DE4405494C1 - Dichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung, insbesondere eine Zy­ linderkopfdichtung, mit einem im wesentlichen plattenförmigen Dichtkörper, der mindestens ein beidseits mit mindestens einer Elastomerschicht beschichtetes Metallblech aufweist, und mit mindestens einer in den Dichtkörper eingebrachten Öffnung, deren Randbereich einen metallischen Dichtbereich aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Dichtung.

Eine bekannte Dichtung der eingangs genannten Art ist als Zy­ linderkopfdichtung ausgebildet. In den plattenförmigen Dicht­ körper, der sich aus einem elastomerbeschichteten Federstahl­ blech aufbaut, sind mehrere Brennraumöffnungen eingebracht. Der Randbereich der Brennraumöffnungen ist mit einem Metall­ ring versehen, so daß im Dichtungsbereich zum Brennraum le­ diglich Metall und kein Elastomer vorliegt. Durch die separa­ te Ausbildung des metallischen Dichtringes ist die Herstel­ lung einer derartigen Zylinderkopfdichtung relativ aufwendig.

Aus der DE-OS 28 18 472 ist eine Zylinderkopfdichtung aus einem einseitig mit einem Elastomer beschichteten Metallblech bekannt, die um die Brennraum-Öffnungen herum Einlageringe aus polymerem Metall aufweist, um die herum das Metallblech eingebördelt ist, wobei die elastomere Beschichtung des Me­ tallbleches außen liegt. Diese Dichtung hat deshalb keinen metallischen Dichtbereich und ist am Rand der Brennraum-Öff­ nungen besonders dick.

Bei einer anderen, aus der DE-OS 36 39 160 bekannten Zylin­ derkopfdichtung ist zwar ein metallischer Dichtbereich ausge­ bildet, jedoch hat deren Metallblech keine elastomere Be­ schichtung. Vielmehr besteht die beidseitige Beschichtung aus Graphitfolie.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung vorzuschlagen, die einen vereinfachten Aufbau besitzt, und damit somit einfach herstellbar ist und weiter­ hin auch bei der Anwendung Vorteile bietet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Dichtung der ein­ gangs genannten Art vorgeschlagen, daß der metallische Dicht­ bereich von dem Metallblech des Dichtkörpers gebildet ist, das im Randbereich der Öffnung U-förmig umgelegt ist, wobei zwischenliegend eine der Elastomerschichten angeordnet ist, und daß das Metallblech im umgelegten Randbereich mit einer geringeren Stärke als im nicht umgelegten Bereich des Dicht­ körpers ausgebildet ist.

Durch die Verwendung des Metallbleches zur Bildung des metalli­ schen Dichtbereiches kann ein separater Dichtring im Randbe­ reich der Öffnung entfallen. Hierdurch wird der Aufbau der Dichtung vereinfacht.

Mehrere Maßnahmen tragen zu einer guten Dichtwirkung der erfin­ dungsgemäßen Dichtung bei. Da die Stärke des Metallbleches im umgelegten Randbereich verringert ist, wird über die gesamte Einbaufläche der Dichtung eine gleichmäßige Dichtwirkung er­ zielt.

Zu der guten Dichtwirkung trägt weiterhin bei, daß der umge­ legte Randbereich als federndes Stahlteil ausgebildet ist. So­ mit findet in diesem Bereich, in dem keine Elastomerbeschich­ tung vorliegt, eine besonders gute Anpassung an die Dichtfläche statt. Hierzu trägt weiterhin bei, daß zwischen den umgelegten Abschnitten des Metallbleches eine Elastomerschicht vorgesehen ist.

