DE3149541A1

DE3149541A1 - Verfahren zum herstellen eines dichtelements

Info

Publication number: DE3149541A1
Application number: DE19813149541
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl.-Ing. 7440 Nürtingen Schäfer
Original assignee: Elring Dichtungswerke GmbH
Current assignee: Elring Dichtungswerke GmbH
Priority date: 1981-12-15
Filing date: 1981-12-15
Publication date: 1983-06-23
Also published as: ES518171A0; GB2111896A; FR2518013A1; ES8308759A1

Description

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25. November 1981

Verfahren zum Herstellen eines Dichtelements

Bei Flachdichtungen, an die wie z.B. an Zylinderkopfdichtungen moderner Motoren hohe Anforderungen gestellt werden, geht man vermehrt dazu über, in öffnungen der den Körper der Flachdichtung bildenden Dichtungsplatte Abdichtelemente aus elastomerem Material einzubauen, weil oft die zur Verfügung stehenden Abdichtkräfte klein und deshalb Dichtungsbereiche erforderlich sind, die schon bei relativ geringen Pressungen gut abdichten. Das Einbringen solcher Dichtelemente in metallische Dichtungsplatten oder Verbund-Dichtungsplatten wie z.B. die herkömmlichen Metall-Asbest-Dichtungsplatten bereitete jedoch bisher fertigungstechnische Schwierigkeiten, wenn, wie dies z.B. bei der Motorenmontage gefordert wird, die Flachdichtung als Einheit verfügbar sein soll und nicht aus mehreren Teilen bestehen darf.

Bekannt ist, die in Rede stehenden Dichtelemente in die Dichtungsplatte einzukleben, einzuvulkanisieren oder bei entsprechend ausgebildeten Anlageflächen in die Dichtungsplatte einzusprengen, es wurde aber auch schon zu so komplizierten Verfahren wie dem Anspritzen eines Dichtelements an .den Öffnungsrand einer Dichtungsplatte oder zum Anvulkanisieren eines Dichtelements an einen metallischen E-'nfassungsring gegriffen, welcher dann in die Dichtungsplattenöffnung eingesetzt und zum über-

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greifen des Öffnungsrands umgebördelt wird. Daß alle diese Lösungen fertigungstechnische Nachteile haben, liegt auf der Hand, da sie entweder umständliche und zeitraubende Fertigungsverfahren oder teure Einrichttungen erforderlich machen. Dies gilt auch für die in • öffnungen einer Dichtungsplatte einzusprengenden, ringförmigen Dichtelemente, mit konkaver Außenkontur, die bisher z.B. gespritzt wurden, was nicht nur teure Einrichtungen erforderlich macht, sondern zu einem hohen Abfallanteil des verwendeten elastomeren Materials führt, was sich besonders bei teuren Werkstoffen wie den an sich vorteilhaften Fluorelastomeren negativ auswirkt.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein einfaches : und billig durchzuführendes Verfahren anzubieten, mit dem sich Dichtelemente aus einem elastomeren Material herstellen lassen, die mindestens eine wenigstens bereichsweise im Querschnitt konkave oder konvexe Begrenzungsfläche aufweisen, so daß sich z.B. ein ringförmiges derartiges Dichtelement mit im Querschnitt konkaver Außenumfangsfläche problemlos in eine Öffnung einer Dichtungsplatte einsprengen läßt.

Ausgehend von einem Verfahren zur Herstellung eines Dichtelements aus einem aus elastomerem Material bestehenden Rohling, bei dem mindestens eine Begrenzungsfläche des Dichtelements durch Schneiden quer zu einer Oberfläche des Rohlings, und zwar insbesondere durch Stanzen erzeugt wird, läßt sich diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch lösen, daß auf den Rohling neben der zu erzeugenden, im Querschnitt konvexen oder konkaven

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Begrenzungsfläche und ungefähr senkrecht zu seiner Oberfläche derart Druck ausgeübt wird, daß elastomeres Material quer zu der gedachten Schnittfläche und durch diese hindurch verdrängt wird, und daß der Schnitt unter Aufrechterhaltung dieses Drucks geführt wird. Grundgedanke der Erfindung ist es also, geradlinig durch den Rohling durchschneiden oder durchstanzen zu können und trotzdem eine im Querschnitt gewölbte Begrenzungsfläche zu erhalten, wenn man vor dem Schneiden das elastomere Material durch die gedachte Schnittfläche hindurch verdrängt und dann unter Aufrechterhaltung dieses Zustands den Schneide- bzw. Stanzvorgang durchführt, so daß sich nach dem Entlasten des elastomeren Materials eine Verformung der Schnittfläche zu der herzustellenden Begrenzungsfläche mit der erwünschten Kontur ergibt. Aus den vorstehenden Erläuterungen wird ersichtlich, daß es bei Ausübung eines Drucks beiderseits der gedachten Schnittfläche lediglich auf die Druckdifferenz über die Schnittstelle ankommt, da diese die Verdrängung des vorzugsweise inkompressiblen elastomeren Materials durch die gedachte Schnittfläche hindurch bestimmt.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet eine einfache Herstellung von beliebig gestalteten Dichtelementen, z.B. von in der Draufsicht kreisscheiben- oder kreisringförmigen, ovalen, rechteckigen, aber auch von linearen Dichtelementen, und verwenden lassen sich alle Werkstoffe, die überwiegend elastisch reagieren und weitgehend inkompressibel sind. Der vor und während des Schneidens oder Stanzens aufzubringende Druck kann mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch erzeugt werden, und die Belastung oder Verformung des Rohlings, die dann später zu der gewünschten Kontur der Begrenzungsfläche führt,

