DE2701603A1 - Dichtungsplatte - Google Patents
DichtungsplatteInfo
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Description
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16. Dezember 1976
elring Dichtungswerke KG Max Eyth-Strasse 7417 DettIngen
Dichtungsplatte
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsplatte mit einem metallischen Trägerblech, welches beidseitig Weichstoffauf
lagen aufweist, die durch vom Trägerblech beidseitig abstehende,
rasterartig angeordnete Verankerungselemente mit diesem formschlüssig verbunden sind.
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Dichtungsplatten dieser Art sind seit langem bekannt, insbesondere als Zylinderkopfdichtungen. Die im Hinblick auf die
Temperaturbeständigkeit vorzugsweise aus Asbestfasern hergestellten Weichstoffauflagen gewährleisten die erforderlichen
Dichteigenschaften und sind u.a. deshalb mit geeigneten Bindemitteln wie Harzen,Kautschuk, ölen und ähnlichen Stoffen
durchsetzt oder Überzogen. Das Trägerblech hingegen sorgt für die nötige Gestaltfestigkeit und besteht vorzugsweise aus
Stahlblech. Um eine möglichst zuverlässige Verklammerung der Weichstoffauflagen mit dem Trägerblech herbeizuführen, wird
angestrebt, das letztere mit einer möglichst grossen Anzahl von Verankerungselementen zu versehen, welche auf beiden
Seiten des Trägerblechs so angeordnet sind, dass sie auf jeder Seite dasselbe, gleichmässige Raster bilden, wobei jedoch das
Raster der einen Trägerblechseite gegenüber demjenigen der anderen Seite in jeder Koordinatenrichtung um die halbe Rasterteilung versetzt ist. Bei bekannten Dichtungsplatten haben
die Verankerungselemente/die Form von aus dem Trägerblech
herausgedrückten Bördelringen, die an ihrem freien Rand zur Bildung von Haftzacken Einschnitte aufweisen. Es ist aber auch
bekannt, jedes Verankerungselement aus einem Paar von aus dem Trägerblech ausgestanzten und herausgedrückten Zungen zu bilden,
deren Wurzeln einander zugekehrt sind und die beide von derselben Trägerblechseite abstehen.
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Wie bereits erwähnt, ist es im Hinblick auf eine zuverlässige Verbindung der Weichstoffauflagen mit dem Trägerblech erwünscht,
das letztere mit einer möglichst grossen Anzahl von Verankerungselementen zu versehen. Diesem Bestreben sind jedoch vor
allem aus Festigkeitsgründen Grenzen gesetzt, da mit der Ausbildung der üblichen Verankerungselemente zwangsläufig eine
Perforation des Trägerblechs verbunden ist. Da die von der einen Trägerblechseite abstehenden Verankerungselemente in den
Zentren der von den Verankerungselementen der anderen Trägerblechseite gebildeten Rasterfelder liegen, entspricht die
Anzahl der für die Verbindung jeder Weichstoffauflage mit dem
Trägerblech maximal möglichen Verankerungselemente nur der Hälfte der aus Festigkeitsgründen maximal möglichen, bei der
Herstellung der bekannten Verankerungselemente erzeugten Perforationen des Trägerblechs.
Da die Weichstoffauflagen auf das Trägerblech aufgewalzt werden,
damit die Verankerungselemente in die Weichstoffauflagen eindringen,
müssen die Verankerungselemente so ausgebildet werden, dass sie in Normalrichtung zur Trägerblechebene eine gewisse
Knicksteifigkeit besitzen, damit sie beim Eindringen in die
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Weichstoffauflagen nicht vorzeitig umgebogen werden.
