単層シール又は多層シールのシール層及びその製造方法
多層シール又は単層シールのシール層及びその製造方法。
本発明は、支持領域及びシール領域を有する単層シール又は多層シールのシール層に関する。発明に従って、支持領域及びシール領域は、打ち抜き加工されたすべり面によって構成され、このすべり面はコスト効率よく１回の打ち抜き加工で製造し得る。
本発明は、支持領域及びシール領域を有する単層シール又は多層シールのシール層に関する。発明に従って、支持領域及びシール領域は、打ち抜き加工されたすべり面によって構成され、このすべり面はコスト効率よく１回の打ち抜き加工で製造し得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持領域及びシール領域を有する金属製単層シール又は金属製多層シールのシール層に関する。更に、本発明は、このようなシール又はシール層の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特にシリンダヘッドガスケットの場合は、多層スチールシールが実際には非常に広く普及している。このスチールシールは、一般に、カバー層としてのばね板スチールの薄いビード片と、これらのビード片の間に配置されカバー層のビードを支持する役割を果たす金属板の担体片と、の組み合わせにより構成される。
【０００３】
多層シールにおいて用いられるもののように、支承と組み合わせられるビードの使用可能な弾性は比較的小さい。
【０００４】
例えば、多層シールにおいて支持面が負荷から解放されている場合には、ばね金属板片がビードの弾性により担体層から持ち上げられた状態になる。
【０００５】
ばね金属板装置内の多層シールのシール層における従来のビードは、上側及び下側でのシール線のオフセット配置により、エンジンが動作しているときに角運動が生じるという更に別の不都合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、容易にかつコスト効率よく製造できる金属製のシール又はシール層を開示するという目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は本発明に従って達成され、少なくとも１つの支持領域及び１つのシール領域が、金属板の元々の厚さに比べて大きな厚さを有する打ち抜き加工されたすべり面により具体化される。
【０００８】
打ち抜き加工されたすべり面として前記支持領域及びシール領域を具体化することは、該支持及びシール工程がシール又はシール層において行われるという利点を有する。前記すべり面は、打ち抜き加工され、金属板の元々の厚さに比べて大きい厚さを有して具体化されるので、後者は、コスト効率よく製造でき、また、前記すべり面の領域は前記打ち抜き加工により加工硬化されるので、非常に安定する。
【０００９】
１つの好ましい実施の形態によれば、前記少なくとも１つのすべり面は、横打ち抜き加工と垂直放出打ち抜き加工との組み合わせにより形成され、この組み合わせにおいて、前記すべり面の領域が相対的に大きな材料厚さとなるように、一定の材料厚さを有する１枚の金属板が横方向に圧縮される。
【００１０】
横打ち抜き加工及び垂直放出打ち抜き加工によりすべり面を形成することは、該打ち抜き加工工程の間、追加の支持が不要で、その結果として、低い打ち抜き加工力ですべり面を形成できるという利点を有する。前記支持は、該支持のために過剰な打ち抜き加工力が必要とならないように、それ自体打ち抜き加工されたすべり面により形成される。横打ち抜き加工及び垂直放出打ち抜き加工により形成することのその他の利点は、方法の請求項に基づいて、以下に、特定し、説明する。
【００１１】
前記支持及びシール領域を、打ち抜き加工されたすべり面により形成することは、全シール又はシール層を単一の打ち抜き加工工程にて形成できるという利点もある。このことは、特に、カバー層及び一枚の担体板スチールにより構成される多層スチールシールに比べて、極めてコスト効率がよい。本発明によるシール層がばね板スチール層と組み合わされた時でさえ、このことは、３層多層シールに比べて、非常に費用節約となる。
【００１２】
１つの好ましい実施の形態によれば、少なくとも１つのすべり面の上側及び／又は下側には、１つの段差が抜き加工される。前記段差は、規定されたシール線が形成され、及び該段差の配列及び高さに依存して前記すべり面の弾性が設定できるという大きな利点を有している。
【００１３】
ここで、前記少なくとも１つのすべり面と前記シールの前記元々の表面との間の前記接合部が少なくとも１つの相対的に薄いヒンジ点により形成されている場合は有利である。
【００１４】
前記相対的に薄いヒンジ点により、前記シール又は前記シール層の取り付けの間、前記すべり面の方向を定めておくことができる。前記すべり面内に例えば１つの段差が打ち抜き加工されると、前記すべり面は、傾いた位置をとり、該すべり面を、前記シールの元々の表面の残りの部分に接続する前記相対的に薄いヒンジ点がこの変形を吸収する。
【００１５】
前記打ち抜き加工された段差の形状は、取付けられた状態で、支持領域と弾性的にプレストレスされたシール線を備えたすべり面が弾性的に湾曲したものとなる。前記すべり面に後で塗布されるコーティングに依存してシール縁形成を選択することが有利である。
【００１６】
前記段差は、直角に打ち抜き加工するのではなく、鈍角に打ち抜き加工し、この角度は、選択したコーティングの硬度及び耐摩耗性に応じて選択することが有利である。
【００１７】
すべり面の上側と下側に段差が打ち抜き加工されている１つの実施の形態によれば、これらの段差を、シール縁が平行となるように配置することができる。このことは、シール縁の長さに亘って同一の押圧力分布を有し、従って該シール縁の長さに亘る全ての位置ですべり面の一定の弾性を有する、シールの領域又は全体で利点がある。
【００１８】
すべり面の上側及び下側に段差が形成されれば、代わりに、シール縁が平行ではないように段差を押圧することも可能である。上側及び下側でのシール縁間の距離の変動により、シール用すべり面の弾性をシール縁の長さに亘って設定することが可能となる。このことは、例えば、シール縁の長さに亘って異なる圧力分布が存在し、一方でエンジンが冷えているときと、他方でエンジンが熱いときとの異なる温度条件のために、同一の弾性が、シール縁の長さに亘って必ずしも最適の値を示さず、位置に応じて異なる弾性が必要となる、シリンダヘッドガスケット等に適用する場合に有利である。
【００１９】
更に、弾性を設定するための段差の打ち抜きにおいて、互いに面平行であるか又は傾けて打ち抜き加工することが有利である。この実施の形態は、すべり面の上側及び下側に必ずしも段差を必要とせず、むしろすべり面の一方の側だけに段差が打ち抜き加工されるときにも可能である。
【００２０】
すべり面の支持領域は、該すべり面の内側又は外側に配置できる。必要に応じて、一方又は他方の実施の形態が有利である。例えば、シリンダヘッドガスケットの場合には、燃焼室間の両側の外側に支持を選択することが有利であり、一方、カラースリーブを有するエンジンの場合には、支持がカラーの背後の筐体上にあり、すべり面がカラーの上だけに弾性的に押圧されるように支持を選択することが有利である。
【００２１】
支持領域をすべり面の両面上に設け、該支持領域を異なる材料厚さを有するように構成することも可能である。シリンダヘッドとシリンダブロックとの間にクランプされるシールは、取り付けられた状態でこれらの構成部品に、程度が部分的に異なる変形を生じ、その結果、部分的に多少の円錐形状も生じる。
【００２２】
負荷のあるすべり面の幅を５〜６ｍｍとすれば、このすべり面の断面の圧力分布は、外部の支持と内部の支持、即ち、すべり面の支持領域、とが異なる厚さで具体化されるという事実によって、選択的な態様で分布することができる。
【００２３】
特に、シール又はシール層がシリンダヘッドガスケットとして用いられる場合には、すべり面が燃焼室の開口の間で合して、その後再び分岐することが有利である。
【００２４】
更に別の有利な実施の形態によれば、すべり面の非支持領域が、一方の側又は両側に凹部を有すれば、好都合である。このことにより、湾曲している断面の断面係数を変更することにより、弾性・塑性変形曲線を選択的に設定できる。
【００２５】
このシール又はシール層は、シリンダヘッドガスケット又はフランジシールとして有利に用いられる。双方の型のシールは、極めて好都合で速い形成、特に単一の打ち抜き加工工程による形成、の利点が莫大な費用節約を齎すように、量産品を構成する。
【００２６】
上記目的は、上述したシール又はシール層を形成するための方法によっても達成される。この方法は、一定の材料厚さを有する金属板シール層が、打ち抜き加工具中に挿入され、前記シール又は前記シール層のすべり面が、打ち抜き加工により形成されることを特徴とする。
【００２７】
前記すべり面は、単一の打ち抜き加工工程により形成されることが好ましい。
【００２８】
前記すべり面は、横打ち抜き加工及び垂直放出打ち抜き加工の組み合わせにより形成されることが有利である。そのために、すべり面を生成するべき範囲での打ち抜き工程の間、上側部分及び下側部分の間の空間が、最大の打ち抜き加工力が存在するときに、完全に充填される、上側部分及び下側部分を有する打ち抜き工具を使用することが有利である。
