DE102011001279A1 - Method for producing profiled ring e.g. sealing ring in car, involves shaping ring into profiled ring in continuous manner along circumference of ring in sections by exerting pressure in radial direction by profiling element - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen des metallischen Dichtelementes sowie ein metallisches balgartiges Dichtelement.The invention relates to a method for producing the metallic sealing element and a metallic bellows-type sealing element.
Metallische Dichtelemente sind beispielsweise aus der
Ein weiteres Dichtelement ist aus der
Es ist auch erwähnt, dass diese metallischen Dichtelemente einen meanderförmigen Profilquerschnitt besitzen können. Derartige Dichtelemente mit meanderförmigem Profilquerschnitt werden üblicherweise wie folgt hergestellt. Es wird ein zylinderrohrförmiger Rohling mittels eines Innenhochdruckumformverfahrens in einem entsprechenden Gesenk in ein Wellrohr mit radial umlaufenden, ringförmigen Wulsten umgeformt. Von diesem Wellrohrabschnitt wird mittels üblicher Trennverfahren, beispielsweise mittels Sägen oder Laserschneiden ein ein oder mehrere solcher Ringwulste umfassendes Stück abgelängt. Die so entstehenden Schnittkanten sind als Dichtungskanten nicht geeignet, da üblicherweise zu große Beschnitttoleranzen entstehen, die ein zuverlässiges Abdichten nur durch die Beschnittkanten selbst unmöglich machen. Aus diesem Grund wird nach dem Ablängvorgang jeweils im Bereich der Schnittkanten noch eine Umformung vorgenommen, so dass etwas beabstandet von den Schnittkanten eine definierte Dichtkante, üblicherweise in Form eines Knickes (im Querschnitt gesehen) erzeugt wird. Erst eine so erzeugte Dichtkante in Form eines Knickes kann eine zuverlässige Abdichtung in einer Einbausituation, beispielsweise in eine Einbausituation im Abgasstrang eines Automobils gewährleisten. Ein solches Herstellverfahren basierend auf einer Rohlingherstellung im Innenhochdruckumformverfahren ist aufwendig und kostenintensiv.It is also mentioned that these metallic sealing elements can have a meandering profile cross-section. Such sealing elements with a meandering profile cross section are usually produced as follows. It is a cylindrical tube blank by means of a hydroforming process in a corresponding die in a corrugated tube with radially encircling, annular beads formed. From this corrugated pipe section, a piece comprising one or more such annular beads is cut to length by means of conventional separation methods, for example by means of sawing or laser cutting. The resulting cut edges are not suitable as sealing edges, since usually too large trimming tolerances arise that make reliable sealing impossible only by the trimming edges themselves. For this reason, after the cutting process, reshaping is still carried out in the area of the cutting edges so that a defined sealing edge, usually in the form of a kink (seen in cross-section), is generated somewhat spaced from the cutting edges. Only such a sealing edge produced in the form of a kink can ensure a reliable seal in an installation situation, for example in a mounting situation in the exhaust system of an automobile. Such a manufacturing method based on a blank production in hydroforming process is complicated and expensive.
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Dem gegenüber ist es Aufgabe der Verfahrenserfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem in kostengünstiger, einfacher und prozesssicherer Art und Weise metallische balgartige Dichtelemente, insbesondere im Querschnitt gewellt ausgebildete metallische balgartige Dichtelemente herstellbar sind.In contrast, it is an object of the method invention to provide a method by which metallic bellows-like sealing elements, in particular in cross-section corrugated metallic bellows-like sealing elements can be produced in a cost effective, simple and process-safe manner.
Des Weiteren soll soweit wie möglich, insbesondere vollständig eine spanende Nachbearbeitung vermieden werden.Furthermore, as far as possible, in particular completely, a subsequent machining should be avoided.
Des Weiteren soll ein Verfahren angegeben werden, bei dem auf eine Innenhochdruckumformung zur Herstellung des balgartigen Dichtelements vollständig verzichtet werden kann. Furthermore, a method is to be specified in which internal hydroforming for producing the bellows-type sealing element can be completely dispensed with.
