DE3428682C2 - Verfahren zur Herstellung einer Flachdichtung - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Flachdichtung aus einer Dichtungsplatte mit einem mindestens einseitig mit einer imprägnierten Weichstoffschicht versehenen Trägerblech und einem an einem Befestigungsflächenbereich des Trägerblechs angebrachten Dichtungselement, wobei zur Vereinfachung der Herstellung der Befestigungsflächenbereich des vollflächig mit der Weichstoffschicht versehenen Trägerblechs nach dem Verdichten der Weichstoffschicht und dem Härten des Imprägniermittels durch Abstrahlen mittels eines Wasserstrahls vom Weichstoff befreit wird, worauf das Dichtungselement am Trägerblech angebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Flachdichtung aus einer Dichtungsplatte mit einem mindestens einseitig mit einer imprägnierten Weichstoffschicht vollflächig versehenen Trägerblech, wobei das Trägerblech einen Befestigungsflächenbereich aufweist, an dem nach einer Bearbeitung des beschichteten Trägerblechs ein Dichtungselement angebracht wird.

Bei der Herstellung von mit Durchgangsöffnungen versehenen Zylinderkopfdichtungen gibt es drei gängige Verfahren zur Befestigung ringförmiger, die Durchgangsöffnungen begrenzender Dichtungselemente an der eigentlichen Dichtungsplatte: Bei einer ersten Ausführungsform wird die betreffende Durchgangsöffnung aus der fertigen Dichtungsplatte, die z. B. aus einem beidseitig mit einer Weichstoffschicht versehenen Trägerblech besteht, ausgestanzt und dann mit einem aus Metallblech bestehenden, im Querschnitt ungefähr C-förmigen Dichtungselement in Form eines Bördelrings eingefaßt, wobei der letztere mit seinen beiden Flanken die Öffnungsrandbereiche der Dichtungsplatte übergreift (DE-PS 28 32 960). Bei einer Variante dieses bekannten Verfahrens (DE-PS 27 00 662) wird zunächst aus dem beidseitig beschichteten Trägerblech eine öffnung ausgestanzt, deren Durchmesser etwas kleiner als der Durchmesser der später gewünschten Durchgangsöffnung ist, worauf die beiden Weichstoffschichten durch Prägen komprimiert und anschließend mit einem Inprägniermittel imprägniert werden; dann wird die Durchgangsöffnung mit ihrem exakten Maß aus der Dichtungsplatte ausgestanzt und ein im Querschnitt ungefähr C-förmiges Dichtungselement in Form eines Bördelrings in derselben Weise wie bei dem ersten, vorstehend geschilderten bekannten Verfahren angebracht. Die bei diesen beiden bekannten Verfahren durchgeführte Art der Befestigung des Dichtungselements ist mit zwei Nachteilen behaftet, nämlich verhältnismäßig hohen Toleranzen bezüglich der Lage der Dichtungselemente relativ zur eigentlichen Dichtungsplatte und der Dichtungselemente bzw. der lichten Durchgangsöffnungen relativ zueinander; ferner läßt die mechanische Stabilität der Verbindung zwischen Dichtungselement und eigentlicher Dichtungsplatte zu wünschen übrig. Bei einer zweiten bekannten Ausführungsform (DE-PS 30 39 965) werden aus den beiden Weichstoffschichten größere Öffnungen als aus dsm Trägerblech ausgestanzt, u. z. ehe die Weichstoffschichten auf das Trägerblech aufgeklebt oder in sonstiger Weise mit ihm verbunden werden. Dadurch ergibt sich ein Weichstofffreier, kreisringförmiger, die Durchgangsöffnung umgebender Befestigungsflächenbereich des Trägerblechs, an dem das wiederum als im Querschnitt C-förmiger Bördelring ausgebildete Metallblech-Dichtungselement, z. B. durch Zusammenpressen, befestigt wird. Diese Herstellung einer Flachdichtung ist verhältnismäßig aufwendig, da die öffnungen in den Weichstoffschichten und im Trägerblech getrennt voneinander hergestellt und dann die verschiedenen Schichten mit exakter Anordnung relativ zueinander miteinander verbunden werden müssen.

