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Hintergrund
der Erfindung und Würdigung des verwandten Stands der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine mehrschichtige Dichtung, wie
eine Zylinderkopfdichtung, welche zwischen einem Zylinderkopf und
einem Zylinderblock eines Motors gehalten wird und dazwischen abdichtet,
oder eine Abgaskrümmerdichtung, welche zwischen einem Abgaskrümmer
und einem Abgasrohr gehalten wird und dazwischen abdichtet.
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In
einem Automotor wird die geschichtete Dichtung, wie die Zylinderkofpdichtung
oder die Abgaskrümmerdichtung verwendet. Die Zylinderkopfdichtung
wird zwischen Motorelementen gehalten, wie dem Zylinderkopf und
dem Zylinderblock (Zylinderkörper) und dergleichen, durch
Kopfbolzen befestigt, und dichtet ein Fluid, wie Verbrennungsgas, Öl, Kühlwasser
und dergleichen, ab. Die Abgaskrümmerdichtung wird zwischen
dem Abgaskrümmer und dem Abgassrohr gehalten und dichtet
das Verbrennungsgas ab.
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Andererseits
enthält die mehrschichtige Dichtung zweite abzudichtende Öffnungen,
wie Bolzenöffnungen und dergleichen, zum Anbringen der mehrschichtigen
Dichtung an ein Motorelement neben hauptsächlich abzudichtenden Öffnungen,
wie Zylinderbohrungen und dergleichen. Nach einer herkömmlichen
Technologie wurde das Motorelement aus Gusseisen hergestellt, so
dass eine Befestigungskraft ansteigen konnte, ohne die abzudichtenden Öffnungen
zu verformen. Ferner waren der Druck des Verbrennungsgases des Motors
relativ niedrig und die Abdichtungserfordernisse gering, so dass
sogar das Abdichten um die Bolzenöffnungen keine besonderen
Probleme aufwies.
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In
letzter Zeit wird jedoch wegen eines leichten und Hochleistungsmotors,
das Motorelement aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, so dass
die Steifigkeit gesunken ist und eine Einkerbung wegen des Befestigens
leicht auftreten kann. Demnach ist ein hohes Abdichten erforderlich.
Es ist jedoch schwierig, die Befestigungskraft zu erhöhen.
Außerdem kann die abzudichtende Öffnung, wie die
Zylinderbohrung und dergleichen, auf einer Seite des Motorelements
verformt werden, wenn eine ungleiche Kraft auf eine Kontaktoberfläche
der Dichtung aufgebracht wird.
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Wie
in den
7 und
8 gezeigt ist, gibt es unter
den oben erwähnten mehrschichtigen Dichtungen eine mehrschichtige
Dichtung
1X, wobei ein erstes Metallsubstrat
10 mit
einem Faltabschnitt
12 auf einem Randkantenabschnitt einer
hauptsächlich abzudichtenden Bohrung versehen ist, und
wobei Wulstplatten
30X mit Vollwülsten
31 für
die hauptsächlich abzudichtenden Öffnungen
2 im
Inneren der Faltabschnitte
12 angeordnet sind. Bei der
mehrschichtigen Dichtung
1X, welche die Wulstplatten
30X enthält,
sind die Wulstplatten
30X nur um die hauptsächlich
abzudichtenden Öffnungen
2 angeordnet, so dass,
wie in
7 gezeigt ist, die Wulstplatten
30X nur
auf den Randkantenabschnitten der hauptsächlich abzudichtenden Öffnungen
2 in
einer runden Form angeordnet sind. Nebenbei bemerkt wird eine Zylinderkopfdichtung
vorgeschlagen, welche die runden Wulstplatten enthält und
mit Vollwülsten versehen ist, welche Wülste der
ersten Metallplatte im ersten Metallsubstrat umgeben (es wird zum
Beispiel auf die nicht geprüfte
japanische Patentveröffentlichung Nr.