Aufgabe der Erfindung betreffend das metallische balgartige Dichtelement ist es, ein präzise fertigbares, insbesondere ohne spanende Nachbearbeitung präzise fertigbares balgartiges Dichtelement anzugeben, welches zudem in einer Axialrichtung ein vergrößertes Längenausgleichsvermögen besitzt. Weiterhin soll ein metallisches Dichtelement angegeben werden, welches in einfacher Art und Weise hinsichtlich seiner Federrate in axialer Richtung konstruktiv an unterschiedlichste Randbedingungen anpassbar ist.The object of the invention relating to the metal bellows-type sealing element is to specify a precisely manufactured bellows-type sealing element which can be produced precisely, in particular without machining, and which also has an increased length compensation capability in an axial direction. Furthermore, a metallic sealing element is to be specified, which in a simple manner in terms of its spring rate in the axial direction is constructively adaptable to a variety of boundary conditions.
Des Weiteren soll ein metallisches, balgartiges Dichtelement angegeben werden, das insbesondere bei Hochtemperaturanwendungen, beispielsweise im Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges oder anderen Heißtemperaturanwendungen seine federnde Vorspannung über die Lebensdauer besser behält, als bereits bekannte metallische Dichtelemente.Furthermore, a metallic, bellows-type sealing element is to be specified, which retains its resilient bias better over the lifetime, in particular in high-temperature applications, for example in the exhaust system of a motor vehicle or other hot temperature applications, than already known metallic sealing elements.
Diese Aufgaben werden mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen angegeben. Weiterhin werden die Aufgaben betreffend das metallische balgartige Dichtelement durch ein metallisches Dichtelement mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den vom Anspruch 19 abhängigen Ansprüchen angegeben.These objects are achieved by a method having the features of
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines metallischen, balgartigen Dichtelements weist zumindest folgende Schritte auf:
- a) Bereitstellen eines rohrförmigen Rohlings aus Metall;
- b) Anordnen des Rohlings innerhalb zumindest eines eine Querschnittkontur eines Dichtelements als Formrelief aufweisenden Formwerkzeugs, wobei ein Rollenstempel innerhalb des Rohlings angeordnet ist, wobei zur Formgebung – ein Aufbringen einer bezüglich des Rohlings radial nach außen gerichteten Anpresskraft F erfolgt, die den Rollenstempel gegen eine Innenseite des Rohlings drückt und – ein Abrollen des Innenstempels während des Aufbringens der Anpresskraft F auf der Innenseite des Rohlings erfolgt, wobei der Rohling umlaufend die Querschnittskontur des Formreliefs annehmend plastisch verformt wird.
- a) providing a tubular blank of metal;
- b) arranging the blank within at least one of a cross-sectional contour of a sealing element as a form relief having mold, wherein a roller stamp is disposed within the blank, wherein for shaping - applying a relative to the blank radially outwardly directed contact force F takes place, the roller die against an inner side of the blank presses and - a rolling of the inner punch during the application of the pressing force F takes place on the inside of the blank, wherein the blank circumferentially the cross-sectional contour of the mold relief is acceptably plastically deformed.