Eine dritte Ausführungsform bekannter Zylinderkopfdichtungen (Fig. 1 bis 3 der DE-OS 20 30 487) ähnelt in Aufbau und Herstellung der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, unterscheidet sich von dieser jedoch dadurch, daß die Öffnungsrandbereiche der eigentlichen Dichtungsplatte nicht von den Flanken eines Dichtungselements, sondern von den Flanken eines Befestigungselements übergriffen werden, dessen Querschnitt einem C mit einem angeformten Steg ähnelt, welcher einen kreisringförmigen Befestigungsflächenbereich bildet, an dem ein als Bördelring ausgebildetes Dichtungselement in gleicher Weise befestigt ist wie am Befestigungsflächenbereich des Trägerblechs bei der vorstehend geschilderten zweiten Ausführungsform. Der hohe Fertigungsaufwand der dritten Ausführungsform liegt auf der Hand. Bei mit ringförmigen Elastomer-Dichtungselenenten versehenen Flachdichtungen ist es schließlich schon bekannt (DE-PS 28 32 960), eine Durchgangsöffnung aus der aus einem Trägerblech und zwei Weichstoffschichten bestehenden Dichtungsplatte auszustanzen, die beiden Weichstoffschichten in einem ringförmigen offnungsrandbereich zu verdichten und in den so entstehenden, kreisringförmigen Vertiefungen jeweils ein ringförmiges Elastomer-Dichtungselement, z. B. durch Verkleben mit der jeweiligen Weichstoffschicht, zu befestigen. Durch Verdichten der Weichstoffschichten lassen sich jedoch nur Vertiefungen geringer Tiefe (ca. 10 bis 20% der Dicke der Dichtungsplatte) erzielen, so daß eine sichere Montage der elastomeren Dichtungselemente nur in sehr begrenztem Umfang möglich und ein Verkleben mit der Dichtungsplatte auf jeden Fall erforderlich ist.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, für die Herstellung solcher Flachdichtungen, deren Dichtungsplatte aus einem Trägerblech und mindestens einer imprägnierten Weichstoffschicht aufgebaut ist und bei denen ein Dichtungselement am Trägerblech selbst angebracht werden soll, ein Verfahren zu finden, durch das sich das getrennte Stanzen von Trägerblech und Weichstoffschicht bzw. Weichstoffschichten vermeiden läßt. Ausgehend von einem Verfahren der eingangs erwähnten Art läßt sich diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch lösen, daß der Befestigungsflächenbereich des beschichteten Trägerblechs durch Abstrahlen mittels ei-

nes Abrasionsmittel-freien Flüssigkeitstrahls, insbesondere eines Wasserstrahls, vom Weichstoff befreit wird.

