DE60111462T2

DE60111462T2 - Metallische Flachdichtung mit Sicke und Abdichtungsbeschichtung

Info

Publication number: DE60111462T2
Application number: DE60111462T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Utsunomiya-shi Kinoshita
Original assignee: Ishikawa Gasket Co Ltd
Current assignee: Ishikawa Gasket Co Ltd
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2021-07-24
Also published as: JP3401484B2; EP1176344A2; EP1176344B2; US6508474B2; JP2002039387A; KR100414004B1; US20020014746A1; DE60111462D1; EP1176344B1; KR20020010083A; DE60111462T3; EP1176344A3

Description

Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Metalldichtung, insbesondere eine metallische Zylinderkopfdichtung, welche zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock des Verbrennungsmotors zu installieren ist.
Das US Patent Nr. 5,700,015 offenbart eine Metalldichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Dichtung umfasst einen starren Träger bevorzugt aus Metall, welcher den abzudichtenden Zylinderbohröffnungen entsprechende Löcher umfasst. Entlang der Lochkante sind Konkavitäten von der Form trapezförmiger Rillen gebildet. In einer derartigen Rille ist ein Dichtungsring angeordnet, und bevor die Dichtung festgezogen wird, erstreckt sich der Dichtungsring von der Rille nach außen. Der Dichtungsring ist aus einem Elastomermaterial gebildet.
Eine ähnliche Anordnung ist aus EP 1 136 733 A2 bekannt. Bei der Dichtung dieser Veröffentlichung sind ringförmige Vertiefungen in den Platten gebildet, welche ein Verbrennungsloch der Dichtung umgeben. Die ringförmigen Vertiefungen sind jeweils mit einem weichen Dichtungsteil gefüllt. In einem nicht-zusammengedrückten Zustand der Dichtung ragen die weichen Dichtungsteile von den in den umgebenden Platten gebildeten Vertiefungen nach außen hervor. Die weichen Dichtungsteile können aus verschiedenen Materialien einschließlich Gummis, Harze und Graphit gebildet sein.
Gewöhnlich hat als Zylinderkopfdichtung, welche zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock zu installieren ist, eine aus einer oder einer Mehrzahl von Metallplatten gebildete Metalldichtung weite Verwendung gefunden.
Es war bekannt und wurde darauf hingewiesen, dass mit der Verringerung einer Zahl der die Dichtung bildenden Metallplatten in der herkömmlichen Dichtung eine Verringerung einer Dichtungsfähigkeit aufgrund von Fremdmaterial auftritt. Wenn eine Dichtung zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock installiert wird, kann nämlich ein Fremdmaterial, z.B. Schneidespäne von Metallen aus der Bildung des Zylinderkopfs und des Zylinderblocks, zwischen der Dichtung und dem Zylinderkopf und/oder zwischen der Dichtung und dem Zylinderblock eingefügt sein. Falls das Fremdmaterial nicht auf einer Dichtungssicke aufgefangen oder auf einer Dichtungssicke abgelagert wird, wird die Dichtungsfähigkeit nicht verringert. Falls jedoch das Fremdmaterial auf der Dichtungssicke abgelagert wird, wird die Dichtungsfähigkeit der Dichtung beeinflusst oder verringert, falls die Aufnahmefähigkeit der Sicke für Fremdmaterial aufgrund der Verringerung der Zahl von Metallplatten für die Dichtung klein ist.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das oben Gesagte gemacht, und eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Metalldichtung bereitzustellen, wobei, selbst falls Fremdmaterial in einer Sicke zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock angeordnet wird, eine Dichtungsfähigkeit an einer Dichtungssicke durch das Fremdmaterial nicht verringert wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Metalldichtung wie oben dargestellt bereitzustellen, wobei die Dichtung aus einer oder einer Mehrzahl von Metallplatten gebildet sein kann.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Erfindung ersichtlich.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine erfindungsgemäße Metalldichtung für einen Verbrennungsmotor ist aus einer ersten Metallplatte gebildet, welche sich im Wesentlichen über eine abzudichtende Gesamtfläche erstreckt. Die erste Metallplatte umfasst ein erstes, einem abzudichtenden Loch des Motors entsprechendes Loch, und eine erste Sicke, welche von der ersten Metallplatte so nach außen hervorragt, dass sie das erste Loch umgibt. Die erste Sicke weist eine Konkavität auf, welche in der ersten Sicke gebildet ist und sich von einer Außenoberfläche der ersten Metallplatte nach innen erstreckt. In der Erfindung ist ein Dichtungsmaterial in der Konkavität so angeordnet, dass es von der Außenoberfläche der ersten Metallplatte nach außen hervorragt.
