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Hintergrund der Erfindung und Würdigung des verwandten Stands der Technik
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Metallschichtdichtung, welche zwischen zwei miteinander verbundenen Bauteilen montiert ist, welche miteinander kommunizierende Löcher aufweisen, zum Abdichten der Peripherie der Löcher. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Metallschichtdichtung, welche geeigneterweise an den End- oder Verbindungsbereichen verschiedener Zufuhr- oder Abgasrohre verwendet wird.
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Es ist sehr wohl bekannt, beim Verbinden zweier Bauteile mit miteinander kommunizierenden Löchern, wie zum Beispiel Verbindungsbereichen verschiedener Zufuhr- und Abgasrohre, eine Struktur über eine einen Wulst zum Abdichten aufweisende Metallschichtdichtung zu bilden. In dieser Verbindungsstruktur sind Flansche oder Äquivalente dazu, an den Verbindungsbereichen der beiden Bauteile vorgesehen, und die Flansche werden gegenseitig durch Bolzen an mehreren Punkten um die Löcher befestigt und fixiert.
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Das gleiche gilt für die Verbindung eines Zylinderblocks und eines Kopfblocks in einem Innenverbrennungsmotor durch eine Zylinderkopfdichtung.
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US 2006/0 119 050 A1 offenbart in den
3J und
5 eine Metallschichtdichtung, bei der in einer zweiten Metallplatte Vertiefungen vorgesehen sind.
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In einem Fall, wenn die oben erwähnten Flansche an den Verbindungsbereichen zweier solcher Bauteile durch die oben erwähnten Bolzen an mehreren Punkten um das miteinander kommunizierende Loch befestigt und fixiert sind, wird die auf den Bolzen zwischen den Flanschen wirkende Kompressionskraft an Stellen nahe der Bolzen sehr groß. Andererseits werden die Kompressionskräfte an Stellen entfernt von den Bolzen schwach, weil ihre Befestigungskräfte dort weniger Wirkung aufweisen. Folglich tritt dort ein Problem auf, dass eine stabile Abdichtung nicht bereitgestellt werden kann, weil der Wulstoberflächendruck in der Dichtung um die Löcher, welche miteinander kommunizieren sollen, ungleich wird. Diese Art von Problem wird offensichtlicher, wenn eine mechanische Stärke des Flanschs oder von Äquivalenten dazu, wegen der Einsparung von Material zur Kostenersparnis und Herstellung der miteinander zu verbindenden leichtgewichtigen Bauteile schwächer wird.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht in der Angabe einer Metallschichtdichtung mit verbesserter Dichtungswirkung.
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Das durch diese Erfindung abgedeckte technische Merkmal ist, dass die Kompressionskraft des oben erwähnten Wulsts, welche durch die Befestigungskräfte der oben erwähnten Bolzen beim Verbinden zweier Bauteile mit miteinander kommunizierenden Löchern erzeugt wird, über eine Metalldichtung mit einem Wulst an deren Lochkante durch gegenseitiges Befestigen und Fixieren der beiden Bauteile durch die Bolzen an mehreren Punkten auf den Flanschen und ihren Verbindungsbereichen im Wesentlichen in Umfangsrichtung der Lochkante angeglichen wird.
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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 erwähnte Problem zu lösen, ist eine Metallschichtdichtung zwischen zwei miteinander verbundenen Bauteilen, welche miteinander kommunizierende Löcher aufweisen, zum Abdichten der Peripherien der Löcher montiert, wobei die Dichtung durch Schichten mehrerer Metallplatten gebildet ist, und ein Kommunikationsloch korrespondierend zu den miteinander kommunizierenden Löchern der oben erwähnten beiden Bauteile, und mehrere Bolzenlöcher zum Einführen von Bolzen zur Befestigung der oben erwähnten beiden Bauteile um das Kommunikationsloch aufweist.