Der Erfinder hat nun überraschenderweise festgestellt, dass diese für die Herstellung der Dichtungsplatten notwendige
Knicksteifigkeit der Verankerungselemente bei den bekannten Dichtungsplatten einen nachteiligen Einfluss auf die Dichtungsstruktur hat: Beim mechanischen Verbinden der Weichstoffauflagen
mit dem Trägerblech, beispielsweise durch Aufwalzen, stützt sich das Trägerblech an den Rasterpunkten zunächst
allein über die Verankerungselemente gegen die Weichstoffauflagen ab. Der zwischen jeweils vier Verankerungselementen
einer Trägerblechseite zunächst hohl liegende Flächenbereich des Trägerblechs beult sich dabei unter dem Einfluss der
Normalkraft aus, die über das im Zentrum dieses Flächenbereichs, jedoch auf der anderen Trägerblechseite liegende Verankerungselement auf das Trägerblech ausgeübt wird. Da sich über die
Weichstoffauflagen auf das Trägerblech keine ausreichenden Rückverformungskräfte übertragen lassen, führt diese Trägerblechverformung
beim weiteren Zusammenpressen der Weichstoffauflagen zwangsläufig dazu, dass die letzteren jeweils an der
konvexen Seite der ausgebeulten Trägerblechbereiche partiell höher verdichtet werden, während sich jeweils auf der konkaven
Seite Zonen geringerer Verdichtung der Weichstoffauflagen ergeben,
in die ihrerseits wieder Bereiche eingebettet sind, in denen die Weichstoffauflagen höher verdichtet sind. Besonders
nachteilig ist dabei, dass die Bereiche höherer Weichstoffverdichtung isolierte Inselzonen bilden, die in Zonen geringerer
Weichstoffverdichtung eingebettet sind, so dass die letzteren zwangsläufig ein ununterbrochenes Liniennetz bilden, was sich
auf die Abdichtungseigenschaften der bekannten Dichtungsplatten
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besonders ungünstig auswirkt: Da die Abdichtgüte jeder Dichtung
davon abhängt, ob sich an den Dichtflächen eine ausreichende Pressung aufbringen lässt, und da die Pressung sich bei unterschiedlicher
Dichtungsstruktur bevorzugt auf die Bereiche höherer Verdichtung des Dichtungsmaterials verlagert, besteht
bei den bekannten Dichtungsplatten die Gefahr, dass die Zonen geringerer Weichstoffverdichtung beim Einbau keine ausreichende
Pressung mehr erfahren, wodurch, da diese Zonen ein zusammenhängendes Liniennetz bilden, die innere und äussere Abdichtung
gefährdet wird.
Da diese Zusammenhänge bisher gar nicht oder nicht hinreichend erkannt wurden, wurde im allgemeinen versucht, die Auswirkungen
strukturbedingter Mängel der Abdichtgüte dadurch zu mindern, dass zusätzliche porenfüllende Imprägnierungen der
Weichstoffauflagen, vor allem aber eine noch höhere Verdichtung
der letzteren oder eine Erhöhung der Einspannkräfte der Dichtungsplatte vorgenommen wurden. Abgesehen vom Kostenaufwand
beeinflussen die meisten für eine Verbesserung der inneren Dichtheit der Weichstoffauflagen in Frage kommenden, überwiegend
organischen Imprägniersubstanzen die vor allem bei der Abdichtung von Verbrennungsmotoren sehr wesentliche Temperaturstandfestigkeit
einer Dichtungsplatte. Mit Rücksicht auf die Erhaltung einer ausreichenden Verformungsfähigkeit der Dichtungsplatte
sind auch bezüglich zusätzlicher Strukturverdichtungen der Weichstoffauflagen enge Grenzen einzuhalten.
Schliesslich lassen sich die Einspannkräfte, die meist durch Schrauben aufgebracht werden müssen, aus Platzgründen oder mit
Rücksicht auf einen unerwünschten Verzug benachbarter Bauteile nicht unbegrenzt erhöhen.
