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Hintergrund
der Erfindung und Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderkopfdichtung, welche
aus einer Metallplatte ausgebildet ist und teilweise mit einer Harzbeschichtung um
ein abzudichtendes Loch herum versehen ist.
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Eine
Zylinderkopfdichtung zum Abdichten zwischen einem Zylinderkopf und
einem Zylinderblock weist im Allgemeinen Löcher für Zylinderbohrungen, Öllöcher, Wasserlöcher und
Bolzenlöcher auf.
Die Dichtung umfasst auch, um Verbrennungsgase, welche in den Brennkammern
erzeugt werden, Öl,
welches durch einen Öltank
zirkuliert, und Wasser in einem Wassermantel abzudichten, Dichtungsmittel,
wie z.B. Sicken und Dichtungsringe, um für angemessene Dichtungsdrücke für die entsprechenden abzudichtenden
Löcher
zu sorgen.
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Solch
eine Dichtung ist aus dem Dokument US-A-5582415 bekannt.
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Da
insbesondere Verbrennungsgase mit einer hohen Temperatur und mit
einem hohen Druck in den Löchern
für die
Zylinderbohrungen erzeugt werden, wenn der Motor betrieben wird,
ist ein Abdichten um die Löcher
für die
Zylinderbohrungen herum besonders wichtig. Daher wird eine Metallplatte,
welche bezüglich
mechanischer Festigkeit und Haltbarkeit hervorragend ist, verwendet
und es werden zum Beispiel eine Mehrzahl von Metallplatten laminiert
und Sicken um die Löcher
für die
Zylinderbohrungen herum angeordnet, um hohe Dichtungsdrücke durch
die Sicken bereitzustellen.
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Um
die Sicken gegenüber
einer schleichenden Erschlaffung zu schützen und die Oberflächendrücke um die
Löcher
für die
Zy linderbohrungen herum zu erhöhen,
werden verschiedene Verfahren angewendet. Zum Beispiel wird eine
zweite Metallplatte mit einer Stoppsicke innerhalb oder außerhalb
der Sicke angeordnet, ein Stopper als eine Metallbeilage angeordnet
oder eine Platte mit einer Halbsicke oder Vollsicke wird kombiniert.
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Auf
der anderen Seite ist es in letzter Zeit erforderlich, eine Kopfdichtung
mit geringen Kosten zu fertigen. Wenn die Dichtung aus einer Mehrzahl
von Metallplatten ausgebildet ist, kann sie nicht einer Anforderung
nach einer Kostenreduzierung entsprechen. Daher ist in Erwägung gezogen
worden, eine Dichtung zu verwenden, welche aus einer Metallplatte
ausgebildet ist.
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Bei
der Kopfdichtung, welche aus einer Metallplatte ausgebildet ist,
kann jedoch eine Mehrzahl von Dichtungsmitteln nicht kombiniert
werden, wie es bei der Dichtung üblich
ist, welche aus einer Mehrzahl von Metallplatten ausgebildet ist,
und die Dichtungsmittel sind beschränkt. Daher ist es bei der Kopfdichtung,
welche eine hohe Dichtungseigenschaft und Haltbarkeit erfordert,
schwierig, für
ein sicheres Abdichten zu sorgen.
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Aus
diesem Grund ist in Erwägung
gezogen worden, eine aus Metall hergestellte Verstärkungsbeilage
anzubringen, eine Dichtungsscheibe bereitzustellen oder die Dicke
zu erhöhen,
indem um ein Loch für
die Zylinderbohrung herum ein thermisches Spritzen durchgeführt wird.
Wenn diese Bearbeitungen vorgenommen werden, erhöhen sich die Herstellungsschritte
und Rohmaterialien, was die Kosten erhöht. Daher ist es erforderlich,
auf diese Bearbeitungen zu verzichten.
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Auf
der anderen Seite ist der Motor leichtgewichtig hergestellt worden,
so dass der Zylinderkopf und der Zylinderblock aus einer relativ
weichen Aluminiumlegierung ausgebildet sind. Daher kann für den Fall,
dass eine Zylinderkopfdichtung zwischen dem Zylinderkopf und dem
Zylinderblock vorhanden ist und fest angezogen wird, um die Dichtungseigenschaft
beizubehalten, wenn der Motor vibriert und eine thermische Ausdehnung
stattfindet, der Zylinderblock und der Zylinderkopf durch die Dichtung
beschädigt
werden. Das Verbrennungsgas kann durch den beschädigten Abschnitt entweichen.