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In der Dichtung ist eine der Metallplatten als eine Wulstplatte gebildet, um einen Wulst auf der Kante des Kommunikationslochs aufzuweisen, und auf der gleichen Kante ist in einer anderen Metallplatte auf beiden Seiten einer Linie, welche die Mitte des Kommunikationslochs und die Mitte jedes der Bolzenlöcher verbindet, eine Vertiefung durch Prägen gebildet, um die Kompressionskraft des Bolzens, welche durch die Befestigungskraft der Bolzen erzeugt wird, anzugleichen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der oben erwähnten Metallschichtdichtung der vorliegenden Erfindung ist jede der oben erwähnten Vertiefungen in einer solchen Art und Weise gebildet, um einen Bereich mit einer konstanten Tiefe in einer Größenordnung von 15 bis 20° auf jeder Seite der Linie aufzuweisen, welche die Mitte des oben erwähnten Kommunikationslochs und die Mitte des Bolzenlochs verbindet, und um auf beiden Seiten des konstanten Tiefenbereichs geneigte Flächen aufzuweisen, welche zur Metallplattenoberfläche führen. Außerdem können die oben erwähnten durch Prägen gebildeten Vertiefungen reguliert werden, so dass die Kompressionskraft der oben erwähnten Wülste durch deren Messung angeglichen werden kann. Des Weiteren können in der oben erwähnten Metallschichtdichtung zwei bis sechs Bolzenlöcher gemäß der Anzahl der benötigten Bolzen, um die oben erwähnten beiden Bauteile zu verbinden, gleichmäßig um das oben erwähnte Kommunikationsloch angeordnet sein.
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Es sollte angemerkt werden, dass die Metallschichtdichtung der vorliegenden Erfindung nicht nur in der Verbindung zweier Bauteile über eine Dichtung angewandt werden kann, wie zum Beispiel Verbindungsbereiche verschiedener Zufuhr- und Abgasrohre, welche miteinander kommunizierende Löcher aufweisen, sondern auch im Fall einer Zylinderkopfdichtung, welche zwischen einem Zylinderblock und einem Kopfblock in einem Innenverbrennungsmotor eingefügt ist.
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In Fällen, in denen zwei Bauteile, welche miteinander kommunizierende Löcher aufweisen, über eine Metallschichtdichtung, welche einen Wulst an der Kommunikationslochkante aufweist, durch gegenseitiges Befestigen und Fixieren mit Bolzen an mehreren Punkten in den Flanschen der Verbindungsbereichen der beiden Bauteile verbunden sind, macht es die Metallschichtdichtung der vorliegenden Erfindung möglich, die Kompressionskraft der Bolzen, welche durch die Befestigungskraft der Bolzen im Umfang der Kommunikationslochkante erzeugt wird, anzugleichen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Draufsicht, welche eine erste Ausgestaltung der Metallschichtdichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 in 1.
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3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in 1.
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4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 in 1.
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5 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht an den gleichen Positionen wie in 2 in einer zweiten Ausgestaltung der Metallschichtdichtung der vorliegenden Erfindung.
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6 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht an den gleichen Positionen wie in 2 in einer dritten Ausgestaltung der Metallschichtdichtung der vorliegenden Erfindung.
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7 ist eine Teildraufsicht, welche eine vierte Ausgestaltung zeigt, in welcher die Metallschichtdichtung der vorliegenden Erfindung in einer Zylinderkopfdichtung angewandt wird.
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Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen
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1 bis 4 veranschaulichen eine erste Ausgestaltung der Metallschichtdichtung der vorliegenden Erfindung. Die Metallschichtdichtung 1 ist zwischen zwei miteinander verbundenen Bauteilen, welche miteinander kommunizierende Löcher aufweisen, wie zum Beispiel die Verbindungsbereiche verschiedener Zufuhr- und Abgasrohre, zum Abdichten der Peripherien der Löcher an den Verbindungsbereichen montiert. Sie kann zum Beispiel auch in einer Zylinderkopfdichtung angewandt werden, welche zwischen einem Zylinderblock und einem Kopfblock in einem Innenverbrennungsmotor eingefügt ist.