Die Erfindung macht von dem Umstand Gebrauch, daß sich eine aus hitzebeständigen Bestandteilen wie Asbestfasern, Glimmerplättchen, Graphitteilchen oder dergleichen und einem diese Bestandteile zusammenhaltenden Imprägnier- bzw. Bindemittel bestehende Weichstoffschicht überraschenderweise problemlos mittels eines Abrasionsmittel-freien Flüssigkeitsstrahl, wie einem Wasserstrahl, von dem Trägerblech konturengenau entfernen läßt, ohne daß der gefürchtete Asbeststaub entsteht, wie er sich unvermeidlich bilden würde, wenn man die Weichstoffschicht mit einem üblichen Strahlmitte', welches aus einem körnigen, abrasiven Stoff wie Sand besteht, vom Trägerblech entfernen würde. Zum Abstrahlen wird mit Vorteil eine Strahldüse verwendet, die sich entsprechend der Kontur des zu entfernenden Bereichs der Weichstoffschicht relativ zur Dichtungsplatte bewegen läßt. Durch das »;rfinaungsgemäße Verfahren lassen sii.ii zahlreiche Vorteile erzielen: es ermöglicht die Verarbeitung von Dichtungsplattenmaterial, welches sich kostengünstig herstellen läßt, da man das Trägerblech ein- oder beidseitig außerordentlich wirtschaftlich mit Weichstoff beschichten und dann das Dichtungsplattenmaterial durch Stanzen in seine bis auf das Freilegen des Trägerblechs endgültige Form bringen kann. Wegen des Anbringens z. B. Bördelringförmiger Dichtungselemente unmittelbar am Trägerblech kann man eine hohe mechanische Stabilität der Flachdichtung erreichen, da sowohl die Weich.noffschicht(en) als auch die in Rede stehenden Dichtungselemente an einem gemeinsamen Träger, nämlich dem Trägerblech, ohne Dazwischenschalten von Verbindungselementen, befestigt werden. Bei einer erfindungsgemäß hergestellten Flachdichtung sind die Durchgangsöffnungen auch außerordentlich maßhaltig und die Lagetoleranzen der Dichtungselemente und der lichten Durchgangsöffnungen relativ zur Dichtungsplatte und relativ zueinander außerordentlich gering. Auch lassen sich dünne, von den Weichstoffschichten gebildete Stege zwischen nahe beieinanderliegenden Durchgangsöffnungen ohne weiteres verwirklichen, was bei Dichtungsplatten, bei deren Herstellung Trägerblech und Weichstoffschichten getrennt voneinander gestanzt werden, nicht der Fall ist, da in einer Serienproduktion die dünnen Stege der Weichstoffschichten niemals lagegenau auf dem Trägerblech angebracht werden können. Schließlich werden bei Dichtungsplatten, deren Trägerblech zum Schutz gegen einen korrosiven Angriff, z. B. durch Kühlflüssigkeit, mit einer Schutzschicht versehen ist, beim Abstrahlen der Weichstoffschicht mit Hilfe eines Flüssigkeitsstrahls nicht beschädigt.

Um das Trägerblech in den Befestigungsflachenbereichen für die Dichtungselemente konturengenau freizulegen, empfiehlt es sich, die Weichstoffschicht vor dem Abstrahlen zu verdichten, und zwar nicht nur zu dem Zweck, eine exakte Grenzkante der Weichstoffschicht beim Abstrahlen zu erreichen, sondern auch, um zu verhindern, daß bei einem nachträglichen Verdichten der Weichstoffschicht die Begrenzungen der Befestigungsflächenbereiche verschoben werden. Eine exakte Begrenzung der Befestigungsflächenbereiche des Trägerblechs wird auch dadurch gefördert, daß das Imprägniermittel vor dem Abstrahlen gehärtet wird — als besonders geeignet für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens haben sich solche Flachdichtungen erwiesen, bei denen die Weichstoffschichten mit einer Silikonimprägnierung versehen sind, die zunächst nur getrocknet und dann durch Vulkanisieren gehartet wird.

Um exakte Konturen der Weiehstoffschicht(en) im Bereich der Befestigungsflächenbereiche des Trägerblechs zu erzielen, empfiehlt es sich schließlich, die Dichtunjjsplatte auf derjeniger Seite, von der her abgestrahlt wird, mit einer lediglich die zu entfernenden Weichstoffschichtbereiche frei lassenden Maske abzudecken, so daß das Strahlmittel nur an den zu entfernenden Bereichen der Weichstoffschicht(en) angreifen kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet auch die Möglichkeit, in solchen Bereichen, in denen an die Abdichtfähigkeit der Flachdichtung besondere Anforderungen gestellt werden, nur den Weichstoff durch Abstrahlen zu entfernen und so das Trägerblech freizulegen, worauf ein z. B. elastomeres Dichtungselement auf das Trägerblech aufgetragen wird; letzteres kann die Form einer Dichtraupe aus Silikonkautschuk haben, der die in der Weichstoffschicht durch das Abstrahlen gebildete Ausnehmung ganz oder teilweise ausfüllt. Bisher wurden Jerartige DichtungseJemente z. B. im Siebdruckverfahren unmittelbar auf die Weichstoffschicht aufgetragen, was den Nachteil mit sich bringt, daß das Dichtungselement bei eingespannter Flachdichtung im Hauptkraftschluß liegt; günstiger ist es jedoch im aligemeinen, solche Dichtungselemente in den Kraftnebenschluß zu bringen, so daß sie nicht durch zu hohe Beanspruchung zerstört werden.

