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Die
Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung mit einer metallischen
Dichtungslage und mehreren Halterungslaschen, die über eine
oder beide Oberflächen
der Dichtungslage vorstehen. Diese Halterungslaschen dienen dazu,
die Dichtung beim Transport oder bei der Montage gegen ein Herabfallen
von einer der abzudichtenden Gegenflächen zu sichern. Weiterhin
sind sie zur leichteren Positionierung geeignet. In Flachdichtungen
mit mehreren Dichtungslagen können
die Halterungslaschen auch dazu verwendet werden, die Dichtungslagen
aneinander zu befestigen.
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Wegen
der günstigen
Herstellbarkeit ist es üblich,
die Halterungslaschen aus dem Material der Dichtungslage zu fertigen
und nach dem Freitrennen aus der Ebene der Dichtungslage heraus
um eine Biegekante umzubiegen. Halterungslaschen werden häufig am
Außenrand
der Flachdichtung benötigt. Deshalb
ist es üblich,
die Halterungslaschen bei der Herstellung an die Außenkontur
der Dichtungslage anzusetzen, sie gemeinsam mit der Dichtungslage aus
dem Ausgangs-Blechmaterial auszustanzen und anschließend die
Laschen aus der Ebene der Dichtungslage heraus umzubiegen, wobei
die Außenkontur
der Dichtungslage die Biegekante darstellt (z.B. CA-A-2,307,385).
Die Fertigung der Dichtungslagen geschieht dabei üblicherweise
so, dass mehrere Dichtungslagen-Vorformen hintereinander in einem Metallband
großer
Länge angeordnet
und aus diesem ausgestanzt werden. Stehen dabei mehrere Halterungslaschen
mit voller Länge über die
Außenkontur
der jeweiligen Dichtungslagen-Vorform über, führt dies dazu, dass die Dichtungslagen-Vorformen auf
dem Metallband nicht mehr eng verschachtelt angeordnet werden können und
beim Ausstanzen eine große
Menge Abfall entsteht.
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Ein
geringerer Materialaufwand beim Herstellen der Dichtungslagen lässt sich
realisieren, wenn die Halterungslaschen aus dem Inneren einer Durchgangsöffnung in
der Dichtungslage ausgestanzt werden (z.B.
DE 198 21 350 C2 ). Nachteilig
ist hier jedoch, dass sich für
die Halterungslaschen im Inneren der Dichtungslage nicht immer Befestigungsmöglichkeiten
im Gegenstück
finden und zudem die Dichtwirkung der Flachdichtung beeinträchtigt werden
kann. Aus den gleichen Gründen
ist es ebenfalls oft nicht möglich,
die Halterungslaschen an anderen Stellen auf der Fläche der
Dichtungslage anzubringen, da häufig
der Platz auf der Dichtungslage nicht ausreicht, um eine Halterungslasche
herauszutrennen, ohne dabei in für
die Dichtwirkung relevante Bereiche der Dichtungslage eingreifen
zu müssen.
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Es
bestand daher nach wie vor ein Bedarf an einer metallischen Flachdichtung,
die mit möglichst geringem
Materialaufwand herstellbar ist, bei der Halterungslaschen aus dem
Material einer Dichtungslage gefertigt werden können, ohne dass es dabei zu
einer Beeinträchtigung
der Dichtwirkung der Flachdichtung kommt, und zudem die Halterungslaschen
möglichst
im Bereich des Außenrandes
der Dichtungslage erzeugt werden können.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe gelingt mit der metallischen Flachdichtung gemäß Anspruch
1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die
erfindungsgemäße metallische
Flachdichtung weist eine metallische Dichtungslage mit mehreren
Halterungslaschen auf, die durch Freitrennen eines Abschnitts aus
dem Material der Dichtungslage unter Belassung einer Biegekante
und Umbiegen des freigetrennten Abschnitts um die Biegekante herum
erzeugt sind. Im Sinne dieser Erfindung schließt der Bereich der Halterungslasche
einen Basisabschnitt ein, in dem sich die Biegekante sowie der Übergang
zur ebenen Dichtfläche
befindet. Dieser Basisabschnitt weist dabei eine Breite in Hauptrichtung
der Halterungslasche von mindestens 2 mm, insbesondere 3 mm, auf.
