DE20017774U1

DE20017774U1 - Metallflachdichtung

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Publication number: DE20017774U1
Application number: DE20017774U
Authority: DE
Original assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Current assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Priority date: 2000-10-17
Filing date: 2000-10-17
Publication date: 2001-01-18
Anticipated expiration: 2010-10-18

Description

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Pfenning, Meinig 8c Partner GbR

Patentanwälte

European Patent Attorneys European Trademark Attorneys

Dipl.-lng. J. Pfenning (-1994) Dipl.-Phys. K. H. Meinig (-1995) Dr.-lng. A. Butenschön, München Dipl.-lng. J. Bergmann* Berlin Dipl.-Chem. Dr. H.Reitzle, München Dipl.-lng. U. Grambow, Dresden Dipl.-Phys. Dr. H.Gleiter, München

"auch Rechtsanwalt

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München,

17. Oktober 2000 RZ 10/99 (SE)

REINZ-Dichtungs-GmbH & Co. KG Reinzstr. 3-7

89233 Neu-Ulm

Metallflachdichtung

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REINZ-Dichtungs-GmbH & Co. KG
RZ 10/99

Metallflachdichtung

Die Erfindung betrifft eine Metallflachdichtung mit mindestens einem Dichtungsblech, an der um mindestens eine Durchgangsöffnung eine Sicke und ein Verformungsbegrenzer (Stopper) für die jeweilige Sicke ausgebildet sind.

An miteinander abzudichtenden Flächen, insbesondere bei Zylinderkopfdichtungen, ändert sich die Pressung an einer Dichtung ständig. Zur Aufrechterhaltung einer einwandfreien Abdichtung über einen längeren Zeitraum, ist es daher erforderlich eine Dichtung mit entsprechenden Federungseigenschaften zur Verfügung zu stellen. Hierzu werden bei metallischen Flachdichtungen Sicken ausgebildet, die durch die elastische Verformbarkeit die gewünschten Federeigenschaften erreichen. Zur Vermeidung einer über ein bestimmtes Maß hinausgehenden plastischen Verformung der Sicken ist es üblich, Verformungsbegrenzer in unmittelbarer Nähe der

Sicken an einer solchen Flachdichtung auszubilden. Die häufig auch als "Stopper" bezeichneten Verformungsbegrenzer können bei mehrlagigen metallischen Flachdichtungen sowohl an der Metallage, in der auch die jewei-. lige Sicke ausgebildet ist, wie auch an benachbart zu dieser Lage angeordneten Lagen angeordnet sein.

Solche Verformungsbegrenzer werden üblicherweise durch Verformung der jeweiligen metallischen Lage hergestellt,, wobei in den häufigsten Fällen eine Umbiegung bzw. Umbördelung der jeweiligen Lage zur Herstellung eines Verformungsbegrenzers durchgeführt wird. Es werden aber auch andere Formgebungsverfahren für das Einprägen bestimmter Formen bzw. Konturen für die Ausbildung solcher Verformungsbegrenzer eingesetzt.

Aus der DE 197 31 490 Al ist eine metallische Flachdichtung bekannt, die wenigstens eine Dichtungslage mit wenigstens einer Durchgangsöffnung aufweist, wobei die Durchgangsöffnung von einer Sicke vollständig umschlossen ist. Gemäß der vorstehend erwähnten Offenlegungsschrift ist es auch vorgesehen, daß die dort angesprochene Sicke durch Anstauchen des Dichtungsrandes im Bereich der Durchgangsöffnung verdickt wird.

Weiterhin beschreibt die EP 0 747 614 Al eine metallische Zylinderkopfdichtung bei der ein Trägerblech von zwei Deckblechen eingefaßt ist. Das Trägerblech weist, dabei brennraumseitig eine ballige Verdickung auf, die so ausgeformt ist, daß Rundungen von ausreichendem Radius vorhanden sind, so daß keine hohen Kantenpressungen auftreten.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß auch die vorstehend beschriebene Flachdichtung noch nicht dazu geeignet sind, eine ausreichende Vergleichmäßigung der Pres-

sungsverteilung und eine Verringerung der Dynamik des Dichtspaltes zu erreichen.

Ausgehend hiervon ist es die Aufgabe der vorliegende Erfindung, eine verbesserte metallische Flachdichtung mit einem Verformungsbegrenzer für Sicken zur Verfügung zu stellen, der einfach und kostengünstig herstellbar ist und der gleichzeitig eine Vergleichmäßigung der Pressungsverteilung gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Metallflachdichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung, können mit den in den untergeordneten Ansprüchen enthaltenen Merkmalen erreicht,werden.

Die erfindungsgemäße Metallflachdichtung besteht aus mindestens einem Dichtungsblech, wobei an und um eine Durchgangsöffnung mindestens eine Sicke ausgebildet ist. Am Dichtungsblech oder einem zusätzlichen Dichtungsblech ist ein Verformungsbegrenzer (Stopper) für die entsprechende. Sicke vorhanden. Neben dem bereits erwähnten einen Dichtungsblech kann auch ein zweites Dichtungsblech auf der anderen Seite (Dreilagendichtung) vorhanden sein. Am zweiten Dichtungsblech kann ebenfalls eine Sicke ausgebildet sein.