Somit erfolgt die Formgebung des balgartigen Dichtelements dadurch, dass der Rohling unter Aufbringen bzw. Aufrechterhalten einer Anpresskraft F in radialer Richtung zwischen dem Rollenstempel und dem Formwerkzeug eingeklemmt rollend geformt wird. Die Anpresskraft F, die auf eine Innenseite des Rohlings wirkend durch Zustellen des Rollenstempels radial nach außen auf das Formwerkzeug erzeugt wird, wird zweckmäßiger Weise mit zunehmender Zustellung des Rollenstempels radial nach außen erhöht, zumindest allerdings gleich gehalten. Dies bedeutet, dass mit wachsender Verformung des Rohlings im Formrelief durch Nachstellen des Rollenstempels radial nach außen auf das Formwerkzeug zu die Anpresskraft F aufrechterhalten oder sogar gesteigert werden sollte.Thus, the shaping of the bellows-type sealing element takes place in that the blank is formed rolling while applying or maintaining a contact force F in the radial direction between the roller punch and the forming tool. The pressing force F, which is generated on an inner side of the blank by advancing the roller punch radially outward on the mold, is expediently increased radially with increasing delivery of the roller punch to the outside, but at least kept the same. This means that with increasing deformation of the blank in the form of relief by adjusting the roller punch radially outward on the mold to the contact force F should be maintained or even increased.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin den Schritt, dass das Formwerkzeug mittels eines Antriebes aktiv in Rotation versetzt wird und der Rollenstempel mittels eines weiteren Antriebes aktiv in Rotation versetzt wird, derart dass der Rollenstempel schlupffrei oder annähernd schlupffrei mit dem Rohling in Kontakt gelangt und wobei der aktive Antrieb des Rollenstempels abgeschaltet wird, wenn der Rollenstempel mit dem Rohling in Reibkontakt steht und der Rollenstempel während der Formgebung schleppend über Reibung vom Rohling drehend angetrieben wird.According to a preferred embodiment, the inventive method further comprises the step that the mold is actively set in rotation by means of a drive and the roller die is actively rotated by means of another drive in such a way that the roller stamp passes without slippage or nearly slip-free with the blank and wherein the active drive of the roller punch is turned off when the roller punch is in frictional contact with the blank and the roller punch is rotationally driven by the blank during the shaping by friction.
In einer Weiterbildung der Erfindung werden entweder der Rollenstempel oder das Formwerkzeug und seine jeweilige Mittelachse aktiv in Rotation versetzt und es wird in Radialrichtung der Rollenstempel und das Formwerkzeug aktiv aufeinander zubewegt.In one embodiment of the invention, either the roller punch or the mold and its respective central axis are actively rotated and it is actively moved towards each other in the radial direction of the roller die and the mold.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Dichtelement nach der Formgebung im Formwerkzeug in seiner Axialrichtung ein Stück gestaucht werden. Hierdurch können insbesondere im Längsschnitt Hinterschnitte erzeugt werden, die im Formwerkzeug zusammen mit dem Rollenstempel alleine so nicht herstellbar wären. Insbesondere können Wandungsbereiche, die von Bogenabschnitten abgehen, sich verjüngend aufeinander zulaufen.In a further advantageous embodiment of the invention, the sealing element after shaping in the mold in its axial direction can be slightly compressed. As a result, undercuts can be produced in particular in the longitudinal section, which would not be able to be produced alone in the mold together with the roller punch. In particular, wall areas that depart from arcuate sections can taper towards one another.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Dichtelement zu einem Oval gestaucht werden, was insbesondere für die Montage auf zylindrischen Bauteilen eine Klemmung bewirkt und somit eine Verliersicherung bzw. Montageerleichterung darstellt.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the sealing element can be compressed to an oval, which in particular for mounting on cylindrical components causes a clamping and thus represents a captive or easier assembly.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vorteilhafter Weise als Vorformschritt, danach als Fertigformschritt und gegebenenfalls als Kalibrierschritt angewendet werden. Hierdurch ist in einfacher mehrstufiger Art und Weise mit ein und demselben prinzipiellen Herstellverfahren das Dichtelement herstellbar. Im Gegensatz dazu muss im Stand der Technik das Innenhochdruckumformverfahren, gegebenenfalls ein Trennverfahren und ein anderweitiges Nachformverfahren, z. B. ein spanendes Nachformen angewendet werden.The method according to the invention can be used advantageously as a preforming step, then as a final shaping step and optionally as a calibration step. As a result, the sealing element can be produced in a simple multi-stage manner with one and the same basic manufacturing method. In contrast, in the prior art, the hydroforming process, optionally a separation process and otherwise Postforming, z. B. a reshaping be applied.
