DE19922484A1 - Flachdichtung - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird eine Flachdichtung mit einem flächenhaft ausgebildeten, verformbaren Metallträger, der flächenhafte, einen inneren Öffnungsbereich (12) umgebende Abschnitte (1-4, 22, 23) aufweist. Zwischen den flächenhaften Abschnitten (1-4, 22, 23) sind innerhalb der durch die flächenhaften Abschnitte (1-4, 22, 23) gebildeten Ebene verformbare Bereiche (5-8, 20, 21) angeordnet, mittels derer die flächenhaften Abschnitte (1-4, 22, 23), den inneren Öffnungsbereich (12) bildend, geformt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung mit einem flächenhaft ausgebildeten, verformbaren Metallträger.

Derartige Flachdichtungen sind insbesondere aus dem Kraftfahrzeugrnotorenbau bekannt und werden bspw. zum Abdichten des Zylinderhaubendeckels, des Ölwannendeckels oder des Getriebedeckels verwendet. Die Flachdichtung wird dabei zwischen zwei gegeneinander abzudichtenden Bauteilen angeordnet. Montageöffnungen dienen zum Durchführen von Befestigungsmitteln, wie Schrauben, Bolzen oder dergleichen, mittels derer die beiden Bauteile gegeneinander festgezogen werden, wodurch der Spalt zwischen den Bauteilen durch die Flachdichtung abgedichtet wird.

Bekannte Flachdichtungen der eingangs genannten Art weisen einen Metallträger auf, der als Trägermedium für eine auf den Träger aufgespritzte Gummischicht und somit im Wesentlichen der Eigensteifigkeit der gesamten Flachdichtung dient. Der Träger wird dabei aus einem Blech oder einer Platte aus bspw. Stahl, Edelstahl oder auch aus Aluminium gestanzt. Da die Dichtungen meist U-förmig oder auch ringförmig geschlossen ausgebildet sind, entstehen bei dem Stanzvorgang große Mengen an Blechabfall, was bereits aus Gründen des Umweltschutzes als nachteilig empfunden werden muss und zudem hohe Herstellungskosten, insbesondere Materialkosten, bedeutet.

Des Weiteren ist das Metallträger bekannter Flachdichtungen stets in einer Ebene verlaufend angeordnet. Wenn ein dreidimensionaler Dichtungsverlauf erreicht werden soll, so kann dies bislang nur durch einen entsprechenden Verlauf des angespritzten Gummimaterials erreicht werden.

Zur Vermeidung des genannten Blechabfalls bei der Stanzung des Trägers aus einem Blech ist in der DE-OS 197 12 109 bereits vorgeschlagen worden, dass der Träger aus einem oder mehreren geformten Drahtstücken hergestellt ist. Dabei wird bewusst auf eine Platinenfertigung, d. h. einer Ausbildung des Trägers aus einem zu stanzenden flächenhaften Metallträger verzichtet, und es wird stattdessen der Träger aus einem oder mehreren Drahtstücken gefertigt, indem diese der gewünschten Form der Dichtung entsprechend gebogen werden. Anschließend wird der Träger in eine Spritzgießform eingesetzt und wenigstens abschnittsweise mit einem Gummimaterial umspritzt. Diese bekannte Gummiformdichtung weist daher nur eine begrenzte Eigensteifigkeit auf und weist aufgrund der räumlich sehr begrenzten Unterstützung der Gummischicht durch den Metallträger nur eingeschränkt wirksame und darüber hinaus nur relativ kurzlebige Dichteigenschaften auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Flachdichtung der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, dass bei der Herstellung weniger Materialabfall entsteht und die Herstellungskosten sowie die umweltbedingten Belastungen bei einer Entsorgung des Blechabfalls und/oder der Aufwand der Rückführung desselben zur Wiederverwertung verringert werden. Demgegenüber soll dabei auf die Vorteile eines flächenhaft ausgebildeten Metallträgers nicht verzichtet werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Flachdichtung der genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Metallträger mindestens zwei flächenhafte, einen inneren Öffnungsbereich umgebende Abschnitte aufweist, zwischen denen im Wesentlichen innerhalb der durch die flächenhaften Abschnitte gebildeten Ebene verformbare Bereiche angeordnet sind, mittels derer die flächenhaften Abschnitte, den inneren Öffnungsbereich bildend, geformt sind.