Der an einem Dichtungsblech angeordnete Verformungsbegrenzer ist infolge einer Stauchung, ausgehend vom Rand, der zur jeweiligen Durchgangsöffnung weist, erhalten worden. Durch das Stauchen wird eine Verdikkung des Blechmaterials erreicht, ohne daß zusätzliches Material erforderlich ist oder ein Umbiegen bzw. Umbördeln durchgeführt werden muß. Wesentlich ist, daß die Dicke des Stoppers über seine Länge im wesentlichen gleich ist und daß die Verdickung gleichzeitig geformt

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ist. Die Verformung selbst ist in Form von Einschnitten, Nuten, Sicken und/oder Rillierungen ausgebildet.

Der Verformungsbegrenzer kann so hergestellt werden, daß das Blech fest eingespannt und eine radial wirkende Druckkraft gegen den Rand des Bleches zu einer Verdickung des Randbereiches führt, wobei das Blech-Halbfabrikat eine kleinere Öffnung, als die Durchgangsöffnung vor dem Stauchvorgang aufweisen sollte. '

Das Blechmaterial ist so gestaucht und verformt, daß der Verformungsbegrenzer eine größere Dicke, als die Blechdicke des jeweiligen Dichtungsbleches aufweist.

Nach dem Stauchen wird eine Verformung des Blechmaterials im Bereich des Verformungsbegrenzers durchgeführt, so daß der Verformungsbegrenzer sowohl elastisch, wie auch plastisch verformbar ist. Somit kann zusätzlich zur Verformungsbegrenzerfunktion auch ein gewisses Maß an Sikenfunktion durch einen so erhaltenen Verformungsbegrenzer erfüllt werden. Das Verformen kann aber auch gleichzeitig mit dem Stauchen durchgeführt werden.

Die Verformung kann mit entsprechend der gewünschten. Verformungskontur, negativ konturierten Werkzeugen, die von beiden Seiten gegen das Blech gepreßt werden, durchgeführt werden. Bei der Verformung fließt das verdrängte Metall gezielt in die Konturen. Dadurch kann der Verformungsbegrenzer nicht nur in Form einer Verdickung ausgebildet, sondern auch gezielt verformt werden.

Der Verformungsbegrenzer kann so um die eine bzw. auch mehrere Durchgangsöffnungen ringförmig ausgebildet werden, wobei die jeweiligen Ringe sowohl in Form von

nutenförmigen Einschnitten, wie auch als entsprechende Erhebungen, bevorzugt mit teilkreisförmigen bzw. sinusförmigen Querschnitten ausgebildet werden können.

Es besteht auch die Möglichkeit mehrere solcher Ringe (Einschnitte bzw. Erhebungen) in radialer Richtung miteinander um eine Durchgangsöffnung auszubilden, so daß die plastischen und elastischen Eigenschaften weiter verbessert werden können.

Die Höhe und auch die Tiefe von benachbart zu einander angeordneten Einschnitten bzw. Erhebungen kann unterschiedlich groß sein, wodurch eine differenzierte Federwegbegrenzung der Sicken und eine unterschiedliche Elastizität und Plastizität in unterschiedlichen Bereichen eines solchen Verformungsbegrenzers erreichbar sind.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Metallflachdichtung ist eine gute Anpassung an unterschiedliche Bauteilsteifigkeiten bzw. die sich ständig ändernden Pressungsänderungen, während des Betriebes und insbesondere bei der Nutzung als Zylinderkopfdichtung möglich. Die Federeigenschaften der Sicke(n) können dauerhaft gesichert und so eine einwandfreie Abdichtung über einen längeren Zeitraum gesichert werden.

Durch die Verdickung (Überhöhung), die der erfindungsgemäße Verformungsbegrenzer darstellt, ist es in Verbindung mit der einen bzw. zwei aktiven Sicken möglich eine Abdichtung über den gesamten Umfang der Durchgangsöffnung zu erreichen und es wird während des Betriebes keine unzulässig große Verformung zugelassen.

Durch die plastische und elastische Verformbarkeit des Verformungsbegrenzers kann eine gleichmäßige Pressungsverteilung um eine Durchgangsöffnung erreicht werden. Selbst im Bereich zwischen Zylinderkopfschrauben tritt nur ein sehr geringer Pressungsabfall auf und zusätzlich wird die Dynamik der Bewegung der Metallflachdichtung und demzufolge auch die Dynamik im Dichtspalt stark verringert.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Dabei zeigen Fign. 1 bis 5 Beispiele für in unterschiedlicher Form verformte Trägerbleche mit Verformungsbegrenzern.

Bei den in den Fign. 1 bis 5 gezeigten Beispielen wurden unterschiedlich gestaltete Verformungsbegrenzer 4, durch eine Stauchung und Verformung eines Trägerbleches 2 erhalten.

In Fig. 1 ist ein Teil einer Dreilagen-Metallflachdichtung, bestehend aus zwei außenseitig angeordneten Dichtungsblechen 1 mit jeweils einer Sicke 3 und einem dazwischen angeordneten Trägerblech 2 gezeigt.

