DE602005000332T2

DE602005000332T2 - Verfahren zur Herstellung eines Metallblechs mit zumindest einer integrierten Zone mit Überdicke für eine Metalldichtung, insbesondere eine Zylinderkopfdichtung, sowie dadurch hergestelltes Metallblech

Info

Publication number: DE602005000332T2
Application number: DE602005000332T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pascal Burg
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2025-09-10
Also published as: US7377521B2; MXPA05009997A; DE602005000332D1; EP1637249A1; EP1637249B1; FR2875423B1; US20060207081A1; CA2520075A1; JP4227609B2; FR2875423A1; ATE347946T1; JP2006090547A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallblechs mit mindestens einer integrierten Zone mit Überdicke für eine geklemmte Metalldichtung, wie zum Beispiel eine Zylinderkopfdichtung (siehe zum Beispiel GB-A-2 301 636).
Die Erfindung umfasst ebenfalls die Dichtung, die mindestens ein auf diese Weise erhaltenes Metallblech mit mindestens einer Zone mit Überdicke einschließt, die die Ausführung einer Dichtung ermöglicht.
Es ist bekannt, dass im Falle von geklemmten Metalldichtungen, wie zum Beispiel Zylinderkopfdichtungen, insbesondere das Blech einer Dichtung aus einem Blech oder eines der aktiven Bleche einer Dichtung aus mehreren Blechen, sich die Spannungszonen um die Klemmstellen herum befinden.
Diese Zonen sind also verhältnismäßig konzentriert und führen zu Ungleichheiten bei der Verteilung der ausgeübten Drücke und damit zu möglichen Ungleichheiten bei der Dichtigkeit bestimmter Zonen.
Die Lösung, die darin besteht, die Klemmdrücke zu erhöhen, ist in der Regel nicht tauglich, da die Ungleichheit der Drücke weiterhin besteht. Außerdem verursacht eine Erhöhung der Klemmdrücke erneute Bemessungen von Teilen, was den von der Automobilindustrie allgemein angestrebten Zielen, zumindest in Bezug auf die Leichtigkeit, entgegensteht.
Um dieses Gleichgewicht der Verteilungen wiederherzustellen, ist es auch bekannt, Anschläge auszuführen. Diese sinnvoll angeordneten Anschläge gewährleisten eine Fortführung der Belastungen in bestimmten Zonen, die sich von den Klemmstellen unterscheiden, wodurch die Kartierung der Dichtigkeitsdrücke vereinheitlicht wird.
Zwar wurden zahlreiche Lösungen vorgeschlagen, um derartige Anschläge auszuführen, jedoch erweisen sie sich nicht alle als zufrieden stellend, insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Kosten. Die mit diesen Anschlägen versehenen Dichtungen müssen nämlich nicht nur überzeugende Ergebnisse bringen beim Gleichgewicht der Verteilungen der Klemmkräfte, sondern sie müssen auch schnell und kostengünstig hergestellt werden können mit einer zufrieden stellenden Reproduzierbarkeit.
In der Industrie ist bekannt, dass die Wiederaufnahme von Teilen für zusätzliche Herstellungsstufen unter dem Gesichtspunkt der Verwaltung sehr benachteiligend ist, und vor allem zieht eine derartige Wiederaufnahme beträchtliche Mehrkosten nach sich.
Die kontinuierliche Erhaltung von Anschlägen direkt in der Produktionslinie der Dichtung aus einem Blech oder eines der Bleche einer Dichtung aus mehreren Blechen ist ebenfalls eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung.
Eine weitere Nebenbedingung ist die Erhaltung verschiedener Stärken auf ein- und demselben Blech oder ein- und demselben Anschlagblech in Abhängigkeit von den Zonen, um eine Kartierung der Drücke und nicht nur der Verteilungspunkte durchzuführen. In diesem Fall stellt man fest, dass es sich eher um flächenbezogene Anschläge handelt, und daher wird in der weiteren Beschreibung der Begriff Zone mit Überdicke verwendet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, nach der Klemmung die gewünschte Kartierung der Drücke erhalten zu können und damit Zonen mit Überdicke vorzusehen, die auf angemessene Weise verteilt sind, um diese Kartierung zu erhalten.
Um eine derartige Verteilung zu erhalten, ist die Vervielfachung der Zonen mit Überdicke eine Notwendigkeit, woraus sich das Interesse an einer einfachen Ausführung, wie in der vorliegenden Erfindung beabsichtigt, ergibt.
Die Tatsache, die Druckkräfte besser verteilen zu können, führt ebenfalls zu einer geringeren Verformung der Teile, die die Dichtung von beiden Seiten einklemmen. Dies hat ebenfalls eine mögliche Verringerung der Abmessungen dieser Teile oder ihrer Komplexität zur Folge, die erforderlich ist, um auf derartige Verformungen zu reagieren.