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Die oben erwähnte Metallschichtdichtung 1 ist durch Schichten mehrerer Metallplatten gebildet. In der ersten Ausgestaltung, welche in der Figur veranschaulicht ist, weist die Dichtung zwei Außenplatten 2 und 3, welche durch Metallplatten gebildet sind, und eine Zwischenplatte 4 auf, welche zwischen die Außenplatten 2 und 3 eingefügt ist. Die Außenplatten 2 und 3 und die Zwischenplatte 4 weisen miteinander kommunizierende Löcher 2b, 3b und 4a auf. Die Dichtung 1 weist ein Kommunikationsloch 5 auf, welches durch die Löcher 2b, 3b und 4a gebildet ist, welches Löcher 8a und 9a der über die Dichtung 1 miteinander verbundenen beiden Bauteile 8 und 9 verbindet.
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Zudem weist sie Bolzenlöcher 6 bzw. 6.1, 6.2, 6.3 (siehe 2) um das Kommunikationsloch 5 zum Einführen von Bolzen auf (Veranschaulichung weggelassen), um die oben erwähnten zwei Bauteile 8 und 9 miteinander zu verbinden.
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Die Figuren veranschaulichen hier einen Fall, bei dem drei Bolzenlöcher 6 gleichmäßig um das Kommunikationsloch 5 angeordnet sind, aber in anderen Fällen können zwei bis sechs Bolzenlöcher gemäß der zum Verbinden der beiden Bauteile 8 und 9 benötigten Anzahl von Bolzen gleichmäßig um das Kommunikationsloch 5 angeordnet sein.
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In der oben erwähnten Metallschichtdichtung 1 bilden Außenplatten 2 und 3 unter den oben erwähnten geschichteten Metallplatten, welche als Wulstplatten dienen, Wülste (Halbwülste) 2a und 3a auf der Kante des Kommunikationslochs 5. In 1 bis 3 gezeigte Vertiefungen 7 sind durch Prägen auf der Kante des Kommunikationslochs 5 der Zwischenplatte 4 gebildet, welche die andere geschichtete Metallplatte ist.
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Vertiefungen 7 sind auf beiden Seiten der Linie (L), welche die Mitte O des oben erwähnten Kommunikationslochs 5 und die Mitte jedes der Bolzenlöcher 6 verbindet, zum Zweck des Angleichens der Kompressionskraft der Wülste 2a und 3a vorgesehen, welche durch die Befestigungskraft der oben erwähnten Bolzen erzeugt wird. Die Vertiefungen 7 und die oben erwähnten Wülste 2a und 3a sind so gebildet, dass sie gegenseitig übereinander gelagert sind.
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In Fällen des Verbindens der Verbindungsbereiche dieser beiden Bauteile 8 und 9, indem sie gegenseitig mit Bolzen an mehreren Punkten um die Löcher 8a und 9a befestigt und fixiert werden, um miteinander zu kommunizieren, und insbesondere, wenn die mechanische Stärke an den Flanschen der zwei Bauteile 8 und 9 unzureichend ist, ist die Kompressionskraft, welche auf die Wülste 2a und 3a zwischen den beiden Bauteilen 8 und 9 wirkt, an Stellen nahe der Bolzen sehr groß und wegen der geringeren Wirkung der Befestigungskraft an Stellen entfernt von den Bolzen schwach. Falls jedoch die oben erwähnten Vertiefungen 7 nahe der Bolzenlöcher vorgesehen sind, wird die Kompressionskraft der oben erwähnten Wülste 2a und 3a, welche durch die Befestigungskraft der Bolzen erzeugt wird, um das Kommunikationsloch 5 angeglichen, so dass eine stabile Abdichtung im Umfang des Kommunikationslochs 5 bereitgestellt werden kann.