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läßt sich entweder über'die auf den Rohling aufzubringende Last oder besser über den Verformungsweg eines Druckstempels oder dergleichen festlegen - die zuletzt erwähnte Alternative ist deshalb günstiger, weil man dann einen Druckstempel bis zu einem Anschlag vorfahren kann, ohne Rücksicht auf die Größe der dazu erforderlichen Kraft. Für die Erzeugung der Schnittfläche läßt sich, da diese bei belastetem Rohling im Querschnitt geradlinig ist, jedes beliebige Schneid- oder Stanzwerkzeug verwenden, z.B. also ein rohrförmiges Stanzmesser, ein Bandmesser oder dergleichen.

Um z.B. aus einer Platte elastomeren Materials ein scheibenförmiges Dichtelement auszustanzen, dessen Umfangsfläche im Querschnitt eine zur Plattenmittelebene symmetrische_fkonkave oder konvexe Kontur aufweist, muß verhindert werden, daß das elastomere Material beim Aufbringen des Drucks schon an den beiden Hauptoberflächen auswandert. Dies läßt sich durch eine entsprechend hohe Reibung zwischen dem Rohling, dem Druckstempel und der dem letzteren gegenüber liegenden Abstützfläche erreichen. Es empfiehlt sich also, das elastomere Material wenigstens an einer der von.-, der gedachten Schnittfläche durchsetzten Oberflächen des Rohlings zumindest auf der einen Seite der Schnittfläche festzuhalten, um so den Vorgang des Verdrängens des elastomeren Materials durch die gedachte Schnittfläche hindurch auf das Innere des Rohlings zu beschränken. Aus den vorstehenden Erläuterungen wird aber auch ersichtlich, daß es das erfindungsgemäße Verfahren z.B.

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erlaubt, außen kegelstumpfförmige Dichtelemente zu stanzen, indem das elastomere Material des Rohlings an der einen Hauptoberfläche festgehalten wird und man ein Auswandern des elastomeren Materials an der gegenüber liegenden Hauptoberfläche des Rohlings ermöglicht.

Vorteilhafterweise übt man auf den Rohling' einen solchen Druck aus, daß seine Dicke um 30 bis 70 Prozent abnimmt, denn dann ist der von einem Stanzmesser ausgeübte Schnittdruck vernachlässigbar, d.h. der Schnittdruck beeinflußt nicht die von dem vor dem Schneiden oder Stanzen aufgebrachten Druck vorbestimmte Kontur der zu erzeugenden Begrenzungsfläche.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten zeichnerischen Darstellung zweier bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens; in der Zeichnung zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch einen Teil einer Flachdichtung, deren Dichtungsplatte öffnungen aufweist und in die erfindungsgemäß hergestellte, kreisringförmige Dichtelemente eingesprengt sind;

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Figur 2 das Aufbringen des Verformungsdrucks auf den als Platte ausgebildeten Rohling vor dem Stanzen eines kreisscheibenförmigen Dichtelements ;

Figur 3 die in Figur 2 gezeigten Teile, jedoch nach Vollendung des Stanzvorgangs, aber bei noch anhaltender Druckbelastung,des Dichtelements;

Figur 4 die in Figur 3 gezeigten Teile nach der Entlastung des Dichtelements, in welches nachträglich auf herkömmliche Weise eine zentrale, kreiszylindrische Öffnung eingestanzt werden kann;

Figur 5 eine der Figur 2 entsprechende Darstellung der Herstellung eines kreisringförmigen Dichtelements mit konkaven Außen- und Innenumfangsflachen, und

Figur 6 einen Schnitt durch das gemäß Figur 5 hergestellte Dichtelement.

Die Figur 1 zeigt eine Dichtungsplatte 10, die z.B. zwei kreisförmige öffnungen 12 und 14 aufweist. In die letzteren ist jeweils ein kreisringförmiges Dichtelement 16 bzw. 18 eingesprengt, dessen Außenumfangsflache 16 a bzw. 18 a eine im Querschnitt konkave Kontur aufweist, so daß sich das jeweilige Dichtelement in der zugehörigen öffnung 12 bzw. 14 selbst hält, wenn es in diese hineingedrückt worden ist.