Die Halterungslaschen können
dabei entweder nur zu einer oder zu beiden der Oberflächen der
Dichtungslage herum umgebogen werden. Der Außenrand der Dichtungslage weist
Auskragungen auf, die zumindest einen Teil des Materials für die Halterungslaschen
liefern. Dabei ist wenigstens eine erste Auskragung an einem ersten
Außenrandabschnitt
vorhanden und wenigstens eine zweite Auskragung an einem zweiten Außenrandabschnitt
der Dichtungslage. Erster und zweiter Außenrandabschnitt weisen zumindest
bereichsweise einen komplementären
Verlauf auf. Wenn man also einen ersten Außenrandabschnitt der Flachdichtung
mit einem zweiten Außenrandabschnitt
einer gleichartigen Flachdichtung aneinanderlegt, grenzen erster
und zweiter Außenrandabschnitt
zumindest bereichsweise unmittelbar aneinander an. Um dies zu ermöglichen,
ist für
die erste Auskragung ein Rücksprung
im zweiten Außenrandabschnitt
vorhanden, während
die zweite Auskragung in einem Rücksprung
des ersten Außenrandabschnitts
aufgenommen werden kann.
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Durch
den komplementären
Verlauf von erstem und zweitem Außenrandabschnitt ergibt sich
zumindest bereichsweise zwischen diesen eine gemeinsame Trennlinie.
Dadurch wird eine enge Verschachtelung der Dichtungslagen-Vorformen
im Ausgangsmaterial ermöglicht,
und Materialverluste beim Heraustrennen der Dichtungslagen werden
vermieden. Bevorzugt sind erster und zweiter Außenrandabschnitt über ihre
gesamte. Länge
komplementär
zueinander ausgebildet, so dass sie über ihre gesamte Länge eine
gemeinsame Trennlinie aufweisen und damit praktisch kein Materialverlust
beim Heraustrennen aus dem Ausgangsmaterial mehr entsteht.
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In
der Regel wird die metallische Dichtungslage im Bereich der Auskragungen über die
Außenkontur
vorstehen, die die abzudichtenden Gegenflächen normalerweise erfordern
würden.
Dieses zusätzlich
benötigte
Material ist jedoch verglichen mit den Materialeinsparungen, die
sich durch die erfindungsgemäße Auslegung
der Dichtungslage und ihre Verschachtelung im Ausgangsmaterial erzielen lassen,
gering. Zudem erlauben es die Auskragungen, auch im Außenrandbereich
der Dichtungslage vergleichsweise lange Halterungslaschen zu realisieren,
die sich ansonsten in diesem Bereich der Dichtungslage nicht anbringen
lassen, da sie ohne die Auskragungen bis in dichtungsrelevante Bereiche
hineinreichen würden.
Die Auskragungen am Rand der Dichtungslage stellen jedoch zusätzliches
Material für
die Halterungslaschen zur Verfügung
und ermöglichen
so eine größere Länge derselben.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn die Biegekante, um welche herum die Halterungslasche
aus der Dichtungslage herausgebogen wird, sich im Bereich der Auskragung
befindet. Auf diese Weise lässt sich
die Halterungslasche unmittelbar am Außenrand der Dichtungslage realisieren
oder sogar außerhalb des
Außenrandes.
Der aus dem Material der Dichtungslage freigetrennte Abschnitt der
Dichtungslage wird entsprechend aus dem Inneren der Dichtungslage
nach außen
hin weggebogen. Dies ist für
die Ausübung
einer Federkraft in Richtung auf das Innere der Dichtungslage hin
vorteilhaft und verbessert die Halterung an der abzudichtenden Gegenfläche. Der
stehen gebliebene Teil der Auskragung umgibt die nach dem Umbiegen
der Halterungslasche freigegebene Öffnung zum Außenrand
der Dichtungslage hin rahmenartig. Aus Platzgründen ist die freigegebene Öffnung zweckmäßig von
der gleichen Größe wie die Fläche der
herausgebogenen Halterungslasche.
