-
Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Metalldichtung, wie beispielsweise eine Dichtung für einen Abgaskrümmer für einen Motor oder eine Zylinderkopfdichtung.
-
Bei der aus
DE 60 2004 003 653 T2 bekannten Metalldichtung weist eine Dichtungsplatte mehrere ringförmige Sicken auf.
-
Die
DE 198 09 755 A1 offenbart eine Zylinderkopfdichtung, die einen Randbereich aufweist, der benachbart zu einer Durchgangsöffnung verläuft. Ein elastisches Dichtelement ist außerhalb des Randbereichs angeordnet.
-
Aus der nachveröffentlichten
JP 2007-333 132 A ist eine Metalldichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt.
-
Wenn eine gemeinsame Oberfläche zwischen einem Abgaskrümmer und einem Abgasrohr für einen Fahrzeugmotor oder eine gemeinsame Oberfläche zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock (Zylinderkörper) abgedichtet wird, wird zwischen diesen Elementen eine Metalldichtung festgeklemmt, um eine Abdichtung gegen Verbrennungsgas, Kühlwasser und Schmieröl zu bieten.
-
Eine derartige Metalldichtung wird durch ein Entwurfsverfahren hergestellt, bei dem, hauptsächlich als Dichtungsmittel, eine Vollwulst mit einem vorspringenden Querschnitt und eine Halbwulst mit einem stufenartigen (kurbelartigen) Querschnitt nahe dem Umfang eines Dichtungsziellochs angeordnet werden. Davon kann die Halbwulst zu niedrigen Kosten hergestellt und leicht durch eine geringe Befestigungskraft abgedichtet werden, so dass sie für Benzinmotoren mit einer geringen Befestigungskraft im Vergleich zu Dieselmotoren häufig verwendet wird.
-
In Bezug auf die Metalldichtung mit dieser Halbwulst gibt es einen Fall, bei dem in der Dichtung für den Abgaskrümmer ein bei Betrachtung der Dichtung in der Draufsicht geradliniger Abschnitt erzeugt wird, in Abhängigkeit von der Form eines angebrachten Elements. Dieser geradlinige Abschnitt führt im Vergleich zu einem gekrümmten Abschnitt nachweislich zu einem Problem, wie beispielsweise Wasseraustritt oder Ölaustritt während des Motorbetriebs. Es wird allgemein davon ausgegangen, dass der Grund, aus dem der geradlinige Abschnitt leicht zu dem oben genannten Problem führt, darin liegt, dass sich eine Kriechrelaxation in dem geradlinigen Abschnitt der Halbwulst bei Betrieb eines Motors, in dem die Dichtung eingebaut ist, erhöht, so dass sich der Dichtungsoberflächendruck teilweise verringert.
-
Wenn die Halbwulst in einer Draufsicht eine gerade Linie bildet, weist die Halbwulst bei Ausdehnung des geradlinigen Teils im Vergleich zu der Vollwulst daher einen geringeren Widerstand gegen eine Druckkraft auf. Dementsprechend wird die Kriechrelaxation in dieser Halbwulst erzeugt, so dass die Dichtungsqualität nicht vollständig aufgebracht werden kann.
-
Für eine Lösung des oben genannten Problems werden Metalldichtungen, wie beispielsweise die in der Japanischen Patentveröffentlichung
JP 2004-92 475 A gezeigten, gebildet durch symmetrische Anordnung eines Halbwulstpaares in einer Dickenrichtung um ein Flüssigkeitsloch herum, welches im Wesentlichen in einer quadratischen oder einer rechteckigen Form ausgebildet ist. Außerdem sind Konturen von Eckteilen der Halbwülste in einer Form mit einem Radius ausgebildet, der größer ist als derjenige eines Eckteils des Flüssigkeitslochs. Insgesamt weisen die Metalldichtungen eine Form auf, die sich in einer gleichmäßigen Kreisform erstreckt. Um diese Art von Halbwülsten auszubilden, ist jedoch ein Raum um das Flüssigkeitsloch (Dichtungszielloch) herum erforderlich, so dass sie nicht praktikabel sind.
-
Da das Gewicht und die Größe eines Motors reduziert wurden, neigt andererseits selbst bei der Zylinderkopfdichtung ein Motorelement dazu, eine geringere Steifigkeit aufzuweisen, und das Verformungsvolumen des Zylinderkopfes, das durch Motorbetrieb wiederholt auftritt, hat sich erhöht. Dementsprechend erhöht sich auch eine Kraft, welche die Halbwulst komprimiert, so dass das ernste Problem eine Kriechrelaxation der Halbwulst ist.