【００２９】
この目的のために、突起又は爪ファスナーを、前記打ち抜き加工具の上部及び下部、形成されるすべり面の両面、の双方上に形成することが有利である。
【００３０】
横打ち抜き加工と通例の垂直放出打ち抜き加工との組み合わせにより、爪ファスナーの間の領域の打ち抜き加工鋳型の内部に非常に高い圧力が生じるように、終端として作用する爪ファスナーを両側に生じる。この高い圧力が、鋳型の表面に対して、打ち抜き加工材料を押圧し、従って、組み合わされた打ち抜き加工工程の終了時の校正を自動的に行う。
【００３１】
校正を伴い、実際に打ち抜き加工されるシール又はシール層に隣接する追加の支持を用いない、この組み合わされた打ち抜き加工方法は、次の３つの機能を単一の工程中で実施する。
【００３２】
１．爪ファスナーにより、両側に打ち抜き加工されるすべり面の分離。
２．爪ファスナー間、即ち、分離される領域の内側方向の、材料の排除、及び、従って、材料を厚くすること。
３．充填により成型された領域の較正。
【００３３】
３個の機能の全てが、単一の工程のみにより実施できる。この工程においては、摩擦力が最小であるために単一の打ち抜き加工力のみが必要である。
【００３４】
打ち抜き加工具の上部及び下部の間に余分な支持が何ら必要ないので、該支持のために何の過剰な押圧力も必要とされない。支持が何ら必要とされないので、該支持の望ましくない局所的変形による厚さの誤差も入り込み得ないことも事実である。この方法の更に別の利点は、追加の支持のために何の空間も必要とされず、従って前記すべり面のどのような所望の外形も可能であるので、シリンダヘッドガスケットの複雑な外形が存在する場合でも、すべり面を適用できることも事実である。放出工程中に大きな摩擦力が何ら発生しないように、また、小さな打ち抜き加工力で全体の変形を実行できるように、全体の負荷、即ち、完全な押圧力、は、大きな打ち抜き加工表面のための打ち抜き加工工程の終了時にのみ発生する。
【００３５】
シール又はシール層のためのブランクの場合、打ち抜き加工工程の前に、燃焼室、流体線及びねじのための開口を打ち抜くことが既に可能である。しかし、これらの開口を第２の打ち抜き工程又は前記打ち抜き加工工程との組み合わせで打ち抜くことも可能である。
【００３６】
図及び従属請求項の以下の記述中に更に別の利点が開示される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
以下、本発明を、図に示された典型的な実施の形態に基づいて、詳細に説明する。
【図１】上から見たシリンダヘッドガスケットを示す図。
【図２】上から見たフランジシールを示す図。
【図３】図１の断面Ａ−Ａを２０倍に拡大して示す図。
【図４】図１の断面Ｂ−Ｂを２０倍に拡大して示す図。
【図５】図１の断面Ｃ１−Ｃ１を２０倍に拡大して示す図。
【図６】図１の断面Ｃ２−Ｃ２を２０倍に拡大して示す図。
【図７Ａ】シリンダヘッドとエンジンブロックとの間のシールの領域におけるカラースリーブモータの詳細の概略断面を示す図。
【図７Ｂ】取り付け前の図７Ａにて用いられるシールを示す図。
【図７Ｃ】図７Ｂに示すシールの別の実施の形態を示す図。
【図８Ａ】打ち抜き加工具の断面を示す図。
【図８Ｂ】図８Ａの打ち抜き加工具を用いて成形されたシール又はシール層を示す図。
【図９Ａ】更に別の打ち抜き加工具の断面を示す図。
【図９Ｂ】図９Ａに従う打ち抜き加工具で成形されたシール又はシール層を示す図。
【図１０】下側に凹部を有するすべり面を形成するための打ち抜き加工具の断面を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、上から見た４シリンダエンジン用のシリンダヘッドガスケットを示す。このシリンダヘッドガスケットは、図示した典型的な実施の形態において、金属製の単層シール、又は金属製の多層シールのシール層として、具体化できる。このシリンダヘッドガスケットは、４個の燃焼室開口１と、複数個のねじ開口２と、流体線（即ち、水と油の接続線）用の開口３とを有する。
【００３９】
特に、燃焼室開口１は、シール領域４及び支持領域５により囲まれていなければならず、この支持領域５は、シール領域４の弾性を維持する役割を果たす。図１において、支持領域５及びシール領域４は、破線として示されている。
【００４０】
図２は、シール又はシール層の異なる実施の形態を示し、今回はフランジシールとしての実施の形態である。該フランジシールは、流体又は気体の輸送のための開口６を中心に有し、この開口６も支持領域５及びシール領域４に取り囲まれている。後者は、ここでも概略的に破線で示されている。
【００４１】
更に、フランジシールは、ねじによる固定用としてだけの役割を果たす開口７を両側に有する。
【００４２】
図３は、図１の断面Ａ−Ａを２０倍に拡大して示す。断面Ａ−Ａの右側は、成形されていない断面７におけるシール又はシール層を示す。成形されていない状態においては、金属板層は高さｈを有する。厚くされたすべり面９は、相対的に狭い接続ウェブ８を介して成形されていないシール用金属板片７に接続されている。厚くされたすべり面９は、打ち抜き加工で製造され、元々の断面ｈから断面ｈ＋Dｈに厚くされる。すべり面９は、特に材料厚さｈ＋Dｈに厚くされた領域たる支持領域５と、シール領域４とを有する。
【００４３】
すべり面が取り付けられた状態で弾性的にプレストレスされ、その形成により規定された領域でシール効果を引き起こす、厚くされたすべり面９のそれらの領域をシール領域４と呼ぶ。当業者にとって、各支持領域５においてもシール効果が達成されることは自明である。図示された典型的な実施の形態においては、当業者は、取り付け後、図３において、右側の支持領域５も下側で、特に左側の領域において、弾性的にプレストレスされ、従って、シール効果に寄与することを理解できる。支持領域５の領域に配置されたこれらのシール領域は、以下の典型的な実施の形態及び図においては、参照記号４を備えてはいない。
【００４４】
図３Ｂは、図３Ａに表示され説明されたすべり面の別の実施形態を示す。本実施形態では、図３Ｂに従い、凹部１３は、図３Ａに示された様に段差１０の下に整合せずに配置されているのではなく、外側へ向かって配置され、及び寸法Ｌ１とＬ２の凹部１３が段差１０又はシール領域４の下側に、図３Ｂの表示に従って配置されている。寸法Ｌ１とＬ２は同じであってよく、好ましくは、寸法が凹部１３の中央に配置されるよう、凹部１３が段差１０又はシール領域４の下側に配置される。しかし、段差の弾性をどの程度にしたいかにより、凹部１３はさらに支持領域５に入り込んでよい。つまり寸法Ｌ１又はＬ２はより大きく選択されてよい。同様に、弾性を生成するために、寸法Ｌ１とＬ２を同一ではなく選択することも可能である。
【００４５】
図３Ｃは、図３Ｂに表示したすべり面の取付け後の図である。取付け高さ及びシリンダヘッドとエンジンブロック間のシールクリアランスは、Ｈ＋σＨであり、支持領域５によってすべり面両側が決定される。右側の支持領域（図３Ｂ参照）が左側の支持領域に比べて高さσＳだけ下側へずれているため、右側の支持領域の取付け後に再び合計σＳだけ左側の支持領域５高さに整合される。２つの支持領域Ｌ１、Ｌ及びＬ２の間の領域は、その際に弾性変形する。セクションＬ１とＬ２内には、それぞれ向かい合っている凹部１３にくぼみ３０が生じ、このくぼみは、シール領域４又はシール縁１１がシリンダヘッド又はエンジンブロックに対して弾性的にプレストレスされるようプレスされることに追加的に寄与する。取付け時の弾性変形により、自動的に、くぼみ３０及び弾性的にプレストレスされたシール縁１１又はシール領域４によって、ある種のビード円頂が生じ、これが最適なシール効果をもたらす。くぼみ３０はさらに、シール又はシール層全体のコーティングを、取付け後及び作動後にくぼみ３０内に集めることができ、さらにそのことによって、シール縁１１がある程度摩耗した場合に、常に直接隣接してくぼみ３０内にコーティングがシール効果のために使用されるという利点を備えている。
【００４６】
支持領域５の下面、つまりストッパー領域を短縮することにより、取付け時に残りのストッパー面又は支持領域５の面に対してシール縁１１の曲がりが生じるように、シール縁１１下部の慣性モーメントが選択的に低減される。これにより、追加的な適合、及び取付け後のシール縁１１又はシール領域４の弾性的なプリテンションの上昇がもたらされる。図３Ｂ及び３Ｃに記述されたように、取付け時には弾性的な小さいビード円頂が支持領域５の支持面の終端に形成され、その特性はすでに打ち抜き加工プロセスで決定される。これは、図３Ｂ及び３Ｃに従った構造でも実施することができる。
【００４７】
厚くされた高さｈ＋Dｈに比べて鉛直のオフセットDｓを各表面に形成する段差１０が、すべり面９の上側及び下側の両方に打ち抜き加工されている。規定されたシール縁１１が、段差１０により、シール領域４の上に設けられている。段差１０は、支持領域５との接合部において鉛直ではなく、むしろ、シール又はシール層に後で塗布されるコーティングに対する角度が調整された斜面１２により形成される。
【００４８】
更に、より高い程度の弾性をすべり面に与える凹部１３が、すべり面９の両側に設けられている。これらの凹部１３は、それらが段差１０の間に配置され、有利には、外側で段差１０と整列するように配置されている。
【００４９】