In einer besonderen Ausführungsform können aufeinanderfolgende oder benachbarte Bogenabschnitte des Dichtelements mittels des Rollenstempels einzeln und nacheinander gefertigt werden. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn Rillen und Bogensegmente eines Dichtelements einen gewissen axialen Mindestabstand voneinander haben. So kann beispielsweise ein Dichtelement ausgebildet werden, das benachbart zu einer Dichtkante einen Bogenabschnitt aufweist, dann ein Stück zylinderrohrförmig verläuft und anderendig im Bereich der zweiten Dichtkante wiederum einen Bogenabschnitt besitzt. Selbstverständlich ist es in einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auch möglich, mittels eines Mehrfachrollenstempels gleichzeitig mehrere Bogenabschnitte, insbesondere bis zu vier Bogenabschnitte des Dichtelements zu formen.In a particular embodiment, successive or adjacent arc sections of the sealing element can be manufactured by means of the roller die individually and in succession. This is particularly useful when grooves and arc segments of a sealing element have a certain minimum axial distance from each other. Thus, for example, a sealing element can be formed, which has a curved section adjacent to a sealing edge, then extends in a cylindrical cylinder-like manner and, in turn, has an arc section in the region of the second sealing edge. Of course, it is also possible in a particular embodiment of the method according to the invention to simultaneously form a plurality of arc sections, in particular up to four arc sections of the sealing element by means of a multi-roll punch.
Als Rohling kann insbesondere ein aus einem Blechstreifen hergestellter Rohrabschnitt mit einer Nahtstelle verwendet werden, wobei der Rohrabschnitt an der Nahtstelle bevorzugt verschweißt oder verlotet ist. Gleichwohl kann auch ein nahtloses Rohr verwendet werden, wobei insbesondere bei Anwendungen im Fahrzeugbau sicherlich die erste Variante die kostengünstigere ist.In particular, a blank made of a sheet metal strip with a seam can be used as the blank, the tube section preferably being welded or soldered at the seam. However, a seamless tube can also be used, with the first variant in particular being more cost-effective, in particular in applications in vehicle construction.
In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Formwerkzeug als nicht teilbares, gegebenenfalls aber als zerlegbares Formwerkzeug ausgebildet, dessen kleinster freier Innendurchmesser Di größer ist als der Endaußendurchmesser D2 des Rohlings oder eines auch in einem Zwischenformschritt vorliegenden Rohlings oder des Dichtelements, so dass in jedem Fall das umgeformte Teil aus dem Formwerkzeug entnehmbar ist.In a particular embodiment of the method according to the invention, the mold is designed as a non-divisible, but optionally as a disassemblable mold whose smallest free inner diameter D i is greater than the Endaußendurchmesser D 2 of the blank or a present in an intermediate molding step blank or the sealing element, so that in any case, the deformed part can be removed from the mold.
Bei dieser Werkzeuggestaltung ist während des Formgebungsschrittes das Dichtelement bzw. der Rohling im Formwerkzeug exzentrisch angeordnet und steht lediglich mit einem Formrelief, welches beispielsweise aus einem Reliefsteg des Formwerkzeugs und aus einem Gegenrelief des Rollenstempels gebildet wird in Kontakt.In this tool design, the sealing element or the blank is arranged eccentrically in the mold during the shaping step and is in contact only with a relief form, which is formed for example from a relief web of the mold and a counter-relief of the roller punch.
Insbesondere hat sich bewährt, dass der freie Innendurchmesser des Formwerkzeugs ca. 1% bis 40%, bevorzugt 2% bis 20%, idealerweise 3% bis 10% größer ist als der Außendurchmesser D1 des Dichtelements.In particular, it has been proven that the free inner diameter of the mold is about 1% to 40%, preferably 2% to 20%, ideally 3% to 10% greater than the outer diameter D 1 of the sealing element.