-
Zusätzlich unterscheidet sich bei den Metalldichtungen der Spanndruck in Abhängigkeit von dem Abstand zur Spannschraubenbohrung, so dass der in den Halbwülsten erzeugte Dichtungsoberflächendruck ebenfalls ungleichmäßig ist. Infolgedessen tritt sporadisch die Kriechrelaxation auf.
-
Angesichts der oben beschriebenen Probleme wurde die vorliegende Erfindung so ausgelegt, dass die Metalldichtung die Kriechrelaxation in der um die Dichtungszielbohrung der Metalldichtung herum ausgebildeten Halbwulst verhindert. Außerdem verbreitert die Metalldichtung die Verteilung des in der Halbwulst erzeugten Oberflächendrucks und verhindert einen Kratzer an dem Element, das die Metalldichtung festklemmt, wodurch eine ausgezeichnete Dichtungsqualität sichergestellt wird.
-
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung der Erfindung ersichtlich.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die oben beschriebenen Aufgaben werden gelöst durch eine Metalldichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Metalldichtung ergeben sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 13.
-
Die Metalldichtung enthält ein abzudichtendes Loch bzw. eine Dichtungszielbohrung und eine die Dichtungszielbohrung umgebende Halbwulst. Die Metalldichtung ist mit einer Hilfsplatte bzw. einer Oberflächendruck-Hilfsplatte versehen, die Vertiefungen und Vorsprünge in Bezug auf eine Dickenrichtung innerhalb der Halbwulst bildet, um die gesamte Halbwulst herum oder in einem Teil des Umfangs der Halbwulst. Die Vertiefungen und die Vorsprünge sind nur relativ zu zumindest einer Seite der Standardlinie einer Platte der Oberflächendruck-Hilfsplatte erforderlich und sind nicht notwendigerweise relativ zu beiden Seiten erforderlich.
-
Gemäß der Struktur ist die die Vertiefungen und die Vorsprünge bildende Oberflächendruck-Hilfsplatte in Bezug auf die Dickenrichtung angeordnet, so dass die Komprimierbarkeit der Halbwulst aufgrund einer elastischen Wirkung durch die Vertiefungen und die Vorsprünge der Oberflächendruck-Hilfsplatte erhöht und die Kriechrelaxation der Halbwulst verhindert werden kann.
-
Außerdem treffen Elemente, die auf beiden Seiten der Metalldichtung angeordnet sind und an die Halbwulst anstoßen, von einer Fläche nahe einer schmalen Linie bis zu einer Fläche einer breiten Oberfläche auf einen Eckteil der Halbwulst. Zusätzlich kann der Höchstwert des Oberflächendrucks herabgesetzt werden, und der Oberflächendruck kann reduziert werden, und der auf der Halbwulst erzeugte Oberflächendruck, insbesondere der an dem Eckteil der Halbwulst erzeugte Oberflächendruck, kann reduziert werden. Dementsprechend kann ein Kratzer an einem Element, das die Metalldichtung festklemmt, verhindert werden, und eine ausgezeichnete Dichtungsqualität kann sichergestellt werden.
-
Außerdem ist bei der Metalldichtung die Richtung von oberen Abschnitten bzw. oberen Teilen der Vertiefungen und der Vorsprünge der Oberflächendruck-Hilfsplatte eine Richtung, welche die Halbwulst um die gesamte Halbwulst herum oder einen Teil des Umfangs der Halbwulst herum schneidet. Mit einer derartigen Struktur kann die elastische Wirkung aufgrund der Vorsprünge und Vertiefungen der Oberflächendruck-Hilfsplatte effizienter genutzt werden als die Struktur, bei der die Richtung der oberen Teile der Vertiefungen und der Vorsprünge parallel zu der Halbwulst angeordnet ist.
