EP2129944A1 - Verfahren zur herstellung von flachdichtungen sowie flachdichtung - Google Patents

Verfahren zur herstellung von flachdichtungen sowie flachdichtung

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EP2129944A1
EP2129944A1 EP08715505A EP08715505A EP2129944A1 EP 2129944 A1 EP2129944 A1 EP 2129944A1 EP 08715505 A EP08715505 A EP 08715505A EP 08715505 A EP08715505 A EP 08715505A EP 2129944 A1 EP2129944 A1 EP 2129944A1
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EP
European Patent Office
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layers
region
cutting
regions
bending
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08715505A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Schmitt
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Federal Mogul Sealing Systems GmbH
Original Assignee
Federal Mogul Sealing Systems GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0818—Flat gaskets
    • F16J15/0825—Flat gaskets laminated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/03—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal otherwise than by folding
    • B21D39/034—Joining superposed plates by piercing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining
    • Y10T29/49833—Punching, piercing or reaming part by surface of second part

Definitions

  • the invention relates to a method for mechanically connecting, at least two layers having flat gaskets.
  • the metal gasket which is designed such that it is arranged between opposing surfaces of a cylinder block and a cylinder head.
  • the metal gasket includes a pair of elastic metal plates provided with first bore holes formed corresponding to the cylinder bores and with beads formed along the circumference of the first bore holes. Further, a balancing member is provided which is provided with the second bore holes opposite the first bore holes and which is laminated between the elastic metal plates.
  • the elastic metal plates have connecting portions, wherein the metal plates and the compensating element are connected to each other by caulking.
  • a stamp is used, which mechanically deforms the material in the respective connecting region of the metal plates and of the compensating element. With the aid of a further punch, an effective material deformation can be generated in the region of the respective layers, by means of which a firm bond of the individual layers is produced.
  • the invention has for its object to provide a method for mechanically connecting, at least two layers having flat gaskets, such as cylinder head gaskets, flange gaskets or the like, provide, the composite can be realized in the simplest way without additional materials or fasteners.
  • a flat gasket in particular a multi-layer metallic cylinder head gasket, wherein a detachable connection of the individual layers with one another should be possible.
  • This object is achieved by a method for mechanically connecting flat gaskets having at least two layers by positioning the individual layers in the region of a tool, at least one punch having an approximately circular cross-section partially cutting the layers at defined points of the respective connection region and outside at least parts of the remaining material are deformed to form bending regions, such that the respective cutting region is rounded and the respective bending region is rectilinear, wherein burrs formed in the cutting region of at least one of the layers form a releasable clamping connection with the material of at least one further layer be brought into operative connection.
  • a flat gasket comprising at least two layers which have similar hole patterns, wherein the individual layers are detachably connected to each other by clamping, wherein the respective connection region has an approximately circular cross-section and at defined locations cutting areas and outside the cutting areas has bending areas , wherein the respective cutting area is rounded and the respective bending area is rectilinear and burrs formed in the cutting area of at least one of the layers are pressed into the material of at least one further layer, respectively hooked with further burrs of the further layer.
  • the individual, in particular metallic, layers of the flat gasket are connected to each other in a type of punching process mechanically, but releasably at predeterminable points.
  • a punch on several sides preferably three sides
  • the material in the respective connection area is merely held and mechanically deformed.
  • the respective position during the pressing process at defined locations is cut (preferably three places), such that even burrs remain that either press under pressure into another position, or interact with burrs another layer in operative connection. Both processes a clamping connection of the individual layers is achieved.
  • the cutting areas are designed by their dimensioning so that they are executed in percentage smaller or equal to the same size, as the substantially rectilinear bending areas.
  • up to six (metallic) layers can be detachably connected to each other, wherein the compound of the layers is carried out at different points of the flat gasket in one operation.
  • connection of the individual layers can, if necessary, be solved again, so that after replacement of a defective by a technically perfect position, the connection can then be restored under pressure.
  • the subject invention is illustrated by an exemplary embodiment in the drawing and will be described as follows. Show it.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the tool that can be used to create a connection region in various views or sections;
  • Figure 2 single representation of the respective cutting and bending area in a connection area.