In vergleichbarer Art und Weise gilt dies auch für den Rollenstempel, wobei der Rollenstempel bevorzugt eine größten Außendurchmesser Da hat, der kleiner ist als der kleinste Innendurchmesser D1 des geformten Dichtelements oder des Rohlings oder des Rohlings in einer Zwischenformstufe, so dass nach dem Formgebungsschritt der Rohling oder das Dichtelement vom Rollenstempel abgenommen werden kann. In bevorzugter Art und Weise ist der Außendurchmesser Da des Rollenstempels um 1% bis 40%, bevorzugt 2% bis 20%, idealerweise 3% bis 10% kleiner als der kleinste frei Innendurchmesser D1 des geformten Dichtelements.In a comparable manner, this also applies to the roller die, the roller punch preferably has a largest outer diameter D a , which is smaller than the smallest inner diameter D 1 of the molded sealing element or the blank or the blank in an intermediate molding stage, so that after the forming step the blank or the sealing element can be removed from the roller stamp. In a preferred manner, the outer diameter D a of the roller punch is 1% to 40%, preferably 2% to 20%, ideally 3% to 10% smaller than the smallest free inner diameter D 1 of the molded sealing element.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der Rohling vor der Formgebung mittels eines Bodenstücks und gegebenenfalls auch mittels einer Deckelplatte, welche z. B. Teil des Formwerkzeuges sein kann, in einer Axialrichtung relativ zum Formrelief positioniert und/oder gehalten.According to a further advantageous embodiment of the blank prior to molding by means of a bottom piece and optionally also by means of a cover plate, which z. B. may be part of the mold, positioned in an axial direction relative to the mold relief and / or held.
In einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens kann der Rohling während des Formgebungsschrittes durch das Bodenstück und die Deckelplatte festgelegt werden, wobei vorteilhafterweise das Bodenstück und/oder die Deckelplatte während des Formgebungsschrittes in Axialrichtung an die sich vermindernde axiale Höhe h des Rohlings während der Verformung angepasst zugestellt werden.In a particular embodiment of the method, the blank may be fixed during the forming step by the bottom piece and the top plate, wherein advantageously the bottom piece and / or the top plate are axially adjusted during the forming step to the decreasing axial height h of the blank during deformation ,
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird auf den Rohling oder das in einem Verformungsschritt befindliche Dichtelement während des Formgebungsschrittes eine axiale Stauchkraft aufgebracht, um das Fließen des Werkstoffes des Rohlings und des Anschmiegen des Rohlings an das Formrelief zu unterstützen.In a further preferred embodiment, an axial compressive force is applied to the blank or the sealing element located in a deformation step during the forming step to assist in the flow of the blank material and the nesting of the blank to the mold relief.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein balgartiges Dichtelement, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird.Furthermore, the invention relates to a bellows-type sealing element, which is produced by the method according to the invention.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Dichtelement zumindest in einem Randbereich im Querschnitt einen Knick auf, wobei der Knick im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Dichtelements eine Dichtkante bildet.In a preferred embodiment of the invention, the sealing element at least in an edge region in cross-section on a kink, wherein the kink forms a sealing edge in the intended use of the sealing element.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist das Dichtelement in seiner Axialrichtung sich konisch verjüngen oder erweiternd ausgebildet.In a further particular embodiment of the invention, the sealing element is conically tapered or widening in its axial direction.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dichtelements ist, dass freie Kanten des Dichtelementes am einen Enden des Dichtelements radial nach innen zur Mittelachse des Dichtelements hinweisen.A further advantageous embodiment of the sealing element according to the invention is that free edges of the sealing element at one end of the sealing element point radially inward to the central axis of the sealing element.
In besonderer Art und Weise ist es vorteilhaft, dass das erfindungsgemäße Dichtelement balgartig ausgebildet ist, so dass es in Axialrichtung federnd ausgebildet ist und somit im verbauten Zustand eine Eigenvorspannung und ein Längenanpassungsvermögen besitzt.In a special way, it is advantageous that the sealing element according to the invention is formed bellows-like, so that it is resilient in the axial direction and thus in the installed state has a self-bias and a length-adaptability.