-
Die Vertiefungen und die Vorsprünge der Oberflächendruck-Hilfsplatte können als eine gerade Linie ausgebildet sein, wie beispielsweise ein Trapezoid, oder als eine gekrümmte Linie, wie beispielsweise eine Kreisform oder eine Sinusform. Außerdem können die Vertiefungen und die Vorsprünge als eine Stufe oder mehrere Stufen ausgebildet sein und können in Bezug auf die Dickenrichtung liniensymmetrisch sein oder nicht. Zusätzlich können in Bezug auf die Umfangsrichtung der Dichtungszielbohrung die Vertiefungen und die Vorsprünge in einem kontinuierlichen Wellenmuster ausgebildet und um die gesamte Dichtungszielbohrung herum vorgesehen sein oder nur in einem Teil ausgebildet sein, in dem eine Oberflächendruckanpassung erforderlich ist. Außerdem können Formen und Größen der Vertiefungen und der Vorsprünge auch in der Umfangsrichtung der Dichtungszielbohrung entsprechend dem Grad der Oberflächendruckanpassung verändert werden. Darüber hinaus kann die Oberflächendruck-Anpassungsplatte selbst um die gesamte Dichtungszielbohrung herum angeordnet sein oder nur in einem Teil angeordnet sein, in dem die Oberflächendruckanpassung erforderlich ist.
-
Detaillierte Strukturen des Halbwulstteils der Metalldichtung sehen wie folgt aus. In der ersten Struktur sind eine erste Metallplatte und eine zweite Metallplatte, die jeweils die Halbwülste bilden, welche die Dichtungszielbohrung umgeben und sich außerhalb in einer von der Dichtungszielbohrung weg führenden Richtung ausdehnen, symmetrisch angeordnet und klemmen eine mittlere Platte innerhalb von flachen Teilen auf der Innenumfangsseite bzw. inneren flachen Abschnitten (Dichtungszielbohrungsseite der Halbwülste) fest. Außerdem ist eine Oberflächendruck-Hilfsplatte, welche die Vertiefungen und die Vorsprünge in Bezug auf die Dickenrichtung bildet, auf der Außenumfangsseite der mittleren Platte und in den Halbwülsten zwischen schrägen Teilen der Halbwülste und flachen Teilen auf der Außenumfangsseite bzw. äußeren flachen Abschnitten der schrägen Teile angeordnet. In der zweiten Struktur werden die mittlere Platte und die Oberflächendruck-Hilfsplatte von der gleichen Platte wie in der ersten Struktur gebildet. In der dritten Struktur wird auf die mittlere Platte verzichtet, und die flachen Teile auf den Innenumfangsseiten der Halbwülste der ersten Metallplatte und der zweiten Metallplatte stoßen in der ersten Struktur aneinander.
-
In der vierten Struktur sind die erste Metallplatte, welche die Halbwulst bildet, die die Dichtungszielöffnung umgibt und nach sich außen in der von der Dichtungszielbohrung weg führenden Richtung erstreckt, die in dem flachen Teil auf der Innenumfangsseite der Halbwulst angeordnete mittlere Platte, die Oberflächendruck-Hilfsplatte, welche die Vertiefungen und die Vorsprünge bildet, die auf der Außenumfangsseite und innerhalb der Halbwulst zwischen dem schrägen Teil der Halbwulst und dem flachen Teil auf der Außenumfangsseite des schrägen Teils angeordnet sind, sowie die flache zweite Metallplatte laminiert. In der fünften Struktur werden die mittlere Platte und die Oberflächendruck-Hilfsplatte von der gleichen Platte gebildet wie in der vierten Struktur.
-
Statt die Oberflächendruck-Hilfsplatte zwischen dem schrägen Teil und dem flachen Teil der Halbwulst anzuordnen, kann die Oberflächendruck-Hilfsplatte darüber hinaus auf der Außenumfangsseite des schrägen Teils und innerhalb des flachen Teils auf der Außenumfangsseite der Halbwulst angeordnet sein. In diesem Fall ist die Oberflächendruck-Abschwächungswirkung am Eckteil der Halbwulst eher gering. Jedoch kann die Elastizität der Halbwulst durch die Elastizität der Oberflächendruck-Hilfsplatte erhöht werden, so dass zu erwarten ist, dass die Kriechrelaxation verhindert wird.
-
Außerdem schließt eine Metalldichtung, bei der die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, eine Metalldichtung wie beispielsweise eine Dichtung für einen Abgaskrümmer für einen Motor oder eine Zylinderkopfdichtung ein. Diese Metalldichtungen können die oben genannte große Wirkung aufweisen. Jedoch ist die Metalldichtung nicht auf die oben genannten Dichtungen beschränkt und kann lediglich eine Metalldichtung sein, welche die Dichtungszielbohrung abdichtet.