  • the machining tool 1 shows a partial perspective view of the schematic structure of a single machining tool 1.
  • the machining tool 1 includes an elongated punch 2 with an approximately circular lower hole surface 3.
  • a flat gasket such. a cylinder head gasket, not shown here
  • connecting areas are generated.
  • the punch 2 is flattened on three sides 4,5,6 and rounded on another three sides 7,8,9. Each connecting region thus forms, on the one hand, cutting regions 7 to 9 and, on the other hand, bending regions 4 to 6.
  • FIG. 2 shows a partial view of a flat gasket 13, which in this example consists of three metallic layers 10, 11, 12 and is designed as a cylinder head gasket.
  • the cylinder head gasket 13 includes not shown combustion chamber through holes, media through holes, and screw through holes.
  • the metallic layers 10 to 12 of the cylinder head gasket 13 are mechanically but releasably connected at different points 14 by clamping.
  • the individual connecting region 14 that can be seen here includes cutting regions 7 and bending regions 4, wherein this connecting region 14 has in each case three cutting regions 7 to 9 and three bending regions 4 to 6 in an alternating arrangement.
  • the respective connecting region 14 a mechanical clamping of materials (burrs T) of the layers 10 to 12 takes place, wherein the individual layers 10, 11, 12 are detachably connected to one another by clamping. Furthermore, the punch 2 with the cutting regions 7 and the bending regions 4 can be seen.
  • the reference numeral 2 designates a lower tool part which has a corresponding recess 15.
  • the layers 10-12 can be easily separated.
  • the defective position is replaced by a technically perfect position and connected by pressure again with the other layers.

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Abstract

Verfahren zum mechanischen Verbinden von, zumindest zwei Lagen (10,11,12) aufweisenden, Flachdichtungen (13), indem die einzelnen Lagen (10-12) im Bereich eines Werkzeuges (2') positioniert werden, mindestens ein Lochstempel (2) mit etwa kreisrundem Querschnitt (13) die Lagen an definierten Stellen des jeweiligen Verbindungsbereiches (14) partiell schneidet und außerhalb des jeweiligen Schneidbereiches (7,8,9) zumindest Teile des verbleibenden Materials unter Bildung von Biegebereichen (4,5,6) verformt werden, dergestalt, dass der jeweilige Schneidbereich (7-9) gerundet und der jeweilige Biegebereich (4-6) geradlinig ausgebildet werden, wobei im Schneidbereich (7-9) gebildete Grate (7') mindestens einer der Lagen (10-12) zur Bildung einer lösbaren Klemmverbindung mit dem Material mindestens einer weiteren Lage (10-12) in Wirkverbindung gebracht werden.

Description

Verfahren zur Herstellung von Flachdichtungen sowie Flachdichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum mechanischen Verbinden von, zumindest zwei Lagen aufweisenden, Flachdichtungen.
Der DE 198 51 066 Al ist eine Metalldichtung zu entnehmen, die derart ausgelegt ist, dass selbige zwischen sich gegenüberliegenden Oberflächen eines Zylinderblocks und eines Zylinderkopfes angeordnet ist. Die Metalldichtung beinhaltet ein Paar elastischer Metallplatten, welche mit korrespondierend zu den Zylinderbohrungen ausgebildeten ersten Bohrungslöchern und mit entlang den Umfangen der ersten Bohrungslöchern gebildeten Sicken versehen ist. Ferner ist ein Ausgleichselement vorgesehen, welches mit den ersten Bohrungslöchern gegenüberliegenden zweiten Bohrungslöchern versehen ist und welches zwischen den elastischen Metallplatten laminiert ist. Die elastischen Metallplatten weisen Verbindungsabschnitte auf, wobei die Metallplatten und das Ausgleichselement durch Verstemmung miteinander verbunden sind. Zum Einsatz gelangt ein Stempel, der das Material im jeweiligen Verbindungsbereich der Metallplatten sowie des Ausgleichselementes mechanisch verformt. Mit Hilfe eines weiteren Stempels kann im Bereich der jeweiligen Lagen eine nach außen wirksame Materialverformung generiert werden, durch welche ein fester Verbund der einzelnen Lagen erzeugt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum mechanischen Verbinden von, zumindest zwei Lagen aufweisenden, Flachdichtungen, wie Zylinderkopfdichtungen, Flanschdichtungen oder dergleichen, bereitzustellen, wobei der Verbund auf einfachste Weise ohne zusätzliche Materialien oder Verbindungselemente realisiert werden kann.