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In Anlehnung an die Erkenntnis, dass durch die notwendige Knickste!figkeit der Verankerungselemente und die dadurch bei
den bekannten Dichtungsplatten bewirkte Verformung des Trägerblechs die Dichtungsstruktur nachteilig beeinflusst wird,
lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Dichtungsplatten der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei deren Herstellung
eine strukturstörende Trägerblechverformung beim Zusammenpressen von Weichstoffauflagen und Trägerblech möglichst weitgehend
vermieden wird. Diese Aufgabe lässt sich erfindungsgemäss
durch eine solche Gestaltung des Trägerblechs lösen, dass die Verankerungselemente der einen Trägerblechseite
jeweils einem Verankerungselement der anderen Trägerblechseite im wesentlichen ohne Abstand in der Trägerblechebene gegenüberstehend angeordnet sind. Der Erfinder
rückte also ganz bewußt von dem zunächst technisch vor allem aus Festigkeitsgründen am sinnvollsten scheinenden
Prinzip ab, die durch die Verankerungselemente beider Trägerblechseiten bedingten Perforationen des Trägerblechs
im gleichmäßigen Abstand voneinander über dieses zu verteilen, d.h. das Raster der Verankerungselemente der einen
Trägerblechseite gegenüber dem Raster der Verankerungselemente der anderen Seite in jeder Koordinatenrichtung um
eine halbe Rasterteilung versetzt anzuordnen. Im Gegensatz dazu lehrt die Erfindung, einen Versatz der von den Verankerungselementen
der beiden Trägerblechseiten gebildeten Raster möglichst zu vermeiden, d.h. die auf verschiedenen
Trägerblechseiten liegenden Verankerungselemente - in der Draufsicht auf das Trägerblech - so nahe wie dies mit
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Rücksicht auf die Ausbildung und Herstellung der Verankerungselemente
möglich ist, aneinanderzurücken, so daß dabei Perforationspaare entstehen; eine Beeinträchtigung der
Trägerblechfestigkeit wird bei dieser Anordnung dadurch vermieden, daß die Abstände der Perforationspaare untereinander
ungefähr gleich groß gewählt werden wie die Abstände der Einzelperforationen bekannter Trägerbleche
voneinander.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Trägerblechs können
die beim Aufwalzen der Weichstoffauflagen durch den Eindringwiderstand der Verankerungselemente erzeugten Kräfte praktisch
kein Biegemoment am Trägerblech mehr hervorrufen, da jeweils die Wirkungslinie der an einem nach der einen Trägerblechseite
weisenden Verankerungselement erzeugten Kraft annähernd oder ganz mit der Wirkungslinie der am gegenüberliegenden Verankerungselement
entstehenden Kraft zusammenfällt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Dichtungsplatte besteht darin,
dass ihr Trägerblech ohne Beeinträchtigung seiner Festigkeit auf jeder Seite mit ca. 50% mehr Verankerungselementen je
Flächeneinheit versehen werden kann als die Trägerbleche der bekannten Dichtungsplatten, da ja beim Herausdrücken der nach
beiden Seiten weisenden Verankerungselemente aus dem Trägerblech die dabei entstehenden, einander gegenüberliegenden Verankerungselementen
zugeordneten Perforationen so nahe wie
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möglich beieinanderliegen und die einem von der einen Trägerblechseite abstehenden Verankerungselement zugeordnete Öffnung
nicht mehr im Zentrum des von denjenigen Öffnungen gebildeten Rasterfelds liegt, welche den von der anderen Trägerblechseite
abstehenden Verankerungselementen zugeordnet sind. Bei der erfindungsgemässen Dichtungsplatte ist also die Verbindung
zwischen Weichstoffauflagen und Trägerblech erheblich verbessert worden, ohne dass die Festigkeit beeinträchtigt wurde.