Die Erfindung wird jetzt gemäß einer bestimmten, nicht beschränkenden Ausführungsform sowie mittels Varianten ausführlich beschrieben.
Diese Beschreibung erfolgt im Vergleich mit dem Satz der beigefügten Figuren, wobei diese Figuren folgendes darstellen:
1 eine Ansicht eines Bleches einer Metalldichtung,
2A, 2B und 2C Ansichten der Stufen einer Übersicht der Herstellung der Zonen mit Überdicke gemäß der Erfindung bei einer Dichtung wie der in 1,
3 eine stark vergrößerte Detailansicht einer erhaltenen Zone mit Überdicke und
4A bis 4F eine Ansicht verschiedener Schnittprofile zwecks Erhaltung von Zonen mit Überdicke gemäß der Erfindung.
Auf 1 ist ein Blech 10 einer Dichtung aus einem Blech oder eines der aktiven Bleche im Falle einer Dichtung aus mehreren Blechen dargestellt. In der weiteren Beschreibung wird der Begriff „Blech" verwendet, um damit unterschiedslos ein Metallblech einer Dichtung aus einem Blech oder eines der Bleche im Falle einer Dichtung aus mehreren Blechen zu bezeichnen, insbesondere das Zwischenblech, das im Allgemeinen aus verformbarerem Weichstahl ist.
Dieses Blech weist bei einer Anwendung bei einer Zylinderkopfdichtung zum Beispiel eine Dicke von 0,10 bis 1,0 Millimeter auf.
In der weiteren Beschreibung wird ebenfalls die Zylinderkopfdichtung als Beispiel angeführt, aber die Anwendungen können sich auch auf Dichtungen für Auspuffleitungen, auf Dichtungen von Krümmern oder allgemeiner auf Umfangsdichtungen erstrecken.
Dieses Blech 10 umfasst allgemein zentrale Schnitte 12, die den Zylindern entsprechen, sowie Löcher 14 und 16 für Wasser- beziehungsweise Öldurchlässe.
Es sind ebenfalls Durchlässe 18 der Klemmschrauben der beiden Teile vorgesehen, in diesem Fall für eine Zylinderkopfdichtung, den Motorblock und den Zylinderkopf.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, mindestens einen Schnitt 20 in dem Blech 10 auszuführen, um einen Ausbruch 22 zu erhalten, wobei der Schnitt unvollständig ist, um eine Biegung des erhaltenen Ausbruchs gemäß einer nicht geschnittenen Linie zu ermöglichen. Der geschnittene und gebogene Ausbruch 22 ist auf der 2A dargestellt. Er weist eine Länge L auf. Sein Profil ist dem des Schnitts zugeordnet.
Die zweite Stufe der Ausführung der Zone mit Überdicke gemäß der Erfindung besteht darin, die Verlängerung des Ausbruchs 22 hervorzurufen, zum Beispiel durch Ausstanzen. Diese Verlängerung ΔL bleibt begrenzt, und sie wird vorzugsweise an dem freien Ende des Ausbruchs ausgeführt.
Die dritte Stufe besteht in einer Abflachung und einer gleichzeitigen Kalibrierung der vorspringenden Höhe des Ausbruchs 22, um eine Zone 24 mit Überdicke mit angepasster Höhe zu erhalten. Diese Kalibrierung wird erzielt, indem der Ausbruch gepresst wird, so dass er seinen Platz in dem Schnitt, aus dem er hervorgegangen ist, wieder einnimmt.
Aufgrund der Verlängerung ΔL ist die Wiedereingliederung des Ausbruchs im Schnitt unmöglich. Dieser Vorgang verursacht eine Überdeckung mit Überlagerung des Endes des Ausbruchs 22 auf dem Rand des Schnitts, wodurch eine Überdicke der Höhe h erzeugt wird, die bei der Montage eine derart gewünschte Zone mit Überdicke bildet. Die Abflachungs- und Kalibrierungskraft ermöglicht das Einstellen der gewünschten Höhe.
Die Kalibrierungskräfte müssen niedriger sein als die der späteren Klemmung des Blechs zwecks dessen Verwendung als Dichtungselement. Auf diese Weise widersteht die ausgeführte Zone mit Überdicke den Kräften, ohne zusammengedrückt zu werden.
Diese Zone mit Überdicke ist ausführlich auf der 3 dargestellt. Unter den Kalibrierungskräften kriechen die Ränder des Schnitts und das Ende des Ausbruchs nach oben, verformen sich und bilden eine deutlich abgeschrägte Grenzfläche 26.
Um eine Größenordnung anzugeben, so haben die Schnitte und die Ausbrüche, die daraus hervorgegangen sind, Ausmaße in der Größenordnung von 0,5 bis 5 Millimeter bei dem größten dieser Ausmaße.
