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Die
Erfindung betrifft eine Metalldichtung, welche zum Beispiel zwischen
einem Zylinderblock und einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors anzuordnen
ist (siehe z.B. WO-A-01/96768).
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Bei
einer Metalldichtung 100, welche in der japanischen Patentveröffentlichung
(KOKAI) Nr. 11-230355 offenbart ist, wie es in 7 dargestellt ist,
ist eine Dichtungsbasisplatte 101 mit mehreren ringförmigen Sicken 102 und 103 um
eine Zylinderbohrung herum versehen. Wenn ein Zylinderkopf 104 und
ein Zylinderblock 105 festgezogen werden, werden hohe Oberflächendrücke an aufeinander
stoßenden
Abschnitten zwischen dem Zylinderkopf 104 und der ringförmigen Sicke 102 und
zwischen dem Zylinderblock 105 und den ringförmigen Sicken 103 erzeugt,
um dort die Abdichtungseigenschaft zu verbessern.
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Bei
der Metalldichtung 100 wird jedoch ein hoher Oberflächendruck
bei dem anstoßenden
Abschnitt erzeugt, wo die ringförmige
Sicke 102 oder 103 gegen den Zylinderkopf 104 oder
den Zylinderblock 105 stößt, und bildet eine Druckspur
an der anstoßenden
Oberfläche.
Wenn der Anzug des Zylinderkopfes 104 und des Zylinderblockes 105 bei
einer Reparatur oder Inspektion gelöst wird, und der Zylinderkopf 104 und
der Zylinderblock 105 wieder mit einer neuen Dichtung 105 dazwischen
festgezogen werden, stimmt die Druckspur nicht notwendigerweise
mit der ringförmigen
Sicke 102 der neuen Metalldichtung 100 überein.
Daher tritt ein Problem auf, dass die Abdichtungseigenschaft bei
dem festgezogenen Abschnitt verringert wird.
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Hinsichtlich
der vorab genannten Probleme ist die vorliegende Erfindung gemacht
worden, und eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Metalldichtung bereitzustellen,
wobei mehrere ringförmige
Sicken Oberflächendrücke an anstoßenden Abschnitten
erhöhen
und keine Druckspur auf einer anstoßenden Oberfläche des
Zylinderkopfes ausgebildet wird.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
der Erfindung ersichtlich.
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Erfindungsgemäß werden
diese Aufgaben durch eine Metalldichtung nach Anspruch 1 gelöst. Die
abhängigen
Ansprüche
definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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Um
die vorab stehenden Probleme zu lösen, stellt die vorliegende
Erfindung eine Metalldichtung bereit, welche zwischen zwei Verbindungsteilen
anzuordnen ist, wo ein Fluid dort hinein fließt, um zu verhindern, dass
das Fluid nach außen
entweicht. Die Metalldichtung umfasst eine Dichtungsbasisplatte,
welche eine Öffnung,
durch die das Fluid passiert, und mehrere ringförmige Sicken, welche in einer Wellenform über einem
vorbestimmten Bereich ausgebildet sind, welcher sich von einer Lochkante
der Öffnung
nach außen
erstreckt, aufweist; und eine Beilage, um den ringförmigen Sickenabschnitt
derart zu überdecken,
dass sie gegen mindestens eine Oberfläche der Dichtungsbasisplatte
stößt, so dass die
Dichtungsbasisplatte und die Beilage verbunden sind.
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Als
eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform
der Metalldichtung sind die Beilagen auf beiden Seiten der Dichtungsbasisplatte
vorhanden. Die Beilagen erstrecken sich auch von der Öffnung der
Dichtungsbasisplatte zu der Umgebung einer äußeren Seite der Sicke, welche
sich an der äußersten
Position befindet, um die Sicken abzudecken. Es wird vorgezogen,
dass die Beilagen durch Laserschweißen an der Dichtungsbasisplatte
befestigt sind.
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Eine
bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform
der Metalldichtung ist derart aufgebaut, dass für ein Verhältnis zwischen einer Dicke
t1 der Dichtungsbasisplatte und einer Dicke
t2 der Beilage t1 > t2 gilt,
und für
ein Verhältnis
zwischen einer Härte
h1 der Dichtungsbasisplatte und einer Härte h2 der Beilage h1 < h2 gilt.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Metalldichtung
mit der vorab beschriebenen Struktur sind bei der Metalldichtung,
wobei Oberflächendrücke an den anstoßenden Abschnitten
von mehreren ringförmigen
Sicken erhöht
werden, die Oberflächendrücke, welche
auf den Zylinderkopf oder den Zylinderblock wirken, gleichförmig, so
dass verhindert wird, dass eine Druckspur auf dem Zylinderkopf oder
dem Zylinderblock ausgebildet wird. Die Dichtungsbasisplatte weist
auch um die Zylinderbohrung herum aufgrund der Beilagen eine große Dicke
auf, um dadurch die Abdichtungseigenschaft zu verbessern.