Wie mit dem nach links weisenden Pfeil angedeutet, ist der in Richtung auf eine Durchgangsöffnung der Dichtung weisende Rand des Trägerbleches 2 gestaucht und anschließend bzw. gleichzeitig verformt worden. Dabei bildete sich durch die auftretende Materialverschiebung eine Verdickung am Trägerblech 2 aus. Während des Stauchvorgangs wird das Trägerblech 2 außerhalb des zu stauchenden Teiles fest eingespannt und beim Stauchen die Verdickung des Blechmaterials erreicht. Die Stau^ chung und Verformung führt zur bereits im allgemeinen

Teil der Beschreibung erwähnten elastischen und plastischen Verformbarkeit des Verformungsbegrenzers 4.

Beim Beispiel nach Fig. 1 sind um die Durchgangsöffnung an der Oberseite des Trägerbleches 2 ein nutenförmiger Einschnitt in Ringform und auf der Unterseite eine entsprechende Erhebung, ebenfalls in Ringform, durch Verformung des Trägerblechmaterials ausgebildet worden.

In dieser, wie auch in den anderen Figuren wird deutlich erkennbar, daß die Dicke des Verformungsbegrenzers 4 in bezug zum nicht gestauchten Bereich des Bleches 2 größer ist, wobei jedoch ein bestimmter Federweg für die Sicken 3 freigehalten worden ist.

Beim Beispiel nach Fig. 2 ist lediglich die Form des Verformungsbegrenzers 4 unterschiedlich gewählt worden. Dabei sind an beiden Seiten des Trägerbleches 2 oder eines Dichtungsbleches, z.B. an einer einlagigen Metallflachdichtung in versetzter Anordnung verdickte Erhebungen am Trägerblech 2 ausgebildet worden.

Der in Fig. 3 gezeigte Verformungsbegrenzer 4 hat an seiner Oberseite einen nutenförmigen konvexen Einschnitt und an der Unterseite eine konkave Erhebung. Ein solcher Verformungsbegrenzer 4 kann auch beidseitig konkav gewölbt sein.

Bei dem Beispiel nach Fig. 4 ist der Verformungsbegrenzer 4 durch mäanderförmige, angeschrägte Einschnitte und Erhebungen gebildet worden, wobei Einschnitte und Erhebungen an jeweils einer Seite des Trägerbleches 2 alternieren.

Beim in Fig. 5 dargestellten Beispiel ist der Verforiaungsbegrenzer 4 an seiner Oberseite mit zwei benachbart zueinander angeordneten Einschnitten in Rillenbzw. Ringform und an der Unterseite mit entsprechend abgerundeten Erhebungen als konkave und konvexe RiI-lierung verformt. Eine beidseitige konkave bzw. konvexe Rillierung ist aber ebenso möglich.

In den. Beispielen, die in den Fign. 2 und 5 dargestellt worden sind, ist auf die Darstellung von mindestens einem zusätzlichen Dichtungsblech 1 verzichtet worden. Die Metallflachdichtung kann aber mindestens ein zusätzliches Dichtungsblech 1 aufweisen, wobei auch andere Sickenformen, als die die in Fig. 1 dargestellt worden ist, zum Einsatz kommen können.

Insbesondere bei den in den Fign. 4 und 5 gezeigten Beispielen kann die Höhe bzw. die Tiefe der Erhebungen und Einschnitte am Verformungsbegrenzer 4 ausgehend von der Durchgangsöffnung radial nach außen variieren, so daß die Höhe bzw. Tiefe der in Richtung der Durchgangsöffnung angeordneten Rillen bzw. Erhebungen größer, als die weiter außen liegenden sein können. Es sind aber auch andere Höhen- und Tiefenverhältnisse möglich.

Claims

1. Metallflachdichtung mit mindestens einem Dichtungsblech, bei der um mindestens eine Durchgangsöffnung eine Sicke und ein am Dichtungsrand ausgebildeter Verformungsbegrenzer (Stopper) für die Sicke angeordnet sind, wobei der Stopper ein durch Anstauchen des Dichtungsrandes des Dichtungsbleches im Bereich der Durchgangsöffnung erzeugte Verdickung ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Stoppers (4) über die Länge im wesentlichen gleich ist und daß in der Verdickung ein mit einem Formwerkzeug eingebrachte Verformungen ausgebildet ist.

2. Metallflachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung durch Einschnitte, Nuten, Sicken und/oder Rillierungen gebildet ist.

3. Metallflachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopper (4) in konvex und/oder konkav gewölbter Form ausgebildet ist.

4. Metallflachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopper (4) in Form einer konvexen und/oder konkaven Rillierung ausgebildet ist.

5. Metallflachdichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopper (4) in Form von Einschnitten und Erhebungen ausgebildet ist.

6. Metallflachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsblech (2) beidseitig von zusätzlichen Dichtungsblechen (1) eingefaßt ist.

7. Metallflachdichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Dichtungsblechen (1) Sicken (3) vorhanden sind.