Bei der erfindungsgemäßen Flachdichtung wird der innere Öffnungsbereich des Metallträgers somit durch Verformung gebildet, wobei diese Verformung im Wesentlichen in den zwischen den flächenhaften Abschnitten vorgesehenen verformbaren Bereichen erfolgt.

Die erfindungsgemäße Flachdichtung wird also in vorteilhafter Weise in zwei Schritten hergestellt, d. h. einem ersten Schritt, bei dem aus einer Metallplatte bzw. einem Metallblech ein Rohling des Metallträgers ausgestanzt wird, bei dem die flächenhaften Abschnitte zunächst nur durch einen schmalen, länglichen Öffnungsbereich voneinander getrennt sind. Dieser Rohling weist demnach zunächst noch nicht den vorgesehenen inneren Öffnungsbereich der Flachdichtung auf. Die endgültige Formgebung der Flachdichtung wird nun dadurch erreicht, dass durch Verformen der genannten verformbaren Bereiche die flächenhaften Abschnitte in der Weise auseinandergebogen werden, dass der Metallträger insgesamt in die vorgesehene Endform gebracht wird.

Es wird also erfindungsgemäß auf eine Platinenfertigung, d. h. eine Ausbildung des Metallträgers aus einem zu stanzenden Blech, nicht verzichtet und dennoch ein nahezu vernachlässigbarer Blechabfall beim Stanzen produziert.

In Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zudem in vorteilhafter Weise möglich, auf einem zu stanzenden Metallblech eine Anzahl von Rohlingen auszustanzen und somit die Menge an Abfall noch weiter zu reduzieren.

Die erfindungsgemäße Flachdichtung ist zudem einstückig ausgebildet und ermöglicht durch den genannten Verformungsprozess die Herstellung von Flachdichtungen in allen denkbaren Profilen, bspw. in den häufig verwendeten U- Profilen oder Ringprofilen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die für die Verformung des Rohlings erforderlichen verformbaren Bereiche als gegenüber den flächenhaften Abschnitten in der Flächenausdehnung verjüngte stegförmige Bereiche ausgebildet.

Nach einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung sind die verformbaren Bereiche durch gegenüber den flächenhaften Abschnitten in der Flächenausdehnung verjüngte polygonzugartig verbundene Stege gebildet.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Querschnittsform der verformbaren Bereich beliebig gewählt werden kann, bspw. in den genannten Formen oder auch anderen Formen, wie z. B. einer Zickzack- oder Wellenform.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens erweist es sich als zweckmäßig, dass die zwischen den flächenhaften Abschnitten angeordneten verformbaren Bereiche in der Weise ausgebildet sind, dass sie nicht nur in einer, sondern in zwei oder drei Raumrichtungen leicht verformbar bzw. biegbar sind und somit ohne Weiteres räumlich komplexer ausgebildete Flachdichtungen möglich sind. Eine dreidimensionale Formgebung kann bspw. erreicht werden, indem der Träger an den für die Verformung vorgesehenen verformbaren Bereichen so geformt wird, dass die flächenhaften Abschnitte aus der eigentlichen Trägerebene heraustretende bzw. -geformte Abschnitte aufweisen.

Es kann dabei weiter von Vorteil sein, die einzelnen verformbaren Bereiche an dem Träger räumlich so anzuordnen, dass sie mit der gewünschten dreidimensionalen Form korrespondieren.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Metallträger im montierten Zustand der Flachdichtung im Bereich der Montageöffnungen die Funktion eines Distanzelements ausübt. Dies kann bspw. dadurch erfolgen, dass der Träger im Bereich der Montageöffnungen eine größere Dicke aufweist als im Bereich zwischen Montageöffnungen, wo dem Träger lediglich eine Stütz- bzw. Haltefunktion für das Gummimaterial, welches die Abdichtung bewirkt, zukommt.

Nachdem der Metallträger der erwünschten Form der Dichtung entsprechend gebogen ist, kann er in einem Spritzwerkzeug wenigstens abschnittsweise mit einem Gummimaterial umspritzt werden. Dabei kann es weiter vorteilhaft sein, dass der bereits in der gewünschten Form vorliegende Metallträger vorher in einer Presse flachgepresst wird um bei der Verformung der verformbaren Bereiche etwa aufgetretene Auswölbungen wieder einzuebnen. In bevorzugter Weiterbildung des zuletzt genannten Erfindungsgedankens kann zudem vorgesehen sein, dass der genannte Pressvorgang und der genannte Spritzvorgang in einem Arbeitsschritt in dem Spritzwerkzeug durchgeführt werden.