Insbesondere bei Heißgasanwendungen ist eine balgartige Ausgestaltung es federnden Dichtelements von besonderem Vorteil, da die Spannungen in mehreren Bogenabschnitten eines derart federn vorgespannten Dichtelements geringer ist als bei einem im Querschnitt c-förmigen Dichtelement, so dass bei hohen Temperaturen ein Fließen des Materiales beim erfindungsgemäßen Dichtelement erst später stattfindet. Somit sind die erfindungsgemäßen Dichtelemente im Hochtemperaturbereich besonders vorteilhaft einsetzbar.In particular, in hot gas applications, a bellows-like design it is resilient sealing element of particular advantage, since the stresses in several arc sections of such a spring-biased sealing element is less than in a cross-sectionally C-shaped sealing element, so that at high temperatures, a flow of the material in the sealing element according to the invention only takes place later. Thus, the sealing elements according to the invention in the high temperature range can be used particularly advantageously.
Als Werkstoffe für das erfindungsgemäße Dichtelement hat sich insbesondere Stahl, insbesondere rostfreier Stahl oder hochlegierter Nickellegierungen oder Nickel-Kobalt-Legierungen, z. B. Inconel, und Federstahl bewährt.As materials for the sealing element according to the invention has in particular steel, in particular stainless steel or high-alloy nickel or nickel-cobalt alloys, eg. As Inconel, and spring steel proven.
Weitere vorteilhafte Werkstoffe sind in der sich anschließenden Beschreibung genannt.Further advantageous materials are mentioned in the following description.
Für einen typischen Einsatz im Fahrzeugbau, insbesondere im Heißgasbereich, z. B. im Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs oder Nutzfahrzeugs haben sich Dichtelemente mit Wandstärken im Bereich zwischen 0,1 mm und 0,3 mm bewährt.For a typical use in vehicle construction, especially in the hot gas area, z. B. in the exhaust system of a motor vehicle or commercial vehicle sealing elements have proven with wall thicknesses in the range between 0.1 mm and 0.3 mm.
In besonders bevorzugter Art und Weise können Radien R1, R2, R3 der Bogenabschnitte des balgartigen Dichtelements unterschiedlich groß sein. Dies eröffnet insbesondere eine große, konstruktive Freiheit bei der Auslegung und Anpassung eines Dichtelements an konstruktive Randbedingungen.In a particularly preferred manner, radii R 1 , R 2 , R 3 of the arcuate portions of the bellows-type sealing element can be of different sizes. This opens in particular a large, constructive freedom in the design and adaptation of a sealing element to constructional boundary conditions.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den weiteren Unteransprüchen und insbesondere aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung hervor.Further advantageous embodiments will become apparent from the other dependent claims and in particular from the following description of the figures.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention will be explained in more detail by way of example with reference to the drawing. Show it:
Ein erfindungsgemäßes metallisches Dichtelement
Die wulstartigen Erhebungen
Das metallische Dichtelement besitzt eine erste freie Kante
Für die weitere Beschreibung wird eine Innenseite
Sowohl zwischen dem Bogenabschnitten
Das metallische Dichtelement besitzt eine Höhe h und einen Außendurchmesser D2 sowie einen freien Innendurchmesser D1.The metallic sealing element has a height h and an outer diameter D 2 and a free inner diameter D 1 .