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Für den Fall
dass der Kontakt der Sicke der Dichtung mit den Motorteilen, wie
z.B. dem Zylinderkopf, ein direkter Metallkontakt ist, wird ein
kleiner Zwischenraum oder eine Lücke
durch die Vorsprünge
und Ausbuchtungen aufgrund einer Werkzeugmarkierung auf der Oberfläche der
Motorteile, einer Vibration des Motors oder thermischen Veränderungen
der Dichtung und der Motorteile ausgebildet. Ein Verbrennungsgas
mit einer hohen Temperatur und einem hohen Druck kann durch den
kleinen Zwischenraum oder die Lücke
entweichen.
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Wenn
das Verbrennungsgas mit einer hohen Temperatur und einem hohen Druck
entweicht, dringt das Verbrennungsgas leicht durch den Zwischenraum
zwischen der Kopfdichtung und dem Motorteil in das Ölloch und
Wasserloch ein. Wenn das Verbrennungsgas in das Ölloch und Wasserloch eindringt,
bewirkt es einen Lufteinschluss, was eine Störung bei einer Zirkulierung
von Öl
und Wasser bewirkt, was zu einer schwer wiegenden Motorstörung führt. Es
ist daher wichtig, das Entweichen des Verbrennungsgases zu verhindern.
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Die
vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um diese Probleme zu vermeiden,
und es ist eine Aufgabe der Erfindung, ei ne Zylinderkopfdichtung
bereitzustellen, welche aus einer Metallplatte ausgebildet ist und
welche für
eine ausreichende Dichtungseigenschaft sorgen kann.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung ist, eine wie vorher beschriebene Zylinderkopfdichtung
bereitzustellen, wobei die Dichtung den Zylinderkopf und den Zylinderblock
nicht verletzt.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
der Erfindung ersichtlich.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine
erfindungsgemäße Zylinderkopfdichtung
für einen
Verbrennungsmotor ist aus einer Metallplatte ausgebildet, welche
einen Basisabschnitt, welcher sich im Wesentlichen über einen
gesamten abzudichtenden Bereich erstreckt, ein Loch, welches in
dem Basisabschnitt ausgebildet ist und einem Loch des Motors entspricht,
und eine Sicke aufweist, welche das Loch umgibt. Eine Harzbeschichtung
ist zumindest auf einem Teil der Sicke der Metallplatte auf einer
Vorsprungsseite und/oder einer Vertiefungsseite angeordnet. Die
Harzbeschichtung kann aufgetragen sein, um die gesamte Sicke zumindest entweder
auf der Vorsprungsseite oder der Vertiefungsseite der Platte zu überdecken.
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Die
Harzbeschichtung kann gemäß der Aufgabe,
den Oberflächendruck
einzustellen, eine gleiche Dicke oder ungleiche Dicken aufweisen.
Für den Fall
der ungleichen Dicken kann die Harzbeschichtung eine Schicht mit
unterschiedlichen Dicken oder eine Mehrzahl von Schichten aufweisen,
so dass sich die Dicke über
die Zahl der Schichten verändert.
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Bei
der Zylinderkopfdichtung ist die Harzbeschichtung derart ausgebildet,
dass sie zumindest einen Teil der Sicke derart überdeckt, dass sie als eine Verstärkung der
Sicke fungiert. Da die Harzbeschichtung, welche weicher als eine
Metallbeilage und härter
als eine Gummibeschichtung ist, die Dichtungseigenschaft aufweist,
wird die Dichtungseigenschaft der Dichtung bezüglich eines Zylinderkopfes
und eines Zylinderblockes zusätzlich
verbessert. Da die Harzbeschichtung als ein absorbierendes Material wirkt,
wird die Sicke vor der Beschädigung
und schleichenden Erschlaffung geschützt und die Haltbarkeit der
Dichtung verbessert.
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Für den Fall
dass die Harzbeschichtung auf beide Enden der Sicke aufgebracht
wird, während
sie die Sicke überdeckt,
wird, da die Stufenabschnitte der Harzbeschichtung auf beiden Enden
davon zweite und dritte Dichtungslinien ausbilden, die Dichtungseigenschaft
hinsichtlich des Verbrennungsgases weiter verbessert.
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Im Übrigen ist
es schwierig, eine Metallbeilage derart zu befestigen, dass sie
eine Hauptsicke mit einem Vorsprung überdeckt, und eine thermisch
gespritzte Beilage ist bezüglich
einer genauen Verarbeitung nicht gut und teuer. Auch wenn die thermisch gespritzte
Beilage genau ausgebildet ist, kann sie keine gute Dichtungseigenschaft
aufweisen, da Metall härter
als das Harz ist. Die Beilage kann auch nicht als ein absorbierendes
Material fungieren.