Erfindungsgemäß kann durch Abstrahlen auch gezielt Material einer Weichstoffschicht an anderen Stellen als in einem Befestigungsflächenbereich entfernt werden, z. B. um die Pressungsverteilung zu beeinflussen oder Kanäle herzustellen, wie sie zum gezielten Abführen z. B. von Leckage-Gas aus dem Brennraumbereich schon verwendet wurden.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Zylinderkopfdichtung;

F i g. 2 einen Teilschnitt durch diese Zylinderkopfdichtung nach der Linie 2-2 in F i g. 1;

F i g. 3 einen Schnitt durch eine Anlage zum Abstrahlen des Weichstoffs einer Dichtungsplatte, deren Trägerblech beidseitig mit Weichstoff beschichtet ist und aus der die Durchgangsöffnungen bereits ausges'anzt worden sind, wobei die Dichtungsplatte zwischen zwei Masken eingespannt ist;

F i g. 4 einen Ausschnitt aus der mit den Masken versehenen Dichtungsplatte in größerem Maßstab als in Fig.3;

Fig.5 einen Teilschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Zylinderkopfdichtung, und

F i g. 6 einen Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Flachdichtung.

Die F i g. 1 zeigt eine Zylinderkopfdichtung 10 für einen Vierzylindermotor, bestehend aus einer Dichtungsplatte 12 mit vier Brennraum-Durchgangsöffnungen 14, die jeweils durch einen metallischen Bördelring 16 eingefaßt sind.

Wie die F i g. 2 erkennen laß», besteht die Dichtungsplatte 12 aus einem Trägerblech 18, auf dessen beide Seiten jeweils eine Weichstoffschicht 20 aufgebracht worden ist. Das Trägerblech 18 besitzt für jede Brennra-'m-Durchgangsöffnung 14 eine entsprechend gestaltete Öffnung 22, die kleiner bemessen ist als öffnungen 24 in den Weichstoffschichten 20. so daß das Trägerblech einen Weichstoff-freien, kreisringförmigen Befestigungsflächenbereich 26 bildet, an dem in üblicher Weise ein im Querschnitt ungefähr U-förmiger, aus Me-

tallbledi hergestellter Bördelring 16 befestigt ist. Der Innendurchmesser dieses Bördelrings definiert also den lichten Durchmesser der Brennraum-Durchgangsöffnung 14.

Anhand der Fig. 3 und 4 soll nun erläutert werden. wie die Dichtungsplatte 12 bis zum Anbringen der Bördelringe 16 hergestellt wird. Wie beieits erwähnt, hat das erfindungsgemäße Verfahren den großen Vorteil, daß trotz der angestrebten, in F i g. 2 dargestellten Konfiguration das Trägerblech 18 zunächst beidseitig mit iu Weichstoff beschichtet werden kann, worauf unter Umständen in einen einzigen Schritt aus dem Dichtungsplattenmaterial Dichtungsplatten ausgestanzt werden, die bereits alle Durchgangsöffnungen besitzen, deren Durchmesser jedoch auch im Bereich der Weichsioffschichten 20 demjenigen der Öffnungen 22 im Trägerblech 18 entspricht.

Anschließend wird die Dichtungsplatte zwischen zwei Halterungen 30 eingespannt, welche eine der Zahl der Brennraum-Durchgangsöffnungen 14 entsprechende Anzahl von Masken 32 in nicht dargestellter Weise tragen, deren Form und Durchmesser denjenigen der angestrebten Öffnungen 24 in den Weichstoffschichten 20 entsprechen.