Des Weiteren besitzt das metallische Dichtelement eine Mittelachse M.Furthermore, the metallic sealing element has a central axis M.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass beispielsweise freie Kanten
Obige Angaben gelten in Wesentlichen für kreisringförmige metallische Dichtelemente. Selbstverständlich sind auch abweichende Raumformen, beispielsweise ovalisierte metallische Dichtelemente
Derartige vorbeschriebene Dichtelemente
Ein solches balgartiges Dichtelement ist beispielsweise nicht im Tiefziehverfahren mit linear aufeinander zu bewegbaren Werkzeugformhälften herstellbar. Mit Tiefziehverfahren sind lediglich gewellte Dichtungsringe herstellbar, deren welliger Verlauf in Radialrichtung
Damit eine einwandfreie Dichtfunktion sichergestellt ist, sind an den geometrischen Abmessungen der metallischen Dichtelemente hohe Anforderungen zu stellen. Beispielsweise ist das Maß h (Höhe des metallischen Dichtelements) zwischen den Dichtkanten
Als Radien R1, R2, R3 der Bogenabschnitte
Die Bogenabschnitte
Bevorzugte Werkstoffe zur Ausbildung des erfindungsgemäßen metallischen Dichtelements
Als Materialstärke für übliche Anwendungsgebiete, insbesondere beispielsweise bei Heißgasleitungen im Automobilbau und Nutzfahrzeugbau hat sich eine Materialstärke s im Bereich zwischen 0,1 mm und 0,25 mm, insbesondere im Bereich zwischen 0,1 mm und 0,2 mm bewährt.As a material thickness for common application areas, in particular for example in hot gas lines in the automotive industry and commercial vehicle, a material thickness s in the range between 0.1 mm and 0.25 mm, especially in the range between 0.1 mm and 0.2 mm has proven.
Insbesondere kann bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Dichtelements
Im Folgenden wird das Herstellverfahren anhand der
Ausgangspunkt zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Dichtelements
Die im Folgenden verwendeten Begriffe ”Axialrichtung
Des Weiteren werden im Folgenden Begriffe wie ”oben”, ”unten”, ”oberseitig” und ”unterseitig” verwendet. Diese Begriffe beziehen sich auf die Lage der Darstellungen in den Figuren. Selbstverständlich können in der Realität die Gesamtanordnung oder einzelne Anordnungen bezüglich einer vertikal oberen und einer vertikal unteren Lage auch vertauscht sein.Furthermore, terms such as "top", "bottom", "top" and "bottom" are used below. These terms refer to the location of the representations in the figures. Of course, in reality, the overall arrangement or individual arrangements with respect to a vertically upper and a vertically lower layer may also be reversed.
Ein Herstellwerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt ein Formwerkzeug
Unterseitig besitzt das Formwerkzeug
Zur Durchführung eines Vorformschrittes gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein Rohling
Mittels des Bodenstücks
Nunmehr wird das Formwerkzeug
Anschließend wir der Rollenstempel
Eine erfindungsgemäße vorteilhafte Besonderheit des Verfahrens und auch des Herstellwerkzeuges ist, dass das Formwerkzeug
Unter einem nicht teilbaren Werkzeug ist ein Werkzeug zu verstehen, welches im Betrieb nicht teilbar ist. Selbstverständlich ist das vorbeschriebene Formwerkzeug
In der Darstellung gemäß der
Im Folgenden wird anhand eines Fertigformschrittes das Formwerkzeug dargestellt, wobei die radiale Verschiebbarkeit des Rollenstempels
Im Unterschied zum vorbeschriebenen Vorformschritt unterscheidet sich das Formwerkzeug
Das Fertigformen des Dichtelements
Nachdem der Rohling
Anschließend an den Kalibrierschritt kann das nunmehr fertig hergestellte Dichtelement
Gegebenenfalls kann es sich zur Montageerleichterung des Dichtelements
Anhand von