-
Gemäß der erfindungsgemäßen Metalldichtung kann die Kriechrelaxation in der die Dichtungszielbohrung der Metalldichtung umgebenden Halbwulst verhindert werden, und ein Kratzer an einem Element, das die Metalldichtung festklemmt, kann verhindert werden durch Verbreiterung der Verteilung des in der Halbwulst erzeugten Oberflächendrucks, so dass eine ausgezeichnete Dichtungsqualität sichergestellt werden kann.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine schematische Draufsicht einer Metalldichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand der Metalldichtung gemäß der ersten Ausführungsform ohne eine erste Metallplatte von 1 zeigt;
-
3 ist eine schematische Schnittansicht der Metalldichtung gemäß der ersten Ausführungsform entlang Linie 3-3 von 1;
-
4 ist eine schematische Schnittansicht der Metalldichtung gemäß der ersten Ausführungsform entlang Linie 4-4 von 1;
-
5 ist eine 4 ähnliche schematische Schnittansicht bei komprimierter Metalldichtung;
-
6 ist eine schematische Draufsicht, die ein Beispiel einer Richtung von oberen Teilen von Vertiefungen und Vorsprüngen einer Oberflächendruck-Hilfsplatte zeigt;
-
7 ist eine schematische Draufsicht eines weiteren Beispiels einer Richtung der oberen Teile der Vertiefungen und der Vorsprünge der Oberflächendruck-Hilfsplatte;
-
8 ist eine 3 ähnliche schematische Schnittansicht der Metalldichtung gemäß der zweiten Ausführungsform;
-
9 ist eine schematische perspektivische Fragmentansicht der Metalldichtung gemäß der zweiten Ausführungsform;
-
10 ist eine 3 ähnliche schematische Schnittansicht der Metalldichtung gemäß der dritten Ausführungsform;
-
11 ist eine 3 ähnliche schematische Schnittansicht der Metalldichtung gemäß der vierten Ausführungsform;
-
12 ist eine schematische perspektivische Fragmentansicht der Metalldichtung gemäß der vierten Erfindung;
-
13 ist eine 3 ähnliche schematische Schnittansicht der Metalldichtung gemäß der fünften Ausführungsform;
-
14 ist eine schematische perspektivische Fragmentansicht der Metalldichtung gemäß der fünften Ausführungsform;
-
15 ist eine schematische Ansicht eines ersten Beispiels von Vertiefungen und Vorsprüngen einer Oberflächendruck-Anpassungsplatte;
-
16 ist eine schematische Ansicht eines zweiten Beispiels der Vertiefungen und der Vorsprünge der Oberflächendruck-Anpassungsplatte;
-
17 ist eine schematische Ansicht eines dritten Beispiels der Vertiefungen und der Vorsprünge der Oberflächendruck-Anpassungsplatte;
-
18 ist eine schematische Ansicht eines vierten Beispiels der Vertiefungen und der Vorsprünge der Oberflächendruck-Anpassungsplatte;
-
19 ist eine schematische Ansicht eines fünften Beispiels der Vertiefungen und der Vorsprünge der Oberflächendruck-Anpassungsplatte;
-
20 ist eine 3 ähnliche schematische Schnittansicht der Metalldichtung gemäß der ersten Ausführungsform mit einer anderen Position der Oberflächendruck-Anpassungsplatte;
-
21 ist eine 3 ähnliche schematische Schnittansicht der Metalldichtung gemäß der zweiten Ausführungsform mit der anderen Position der Oberflächendruck-Anpassungsplatte;
-
22 ist eine 3 ähnliche schematische Schnittansicht der Metalldichtung gemäß der dritten Ausführungsform mit der anderen Position der Oberflächendruck-Anpassungsplatte;
-
23 ist eine 3 ähnliche schematische Schnittansicht der Metalldichtung gemäß der vierten Ausführungsform mit der anderen Position der Oberflächendruck-Anpassungsplatte; und
-
24 ist eine 3 ähnliche schematische Schnittansicht der Metalldichtung gemäß der fünften Ausführungsform mit der anderen Position der Oberflächendruck-Anpassungsplatte.
