DE3306759A1

DE3306759A1 - Metalldichtungsscheibe

Info

Publication number: DE3306759A1
Application number: DE19833306759
Authority: DE
Inventors: Nobuo Tokyo Yoshino
Original assignee: Japan Metal Gasket Co Ltd
Current assignee: Japan Metal Gasket Co Ltd
Priority date: 1982-05-17
Filing date: 1983-02-25
Publication date: 1983-11-17
Also published as: GB8300186D0; JPS6354944B2; IT8319589A0; FR2526912A1; GB2121123A; IT1161901B; KR840003337A; IT8319589A1; JPS58200860A

Description

Metalldichtungsseheibe

Die Erfindung betrifft eine Metalldichtungsscheibe, die insbesondere eine Unregelmäßigkeit der Verbindungsfläche über einen Stirndruck des Dichtungslinienteils vermeiden kann, der von einem Wulst gebildet wird, und eine ideale planare Bewegung des Wulstes beim Komprimieren und eine ideale Verteilung des Stirndruckes des Dichtungslinienteils erlaubt, um dadurch eine wirksame Abdichtung zu erzielen.

Es ist bereits eine Metalldichtungsscheibe entwickelt worden, die eine elastische Metallplatte aufweist, an der ein konvexer oder abgestufter bzw. stufenförmiger Wulst ausgebildet ist, um wirksam eine Verbindungsfläche, beispielsweise zwischen einem Zylinderkopf und dem Zylinderblock, abzudichten. Es ist auch bekannt, daß die oben erwähnte Metalldichtungsscheibe eine Grundplatte aus einer elastischen Metallplatte und Hilfsplatten umfaßt, die sowohl an der Ober- als auch der Unterfläche der Grundplatte angebracht sind, wobei die Grundplatte und die Hilfsplatten in Form einer einzigen Platte übereinander angeordnet sind und eine Dichtungslinie bezüglich der Deckfläche oder der Verbindungsfläche zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock aufgrund einer Bolzenfestziehkraft gebildet wird, um einen engen Kontakt der Verbundscheibe mit den Paßflächen zu liefern und dadurch eine bessere Dichtungswirkung zu erzielen. Eine derartige herkömmliche Metalldichtungsscheibe kann jedoch keine Unregelmäßigkeiten der Verbindungsfläche, beispielsweise Wärmeverformungen, Werkzeugmarkierungen und Fehler oder Risse kompensieren und erlaubt es auch nicht, daß eich der Wulst leicht gleitend verschiebt, wenn er durch ein Festziehen der Bolzen oder ähnlichem zusammenge-

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drückt wird, so daß der Wulst keine ideale Dichtungslinie bilden kann und somit undichte Stellen auftreten. Weiterhin ist der Stirndruck, der an der Verbindungsfläche durch den Dichtungslinienteil liegt, der von dem Wulst gebildet wird, stark in Abhängigkeit von den Bereichen der Verbindungsfläche verschieden und nicht gleichförmig, was dazu führt, daß sich Spalte bilden,und es somit nicht mehr möglich ist, eine wirksame Abdichtung über den gesamten Wulst zu erzielen.

Gemäß der Erfindung ist ein Wulst, der als Dichtung dient, auf einer Grundplatte ausgebildet, die aus einer elastischen Hartmetallplatte besteht, und sind Hilfsplatten, die aus Metallplatten bestehen, die weicher als die Grundplatte sind, über der oberen und der unteren Außenfläche der Grundplatte in Form einer einzigen Platte angeordnet, um dadurch eine Metalldichtungsscheibe zu bilden. Die Metalldichtungsscheibe wird in einen Verbindungsbereich eingesetzt, und ein Dichtungslinienteil wird gebildet, um einen engen Kontakt miteinander zu liefern.

Die erfindungsgeraäße Metalldichtungsscheibe soil eine gute Dichtungswirkung zeigen.