Zweckmäßigerweise stellt man die Masken 30 aus mit einer Schneide 32a versehenen Bandstahlringen her, die erfindungsgemäß ungefähr senkrecht zur Dichtungsplattenebene verlaufen und einige Zehntel mm tief in die Weichstoffschichten 20 eingedrückt werden. Ferner besitzt die Vorrichtung auf jeder Seite dieser Einheit eine der Anzahl der Brennraum-Durchgangsöffnungen 14 entsprechende Anzahl von Strahldüsen 36, die über Schlauchleitungen 38 mit einer Strahlmittelquelle 40 in Verbindung stehen und aus dieser mit unter Druck stehendem Strahlmittel gespeist werden. Der Halterung der Strahldüsen 36 dienen zwei Rahmen 42, die sich in einem x-y-Koordinatensystem senkrecht zur Zeichnungsebene der F i g. 3 und in Richtung des Doppelpfeils A derart gesteuert bewegen lassen, daß die in F i g. 4 mit 24a bezeichneten Weichstoffbereiche durch Abstrahlen entfernt und so die Befestigungsflächenbereiche 26 des Trägerblechs 18 freigelegt werden.

Anschließend werden die Bördelringe 16 in herkömmlicher Weise am Trägerblech befestigt.

Die F i g. 5 zeigt einen Ausschnitt aus einer Zylinderkopfdichtung mit einer Brennraum-Durchgangsöffnung 14', die durch einen Bördelring 16' eingefaßt ist Dieser wird wieder durch einen Befestigungsflächenbereich 26' eines Trägerblechs 18' gehalten, welches beidseitig mit einer Weichstoffschicht 20' versehen ist. Aus den beiden Weichstoffschichten wurden durch Abstrahlen nicht nur diejenigen Bereiche entfernt, die sich über dem Befestigungsflächenbereich 26' des Trägerblechs 18' befanden, sondern mittels entsprechender Masken wurden in den Weichstoffschichten 20' zusätzlich zwei einander gegenüberliegende Kanäle 50 erzeugt so daß ein weiterer Befestigungsflächenbereich 26" des Trägerblechs 18' freigelegt wurde. Anschließend wurden die Kanäle 50 mit Silikonkautschuk gefüllt, so daß Dichtungselemente 52 entstehen, die sich unmittelbar auf dem Trägerblech 18' abstützen.

Die F i g. 6 zeigt einen Ausschnitt aus einer weiteren Ausführungsform einer Flachdichtung 60, welche eine Durchgangsöffnung 62 aufweist die durch ein elastomeres, ringförmiges Dichtungselement 64 eingefaßt ist Das Letztere besitzt an seinem Außenumfang eine umlaufende Nut €6, mit der es auf einem die Durchgangsöffnung 52 umgebenden Befestigungsflächenbereich 68 eines Trägerblechs 70 befestigt wurde; auch bei dieser Flachdichtung ist das Trägerblech 70 wieder beidseitig mit einer Weichstoffschicht 72 versehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Flachdichtung aus einer Dichtungsplatte mit einem mindestens einseitig mit einer imprägnierten Weichstoffschicht vollflächig versehenen Trägerblech, wobei das Trägerblech einen Befestigungsflächenbereich aufweist, an welchem nach einer Bearbeitung des beschichteten Trägerblechs ein Dichtungselement angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsflächenbereich des beschichteten Trägerblechs durch Abstrahlen mittels eines Abrasionsmittel-freien Flüssigkeitsstrahls, insbesondere eines Wasserstrahls, vom Weichstoff befreit wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichstoffschicht vor dem Abstrahlen verdichtet wird.

3 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet da3 das Imprägniermittel vor dem Abstrahlen gehärtet wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsplatte auf derjenigen Seite, von der her der Weichstoff abgestrahlt wird, mit einer lediglich die zu entfernenden Weichstoffschichtbereiche freilassenden Maske abgedeckt wird.