In der Dichtung der Erfindung ist die Dichtung so angeordnet, dass die Konkavität, welche von der ersten Sicke gebildet ist und das Dichtungsmaterial darin aufweist, dem Zylinderkopf oder Zylinderblock gegenüberliegt, wo das Fremdmaterial wahrscheinlich anhaftet. Falls das Fremdmaterial, z.B. ein Metallspan, nicht von der Sicke aufgefangen oder auf der Sicke abgelagert wird, wird die Dichtungsfähigkeit der Sicke oder der Dichtung überhaupt nicht verringert.
Selbst falls das Fremdmaterial von der Sicke aufgefangen oder auf der Sicke abgelagert wird, wird die Dichtungsfähigkeit der Sicke oder der Dichtung nicht verringert. Insbesondere wird, falls das Fremdmaterial entlang der Sicke ausgerichtet ist, das Fremdmaterial in die Konkavität der Sicke gedrückt, so dass das Fremdmaterial die Dichtungsfähigkeit der Sicke nicht beeinflusst.
Falls das Fremdmaterial quer zur Sicke ausgerichtet ist, wird das Fremdmaterial zwischen den Zylinderkopf und den Zylinderblock gedrückt, wenn die Dichtung installiert wird. So wird das Fremdmaterial abgeflacht und in das Dichtungsmaterial gedrückt, um dadurch von dem Dichtungsmaterial überdeckt zu werden. Daher wird die Verringerung der Dichtungsfähigkeit der Dichtung aufgrund des Fremdmaterials verhindert.
Wie oben dargelegt, wird, da das Dichtungsmaterial in der Konkavität der Sicke angeordnet ist, selbst falls ein Fremdmaterial, z.B. ein Metallspan, zwischen der Dichtungssicke und dem Zylinderkopf oder Zylinderblock festgehalten ist, die Verringerung der Dichtungsfähigkeit aufgrund des auf der Sicke abgelagerten Fremdmaterials verhindert.
Das Dichtungsmaterial kann ein Schaumdichtungsmaterial oder Farbe sein, welches bzw. welche einen in der Konkavität angeordneten Innenabschnitt und einen sich außerhalb der Konkavität befindenden Außenabschnitt umfasst, welcher von der Außenoberfläche der Metallplatte nach außen hervorragt. Der Außenabschnitt des Dichtungsmaterials weist eine Länge auf, welche sich über die Breite der Konkavität hinaus in Richtung einer Breite der Sicke erstreckt, wobei die Länge gleich oder weniger als 2 mm ist. Zudem ist ein Verhältnis des Dichtungsmaterials im Innenabschnitt und Außenabschnitt 3:1 bis 1:1.
Die Metalldichtung kann weiterhin eine zweite Metallplatte, welche ein dem ersten Loch entsprechendes Loch umfasst, und eine zweite Sicke umfassen, welche von der zweiten Metallplatte so nach außen hervorragt, dass sie das zweite Loch umgibt, und welche eine in der zweiten Sicke gebildete Konkavität aufweist. Das Dichtungsmaterial ist in der Konkavität so angeordnet, dass es von einer Außenoberfläche der zweiten Metallplatte nach außen hervorragt. Die zweite Metallplatte ist auf der ersten Metallplatte so angeordnet, dass die Dichtungsmaterialien der ersten und zweiten Metallplatte von der Metalldichtung nach außen zeigen, so dass sie den Zylinderkopf und den Zylinderblock direkt berühren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Draufsicht eines Teils einer Zylinderkopfdichtung der Erfindung; und
2 ist eine vergrößerte Querschnittansicht entlang der Linie 2-2 in 1.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 erläutert. Eine Dichtung 1 der Erfindung ist eine Zylinderkopfdichtung, welche zwischen einem (nicht gezeigten) Zylinderkopf und einem (nicht gezeigten) Zylinderblock eines Verbrennungsmotors zu installieren ist.
Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst die Dichtung 1 der Erfindung äußere Metallplatten 3, 5 zur Bildung der Außenplatten der Dichtung und in den Außenplatten 3, 5 angeordnete innere Platten 7, 9. Die Dichtung 1 umfasst ebenfalls den Zylinderkammern im Zylinderblock entsprechende Zylinderbohrungen 11, um die Zylinderbohrungen 11 angeordnete Bolzenlöcher 13 zur Befestigung mit Bolzen, ein Ölloch 14 und Wasserlöcher 15.
Die Außenplatten 3, 5 umfassen Sicken 3a, 5a um die Zylinderbohrungen 11 mit konkaven Abschnitten 3b, 5b, welche von der Dichtung nach außen zeigen, und Schaumdichtungsmaterial oder Beschichtungen 17 sind in die konkaven Abschnitte 3b, 5b eingefüllt. Jede der Sicken 3a, 5a ist trapezförmig und umfasst einen flachen unteren Abschnitt 3c, 5c und zwei Seitenwände 3d, 5d.