2003-139247 verwiesen).
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In
der oben beschriebenen mehrschichtigen Dichtung 1X kann
durch Aufbringen einer großen Druckkraft in der Nähe
einer Bolzenöffnung 3 durch Befestigen eines Befestigungsbolzens das
Abdichten der Bolzenöffnung 3, welche die zweite
abzudichtende Öffnung ist, ausreichend sichergestellt werden.
In einem modernen Aluminiumlegierungsmotor kann jedoch wegen der
gesunkenen Steifigkeit des Motorelements keine große Bolzenbefestigungskraft
aufgebracht werden. Im Ergebnis ist es schwierig, das Abdichten
um die Bolzenöffnung 3 zu erreichen. Außerdem
ist die Anzahl der Metallstrukturplatten auf der Seite einer abzudichtenden Öffnung 2 größer
als um die Bolzenöffnung 3, so dass ein Abdichtoberflächendruck
auf der Seite der abzudichtenden Öffnung 2 größer
wird als jener um die Bolzenöffnung 3. Im Ergebnis
kann die abzudichtende Öffnung 2 leicht verformt
werden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme
zu lösen, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung,
eine mehrschichtige Dichtung, wie die für den Motor verwendete
Zylinderkopfdichtung oder die Krümmerdichtung und dergleichen,
bereitzustellen, welche das Abdichten jeder abzudichtenden Öffnung
verbessern und die Verformung von Elementen reduzieren kann, welche
die mehrschichtige Dichtung halten, wie die Verformung der Zylinderbohrungen.
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Weitere
Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
der Erfindung ersichtlich.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Um
das oben beschriebene Ziel zu erreichen, bildet eine mehrschichtige
Dichtung nach der Erfindung einen Faltabschnitt auf dem Randkantenabschnitt
einer ersten abzudichtenden Öffnung eines ersten Metallsubstrats.
Ein zweites Metallsubstrat wird durch Einlegen dessen inneren Randseitenflachabschnitts
in den Faltabschnitt angeordnet. Beim zweiten Metallsubstrat ist
ein erster Halbwulst auf einer äußeren Randseite
des in neren Randseitenflachabschnitts gebildet. Ein äußerer
Randseitenflachabschnitt außerhalb des ersten Halbwulsts
ist auf einer Seite des Faltabschnitts in Bezug auf eine Plattendickenrichtung
angeordnet. Außerdem ist innerhalb des Faltabschnitts eine
Wulstplatte mit einem ersten Vollwulst, welcher sich zu einer Seite
des ersten Metallsubstrats für die erste abzudichtende Öffnung
erstreckt, zwischen dem inneren Randseitenflachabschnitts des zweiten
Metallsubstrats und das erste Metallsubstrat geschichtet. Ferner
ist eine Zwischenplatte zwischen dem äußeren Randseitenflachabschnitt
des zweiten Substrats und dem äußeren Randseitenflachabschnitt
auf der äußeren Randseite des ersten Vollwulsts
der Wulstplatte geschichtet.
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Bei
der mehrschichtigen Dichtung ist eine zweite abzudichtende Öffnung
im ersten Metallsubstrat, im äußeren Randseitenflachabschnitt
des zweiten Metallsubstrats, im äußeren Randseitenflachabschnitt
der Wulstplatte und in der Zwischenplatte vorgesehen. Die Wulstplatte
ist derart ausgebildet, dass sie die erste abzudichtende Öffnung
und die zweite abzudichtende Öffnung umgibt.
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Ferner
sind bei der mehrschichtigen Dichtung die Gesamtplattendicke der
Metallstrukturplatten in einer ersten Vollwulstposition und die
Gesamtplattendicke der Metallstrukturplatten um den Randkantenabschnitt
der zweiten abzudichtenden Öffnung im Wesentlichen die
gleichen. Zusätzlich ist bei der mehrschichtigen Dichtung
ein zweiter Vollwulst oder ein zweiter Halbwulst um die zweite abzudichtende Öffnung
auf der Wulstplatte vorgesehen.