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Die
Form der Auskragungen ist grundsätzlich
beliebig. Zweckmäßig ist
es jedoch, wenn die Form der Auskragungen der Form des Halterungsvorsprungs
folgt, da auf diese Weise der Platzbedarf der Auskragungen besonders
gering ist. Geeignet sind beispielsweise im Wesentlichen rechteckige Auskragungen.
Besonders bevorzugt ist es zudem, wenn die Auskragungen eine geringere
Länge aufweisen
als die Länge
der Halterungslaschen, welche aus den Auskragungen herausgeformt
werden. Ein Teilbereich der Halterungslaschen wird demnach aus Material
gebildet, welches sich im Inneren der Dichtungslage, innerhalb der
Kontur, welche von den abzudichtenden Gegenflächen vorgegeben wird, befindet.
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Aus
Platzgründen
ist es auch bevorzugt, eine Auskragung unmittelbar an einen Rücksprung
in dem Außenrandabschnitt
angrenzen zu lassen. Entsprechend würden bei aneinandergelegten
Flach dichtungen eine Auskragung im ersten Außenrandabschnitt und eine Auskragung
im zweiten Außenrandabschnitt
der benachbarten Flachdichtung unmittelbar nebeneinander zu liegen
kommen. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Auskragungen der
benachbart angeordneten Flachdichtungen mit einem Abstand voneinander
anzuordnen. Dabei besteht die Möglichkeit,
den Rücksprung
zur Aufnahme einer der Auskragungen breiter auszulegen, als es zur
Aufnahme der Auskragung an sich erforderlich wäre. Außerdem ist es denkbar, aus
einer Auskragung mehr als eine Halterungslasche zu erzeugen.
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Die
Anzahl der Auskragungen und der Halterungslaschen in der Dichtungslage
und damit entsprechend die Anzahl der Rücksprünge zur Aufnahme der Auskragungen
wird zweckmäßig so gewählt, dass
eine ausreichend sichere Halterung der Dichtungslage am Gegenstück gewährleistet
wird. Bevorzugt ist es dabei, mehrere Halterungslaschen in Umfangsrichtung
um die Dichtungslage herum zu verteilen. Die Erfindung kann dabei
auf Dichtungslagen beliebiger Form angewendet werden und sowohl
auf im Wesentlichen symmetrisch als auch unsymmetrisch ausgebildete
Dichtungen. Die Symmetrie bezieht sich hier auf die Außenkontur
der Dichtungslage, wobei Auskragungen und Rücksprünge dabei außer Acht
gelassen werden.
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Bei
im Wesentlichen symmetrisch ausgebildeten Dichtungslagen sind die
Auskragungen und Rücksprünge zweckmäßig auf
sich gegenüberliegenden
Seiten der Dichtungslage vorhanden. Der Grund besteht hauptsächlich darin,
dass sich derartige Dichtungen am platzsparendsten auf dem Ausgangsmaterial,
beispielsweise einem Metallband, anordnen lassen, wenn die Dichtungslagen-Vorformen
in gleicher Ausrichtung hintereinander angeordnet aus diesem herausgetrennt
werden. Bei Dichtungen, die ein gegenüberliegendes Paar längerer Seiten
und ein gegenüberliegendes
Paar kürzerer
Seiten aufweisen, ist es häufig
zweckmäßig, die
Auskragungen und Rücksprünge an den
sich gegenüberliegenden Längsseiten
der Dichtungslage vorzusehen. Der Grund hierfür besteht darin, dass aufgrund
des kürzeren
Abstands zwischen den Längsseiten
als zwischen den Schmalseiten im Bereich der längsseitigen Außenränder weniger
Platz zur Anbringung der Halterungslaschen vorhanden ist. Indem
an den Längsseiten
Auskragungen für
die Halterungslaschen vorgesehen werden, wird für diese zusätzlicher Platz geschaffen,
so dass die Halterungslaschen auch in diesem Bereich mit hinreichender
Länge aus
der Dichtungslage herausgetrennt werden können. Dies schließt jedoch
nicht aus, dass auch an den Schmalseiten Auskragungen für die Halterungslaschen
vorgesehen werden.
