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Hintergrund der Erfindung und Würdigung
des verwandten Stands der Technik
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Metalldichtung, welche
zwischen zwei Bauteilen, wie zum Beispiel einem Zylinderkopf und
einem Zylinderblock eines Motors, gehalten wird, um dazwischen abzudichten.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Metalldichtung,
welche einen abzudichtenden Fluiddruck zum Abdichten eines Oberflächendrucks
verwendet und exzellente Abdichteigenschaften aufweist.
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Eine
Zylinderkopfdichtung wird durch Kopfbolzen angezogen und dichtet
Fluide ab, wie zum Beispiel Verbrennungsgas, Öl, und Kühlwasser,
indem sie zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock (Zylinderkörper)
eines Automobilmotors gehalten wird.
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In
der Zylinderkopfdichtung wird ein Dichtungsring, welcher ein U-förmiger
Ring oder ein gefalteter Abschnitt ist, bei dem eine Metallstrukturplatte zurückgefaltet
ist, angeordnet, um ein Eindringen von Verbrennungsgas mit einer
hohen Temperatur und korrosiven Eigenschaften zwischen die Metallstrukturplatten
zu verhindern, und so verwendet, dass er zu einer Seite der Zylinderbohrung
vorspringt (beispielsweise wird auf die
japanische Patentveröffentlichung
(TOKKAI) Nr. 2006-132714 Bezug genommen).
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Jedoch,
im Falle des oben erwähnten Dichtungsrings, ist der Dichtungsring
um die Zylinderbohrung herum in einem Zustand des Haltens der Metallstrukturplatten
angeordnet, so dass das Dichtungsringbauteil direkt an den Zylinderkopf
und den Zylinderblock angrenzt, und eine Abdichtlinie an der innersten
Peripherieseite gebildet wird. Dementsprechend wird in einem aktuellen
Motorbauteil aus einer Aluminiumlegierung mit niedriger Härte,
welches zum leichten Zerkratzen neigt, ein Teil der Abdichtungslinie
zerkratzt, und die Abdichtungs leistung auf Grund des Kratzers verschlechtert,
so dass eine angemessene Abdichtungsleistung nicht erreicht werden
kann. Auch bei einer zurückfaltenden Anordnung grenzt zudem
der gefaltete Abschnitt direkt an den Zylinderkopf und den Zylinderblock
an und bildet die Abdichtungslinie an der innersten Peripherieseite,
so dass das oben erwähnte Problem auftreten kann.
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Die
Erfindung wurde gemacht, um die oben erwähnten Probleme
zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist
die Bereitstellung einer Metalldichtung, welche die Abdichtungsleistung
um eine vorgegebene Dichtungsbohrung herum verbessert, wie zum Beispiel
die Zylinderbohrung des Motors, wobei der Fluiddruck des Dichtziels
verwendet wird.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden
Beschreibung der Erfindung ersichtlich.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Um
die oben beschriebenen Aufgaben gemäß der vorliegenden
Erfindung zu lösen, umfasst eine Metalldichtung, bei der
zwei oder mehr Bleche von Metallstrukturplatten zwischen zwei abzudichtenden
Bauteilen gehalten werden, einen U-förmigen Ring, welcher
zur äußeren Peripherieseite zwischen zwei Blechen
der Metallstrukturplatten in einem der vorgegebenen Dichtbohrung
zugewandten Abschnitt vorspringt. Nach der Struktur öffnet,
wenn der Fluiddruck eines Dichtziels, wie zum Beispiel das Verbrennungsgas
eines Motors, erhöht wird, das in den U-förmigen
Ring eingedrungene Fluid den U-förmigen Ring, und die Metallstrukturplatten
werden an beiden Seiten, welche den U-förmigen Ring halten, zu
den Bauteilen gedrückt. Folglich wird es für das Fluid
des Dichtziels schwieriger, zwischen die Metallstrukturplatten einzudringen,
und der Fluiddruck des Dichtziels kann als abdichtender Oberflächendruck verwendet
werden, so dass sich die Abdichteigenschaften verbessern.
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In
der Metalldichtung kann ein Halbwulst, dessen Seite zur vorgegebenen
Dichtungsbohrung offen ist, in mindestens einem der zwei Bleche
der Metallstrukturplatten vorgesehen sein, und der U-förmige
Ring wird an der Innenseite des Halbwulsts angeordnet. Wenn der
Halbwulst vorgesehen ist, kann der U-förmige Ring leicht
angeordnet werden, und eine Abdichtlinie kann in einem ebenen Teil
an der Seite der vorgegebenen Dichtungsbohrung mit einer relativ
weiten Breite gebildet werden. Folglich kann ein Kratzer oder eine
Einkerbung des Motorbauteils kontrolliert und zusätzlich
zur Abdichtfunktion des Halbwulsts die Abdichteigenschaften weiter
verbessert werden.