Die erfindungsgemäße Metalldichtungsscheibe soll weiterhin eine fortlaufende Dichtungslinie bezüglich einer Verbindungsfläche unter einem mittleren andauernden Druck liefern, indem die Hilfsplatten aus einem Material, das weicher als das der Grundplatte ist, direkt mit den Paßflächen in Berührung gebracht werden, um dadurch wirksam Unregelmäßigkeiten des Verbindungsbereiches, beispielsxvei.se Wärmeverformungen, Werkzeugraarkierungen und Fehler oder Risse, kompensieren zu können, und weiterhin eine Gleitbewegung des Wulstes, der an der Grundplatte ausgebildet ist, zu ermöglichen, damit eine gute Dichtungsarbeit sichergestellt ist, undichte Stel-

len, wie beispielsweise durchblasendes Gas, vermieden werden, so daß sich eine bessere Dichtungsleistung zeigt.

Weiterhin soll durch die Erfindung eine Metalldichtungsscheibe geschaffen werden, die die Verbindungsfläche nicht beschädigt und folglich keine Beeinträchtigung ihrer Dichtungswirkung über einen langen Benutzungszeitraum zeigt, um dadurch eine überlegene Maschinenleistung sicherzustellen.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Draufsichtauf

ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Metalldichtungsscheibe,

Fig. 2 ' eine vergrößerte Schnittansicht längs der

Linie H-II. in Fig. 1,

Fig. 3 eine TeilSchnittansicht des mit einem

Pfeil III in Fig. 2 bezeichneten Bereichs,

Fig. 4 eine Schnittansicht der Metalldichtungs

scheibe, die zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock angeordnet ist,

Fig. 5 ' eine Teilschnittansicht eines zweiten

Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Metalldichtungsscheibe,

Fig. 6 eine Teilschnittansicht eines weiteren

Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Metalldichtungsscheibe, und

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Fig. 7 · eine Teilschnittansicht noch eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Metalldichtungsscheibe.

Das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Metalldichtungsscheibe 2 besteht aus einer Grundplatte 4 in Form einer elastischen Hartmetallplatte und zwei Hilfsplatten 6 aus Metallplatten, die weicher als die Grundplatte sind und in Form einer einzigen Platte sowohl an der Ober- als auch der Unterfläche der Grundplatte 4 übereinander angeordnet sind. Die Metalldichtungsscheibe 2 wird zwischen einen Zylinderkopf 10 und einem Zylinderblock 12 eingesetzt, um eine Dichtung in einem Verbindungsbereich 14 zu bewirken.

Die Grundplatte 4 besteht aus einer dünnen Metallplatte, die wärme- und korrosionsbeständig und gleichfalls elastisch ist, aus beispielsweise Edelstahl, Kohlenstoffstahl, Werkzeugstahl oder ähnlichem. Auf der Grundplatte 4 ist ein konvexer oder stufenförmiger bzw. abgestufter Wulst 16 ausgebildet, um eine Dichtung gegenüber einer Zylinderbohnmg 18 und einem Ölweg 20 zu liefern. Die Grundplatte 4 ist so ausgebildet, daß sie eine Form hat, die zu der Form des Verbindungsbereichs 14 paßt. Vorzugsweise liegt die Härte der Grundplatte im Bereich von HV300 bis 450, so daß ein idealer Wulst 16 im Verbindungsbereich ausgebildet werden kann. Die Hilfsplatten 6, die sowohl an der oberen als auch der unteren Außenfläche der Grundplatte 4 übereinander anzuordnen sind, sind so ausgebildet, daß sie dieselbe Form wie die Grundplatte und eine Stärke im Bereich von 0,15 bis 0,3 mm haben, um eine dünne Motalldichtungsscheibe zu bilden. Darüberhinaus bestehen die Hilfsplatten 6 aus einem Material, das bei Temperaturen von nicht mehr als 400⁰C nicht weich wird und eine Härte im Bereich von HV70 bis HV150