Darüber hinaus zeichnet sich die erfindungsgemäße Dichtung durch hohe Standfestigkeit und geringe Setzeigenschaften aus. Auch ermöglicht die vorgeschlagene Dichtung eine automatische Mon­ tage.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Dichtung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Vorteilhaft ist das Metallblech im umgelegten Randbereich der­ art in seiner Stärke verringert, daß im eingebauten Zustand der Dichtung die Einbauhöhe des umgelegten Randbereiches im wesent­ lichen gleich der Einbauhöhe des nicht umgelegten Bereiches ist.

Das Metallblech kann aus Stahlblech, insbesondere aus Edel­ stahl, oder aus Aluminium bestehen.

Die Elastomerschicht kann aus unterschiedlichen Kautschukarten, insbesondere NBR oder EPDM, hergestellt sein.

Weiterhin wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtung gemäß einer der Ansprüche 1 bis 4 vorgeschlagen, bei dem als Ausgangsmaterial ein beidseits mit einer Elastomerschicht beschichtetes Metallblech verwendet wird. Ein derartiges Ausgangsmaterial ist prinzipiell bekannt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch folgende Verfahrens­ schritte gekennzeichnet:

• a) Einbringen von mindestens einer Lochöffnung in das Aus­ gangsmaterial,
• b) Ziehen eines Randbereiches im Bereich der Lochöffnung zu einem Kragen,
• c) Abtrennen der Elastomerschicht und eines Teiles des Metall­ bleches am kragenförmigen Randbereich, und
• d) Umlegen des Randbereiches derart, daß zwischen U-förmig um­ gelegten Abschnitten des Metallbleches eine der Elastomer­ schichten angeordnet ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine einfache und ko­ stengünstige Herstellung der erfindungsgemäßen Dichtung mög­ lich. Insbesondere kann die Herstellung lediglich aus dem Aus­ gangsmaterial ohne Hinzufügung weiterer Teile erfolgen. Das be­ anspruchte Herstellungsverfahren besteht hierbei nur aus weni­ gen Stufen, wobei am Ende ein fertig fallendes Teil vorliegt. Eine Nachbehandlung ist nicht erforderlich, so daß die Gefahr eines Materialangriffes ausgeschlossen ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren können auch die hohen Toleranzanforderungen bei Zylinderkopfdichtungen erfüllt werden. Ebenfalls sind die vorliegenden geringen Stegbreiten zwischen den Zylindern leicht einhaltbar.

Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Vorteilhaft erfolgt die Abtrennung der Elastomerschicht und ei­ nes Teiles des Metallbleches in einem solchen Umfang, daß im eingebauten Zustand der Dichtung die Einbauhöhe des umgelegten Randbereiches gleich der Einbauhöhe des nicht umgelegten Berei­ ches des Dichtkörpers ist.

Die Abtrennung am kragenförmigen Randbereich kann mechanisch mit einem Räumwerkzeug, insbesondere einer Räumnadel, und/oder chemisch und/oder thermisch durchgeführt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispie­ les näher beschrieben, das in schematischer Weise in der Zeich­ nung dargestellt ist. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teilbereich einer erfindungsgemäßen Dichtung,

Fig. 2 den Schnitt längs der Linie II-II gemäß Fig. 1,

Fig. 3-6 Schnittdarstellungen ähnlich Fig. 2 an denen das erfindungsgemäße Herstellungsver­ fahren erläutert wird.

Die in Fig. 1 dargestellte Dichtung 10 ist als Zylinderkopf­ dichtung für einen Verbrennungsmotor ausgebildet. Die Dichtung 10 weist einen im wesentlichen plattenförmigen Dichtkörper 11 auf, in den mehrere kreisförmige Öffnungen 12, 13 eingebracht sind. Im eingebauten Zustand der Dichtung 10 liegen die Öffnun­ gen 12, 13 am Brennraum des Verbrennungsmotors.

Weiterhin enthält der Dichtkörper 11 eine Vielzahl weiterer Lochöffnungen 14, 15, deren Anordnung und Größe entsprechend den jeweiligen Erfordernissen angepaßt ist.