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In
der Metalldichtung kann ein zur Außenseite vorspringender
Vollwulst in dem Seitenabschnitt der vorgegebenen Dichtungsbohrung
des Halbwulsts angeordnet werden. Nach der Struktur kann zusätzlich
zur Presskraft des Halbwulsts die Presskraft des Vollwulsts addiert
werden, so dass eine Abdichtungslinie mit einer starken Presskraft
gebildet werden kann.
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Des
Weiteren kann, gemäß der Metalldichtung, ein Dichtring
an der Innenseite des U-förmigen Rings angeordnet werden.
Nach der Struktur kann, sogar wenn die offene Seite des U-förmigen
Rings gedrückt wird, der Dichtring, wie zum Beispiel ein Drahtring
und dergleichen, verhindern, dass die offene Seite des U-förmigen
Rings zerdrückt wird. Daher ist es möglich, eine
Situation zu verhindern, bei der die offene Seite des U-förmigen
Rings zerdrückt wird und dadurch ein Spalt zwischen dem
U-förmigen Ring und den Metallstrukturplatten verursacht
wird, welche den U-förmigen Ring an der Seite der vorgegebenen
Dichtungsbohrung halten, so dass ein Eindringen des Fluids in den
Spalt verursacht wird. Daher können die Abdichteigenschaften
weiter verbessert werden.
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Nach
der erfindungsgemäßen Metalldichtung, da der zur äußeren
Peripherieseite vorspringende U-förmige Ring vorgesehen
ist, öffnet das in den U-förmigen Ring eindringende
Fluid den U-förmigen Ring, wenn der Fluiddruck des Dichtziels
erhöht wird, und drückt die Metallstrukturplatten,
welche den U-förmigen Ring an beiden Seiten halten, in
die Bauteilrichtung. Daher dringt das Fluid kaum zwischen den Metallstrukturplatten
ein, und der Fluiddruck kann zum Abdichten eines Oberflächendrucks
verwendet werden, so dass der abdichtende Oberflächendruck
erhöht wird, und die Abdichteigenschaften verbessert werden
können.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Teilquerschnittsansicht, welche eine Zylinderkopfdichtung nach
der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Teilquerschnittsansicht, welche die Zylinderkopfdichtung nach
der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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3 ist
eine Teilquerschnittsansicht, welche die Zylinderkopfdichtung nach
der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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4 ist
eine Teilquerschnittsansicht, welche die Zylinderkopfdichtung nach
der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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5 ist
eine Teilquerschnittsansicht, welche die Zylinderkopfdichtung nach
der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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6 ist
eine Teilquerschnittsansicht, welche die Zylinderkopfdichtung nach
der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt; und
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7 ist
eine Teilquerschnittsansicht, welche die Zylinderkopfdichtung nach
der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung und bevorzugte Ausführungsformen Nachfolgend
werden Metalldichtungen nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
als Beispiele von Zylinder kopfdichtungen mit Bezug auf die angehängten
Zeichnungen beschrieben. Im Übrigen sind 1, 2 schematisch
erklärende Ansichten, in denen die Dicken der Platten und
die Größen der vorgegebenen Dichtungsbohrung,
des gefalteten Abschnitts und der Wülste verschieden von
den tatsächlichen sind, so dass die Zylinderkopfdichtung
der Klarheit halber vergrößert ist.
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Die
Metalldichtung nach der Erfindung ist eine Zylinderkopfdichtung,
welche zwischen Motorbauteilen, wie zum Beispiel einem Zylinderkopf
und einem Zylinderblock (Zylinderkörper) eines Motors gehalten
wird, um Fluid, wie zum Beispiel Hochtemperatur- und Hochdruckverbrennungsgas
in einer Zylinderbohrung, und Kühlwasser oder Öl
in Durchgängen für das Kühlwasser oder
Kühlöl abzudichten.
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Die
Zylinderkopfdichtung wird aus mehreren Blechen der Metallstrukturplatten
(Metallplatten oder Substrate), aus weichem Stahl, ausgelassenem
rostfreien (ausgelassenem Material) oder rostfreiem Material (Federstahl)
hergestellt. Zudem wird die Zylinderkopfdichtung in einer Form produziert,
welche der Form des Motorbauteils entspricht, wie zum Beispiel dem
Zylinderblock, und ist mit einer Zylinderbohrung (Verbrennungskammerbohrung),
Fluidbohrung zum Zirkulieren von Kühlwasser oder Motoröl,
oder Bolzenbohrungen zum Anziehen von Kopfbolzen versehen.