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Nach
der mehrschichtigen Dichtung der Erfindung sind die Plattendicken
der geschichteten Metallsubstrate verglichen mit der Umgebung der
ersten abzudichtenden Öffnung und jener der zweiten abzudichtenden Öffnung
ungefähr oder genau gleich. Im Ergebnis kann das Abdichten
der zweiten abzudichtenden Öffnung verbessert werden. Ferner
kann, sogar wenn eine große Druckkraft aufgebracht wird,
ein ungleiches Niveau der um die jeweiligen ersten abzudichtenden Öffnungen
und die zweiten abzudichtenden Öffnungenen erzeugten Abdichtoberflächendrücke
gesteuert werden. Demnach kann die Verformung um die abzudichtenden Öffnungen
auf der Seite der Elemente, welche die mehrschichtige Dichtung halten,
verhindert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Draufsicht auf eine Wulstplatte, welche eine Struktur einer
mehrschichtigen Dichtung der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 in 1 der
mehrschichtigen Dichtung der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine Draufsicht auf die Wulstplatte, welche die Struktur der mehrschichtigen
Dichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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4 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 in 3 der
mehrschichtigen Dichtung der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine Draufsicht auf die Wulstplatte, welche eine andere Struktur
der mehrschichtigen Dichtung der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 in 5 der
mehrschichtigen Dichtung der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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7 ist
eine Draufsicht auf die Wulstplatte, welche eine Struktur einer
herkömmlichen mehrschichtigen Dichtung zeigt; und
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8 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie 8-8 in 7,
welche die mehrschichtige Dichtung als Referenz zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
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Nachstehend
werden Ausführungsformen mehrschichtiger Dichtungen nach
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die anhängenden
Zeichnungen als Beispiele für Abgaskrümmerdichtungen
beschrieben. Nebenbei bemerkt sind die 1 bis 8 schematische
erläuternde Ansichten, in welchen Größen
der abzudichtenden Öffnungen, Bolzenöffnungen
und Wülste, Formen usw. sich von den tatsächlichen
unterscheiden und der Erläuterung halber vergrößert
sind. Ferner wird hier die Abgaskrümmerdichtung als ein
Beispiel beschrieben und die Erfindung kann ferner für
andere mehrschichtige Dichtungen, wie eine Zylinderkopfdichtung
und dergleichen, angewandt werden.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt ist, ist die mehrschichtige
Dichtung 1 der ersten Ausführungsform der Erfindung
die mehrschichtige Dichtung, welche zwischen einem Abgaskrümmer
und einem Abgasrohr für einen Mehrzylindermotor gehalten
wird, und ein Hochtemperatur- und Hochdruckverbrennungsgas abdichtet.
Diese mehrschichtige Dichtung 1 enthält Metallstrukturplatten,
wie ein erstes Metallsubstrat 10, ein zweites Metallsubstrat 20, eine
Wulstplatte 30, eine Zwischenplatte 40 und dergleichen.
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Diese
Metallstrukturplatten 10, 20, 40 werden
in Übereinstimmung mit einer Form des Motorelements gefertigt,
wie dem Abgaskrümmer oder dem Abgasrohr und dergleichen.
Ferner bilden die Metallstrukturplatten 10, 20, 40 erste
abzudichtende Öffnungen 2 und Bolzenöffnungen
(zweite abzudichtende Öffnungen) 3 für
Befestigungsbolzen. Wie in 1 gezeigt
ist, ist andererseits die Wulstplatte 30 derart durchgängig
ausgebildet, dass sie sowohl die ersten abzudichtenden Öffnungen 2 als
auch die Bolzenöffnungen 3 umgibt.