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Das Gebiet im Umfang des oben erwähnten Kommunikationslochs 5, wo Vertiefungen 7 vorgesehen sein sollen, unterscheidet sich in Abhängigkeit von der mechanischen Stärke der Verbindungsbereiche der beiden Bauteile 8 und 9, welche durch die Dichtung 1 verbunden werden sollen. Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass der Bereich 7a mit einer konstanten Tiefe in einer Größenordnung von 15 bis 20° auf beiden Seiten der Linie L, welche die Mitte des oben erwähnten Kommunikationslochs 5 und die Mitte jedes Bolzenlochs 6 verbindet, gebildet sein soll, und die Bereiche 7b sollten auf beiden Seiten des Bereichs 7a gebildet sein, wobei ihre geneigte Fläche zur Oberfläche der Zwischenplatte 4 führt.
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Des Weiteren können die Einstellungsform der oben erwähnten Vertiefungen 7, welche durch Prägen gebildet sind, und insbesondere die Breite des Bereichs 7a, welcher eine konstante Tiefe aufweist, sowie die Form der gekrümmten Oberfläche des Bereichs 7b, welche eine geneigte Fläche aufweist, eingestellt werden, indem die Kompressionskraft der oben erwähnten Wülste 2a und 3a durch druckempfindliches Papier gemessen wird, so dass die Kraft angeglichen wird.
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5 und 6 veranschaulichen Querschnittsansichten in einer zweiten und dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung an der Position korrespondierend zur Position 2-2 in 1.
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Die in 5 gezeigte Metallschichtdichtung 11 in der zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist Außenplatten 12 und 13 als geschichtete mehrfache Metallplatten sowie zwei Zwischenplatten 14A und 14B auf, welche zwischen diese Außenplatten 12 und 13 eingefügt sind.
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Diese Außenplatten 12 und 13 sowie die Zwischenplatten 14A und 14B weisen ein Kommunikationsloch 15 korrespondierend zu den Löchern 8a und 9a (siehe 2) der oben erwähnten beiden Bauteile 8 und 9, welche miteinander über Dichtung 11 verbunden sind, auf. Selbstverständlich sind Bolzenlöcher um dieses Kommunikationsloch 15 vorzusehen, aber sie sind in der Figur weggelassen.
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In der oben erwähnten Metallschichtdichtung 11 bilden Außenplatten 12 und 13 unter den oben erwähnten geschichteten Metallplatten, welche als Wulstplatten dienen, Wülste (Vollwülste) 12a und 13a auf der Kante des Kommunikationslochs 15. Hinsichtlich der anderen geschichteten Metallplatten, nämlich den beiden Zwischenplatten 14A und 14B, ist die dünnere Zwischenplatte 14B in einer solchen Art und Weise zurückgefaltet, dass sie die Kante des Kommunikationslochs 15 an der dickeren Zwischenplatte 14A bedeckt, und die Vertiefung 17, welche im Wesentlichen die gleiche wie die zuvor in 1 bis 3 beschriebene Vertiefung 7 der ersten Ausgestaltung ist, ist durch Prägen auf der Zwischenplatte 14A in dem Teil gebildet, welcher durch die Zwischenplatte 14B bedeckt ist. Daher weist die Zwischenplatte 14B einen Grundabschnitt 14B1 und einen Flansch 14B2 auf.
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Die Beschreibung der Struktur dieser Vertiefung 17, einschließlich des Bereichs ihrer Einstellung und deren Auswirkungen, ist hier weggelassen, um eine Verdopplung zu vermeiden, da sie die gleiche wie im Fall der ersten Ausgestaltung ist.
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Die in 6 gezeigte Metallschichtdichtung 21 in der dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist Außenplatten 22 und 23 als geschichtete mehrfache Metallplatten sowie zwei Zwischenplatten 24A und 24B auf, welche zwischen diese Außenplatten 22 und 23 eingelegt sind. Diese Außenplatten 22 und 23 sowie die Zwischenplatten 24A und 24B weisen ein Kommunikationsloch 25 auf, welches zu den Löchern 8a und 9a (siehe 2) der oben erwähnten zwei Bauteilen 8 und 9, welche miteinander über die Dichtung 21 verbunden sind, korrespondiert. Selbstverständlich sind Bolzenlöcher um dieses Kommunikationsloch 25 vorzusehen, aber sie sind in der Figur weggelassen.