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Eine
Zylinderkopfdichtung der ersten Ausführungsform der Erfindung
umfasst zwei Bleche von Metallplatten oder Metallstrukturplatten 10, 20 und
einen U-förmigen Ring, welcher zur äußeren
Peripherieseite vorspringt, wie in 1 gezeigt
ist. Die erste Metallstrukturplatte 10 und die zweite Metallstrukturplatte 20 sind
aus ausgelassenem rostfreien Stahl hergestellt, und der U-förmige
Ring 30 ist aus rostfreiem Federstahl hergestellt.
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In
der Peripherie der Zylinderbohrung 2 ist die erste Metallstrukturplatte 10 mit
einem Halbwulst 11 vorgesehen, dessen Zylinderbohrungsseite 2 offen
ist, und die zweite Metallstrukturplatte 20 ist mit einem
Halbwulst 21 versehen, dessen Zylinderbohrungsseite 2 offen
ist. Ein U-förmiger Ring 30, dessen äußere
Peripherieseite einen runden Abschnitt (gefalteten Abschnitt) 31 aufweist,
wird zwischen den oben genannten Halbwülsten 11, 21 angeordnet. Selbst
an einer Wasserbohrungsseite 3 ist im Übrigen
die erste Metallstrukturplatte 10 mit einem Halbwulst 12 versehen,
dessen Wasserbohrungsseite 3 offen ist, und die zweite
Metallstrukturplatte 20 ist mit einem Halbwulst 22 versehen,
dessen Wasserbohrungsseite 3 offen ist.
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Nach
der Struktur, wenn der Druck des Verbrennungsgases des Motors erhöht
wird, wirkt der Druck in eine Richtung, wobei der U-förmige
Ring 30 sich durch den Druck des in den U-förmigen
Ring 30 eintretenden Verbrennungsgases öffnet,
so dass die Metallstrukturplatten 10, 20, welche
den U-förmigen Ring an beiden Seiten halten, in die Richtungen
des Zylinderkopfs und des Zylinderblocks gedrückt werden.
Daher tritt das Verbrennungsgas kaum zwischen die Metallstrukturplatten 10, 20 ein
und der Druck des Verbrennungsgases kann zum Abdichten eines Oberflächendrucks
verwendet werden, so dass sich die Abdichteigenschaften verbessern.
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Zudem
kann der U-förmige Ring 30 wegen den Halbwülsten 11, 21 leicht
angeordnet werden, und die Abdichtlinie kann im ebenen Abschnitt
an der Seite der vorgegebenen Dichtungsbohrung mit einer relativ
weiten Breite gebildet werden, so dass ein Kratzer oder eine Einkerbung
des Motorbauteils kontrolliert werden kann. Ferner verbessern sich
die Abdichteigenschaften weiter, da die Abdichtfunktionen der Halbwülste 11, 21 addiert
werden.
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Eine
Zylinderkopfdichtung 1A der zweiten Ausführungsform
der Erfindung umfasst drei Bleche von Metallstrukturplatten 10A, 20A, 40 und
den zur äußeren Peripherieseite vorspringenden
U-förmigen Ring 30, wie in 2 gezeigt
ist. In der zweiten Ausführungsform wird die dritte Metallstrukturplatte 40 zwischen
der ersten Metallstrukturplatte 10 und der zweiten Metallstrukturplatte 20 in
der ersten Ausführungsform ge halten. Die zweite Ausführungsform
ist dieselbe wie die erste Ausführungsform, mit Ausnahme
der oben erwähnten Anordnung.
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Wenn
die dritte Metallstrukturplatte 40 angeordnet ist, kann
die Dicke der Dichtung 1A leicht eingestellt werden, so
dass der U-förmige Ring 30 leicht angeordnet werden
kann. Zudem müssen die Halbwülste 11, 21 nicht
in einer steil ansteigenden Weise bereitgestellt werden, so dass
die Halbwülste 11, 21 leicht den abdichtenden
Oberflächendruck einstellen können.
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Eine
Zylinderkopfdichtung 1B der dritten Ausführungsform
der Erfindung umfasst drei Bleche von Metallstrukturplatten 10B, 20B, 40B und
den zur äußeren Peripherieseite vorspringenden
U-förmigen Ring 30, wie in 3 gezeigt
ist. In der dritten Ausführungsform ist die zweite Metallstrukturplatte 20B an
der Peripherieseite der Zylinderbohrung 2 flach ausgebildet,
ohne dass der Halbwulst 21, wie im Falle der zweiten Ausführungsform,
in der zweiten Metallstrukturplatte 20A vorgesehen ist.
Zudem wird der U-förmige Ring 30 zwischen dem
Halbwulst 11 der ersten Metallstrukturplatte 10B und
dem flachen Abschnitt der zweiten Metallstrukturplatte 20B angeordnet.
Die dritte Ausführungsform weist dieselbe Struktur wie
die zweite Ausführungsform auf, mit Ausnahme der oben erwähnten
Struktur. In der dritten Ausführungsform wird, im Gegensatz
zur zweiten Ausführungsform, ein Halbwulst 11 verwendet,
so dass der Oberflächendruck der Abdichtlinie reduziert
werden kann.