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Die
Form und Größe der Halterungslaschen richtet
sich in an sich bekannter Weise nach der Art und Weise, wie die
Dichtungslage am Gegenstück befestigt
werden soll. Aus fertigungstechnischer Hinsicht sind rechteckige
Halterungslaschen bevorzugt, jedoch ist auch jede andere Form denkbar.
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Zweckmäßig ist
es ebenfalls, an dem von der Dichtungslage abgewandten Ende der
Halterungslasche ein Halteelement anzubringen, welches die Befestigung
am Gegenstück
erleichtert. Bei dem Halteelement kann es sich beispielsweise um
eine aus der Ebene der Halterungslasche herausgeformte Erhebung,
beispielsweise in Form einer Kalotte oder einer Sicke, handeln.
Das Halteelement kann ebenfalls als federnder Vorsprung ausgebildet
sein. Hierzu kann beispielsweise im Endbereich der Halterungslasche eine
federnde Nase freigetrennt und aus der Ebene der Halterungslasche
herausgestellt sein. In an sich bekannter Weise kann das Halteelement
zudem eine Einlaufschräge
aufweisen, welche das Befestigen der Dichtungslage am Gegenstück erleichtert.
Außerdem
kann an der Halterungslasche ein Rastvorsprung vorgesehen sein,
der in einen entsprechenden Rücksprung
im Gegenstück
einrastet und ein unbeabsichtigtes Lösen vom Gegenstück erschwert.
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Die
Erfindung eignet sich sowohl für
einlagige als für
mehrlagige Flachdichtungen, wobei in letzterem Fall wenigstens eine
der Dichtungslagen wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist. Die
Erfindung kann beispielsweise für
Zylinderkopfdichtungen, Krümmerdichtungen
oder sonstige Flanschdichtungen eingesetzt werden. Abgesehen von
der Ausbildung der Auskragungen und Rücksprünge und der Halterungslaschen
entspricht die metallische Flachdichtung ansonsten vollständig dem,
was bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist. Dies betrifft
insbesondere die Anordnung der Durchgangsöffnungen und der Dichtelemente
für diese.
Geeignete Dichtelemente sind beispielsweise Sicken oder Elastomerauflagen.
Bei dem metallischen Material, aus welchem die Dichtungslage gefertigt
ist, handelt es sich bevorzugt um Stahl, insbesondere Federstahl.
Die Dichtungslage kann zudem auf einer oder beider ihrer Oberflächen ganz
oder teilweise mit einer Beschichtung versehen sein.
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Die
Herstellung der Auskragungen, Rücksprünge und
Halterungslaschen erfolgt grundsätzlich,
wie dies bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist. Bevorzugt
werden die Halterungslaschen im selben Herstellungsschritt freigetrennt
wie die Durchgangsöffnungen
in der Dichtungslage und wie das Freitrennen der einzelnen Dichtungslagen-Vorformen
aus einem Blech-Ausgangsmaterial. Gleichzeitig kann auch das Halteelement
in der Halterungslasche freigetrennt werden, wenn ein solches vorhanden
ist. Ist das Halteelement als Erhebung in die Halterungslasche eingeprägt, kann
der Prägevorgang
gemeinsam mit dem Einprägen
der Sicken in die Dichtungslagen-Vorformen erfolgen. Das Herausbiegen
der Halterungslaschen kann beispielsweise gemeinsam mit dem Einformen
von Falzen in die Dichtungslage erfolgen.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert werden.
Die Zeichnung dient ausschließlich
der Illustration eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung, ohne dass diese auf dieses Beispiel beschränkt wäre. Gleiche
Bezugszeichen bezeichnen gleiche Teile.