Um die einander gegenüberliegenden Verankerungselemente möglichst nahe aneinanderrücken zu können, sind bei einer bevorzugten
AusfUhrungsform der erfindungsgemässen Dichtungsplatte,
bei der die Verankerungselemente die Form aufgebogener Trägerblechbereiche haben, die einander zugekehrten Fussbereiche
einander gegenüberstehender Verankerungselemente konvex ausgebildet, fallen - in der Draufsicht - an einer ungefähr
mittleren Stelle zumindest nahezu zusammen und bilden von dieser Stelle nach aussen Verbindungsstege zum unverformten
Bereich des Trägerblechs. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Wirkungslinien der beim Aufwalzen der Weichstoffauflagen
auf das Trägerblech an den aneinander gegenüberliegenden Verankerungselementen angreifenden Kräfte zumindest nahezu miteinander
fluchten. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass die konvex ausgebildeten Fussbereiche nicht unbedingt
entsprechend einer Bogenlinie konvex sein müssen, sondern in der Draufsicht beispielsweise auch winklig oder mehreckig
ausgebildet sein können. Bei der einfachsten und wohl auch vorteilhaftesten Ausführungsform einer solchen Dichtungsplatte
sind die Verankerungselemente als in der Draufsicht auf das Trägerblech paarweise spiegelbildlich angeordnete Zungen
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ausgebildet, die zumindest ungefähr senkrecht zur Trägerblechebene verlaufen, wobei die Zungen eines Zungenpaares nahezu
übereinanderliegen. Durch eine solche Ausbildung der Verankerungselemente als einseitige, verhältnismässig knicksteife
Zungen oder Haftzacken, die jeweils am Trennungssteg der nach der einen und der anderen Trägerblechseite gerichteten Zungen
mit dem Trägerblech verbunden sind, lässt sich praktisch ein von der einen nach der anderen Trägerblechseite durchgehendes
Paar von Verankerungselementen ausbilden, welches eine unerwünschte Trägerblechverformung beim Aufwalzen der Weichstofflagen nicht mehr hervorrufen kann.
Der Grundgedanke der Erfindung lässt sich aber auch auf anders geformte Verankerungselemente anwenden, weshalb bei einer
anderen AusfUhrungsform der erfindungsgemässen Dichtungsplatte
die Verankerungselemente in an sich bekannter Weise als Bördelringe ausgebildet sind, wobei jeweils zwei einander gegenüberstehende Bördelringe einander in der Draufsicht auf das
Trägerblech zumindest nahezu tangential berühren. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Dichtungsplatte mit aus dem Trägerblech
herausgeformten Bördelringen verursachen die letzteren bei der erfindungsgemässen Dichtungsplatte keine störenden Inhomogenitäten der Dichtungsstruktur. Besonders vorteilhaft ist es
in diesem Zusammenhang, wenn die Bördelringe an ihrem freien Rand zur Bildung von Haftzacken in an sich bekannter Weise
Einschnitte aufweisen, welche so angeordnet sind, dass jedes Bördelringpaar in den tangentialen Berührungsbereichen ein
Paar von nach beiden Trägerblechseiten gerichteten Haftzacken bildet, da sich dann die an diesem Paar von Haftzacken beim
Aufwalzen der Weichstoffauflagen angreifenden Kräfte kompensieren und kein Biegemoment im Trägerblech hervorrufen.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der beigefügten zeichnerischen Darstellung sowie der nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen einer
erfindungsgemässen Dichtungsplatte. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil einer bekannten
Dichtungsplatte der eingangs erwähnten Art in schematischer und vergrösserter Darstellung
(Schnitt nach der Linie 1-1 in Fig. 2),
Fig. 2 die Draufsicht auf diesen Teil der bekannten Dichtungsplatte,
eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen
Dichtungsplatte,
Fig. 4 die Draufsicht auf diesen Teil der erfindungsgemässen Dichtungsplatte, wobei die Linie 3-3 die
Schnittebene für die Fig. 3 andeutet,
gemäß der Linie 5-5 in Fig.6 Fig. 5 einen Schnitt/durch eine weitere Ausführungsform
der erfindungsgemässen Dichtungsplatte, und in
Fig. 6 die Draufsicht auf den in Fig. 5 gezeigten Teil dieser Dichtungsplatte.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine aus zwei Weichstoffauflagen 10a
und 10b sowie einem dazwischen angeordneten Trägerblech 12
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bestehende bekannte Dichtungsplatte, die zur Verbindung der
Weichstoffauflagen mit dem Trägerblech aus dem letzteren herausgedrückte Verankerungselemente in Form von Bördelringen
14a, 14b aufweist. Wie die Fig. 2 erkennen lässt, bilden sowohl die nach oben vom Trägerblech 12 abstehenden Bördelringe
14a als auch die nach unten abstehenden Bördelringe 14b jeweils das gleiche Raster, wobei die beiden Raster jedoch
in jeder Koordinatenrichtung um eine halbe Rasterteilung gegeneinander versetzt sind, so dass jeder Bördelring 14b im
Zentrum eines von vier Bördelringen 14a gebildeten Rasterfelds angeordnet ist. Die freien Ränder der Bördelringe weisen
Einschnitte 16 auf, so dass zwischen ihnen Haftzacken 18 entstehen.