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In der oben erwähnten Metallschichtdichtung 21 ist die dünnere Zwischenplatte 24B hinsichtlich der beiden Zwischenplatten 24A und 24B unter den oben erwähnten geschichteten Metallplatten, wie im Fall der zweiten Ausgestaltung, in einer solchen Art und Weise zurückgefaltet, dass sie die Kante des Kommunikationslochs 25 an der dickeren Zwischenplatte 24A bedeckt. Die anderen geschichteten Metallplatten, nämlich die Außenplatten 22 und 23, dienen als Wulstplatten, wobei die Außenplatte 22, wie im Falle der zweiten Ausgestaltung, den Wulst (Vollwulst) 22a auf der Kante des Kommunikationslochs 25 bildet, und die Außenplatte 23 ist auf der Zwischenplatte 24A innerhalb einer Grenze, welche nicht zur Kante des zurückgefalteten Abschnitts der Zwischenplatte 24B reicht, geschichtet, und bildet den Wulst (Halbwulst) 23a an deren Ende.
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Wie im Falle der zweiten Ausgestaltung ist die Vertiefung 27 durch Prägen auf der Zwischenplatte 24A in dem Abschnitt gebildet, welcher durch die dünnere Zwischenplatte 24B bedeckt ist. Die Beschreibung der Struktur dieser Vertiefung 27, einschließlich des Bereichs ihrer Einstellung und deren Auswirkungen, ist hier weggelassen, da sie die gleiche ist, wie im Fall von Vertiefung 7 in der ersten Ausgestaltung, welche zuvor in 1 bis 3 beschrieben wurde.
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7 veranschaulicht eine vierte Ausgestaltung, in welcher eine Metallschichtdichtung der vorliegenden Erfindung in einer Zylinderkopfdichtung angewandt wird.
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In dieser vierten Ausgestaltung sind die in 2 gezeigten, miteinander verbundenen Bauteile 8 und 9 ein Zylinderblock und ein Kopfblock in einem Innenverbrennungsmotor, und die in der Figur gezeigte Metallschichtdichtung 31, welche dazwischen eingefügt ist, ist als eine Zylinderkopfdichtung angeordnet.
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Wie in den oben erwähnten ersten bis dritten Ausgestaltungen ist diese Metallschichtdichtung 31 durch Schichten mehrerer Metallplatten gebildet, und ist so angeordnet, dass das Kommunikationsloch 35, welches in diesen Platten vorgesehen ist, dem Verbrennungskammerloch des Innenverbrennungsmotors zugewandt ist. Bolzenlöcher 36 sind um das Kommunikationsloch 35 angeordnet.
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In der oben erwähnten Metallschichtdichtung 31 bildet ein Abschnitt der geschichteten Metallplatten, welche als Wulstplatte dienen, einen Wulst 32a auf der Kante des Kommunikationslochs 35, und Vertiefungen 37 sind durch Prägen auf der Kante des Kommunikationslochs 35 der anderen geschichteten Metallplatte gebildet. Diese sind im Wesentlichen die gleichen wie in den ersten bis dritten Ausgestaltungen beschrieben ist.
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Die oben erwähnten Vertiefungen 37 sind auf beiden Seiten der Linie, welche die Mitte des oben erwähnten Kommunikationslochs 35 und die Mitte jedes der Bolzenlöcher 36 verbindet, vorgesehen, um die Kompressionskraft des oben erwähnten Wulsts 32a anzugleichen, welche durch die Befestigungskraft der Bolzen erzeugt wird. Wie für diese Vertiefung 37 ist die Beschreibung ihrer Struktur, einschließlich des Bereichs ihrer Einstellung und deren Auswirkungen hier weggelassen, da sie die gleiche wie im Fall der ersten Ausgestaltung ist.