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Bei
den Strukturen der ersten bis dritten Ausführungsformen
kann der Bohrungsoberflächendruck produziert werden, indem
ein Gasdruck verwendet wird. Jedoch kann ein hoher Oberflächendruck
nicht erwartet werden. Daher kann die Einkerbung in den Bohrungsabschnitt
des Motorbauteils aus einer Aluminiumlegierung reduziert werden.
Zudem können eine Nachgiebigkeit sowie eine Gasabdichtleistung verbessert
werden, da der Verbrennungsgasdruck verwendet werden kann. Folglich sind
die Strukturen besonders für einen Benzinmotor mit einem
offenen Zylinderkopf aus einer Aluminiumlegierung geeignet.
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Die
Zylinderkopfdichtungen 1C, 1D, 1E der vierten
bis sechsten Ausführungsform der Erfindung ist die Zylinderkopfdichtung
der ersten bis dritten Ausführungsform mit Vollwülsten 13, 23 an
der Seite der Zylinderbohrung 2 des Halbwulsts 11 der
ersten Metallstrukturplatten 10, 10A, 10B und
der Seite der Zylinderbohrung 2 des Halbwulsts 21 der
zweiten Metallstrukturplatten 20, 20A, in der
Zylinderkopfdichtung 1, 1A, 1B versehen,
wie in 4–6 gezeigt
ist. Indem die Abdichtlinie mit einem hohen abdichtenden Oberflächendruck
durch die Vollwülste 13, 23 gebildet
wird, können diese Dichtungen für einen Motor
mit einem hohen Verbrennungsgasdruck, wie zum Beispiel einen Dieselmotor,
verwendet werden.
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In
den Ausführungsformen in 4, 5 sind
im Übrigen die Vollwülste an beiden Seiten, der ersten
Metallstrukturplatten 10C, 10D und der zweiten
Metallstrukturplatten 20C, 20D, vorgesehen. Jedoch
kann auch nur eine der beiden Vollwülste 12, 23 vorgesehen
sein, und der abdichtende Oberflächendruck kann verringert
werden. Die Strukturen der Halbwülste 11, 21 oder
der Vollwülste 13, 23 werden nach dem
erforderlichen abzudichtenden Oberflächendruck ausgewählt.
In der Ausführungsform in 6 ist der
Vollwulst 13 auf der Metallstrukturplatte 10E vorgesehen.
Im Übrigen sind die Vollwülste 13, 23 vorstehend
anhand des kreisförmigen Wulsts der Querschnittsform erklärt
worden. Jedoch ist die Form des Wulsts in dieser Erfindung nicht
spezifisch eingeschränkt und die Querschnittsform kann
ein kreisförmiger Bogen, Sinus (Kosinus), Trapezoid, Dreieck (Bergform),
und so weiter sein.
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Zudem
ist eine Metalldichtung 1F der siebten Ausführungsform
mit einem Dichtring 50, wie zum Beispiel einem Drahtring,
an der Innenseite des U-förmigen Rings 30 in der
Metalldichtung 1 der ersten Ausführungsform versehen,
wie in 7 gezeigt ist. Nach der Struktur kann verhindert
werden, dass die offene Seite des U-förmigen Rings 30 durch
den Dichtring 50 zerdrückt wird, sogar wenn die
offene Seite des U-förmigen Rings gepresst wird. Daher
ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, bei der die offene
Seite des U-förmigen Rings 30 zerdrückt
wird und dadurch ein Spalt zwischen dem U-förmigen Ring 30 und
den Metallstrukturplatten 10, 20, welche den Ring 30 an
der Seite der vorgegebenen Dichtungsbohrung 2 halten, verursacht
wird, und es dem Gas ermöglicht wird, in den Spalt einzudringen.
Folglich können die Abdichteigenschaften weiter verbessert
werden.
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Im Übrigen
kann die Struktur, bei welcher der Dichtring 50, wie zum
Beispiel der Drahtring, an der Innenseite des U-förmigen
Rings 30 vorgesehen ist, auch in der zweiten bis sechsten
Ausführungsform ausgeführt werden, wobei die gleiche
Wirkung wie in der siebten Ausführungsform erreicht werden
kann.
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Die
Offenlegung der
japanischen
Patentanmeldung Nr. 2007-000583 , angemeldet am 5. Januar 2007,
ist in die Anmeldung aufgenommen.
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Obwohl
die Erfindung mit Bezug auf die spezifischen Ausführungsformen
erklärt wurde, ist die Erklärung veranschaulichend
und die Erfindung ist nur durch die angefügten Ansprüche
eingeschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-132714 [0003]
- - JP 2007-000583 [0034]