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Auch
für den
Fall, dass ein Material, wie z.B. eine Gummischicht, welche weicher
als das Harz ist, verwendet wird, kann das Material bei einer Verwendung
durch Druck fließen
oder brechen. Daher kann es wie das Harz weder für die Dich tungsfunktion noch
für die
absorbierende Fähigkeit
sorgen. Da auch ein weiches Material aufgrund seiner Weichheit keine
Stufe bereitstellen kann, können
die zweite und die dritte Dichtungsl inie nicht innerhalb und außerhalb
der Sicke ausgebildet werden.
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Bei
der vorab beschriebenen Dichtung weist die Harzbeschichtung die
Bleistifthärte
von F bis 6H auf. Wenn die Harzbeschichtung weicher als die Bleistifthärte F ist,
kann die Harzbeschichtung durch den darauf ausgeübten Druck fließen oder
brechen. Wenn die Harzbeschichtung härter als die Bleistifthärte 6H ist,
werden die Dichtungs- und Absorptionseigenschaften schlecht. Daher
ist die Harzbeschichtung vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie
die Bleistifthärte
von F bis 6H aufweist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Dichtung
ist die Harzbeschichtung aus Epoxydharz, Phenolharz, Phenoxyharz,
Fluorkunststoffen, Polyamidimid oder einer Kombination davon ausgebildet.
Obwohl die Harzbeschichtung aus verschiedenen Harzen ausgebildet
sein kann, ist es vorzuziehen, Epoxydharz, Phenolharz, Phenoxyharz,
Fluorkunststoffe, Polyamidimid oder eine Kombination davon hinsichtlich
der Härte
und einfachen Anwendung zu verwenden. Speziell das Phenoxyharz weist
eine Hitzebeständigkeit
von über
200°C auf,
und hinsichtlich der Bearbeitungseigenschaft und physikalischen
Eigenschaften beim Beschichten ist es äußerst vorteilhaft, dass Phenoxyharz
einzusetzen.
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Die
Harzbeschichtung wird erfindungsgemäß durch Siebdruck aufgebracht.
Obwohl die Harzbeschichtung unbehindert in verschiedenen Formen aufgebracht
werden kann, indem unter Verwendung einer Maske gesprüht wird,
kann die Harzbeschichtung leicht sogar in einer komplizierten Form
ausgebildet werden, wenn der Siebdruck verwendet wird. Darüber hinaus
kann die Harzbeschichtung durch mehrfache Drucke leicht mit verschiedenen
Dicken ausgebildet werden. Daher ist es möglich, die Harzbeschichtung
leicht mit einer der Position entsprechenden angemessenen Dicke
auszubilden. Es ist auch möglich,
die Harzbeschichtung mit verschiedenen Formen und Dicken auszubilden
und dass die Harzbeschichtung eine mehrfache Struktur mit verschiedenen
Materialien durch die mehrfachen Drucke aufweist.
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Die
Dichtung kann zusätzlich
Gummibeschichtungen auf der Metallplatte mit der Harzbeschichtung
aufweisen, um eine Verbindungsfähigkeit mit
dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock zu verbessern.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Draufsicht einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Zylinderkopfdichtung;
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
entlang einer Linie 2-2 in 1;
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3 ist
eine Querschnittsansicht, ähnlich zu 2,
einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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4 ist
eine Querschnittsansicht, ähnlich zu 2,
einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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5 ist
eine Querschnittsansicht, ähnlich zu 2,
einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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6 ist
eine Querschnittsansicht, ähnlich zu 2,
einer fünften
erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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7 ist
eine Querschnittsansicht, ähnlich zu 2,
einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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8 ist
eine Querschnittsansicht, ähnlich zu 2,
einer siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
und
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9 ist
eine Querschnittsansicht, ähnlich zu 2,
einer achten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Detaillierte
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen Nun werden die
speziellen erfindungsgemäßen Ausführungsformen
mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
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Wie
in 1 dargestellt ist, ist eine Zylinderkopfdichtung 1 entworfen,
um zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock (beide nicht
dargestellt) abzudichten, und sie ist durch eine Metallplatte 10 strukturiert,
welche aus einem Metall hergestellt ist, das bezüglich mechanischer Festigkeit
und Haltbarkeit hervorragend ist. Die Dichtung 1 umfasst
Löcher,
wie z.B. Löcher 2 für Zylinderbohrungen, Öllöcher 3,
Wasserlöcher 4,
Bolzenlöcher 5 usw..