Der erste Schritt ist das Herstellen des Rohlings, wobei insbesondere ein Schweißen oder Löten eines Rings aus einem bandförmigen Blech bevorzugt ist. Anschließend wird im Rahmen eines Vorformschrittes ein erster Profilabschnitt, beispielsweise ein Bogenabschnitt
In einem zweiten Formschritt (Fertigformschritt) werden weitere Bogensegmente des Dichtelements
Im Rahmen eines Nachkalibrierschritts kann, falls erforderlich noch die genaue geometrische Toleranz der Dichtkanten
Bei leicht umformbaren Werststoffen oder insbesondere auch bei einfachen Querschnittsgeometrien kann gegebenenfalls der Vorformschritt entfallen und das Formgebungsverfahren mittels eines Formgebungsschritts vor der Kalibrierung erfolgen. Gegebenenfalls kann sogar der Kalibrierschritt entfallen.In the case of easily deformable plastic materials or, in particular, also in the case of simple cross-sectional geometries, the preforming step can optionally be dispensed with and the shaping process carried out by means of a shaping step before the calibration. Optionally, even the calibration step can be omitted.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere durch eine hochgenaue Fertigung von Dichtelementen in balgartiger Bauart aus. Insbesondere kann es auch ohne Weiteres gelingen, eine Aufeinanderfolge mehrerer Bogenabschnitte, auch eine Aufeinanderfolge von mehr als drei Bogenabschnitten herzustellen und somit eine dichtende, federnde Dichtungseinrichtung zu schaffen. Ein Umformschritt zur Herstellung des Rohlings im Wege des Innenhochdruckumformverfahrens entfällt. Des Weiteren können spanende Nachbearbeitungen der freien Kanten
Versuche haben gezeigt, dass Rohlinge mit einer Höhe h' von mindestens 5 mm bereits für dieses Verfahren geeignet sind. Besonders vorteilhaft bei diesen Verfahren ist, dass die durch die rollende Herstellung die freien Kanten
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- metallisches Dichtelementmetallic sealing element
- 22
- erste freie Kantefirst free edge
- 33
- zweite freie Kantesecond free edge
- 44
- erste Dichtkantefirst sealing edge
- 55
- zweite Dichtkantesecond sealing edge
- 66
- erster Bogenabschnittfirst arc section
- 77
- zweiter Bogenabschnittsecond arc section
- 88th
- dritter Bogenabschnittthird arc section
- 1a1a
- Erhebungensurveys
- 1b1b
- Vertiefungenwells
- 10a10a
- erstes Dichtteilfirst sealing part
- 10b10b
- zweites Dichtteilsecond sealing part
- 1111
- Innenseiteinside
- 1212
- Außenseiteoutside
- 100100
- Axialrichtungaxially
- 101101
- Radialrichtungradial direction
- 200200
- Rohlingblank
- 201201
- SchmalseitenkantenNarrow side edges
- 210210
- Formwerkzeugmold
- 211211
- Rollenstempelroller stamp
- 212212
- DoppelpfeilrichtungDouble arrow
- 213213
- Gesenköffnungdie opening
- 214214
- Deckelplattecover plate
- 215215
- Reliefplatterelief plate
- 216216
- HalteplatteRetaining plate
- 217217
- Reliefstegrelief web
- 218218
- Bodenstückbreech
- 219219
- LanglochLong hole
- 220220
- Wellenstumpfstub shaft
- 221221
- Gegenreliefagainst relief
- 250250
- Wellenstutzenshaft stub
- 251251
- Verschiebekulisseshifting backdrop
- 252252
- Nutengroove
- 253253
- Gleitstegesliding webs
- 254254
- Werkzeugträgertool carrier
- 280280
- Formreliefshape relief
- 300300
- Axialrichtungaxially
- 301301
- Radialrichtungradial direction
- FF
- Anpresskraftcontact force
- Da D a
- Außendurchmesserouter diameter
- Di D i
- InnendurchmesserInner diameter
- hH
- Höheheight
- h'H'
- Breitewidth
- l'l '
- Längelength
- MM
- Mittelachsecentral axis
- MWMW
- Mittelachsecentral axis
- ss
- AusgangsmaterialstärkeInitial material thickness
- s's'
- Materialstärkematerial thickness
- R1, R2, R3 R 1 , R 2 , R 3
- Radienradii
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 2020541 [0006] EP 2020541 [0006]
- DE 19755391 [0007] DE 19755391 [0007]
- GB 1369312 [0008] GB 1369312 [0008]
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