Des Weiteren soll eine Flachdichtung, insbesondere eine mehrlagige metallische Zylinderkopfdichtung, bereitgestellt werden, wobei eine lösbare Verbindung der einzelnen Lagen untereinander möglich sein soll. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum mechanischen Verbinden von, zumindest zwei Lagen aufweisenden, Flachdichtungen, indem die einzelnen Lagen im Bereich eines Werkzeuges positioniert werden, mindestens ein Lochstempel mit etwa kreisrundem Querschnitt die Lagen an definierten Stellen des jeweiligen Verbindungsbereiches partiell schneidet und außerhalb des jeweiligen Schneidbereiches zumindest Teile des verbleibenden Materials unter Bildung von Biegebereichen verformt werden, dergestalt, dass der jeweilige Schneidbereich gerundet und der jeweilige Biegebereich geradlinig ausgebildet werden, wobei im Schneidbereich gebildete Grate mindestens einer der Lagen zur Bildung einer lösbaren Klemmverbindung mit dem Material mindestens einer weiteren Lage in Wirkverbindung gebracht werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den zugehörigen verfahrensgemäßen Unteransprüchen zu entnehmen.
Diese Aufgabe wird auch gelöst durch eine Flachdichtung, beinhaltend mindestens zwei Lagen, die gleichartige Lochbilder aufweisen, wobei die einzelnen Lagen durch Klemmung lösbar miteinander verbunden sind, wobei der jeweilige Verbindungsbereich einen etwa kreisrunden Querschnitt hat und an definierten Stellen Schneidbereiche und außerhalb der Schneidbereiche Biegebereiche aufweist, wobei der jeweilige Schneidbereich gerundet und der jeweilige Biegebereich geradlinig ausgebildet ist und im Schneidbereich gebildete Grate mindestens einer der Lagen in das Material mindestens einer weiteren Lage eingedrückt, respektive mit weiteren Graten der weiteren Lage verhakt sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Flachdichtung sind den zugehörigen gegenständlichen Unteransprüchen zu entnehmen.
Im Vergleich zum Stand der Technik gemäß DE 198 51 066 Al wird somit eine durch Klemmung erzeugte lösbare Verbindung einzelner Lagen der Flachdichtung, insbesondere einer Zylinderkopfdichtung, bewirkt, so dass während des Herstellungsprozesses der Flachdichtung, insbesondere der Zylinderkopfdichtung, gegebenenfalls vorhandene defekte Lagen ausgewechselt werden können, ohne dass die Lagen, die technisch einwandfrei sind, entsorgt werden müssen.
Die einzelnen, insbesondere metallischen, Lagen der Flachdichtung werden in einer Art Stanzprozess mechanisch, jedoch lösbar an vorgebbaren Stellen miteinander verbunden. Hierzu wird ein Lochstempel an mehreren Seiten (vorzugsweise drei Seiten) abgeflacht und abgerundet, so dass an diesen Stellen kein Schneiden stattfinden kann. An diesen abgeflachten und abgerundeten Bereichen wird das Material im jeweiligen Verbindungsbereich lediglich gehalten und mechanisch verformt. An den verbleibenden Bereichen des Lochstempels wird die jeweilige Lage beim Pressvorgang an definierten Stellen geschnitten (vorzugsweise drei Stellen), derart, dass noch Grate verbleiben, die sich entweder unter Druckeinwirkung in eine weitere Lage eindrücken, oder mit Graten einer weiteren Lage in Wirkverbindung treten. Durch beide Vorgänge wird eine Klemmverbindung der einzelnen Lagen erreicht. Die Schneidbereiche sind von ihrer Dimensionierung her so gestaltet, dass sie prozentual kleiner oder maximal gleich groß ausgeführt sind, als die im Wesentlichen geradlinig verlaufenden Biegebereiche.