これらの段差は、寸法Ｌだけ互いに隔てられて配置されている。寸法Ｌの選択が大きくなればなるほど、すべり面９は、より柔らかくかつより弾性的になる。凹部１３は、すべり面を更により柔らかくかつより弾性的にする。寸法Ｌ又は凹部の配置は、どの様な弾性が必要であるかに応じて、シール縁１１又はシール領域４の長さに亘って変化し得る。
【００５０】
図３においては、シール又はシール層が変形していない状態での断面Ａ−Ａが示されている。取り付けられた状態においては、シール領域４が弾性的にプレストレスされて段差１０を押圧するために、すべり面９は弾性的に変形する。この変形は、接続ウェブ８により吸収される。従って、接続ウェブ８は、すべり面９と変形しないシール用金属板片７との間のヒンジ点として作用する。
【００５１】
図４は、図１の断面Ｂ−Ｂを示す。図４は、図３におけるものと本質的に同じすべり面９の形成を示す。ここで、すべり面９は、詳しくは、図４に従って、接続ウェブ８を介して変形しないシール用金属板片７に両側で接続されている。
【００５２】
図５は、図１の断面Ｃ１−Ｃ１を示し、また、２０倍に拡大して示している。図５の断面は、２つの燃焼室開口１の間の領域を示している。シールすべり面９の構成は、図３及び図４に示した構成と本質的に同様である。両側に省略されているものは、接続ウェブ８を介して変形しない金属板片７への接続だけである。このことは、燃焼室開口の間の領域において、すべり面が共に延び、即ち、接続され、そして再び分岐していることを示している。
【００５３】
図６は、燃焼室開口１の間の領域におけるシール又はシール層の代替の実施の形態を示す。図６において、断面Ｃ２−Ｃ２は、やはり２０倍に拡大して示されている。このシールすべり面は、この領域で、打ち抜き加工により厚さｈ＋Dｈに厚くされている。高さの差Dｓを有し外側に向いている段差１０が、下側の両側に打ち抜き加工されている。鉛直のオフセットDｓを有する２個の段差１０も、上側に打ち抜き加工されている。これらの上側の段差は、凹部がそれらの間に形成されるように、内側に向いている。弾性的な湾曲を引き起こすために、下側の段差１０は、上側の段差１０の内側、即ち、凹部の領域、に配置されている。下側の段差１０の間の領域と、上側の段差１０の外側の領域とは、支持領域５として機能する。すべり面の材料厚さは常にｈ＋Dｈである。
【００５４】
すべり面９が２個の燃焼室開口の間に配置されていない場合には、下方の支持領域５は、すべり面９が図３〜図５に示すように再び形成されるように、分岐する。
【００５５】
段差１０が打ち抜き加工された結果として、シール領域４又はシール縁１１が形成される。この典型的な実施の形態においては、段差１０は、直角に打ち抜き加工される。
【００５６】
図７Ａは、カラースリーブを有するエンジンに用いられたときの本発明によるシール又はシール層の実施の形態を示し、図７Ｂは、取り付け前のシールのみを示す。
【００５７】
図７Ａは、エンジンブロック１４、対応するスリーブカラー１６を有するカラースリーブ１５、関連付けられたシリンダヘッド１７、及びそれらの間に配列された、カラースリーブモータの単層金属シールの細部を概略的に示す。右側の領域に、シール用金属板の変形しない領域７が見え、これは、次に、接続ウェブ８を介して厚くされたすべり面９に接続されている。
【００５８】
すべり面９の形成は、図７Ｂを参照して以下に説明するが、図７Ｂは、図３〜図６と同様に、取付け前の状態のすべり面９を示す。２個の段差１０が上側に打ち抜き加工され、１個の段差１０が下側に打ち抜き加工されている。
【００５９】
支持領域５が、下側の段差１０と、すべり面９の上側の左側の段差１０との間に形成されている。この領域で、すべり面９は、材料厚さｈ＋Dｈに厚くされている。
【００６０】
シールの下側の支持領域５は、カラースリーブ１５のカラー１６の上に配置するように意図されてはいない。このため、凹部１３が、支持領域５に隣り合ってシール下側に設けられる。そして、燃焼室１の方向に向けられたシール又はシール層の左側の領域だけが、カラースリーブ１５のカラー１６上に弾性的にプレストレスされた状態で載置されるように、燃焼空間の方向に向けられた段差１０が真下凹部１３の上側に設けられている。
【００６１】
自由端の下側が、厚くされた支持領域５と同じレベルにあるため、カラースリーブ１６の表面が支持領域５の下側より高いレベルにあるという事実によって、弾性のあるプレストレシングが達成される。
【００６２】
支持領域５の右側で、シール又はシール層が、材料厚さｈ＋Dｈ−Ｘを有している。材料厚さがＸだけ小さくされた結果として、取り付けられた状態で、すべり面９は、右側の領域でやはり弾性的に変形し、右側の打ち抜き加工された段差１０上で、規定されたシール領域４が形成される。
【００６３】
支持領域５の左側では、凹部１３と別の段差１０とのために、自由端が、上側で相対的に薄くされている。スリーブカラー１６の表面は、支持領域５が押圧するモータブロック１４の表面よりも幾分高いレベルにあるので、該自由端は、スリーブカラー１６の表面を、弾性的にプレストレスされて、押圧し、従って、更に別のシール領域４を形成する。
【００６４】
図７Ｃは、図７Ｂの代替の実施の形態を示す。図７Ｃによる実施の形態も中心に支持領域を有する。ここで、凹部１３が、下側で支持領域の右側に配置され、段差１０が凹部１３の上に配置されている。すべり面９の左側の部分は、やはり相対的に薄くされて、左側の外側の端部の材料厚さｈ＋Dｈ−ｘを有している。
【００６５】
この支持領域は、材料厚さｈ＋Dｈを有し、段差１０もまた、支持領域５の右の上側で打ち抜き加工され、その材料は、下側でｈ＋Dｈ−ｘに厚くされ、上側の段差１０に対してオフセットされている。
【００６６】
すべり面９の全てが、その後に、ヒンジ点８を介して、材料厚さDｈの変形しないシール用金属板片７に接続されている。
【００６７】
取り付けの間、支持領域５が、図７Ａに示したようにエンジンブロック及びシリンダヘッド間のシールを支持する。
【００６８】
左側の外側領域が、カラースリーブ１５の表面上で弾性的にプレストレスされた態様で再び押圧される。カラースリーブ１５の表面は、一般に、支持領域５がその上に支持される、周囲のエンジンブロックの表面より僅かに上に配置されるので、上記領域が押圧される。
【００６９】
同様に、下側の段差１０上にもシール領域４が形成されるように、材料厚さｈ＋Dｈ−ｘを有するすべり面の右側領域が、取り付け後、弾性的にプレストレスされる。接続ウェブ８は、対応する変形を吸収する。このデザインは、すべり面９が支持領域の両側で上方に曲げられ、従って支持領域５に関して力の対称性が形成され、更に、支持領域５に作用する連続的なトルクが回避されるという利点を有している。
【００７０】
図８Ａは、本発明に係るシール又はシール層を製造するための、上側部分１８及び下側部分１９を有する打ち抜き加工具の概略図である。空洞２１をそれらの間に規定する、爪ファスナーと称する、整列した突起２０が、上側部分１８の下面と下側部分１９の上面に配置されている。突起２０は、それぞれ、内側に、打ち抜き加工工程の間材料を横に加圧し、従って該材料を厚くする斜面２２を備えている。接続ウェブ８を形成するために、前記突起は、それらの端部に、短い外側の斜面２４に隣接する水平部２３を有し、外側斜面２４上に隣接する鉛直部２５を有している。上側部分１８の下側と下側部分１９の上側との間の距離は、打ち抜き加工工程の終了位置での空洞２１と空洞２１の側との双方において、高さｈ＋Dｈ、即ち、元々の金属板の厚さに厚くされた部分を加えた高さを有している。
【００７１】
打ち抜き加工具の外形は、突起２０の結果、特に斜面２２の結果として、空洞２１の領域で材料が横に加圧され、従って元々の金属板厚さｈから厚さｈ＋Dｈに厚くされることを確実にする。打ち抜き加工される材料中への突起２０の侵入は、打ち抜き加工段階初期の打ち抜き加工力により打ち勝つだけでよいので、比較的小さな打ち抜き加工力で、突起２０が該材料に侵入する。突起２０の外側には、この領域の厚くされた部分は、十分に回避され得るので、短い外側の斜面２４と、隣接する鉛直の領域２５とのみが設けられている。このことは、したがって、この領域においては横の方への排除は行われないので、鉛直の領域２５により達成される。
【００７２】
この短い外側の斜面２４は、単に、シール用金属板片の変形しない領域７に接続ウェブ８を安定して接続することを達成する働きをする。
【００７３】
図８Ｂは、図８Ａに係る工具により製造されたシール又はシール層の基本図である。両側に材料厚さｈを有するシール用金属板片の変形しない領域が配置される。すべり面９は、横打ち抜き加工により、材料厚さｈ＋Dｈに厚くされる。図８Ａによる打ち抜き加工具において、下部の斜面２２は上部の斜面２２より長くされており、その結果、非対称のすべり面外形が形成され、弾力性のあるスプリングバックにより、すべり面が僅かに湾曲している。その結果、１個のシール領域４が底面の中央に形成され、２個のシール領域４が上面の両側に形成される。図示された典型的な実施の形態においては、元々の金属板の厚さは１．３ｍｍである一方で、厚くされた領域では、すべり面９はｈ＋Dｈ＝１．４８ｍｍの材料厚さを有する。従って、厚くされた部分Dｈは、０．１８ｍｍである。
【００７４】