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hat, die ausreichend geringer als die der Grundplatte 4
ist. Beispielsweise ist eine Eisenplatte geeignet. Das
heißt, daß die Hilfsplatten 6 die Funktion einer vollständigen Kompensation von Unregelmäßigkeiten des Verbindungsbereiches 14 haben sollten und den Verbindungsbereich 14
unbeschädigt halten sollten. Weiterhin ist ein Dichtungsmaterial 8 an der oberen und der unteren Außenfläche jeder
Hilfsplatte 6 angeordnet. Als Dichtungsmaterial 8 wird ein Material, das wärmebeständig und flexibel ist, wie beispielsweise ein Überzugsmaterial, verwandt, und vorzugsweise wird das Dichtungsmaterial 8 so verwandt, daß eine Dichtungsstärke von nicht mehr als 50 μπι geliefert wird. Dadurch, daß das Dichtungsmaterial 8 vorgesehen ist, ist es
möglich, Unregelmäßigkeiten des Verbindungsbereiches 4,
beispielsweise Werkzeugmarkierungen und Risse oder Fehler, zu kompensieren und eine Mikrodichtung zu liefern. Daneben wird die Gleitbewegung der Metalldichtungsscheibe 2 bezüglich des Verbindungsbereiches 14 gleichmäßig genug, um das Auftreten einer Verzerrung des Wulstes 16 in seitlicher
Richtung, d.h. in einer Richtung parallel zum Verbindungsbereich 14, zu vermeiden, wodurch es möglich wird, eine ideale Dichtungswirkung zu erzielen. In Fig. 1 sind weiterhin Bolzenlöcher 22 dargestellt.

Die erfindungsgemäße Dichtungsscheibe mit dem oben beschriebenen Aufbau arbeitet in der folgenden Weise. Wie es in
Fig. 4 dargestellt ist, wird die Metalldichtungsscheibe 2, die in den Verbindungsbereich 14 zwischen dem Zylinderkopf 10 und dem Zylinderblock 12 eingesetzt ist, durch eine Bolzenfestziehkraft zusammengedrückt, was zur Folge hat, daß
der obere Teil des Wulstes 16 zu einer leicht gekrümmten
Fläche wird und ein Stirndruck der Dichtungslinie,der durch die Festziehkraft hervorgerufen wird, auf den Zylinderkopf 10 wirkt. Gleichzeitig üben aufgrund dieser Festziehkraft
die Endbereiche 20-1 und 20-2 des Wulstes 16 einen Stirn-

druck der Dichtungslinie auf den Zylinderblock 12 aus. Durch einen derartigen Stirndruck der Dichtungslinie wird die Metalldichtungsscheibe 2 in einen engen Kontakt mit den Paßflächen des Verbindungsbereichs 14 gebracht, um dadurch undichte Stellen zu vermeiden.

Wenn die Hilfsplatten 6 aus einem Material bestehen, das so hart wie das der Grundplatte 4 ist, wird aufgrund ihrer mangelnden Biegsamkeit der Stirndruck der Dichtungslinie nicht vollständig.auf die Paßflächen wirken, und wird seine Verteilung unzureichend sein. Weiterhin ist das Gleitvermögen der Grundplatte 4 gering. Folglich ist es unmöglich, Unregelmäßigkeiten, wie Wärmeverformungen, Werkzeugmarkierungen und Fehler oder Risse im Verbindungsbereich 14 zu kompensieren, was zu einer Beeinträchtigung der Dichtungswirkung und zum Austreten von Öl und Gas führt.

Gemäß der Erfindung sind jedoch die Hilfsplatten 6 aus einem Material, das weicher als das der Grundplatte 4 ist, sowohl an der oberen als auch der unteren Außenfläche der Grundplatte 4 angeordnet, so daß dann, wenn der obere Teil 24 des Wulstes 16 die Hilfsplatte 6 gegen den Zylinderkopf 10 drückt, die Hilfsplatte 6 es ermöglicht, daß ein gleichmäßiger Stirndruck der Dichtungslinie auf den Verbindungsbereich 14 ausgeübt wird, während eine ideale Stirndruckverteilung erzielt wird, um dadurch eine gute Dichtungswirkung zu erhalten.