Bedingt durch diesen Schneidprozess ist gewährleistet, dass der Durchmesser des Stanzbutzens einer der Lagen etwas größer ist als die Bohrung einer weiteren Lage, so dass es zu besagter Klemmung des Stanzbutzens in der weiteren Lage kommt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können bis zu sechs (metallische) Lagen miteinander lösbar verbunden werden, wobei die Verbindung der Lagen an verschiedenen Stellen der Flachdichtung in einem Arbeitsgang durchgeführt wird.
Wie bereits angesprochen, kann die Verbindung der einzelnen Lagen bedarfsweise wieder gelöst werden, so dass nach Austausch einer defekten durch eine technisch einwandfreie Lage die Verbindung anschließend unter Druckeinwirkung wieder hergestellt werden kann. Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausfuhrungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen.
Figur 1 Prinzipskizzen des zur Erzeugung eines Verbindungsbereiches einsetzbaren Werkzeuges in verschiedenen Ansichten bzw. Schnitten;
Figur 2 Einzeldarstellung des jeweiligen Schneid- und Biegebereiches in einem Verbindungsbereich.
Figur 1 zeigt in teilweise perspektivischer Darstellung den schematischen Aufbau eines einzelnen Bearbeitungswerkzeuges 1. Das Bearbeitungswerkzeug 1 beinhaltet einen länglichen Lochstempel 2 mit einer etwa kreisförmigen unteren Lochfläche 3. Durch Anordnung mehrerer derartiger Lochstempel 2 im Bereich einer Aufspannstation können an mehreren Stellen einer Flachdichtung, wie z.B. einer hier nicht dargestellten Zylinderkopfdichtung, Verbindungsbereiche erzeugt werden. Der Lochstempel 2 ist an drei Seiten 4,5,6 abgeflacht und an weiteren drei Seiten 7,8,9 abgerundet. Ein jeder Verbindungsbereich bildet somit einerseits Schneidbereiche 7 bis 9 und andererseits Biegebereiche 4 bis 6.
Figur 2 zeigt eine Teilansicht einer in diesem Beispiel aus drei metallischen Lagen 10,11,12 bestehenden, als Zylinderkopfdichtung ausgebildeten, Flachdichtung 13. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können bis zu sechs Lagen miteinander in Wirkverbindung gebracht werden. Die Zylinderkopfdichtung 13 beinhaltet nicht dargestellte Brennraumdurchgangslöcher, Mediendurchgangslöcher sowie Schraubendurchgangslöcher. Die metallischen Lagen 10 bis 12 der Zylinderkopfdichtung 13 werden an verschiedenen Stellen 14 mechanisch, jedoch lösbar, durch Klemmung miteinander verbunden. Der hier erkennbare einzelne Verbindungsbereich 14 beinhaltet Schneidbereiche 7 und Biegebereiche 4, wobei dieser Verbindungsbereich 14 jeweils drei Schneidbereiche 7 bis 9 sowie drei Biegebereiche 4 bis 6 in alternierender Anordnung aufweist. Im jeweiligen Verbindungsbereich 14 findet eine mechanische Verklammerung von Materialien (Grate T) der Lagen 10 bis 12 statt, wobei die einzelnen Lagen 10, 11, 12 durch Klemmung lösbar miteinander verbunden werden. Ferner erkennbar ist der Lochstempel 2 mit den Schneidbereichen 7 sowie den Biegebereichen 4. Mit dem Bezugszeichen 2' ist ein unteres Werkzeugteil bezeichnet, das eine entsprechende Ausnehmung 15 aufweist. Durch Druckeinwirkung (Pfeil) wird der jeweilige Verbindungsbereich 14 dergestalt erzeugt, dass die Lagen 10 bis 12 in die Ausnehmung 15 eingedrückt werden, wobei gleichzeitig die gerundeten Schneidbereiche 7 bis 9 und die geradlinig verlaufenden Biegebereiche 4 bis 6 erzeugt werden.
