DE19924260A1

DE19924260A1 - Metallische Flachdichtung

Info

Publication number: DE19924260A1
Application number: DE19924260A
Authority: DE
Inventors: Georg Egloff
Original assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Current assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2019-05-28
Also published as: DE19924260C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung 1, insbesondere Zylinderkopfdichtung, für einen Verbrennungsmotor, mit zumindest einem eine Brennraum-Durchgangsöffnung 6 aufweisenden Dichtungsblech 2, mit einer die Brennraum-Durchgangsöffnung 6 umgebenden Sicke 5 und mit einem der Sicke 5 zugeordneten Verformungsbegrenzer 9, der aus einem an die Brennraum-Durchgangsöffnung 6 angrenzenden Ringabschnitt des Dichtungsblechs 2 hergestellt ist, wobei der Ringabschnitt durch spanende Bearbeitung in seiner Dicke gegenüber dem Dichtungsblech 2 reduziert und zum Bilden des Verformungsbegrenzers 9 auf eine der Seiten des Dichtungsblechs 2 und insbesondere auf die der spanenden Bearbeitung gegenüberliegende Seite 8 des Dichtungsblechs 2 umgelegt ist. Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Verformungsbegrenzers, wobei aus dem Dichtungsblech 2 durch spanende Materialabtragung ein an die Brennraum-Durchgangsöffnung 6 angrenzender Ringabschnitt hergestellt wird und der Ringabschnitt zum Bilden des Verformungsbegrenzers 9 auf eine der Seiten des Dichtungsblechs 2 und insbesondere auf die der spanenden Bearbeitung gegenüberliegende Seite 8 des Dichtungsblechs 2 umgelegt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung für einen Verbren nungsmotor, mit zumindest einem eine Brennraum-Durch gangsöffnung aufweisenden Dichtungsblech, mit einer die Brennraum-Durchgangsöffnung umgebenden Sicke und mit einem der Sicke zugeordneten Verformungsbegrenzer, der aus einem an die Brennraum-Durchgangsöffnung angren zenden Ringabschnitt des Dichtungsblechs hergestellt ist.

Aus der DE 42 19 709 A1 sind derartige metallische Flachdichtungen in verschiedenen Ausgestaltungen be kannt geworden. Ein Ausführungsbeispiel (siehe Fig. 4 der DE 42 19 709 A1) enthält einen Verformungsbegren zer, der als Umfalzung eines Ringabschnitts des Dich tungs- oder Trägerblechs an der Brennraum-Durchgangs öffnung gebildet ist. Beim Umfalzen wird ein Teil des Ringabschnitts, der eine gegenüber dem Dichtungsblech reduzierte Materialstärke aufweist, auf sich selbst um gelegt, so daß der Verformungsbegrenzer durch Verdoppe lung der reduzierten Materialstärke gebildet ist. Es ist bekannt, die Materialstärke des Ringabschnitts durch spanlose Umformung wie z. B. durch einen Walzvor gang zu reduzieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gat tungsgemäße metallische Flachdichtung zu schaffen, de ren Verformungsbegrenzer in exakter Dimensionierung und Positionierung bei reduziertem Fertigungsaufwand her stellbar ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Verformungsbegrenzers anzugeben.

Die Aufgabe wird bei der oben angegebenen, gattungsge mäßen metallischen Flachdichtung dadurch gelöst, daß der Ringabschnitt durch spanende Bearbeitung in seiner Dicke gegenüber dem Dichtungsblech reduziert und zum Bilden des Verformungsbegrenzers auf eine der beiden Seiten des Dichtungsblechs umgelegt ist. Dieser Verfor mungsbegrenzer ist durch das Umlegen des gesamten Ringabschnitts auf die Ober- oder Unterseite des ver gleichsweise dicken und stabilen Dichtungsblechs einfa cher herzustellen wie ein Verformungsbegrenzer, bei dem der dünne Ringabschnitt unter hohem fertigungstechni schen Aufwand auf sich selbst umgelegt wird. Durch die spanende Bearbeitung des Ringabschnitts kann eine hohe Fertigungsqualität bei verbesserter Maßgenauigkeit er zielt werden gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten spanlosen Umformen, bei dem durch den Umform vorgang zusätzlich unerwünschte Gefügeveränderungen dieses hochbeanspruchten Bauteils auftreten können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den zugeordneten Unteransprüchen angegeben.

Zweckmäßigerweise ist der Ringabschnitt auf die der spanenden Bearbeitung gegenüberliegende Seite des Dich tungsblechs umgelegt, die in Abhängigkeit der Einbaula ge die Oberseite oder die Unterseite des Dichtungs blechs ist.