In bevorzugter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Rohlings kann der schmale Öffnungsbereich zwischen den flächenhaften Abschnitten des Trägers im Wesentlichen ausschließlich durch die Stanznaht gebildet sein. Durch entsprechende Unterbringung möglichst vieler Rohlinge auf einem Stanzblech kann somit erreicht werden, dass der bei der Herstellung des Trägers auftretende Materialabfall nahezu vernachlässigbar ist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen sowie der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Flachdichtung.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1a eine Draufsicht auf einen Rohling für einen erfindungsgemäßen rechteckförmig ausgebildeten Metallträger;

Fig. 1b ein Metallträger entsprechend Fig. 1a während der erfindungsgemäßen Verformung des Rohlings;

Fig. 1c fertig ausgebildeter Metallträger nach einer entsprechend Fig. 1b erfolgten Verformung;

Fig. 2 in schematischer Draufsicht, eine Reihe von Ausführungsbeispielen von Rohlingen des erfindungsgemäßen Metallträgers und der erforderlichen Verformungen zur Ausbildung der jeweiligen Endform;

Fig. 3 einige Ausführungsformen der erfindungsgemäß vorgesehenen verformbaren Bereiche, in teilweiser Draufsicht;

Fig. 4a, b zwei exemplarische Anordnungen mehrerer Rohlinge des bei der erfindungsgemäßen Flachdichtung vorgesehenen Metallträgers auf einem Stanzblech; und

Fig. 5 Ausschnittvergrößerung einer erfindungsgemäßen Flachdichtung mit einem in Fig. 1c gezeigten Metallträger nach dem Aufbringen einer Gummibeschichtung.

Anhand der Fig. 1a bis 1c wird am Beispiel eines rechteckförmigen Metallträgers für eine erfindungsgemäße Flachdichtung illustriert, in welcher Weise der endgültige Metallträger aus einem Rohling geformt wird. Der hier gezeigte Rohling wurde durch Stanzen einstückig aus einem Metallblech gebildet. Es wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Art der Herstellung des erfindungsgemäßen Rohlings völlig unerheblich ist und somit das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren auch bei alternativen Herstellungsverfahren, z. B. dem Ausschneiden oder Aussägen des Rohlings, grundsätzlich anwendbar ist. Zudem umfasst die vorliegende Erfindung grundsätzlich auch mehrstückig ausgebildete Flachdichtungen.

Der in Draufsicht gezeigte Rohling weist vier flächenhafte Abschnitte 1, 2, 3, 4 auf, zwischen denen jeweils bezüglich der Ebene der flächenhaften Abschnitte verjüngte Bereiche 5, 6, 7, 8 vorgesehen sind. Aufgrund der Verjüngungen bilden diese Bereiche 5 bis 8 gegenüber den Abschnitten 1 bis 4 innerhalb deren Ebene verformbare Bereiche. In dem gezeigten Beispiel sind die verformbaren Bereiche 5 bis 8 unterschiedlich ausgebildet, wobei der verformbare Bereich 5 durch zwei verbundene, jeweils geradlinig verlaufende Stege gebildet ist, wohingegen der verformbare Bereich 6 als nahezu kreisrund verlaufender Steg, der verformbare Bereich 7 als in etwa geradlinig verlaufender Steg, und der verformbare Bereich 8 als eine polygonzugartige Aneinanderreihung von jeweils geradlinigen Stegen ausgebildet sind.

Der in Fig. 1 gezeigte Rohling weist ferner für Befestigungsmittel vorgesehene Montageöffnungen 9 auf. Es wird hervorgehoben, daß bei dem gezeigten Rohling der längliche Öffnungsbereich 12 zwischen den flächenhaften Abschnitten 1, 2, 3, 4 nicht allein durch die Stanznaht gebildet sind. Es sind allerdings ohne Weiteres (hier nicht gezeigte) Ausführungsformen vorstellbar, bei denen dieser Öffnungsbereich (nahezu) ausschließlich durch die Stanznaht gebildet ist.