図９Ａは、図８Ａの示すものと同様な打ち抜き加工具を示す。ここで、上側と下側の両方で空洞２１中に段差２６が形成されている。図９は、図９Ａに係る工具により形成されたすべり面９の領域におけるシールの帰結される断面を示す。
【００７５】
シールすべり面９も、打ち抜き加工具中の段差２６の結果として、上側と下側とに段差１０を有する。段差１０が、例えば、高さDｓ＝０．０８ｍｍを有するとすると、全すべり面の肥厚化が、全体の材料厚さｈ＋Dｈ＝１．４ｍｍまでのみ発生する。上側及び下側の段差１０がオフセットされるデザインの結果として、上側と下側との間の内法は１．４８ｍｍであるが、図３〜図５について説明したように、すべり面９は、打ち抜き加工された段差１０により弾性的に及び可塑的に変形し、支持領域５は、厚くされた領域ｈ＋Dｈにより、この例によれば、１．４ｍｍの材料厚さに形成される。
【００７６】
図１０は、図８Ａに示した打ち抜き加工具とは、すべり面９の下側の凹部１３を形成するための突起２７が更に下部に設けられている点で異なる、別の打ち抜き加工具の断面を示す。
【００７７】
このシールの製造は極めて単純で、従ってコスト効率がよい。一定の材料厚さを有する金属板層が、打ち抜き加工具中に挿入され、打ち抜き加工工程において、所望のすべり面９と外形とを有するシール層又はシールが形成される。このシールは、そのうえ、耐摩耗コーティングを単に追加的に備えることができる。
【００７８】
このシールすべり面の外形の全ては、図中に示されていない場合であっても、例えば、傾いて打ち抜き加工された段差、又は上側のただ１個の段差、又は下側の１個の段差、又は複数の凹部は、１個の打ち抜き加工工程において形成される。各すべり面は、横打ち抜き加工により厚くされ、該すべり面の所望の外形が、打ち抜き加工具の上側部分及び下側部分の形成によって達成される。打ち抜き加工具の上側部分及び下側部分の間にすべり面９が形成される空洞は、打ち抜き加工工程で完全に充填され、その結果として校正も同時に生じ、したがって、すべり面９が所望の外形及び厚さで常に製造される。本発明によるシール又はシール層の形成のための追加の支持は不必要である。また、追加の支持によって、比較的大きな打ち抜き加工力が必要となり、追加的空間が取られてしまうであろうから、追加の支持は望ましくもない。
【００７９】
本発明は、例示した典型的な実施の形態に限定されるものではなく、その代わりに、特に、打ち抜き加工された段差を有しない実施の形態、又は各場合に、上側及び下側にただ１個の段差をそれぞれ有する実施の形態も可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 燃焼室開口
２ ねじ開口
３ 流体線のための開口
４ シール領域
５ 支持領域
６ 開口
７ シール用金属板片の変形しない断面
８ 接続ウェブ
９ すべり面
１０ 段差
１１ シール縁
１２ 斜面
１３ 凹部
１４ エンジンブロック
１５ カラースリーブ
１６ スリーブカラー
１７ シリンダヘッド
１８ 打ち抜き加工具の上側部分
１９ 打ち抜き加工具の下側部分
２０ 打ち抜き加工具の上側部分及び下側部分の突起、爪ファスナー
２１ 空洞
２２ 斜面
２３ 水平部
２４ 外側の斜面
２５ 鉛直の領域
２６ 段差
２７ 凹部のための突起
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持領域及びシール領域を有する金属製単層シール又は金属製多層シールのシール層に関する。更に、本発明は、このようなシール又はシール層の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特にシリンダヘッドガスケットの場合は、多層スチールシールが実際には非常に広く普及している。このスチールシールは、一般に、カバー層としてのばね板スチールの薄いビード片と、これらのビード片の間に配置されカバー層のビードを支持する役割を果たす金属板の担体片と、の組み合わせにより構成される。
【０００３】
多層シールにおいて用いられるもののように、支承と組み合わせられるビードの使用可能な弾性は比較的小さい。
【０００４】
例えば、多層シールにおいて支持面が負荷から解放されている場合には、ばね金属板片がビードの弾性により担体層から持ち上げられた状態になる。
【０００５】
ばね金属板装置内の多層シールのシール層における従来のビードは、上側及び下側でのシール線のオフセット配置により、エンジンが動作しているときに角運動が生じるという更に別の不都合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、容易にかつコスト効率よく製造できる金属製のシール又はシール層を開示するという目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は本発明に従って達成され、少なくとも１つの支持領域及び１つのシール領域が、金属板の元々の厚さに比べて大きな厚さを有する打ち抜き加工されたすべり面により具体化される。
【０００８】
打ち抜き加工されたすべり面として前記支持領域及びシール領域を具体化することは、該支持及びシール工程がシール又はシール層において行われるという利点を有する。前記すべり面は、打ち抜き加工され、金属板の元々の厚さに比べて大きい厚さを有して具体化されるので、後者は、コスト効率よく製造でき、また、前記すべり面の領域は前記打ち抜き加工により加工硬化されるので、非常に安定する。
【０００９】
１つの好ましい実施の形態によれば、前記少なくとも１つのすべり面は、横打ち抜き加工と垂直放出打ち抜き加工との組み合わせにより形成され、この組み合わせにおいて、前記すべり面の領域が相対的に大きな材料厚さとなるように、一定の材料厚さを有する１枚の金属板が横方向に圧縮される。
【００１０】
横打ち抜き加工及び垂直放出打ち抜き加工によりすべり面を形成することは、該打ち抜き加工工程の間、追加の支持が不要で、その結果として、低い打ち抜き加工力ですべり面を形成できるという利点を有する。前記支持は、該支持のために過剰な打ち抜き加工力が必要とならないように、それ自体打ち抜き加工されたすべり面により形成される。横打ち抜き加工及び垂直放出打ち抜き加工により形成することのその他の利点は、方法の請求項に基づいて、以下に、特定し、説明する。
【００１１】
前記支持及びシール領域を、打ち抜き加工されたすべり面により形成することは、全シール又はシール層を単一の打ち抜き加工工程にて形成できるという利点もある。このことは、特に、カバー層及び一枚の担体板スチールにより構成される多層スチールシールに比べて、極めてコスト効率がよい。本発明によるシール層がばね板スチール層と組み合わされた時でさえ、このことは、３層多層シールに比べて、非常に費用節約となる。
【００１２】
１つの好ましい実施の形態によれば、少なくとも１つのすべり面の上側及び／又は下側には、１つの段差が抜き加工される。前記段差は、規定されたシール線が形成され、及び該段差の配列及び高さに依存して前記すべり面の弾性が設定できるという大きな利点を有している。
【００１３】
ここで、前記少なくとも１つのすべり面と前記シールの前記元々の表面との間の前記接合部が少なくとも１つの相対的に薄いヒンジ点により形成されている場合は有利である。
【００１４】
前記相対的に薄いヒンジ点により、前記シール又は前記シール層の取り付けの間、前記すべり面の方向を定めておくことができる。前記すべり面内に例えば１つの段差が打ち抜き加工されると、前記すべり面は、傾いた位置をとり、該すべり面を、前記シールの元々の表面の残りの部分に接続する前記相対的に薄いヒンジ点がこの変形を吸収する。
【００１５】
前記打ち抜き加工された段差の形状は、取付けられた状態で、支持領域と弾性的にプレストレスされたシール線を備えたすべり面が弾性的に湾曲したものとなる。前記すべり面に後で塗布されるコーティングに依存してシール縁形成を選択することが有利である。
【００１６】
前記段差は、直角に打ち抜き加工するのではなく、鈍角に打ち抜き加工し、この角度は、選択したコーティングの硬度及び耐摩耗性に応じて選択することが有利である。
【００１７】
すべり面の上側と下側に段差が打ち抜き加工されている１つの実施の形態によれば、これらの段差を、シール縁が平行となるように配置することができる。このことは、シール縁の長さに亘って同一の押圧力分布を有し、従って該シール縁の長さに亘る全ての位置ですべり面の一定の弾性を有する、シールの領域又は全体で利点がある。
【００１８】
すべり面の上側及び下側に段差が形成されれば、代わりに、シール縁が平行ではないように段差を押圧することも可能である。上側及び下側でのシール縁間の距離の変動により、シール用すべり面の弾性をシール縁の長さに亘って設定することが可能となる。このことは、例えば、シール縁の長さに亘って異なる圧力分布が存在し、一方でエンジンが冷えているときと、他方でエンジンが熱いときとの異なる温度条件のために、同一の弾性が、シール縁の長さに亘って必ずしも最適の値を示さず、位置に応じて異なる弾性が必要となる、シリンダヘッドガスケット等に適用する場合に有利である。
【００１９】
更に、弾性を設定するための段差の打ち抜きにおいて、互いに面平行であるか又は傾けて打ち抜き加工することが有利である。この実施の形態は、すべり面の上側及び下側に必ずしも段差を必要とせず、むしろすべり面の一方の側だけに段差が打ち抜き加工されるときにも可能である。