Der Verformungsbegrenzer kann an dem Dichtungsblech ei ner einlagigen Flachdichtung vorgesehen sein, wobei das Dichtungsblech auch die Sicke aufweist. In einer vor teilhaften Ausgestaltung kann die Flachdichtung das Dichtungsblech und zumindest ein Deckblech umfassen, wobei das Deckblech die Sicke und das Dichtungsblech den zugeordneten Verformungsbegrenzer aufweist. Daneben sind weitere beliebige Gestaltungen der Flachdichtung mit dem erfindungsgemäßen Verformungsbegrenzer ausführ bar.

Zweckmäßigerweise beträgt die Dicke des Verformungsbe grenzers etwa 10% der Dicke des Dichtungsblechs und insbesondere etwa 0,07 bis 0,2 mm.

Wenn das Dichtungsblech aus hochfestem Stahl herge stellt ist, wird es am Ringabschnitt zweckmäßigerweise durch Hochgeschwindigkeitsfräsen (HSC-Fräsen) bearbei tet.

Für eine vereinfachte Herstellung des Verformungsbe grenzers ist es vorteilhaft, wenn der gebildete Ringab schnitt einen kerbfreien Basisbereich auf seiner bear beiteten Seite, d. h. auf der Seite der spanabhebenden Materialabtragung, aufweist. Dabei können unterschied liche Formen verwendet werden, die eine scharfkantige Ecke vermeiden. Zweckmäßigerweise ist der kerbfreie Ba sisbereich des Ringabschnitts mit einer Abrundung oder Abschrägung gebildet.

Wenn eine ringförmige Vertiefung auf der dem kerbfreien Basisbereich gegenüberliegenden Seite des Dichtungs blechs in Zuordnung zu dem Basisbereich ausgebildet ist, wird ein Umbiegen des Ringabschnittes zusätzlich erleichtert, da biegungsinnenseitiges Material in der Vertiefung aufgenommen werden kann.

Der auf das Dichtungsblech umgelegte Verformungsbegren zer kann mit einer Profilierung versehen sein, die dem Verformungsbegrenzer ein gewisses elastisches Verhalten ermöglicht. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Verfor mungsbegrenzer gemeinsam mit dem Dichtungsblech profi liert ist und die Profilierung insbesondere als Omega- Sicke, d. h. in Form eines schematisierten Ω ausgebil det ist.

Die Aufgabe wird des weiteren bei einem oben angegebe nen Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 12 dadurch gelöst, daß aus dem Dichtungsblech durch spanende Materialabtragung ein an die Brennraum- Durchgangsöffnung angrenzender Ringabschnitt herge stellt wird und daß der Ringabschnitt zum Bilden des Verformungsbegrenzers auf eine der beiden Seiten des Dichtungsblechs umgelegt wird, wobei vorteilhafterweise der Ringabschnitt auf die der spanenden Bearbeitung ge genüberliegende Seite des Dichtungsblechs umgelegt wird.

Dabei ist es aus fertigungstechnischer Sicht von Vor teil, wenn der Ringabschnitt durch Fräsen, insbesondere durch Stirnfräsen, hergestellt wird. Mit einem gestuf ten Stirnfräser kann in einem Arbeitsgang sowohl der . Ringabschnitt wie auch die Brennraum-Durchgangsöffnung hergestellt werden. Jedoch sind auch andere spanabhe bende Bearbeitungsverfahren anwendbar.

Bei einer zweckmäßigen Verfahrensweise wird der Ringab schnitt mit einem Stempel um etwa 90° umgebogen und auf das Dichtungsblech aufgepreßt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher er läutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einer Schnittansicht ein Ausführungsbei spiel einer erfindungsgemäßen Flachdichtung;

Fig. 2 in einer Schnittansicht ein Dichtungsblech der Flachdichtung mit einem Ringabschnitt mit reduzierter Materialstärke;

Fig. 3 in einer Schnittansicht das Dichtungsblech nach einer ersten Verformung des Ringab schnitts;

Fig. 4 in einer Schnittansicht entsprechend Fig. 2 das Dichtungsblech mit einem Ringabschnitt mit verändertem Basisabschnitt;

Fig. 5 in einer Schnittansicht entsprechend Fig. 4 in vergrößerter Darstellung das Dichtungs blech mit einer oberseitigen Vertiefung; und

Fig. 6 in einer Schnittansicht entsprechend Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ver formungsbegrenzers am Dichtungsblech.