Bei der Weiterverarbeitung dieses Rohlings zum fertigen Metallträger wird der in Fig. 1 gezeigte Rohling an den durch Pfeile 10, 11 gekennzeichneten Positionen jeweils unter entsprechend den Pfeilen 10, 11 an dem Rohling angreifende Zugkraft versetzt, womit der erfindungsgemäss vorgeschlagene Verformungsprozess beginnt.

Ein Zwischenstadium bei der Verformung des Rohlings ist nun in Fig. 1b dargestellt. In dem gezeigten Beispiel werden die verformbaren Bereiche an ihren Aussenseite unterschiedlich mit Zug- oder Druckkräften beaufschlagt. So werden bei der gezeigten Deformation die Aussenseiten der Bereiche 6, 7 gedehnt und die Aussenseiten der Bereiche 5, 8 in entsprechendem Maße gestaucht.

Fig. 1c zeigt nun den fertigen rechteckförmigen Metallträger, nach der erfolgten Deformation der verformbaren Bereiche. Es wird ausdrücklich hervorgehoben, dass die bei dem Rohling ursprünglich vorgesehenen polygonzugartigen Stegketten 5, 8 nach erfolgter Verformung nunmehr geradlinig ausgebildet sind. Entsprechend stellt sich der ursprünglich kreisrunde Steg 6 nunmehr ebenfalls als geradliniger Steg dar. Demnach ist es grundsätzlich möglich, durch geeignete Formgebung des verformbaren Bereichs die nach der Deformation vorliegende Form vorherzusagen bzw. sogar vorzugeben. Dadurch ist es möglich, die bei der Deformation der verformbaren Bereiche auftretenden Formänderungen des gesamten Metallträgers bereits beim Design dieser Bereiche zu berücksichtigen.

In der Fig. 2 ist eine Reihe unterschiedlicher Formen des erfindungsgemäßen Rohlings in schematischer Draufsicht gezeigt, wobei verformbare Bereiche 20, 21 zu Punkten und flächenhafte Abschnitte 22, 23 zu Linien entartet sind, um die gezeigte Darstellung zu vereinfachen. Die Zugrichtungen für die jeweilige Deformation sind jeweils durch Pfeile 24, 25 angedeutet. Bei den meisten der gezeigten Formen handelt es sich um "geschlossene" Formen, d. h. die durch die Deformation gebildete Form des Metallträgers entspricht einer ringsum geschlossenen Dichtung. Die einzige Ausnahme bilden die Formen g), h) und i), bei denen es sich im Ergebnis (der Deformation) um "offene" Formen, hier U-förmige Dichtungen betreffend, handelt.

Anhand der in e) und f) gezeigten Form wird ferner deutlich, daß bei ausreichender Anzahl von verformbaren Bereichen 20, 21 auch kreis- oder ellipsoidförmige Metallträger und damit auch Flachdichtungen solcher Gestalt hergestellt werden können. Zudem können flächenhafte Abschnitte mit nicht durch die erfindungsgemäße Verformung erzeugbaren Formgebungen, z. B. der in j) und k) dargestellte Kreisabschnitt 26, durch entsprechend vorgegebene Abschnitte des Rohlings realisiert werden.

Die Fig. 3 zeigt in vergrößerter Draufsicht exemplarische Ausführungsformen der zwischen den flächenhaften Abschnitten des Rohlings vorgesehenen verformbaren Bereiche. Betreffend die räumliche Ausgestaltung dieser Ausführungsformen wird auf die entsprechenden Erläuterungen zu Fig. 1 verwiesen.

In den Fig. 4a und 4b ist gezeigt, wie mehrere Rohlinge gemäß der Erfindung auf einem Stanzblech untergebracht werden können, um die Menge an bei der Stanzung anfallendem Blechabfall weiter zu reduzieren.

Die Fig. 5 zeigt schließlich eine Ausschnittsvergrößerung einer erfindungsgemäßen Flachdichtung mit einem in Fig. 1c gezeigten Metallträger nach dem Aufbringen einer Gummibeschichtung. Zum einen wird dabei der gesamte Metallträger ringsum mit Gummi beschichtet, z. B. mit Gummimaterial umspritzt, und zudem in den Bereichen der Verformungen 40, 41 den flächenhaften Abschnitten 42 entsprechende Bereiche aus Gummi-Vollmaterial bereitzustellen, um die beim Metallträger auftretenden Verjüngungen in diesen Bereichen 40, 41 an den Verlauf der flächenhaften Abschnitte 42 anzugleichen.