-
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
-
Nachfolgend wird eine Metalldichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
-
1 bis 24 sind schematische erläuternde Ansichten, in denen Größen einer Dichtungszielbohrung, Schraublöcher und Halbwülste, Breiten einer mittleren Platte und einer Oberflächendruck-Hilfsplatte und Dicken einer Metallplatte, mittleren Platte und der Oberflächendruck-Hilfsplatte sowie Größen von Vertiefungen und Vorsprüngen sich von den tatsächlichen unterscheiden und aus Veranschaulichungsgründen vergrößert sind. Außerdem wird nachfolgend aus Gründen der Vereinfachung die Dichtungszielbohrung als eine Dichtungszielbohrung erläutert. Die vorliegende Erfindung kann jedoch selbst dann angewendet werden, wenn mehrere Arten von Dichtungszielbohrungen wie beispielsweise Gaszirkulationslöcher, Verbrennungskammerlöcher (Bohrlöcher), Wasserlöcher oder Öllöcher jeweils in Mehrzahl vorgesehen sind, wie beispielsweise eine Dichtung für einen Abgaskrümmer für einen Mehrzylindermotor oder eine Zylinderkopfdichtung. Die folgenden Begriffe „außerhalb” und „innerhalb” beziehen sich auf eine Dickenrichtung der Dichtung, und die horizontale Richtung der Dichtung ist als eine „Außenumfangsseite” und eine „Innenumfangsseite” beschrieben.
-
Wie in 1 gezeigt, ist die Metalldichtung 1 der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aus mehreren Metallplatten (Metallverbundplatten) gebildet, die aus Weichstahl, geglühtem rostfreiem (geglühtem Material) oder rostfreiem Material (Federstahl) gefertigt sind. Außerdem ist Metallplatte 1 in einer Form hergestellt, die der Form eines Elements entspricht, das die Metalldichtung 1 festklemmt, und mit einer Dichtungszielbohrung 2 und Schraublöchern 3 zum Einführen von Spannschrauben versehen.
-
In der ersten in 1 bis 5 gezeigten Ausführungsform weist diese Metalldichtung 1 eine erste Metallplatte 10 und eine symmetrisch angeordnete zweite Metallplatte 20 auf, die eine mittlere Platte 40 festklemmen. Außerdem ist eine in Bezug auf eine Dickenrichtung der Metalldichtung 1 Vertiefungen und Vorsprünge bildende Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 auf der Außenumfangsseite der mittleren Platte 40 und innerhalb zwischen schrägen Teilen 11b, 21b von Halbwülsten 11, 21 und flachen Teilen 11c, 21c auf der Außenumfangsseite angeordnet. Genauer ist ein Innenumfangsseitenende der Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 innerhalb der schrägen Teile 11b, 21b angeordnet.
-
Zum Beispiel sind die erste Metallplatte 10 und die zweite Metallplatte 20 aus Weichstahl oder geglühtem rostfreiem Material (geglühtem Material) gefertigt und mit der Dichtungszielbohrung 2 und den Schraublöchern 3, welche die Dichtungszielbohrung 2 umgeben, versehen. Außerdem stellen die erste Metallplatte 10 beziehungsweise die zweite Metallplatte 20 die Halbwülste 11, 21 bereit, welche die Dichtungszielbohrung 2 umgeben und sich außerhalb in Bezug auf die Dickenrichtung der Dichtung in einer von der Dichtungszielbohrung 2 weg führenden Richtung erstrecken. Außerdem sind die erste Metallplatte 10 und die zweite Metallplatte 20 symmetrisch angeordnet, wobei sie die mittlere Platte 40 festklemmen.
-
Die mittlere Platte 40 ist aus Weichstahl, geglühtem rostfreiem (geglühtem Material) oder rostfreiem Material (Federstahl) gefertigt und, wie in 2 gezeigt, in einer Ringform (Kreisförmigkeit) um die Dichtungszielbohrung 2 herum angeordnet. Wie in 3 gezeigt, ist ein Innenumfangsseitenende 40a, das der Dichtungszielbohrung 2 zugewandt ist, innerhalb von flachen Teilen 11a, 21a auf der Innenumfangsseite (Seite von Dichtungszielbohrung 2) der Halbwülste 11, 21 angeordnet. Die mittlere Platte 40 verhindert, dass Flüssigkeit zwischen den Halbwülsten 11, 21 eintritt, und passt eine Dicke an. Daher ist die mittlere Platte 40 in einer Lage einer ringförmigen kontinuierlichen Platte in einer Umfangsrichtung ausgebildet.