Wie in 2 deutlich dargestellt, füllen die Dichtungsmaterialien wenigstens die konkaven Abschnitte 3b, 5b aus und sind so angeordnet, dass sie etwas nach außen hervorragen. Falls eine Menge des Dichtungsmaterials 17 eine Gesamtmenge aus einer in der Konkavität 3b oder 5b abgelagerten Menge A und einer Menge B ist, welche außerhalb der Konkavität 3b oder 5b so abgelagert ist, dass sie nach außen hervorragt, ist insbesondere ein Verhältnis der Menge A zur Menge B gleich A:B = 3:1 bis 1:1. Falls die Dichtungsbreite des Dichtungsmaterials eine Gesamtbreite aus einer Sickenbreite W der Sicke 3a oder 5a und äußeren Breiten α auf beiden Seiten jeder Sicke 3a oder 5a ist, liegt die Breite α im Bereich 0 < α ≤ 2 mm. Diese Werte erweisen sich sowohl experimentell als auch erfahrungsgemäß als wirksam.
In der oben erläuterten Dichtung ist die Tiefe t₂ der Sicke 3a oder 5a bevorzugt das ein- bis dreifache der Dicke t₁ des hervorragenden Abschnitts auf den Metallplatten 3 oder 5. Bei der Erfindung sind die die Sicken 3a, 5a und die Dichtungsmaterialien 17 aufweisenden Metallplatten 3, 5 symmetrisch bezüglich der Platten 7, 9 angeordnet.
In der Dichtung 1 der Erfindung wird, falls sich ein Fremdmaterial, z.B. ein Metallspan, außerhalb der Sicke 3a oder 5a befindet, die Dichtungsfähigkeit nicht verringert. Falls sich das Fremdmaterial im Dichtungsmaterial befindet und sich das Fremdmaterial entlang der Sicke 3a oder 5a erstreckt, wird das Fremdmaterial in den konkaven Abschnitt 3b oder 5b gedrückt, wenn die Dichtung festgezogen wird. Daher beeinflusst das Fremdmaterial die Dichtungsfähigkeit der Dichtung nicht.
Falls sich andererseits das Fremdmaterial im Dichtungsmaterial befindet und das Fremdmaterial quer zur Sicke 3a oder 5a liegt, wird, wenn die Dichtung festgezogen wird, das Fremdmaterial zwischen den Zylinderkopf und den Zylinderblock gedrückt, so dass es abgeflacht und dazu gezwungen wird, in das Dichtungsmaterial 17 einzudringen. Da das Fremdmaterial von dem Dichtungsmaterial 17 überdeckt ist, wird die Verringerung der Dichtungsfähigkeit aufgrund des Fremdmaterials in der Dichtung verhindert.
Wie oben erläutert, wird, selbst falls das Fremdmaterial auf der Sicke 3a oder 5a zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock abgelagert wird, die Verringerung der Dichtungsfähigkeit der Dichtung 1 durch die in den konkaven Abschnitten 3b, 5b der Sicken 3a, 5a abgelagerten Dichtungsmaterialien 17 verhindert. Im Experiment kann, falls das obige Verhältnis A:B auf 3:1 festgesetzt wird, das Fremdmaterial mit ∅ 500 μm × 10 mm wirksam versiegelt werden.
Im obigen Beispiel ist die Dichtung durch vier Metallplatten gebildet. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Dichtung kann durch eine oder durch eine Mehrzahl von Metallplatten gebildet sein. Und zwar kann die Dichtung durch eine Außenplatte 3 oder 5, zwei Außenplatten 3, 5, wobei die Dichtungsmaterialien 17 nach außen ausgerichtet sind, etc. gebildet sein. Weiterhin kann, falls nötig, eine erforderliche Struktur gemäß den Erfordernissen des Motors hinzugefügt werden, z.B. kann eine Beilage eingefügt werden oder es können Tüllen um die Zylinderbohrungen 11 eingerichtet werden.
Weiterhin kann das Dichtungsmaterial 17 wenigstens die konkaven Abschnitte 3b, 5b ausfüllen und nach außen von der Außenoberfläche der Metallplatten 3, 5 hervorragen. Die Dichtungsmaterialien 17 müssen außerhalb der Sicken 3a, 5a nicht beschichtet sein.
Da das Dichtungsmaterial in den konkaven Abschnitt der auf der Außenseite der Dichtung angeordneten Sicke eingefüllt ist, ist es, wie oben erläutert, bei der Metalldichtung der Erfindung möglich, selbst wenn ein Fremdmaterial, z.B. ein Metallspan, auf einer Sicke zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock angeordnet ist, die Verringerung der Dichtungsfähigkeit der Dichtung aufgrund des mit der Dichtung verbundenen Fremdmaterials zu verhindern.
Bei der Erfindung ist die Form der Sicke nicht auf die Trapezform beschränkt und kann nach Wunsch gewählt werden, z.B. als Bergform. Es ist jedoch notwendig, dass in der Sicke eine Konkavität vorhanden ist, um das Dichtungsmaterial darin festzuhalten. Falls die Form der Sicke richtig gewählt wird, kann die Dichtungseigenschaft und der Oberflächendruck nach Wunsch bestimmt werden.