Das Dichtungsmaterial 8 kann nur an der Fläche der Hilzsplatte 6 auf der Seite des Zylinderkopfes 10, nämlich nur an der Paßflächenseite, vorgesehen sein, wodurch nicht nur ein einfacherer Aufbau erzielbar ist, sondern auch wirksam Unregelmäßigkeiten, wie beispielsweise Wärmeverformungen, Werkzeugmarkierungen und Risse und Fehler der Außenfläche des Zylinderkopfes 10,kompensiert werden können und sich eine gute

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Dichtungswirkung zeigt. Das Dichtungsmaterial 8 hat auch die Funktion, daß es ein Gleiten und eine bessere Passung bezüglich des Verbindungsbereiches 14 erlaubt. Dasselbe kann von der Deckfläche des Zylinderblockes 12 gesagt werden.

In Fig. 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Metalldichtungsscheibe dargestellt, bei dem im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem Hilfsplatten 6 lediglich an der oberen und unteren Außenfläche der Grundplatte 4 in der in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Weise vorgesehen sind, eine Zwischenplatte 28 zwischen der Grundplatte 4 und jeder Hilfsplatte 6 angeordnet ist, was die folgenden Gründe hat. Da Dieselmotoren mit hohen Kompressionsverhältnissen betrieben werden, ist es notwendig, der Dichtung eine hohe Dichtungswirkung zu geben und einen Wulst vorzusehen, der eine starke Druckkraft liefert. In diesem Zusammenhang wird nur mit den beiden Hilfsplatten der Dichtungsliniendruck des Wulstes zu stark, was es schwierig macht, auf den Verbindungsbereich einen gleichmäßigen und fortlaufenden Stirndruck auf der Grundlage einer idealen gleichmäßigen Dichtungslinie auszuüben, was bedeutet, daß es unmöglich ist, eine gute Dichtungswirkung zu erhalten. Um diese Unzweckmäßigkeit zu vermeiden, ist die Zwischenplatte zwischen der Grundplatte 4 und jeder Hilfsplatte 6 angeordnet. Die Zwischenplatte 28 hat auch die Wirkung, daß sie den Abstand zwischen dem Zylinderkopf 10 und dem Zylinderblock 12 einstellt, so daß das Kompressionsverhältnis durch eine Änderung der Stärke der Zwischenplatte 28 einstellbar ist. Die Zwischenplatte 28 kann aus dem gleichen Material wie die Hilfsplatte 6 bestehen, wenn die Hilfsplatte jedoch nur dazu vorgesehen ist, daß sie die Funktion der Einstellung des Kompressionsverhältnisses hat, kann sie aus irgendeinem Material bestehen.

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Bei dem oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht selbst bei Maschinen mit hohen Kompressionsverhältnissen keine Gefahr, daß eine undichte Stelle auftritt, und kann bei derartigen Maschinen das Kompressionsverhältnis in idealer Weise eingestellt v/erden.

In Fig. 5 -wird darüberhinaus eine konstruktive Vereinfachung dadurch erzielt, daß das Dichtungsmaterial 8 nur auf der Paßflächenseite jeder Hilfsplatte 6 vorgesehen ist, auf welcher Seite das Vorsehen von derartigem Dichtungsmaterial eher erforderlich ist. Auf der Außenfläche jeder Hilfsplatte 6, nämlich auf der Außenfläche unter dem Dichtungsmaterial 8, kann eine plattierte Schicht 30 (siehe Fig. 6)vorgesehen sein, um dadurch ein Rosten zu vermeiden, ein Fliesseides Dichtungsmaterial zu verhindern, ein gutes Gleiten oder eine gute Passung bezüglich der Grundplatte 4 oder der Zwischenplatte 28 zu erzielen, und folglich eine ideale Dichtungswirkung zu erhalten.