-
Wie in 2 gezeigt, ist die Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 in einer Ringform angeordnet und bildet, wie in 4, 5 gezeigt, die Vertiefungen und die Vorsprünge in Bezug auf die Dickenrichtung. Die Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 weist relativ zu einer Kompressionsrichtung der Halbwülste 11, 21 der Metalldichtung 1 eine Elastizität auf. Wenn die Halbwülste 11, 21 wie in 5 gezeigt komprimiert sind, stößt die Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 an die schrägen Teile 11b, 21b der Halbwülste 11, 21 und stellt einen Abdämpfungseffekt bereit, wodurch der Oberflächendruck der Halbwülste 11, 21 angepasst wird.
-
Die Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 ist aus rostfreiem Material (Federstahl) und dergleichen gefertigt, und die Vertiefungen und die Vorsprünge können, wie in 4, 12, 15, 16 gezeigt, mit geraden Linien, wie beispielsweise einem Trapezoid, ausgebildet sein. Jedoch können die Vertiefungen und die Vorsprünge, wie in 9, 14, 17, 18, 19 gezeigt, mit gekrümmten Linien, wie beispielsweise einer Kreisform oder einer Sinusform, ausgebildet sein. Zusätzlich können die Vertiefungen und die Vorsprünge, wie in 4, 5, 9, 12, 14, 15, 17, 18 gezeigt, von einer einzelnen Stufe gebildet werden oder, wie in 16, 19 gezeigt, von mehreren Stufen gebildet werden. Darüber hinaus können die Vertiefungen und die Vorsprünge in Bezug auf die Dickenrichtung axialsymmetrisch sein oder nicht.
-
Außerdem können die Vertiefungen und die Vorsprünge in Bezug auf die Umfangsrichtung der Dichtungszielbohrung 2 in einem kontinuierlichen Wellenmuster ausgebildet und um die gesamte Dichtungszielbohrung 2 herum vorgesehen sein, oder in einem kontinuierlichen Wellenmuster, einem einzelnen Vorsprung oder einer einzelnen Vertiefung ausgebildet sein, und die Vertiefungen und die Vorsprünge können nur in einem Teil ausgebildet sein, in dem eine Oberflächendruckanpassung erforderlich ist. Außerdem können Formen und Größen der Vertiefungen und der Vorsprünge auch entsprechend dem Grad der Oberflächendruckanpassung verändert werden. Darüber hinaus kann die Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 selbst um die gesamte Dichtungszielbohrung 2 herum angeordnet sein oder nur in dem Teil angeordnet sein, in dem die Oberflächendruckanpassung erforderlich ist. Im Grunde brauchen die Vertiefungen und die Vorsprünge nur eine geeignete Elastizität in Bezug auf die Kompressionsrichtung der Metalldichtung aufzuweisen, um keine Kriechrelaxation zu verursachen. Die Vertiefungen und die Vorsprünge können leicht durch einen Pressprozess und dergleichen ausgebildet werden.
-
Außerdem ist, wie in 6 gezeigt, die Richtung von oberen Teilen 30a der Vertiefungen und der Vorsprünge der Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 eine Richtung, welche die Halbwülste 11, 21 schneidet, bevorzugt im Winkel von 80 bis 100°, noch bevorzugter 90° (senkrecht), so dass eine elastische Wirkung durch die Vertiefungen und die Vorsprünge der Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 im Vergleich zu dem Fall, bei dem die oberen Teile der Vertiefungen und der Vorsprünge parallel zu den Halbwülsten 11, 21 angeordnet sind, effizienter genutzt werden kann. Außerdem kann, wenn die oberen Teile der Vertiefungen und der Vorsprünge in der Schnittrichtung angeordnet sind, ein sehr schmaler (linearer) Schlag auf die Eckteile der Halbwülste 11, 21 zu einem breiten (planaren) Schlag gemacht werden durch das Anstoßen-Lassen der Vertiefungen und der Vorsprünge der Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 an die schrägen Teile 11b, 21b der Halbwülste 11, 21, so dass der lokale Oberflächendruck verringert werden kann. Infolgedessen kann verhindert werden, dass ein Stoßteil in einem Element, in dem die Halbwülste 11, 21 anstoßen, zerkratzt wird.
