DE19924260C2 - Metallische Flachdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdich­ tung, insbesondere Zylinderkopfdichtung für einen Verbrennungsmotor, mit zumindest einem eine Brenn­ raum-Durchgangsöffnung aufweisenden Dichtungsblech, mit einer die Brennraum-Durchgangsöffnung umgebenden Sicke und mit einem der Sicke zugeordneten Verfor­ mungsbegrenzer, der aus einem an die Brennraum- Durchgangsöffnung angrenzenden 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- Durchgangsöffnung gebildet ist. Beim Umfalzen wird ein Teil des Ringabschnitts, der eine gegenüber dem Dichtungsblech reduzierte Materialstärke aufweist, auf sich selbst umgelegt, so daß der Verformungsbe­ grenzer durch Verdoppelung der reduzierten Material­ stärke gebildet ist. Es ist bekannt, die Material­ stärke des Ringabschnitts durch spanlose Umformung wie z. B. durch einen Walzvorgang zu reduzieren.

Die EP 0 717 218 A1 beschreibt eine metallische Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung für einen Verbrennungsmotor, mit zumindestens einem eine Brennraum-Durchgangsöffnung aufweisenden Dich­ tungsblech, mit einer die Brennraum-Durchgangsöffnung umgebenden Sicke und mit einem der Sicke zugeordneten Verformungsbegrenzer, der aus einem an die Brennraum- Durchgangsöffnung angrenzenden Ringabschnitt des Dichtungsblechs hergestellt ist.

Die JP 6-50 434 A beschreibt ein Herstellungsverfah­ ren für metallische Flachdichtungen, bei dem eine Verformungsbegrenzung durch einen Falz- bzw. Bördel­ bereich ermöglicht wird.

Die GB 230 16 36 beschreibt eine metallische Flach­ dichtung mit einem Verformungsbegrenzer, der durch Bördeln der metallischen Lage erzeugt wird, wobei der Bördelbereich unter Ausformung eines Stoppers ver­ preßt wird.

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

Die Aufgabe wird bei der oben angegebenen, gattungs­ gemäßen 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. Die­ ser Verformungsbegrenzer ist durch das Umlegen des gesamten Ringabschnitts auf die Ober- oder Unterseite des vergleichsweise dicken und stabilen Dichtungs­ blechs einfacher herzustellen wie ein Verformungsbe­ grenzer, bei dem der dünne Ringabschnitt unter hohem fertigungstechnischen Aufwand auf sich selbst umge­ legt wird. Durch die spanende Bearbeitung des Ringab­ schnitts kann eine hohe Fertigungsqualität bei ver­ besserter Maßgenauigkeit erzielt werden gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten spanlosen Umfor­ men, bei dem durch den Umformungsvorgang zusätzlich unerwünschte Gefügeveränderungen dieses hochbean­ spruchten Bauteils auftreten können.

Der Ringabschnitt wird auf die der spanenden Bearbei­ tung gebenüberliegende Seite des Dichtungsblechs um­ gelegt, die in Abhängigkeit der Einbaulage die Ober­ seite oder die Unterseite des Dichtungsblechs ist.

Der Verformungsbegrenzer kann an dem Dichtungsblech einer einlagigen Flachdichtung vorgesehen sein, wobei das Dichtungsblech auch die Sicke aufweist. Dabei um­ faßt die Flachdichtung das Dichtungsblech und zumin­ dest ein Deckblech, wobei das Deckblech die Sicke und das Dichtungsblech den zugeordneten Verformungsbe­ grenzer aufweist. Daneben sind weitere beliebige Ge­ staltungen der Flachdichtung mit dem erfindungsgemä­ ßen Verformungsbegrenzer ausführbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den zugeordneten Unteransprüchen angegeben.

Zweckmäßigerweise beträgt die Dicke des Verformungs­ begrenzers 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 zweckmäßigerwei­ se durch Hochgeschwindigkeitsfräsern (HSC-Fräsern) bearbeitet.

Für eine vereinfachte Herstellung des Verformungsbe­ grenzers ist es vorteilhaft, wenn der gebildete Ringabschnitt einen kerbfreien Basisbereich auf sei­ ner bearbeiteten Seite, d. h. auf der Seite der spanabhebenden Materialabtragung, aufweist. Dabei können unterschiedliche Formen verwendet werden, die ein scharfkantige Ecke vermeiden. Zweckmäßigerweise ist der kerbfreie Basisbereich des Ringabschnitts mit einer Abrundung oder Abschrägung gebildet.

Wenn eine ringförmige Vertiefung auf der dem kerb­ freien Basisbereich gegenüberliegenden Seite des Dichtungsblechs in Zuordnung zu dem Basisbereich aus­ gebildet ist, wird ein Umbiegen des Ringabschnittes zusätzlich erleichtert, da biegungsinnenseitiges Ma­ terial in der Vertiefung aufgenommen werden kann.

Der auf das Dichtungsblech umgelegte Verformungsbe­ grenzer kann mit einer Profilierung versehen sein, die dem Verformungsbegrenzer ein gewisses elastisches Verhalten ermöglicht. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Verformungsbegrenzer gemeinsam mit dem Dichtungs­ blech profiliert ist und die Profilierung insbesonde­ re als Omega-Sicke, d. h. in Form eines schematisier­ ten Ω ausgebildet ist.

Aus fertigungstechnischer Sicht ist es von Vorteil, wenn der Ringabschnitt durch Fräsen, insbesondere durch Stirnfräsen, hergestellt wird. Mit einem ge­ stuften 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 17 der Brennraum-Durchgangsöffnung 6 festgelegt. Je nach Einbaulage 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 (10)

1. Metallische Flachdichtung, insbesondere Zylin­ derkopfdichtung 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 Verfor­ mungsbegrenzer, der aus einem an die Brennraum- Durchgangsöffnung angrenzenden Ringabschnitt des Dichtungsblechs hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringabschnitt (11) durch spanende Bear­ beitung in seiner Dicke gegenüber dem Dichtungs­ blech (2) reduziert zum Bilden des Verformungs­ begrenzers (9) auf die der spanenden Bearbeitung gegenüberliegende Seite (8) des Dichtungsblechs (2) umgelegt ist.

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

3. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Ver­ formungsbegrenzers (9) etwa 10% der Dicke des Dichtungsblechs (2) beträgt.

4. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Ver­ formungsbegrenzers (9) etwa 0,07 bis 0,2 mm be­ trägt.

5. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsblech (2) am Ringabschnitt (11) durch Hochgeschwindig­ keitsfräsen (HSC-Fräsen) bearbeitet ist.

6. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gebildete Ringabschnitt (11) einen kerbfreien Basisbereich (12, 14) auf seiner bearbeiteten Seite aufweist.

7. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der kerbfreie Basis­ bereich (12, 14) des Ringabschnitts (1) mit ei­ ner Abrundung (14) gebildet ist.

8. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Vertiefung (15) auf der dem kerbfreien Basisbe­ reich (12, 14) gegenüberliegenden Seite (8) des Dichtungsblechs (2) in Zuordnung zu dem Basisbe­ reich (12, 14) ausgebildet ist.

9. Metallische Flachdichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungsbe­ grenzer (9) profiliert ist.

10. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungsbe­ grenzer (9) gemeinsam mit dem Dichtungsblech (2) insbesondere als Omega-Sicke profiliert ist.