3 versehen.
3 zeigt ein Zwischenstadium im erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der in 1 und 2 gezeigten Dichtung. Das Falzblech 2 weist entsprechend der weiteren Dichtungslage 4 angeordnete Durchgangsöffnungen auf. Die Breite der Zwischenstufe des Falzbleches ist größer als die Breite des Falzbleches in der fertigen Dichtung 1. Der Verlauf der Ränder des Falzbleches in der fertigen Dichtung ist mit einer Punkt-Strich-Linie in 3 wiedergegeben. Außerhalb der Punkt-Strich-Linie und benachbart zu den Längsseiten 9 des Falzbleches 2 sind gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vor der Beschichtung des Falzbleches zwei Versteifungssicken 8 eingeformt worden. Die Versteifungssicken 8 liegen außerhalb desjenigen Bereiches des Falzbleches, welche in der fertigen Dichtung 1 erhalten bleibt und damit auch außerhalb der Funktionsbereiche der Dichtung 1, welche durch die Durchgangsöffnungen und ihre Abdichtungseinrichtungen definiert werden.
Die entlang der Längsseiten 9 des Falzblechs 2 verlaufenden Versteifungssicken 8 führen zu einer Versteifung und Stabilisierung des Falzbleches, ohne daß dadurch die Abdichtungseigenschaften der fertigen Flachdichtung 1 in irgendeiner Weise negativ beeinflußt würden. Das versteifte Falzblech kann ohne Schwierigkeiten in einer automatisierten Beschichtungsvorrichtung mit einer Beschichtung versehen werden. Auch das Aufbringen eines flüssigen Beschichtungs mittels führt nicht dazu, daß sich das Falzblech verdreht oder verbiegt.
In einem Verfahrensstadium nach der Beschichtung des Falzbleches werden die äußeren Ränder entlang der Punkt-Strich-Linie weggestanzt. Die Versteifungssicken 8 bleiben in der fertigen Flachdichtung 1 also nicht erhalten.
4 und 5 zeigen weitere Ausführungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Versteifungssicken. In beiden Fällen sind die Versteifungssicken 8 über das Falzblech verteilt, wobei sie jedoch die Funktionsbereiche der Dichtung aussparen. Im Unterschied zu der in 3 dargestellten Variante bleiben die Versteifungssicken gemäß 4 und 5 in den fertigen Dichtungen erhalten. Dadurch, daß sie außerhalb der Funktionsbereiche der Dichtung liegen, beeinträchtigen sie die Dichtwirkung jedoch nicht.
Die in 4 dargestellten Versteifungssicken 8 sind im wesentlichen Y-förmig. Im Falzblech gemäß 5 sind kreissegmentförmige Versteifungssicken 8 eingeformt worden.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen metallischen Flachdichtung (1), welche ein wenigstens einseitig mit einer Beschichtung (3) versehenes Falzblech (2), welches ohne Beschichtung eine Dicke von 0,05 bis 0,3 mm besitzt, und wenigstens eine weitere Dichtungslage (4) aufweist, und in welcher Flachdichtung wenigstens ein Funktionsbereich vorhanden ist, der eine Durchgangsöffnung (5) sowie Abdichtungseinrichtungen für die Durchgangsöffnung (5) umfasst, wobei eine Abdichtungseinrichtung von einem im Falzblech ausgebildeten und am Rand der Durchgangsöffnung verlaufenden Falz (6) gebildet wird und wenigstens eine weitere Abdichtungseinrichtung (7) in wenigstens einer der weiteren Dichtungslagen (4) vorhanden ist, wobei der wenigstens eine Funktionsbereich im Falzblech außer dem Falz keine weiteren Abdichtungseinrichtungen für die Durchgangsöffnung (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in das Falzblech (2), bevor es beschichtet wird, in einem Bereich, der außerhalb des wenigstens einen Funktionsbereiches der Dichtung liegt, wenigstens eine Versteifungssicke (8) zur Stabilisierung des Falzbleches (2) eingeformt wird, damit sich das Falzblech (2) beim Beschichten nicht verdreht oder verbiegt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Versteifungssicke (8) vor der Herstellung des Falzes (6) eingeformt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Versteifungssicke (8) oder je eine Versteifungssicke benachbart zu einer Längsseite (9) des Falzbleches (2) eingeformt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungssicke (8) durchgängig oder abschnittweise entlang der Längsseite(n) (9) des Falzbleches (2) verläuft.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Versteifungssicke (8) von dem beschichteten Falzblech (2) entfernt und insbesondere weggestanzt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Versteifungssicken (8) außerhalb des wenigstens einen Funktionsbereichs der Dichtung über das Falzblech (2) verteilt eingeformt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Versteifungssicken (8) mit linearem, wellen-, winkel-, gabel-, kreuzlinien-, zackenlinien-, kreis- oder kreissegmentförmigem Verlauf, rechteckiger oder ovaler Form eingeformt werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Versteifungssicke (8) mit ihrer Wölbung in Richtung auf den Falz (6) eingeformt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Falzblech (2) ein Blech mit einer Dicke von 0,08 bis 0,15 mm verwendet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Falzblech (2) aus Edelstahl eingesetzt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Versteifungssicke (8) eingeprägt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Falzblech (2) als eine äußere Lage der Flachdichtung verwendet und seine nach außen weisende Oberfläche beschichtet wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel in flüssiger Form aufgebracht wird.