Anhand von Fig. 2, die einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 zeigt soll nun der detaillierte Aufbau der Dichtung 10 beschrieben werden. Die Dichtung 10 besteht aus einem Metall­ blech 17, das im vorliegenden Fall aus Stahl hergestellt ist.

Das Metallblech 17 ist beidseits mit einer Elastomerschicht 18, 19 versehen. Im Bereich der Öffnungen 12, 13 ist ein metalli­ scher Dichtbereich 16 vorgesehen. Somit liegt im Bereich der Öffnungen 12, 13 bzw. im Bereich des Brennraumes keine Elasto­ merbeschichtung vor.

Der metallische Dichtbereich 16 wird durch einen umgelegten Randbereich 20 gebildet. In diesem Randbereich 20 ist das Me­ tallblech 17 einerseits in seiner Stärke verringert und ande­ rerseits an seiner Außenseite mit keiner Elastomerbeschichtung versehen. Der umgelegte Randbereich 20 wird von Abschnitten 17a, 17b des Metallbleches 17 gebildet, wobei zwischenliegend die Elastomerschicht 18 angeordnet ist.

Fig. 2 zeigt die Dichtung 10 bereits in ihrem eingebauten Zu­ stand. Hieraus ist ersichtlich, daß die Einbauhöhe im nicht um­ gelegten Bereich 21 im wesentlichen gleich der Einbauhöhe des umgelegten Randbereiches 20 ist. Hierdurch wird über die ge­ samte Fläche der Dichtung 10 eine gleichmäßige Dichtwirkung er­ zielt.

Im Bereich des nicht umgelegten Bereiches 21 ist die Dichtung 10 beidseits mit den Elastomerschichten 18, 19 versehen, so daß hier eine hohe Dichtwirkung erzielt wird. Demgegenüber weist der metallische Dichtbereich 16, der im eingebauten Zustand brennraumseitig angeordnet ist, keine Elastomerbeschichtung auf.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung führt zu einer federnden An­ ordnung des metallischen Dichtbereiches, wodurch auch in diesem Bereich eine gute Dichtwirkung erzielt wird. Diese wird noch durch die zwischenliegend angeordnete Elastomerschicht 18 ver­ stärkt.

Anhand der Fig. 3 bis 6 soll nachfolgend ein mögliches Her­ stellungsverfahren der vorstehend im Detail beschriebenen Dich­ tung 10 erläutert werden.

Das in Fig. 3 im Schnitt dargestellte Ausgangsmaterial 22, das als solches fertig erhältlich ist, besteht aus einem Metall­ blech 17, das beidseitig mit Elastomerschichten 18, 19 versehen ist. Zunächst werden im Bereich der Öffnungen 12, 13 in der Zeichnung nicht dargestellte Lochöffnungen in das Ausgangsmate­ rial 22 eingebracht. Dies kann beispielsweise durch Stanzen ge­ schehen.

Gemäß Fig. 4 wird nachfolgend im Bereich der eingebrachten Lochöffnungen der Randbereich 20 zu einem Kragen 23 umgeformt. Der Kragen 23 wird derart gezogen, daß er senkrecht von der Oberseite des Dichtkörpers 11 abragt.

Nachfolgend wird, wie anhand von Fig. 5 verdeutlicht ist, im Bereich des kragenförmigen Randbereiches 23 die Elastomer­ schicht 19 und ein Teil des Metallbleches 17 entfernt. Dies ge­ schieht mittels eines Räumwerkzeuges 24, beispielsweise einer Räumnadel. Die Führung des Räumwerkzeuges 24 erfolgt koaxial zum Kragen 23. Die Reduzierung der Stärke des Metallbleches 17 im Bereich des Kragens 23 dient dazu, daß im eingebauten Zu­ stand der Dichtung 10 über deren gesamte Fläche eine im wesent­ lichen gleiche Einbauhöhe erzielt wird.