Wenn der folgende Aufbau zusätzlich bei dem oben beschriebenen Aufbau vorgesehen wird, ist eine weitere Vorbesserung erzielbar.

Um ein mögliches Austreten von Hochdruckgas vom Wulst zu vermeiden, der um die Zylinderbohrung 18 herum ausgebildet ist, ist der Wulst 16 zweistufig 16-1, 16-2 um die Zylinderbohrung 18 ausgebildet, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, wobei eine Stufe stark und die andere schwach ist. Ins-

j besondere ist ein innerer Umfangswulst 16-1 auf der Seite der Zylinderbohrung 18 mit einer derartigen Form vorgese-

J hen, daß er eine starke elastische Kraft liefert, während ein äußerer Umfangswulst 16-2 an der Außenseite des inneren ; Umfangswulstes 16—1 mit einer derartigen Form ausgebildet j

j ist, daß er eine kleinere elastische Kraft als der Wulst

16-1 liefert. Beispielsweise ist der innere Umfangswulst 16-1 so ausgebildet, daß er einen kleineren Krümmungsradius als der äußere Umfangswulst 16-2 hat. Durch eine derartige Ausbildung wird der größte Teil der Festziehkraft so ausgeübt, daß der innere Umfangswulst 16—1 einen großen Stirndruck zeigt, während der äußere Umfangswulst 17-2 einen relativ kleinen Stirndruck zeigt. Dadurch wird es möglich, die Festziehkraft in idealer Weise zu verteilen. Dieser Aufbau ist weiterhin.insofern vorteilhaft, als ein Austreten des Gases von der Zylinderbohrung 18 nahezu vollständig durch den inneren Umfangswulst I6-I verhindert werden kann und gegebenenfalls ein Austreten eines Gases mit geringerem Druck vom Wulst I6-I sicher durch den äußeren Umfangswulst 16-2 abgedichtet wird, so daß eine extrem gute Dichtungswirkung sichergestellt ist.

Claims

- ■ - --· .« „„ ^r .· * · Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. f?. Kbenigsberger Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

3/Li JGG-1

NIHON METAL GASICET KABUSHIKI KAISHA, Urawa-shi,

Japan

Metalldichtungsscheibe

PATENTANSPRÜCHE:

Λ Metalldichtungsscheibe,

gekennzeichnet durch eine Grundplatte aus einer elastischen Hartnetallplatte mit einem daran ausgebildeten Dichtungswulst und durch Hilfsplatten, die übereinander sowohl auf der oberen als auf der unteren Außenfläche der Grundplatte vorgesehen sind, wobei die Hilfsplatten jeweils aus einer Metallplatte bestehen, die weicher als die Grundplatte ist.
2. Metalldichtungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der an der Grundplatte ausgebildete Wulst eine konvexe Form hat.
3. Metalldichtungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß an der Grundplatte zwei Yftilste ausgebildet sind, wobei die beiden Wülste verschiedene Krümmungsradien haben.
4. Metalldichtungsscheibe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine Zwischenplatte, die zwischen der Grundplatte und jeder Hilfsplatte angeordnet ist.
5. Metalldichtungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß jede Hilfsplatte mit einer plattierten Außenfläche i versehen ist.
6. Metalldichtungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch

ein Dichtungsmaterial, das an einer Außenfläche jeder Hilfsplatte angebracht ist.
7. Metalldichtungsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß das Dichtungsmaterial an der plattierten Fläche jeder Hilfsplatte angebracht ist.
8. Metalldichtungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,1 dadurch gekennzeichnet,

daß jede Hilfsplatte an ihren beiden Außenflächen mit einer plattierten Schicht versehen ist.
9. Metalldichtungsscheibe nach einem der Ansprüche 1,2,3,4,! ι 5 und 8, dadurch gekennzeichnet,

j daß jede Hilfsplatte an ihrer Paßflächenseite mit einem ;

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ι daran angebrachten Dichtungsmaterial versehen ist. '