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Anhand der Figuren 2 bis 4 soll nun die Herstellung des Dichtelements 16 beschrieben werden. Hierbei ist vorausgesetzt, daß dieses Dichtelement aus einem im wesentlichen elastischen und inkompressible Material besteht.

Zunächst wird eine als Rohling dienende Platte 20 aus dem gewählten elastomeren Material auf eine Unterlage 22 aufgelegt und dann durch einen Stempel 23 derart belastet, daß elastomeres Material, wie durch die strichpunktierten Linien 24 angedeutet wurde, durch die zu erzeugende, gedachte Schnittfläche 26 hindurch nach außen verdrängt wird. Das durch die Linien 24 gekennzeichnete Verdrängungsmuster ergibt sich dann, wenn das elastomere Material an den beiden Hauptoberflächen 20a und 20b der Platte 20 nicht auswandern kann, was man am einfachsten dadurch erreicht, daß man einen. Stempel 23 und eine Unterlage 22 verwendet, deren Oberflächen gegenüber dem elastomeren Material der Platte 20 einen sehr großen Reibungskoeffizienten aufweisen.

Während der durch den Stempel 23 ausgeübte Druck aufrechterhalten bleibt, wird mit einem als kreiszylindrisches Rohr ausgebildeten Stanzmesser 30 die im Querschnitt geradlinige Schnittfläche 26 erzeugt (siehe Figur 3). Nach dem Entlasten und dem Herausdrücken des so erzeugten Dichtelements 32 aus der Platte 20 bildet die Schnittfläche 26 in Folge der-Rückverformung des Dichtelements die im Querschnitt konkave Außenumfangsflache 16a, so daß nun nur noch eine zentrale, kreiszylindrische öffnung gestanzt-werden muß, um das Dichtelement 32 zum Dichtelement 16 umzuformen.

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Die Figur 6 zeigt ein kreisringförmiges Dichtelement 50 mit einer im Querschnitt konkaven Außenumfangsflache 50a und einer ebensolchen Innenumfangsflache 50b. Auch ein solches Dichtelement läßt sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens außerordentlich einfach herstellen, wie anhand der Figur 5 erläutert werden soll.

Zunächst wird eine Platte 60 aus elastomerem Material mittels eines kreisringförmigen Stempels 62 belastet, und während diese Belastung aufrechterhalten bleibt, werden dann die beiden im Querschnitt zunächst geradlinigen ümfangsflachen 50a und 50b mittels eines äußeren und eines inneren, kreisringförmigen Stanzmessers 64 bzw. 66 erzeugt. Nach dem Entlasten und Herausdrücken des Dichtelements 50 aus der Platte 60 nimmt dieses dann ■seine in Figur 6 dargestellte Form an.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zur Herstellung von Dichtelementen mit einer teils zylindrischen, teils konkaven oder konvexen Begrenzungsfläche, indem der oder die Stempel so ausgebildet werden, daß Druck auf den Rohling nur längs eines oder mehrerer Teile der gedachten Schnittfläche ausgeübt wird, und zwar auf derjenigen Seite der Schnittfläche, zu der hin die zu erzeugende Begrenzungsfläche gewölbt ist.

Claims

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Pa.tentan sprüche

Verfahren zum Herstellen eines Dichtelements aus einem aus elastomerem Material bestehenden Rohling, wobei mindestens eine Begrenzungsfläche des Dichtelements durch Schneiden quer zu einer Oberfläche des Rohlings, insbesondere durch Stanzen, erzeugt wird-, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Rohling neben der zu erzeugenden Begrenzungsfläche und ungefähr senkrecht zu seiner Oberfläche derart Druck ausgeübt wird, daß elastomeres Material quer zu der gedachten Schnittfläche und durch diese hindurch verdrängt wird, und daß der Schnitt unter Aufrechterhaltung dieses Drucks geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck durch einen von einem Schneid- oder Stanzwerkzeug getrennten Stempel erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck längs der ganzen gedachten Schnittfläche und auf der einen Seite derselben auf den Rohling ausgeübt wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung einer teils zylindrischen teils konkaven oder konvexen Begrenzungsfläche der Druck nur längs eines Teils der gedachten Schnittfläche und auf derjenigen Seite ,derselben, zu welcher hin die Begrenzungsfläche gewölbt ist, auf den Rohling ausgeübt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastomere Material an wenigstens einer der von der gedachten Schnittfläche durchsetzten Oberflächen des Rohlings" zumindest auf der einen Seite der Schnittfläche festgehalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die eine der von der gedachten Schnittfläche durchsetzten Oberflächen des Rohlings gegen eine Fläche mit bezüglich dem elastomeren Material großem Reibungskoeffizienten gepreßt wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Rohling ein solcher Druck ausgeübt wird, daß seine Dicke um

30 bis 70 Prozent abnimmt. . ₍

8· Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen inkompressibles elastomeres Material verwendet wird.

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