Eine in Fig. 1 ausschnittsweise dargestellte metalli sche Flachdichtung 1, die im Ausführungsbeispiel eine Zylinderkopfdichtung eines Verbrennungsmotors ist, weist ein Dichtungsblech 2 mit einem oberen und einem unteren Deckblech 3 bzw. 4 auf. Die Deckbleche 3, 4, die üblicherweise aus einem Federstahl hergestellt sind, weisen jeweils eine Sicke 5 auf, die eine Brenn raum-Durchgangsöffnung 6 eines jeden Brennraumes des Verbrennungsmotors umgibt, wobei ein ebener, ringförmi ger Blechabschnitt 7 im Randbereich an der Brennraum- Durchgangsöffnung 6 beabstandet zu dem Dichtungsblech 2 gebildet ist.

Das ebene Dichtungsblech 2 weist auf seiner Oberseite 8 im Randbereich jeder Brennraum-Durchgangsöffnung 6 eine ringförmige Erhöhung auf, die als Stopper oder Verfor mungsbegrenzer 9 der Sicke 5 des oberen Deckblechs 3 zugeordnet ist. Zum Herstellen des Verformungsbegren zers 9 wird aus dem Dichtungsblech 2 eine erste kreis förmige Öffnung 10 mit einem Durchmesser d, z. B. durch Ausstanzen, gebildet (siehe Fig. 2). Anschließend wird durch einen spanabhebenden Bearbeitungsvorgang, z. B. mit einem Stirnfräser mit einem Durchmesser D, konzen trisch zur Öffnung 10 Material des Dichtungsblechs 2 derart abgetragen, daß ein dünner Ringabschnitt 11 mit einer Materialstärke von beispielsweise 0,2 mm am Dich tungsblech 2 verbleibt. Dieser Ringabschnitt 11 wird durch ein Form- oder Prägewerkzeug in Richtung zu der der Ausfräsung gegenüberliegenden Oberseite 8 des Dich tungsblechs 2 umgebogen (Fig. 3) und an der Oberseite 8 angelegt und bildet somit den Verformungsbegrenzer 9 oder Stopper für die Sicke 5 des oberen Deckblechs 3. Durch den Stirnfräser wird somit der Durchmesser D der Brennraum-Durchgangsöffnung 6 festgelegt. Je nach Ein baulage kann die als Oberseite 8 bezeichnete Seite des Dichtungsblechs 2 auch die Unterseite sein.

Durch den spanenden Bearbeitungsvorgang kann die Dicke des Verformungsbegrenzers 9 sehr präzise hergestellt werden. Wenn das Dichtungsblech 2 in vorteilhafter Ge staltung aus einem hochfesten Stahl besteht, wird der Ringabschnitt 11 durch Hochgeschwindigkeitsfräsen (HSC- Fräsen) aus dem Dichtungsblech 2 herausgearbeitet.

Das mit dem Verformungsbegrenzer 9 gebildete Dichtungs blech 2 kann in unterschiedlichen Varianten mit einem oder mit zwei Deckblechen 3, 4 und auch mit zusätzli chen Zwischenblechen zu einer Flachdichtung 1 kombi niert werden.

Die erfindungsgemäße Flachdichtung 1 kann jedoch auch ein Dichtungsblech 2 aufweisen, in dem neben dem Ver formungsbegrenzer 9 auch die Sicke ausgebildet ist (nicht dargestellt). Damit kann die Flachdichtung 1 ne ben dem dargestellten mehrlagigen Aufbau auch einlagig sein oder auch zusätzlich zu diesem gesickten Dich tungsblech zumindest eine weitere Lage eines Deckblechs mit oder ohne Sicken aufweisen.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Dichtungsblech 2 ist beim Herausarbeiten des dünnen Ringabschnittes 11 am Übergangs- oder Basisbereich 12 statt der in etwa rechtwinkligen Ausfräsung 13 (siehe Fig. 2) eine Ab schrägung oder Abrundung 14 gebildet. Diese Material verstärkung wirkt beim Umlegen des Ringabschnitts 11 auf die Oberseite 8 des Dichtungsblechs 2 einem Einrei ßen des Materials entgegen, das durch eine Kerbwirkung der rechtwinkligen Ausfräsung 13 bei wenig duktilem Ma terial auftreten könnte.