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Das
erste und zweite Metallsubstrat 10, 20, die Wulstplatte 30 und
die Zwischenplatte 40 werden aus Weichstahl, angelassenem
nicht rostenden (Anlasswerkstoff) oder nicht rostenden vergüteten
thermischen Werkstoff (Federstahl) hergestellt. Insbesondere das
erste Metallsubstrat (erste Oberflächenplatte) 10 ist
aus Anlasswerkstoff hergestellt, der sich durch Hitzewiderstand
und Korrosionswiderstand auszeichnet. Ferner ist die Wulstplatte 30 aus
einem Federwerkstoff hergestellt, der sich durch Elastizität auszeichnet.
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Wie
in 2 gezeigt ist, enthält das erste Metallsubstrat 10 einen
Grundabschnitt 10a, einen gebogenen Abschnitt 11 und
einen Faltabschnitt (Flanschabschnitt) 12 auf dem Randkantenabschnitt der
ersten abzudichtenden Öffnung 2, die von einem Verbrennungsgas
durchströmt wird. Der gebogene Abschnitt und der Faltabschnitt 12 werden
durch Zurückfalten des ersten Metallsubstrats 10 hergestellt. Ferner
wird das zweite Metallsubstrat 20 durch Einführen
eines inneren Randseitenflachabschnitt 21 des zweiten Metallsubstrats 20 in
den Faltabschnitt 12 angeordnet. Im zweiten Metallsubstrat 20 ist
ein erster Halbwulst 22 auf der äußeren
Randseite des inneren Randseitenflachabschnitts 21 vorgesehen und
erstreckt sich in Richtung einer Seite des Faltabschnitts 12,
indem sich der erste Halbwulst 22 der Außenseite
nähert. Ein äußerer Randseitenflachabschnitt 23 auf
der äußeren Randseite des ersten Halbwulsts 22 ist
an der Seite des Faltabschnitts 12 in Bezug auf eine Oberflächendickenrichtung
angeordnet.
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Zusätzlich
ist im Inneren des Faltabschnitts 12 die Wulstplatte 30 zwischen
dem zweiten Metallsubstrat 20 und dem ersten Metallsubstrat 10 geschichtet
und enthält einen ersten Vollwulst 31, welcher
zur Seite des ersten Metallsubstrats 10 für die erste
abzudichtende Öffnung 2 vorspringt. Ferner ist die
Zwischenplatte 40 zwischen dem äußeren
Randseitenflachabschnitt 23 des zweiten Metallsubstrats 20 und
einem äußeren Randseitenflachabschnitt 32 auf
der äußeren Randseite des ersten Vollwulsts 31 der
ersten Wulstplatte 30 geschichtet. Die zweiten abzudichtenden Öffnungen 3 sind
im ersten Metallsubstrat 10, dem äußeren
Randseitenflachabschnitt 23 des zweiten Metallsubstrats 20,
dem äußeren Randseitenflachabschnitt 30 der
Wulstplatte 30 und der Zwischenplatte 40 vorgesehen.
Insbesondere sind um die zweite abzudichtende Öffnung 3,
das erste Metallsubstrat 10, der äußere
Randseitenflachabschnitt 30 der Wulstplatte 30,
die Zwischenplatte 40 und der äußere
Randseitenflachabschnitt 23 des zweiten Metallsubstrats 20 in
Reihe geschichtet.
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Nach
der Struktur kann der Faltabschnitt 12 das Verbrennungsgas
hindern, mit dem zweiten Metallsubstrat 20 oder der Wulstplatte 30 in
Kontakt zu kommen, so dass es erforderlich ist, das erste Metallsubstrat 10 aus
einem Werkstoff herzustellen, der sich durch Wärmewiderstand
und Korrosionswiderstand auszeichnet. Das zweite Metallsubstrat 20 oder
die Wulstplatte können jedoch aus Werkstoffen mit einer
ausgezeichneten Elastizität hergestellt werden. Demnach
kann die Dichtung 1 durch eine Kombination hergestellt
werden, in welcher die Eigenschaften jedes Materials angewandt werden.