【００２０】
すべり面の支持領域は、該すべり面の内側又は外側に配置できる。必要に応じて、一方又は他方の実施の形態が有利である。例えば、シリンダヘッドガスケットの場合には、燃焼室間の両側の外側に支持を選択することが有利であり、一方、カラースリーブを有するエンジンの場合には、支持がカラーの背後の筐体上にあり、すべり面がカラーの上だけに弾性的に押圧されるように支持を選択することが有利である。
【００２１】
支持領域をすべり面の両面上に設け、該支持領域を異なる材料厚さを有するように構成することも可能である。シリンダヘッドとシリンダブロックとの間にクランプされるシールは、取り付けられた状態でこれらの構成部品に、程度が部分的に異なる変形を生じ、その結果、部分的に多少の円錐形状も生じる。
【００２２】
負荷のあるすべり面の幅を５〜６ｍｍとすれば、このすべり面の断面の圧力分布は、外部の支持と内部の支持、即ち、すべり面の支持領域、とが異なる厚さで具体化されるという事実によって、選択的な態様で分布することができる。
【００２３】
特に、シール又はシール層がシリンダヘッドガスケットとして用いられる場合には、すべり面が燃焼室の開口の間で合して、その後再び分岐することが有利である。
【００２４】
更に別の有利な実施の形態によれば、すべり面の非支持領域が、一方の側又は両側に凹部を有すれば、好都合である。このことにより、湾曲している断面の断面係数を変更することにより、弾性・塑性変形曲線を選択的に設定できる。
【００２５】
このシール又はシール層は、シリンダヘッドガスケット又はフランジシールとして有利に用いられる。双方の型のシールは、極めて好都合で速い形成、特に単一の打ち抜き加工工程による形成、の利点が莫大な費用節約を齎すように、量産品を構成する。
【００２６】
上記目的は、上述したシール又はシール層を形成するための方法によっても達成される。この方法は、一定の材料厚さを有する金属板シール層が、打ち抜き加工具中に挿入され、前記シール又は前記シール層のすべり面が、打ち抜き加工により形成されることを特徴とする。
【００２７】
前記すべり面は、単一の打ち抜き加工工程により形成されることが好ましい。
【００２８】
前記すべり面は、横打ち抜き加工及び垂直放出打ち抜き加工の組み合わせにより形成されることが有利である。そのために、すべり面を生成するべき範囲での打ち抜き工程の間、上側部分及び下側部分の間の空間が、最大の打ち抜き加工力が存在するときに、完全に充填される、上側部分及び下側部分を有する打ち抜き工具を使用することが有利である。
【００２９】
この目的のために、突起又は爪ファスナーを、前記打ち抜き加工具の上部及び下部、形成されるすべり面の両面、の双方上に形成することが有利である。
【００３０】
横打ち抜き加工と通例の垂直放出打ち抜き加工との組み合わせにより、爪ファスナーの間の領域の打ち抜き加工鋳型の内部に非常に高い圧力が生じるように、終端として作用する爪ファスナーを両側に生じる。この高い圧力が、鋳型の表面に対して、打ち抜き加工材料を押圧し、従って、組み合わされた打ち抜き加工工程の終了時の校正を自動的に行う。
【００３１】
校正を伴い、実際に打ち抜き加工されるシール又はシール層に隣接する追加の支持を用いない、この組み合わされた打ち抜き加工方法は、次の３つの機能を単一の工程中で実施する。
【００３２】
１．爪ファスナーにより、両側に打ち抜き加工されるすべり面の分離。
２．爪ファスナー間、即ち、分離される領域の内側方向の、材料の排除、及び、従って、材料を厚くすること。
３．充填により成型された領域の較正。
【００３３】
３個の機能の全てが、単一の工程のみにより実施できる。この工程においては、摩擦力が最小であるために単一の打ち抜き加工力のみが必要である。
【００３４】
打ち抜き加工具の上部及び下部の間に余分な支持が何ら必要ないので、該支持のために何の過剰な押圧力も必要とされない。支持が何ら必要とされないので、該支持の望ましくない局所的変形による厚さの誤差も入り込み得ないことも事実である。この方法の更に別の利点は、追加の支持のために何の空間も必要とされず、従って前記すべり面のどのような所望の外形も可能であるので、シリンダヘッドガスケットの複雑な外形が存在する場合でも、すべり面を適用できることも事実である。放出工程中に大きな摩擦力が何ら発生しないように、また、小さな打ち抜き加工力で全体の変形を実行できるように、全体の負荷、即ち、完全な押圧力、は、大きな打ち抜き加工表面のための打ち抜き加工工程の終了時にのみ発生する。
【００３５】
シール又はシール層のためのブランクの場合、打ち抜き加工工程の前に、燃焼室、流体線及びねじのための開口を打ち抜くことが既に可能である。しかし、これらの開口を第２の打ち抜き工程又は前記打ち抜き加工工程との組み合わせで打ち抜くことも可能である。
【００３６】
図及び従属請求項の以下の記述中に更に別の利点が開示される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
以下、本発明を、図に示された典型的な実施の形態に基づいて、詳細に説明する。
【図１】上から見たシリンダヘッドガスケットを示す図。
【図２】上から見たフランジシールを示す図。
【図３】図１の断面Ａ−Ａを２０倍に拡大して示す図。
【図４】図１の断面Ｂ−Ｂを２０倍に拡大して示す図。
【図５】図１の断面Ｃ１−Ｃ１を２０倍に拡大して示す図。
【図６】図１の断面Ｃ２−Ｃ２を２０倍に拡大して示す図。
【図７Ａ】シリンダヘッドとエンジンブロックとの間のシールの領域におけるカラースリーブモータの詳細の概略断面を示す図。
【図７Ｂ】取り付け前の図７Ａにて用いられるシールを示す図。
【図７Ｃ】図７Ｂに示すシールの別の実施の形態を示す図。
【図８Ａ】打ち抜き加工具の断面を示す図。
【図８Ｂ】図８Ａの打ち抜き加工具を用いて成形されたシール又はシール層を示す図。
【図９Ａ】更に別の打ち抜き加工具の断面を示す図。
【図９Ｂ】図９Ａに従う打ち抜き加工具で成形されたシール又はシール層を示す図。
【図１０】下側に凹部を有するすべり面を形成するための打ち抜き加工具の断面を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、上から見た４シリンダエンジン用のシリンダヘッドガスケットを示す。このシリンダヘッドガスケットは、図示した典型的な実施の形態において、金属製の単層シール、又は金属製の多層シールのシール層として、具体化できる。このシリンダヘッドガスケットは、４個の燃焼室開口１と、複数個のねじ開口２と、流体線（即ち、水と油の接続線）用の開口３とを有する。
【００３９】
特に、燃焼室開口１は、シール領域４及び支持領域５により囲まれていなければならず、この支持領域５は、シール領域４の弾性を維持する役割を果たす。図１において、支持領域５及びシール領域４は、破線として示されている。
【００４０】
図２は、シール又はシール層の異なる実施の形態を示し、今回はフランジシールとしての実施の形態である。該フランジシールは、流体又は気体の輸送のための開口６を中心に有し、この開口６も支持領域５及びシール領域４に取り囲まれている。後者は、ここでも概略的に破線で示されている。
【００４１】
更に、フランジシールは、ねじによる固定用としてだけの役割を果たす開口７を両側に有する。
【００４２】
図３は、図１の断面Ａ−Ａを２０倍に拡大して示す。断面Ａ−Ａの右側は、成形されていない断面７におけるシール又はシール層を示す。成形されていない状態においては、金属板層は高さｈを有する。厚くされたすべり面９は、相対的に狭い接続ウェブ８を介して成形されていないシール用金属板片７に接続されている。厚くされたすべり面９は、打ち抜き加工で製造され、元々の断面ｈから断面ｈ＋Dｈに厚くされる。すべり面９は、特に材料厚さｈ＋Dｈに厚くされた領域たる支持領域５と、シール領域４とを有する。
【００４３】
すべり面が取り付けられた状態で弾性的にプレストレスされ、その形成により規定された領域でシール効果を引き起こす、厚くされたすべり面９のそれらの領域をシール領域４と呼ぶ。当業者にとって、各支持領域５においてもシール効果が達成されることは自明である。図示された典型的な実施の形態においては、当業者は、取り付け後、図３において、右側の支持領域５も下側で、特に左側の領域において、弾性的にプレストレスされ、従って、シール効果に寄与することを理解できる。支持領域５の領域に配置されたこれらのシール領域は、以下の典型的な実施の形態及び図においては、参照記号４を備えてはいない。
【００４４】
図３Ｂは、図３Ａに表示され説明されたすべり面の別の実施形態を示す。本実施形態では、図３Ｂに従い、凹部１３は、図３Ａに示された様に段差１０の下に整合せずに配置されているのではなく、外側へ向かって配置され、及び寸法Ｌ１とＬ２の凹部１３が段差１０又はシール領域４の下側に、図３Ｂの表示に従って配置されている。寸法Ｌ１とＬ２は同じであってよく、好ましくは、寸法が凹部１３の中央に配置されるよう、凹部１３が段差１０又はシール領域４の下側に配置される。しかし、段差の弾性をどの程度にしたいかにより、凹部１３はさらに支持領域５に入り込んでよい。つまり寸法Ｌ１又はＬ２はより大きく選択されてよい。同様に、弾性を生成するために、寸法Ｌ１とＬ２を同一ではなく選択することも可能である。
【００４５】
