专利名称：平面垫圈，特别是气缸盖垫圈的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有密封片的平面垫圈，该垫圈具有至少一个由弹簧钢板制成的弹性金属板层，该金属板层具有至少一个在平面垫圈的使用条件下承受动态压力负荷且在其高度上可弹性变形的卷边。
背景技术：
下面借助气缸盖垫圈对本发明进行说明；但本发明也适用于至少基本上金属的平面垫圈，例如像设置在多缸内燃机的气缸盖与排气管之间的平面垫圈或者在工作中承受变换挤压力负荷、夹紧在部件表面之间的其他平面垫圈。
所谈到的卷边总体上是一种密封卷边，利用其环绕密封片(气态或者液态介质通过的)流体通孔进行密封。但卷边也可以是一种纯粹的支承卷边，它不是用于密封，而是在平面垫圈夹紧在部件密封面之间的情况下仅用于局部支承局部密封面(例如气缸盖的密封面)，例如US专利5427389的图1、3、5和6示出了这种支承卷边。
最后还要指出的是，该卷边可以是所谓的整卷边，但也可以是所谓的半卷边——整卷边横截面上具有基本圆弧形的造型，而半卷边则相当于一个倾斜的台。
工作中承受变换压力负荷的高弹性卷边面临的危险是，如果它通过比较高的压缩反复过强展平的话，卷边在较长的工作时间后由于裂纹形成而损坏。因此公知在其密封片具有唯一金属板层或者多个彼此涂层的金属板层的至少基本上金属的平面垫圈上，为卷边分配一个变形限制件，也就是所谓的止动件，通过其避免卷边在装入平面垫圈和工作时过分展平。在通过高弹性卷边例如环绕流体通孔进行密封的这种平面垫圈上，止动件具有例如板环的形状，设置在卷边旁边具有卷边的金属板层上并与卷边同样环绕流体通孔，其中，止动件的厚度小于卷边的高度，从而卷边以等于卷边工作区域(也就是等于振动高度)的尺寸凸出止动件。然而特别是在现代化的往复活塞式内燃机上，由其间夹紧气缸盖垫圈的气缸盖与发动机缸体限制的部件密封面的所谓密封间隙的宽度波动相当大，从而卷边的工作区域必须也相当大，以便使卷边在任何工作状态下均能满足其功能。
特别是对于气缸盖垫圈来说，垫圈制造商到目前对具有卷边的弹簧钢板层几乎仅使用按照欧洲标准EN 10088-2-1.4310奥氏体钢的弹簧钢板——这种钢除了碳、硅、锰和铬外含有至少6％的镍。
ElringKlinger AG公司现在令人惊异地发现，在卷边的工作区域其他尺寸相同而不降低卷边抗疲劳强度的情况下可以由此加大，即为弹簧钢板使用类似的钢材，它比按照欧洲标准EN 10088-2-1.4310钢材的镍稍低但锰略高，即欧洲标准EN 10088-2-1.4372的奥氏体钢。因此依据本发明在开头所述类型的平面垫圈中，弹簧钢板由按照欧洲标准EN10088-2-1.4372的奥氏体钢组成。由此在其他尺寸相同的情况下，例如在气缸盖垫圈上，密封卷边的工作区域可以1-2μm的数量级加大，这是一个从密封间隙宽度时间上的波动程度来说虽然显得很小但并非微不足道的数值。此外，通过本发明可以提高卷边的抗疲劳强度，确切地说是与具有相同大小工作区域的卷边相比。通过本发明因此不仅可以提高高弹性卷边的抗疲劳强度和/或加大工作区域，而且还可以降低开头所述类型平面垫圈所需的材料成本，因为镍是一种相当昂贵的合金元素，其含量低于按照欧洲标准EN 10088-2-1.4310的钢板——锰比镍明显便宜，从而尽管增加了依据本发明所使用的钢板的锰含量，但通过应用本发明可以降低平面垫圈的制造成本。
发明内容
在依据本发明平面垫圈的优选实施方式中，为具有至少一个卷边的钢板层使用抗拉强度符合强度等级C1300的冷轧钢板；特别是抗拉强度应处于1350-1500N/mm2之间，屈服点至少为1050N/mm2和通过标准确定的伸长率A80为5-22％。
在考虑到其特性情况下，特别优选依据本发明平面垫圈的钢材具有下列化学成分C 最大 0.15 ％Si最大 1.0 ％Mn 5.5-7.5 ％P 最大 0.045 ％S 最大 0.015 ％N 0.05-0.25 ％Cr 16.0-18.0 ％Ni 3.5-4.5 ％其余为Fe。
下面借助附图对本发明的其他特征进行探讨，该附图示出依据本发明平面垫圈一部分金属板层的剖面。
具体实施例方式
附图示出一部分金属板层10，从中冲压出仅部分示出的特别是圆形的孔12，该孔例如可以是气缸盖垫圈的燃烧室通孔。在金属板层10上压出一个作为整卷边构成的密封卷边14，确切地说是在与孔12的边缘12a相距的情况下，以及在孔边缘12a与卷边14之间金属板层10上设置一个板环并例如通过点焊固定在金属板层10上，该板环同时环形环绕孔12并构成一个止动件16，卷边14以相当于卷边14工作区域的尺寸A凸出卷边14。
在一种优选的实施方式中，金属板层10的钢材具有下列化学成分(其中仅列举除Fe之外的主要合金成分)CN Mn PS Si Cr Ni0.100.106.300.0280.00050.4616.403.90
权利要求
1.具有密封片的平面垫圈，该垫圈具有至少一个由弹簧钢板制成的弹性金属板层，该金属板层具有至少一个在平面垫圈的使用条件下承受动态压力负荷且在其高度上可弹性变形的卷边，其中，该弹簧钢板由按照欧洲标准EN 10088-2-1.4372的奥氏体钢组成。
2.按权利要求1所述的平面垫圈，其中，用于金属板层的钢板为抗拉强度符合强度等级C1300的冷轧钢板。
3.按权利要求1或2所述的平面垫圈，其中，钢材具有下列化学成分C最大 0.15 ％Si 最大 1.0 ％Mn 5.5-7.5 ％P最大 0.045 ％S最大 0.015 ％N 0.05-0.25 ％Cr 16.0-18.0 ％Ni 3.5-4.5 ％其余为Fe。
4.按权利要求1-3之一所述的平面垫圈，其中，卷边为整卷边。
5.按权利要求1-4之一所述的平面垫圈，其中，为卷边分配一个限制其展平的止动件。
全文摘要
具有密封片的平面垫圈，该垫圈具有至少一个由弹簧钢板制成的弹性金属板层，该金属板层具有至少一个在平面垫圈的使用条件下承受动态压力负荷且在其高度上可弹性变形的卷边，并且为了获得更大的卷边工作区域而不降低其抗疲劳强度，该弹簧钢板由按照欧洲标准EN 10088－2－1.4372的奥氏体钢组成。
文档编号F02F11/00GK1982759SQ20061016844
公开日2007年6月20日 申请日期2006年12月13日 优先权日2005年12月14日
发明者汉斯－彼得·维尔纳尔, 托比亚斯·迈克尔·格鲁勒, 彼得·申克, 沃尔夫冈·弗里茨, 乌尔里希·维尔兹, 马蒂亚斯·鲍尔, 托马斯·提芬巴克 申请人:爱尔铃克铃尔股份公司