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Als
Material für
die Metallplatte 10, kann hartes Metall, wie z.B. eine
Weichstahlplatte, rostfreie Stahlplatte und Federplatte, oder formbares
Metall, wie z. B. Kupfer- und Aluminiumplatten, verwendet werden.
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Um
um die Löcher 2 für die Zylinderbohrungen
herum abzudichten, sind Sicken 11 vollständig um
Umfänge 2b der
Löcher 2 für die Zylinderbohrungen
herum ausgebildet, um hohe abdichtende Oberflächendrücke zu erzeugen, um dadurch
Hauptabdichtungsabschnitte als erste Dichtungslinien A auszubilden.
Die Sicke 11 umfasst einen oberen Abschnitt 11a,
zwei Seitenabschnitte 11b, welche auf zwei Seiten des oberen
Abschnitts angeordnet sind, und zwei Bodenabschnitte 11c,
welche sich von einer Basis der Metallplatte 10 zu den
zwei Seitenabschnitten erstrecken.
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Um
die Sicke 11 zu verstärken
und zu stärken
ist eine Harzbeschichtung 20, d.h. 20a – 20f,
zumindest auf der Vorsprungsseite oder einer Vertiefungsseite der
Sicke 11 ausgebildet, um die Sicke 11 zumindest
teilweise zu überdecken
oder um die Sicke 11 einschließlich beider Enden vollständig zu überdecken.
Die Harzbeschichtung ist derart um die Sicke 11 herum ausgebildet,
dass sie eine ringförmige
Form mit einem Loch darin aufweist.
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In 2 ist
eine Harzbeschichtung 20a auf dem oberen Abschnitt auf
der Vorsprungsseite ausgebildet, und Harzbeschichtungen 20b, 20c sind
auf den Bodenabschnitten 11c auf der Vertiefungsseite ausgebildet.
In 3 ist eine Harzbeschichtung 20d auf dem
oberen Abschnitt ausgebildet, um sich zu den zwei Seitenabschnitten
auf der Vorsprungsseite zu erstrecken. In 4 sind die
Harzbeschichtungen 20b, 20c nur auf den Bodenabschnitten
auf der Vertiefungsseite ausgebildet.
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In 5 überdeckt
eine Harzbeschichtung 20e, 20f die Sicke auf der
Vorsprungsseite und auf der Vertiefungsseite vollständig. In 6 überdeckt eine
Harzbeschichtung 20f die Sicke auf der Vorsprungsseite,
und in 7 überdeckt
eine Harzbeschichtung 20e die Sicke auf der Vertiefungsseite.
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Die
Harzbeschichtung 10 weist eine Bleistifthärte von
F-6H auf, so dass, wenn die Harzbeschichtung zusammengedrückt wird,
die Harzbeschichtung verformt, aber nicht beschädigt wird, und sie ist aus Epoxydharz,
Phenolharz, Phenoxyharz, Fluorkunststoffen oder Polyamidimid ausgebildet,
was durch Siebdruck aufgebracht wird. Hinsichtlich einer Bearbeitungseigenschaft
und physikalischen Eigenschaften der Beschichtung kann Phenoxyharz
bevorzugt verwendet werden.
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Als
Beispiel, obwohl es von der Größe und der
Art des Motors abhängig
ist, beträgt
für den
Fall, dass der Durchmesser des Loches 2 80mm und die Metallplatte 10 150 – 500μm beträgt, die
Dicke der Harzbeschichtung 20 5 – 150μm. Die Dicke bei dem Vertiefungsabschnitt
beträgt
speziell 10 – 250μm.
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Die
Harzbeschichtung 20 muss keine gleichmäßige Dicke aufweisen und kann
entsprechend der Anforderung verschiedene Dicken aufweisen. Zum Beispiel
ist, wie es in 8 dargestellt ist, die Harzbeschichtung
aus mehreren Beschichtungen 20f, 20g ausgebildet,
so dass die zwei Beschichtungen auf der Außenseite der Sicke 11 ausgebildet
sind, um einen großen
Stufenabschnitt auszubilden. Dementsprechend wird ein abdichtender
Oberflächendruck auf
einer Dichtungslinie B, welche durch den Stufenabschnitt gebildet
wird, erhöht.