図３Ｃは、図３Ｂに表示したすべり面の取付け後の図である。取付け高さ及びシリンダヘッドとエンジンブロック間のシールクリアランスは、Ｈ＋σＨであり、支持領域５によってすべり面両側が決定される。右側の支持領域（図３Ｂ参照）が左側の支持領域に比べて高さσＳだけ下側へずれているため、右側の支持領域の取付け後に再び合計σＳだけ左側の支持領域５高さに整合される。２つの支持領域Ｌ１、Ｌ及びＬ２の間の領域は、その際に弾性変形する。セクションＬ１とＬ２内には、それぞれ向かい合っている凹部１３にくぼみ３０が生じ、このくぼみは、シール領域４又はシール縁１１がシリンダヘッド又はエンジンブロックに対して弾性的にプレストレスされるようプレスされることに追加的に寄与する。取付け時の弾性変形により、自動的に、くぼみ３０及び弾性的にプレストレスされたシール縁１１又はシール領域４によって、ある種のビード円頂が生じ、これが最適なシール効果をもたらす。くぼみ３０はさらに、シール又はシール層全体のコーティングを、取付け後及び作動後にくぼみ３０内に集めることができ、さらにそのことによって、シール縁１１がある程度摩耗した場合に、常に直接隣接してくぼみ３０内にコーティングがシール効果のために使用されるという利点を備えている。
【００４６】
支持領域５の下面、つまりストッパー領域を短縮することにより、取付け時に残りのストッパー面又は支持領域５の面に対してシール縁１１の曲がりが生じるように、シール縁１１下部の慣性モーメントが選択的に低減される。これにより、追加的な適合、及び取付け後のシール縁１１又はシール領域４の弾性的なプリテンションの上昇がもたらされる。図３Ｂ及び３Ｃに記述されたように、取付け時には弾性的な小さいビード円頂が支持領域５の支持面の終端に形成され、その特性はすでに打ち抜き加工プロセスで決定される。これは、図３Ｂ及び３Ｃに従った構造でも実施することができる。
【００４７】
厚くされた高さｈ＋Dｈに比べて鉛直のオフセットDｓを各表面に形成する段差１０が、すべり面９の上側及び下側の両方に打ち抜き加工されている。規定されたシール縁１１が、段差１０により、シール領域４の上に設けられている。段差１０は、支持領域５との接合部において鉛直ではなく、むしろ、シール又はシール層に後で塗布されるコーティングに対する角度が調整された斜面１２により形成される。
【００４８】
更に、より高い程度の弾性をすべり面に与える凹部１３が、すべり面９の両側に設けられている。これらの凹部１３は、それらが段差１０の間に配置され、有利には、外側で段差１０と整列するように配置されている。
【００４９】
これらの段差は、寸法Ｌだけ互いに隔てられて配置されている。寸法Ｌの選択が大きくなればなるほど、すべり面９は、より柔らかくかつより弾性的になる。凹部１３は、すべり面を更により柔らかくかつより弾性的にする。寸法Ｌ又は凹部の配置は、どの様な弾性が必要であるかに応じて、シール縁１１又はシール領域４の長さに亘って変化し得る。
【００５０】
図３においては、シール又はシール層が変形していない状態での断面Ａ−Ａが示されている。取り付けられた状態においては、シール領域４が弾性的にプレストレスされて段差１０を押圧するために、すべり面９は弾性的に変形する。この変形は、接続ウェブ８により吸収される。従って、接続ウェブ８は、すべり面９と変形しないシール用金属板片７との間のヒンジ点として作用する。
【００５１】
図４は、図１の断面Ｂ−Ｂを示す。図４は、図３におけるものと本質的に同じすべり面９の形成を示す。ここで、すべり面９は、詳しくは、図４に従って、接続ウェブ８を介して変形しないシール用金属板片７に両側で接続されている。
【００５２】
図５は、図１の断面Ｃ１−Ｃ１を示し、また、２０倍に拡大して示している。図５の断面は、２つの燃焼室開口１の間の領域を示している。シールすべり面９の構成は、図３及び図４に示した構成と本質的に同様である。両側に省略されているものは、接続ウェブ８を介して変形しない金属板片７への接続だけである。このことは、燃焼室開口の間の領域において、すべり面が共に延び、即ち、接続され、そして再び分岐していることを示している。
【００５３】
図６は、燃焼室開口１の間の領域におけるシール又はシール層の代替の実施の形態を示す。図６において、断面Ｃ２−Ｃ２は、やはり２０倍に拡大して示されている。このシールすべり面は、この領域で、打ち抜き加工により厚さｈ＋Dｈに厚くされている。高さの差Dｓを有し外側に向いている段差１０が、下側の両側に打ち抜き加工されている。鉛直のオフセットDｓを有する２個の段差１０も、上側に打ち抜き加工されている。これらの上側の段差は、凹部がそれらの間に形成されるように、内側に向いている。弾性的な湾曲を引き起こすために、下側の段差１０は、上側の段差１０の内側、即ち、凹部の領域、に配置されている。下側の段差１０の間の領域と、上側の段差１０の外側の領域とは、支持領域５として機能する。すべり面の材料厚さは常にｈ＋Dｈである。
【００５４】
すべり面９が２個の燃焼室開口の間に配置されていない場合には、下方の支持領域５は、すべり面９が図３〜図５に示すように再び形成されるように、分岐する。
【００５５】
段差１０が打ち抜き加工された結果として、シール領域４又はシール縁１１が形成される。この典型的な実施の形態においては、段差１０は、直角に打ち抜き加工される。
【００５６】
図７Ａは、カラースリーブを有するエンジンに用いられたときの本発明によるシール又はシール層の実施の形態を示し、図７Ｂは、取り付け前のシールのみを示す。
【００５７】
図７Ａは、エンジンブロック１４、対応するスリーブカラー１６を有するカラースリーブ１５、関連付けられたシリンダヘッド１７、及びそれらの間に配列された、カラースリーブモータの単層金属シールの細部を概略的に示す。右側の領域に、シール用金属板の変形しない領域７が見え、これは、次に、接続ウェブ８を介して厚くされたすべり面９に接続されている。
【００５８】
すべり面９の形成は、図７Ｂを参照して以下に説明するが、図７Ｂは、図３〜図６と同様に、取付け前の状態のすべり面９を示す。２個の段差１０が上側に打ち抜き加工され、１個の段差１０が下側に打ち抜き加工されている。
【００５９】
支持領域５が、下側の段差１０と、すべり面９の上側の左側の段差１０との間に形成されている。この領域で、すべり面９は、材料厚さｈ＋Dｈに厚くされている。
【００６０】
シールの下側の支持領域５は、カラースリーブ１５のカラー１６の上に配置するように意図されてはいない。このため、凹部１３が、支持領域５に隣り合ってシール下側に設けられる。そして、燃焼室１の方向に向けられたシール又はシール層の左側の領域だけが、カラースリーブ１５のカラー１６上に弾性的にプレストレスされた状態で載置されるように、燃焼空間の方向に向けられた段差１０が真下凹部１３の上側に設けられている。
【００６１】
自由端の下側が、厚くされた支持領域５と同じレベルにあるため、カラースリーブ１６の表面が支持領域５の下側より高いレベルにあるという事実によって、弾性のあるプレストレシングが達成される。
【００６２】
支持領域５の右側で、シール又はシール層が、材料厚さｈ＋Dｈ−Ｘを有している。材料厚さがＸだけ小さくされた結果として、取り付けられた状態で、すべり面９は、右側の領域でやはり弾性的に変形し、右側の打ち抜き加工された段差１０上で、規定されたシール領域４が形成される。
【００６３】
支持領域５の左側では、凹部１３と別の段差１０とのために、自由端が、上側で相対的に薄くされている。スリーブカラー１６の表面は、支持領域５が押圧するモータブロック１４の表面よりも幾分高いレベルにあるので、該自由端は、スリーブカラー１６の表面を、弾性的にプレストレスされて、押圧し、従って、更に別のシール領域４を形成する。
【００６４】
図７Ｃは、図７Ｂの代替の実施の形態を示す。図７Ｃによる実施の形態も中心に支持領域を有する。ここで、凹部１３が、下側で支持領域の右側に配置され、段差１０が凹部１３の上に配置されている。すべり面９の左側の部分は、やはり相対的に薄くされて、左側の外側の端部の材料厚さｈ＋Dｈ−ｘを有している。
【００６５】
この支持領域は、材料厚さｈ＋Dｈを有し、段差１０もまた、支持領域５の右の上側で打ち抜き加工され、その材料は、下側でｈ＋Dｈ−ｘに厚くされ、上側の段差１０に対してオフセットされている。
【００６６】
すべり面９の全てが、その後に、ヒンジ点８を介して、材料厚さDｈの変形しないシール用金属板片７に接続されている。
【００６７】
取り付けの間、支持領域５が、図７Ａに示したようにエンジンブロック及びシリンダヘッド間のシールを支持する。
【００６８】
左側の外側領域が、カラースリーブ１５の表面上で弾性的にプレストレスされた態様で再び押圧される。カラースリーブ１５の表面は、一般に、支持領域５がその上に支持される、周囲のエンジンブロックの表面より僅かに上に配置されるので、上記領域が押圧される。
【００６９】
同様に、下側の段差１０上にもシール領域４が形成されるように、材料厚さｈ＋Dｈ−ｘを有するすべり面の右側領域が、取り付け後、弾性的にプレストレスされる。接続ウェブ８は、対応する変形を吸収する。このデザインは、すべり面９が支持領域の両側で上方に曲げられ、従って支持領域５に関して力の対称性が形成され、更に、支持領域５に作用する連続的なトルクが回避されるという利点を有している。
【００７０】