Claims (14)

1. Flachdichtung mit einem flächenhaft ausgebildeten, verformbaren Metallträger, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallträger mindestens zwei flächenhafte, einen inneren Öffnungsbereich (12) umgebende Abschnitte (1-4, 22, 23) aufweist, zwischen denen im Wesentlichen innerhalb der durch die flächenhaften Abschnitte (1-4, 22, 23) gebildeten Ebene verformbare Bereiche (5-8, 20, 21) angeordnet sind, mittels derer die flächenhaften Abschnitte (1-4, 22, 23), den inneren Öffnungsbereich (12) bildend, geformt sind.

2. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den flächenhaften Abschnitten (1-4, 22, 23) angeordneten verformbaren Bereiche (5-8, 20, 21) als gegenüber den flächenhaften Abschnitten (1-4, 22, 23) verjüngte Bereiche ausgebildet sind.

3. Flachdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein gegenüber den flächenhaften Abschnitten (1-4, 22, 23) verjüngter Bereich durch einen geradlinig, kreisförmig oder wellenförmig verlaufenden Steg mit über die Länge des Stegs konstanter oder variabler Breite gebildet ist.

4. Flachdichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein gegenüber den flächenhaften Abschnitten (1-4, 22, 23) verjüngter Bereich durch eine polygonzugartig ausgebildete Stegkette gebildet ist.

5. Flachdichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der mindestens zwei flächenhaften Abschnitte (1-4, 22, 23) mehrere insbesondere randoffene Montageöffnungen (9) für Befestigungsmittel aufweist.

6. Flachdichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallträger im montierten Zustand der Flachdichtung im Bereich der Montageöffnungen (9) die Funktion eines Distanzelements ausübt.

7. Flachdichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den flächenhaften Abschnitten (1-4, 22, 23) angeordneten verformbaren Bereiche (5-8, 20, 21) in mindestens zwei Raumrichtungen verformbar sind und wenigstens zwei der flächenhaften Abschnitte (1-4, 22, 23) nach außerhalb der durch die flächenhaften Abschnitte (1-4, 22, 23) gebildeten Ebene geformt sind.

8. Flachdichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallträger wenigstens abschnittsweise mit einem Gummimaterial (40-42) umspritzt ist.

9. Verfahren zur Herstellung einer Flachdichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, die einen einstückigen, verformbaren Metallträger mit mindestens zwei flächenhaften, einen inneren Öffnungsbereich umgebenden Abschnitten (1-4, 22, 23) aufweist, wobei zwischen den flächenhaften Abschnitten (1-4, 22, 23) im Wesentlichen innerhalb der durch die flächenhaften Abschnitte (1-4, 22, 23) gebildeten Ebene verformbare Bereiche (5-8, 20, 21) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Metall-Flachkörper ein länglich ausgebildeter Rohling (Fig. 1a, Fig. 2-4) des Metallträgers herausgearbeitet wird, bei dem die flächenhaften Abschnitte (1-4, 22, 23) durch schmale, länglichen Öffnungsbereiche (12) voneinander getrennt sind, und daß bei dem Rohling (Fig. 1a, Fig. 2-4) die flächenhaften Abschnitte (1-4, 22, 23) mittels der verformbaren Bereiche (5-8, 20, 21) derart gebogen werden, daß der innere Öffnungsbereich (12) gebildet und der Metallträger in die vorgesehene Endform gebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (Fig. 1a, Fig. 2-4) aus einem Metallblech (Fig. 4a und 4b) ausgestanzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der schmale Öffnungsbereich (12) des Rohlings (Fig. 1a, Fig. 2-4) im Wesentlichen durch die Stanznaht gebildet wird.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Endform gebrachte Metallträger anschließend flachgepreßt wird.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Endform gebrachte, gegebenenfalls flachgepreßte Metallträger, mittels eines Spritzwerkzeuges wenigstens abschnittsweise mit einem Gummimaterial umspritzt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Endform gebrachte Metallträger mittels des Spritzwerkzeuges sowohl flachgepreßt als auch wenigstens abschnittsweise mit einem Gummimaterial umspritzt wird.