Die Kalibrierungs- und Abflachungswerkzeuge können nicht ebene Profile aufweisen, um unterschiedliche Kalibrierungen hervorzurufen und den Zonen mit Überdicke verschiedene Höhen h zu verleihen. Diese Schwankungen der Höhe ermöglichen es, eine flächenbezogene Kartierung und nicht mehr nach Punkten zu erzeugen.
Die Verteilung der Drücke verläuft stark progressiv und fast kontinuierlich auf der gesamten Fläche, ohne Spannungspunkte zu erzeugen.
Die Dichte der Zonen mit Überdicke, ihre Ausmaße, ihre Höhe, ihr Standort auf der Fläche ermöglichen sehr feine Einstellungen der Verteilung.
Wie auf den 4 festgestellt werden kann, sind die Formen der Schnitte und damit der Ausbrüche, die daraus hervorgegangen sind, lang oder kurz gekrümmt, länglich, rechteckig, dreieckig oder rund.
Diese Profile werden in Abhängigkeit von der Zone und dem verfügbaren Raum in dieser Zone berücksichtigt.
Auf ein- und demselben Blech können die Profile unterschiedlich sein.
Man stellt fest, dass jedes Metallblech die verschiedenen Stufen des kontinuierlichen Verfahrens auf ein- und derselben Linie durchlaufen kann. Die auf diese Weise erhaltene Dichtung, die mit mindestens einem Blech mit mindestens einer Zone mit Überdicke versehen ist, die gemäß dem Verfahren der Erfindung erhalten wurde, bleibt einfach und vollständig reproduzierbar, wenn die angemessenen Werkzeuge einmal ausgeführt sind, da es keinen anderen Eingriff von außen gibt, durch den die verschiedenen Parameter variieren können.
Ein derartiges Verfahren ist insbesondere anwendbar bei Metallzylinderkopfdichtungen aus einem Blech oder bei dem Zwischenblech einer Dichtung aus mehreren Blechen.
Gemäß einer Variante der vorliegenden Erfindung ist es möglich, gleichzeitig mit der Verlängerung mindestens eine Rippe auszuführen, zum Beispiel auf der Höhe des Endes des Ausbruchs.
Dies ermöglicht es, auch eine Zone mit Überdicke zu erhalten, und die Ausführungsformen werden zahlreicher, um damit auf Probleme zu reagieren, die sich als komplexer erweisen könnten und insbesondere in dem Fall, wenn das Material des Blechs wenig verformbar ist, wie bei rostfreiem Stahl, das Dichtungen aus einem Blech bildet.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Metallblechs (10), umfassend zumindest eine Zone mit Überdicke, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Stufen umfasst: – Ausführung mindestens eines Schnitts (20) in dem Metallblech (10), um mindestens einen Ausbruch (22) zu erhalten, – Deformation mit Biegung und Dehnung des mindestens einen Ausbruchs (22), um eine Überdeckung zu erreichen, – Abflachung und gleichzeitige Kalibrierung der vorspringenden Höhe des mindestens einen Ausbruchs (22), um eine Zone (24) mit Überdicke mit angepasster Höhe h zu erreichen.
Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnung jedes Ausbruchs (22) an dessen freiem Ende ausgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, mindestens eine Rippe auf der Höhe des Ausbruchs (22) zu bilden.
Verfahren zur Herstellung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ausbrüche (22) ausgeführt werden und unterschiedliche Abflachungen und Kalibrierungen ausgeführt werden, um eine Kartographie der Zonen (24) mit Überdicke mit unterschiedlichen Höhen zu erreichen.
Verfahren zur Herstellung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Phase der Abflachung und Kalibrierung so durchgeführt wird, dass sie eine abgeschrägte Grenzfläche an der Überdeckung bewirkt.
Dichtung aus einem oder mehreren Blechen, einschließlich eines Metallblechs, das ausgestattet ist mit mindestens einer Zone mit Überdicke, die durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Zone mit Überdicke mindestens einen Ausbruch (22) umfasst, der durch Schnitt in das Metallblech (10) erreicht wird, wobei der mindestens eine Ausbruch (22) durch Biegung und Dehnung verformt, danach abgeflacht und kalibriert wird, so dass eine Überdeckung mit einer angepassten Höhe h erreicht wird.
Dichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Ausbruch begrenzt ist durch einen Schnitt, der ein Profil aufweist, das aus den langen oder kurzen gekrümmten, den länglichen, rechteckigen, dreieckigen oder runden Formen ausgewählt wird.
Dichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Zonen mit Überdicke mit gleicher Form und unterschiedlichen Höhen umfasst.
Dichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Zonen mit Überdicke mit unterschiedlichen Formen und gleicher Höhe umfasst.
Dichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Ausbrüche (22) mindestens eine Rippe umfasst.