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In
der Zeichnung zeigen schematisch:
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1 eine
Draufsicht auf eine erfindungsgemäße metallische Flachdichtung
und
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2 mehrere
hintereinander angeordnete Dichtungslagen-Vorformen metallischer
Flachdichtungen, wie sie in 1 dargestellt
sind, während
ihrer Herstellung aus einem Metallband.
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1 zeigt
eine metallische Flachdichtung 1 am Beispiel einer Flanschdichtung.
Die Flachdichtung 1 weist eine einzige Dichtungslage 2 mit
einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Im Inneren der
Dichtungslage 2 sind zwei Fluidöffnungen 9 vorhanden,
die jeweils von einer Sicke 11 abgedichtet werden. Entlang
der Längsseiten 5 und 6 der Dichtungslage 2 sind
zudem mehrere Schraubenöffnungen 10 vorhanden,
durch die die Schrauben geführt
werden, mit welchen die Flachdichtung 1 zwischen den abzudichtenden
Gegenflächen
befestigt wird.
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Zum
Befestigen der metallischen Flachdichtung 1 an einer der
abzudichtenden Gegenflächen während Transport
und Montage sind mehrere Halterungslaschen 7 an den Längsseiten 5 und 6 der
Dichtungslage 2 vorhanden. Außerdem ist an den Schmalseiten
der Dichtungslage 2 jeweils eine Halterungslasche 73 ausgebildet.
Alle Halterungslaschen stehen über
die Oberfläche 4 der
Dichtungslage 2 über,
während
zur Oberfläche 3 hin
keine Halterungslaschen vorstehen.
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Sämtliche
Halterungslaschen 7 und 73 sind aus dem Material
der Dichtungslage 2 erzeugt. Hierfür wurden die rechteckigen Halterungslaschen
an drei ihrer Seiten aus der Dichtungslage 2 freigestanzt.
Die zum Außenrand
der Dichtungslage hin weisende Schmalseite jeder Halterungslasche
ist dabei als Biegekante 72 erhalten geblieben. Die nach dem
Herausbiegen der Halterungslaschen 7 und 73 in
der Dichtungslage freigegebenen Öffnungen 8 und 81 entsprechen
in ihrer Größe der Größe der jeweils herausgebogenen
Halterungslasche.
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Die
Halterungslaschen stehen im Wesentlichen senkrecht über die
Oberfläche 4 der
Dichtungslage 2 über.
In ihren von der Dichtungslage entfernt gelegenen Endbereichen ist
jeweils ein Halteelement 71 ausgebildet. Das Halteelement 71 ist
hier eine Rastnase. Zu ihrer Herstellung wurden entlang eines rechteckigen
Umrisses drei der Seiten aus der Halterungslasche freigetrennt,
während
die zur äußeren Stirnseite
weisende Seite als Biegekante dient, um die herum das freigetrennte
Halteelement in Richtung auf das Innere der Dichtungslage hin ausgestellt wurde.
Wenn die Flachdichtung 1 von oben auf die abzudichtende
Gegenfläche
aufgesetzt wird, ergibt sich durch den schrägen Verlauf der Halteelemente 71 eine
Einlaufschräge,
entlang derer die Halteelemente 71 und die Halterungslaschen 7 bzw. 73 über den
Außenrand
der abzudichtenden Gegenfläche gleiten.
Ist in der abzudichtenden Gegenfläche zudem ein Rücksprung
für das
Halteelement (71) vorhanden, rastet dieses durch Auffedern
hinter dem Rücksprung
ein und verhindert so ein unbeabsichtigtes Herabgleiten der Flachdichtung
(1) von der Gegenfläche.
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Die
Halterungslaschen 7 und 73 unterscheiden sich
lediglich in ihrem Anbringungsort auf der Dichtungslage 2 voneinander.