Bei der Herstellung dieser bekannten Dichtungsplatte werden nun die Weichstoffauflagen 10a und 10b auf das Trägerblech
beidseitig aufgewalzt; dabei stützt sich das Trägerblech auf den beiden Weichstoffauflagen zunächst lediglich über die
Bördelringe 14a, 14b ab, und da nun jeder Bördelring im Zentrum eines zunächst ebenen und von den benachbarten, von
der anderen Trägerblechseite abstehenden Bördelringen definierten Trägerblechbereichs liegt, verformt sich das Trägerblech
wellenförmig in der in Fig. 1 angedeuteten Weise. Da nun im Zuge des weiteren Eindrückens der Bördelringe in die
Weichstoffauflagen über die letzteren wegen ihrer Materialeigenschaften keine ausreichenden RUckverformungskräfte auf
das Trägerblech ausgeübt werden können, führen die Trägerblechverformungen zu einer ungleichmässlgen Verdichtung der Weichstoff
auf lagen, denn die letzteren werden an denjenigen Stellen höher verdichtet, an denen ihnen auf der gegenüberliegenden
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Trägerblechseite ein Bördelring gegenüberliegt. Die Zonen 20a, 20b höherer Weichstoffverdichtung sind in den Fig. 1 und 2
durch punktierte Bereiche angedeutet.
Erfindungsgemäss tritt nun an die Stelle eines jeden Verankerungselements der bekannten Dichtungsplatten ein Paar von
Verankerungselementen, die vom Trägerblech beidseitig abstehen; bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 besitzen die
Verankerungselemente die Form von Zungen 24a und 24b, die so angeordnet und ausgebildet sind, dass sich eine zum Zentrum
eines Zungenpaars punktsymmetrische Anordnung ergibt. Die mit 26a und 26b bezeichneten Fussbereiche der durch Ausstanzen
und Aufbiegen erzeugten Zungen sind konvex ausgebildet und fallen im Zentrum des Zungenpaars - in der Draufsicht - nahezu
zusammen, was deshalb möglich ist, weil sich durch die konvexe Gestalt der Fussbereiche Stege 28 ergeben, über die die Zungen
mit den unverformten Trägerblechbereichen zusammenhängen. Die
Zungen 24a und 24b können verhältnismässig knicksteif ausgebildet werden und dennoch übertragen sie beim Aufwalzen der
in Fig. 3 mit 10a1, 10b1 bezeichneten Weichstoffauflagen
praktisch kein auf das Trägerblech 12' wirkendes Biegemoment, da sie zumindest nahezu senkrecht vom Trägerblech abstehen
und miteinander fluchten. Deshalb bleibt das Trägerblech 12* beim Aufwalzen der Weichstoffauflagen auch zumindest nahezu
eben, so dass die Weichstoffauflagen überall dieselbe Verdichtung erfahren. Des weiteren wird offensichtlich, dass bei
einer erfindungsgemässen Dichtungsplatte das Trägerblech auf jeder Seite mit einer erheblich grösseren Anzahl von Verankerungselementen versehen werden kann (bei gleicher Minderung
der Trägerblechfestigkeit) als das Trägerblech einer bekannten Dichtungsplatte.
