DE102007015690B3

DE102007015690B3 - Verfahren zur Herstellung einer lösbaren Klemmverbindung einzelner Lagen einer Flachdichtung und Lochstempel zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102007015690B3
Application number: DE102007015690A
Authority: DE
Inventors: Klaus Schmitt
Original assignee: Federal Mogul Sealing Systems GmbH
Current assignee: Federal Mogul Sealing Systems GmbH
Priority date: 2007-03-31
Filing date: 2007-03-31
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2027-04-01
Also published as: EP2129944A1; JP2010522859A; RU2454583C2; CN101622481B; CN101622481A; US20100109257A1; RU2009139981A; WO2008119313A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer lösbaren Klemmverbindung der einzelnen Lagen einer mehrlagigen Flachdichtung durch mechanisches Verbinden von mehreren Lagen der Flachdichtung, wobei die einzelnen Lagen zunächst im Bereich eines Werkzeuges übereinander liegend positioniert werden, danach mindestens ein speziell gestalteter, kreisförmiger Lochstempel mit unterbrochenen Schneidbereichen auf die Lagen an definierten Stellen eines Verbindungsbereiches derart zugestellt wird, dass die Lagen mit den Schneidbereichen des Lochstempels partiell geschnitten werden und gleichzeitig mit den schneidenfreien Bereichen des Lochstempels miteinander umgeformt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer lösbaren Klemmverbindung der einzelnen Lagen einer mehrlagigen Flachdichtung, sowie einen speziell gestalteten Lochstempel zur Durchführung des Verfahrens.
Der DE 198 51 066 A1 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 Umfängen 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.
Durch die DE 196 09 263 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen, mindestens eine Lage aus Metall aufweisenden Flachdichtung, insbesondere einer Dichtung für eine Brennkraftmaschine, bekannt geworden, bei dem mindestens ein Teil der Lagen der Flachdichtung aus einem in Bandform eingesetzten Material durch Ausschneiden oder Ausstanzen von Öffnungen sowie einer Außenkontur erzeugt und durch Umformen mindestens einer die Öffnungen umgebenden Sicke gebildet und die Lagen miteinander fest verbunden werden, wobei die Sicke konvex in einer der Oberflächen der Flachdichtung ausgeformt ist, und das Ausschneiden oder Ausstanzen mindestens eines Teils der Öffnungen und der Außenkontur und die Bildung der Sicke/Sicken in mindestens zwei Lagen der Flachdichtung im wesentlichen gleichzeitig für beide Lagen in einer einzigen Vorrichtung in vorgegebener Ausrichtung der Lagen zueinander und in derselben Vorrichtung das Verbinden dieser beiden Lagen ausgeführt wird.
In der DE 197 25 986 A1 wird eine metallische Zylinderkopfdichtung beschrieben, mit wenigstens einer Deckblechanordnung mit einem flachen Deckblech, einer oder mehreren, nebeneinander angeordneten Öffnungen entsprechend den Brennkammern einer Brennkraftmaschine und jeweils einer um den Randbereich der jeweiligen Öffnung herum verlaufenden Sicke, wobei die Sicke zum Rand der zugehörigen Öffnung beabstandet angeordnet und ein konzentrisch zur Sicke angeordneter, als Brennraumüberhöhung und als Verformungsbegrenzer für die Sicke dienender, ringförmiger Überhöhungsabschnitt vorgesehen ist.
Der DE 100 53 556 A1 ist eine mehrlagige Dichtung und ein Verfahren zum Verbinden der Lagen einer solchen Dichtung beschrieben, wobei die Verbindungseinrichtung eine erste Durchgangsöffnung in der ersten Lage mit einem ersten Randbereich und eine zweite Durchgangsöffnung in der zweiten Lage mit einem zweiten Randbereich umfasst, wobei der erste Randbereich so aus der Ebene der ersten Lage herausgebogen ist, dass der erste Randbereich einen Wulst umfasst, welcher die erste Durchgangsöffnung berandet und wobei der zweite Randbereich aus der Ebene der zweiten Lage herausgebogen ist, die erste Durchgangsöffnung in der ersten Lage durchgreift und im ersten Randbereich so hintergreift, dass die erste Lage und die zweite Lage durch Formschluss gegen ein Auseinanderbewegen der Lagen gesichert sind.
Durch die EP 1 389 701 A2 ist eine mehrlagige Dichtung und ein Verfahren zum Verbinden der Lagen einer mehrlagigen Dichtung bekannt geworden. Um eine mehrlagige Dichtung, welche mindestens eine erste Lage und eine zweite Lage und mindestens eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden der Lagen der Dichtung miteinander umfasst, zu schaffen, bei welcher die Lagen der Dichtung in einfacher und zuverlässiger Weise miteinander verbunden sind, wird vorgeschlagen, dass die Verbindungseinrichtung mindestens ein mit der ersten Lage verbundenes Halteelement und mit mindestens eine in der zweiten Lage angeordneten Durchgangsöffnung umfasst, wobei das Halteelement und ein Haltebereich der zweiten Lage in einem unverbundenen Zustand der Lagen einander teilweise überlappen, wobei das Halteelement zum Verbinden der Lagen aus der Ebene der ersten Lage heraus verformbar und an dem Haltebereich vorbeibewegbar ist und wobei das Halteelement in einem verbundenen Zustand der Lagen den Haltebereich der zweiten Lage so hintergreift, dass die erste Lage und die zweite Lage gegen ein Auseinanderbewegen der Lagen gesichert sind.