In einem letzten Verfahrensschritt, der anhand von Fig. 6 er­ läutert werden soll, wird nun der U-förmig umgelegte Randbe­ reich 20 gebildet. Hierbei wird der in der Stärke verringerte Bereich des Metallbleches 17 umgelegt, so daß zwischenliegend die Elastomerschicht 18 angeordnet ist. Bei der Umformung wird zwischen umgelegtem Bereich 20 und nicht umgelegtem Bereich 21 eine Abstufung 25 gebildet.

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird somit der metallische Dichtbereich 16 der Dichtung 10 lediglich aus dem Ausgangsmate­ rial 22 hergestellt. Separate Teile zur Bildung des metalli­ schen Dichtbereiches 16 können somit entfallen.

Die Herstellung der Dichtung 10 erfolgt in wenigen Stufen, wo­ bei am Ende eine einbaufertige Dichtung 10 vorliegt.

Claims (7)

1. Dichtung (10), insbesondere Zylinderkopfdichtung, mit einem im wesentlichen plattenförmigen Dichtkörper (11), der mindestens ein beidseits mit mindestens einer Elastomerschicht (18, 19) beschichtetes Metallblech (17) aufweist, und mit mindestens ei­ ner in den Dichtkörper (11) eingebrachten Öffnung (12, 13), de­ ren Randbereich (20) einen metallischen Dichtbereich (16) auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Dichtbereich (16) von dem Metallblech (17) des Dichtkörpers (11) gebildet ist, das im Randbereich (20) der Öffnung (12, 13) U-förmig umgelegt ist, wobei zwischenliegend eine der Elastomerschichten (18, 19) angeordnet ist, und daß das Metallblech (17) im umgelegten Randbereich (20) mit ei­ ner geringeren Stärke als im nicht umgelegten Bereich (21) des Dichtkörpers (11) ausgebildet ist.

2. Dichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallblech (17) im umgelegten Randbereich (20) derart in seiner Stärke verringert ist, daß im eingebauten Zustand der Dichtung (10) die Einbauhöhe des umgelegten Randbereiches (20) im wesentlich gleich der Einbauhöhe des nicht umgelegten Berei­ ches (21) ist.

3. Dichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallblech (17) aus Stahlblech, insbesondere aus Edel­ stahl, oder aus Aluminium besteht.

4. Dichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerschicht (18, 19) aus unterschiedlichen Kautschukarten, insbesondere NBR oder EPDM, hergestellt sein kann.

5. Verfahren zur Herstellung einer Dichtung (10) gemäß einer der Ansprüche 1 bis 4, bei dem als Ausgangsmaterial (22) ein beid­ seits mit einer Elastomerschicht (18, 19) beschichtetes Metall­ blech (17) verwendet wird, gekennzeichnet durch folgende Ver­ fahrensschritte:

• a) Einbringen von mindestens einer Lochöffnung in das Aus­ gangsmaterial (22),
• b) Ziehen eines Randbereiches (20) im Bereich der Lochöffnung zu einem Kragen (23),
• c) Abtrennen der Elastomerschicht (19) und eines Teiles des Metallbleches (17) am kragenförmigen Randbereich (20), und
• d) Umlegen des Randbereiches (20) derart, daß zwischen U-för­ mig umgelegten Abschnitten (17a, 17b) des Metallbleches (17) eine der Elastomerschichten (18) angeordnet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung der Elastomerschicht (19) und eines Teils des Metallbleches (17) in solchem Umfang erfolgt, daß im einge­ bauten Zustand der Dichtung (10) die Einbauhöhe des umgelegten Randbereiches (20) gleich der Einbauhöhe des nicht umgelegten Bereiches (21) des Dichtkörpers (11) ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung am kragenförmigen Randbereich (20) mecha­ nisch mit einem Räumwerkzeug (24), insbesondere einer Räumna­ del, und/oder chemisch und/oder thermisch durchgeführt wird.