-
Wie in 7 gezeigt, kann, wenn die Richtung der oberen Teile 30a der Vertiefungen und der Vorsprünge in einer Richtung gefertigt ist, im Vergleich zu dem Fall, bei dem die oberen Teile 30a der Vertiefungen und der Vorsprünge in der Richtung angeordnet sind, welche die Halbwülste 11, 21 schneidet, ein gleichmäßig verteilter Oberflächendruck in der Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 nicht erreicht werden. Jedoch können die Vertiefungen und die Vorsprünge in diesem Fall leichter hergestellt werden, da sie vereinfacht sind.
-
Im Hinblick auf die Anordnung der Schnittrichtung ändert sich die Oberflächendruckanpassung selbst durch einen Schnittwinkel, so dass, wenn der Schnittwinkel durch eine erforderliche Kompressionselastizität (Federkraft) verändert wird, eine präzise Oberflächendruckanpassung erreicht werden kann. Genauer ist in einem Teil des Umfangs der Halbwülste 11, 21 oder um die gesamten Halbwülste 11, 21 herum die Richtung der oberen Teile der Vertiefungen und der Vorsprünge der Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 die Richtung, welche die Halbwülste 11, 21 schneidet. Wenn die Richtung der oberen Teile der Vertiefungen und der Vorsprünge der Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 die Richtung ist, welche die Halbwülste 11, 21 um die gesamten Halbwülste 11, 21 herum schneidet, zum Beispiel, wenn die Dichtungszielbohrung 2 ein Kreis ist, sind die oberen Teile (Täler und Berge) der Vertiefungen und der Vorsprünge radial angeordnet.
-
Außerdem kann die Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 in einer Umfangsrichtung der Dichtungszielbohrung 2 als ein kontinuierlicher Ring ausgebildet sein. Da jedoch die Funktion ist, den Oberflächendruck anzupassen, braucht die Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 nicht notwendigerweise in einem kontinuierlichen integralen Teil um die gesamte Umfangsrichtung herum vorgesehen zu sein, und mehrere geteilte Lagen von Oberflächendruck-Hilfsplatten 30 können so angeordnet sein, dass sie einander berühren oder können getrennt nur in Teilen angeordnet sein, in denen die Oberflächendruckanpassung erforderlich ist. Genauer sind in dem Teil des Umfangs der Halbwülste 11, 21 oder um die gesamten Halbwülste 11, 21 herum die Oberflächendruck-Hilfsplatten 30, welche die Vertiefungen und Vorsprünge im Hinblick auf die Dickenrichtung bilden, innerhalb der Halbwülste 11, 21 angeordnet.
-
Gemäß der Struktur kann der Grad der Oberflächendruckanpassung mit oder ohne die Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 geändert werden durch Änderungen von Form und Größe (Höhe, Breite und so weiter) der Vertiefungen und der Vorsprünge, einer Länge der oberen Teile der Vertiefungen und der Vorsprünge (Breite der Oberflächendruck-Hilfsplatte 30) oder eines Schnittwinkels zwischen der Richtung der oberen Teile der Vertiefungen und der Vorsprünge und den Halbwülsten 11, 21. Dementsprechend kann der Oberflächendruck leicht sehr präzise angepasst werden.
-
Wie in 8, 9 gezeigt, unterscheidet sich die Metalldichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung von der Metalldichtung gemäß der ersten Ausführungsform, da die mittlere Platte 40 und die Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 in einer Lage von Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 ausgebildet sind. Die übrige Struktur der Metalldichtung der zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie die der Metalldichtung der ersten Ausführungsform. Wie in 9 gezeigt, ist die Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 so gefertigt, dass sie auf der Innenumfangsseite flach ist und auf der Außenumfangsseite gekrümmte Vertiefungen und Vorsprünge bildet.
-
In der zweiten Ausführungsform hat die gleiche Platte sowohl die Funktion der mittleren Platte 40, die für eine Dichtungswirkung erforderlich ist, als auch die der Oberflächendruck-Hilfsplatte 30, die für eine elastische Wirkung erforderlich ist. Dementsprechend kann ein Material nicht separat verwendet werden. Jedoch kann die zweite Ausführungsform im Vergleich zu der ersten Ausführungsform leichter hergestellt werden, da auf mittlere Platte 40 verzichtet wird und sich eine Breite der Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 erhöht.