Daher weist eine Dichtung mit der Struktur mehrere ausgezeichnete
Eigenschaften auf, wie Abdichten, Hitzebeständigkeit, Korrosionswiderstand,
Haltbarkeit und dergleichen.
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Ferner
kann der innere Randseitenflachabschnitt 21 des ersten
Halbwulsts 22 leicht im Inneren des Faltabschnitts 12 unter gebracht
werden, da der erste Halbwulst 22 im zweiten Metallsubstrat 20 vorgesehen
ist, so dass der Abschnitt 21 des zweiten Metallsubstrats 20 leicht
in den Faltabschnitt 12 eingeführt werden kann.
Im Ergebnis kann die Elastizität des Faltabschnitts 12 verbessert
werden, und ein Brechen kann wegen einer Stopperfunktion des Einführabschnitts 21 verhindert
werden.
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Wie
in 1 gezeigt ist, wird die mehrschichtige Dichtung 1 dadurch
gebildet, dass sich die Wulstplatte 30 um die Bolzenöffnungen 3 erstreckt, welche
die zweiten abzudichtenden Öffnungen sind. Wie in 2 gezeigt
ist, sind die Plattendicken der geschichteten Metallstrukturplatten
verglichen mit der Umgebung der ersten abzudichtenden Öffnung 2 und
jener der zweiten abzudichtenden Öffnung 3 ungefähr
gleich. Im Ergebnis kann das Abdichten der zweiten abzudichtenden Öffnung 3 verbessert
werden. Ferner können ungleiche Dichtungsoberflächendrücke,
welche um die jeweilige erste abzudichtende Öffnung 2 und
zweite abzudichtende Öffnung 3 erzeugt werden,
sogar wenn eine große Druckkraft aufgebracht wird, gesteuert
werden. Demnach kann die Verformung um die abzudichtenden Öffnungen auf
der Seite des Elements; welches die mehrschichtige Dichtung hält,
verhindert werden.
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Als
Nächstes wird eine zweite Ausführungsform erläutert.
Wie in den 3, 4 gezeigt
ist, sind bei einer mehrschichtigen Dichtung 1A der zweiten
Ausführungsform zusätzlich zur Struktur der mehrschichtigen
Dichtung 1 der ersten Ausführungsform, zweite
Vollwülste 33 um die Bolzenöffnungen 3 vorgesehen,
welche die zweiten abzudichtenden Öffnungen sind. Abgesehen
von der oben erwähnten Struktur, ist die Struktur der zweiten
Ausführungsform die gleiche als jene der mehrschichtigen
Dichtung 1 der ersten Ausführungsform.
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Nach
der Struktur kann, zusätzlich zum oben erwähnten
Betriebseffekt der ersten Ausführungsform, wegen der zweiten
Vollwülste 33, das Abdichten um die Bolzenöffnungen 3 verbessert
werden. Diese Struktur ist insbesondere effektiv, wenn die mehrschichtige
Dichtung die Zylinderkopfdichtung und dergleichen ist, und die zweiten
abzudichtenden Öffnungen 3, wie eine Wasseröffnung
und dergleichen, das Abdichten erfordern.
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Nebenbei
bemerkt können bei den zweiten abzudichtenden Öffnungen 3,
wenn kein hoher Abdichtungsoberflächendruck erforderlich
ist, anstelle der zweiten Vollwülste 33 zweite
Halbwülste 34 ausgebildet sein, wie in den 5, 6 gezeigt
ist.
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Die
Offenbarung der
japanischen
Patentanmeldung Nr. 2007-036436 , angemeldet am 16. Februar
2007, ist in die Anmeldung einbezogen.
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Obwohl
die Erfindung mit Bezug auf die bestimmten Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erläuterung
veranschaulichend und die Erfindung wird nur durch die anhängenden
Ansprüche begrenzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2003-139247 [0006]
- - JP 2007-036436 [0034]