Sofern sich bei der Herstellung der Zylinderkopfdichtung herausstellt, dass eine einzelne Lage des Verbundes defekt ist, können die Lagen 10-12 problemlos getrennt werden. Die defekte Lage wird durch eine technisch einwandfreie Lage ersetzt und durch Druckeinwirkung wieder mit den anderen Lagen verbunden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum mechanischen Verbinden von, zumindest zwei Lagen ( 10, 11 , 12) aufweisenden, Flachdichtungen (13), indem die einzelnen Lagen (10-12) im Bereich eines Werkzeuges (2') positioniert werden, mindestens ein Lochstempel (2) mit etwa kreisrundem Querschnitt (3) die Lagen (10-12) an definierten Stellen des jeweiligen Verbindungsbereiches (14) partiell schneidet und außerhalb des jeweiligen Schneidbereiches (7,8,9) zumindest Teile des verbleibenden Materials unter Bildung von Biegebereichen (4,5,6) verformt werden, dergestalt, dass der jeweilige Schneidbereich (7-9) gerundet und der jeweilige Biegebereich (4-6) geradlinig ausgebildet werden, wobei im Schneidbereich (7-9) gebildete Grate (7') mindestens einer der Lagen (10-12) zur Bildung einer lösbaren Klemmverbindung mit dem Material mindestens einer weiteren Lage (10-12) in Wirkverbindung gebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grate (7') einer ersten Lage (10-12) in das Material einer weiteren Lage (10-12) eingedrückt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grate (7') einer ersten Lage (10-12) mit Graten (7') einer weiteren Lage (10-12) in Wirkverbindung gebracht werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im jeweiligen Verbindungsbereich (14) mindestens zwei Schneidbereiche (7-9) und mindestens zwei Biegebereiche (4-6) gebildet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lochstempel (2) zur Erzeugung des jeweiligen Schneid- (7-9) und Biegebereiches (4-6) an mindestens zwei, insbesondere drei Seiten, abgeflacht und abgerundet ausgebildet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Lagen (10-12) in einem Arbeitsgang an mehreren Stellen (14) miteinander verbunden werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Austausch defekter Lagen die mechanische Verbindung der Lagen (10-12) gelöst, die defekte Lage ausgetauscht und die mechanische Verbindung durch Druckeinwirkung wieder hergestellt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen (10-12) in den Randbereichen der Flachdichtung (13) miteinander verbunden werden.
9. Flachdichtung, beinhaltend mindestens zwei Lagen (10-12), die gleichartige Lochbilder aufweisen, wobei die einzelnen Lagen (10-12) durch Klemmung lösbar miteinander verbunden sind, dergestalt, dass der jeweilige Verbindungsbereich (14) einen etwa kreisrunden Querschnitt (3) hat und an definierten Stellen Schneidbereiche (7-9) und außerhalb der Schneidbereiche (7-9) Biegebereiche (4-6) aufweist, wobei der jeweilige Schneidbereich (7-9) gerundet und der jeweilige Biegebereich (4-6) geradlinig ausgebildet ist und im Schneidbereich (7-9) gebildete Grate (7') mindestens einer der Lagen (10-12) in das Material mindestens einer weiteren Lage (10-12) eingedrückt, respektive mit weiteren Graten (7') der weiteren Lage (10-12) verhakt sind.
10. Flachdichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbereiche (14) in den Randbereichen der Flachdichtung (13) vorgesehen sind.
11. Flachdichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeder Verbindungsbereich (14) mindestens zwei, insbesondere drei Schneidbereiche (7- 9) und mindestens zwei, insbesondere drei Biegebereiche (4-6) beinhaltet.
12. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneid- (7-9) und Biegebereiche (4-6) im jeweiligen Verbindungsbereich (14) alternierend angeordnet sind.
13. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, die als Zylinderkopfdichtung (13) für eine Brennkraftmaschine ausgebildet ist.
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