Das Dichtungsblech 2 kann des weiteren an seiner Ober seite 8 eine ringförmige Rinne oder Vertiefung 15 in der Nähe des Übergangs- oder Basisbereichs 12 aufwei sen. Diese Vertiefung 15 vermeidet beim Umlegen des Ringabschnitts 11 eine biegungsinnenseitige Materialan häufung, vereinfacht somit die Herstellung und verbes sert das Anlegen des Ringabschnitts 11 auf der Obersei te 8 des Dichtungsblechs 2.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Dichtungsblech 2 ist der Ringabschnitt 11, der im wesentlichen entsprechend der vorangegangenen Beschreibung gebildet worden ist, auf die andere Seite 16 des Dichtungsblechs 2 umgelegt worden, an der die spanabhebende Bearbeitung des Ringabschnitts 11 vorgenommen worden ist und die der oben beschriebenen Oberseite 8 gegenüberliegt. Der Ver formungsbegrenzer 9 wird im wesentlichen durch voll ständiges Umlegen und Anlegen des Ringabschnitts 11 auf das Dichtungsblech 2 gebildet.

Wenn der Ringabschnitt 11 durch beidseitige Spanabhe bung aus dem Dichtungsblech 2 herausgearbeitet wird, kann der Ringabschnitt 11 entsprechend den obigen Aus führungen auf jede der beiden Seiten des Dichtungs blechs 2 umgebogen werden.

Claims

1. Metallische Flachdichtung, insbesondere Zylinder kopfdichtung für einen Verbrennungsmotor, mit zumindest einem eine Brennraum-Durchgangs öffnung aufweisenden Dichtungsblech, mit einer die Brennraum-Durchgangsöffnung umgebenden Sicke und mit einem der Sicke zugeordneten Verformungsbe grenzer, der aus einem an die Brennraum-Durch gangsöffnung angrenzenden Ringabschnitt des Dich tungsblechs hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringabschnitt (11) durch spanende Bearbei tung in seiner Dicke gegenüber dem Dichtungsblech (2) reduziert und zum Bilden des Verformungsbe grenzers (9) auf eine der beiden Seiten (8; 16) des Dichtungsblechs (2) umgelegt ist.

2. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringabschnitt (11) auf die der spanenden Bearbeitung gegenüberliegen de Seite (8) des Dichtungsblechs (2) umgelegt ist.

3. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachdichtung das Dichtungsblech (2) und zumindest ein Deckblech (3, 4) umfaßt, wobei das Deckblech (3, 4) die Sicke (5) und das Dichtungsblech (2) den zugeordneten Verformungsbegrenzer (9) aufweist.

4. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Verfor mungsbegrenzers (9) etwa 10% der Dicke des Dich tungsblechs (2) beträgt.

5. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Verfor mungsbegrenzers (9) etwa 0,07 bis 0,2 mm beträgt.

6. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsblech (2) am Ringabschnitt (11) durch Hochgeschwindigkeits fräsen (HSC-Fräsen) bearbeitet ist.

7. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gebildete Ringab schnitt (11) einen kerbfreien Basisbereich (12, 14) auf seiner bearbeiteten Seite aufweist.

8. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der kerbfreie Basisbe reich (12, 14) des Ringabschnitts (1) mit einer Abrundung (14) gebildet ist.

9. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Ver tiefung (15) auf der dem kerbfreien Basisbereich (12, 14) gegenüberliegenden Seite (8) des Dich tungsblechs (2) in Zuordnung zu dem Basisbereich (12, 14) ausgebildet ist.

10. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungsbegren zer (9) profiliert ist.

11. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungsbegren zer (9) gemeinsam mit dem Dichtungsblech (2) ins besondere als Omega-Sicke profiliert ist.

12. Verfahren zum Herstellen eines Verformungsbegren zers an einem Dichtungsblech einer metallischen Flachdichtung, insbesondere einer Zylinderkopf dichtung, wobei der Verformungsbegrenzer einer ei ne Brennraum-Durchgangsöffnung umgebenden Sicke zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß aus dem Dichtungsblech (2) durch spanende Ma terialabtragung ein an die Brennraum-Durchgangs öffnung (6) angrenzender Ringabschnitt (11) herge stellt wird und
daß der Ringabschnitt (11) zum Bilden des Verfor mungsbegrenzers (G) auf eine der beiden Seiten (8; 16) des Dichtungsblechs (2) umgelegt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringabschnitt (11) auf die der spanenden Bearbeitung gegenüberliegen de Seite (8) des Dichtungsblechs (2) umgelegt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringabschnitt (11) durch Fräsen, insbesondere durch Stirnfräsen, her gestellt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringabschnitt (11) durch Hochgeschwindigkeitsfräsen (HSC-Fräsen) her gestellt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringabschnitt (11) mit einem Stempel um etwa 90° umgebogen und auf das Deckblech (2) aufgepreßt wird.