図８Ａは、本発明に係るシール又はシール層を製造するための、上側部分１８及び下側部分１９を有する打ち抜き加工具の概略図である。空洞２１をそれらの間に規定する、爪ファスナーと称する、整列した突起２０が、上側部分１８の下面と下側部分１９の上面に配置されている。突起２０は、それぞれ、内側に、打ち抜き加工工程の間材料を横に加圧し、従って該材料を厚くする斜面２２を備えている。接続ウェブ８を形成するために、前記突起は、それらの端部に、短い外側の斜面２４に隣接する水平部２３を有し、外側斜面２４上に隣接する鉛直部２５を有している。上側部分１８の下側と下側部分１９の上側との間の距離は、打ち抜き加工工程の終了位置での空洞２１と空洞２１の側との双方において、高さｈ＋Dｈ、即ち、元々の金属板の厚さに厚くされた部分を加えた高さを有している。
【００７１】
打ち抜き加工具の外形は、突起２０の結果、特に斜面２２の結果として、空洞２１の領域で材料が横に加圧され、従って元々の金属板厚さｈから厚さｈ＋Dｈに厚くされることを確実にする。打ち抜き加工される材料中への突起２０の侵入は、打ち抜き加工段階初期の打ち抜き加工力により打ち勝つだけでよいので、比較的小さな打ち抜き加工力で、突起２０が該材料に侵入する。突起２０の外側には、この領域の厚くされた部分は、十分に回避され得るので、短い外側の斜面２４と、隣接する鉛直の領域２５とのみが設けられている。このことは、したがって、この領域においては横の方への排除は行われないので、鉛直の領域２５により達成される。
【００７２】
この短い外側の斜面２４は、単に、シール用金属板片の変形しない領域７に接続ウェブ８を安定して接続することを達成する働きをする。
【００７３】
図８Ｂは、図８Ａに係る工具により製造されたシール又はシール層の基本図である。両側に材料厚さｈを有するシール用金属板片の変形しない領域が配置される。すべり面９は、横打ち抜き加工により、材料厚さｈ＋Dｈに厚くされる。図８Ａによる打ち抜き加工具において、下部の斜面２２は上部の斜面２２より長くされており、その結果、非対称のすべり面外形が形成され、弾力性のあるスプリングバックにより、すべり面が僅かに湾曲している。その結果、１個のシール領域４が底面の中央に形成され、２個のシール領域４が上面の両側に形成される。図示された典型的な実施の形態においては、元々の金属板の厚さは１．３ｍｍである一方で、厚くされた領域では、すべり面９はｈ＋Dｈ＝１．４８ｍｍの材料厚さを有する。従って、厚くされた部分Dｈは、０．１８ｍｍである。
【００７４】
図９Ａは、図８Ａの示すものと同様な打ち抜き加工具を示す。ここで、上側と下側の両方で空洞２１中に段差２６が形成されている。図９は、図９Ａに係る工具により形成されたすべり面９の領域におけるシールの帰結される断面を示す。
【００７５】
シールすべり面９も、打ち抜き加工具中の段差２６の結果として、上側と下側とに段差１０を有する。段差１０が、例えば、高さDｓ＝０．０８ｍｍを有するとすると、全すべり面の肥厚化が、全体の材料厚さｈ＋Dｈ＝１．４ｍｍまでのみ発生する。上側及び下側の段差１０がオフセットされるデザインの結果として、上側と下側との間の内法は１．４８ｍｍであるが、図３〜図５について説明したように、すべり面９は、打ち抜き加工された段差１０により弾性的に及び可塑的に変形し、支持領域５は、厚くされた領域ｈ＋Dｈにより、この例によれば、１．４ｍｍの材料厚さに形成される。
【００７６】
図１０は、図８Ａに示した打ち抜き加工具とは、すべり面９の下側の凹部１３を形成するための突起２７が更に下部に設けられている点で異なる、別の打ち抜き加工具の断面を示す。
【００７７】
このシールの製造は極めて単純で、従ってコスト効率がよい。一定の材料厚さを有する金属板層が、打ち抜き加工具中に挿入され、打ち抜き加工工程において、所望のすべり面９と外形とを有するシール層又はシールが形成される。このシールは、そのうえ、耐摩耗コーティングを単に追加的に備えることができる。
【００７８】
このシールすべり面の外形の全ては、図中に示されていない場合であっても、例えば、傾いて打ち抜き加工された段差、又は上側のただ１個の段差、又は下側の１個の段差、又は複数の凹部は、１個の打ち抜き加工工程において形成される。各すべり面は、横打ち抜き加工により厚くされ、該すべり面の所望の外形が、打ち抜き加工具の上側部分及び下側部分の形成によって達成される。打ち抜き加工具の上側部分及び下側部分の間にすべり面９が形成される空洞は、打ち抜き加工工程で完全に充填され、その結果として校正も同時に生じ、したがって、すべり面９が所望の外形及び厚さで常に製造される。本発明によるシール又はシール層の形成のための追加の支持は不必要である。また、追加の支持によって、比較的大きな打ち抜き加工力が必要となり、追加的空間が取られてしまうであろうから、追加の支持は望ましくもない。
【００７９】
本発明は、例示した典型的な実施の形態に限定されるものではなく、その代わりに、特に、打ち抜き加工された段差を有しない実施の形態、又は各場合に、上側及び下側にただ１個の段差をそれぞれ有する実施の形態も可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 燃焼室開口
２ ねじ開口
３ 流体線のための開口
４ シール領域
５ 支持領域
６ 開口
７ シール用金属板片の変形しない断面
８ 接続ウェブ
９ すべり面
１０ 段差
１１ シール縁
１２ 斜面
１３ 凹部
１４ エンジンブロック
１５ カラースリーブ
１６ スリーブカラー
１７ シリンダヘッド
１８ 打ち抜き加工具の上側部分
１９ 打ち抜き加工具の下側部分
２０ 打ち抜き加工具の上側部分及び下側部分の突起、爪ファスナー
２１ 空洞
２２ 斜面
２３ 水平部
２４ 外側の斜面
２５ 鉛直の領域
２６ 段差
２７ 凹部のための突起
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の支持領域（５）及び複数のシール領域（４）を有する金属製単層シール又は金属製多層シールのシール層において、
少なくとも１つの支持領域（５）及び１つのシール領域（４）が、金属板の元々の厚さに比べて大きな厚さを有する打ち抜き加工されたすべり面（９）により具体化されることを特徴とする単層シール又は多層シールのシール層。
【請求項２】
前記少なくとも１つのすべり面（９）は、横打ち抜き加工により、前記金属板の元々の厚さより大きな材料厚さを有することを特徴とする請求項１記載の単層シール又はシール層。
【請求項３】
前記少なくとも１つのすべり面（９）は、単一の打ち抜き加工工程により形成されたことを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項４】
少なくとも１つのすべり面（９）の上側及び／又は下側に、１つの段差（１０）が打ち抜き加工されることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項５】
前記打ち抜き加工された段差（１０）により、シール縁（１１）が形成されていることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項６】
少なくとも１つの相対的に薄いヒンジ点又は接続ウェブ（８）により、前記少なくとも１つのすべり面（９）と、前記シールの元々の表面との間に接合部が形成されていることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項７】
前記シール縁（１１）の変形は、前記すべり面に塗布されたコーティングの機能として具体化されることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項８】
前記すべり面（９）の前記上側及び前記下側に段差（１０）が形成される場合、これらの段差（１０）は、前記シール縁（１１）が平行になるように打ち抜き加工されることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項９】
前記すべり面（９）の前記上側及び前記下側に段差（１０）が形成される場合、これらの段差（１０）は、前記シール縁（１１）が平行にならないように打ち抜き加工されることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項１０】
前記段差（１０）は、面平行又は傾いた形状に打ち抜き加工されることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項１１】
１つのすべり面の前記支持領域（５）は、前記すべり面(９)の前記内側又は前記外側に配置されていることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項１２】
異なる材料厚さを有する支持領域（５）が各すべり面（９）の両面に設けられていることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項１３】
１つのすべり面（９）の非支持領域は、一面又は両面に凹部（１３）を有することを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項１４】
複数のすべり面（９）が、シール又はシール層毎に形成されているとき、前記すべり面は接続されかつ分岐することを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項１５】