-
Wie in 10 gezeigt, unterscheidet sich die Metalldichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung von der Metalldichtung gemäß der ersten Ausführungsform, da auf die mittlere Platte 40 verzichtet wird. Die übrige Struktur der dritten Ausführungsform ist die gleiche wie bei der Metalldichtung der ersten Ausführungsform. Aufgrund einer derartigen Struktur kann die Dichtungsqualität durch die mittlere Platte 40 nicht verbessert werden. Jedoch kann die Metalldichtung der dritten Ausführungsform das Gewicht und die Größe reduzieren und leichter hergestellt werden als die Metalldichtung der ersten Ausführungsform.
-
Wie in 11, 12 gezeigt, laminiert die Metalldichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung die erste Metallplatte 10, die die Halbwulst 11 bildet, welche die Dichtungszielbohrung 2 umgibt und sich außerhalb in der von der Dichtungszielbohrung 2 weg führenden Richtung erstreckt, die auf der Innenumfangsseite der Halbwulst 11, das heißt innerhalb des flachen Teils 11a auf der Seite der Dichtungszielbohrung 2, angeordnete mittlere Platte 40, die Oberflächendruck-Hilfsplatte 30, welche die Vertiefungen und die Vorsprünge bildet und die auf der Außenumfangsseite und innerhalb der Halbwulst 11 zwischen dem schrägen Teil 11b der Halbwulst 11 und dem flachen Teil 11c auf der Außenumfangsseite angeordnet ist, sowie die flache zweite Metallplatte 20. Die Metalldichtung der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von der Metalldichtung der ersten Ausführungsform, da auf der zweiten Metallplatte 20 die Halbwulst 21 nicht ausgebildet ist.
-
Die Metalldichtung der vierten Ausführungsform ist für den Fall geeignet, dass eine Kompressionstransformationsgröße aufgrund der Wulst im Vergleich zu der Metalldichtung der ersten Ausführungsform klein ist, wodurch Materialien eingespart und das Gewicht und die Größe reduziert werden. Außerdem kann die Dicke der Dichtung reduziert werden.
-
Wie in 13, 14 gezeigt, unterscheidet sich die Metalldichtung gemäß der fünften Ausführungsform von der Metalldichtung gemäß der vierten Ausführungsform, da die mittlere Platte 40 und die Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 von einer Lage von Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 gebildet werden. Die übrige Struktur der Metalldichtung der fünften Ausführungsform ist die gleiche wie bei der Metalldichtung der vierten Ausführungsform. In 14 sind die Vertiefungen und die Vorsprünge der Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 so gefertigt, dass sie auf der Innenumfangsseite flach sind und auf der Außenumfangsseite nur auf einer Seite der Seite der Halbwulst 11 gekrümmte Vorsprünge aufweisen.
-
Außerdem ist in 20 bis 24 bei der Metalldichtung gemäß der ersten bis fünften Ausführungsform die Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 innerhalb des flachen Teils 11c (21c) auf der Außenumfangsseite der Halbwulst 11 (21) angeordnet, statt die Oberflächendruck-Hilfsplatte innerhalb zwischen dem schrägen Teil 11b (21b) der Halbwulst 11 (21) und dem flachen Teil 11c (21c) auf der Außenumfangsseite anzuordnen. In diesem Fall ist die Oberflächendruck-Abschwächungswirkung am Eckteil der Halbwulst 11 (21) gering. Jedoch kann die Elastizität der Halbwulst 11 (21) durch die Elastizität der Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 erhöht werden, so dass eine Kriechrelaxation der Halbwulst 11 (21) verhindert werden kann.
-
Gemäß der Metalldichtung 1 mit der oben genannten Struktur ist die Oberflächendruck-Hilfsplatte 30, welche die Vertiefungen und die Vorsprünge bildet, in Bezug auf die Dickenrichtung angeordnet, so dass eine Kriechrelaxation der Halbwulst durch Nutzung der elastischen Wirkung aufgrund der Vertiefungen und der Vorsprünge der Oberflächendruck-Hilfsplatte 30 verhindert werden kann. Außerdem kann der in der Halbwulst 11 (21) erzeugte Oberflächendruck, insbesondere eine in dem Eckteil der Halbwulst 11 (21) erzeugte Kraft, abgeschwächt werden, so dass verhindert werden kann, dass das Element, das die Metalldichtung 1 festklemmt, zerkratzt wird, wodurch eine ausgezeichnete Dichtungsqualität sichergestellt wird.