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Hinsichtlich
der Enden der Harzbeschichtung 20 kann das innere Ende
mit dem Ende des Loches 2 für die Zylinderbohrung ausgerichtet
sein oder es kann außerhalb
des Endes des Loches 2 angeordnet sein. Für den Fall
dass eine Mehrzahl von Harzbeschichtungen ausgebildet ist, kann
die äußere Beschichtung 20g mit
der Kante der unteren Beschichtung 20f ausgerichtet sein
oder sie kann entfernt von der Kante der unteren Beschichtung stufenweise
angeordnet sein.
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Für den Fall
dass die Harzbeschichtungen sowohl auf der Vorsprungsseite als auch
auf der Vertiefungsseite ausgebildet sind, wenn die Enden auf der
Vorsprungsseite und der Vertiefungsseite ausgerichtet sind, werden
die Dicken an den Stufen erhöht, um
den abdichtenden Oberflächendruck
zu erhöhen. Die
Enden der Harzbeschichtungen müssen
nicht gemäß dem erforderlichen
abdichtenden Oberflächendruck
und der Anzahl der Dichtungslinien ausgerichtet sein. Die Breite,
Position und Dicke der Harzbeschichtung 20 werden gemäß der Oberflächendruckverteilung,
welche für
jede Kopfdichtung erforderlich ist, bestimmt.
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Bezüglich dem
Abdichten von Öl,
welches durch den Ölgang
zirkuliert, und Wasser des Wassermantels, können Dichtungsmittel, wie z.B.
eine Vollsicke und eine Halbsicke, um abzudichtende Öllöcher 3 und
Wasserlöcher 4 ausgebildet
sein, um entsprechende abdichtende Drücke auszubilden.
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Wenn
es erforderlich ist, wie es in 9 dargestellt
ist, können,
nachdem die Harzbeschichtungen 20, d.h. 20e, 20f,
ausgebildet sind, Oberflächenbeschichtungen 30 auf
den gesamten Oberflächen der
Dichtung 1 aufgebracht werden. Für die Oberflächenbeschichtung
ist es vorteilhaft, eine gute Haltbarkeit und Hitzebeständigkeitseigenschaft
bezüglich
des Verbrennungsgases und einer abzudichtenden Flüssigkeit,
d.h. Öl
und Wasser, aufzuweisen und auch eine Nachgiebigkeit und Rückverformungseigenschaft
bezüglich
der Kompressionsverformung aufzuweisen. Das Material kann ein gummiartiges Material,
wie z.B. NBR-Gummi, Fluorkautschuk, Silikongummi, hydrierter Nitrilkautschuk,
sein.
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Für den Fall
dass ein gummiartiges Material verwendet wird, kann, da das Material
eine Nachgiebigkeit aufweist, eine Werkzeugmarkierung usw., was
auf dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock ausgebildet ist, neutralisiert
bzw. absorbiert werden.
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Bei
der Dichtung 1, wie sie vorab beschrieben ist, ist die
Dichtung 1 aus einer Metallplatte 10 ausgebildet
und die Abdichtung wird durch die Sicke 11 und die Harzbeschichtung 20 vorgenommen.
Somit kann die Dichtung mit geringen Kosten gefertigt werden.
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Da
die Harzbeschichtung 20 derart ausgebildet ist, dass sie
zumindest einen Teil der Sicke 11, welche auf der Metallplatte 10 ausgebildet
ist, abdeckt, wird die Sicke 11 verstärkt. Der Abdichtungseffekt
der Harzbeschichtung 20, welche weicher als eine Metallbeilage
und härter
als eine Gummibeschichtung ist, sorgt auch dafür, dass die Dichtungseigenschaft
verbessert werden kann. Die Beschädigung des Zylinderkopfes und
des Zylinderblockes, gegen welche die Dichtung stößt, kann
auch verhindert werden.
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Für den Fall
dass die Harzbeschichtung 20 derart aufgebracht wird, dass
sie die Sicke bis zu den Enden der Sicke 11 vollständig überdeckt,
kann eine zweite Dichtungslinie B usw. außerhalb der Sicke 11 durch
den Stufenabschnitt auf dem Ende der Harzbeschichtung 20,
welche die Sicke überdeckt
11, ausgebildet werden. Daher wird die Abdichtungseigenschaft bezüglich des
Verbrennungsgases weiter verbessert.
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Die
Harzbeschichtung 20 kann auch einfach durch einen Siebdruck
oder Sprayen unter Verwendung einer Maske ausgebildet werden. Daher
sind die Handhabung des Materials und die Bearbeitung einfach auszuführen, so
dass die Erhöhung
der Herstellungsschritte und der Kosten klein ist.