Zwischen den gegenüberliegenden
Schmalseiten der Dichtungslage ist hinreichend Platz vorhanden,
um die Halterungslaschen 73 ohne Weiteres aus dem Material
der Dichtungslage 2 herauszutrennen. Würde man dagegen die Halterungslaschen 7 so
weit ins Innere der Dichtungslage 2 verlegen, dass die
Außenränder 5 und 6 linear
verlaufen könnten
und sich eine insgesamt rechteckige Außenkontur der Dichtungslage
ergäbe, würden die
Halterungslaschen 7 zu dicht in den Bereich der Öffnungen 9 und
deren Abdichtelementen 11 gelangen. Ein Heraustrennen der
Halterungslaschen 7 aus dem Material der Dichtungslage 2 wäre in diesem
Fall ohne eine Beeinträchtigung
der Dichtfunktion der Flachdichtung nicht mehr möglich.
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Erfindungsgemäß werden
daher entlang der Längsseiten 5 und 6 der
Dichtungslage 2 Auskragungen 51, 52, 61 und 62 vorgesehen,
die seitlich über die
Fläche
herausstehen, welche eigentlich zur Abdichtung der (hier rechteckigen)
abzudichtenden Gegenfläche
erforderlich wäre.
Die Auskragungen stehen nur mit einer relativ geringen Länge über die
an sich rechteckige Außenkontur
der Dichtungslage 2 über.
So wird nur ein Teil des Materials der Halterungslaschen 7 aus
den Auskragungen gewonnen, während
der restliche Teil der Halterungslaschen 7 aus dem Inneren
der Dichtungslage 2 zur Verfügung gestellt wird. Die Biegekanten 72 der
Halterungslaschen 7 befinden sich dabei im Wesentlichen
auf der gedachten rechteckigen Außenkontur der Dichtungslage 2,
so dass die Halterungslaschen 7 exakt zu den Seiten der
abzudichtenden Gegenfläche
heruntergeführt
werden können.
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Wie 1 und 2 zu
entnehmen, ist die erste Längsseite 5,
die dem ersten Außenrandabschnitt
der erfindungsgemäßen Flachdichtung entspricht,
genau komplementär
zur zweiten Längsseite 6,
dem zweiten Außenrandabschnitt,
der Dichtungslage 2 ausgebildet. Der Auskragung 51 auf
der ersten Längsseite 5 entspricht
eine Ausnehmung 63 in der zweiten Längsseite 6 der Dichtung.
Entsprechendes gilt für
Auskragung 61 und Ausnehmung 53, Auskragung 62 und
Ausnehmung 54 sowie Auskragung 52 und Ausnehmung 64.
Legt man daher zwei identische Flachdichtungen 1 in gleicher
Ausrichtung aneinander, so dass eine Längsseite 5 mit einer Längsseite 6 der
benachbarten Flachdichtung zusammenstößt, fügen sich beide Längsseiten 5 und 6 exakt
aneinander an. In einem Metallband 20 mit der gleichen
Breite wie die Flachdichtungen 1 können daher mehrere Vorformen
der Dichtungslage 2 ohne Zwischenraum unmittelbar aneinander
angrenzend angeordnet werden. Aus einem solchen Metallband können daher
die Dichtungslagen 2 der metallischen Flachdichtung 1 entlang
gemeinsamer Trennlinien herausgetrennt werden, ohne dass Verschnitt
zwischen ihnen entsteht. Der Materialverlust beim Herausstanzen
der einzelnen Dichtungslagen-Vorformen kann daher auf ein Minimum
beschränkt
werden.
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2 zeigt
das Metallband 20, nachdem die einzelnen Vorformen der
Dichtungslage 2 und die Durchgangsöffnungen 9 und 10 bereits
freigestanzt wurden. Die Stanzvorgänge erfolgen zweckmäßig in einem
Schritt, gleichmäßig mit
dem Freistanzen der Halterungslaschen 7. Die Sicken 9 und
die Durchgangsöffnungen 11 wurden
bereits vor dem Stanzschritt in die einzelnen Dichtungen eingeprägt. Die Halterungslaschen 7 und 73 sind
aus den Dichtungslagen-Vorformen noch nicht herausgebogen.