前記シールは、少なくとも単一層のシリンダヘッドガスケット又はフランジシールであることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項１６】
前記シール又はシール層全体が、単一の打ち抜き加工工程で形成し得ることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項１７】
前記全シール又はシール層は、追加の機能のための追加の打ち抜き加工工程を用いて形成し得ることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項１８】
一定の材料厚さを有する金属板が中に挿入され、前記シール又はシール層の前記すべり面（９）が打ち抜き加工によって達成されることを特徴とする請求項１乃至１７の何れか１項記載のシール又はシール層を製造する方法。
【請求項１９】
前記すべり面（９）は単一の打ち抜き加工工程で形成されることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記すべり面は、横打ち抜き加工と垂直放出打ち抜き加工との組み合わせにより形成されることを特徴とする請求項１８又は１９記載の方法。
【請求項２１】
前記打ち抜き加工具は、前記打ち抜き加工工程の間、すべり面の領域の前記上側部分及び前記下側部分の間の空間が、最大の打ち抜き加工力が存在するときに、完全に充填されるために、上側部分及び下側部分を有していることを特徴とする請求項１８乃至２０の何れか１項記載の方法。
【請求項２２】
前記打ち抜き加工具の前記上側部分及び前記下側部分は、形成されるすべり面の両側に、突起又は爪ファスナー（２０）を有することを特徴とする請求項１８乃至２１の何れか１項記載の方法。
【請求項２３】
前記打ち抜き加工工程の後にコーティングが施されることを特徴とする請求項１８乃至２２の何れか１項記載の方法。
【請求項１】
複数の支持領域（５）及び複数のシール領域（４）を有する金属製単層シール又は金属製多層シールのシール層において、
少なくとも１つの支持領域（５）及び１つのシール領域（４）が、金属板の元々の厚さに比べて大きな厚さを有する打ち抜き加工されたすべり面（９）により具体化されることを特徴とする単層シール又は多層シールのシール層。
【請求項２】
前記少なくとも１つのすべり面（９）は、横打ち抜き加工により、前記金属板の元々の厚さより大きな材料厚さを有することを特徴とする請求項１記載の単層シール又はシール層。
【請求項３】
前記少なくとも１つのすべり面（９）は、単一の打ち抜き加工工程により形成されたことを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項４】
少なくとも１つのすべり面（９）の上側及び／又は下側に、１つの段差（１０）が打ち抜き加工されることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項５】
前記打ち抜き加工された段差（１０）により、シール縁（１１）が形成されていることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項６】
少なくとも１つの相対的に薄いヒンジ点又は接続ウェブ（８）により、前記少なくとも１つのすべり面（９）と、前記シールの元々の表面との間に接合部が形成されていることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項７】
前記シール縁（１１）の変形は、前記すべり面に塗布されたコーティングの機能として具体化されることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項８】
前記すべり面（９）の前記上側及び前記下側に段差（１０）が形成される場合、これらの段差（１０）は、前記シール縁（１１）が平行になるように打ち抜き加工されることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項９】
前記すべり面（９）の前記上側及び前記下側に段差（１０）が形成される場合、これらの段差（１０）は、前記シール縁（１１）が平行にならないように打ち抜き加工されることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項１０】
前記段差（１０）は、面平行又は傾いた形状に打ち抜き加工されることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項１１】
１つのすべり面の前記支持領域（５）は、前記すべり面(９)の前記内側又は前記外側に配置されていることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項１２】
異なる材料厚さを有する支持領域（５）が各すべり面（９）の両面に設けられていることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項１３】
１つのすべり面（９）の非支持領域は、一面又は両面に凹部（１３）を有することを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項１４】
複数のすべり面（９）が、シール又はシール層毎に形成されているとき、前記すべり面は接続されかつ分岐することを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項１５】
前記シールは、少なくとも単一層のシリンダヘッドガスケット又はフランジシールであることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項１６】
前記シール又はシール層全体が、単一の打ち抜き加工工程で形成し得ることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項１７】
前記全シール又はシール層は、追加の機能のための追加の打ち抜き加工工程を用いて形成し得ることを特徴とする前記請求項の少なくとも１項記載の単層シール又はシール層。
【請求項１８】
一定の材料厚さを有する金属板が中に挿入され、前記シール又はシール層の前記すべり面（９）が打ち抜き加工によって達成されることを特徴とする請求項１乃至１７の何れか１項記載のシール又はシール層を製造する方法。
【請求項１９】
前記すべり面（９）は単一の打ち抜き加工工程で形成されることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記すべり面は、横打ち抜き加工と垂直放出打ち抜き加工との組み合わせにより形成されることを特徴とする請求項１８又は１９記載の方法。
【請求項２１】
前記打ち抜き加工具は、前記打ち抜き加工工程の間、すべり面の領域の前記上側部分及び前記下側部分の間の空間が、最大の打ち抜き加工力が存在するときに、完全に充填されるために、上側部分及び下側部分を有していることを特徴とする請求項１８乃至２０の何れか１項記載の方法。
【請求項２２】
前記打ち抜き加工具の前記上側部分及び前記下側部分は、形成されるすべり面の両側に、突起又は爪ファスナー（２０）を有することを特徴とする請求項１８乃至２１の何れか１項記載の方法。
【請求項２３】
前記打ち抜き加工工程の後にコーティングが施されることを特徴とする請求項１８乃至２２の何れか１項記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【公表番号】特表２０１１−５２１１７７（Ｐ２０１１−５２１１７７Ａ）
【公表日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０８８０１（Ｐ２０１１−５０８８０１）
【出願日】平成２０年５月１６日（２００８．５．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５６０７７
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１３８１３２
【国際公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【出願人】（５１０３０１５３０）エスティーイー ゲゼルシャフト ファー ディクタングステクニック エムベーハー (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１６日（２００８．５．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５６０７７
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１３８１３２
【国際公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【出願人】（５１０３０１５３０）エスティーイー ゲゼルシャフト ファー ディクタングステクニック エムベーハー (1)
【Ｆターム（参考）】
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