Schließlich beschreibt die DE 198 22 772 A1 eine Mehrlagenflachdichtung sowie ein Verfahren zum lösbaren Verbinden von Lagen einer mehrlagigen Flachdichtung. Die Flachdichtung weist einen Dichtungsdurchbruch sowie mindestens zwei Lagen, welche zusammen mindestens drei Ausnehmungen und mindestens drei Laschen, die jeweils auf einem Laschenende mit einer der Lagen verbunden sind, auf, wobei jeder Lasche einer Lage mindestens eine Ausnehmung einer anderen Lage räumlich zugeordnet ist, die Lagen durch eine lösbare Steckverbindung, welche durch Eingriff der Laschen in die korrespondierende Ausnehmung gebildet ist, unverlierbar miteinander verbunden sind. Die Laschen greifen mit Spiel oder unter linienförmigem Kraftschluß in die Ausnehmungen ein. Das Verbinden der einzelnen Dichtungslagen erfolgt dadurch, dass eine mit Ausnehmungen versehene Dichtungslage gewölbt, die Ausnehmungen über den freien Laschenenden angeordnet werden und die Ausnehmungen durch Entwölben der Dichtungslage mit den Laschen in Eingriff gebracht werden.
Sämtlichen der vorab zitierten Druckschriften gemein ist, dass der jeweilige Verbund der einzelnen Lagen miteinander in aufwändiger Weise hergestellt werden muss.
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. Darüber hinaus soll ein speziell gestalteter Lochstempel zur Durchführung des Verfahrens entwickelt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer lösbaren Klemmverbindung der einzelnen Lagen einer mehrlagigen Flachdichtung durch mechanisches Verbinden von mehreren Lagen der Flachdichtung, wobei die einzelnen Lagen zunächst im Bereich eines Werkzeuges übereinander liegend positioniert werden, danach mindestens ein speziell gestalteter, kreisförmiger Lochstempel mit unterbrochenen Schneidbereichen auf die Lagen an definierten Stellen eines Verbindungsbereiches derart zugestellt wird, dass die Lagen mit den Schneidbereichen des Lochstempels partiell geschnitten werden und gleichzeitig mit den schneidenfreien Bereichen des Lochstempels miteinander umgeformt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dem zugehörigen verfahrensgemäßen Unteranspruch zu entnehmen.
Ein Lochstempel zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung mindestens zweier Schneidbereiche und mindestens zweier schneidenfreier Bereiche mindestens zwei, insbesondere drei seiner Seiten, abgeflacht und abgerundet ausgebildet sind.
Im Vergleich zum Stand der Technik gemäß DE 198 51 066 A1 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 Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
1 Prinzipskizzen des zur Erzeugung eines Verbindungsbereiches einsetzbaren Werkzeuges in verschiedenen Ansichten bzw. Schnitten;
2 Einzeldarstellung des jeweiligen Schneid- und schneidfreien Bereiches in einem Verbindungsbereich.
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 schneidenfreie Bereiche 4 bis 6.
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 schneidenfreie Bereiche 4, wobei dieser Verbindungsbereich 14 jeweils drei Schneidbereiche 7 bis 9 sowie drei schneidenfreie Bereiche 4 bis 6 in alternierender Anordnung aufweist.
Im jeweiligen Verbindungsbereich 14 findet eine mechanische Verklammerung von Materialien (Grate 7') 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 schneidenfreien Bereichen 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 schneidenfreien Bereiche 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

Verfahren zur Herstellung einer lösbaren Klemmverbindung der einzelnen Lagen (10, 11, 12) einer mehrlagigen Flachdichtung (13) durch mechanisches Verbinden von mehreren Lagen (10, 11, 12) der Flachdichtung (13), wobei die einzelnen Lagen (10, 11, 12) zunächst im Bereich eines Werkzeuges (2') übereinander liegend positioniert werden, danach mindestens ein speziell gestalteter, kreisförmiger Lochstempel (2) mit unterbrochenen Schneidbereichen (7, 8, 9) auf die Lagen (10, 11, 12) an definierten Stellen eines Verbindungsbereiches (14) derart zugestellt wird, dass die Lagen (10, 11, 12) mit den Schneidbereichen (7, 8, 9) des Lochstempels (2) partiell geschnitten werden und gleichzeitig mit den schneidenfreien Bereichen (4, 5, 6) des Lochstempels (2) miteinander umgeformt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Lagen (10-12) in einem Arbeitsgang an mehreren Stellen (14) miteinander verbunden werden.
Lochstempel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung mindestens zweier Schneid- (7-9) und mindestens zweier schneidenfreier Bereiche (4-6) mindestens zwei, insbesondere drei seiner Seiten, abgeflacht und abgerundet ausgebildet sind.