Claims

Metalldichtung (1) für einen Verbrennungsmotor mit einem abzudichtenden Loch, umfassend: eine erste Metallplatte (3 oder 5), welche sich im Gebrauch im Wesentlichen über eine gesamte abzudichtende Fläche erstreckt, wobei die erste Metallplatte ein erstes, dem Loch des Motors entsprechendes Loch (11) und eine erste Sicke (3a oder 5a) umfasst, welche von einer ersten Außenoberfläche der ersten Metallplatte so nach außen hervorragt, dass sie das erste Loch umgibt, und welche eine in der ersten Sicke gebildete Konkavität (3b oder 5b) aufweist, wobei sich die Konkavität von einer zweiten Außenoberfläche der ersten Metallplatte nach innen erstreckt, wobei die Konkavität der ersten Sicke der ersten Außenoberfläche der Metallplatte gegenüberliegt, wobei ein Dichtungsmaterial (17) in der Konkavität so angeordnet ist, dass es von der zweiten Außenoberfläche der ersten Metallplatte nach außen hervorragt, wobei die Metalldichtung (1) dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Außenabschnitt (B) des Dichtungsmaterials (17) eine Länge (α) aufweist, welche sich über die Breite (W) der Konkavität in einer Breitenrichtung der Sicke hinaus erstreckt, wobei die Länge (α) an einer Seite gleich oder weniger als 2 mm ist.
Metalldichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Dichtungsmaterial (17) ein Schaumdichtungsmaterial ist, welches einen in der Konkavität angeordneten Innenabschnitt (A) und den Außenabschnitt (B) umfasst, welcher sich außerhalb der Konkavität befindet.
Metalldichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Sicke (3a oder 5a) einen flachen Abschnitt (3c oder 5c) und zwei Seitenabschnitte (3d oder 5d) aufweist, welche sich so von dem flachen Abschnitt erstrecken, dass sie im Querschnitt eine Trapezform bilden.
Metalldichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welche des Weiteren eine zweite Metallplatte (5), die ein dem ersten Loch entsprechendes zweites Loch (11) und eine zweite Sicke (5a) umfasst, welche von einer ersten Außenoberfläche der zweiten Metallplatte so hervorragt, dass sie das zweite Loch umgibt, und eine in der zweiten Sicke gebildete Konkavität (5b) aufweist, wobei die zweite Metallplatte (5) so auf der ersten Metallplatte (3) angeordnet ist, dass die Konkavitäten (3b, 5b) der ersten und zweiten Metallplatte jeweils von der Metalldichtung nach außen zeigen, und ein Dichtungsmaterial (17) umfasst, welches in der Konkavität der zweiten Sicke so angeordnet ist, dass es von einer zweiten Außenoberfläche der zweiten Metallplatte nach außen hervorragt, wobei die Konkavität der zweiten Sicke der ersten Außenoberfläche der zweiten Metallplatte gegenüberliegt.
Metalldichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Dichtungsmaterial ein Mengenverhältnis des Innenabschnitts (A) zum Außenabschnitt (B) aufweist, welches von 3:1 bis 1:1 reicht.