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Die Fig. 5 und 6 zeigen die Anwendung des Grundgedankens der Erfindung auf eine Dichtung, in der die Verankerungselemente
als Bördelringe ausgebildet sind. Da in den Fig. 5 und 6 dieselben Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2, jedoch unter
Hinzufügung zweier Striche verwendet wurden, erübrigt sich eine Beschreibung aller Details. Zwar liegen wegen der Ausbildung der Verankerungselemente als Bördelringe die Zentren
der zu einem Paar gehörenden Bördelringe nicht übereinander, jedoch immer noch so nahe beieinander (in der Draufsicht auf
das Trägerblech), dass beim Aufwalzen der Weichstoffauflagen
10a" und 10b1' keine nennenswerte Verformung des Trägerblechs
12'' auftritt. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die in der Draufsicht nahezu zusammenfallenden Bereiche der Bördelringe eines Paares infolge der Einschnitte 16'· ein Paar von
Haftzacken 18'' bilden, welche nahezu miteinander fluchten.
Durch die Erfindung ist es gelungen, eine Dichtungsplatte der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die eine weit homogenere
Dichtungsstruktur besitzt als die bekannten Dichtungsplatten und bei der zusätzlich noch die Verbindung der Weichstoffauflagen mit dem Trägerblech verbessert werden konnte. Diese Vorteile lassen sich ohne Mehraufwand und ohne Schwächung der
Festigkeit der Dichtungsplatte erzielen.
Die rasterartig ungleichmässige Pressungsverteilung der bekannten Dichtungsplatten lässt sich beispielsweise durch die
in der DT-PS 1 944 426 beschriebene Anordnung anschaulich nachweisen, und in gleicher Weise lässt sich mit dieser Anordnung die Verbesserung der Dichtungsstruktur durch die erfindungsgemässen Massnahmen belegen.
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Claims (6)
- A 42 024 b Ib - 16316. Dezember 1976Patentansprüche:Dichtungsplatte mit einem metallischen Trägerblech, welches beidseitig Weichstoffauflagen aufweist, die durch vom Trägerblech beidseitig abstehende, rasterartig angeordnete Verankerungselemente mit diesem formschlüssig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungselemente der einen Trägerblechseite jeweils einem Verankerungselement der anderen Trägerblechseite im wesentlichen ohne Abstand in der Trägerblechebene gegenüberstehend angeordnet sind.
- 2. Dichtungsplatte nach Anspruch 1, bei der die Verankerungselemente die Form aufgebogener Trägerblechbereiche haben, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugekehrten Fussbereiche einander gegenüberstehender Verankerungselemente konvex ausgebildet sind, in der Draufsicht an einer ungefähr mittleren Stelle zumindest nahezu zusammenfallen und von dieser Stelle nach aussen Verbindungsstege zum unverformten Bereich des Trägerbleches bilden.
- 3. Dichtungsplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerungselemente als in der Draufsicht auf das Trägerblech paarweise spiegelbildlich angeordnete Zungen ausgebildet sind, die zumindest ungefähr senkrecht zur Trägerblechebene verlaufen, wobei die Zungen eines Zungenpaares nahezu übereinanderliegen.- 14 -809829/0309ORIGINAL INSPECTEDA 42 024 b Ib - 16316. Dezember 1976 - Tf- A Ä _
- 4. Dichtungsplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerungselemente in an sich bekannter Weise als Bördelringe ausgebildet sind, wobei jeweils zwei einander gegenüberstehende Bördelringe einander in der Draufsicht auf das Trägerblech zumindest nahezu tangential berühren.
- 5. Dichtungsplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bördelringe an ihrem freien Rand zur Bildung von Haftzacken in an sich bekannter Weise Einschnitte aufweisen, welche so angeordnet sind, dass jedes Bördelringpaar in den tangentialen Berührungsbereichen ein Paar von nach beiden Trägerblechseiten gerichteten Haftzacken bildet.
- 6. Dichtungsplatte nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koordinatenteilung der Raster der Verankerungselemente so bemessen ist, dass der Abstand der Verankerungselemente zu dem jeweils benachbarten Verankerungselement nach allen Richtungen gleich gross ist.809829/0308
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