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Gemäß der vorab
beschriebenen erfindungsgemäßen Metalldichtung
kann, während
die Oberflächendrücke an den
anstoßenden
Abschnitten der ringförmigen
Sicken erhöht
werden, die Ausbildung der Druckspur auf der anstoßenden Oberfläche des
Zylinderkopfes verhindert werden.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
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1 ist
eine Draufsicht, welche eine Metalldichtung gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform
darstellt;
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2 ist
eine beispielhafte schematische Querschnittsdarstellung der Metalldichtung,
welche einem Abschnitt entlang einer Linie 2-2 in 1 entspricht;
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3 ist
eine Querschnittsdarstellung, welche 2 entspricht,
wobei ein verändertes
Beispiel der ersten Ausführungsform
dargestellt wird;
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4(B) ist eine Metalldichtung der ersten Ausführungsform
bzw. 4(A) ist eine herkömmliche
Metalldichtung zur Erläuterung
einer einen Oberflächendruck
erzeugenden Bedingung;
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5(A) und 5(B) sind
partielle Querschnittsdarstellungen der Metalldichtung an derselben
Position, wie derjenigen, welche in 2 dargestellt
ist, gemäß einer
zweiten Ausführungsform (nicht
Teil der beanspruchten Erfindung);
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6(A) bis 6(C) sind
partielle Querschnittsdarstellungen der Metalldichtung an derselben
Position wie derjenigen, welche in 2 dargestellt
ist, gemäß einer
dritten Ausführungsform;
und
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7 ist
eine partielle Querschnittsdarstellung der herkömmlichen Metalldichtung an
derselben Position, wie derjenigen, welche in 2 dargestellt ist.
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Die
vorliegende Erfindung wird im Detail auf der Grundlage von Ausführungsformen,
welche in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt sind, erläutert. Bei den entsprechenden
Ausführungsformen, welche
in den Zeichnungen dargestellt sind, wird eine erfindungsgemäße Metalldichtung
auf einen Kontaktabschnitt eines Zylinderblockes und eines Zylinderkopfes
eines Motors aufgebracht.
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1 und 2 stellen
eine erste Ausführungsform
einer Metalldichtung 10 dar, welche an einer an einem Zylinderkopf
anzubringenden Oberfläche 2 eines
Zylinderblockes 1 anzubringen ist. Die Metalldichtung 10 wird
an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Zylinderblock 1 und
einem Zylinderkopf 3 angebracht, um zu verhindern, dass
Verbrennungsgas, welches dort in einer Zylinderbohrung 6 vorhanden
ist, und Motorkühlwasser
oder Öl,
welches dort zirkuliert, nach außen entweicht. Die Metalldichtung 10 ist,
wie deutlich in 2 dargestellt ist, aus einer
Dichtungsbasisplatte 11 und einer ersten und einer zweiten
Beilage 12 bzw. 13, welche sich auf einer oberen
bzw. unteren Oberfläche
der Dichtungsbasisplatte 11 befinden, ausgebildet. Die Metalldichtung 10 umfasst
auch Öffnungen
(Verbrennungskammerlöcher) 14,
welche im Wesentlichen mit den Zylinderbohrungen 6 korrespondieren,
welche in dem Zylinderblock ausgebildet sind, und auch Fluidlöcher 7 eines
Kühlwassers
und eines Öls
und Löcher 8,
um Bolzen festzuziehen, wie es aus einer flachen Oberflächenform
ersichtlich wird, welche in 1 dargestellt
ist.
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Die
Dichtungsbasisplatte 11 ist aus einer Metallplatte mit
einer Dicke t1 in der Größenordnung von zum Beispiel
0,2 bis 0,3 mm ausgebildet und umfasst mehrere ringförmige Sicken 16, 17 und 18 in
einer Wellenform in einem vorbestimmten Bereich, welcher sich von
einer Lochkante der Öffnung 14 nach
außen erstreckt.
Die erste Beilage 12 und die zweite Beilage 13 sind
auf einer oberen und unteren Oberfläche der Dichtungsbasisplatte 11 vorhanden,
um Abschnitte der mehreren ringförmigen
Sicken 16, 17 und 18 zu überdecken.
Die Beilagen 12 und 13 können eine Struktur aufweisen,
wobei die entsprechenden Beilagen jeweils die Zylinderbohrungen 6 umgeben
und ganzheitlich verbunden sind, wie in der Zeichnung dargestellt
ist; oder eine Struktur aufweisen, wobei die Beilagen, welche jeweils
die Zylinderbohrungen 6 umgeben, unabhängig in einer Ringform ausgebildet sind.
Die Beilagen 12 und 13 sind aus einer Metallplatte
ausgebildet, welche eine Dicke t2 in der
Größenordnung
von zum Beispiel 30 bis 100 μm
aufweist, die kleiner als die Dicke t1 der
Dichtungsbasisplatte 11 ist, und welche eine Härte h2 aufweist, welche größer als die Härte h1 der Dichtungsbasisplatte 11 ist.
Im Übrigen
ist die Dicke t1 der Dichtungsbasisplatte 11 und
die Dicke t2 der Beilagen 12 und 13 nicht auf
die vorab erwähnten
Bereiche beschränkt.
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Die
Dichtungsbasisplatte 11 und die erste und die zweite Beilage 12 und 13 sind
an Schweißabschnitten 19 an
der oberen und unteren Oberfläche lasergeschweißt, um so
den Umfang der ringförmigen
Sicke 18, welche sich an der äußersten Position von der Öffnung 14 befindet,
an einem äußeren Seitenende
oder in der Umgebung davon zu umgeben. Im Übrigen ist es, einschließlich jeder
im Folgenden beschriebenen Ausführungsform,
in einem Fall, dass die Beilagen, welche die entsprechenden Umfänge der
Zylinderbohrungen 6 umgeben, integriert sind, wie es in 1 dargestellt
ist, vorzuziehen, dass die Beilagen an die Dichtungsbasisplatte
lasergeschweißt
sind, um den gesamten Umfang, welcher die mehreren Zylinderbohrungen
umgibt, zu verbinden. Ein Abschnitt des gesam ten Umfangs kann jedoch
nicht geschweißt
sein. Auch in einem Fall, dass die Beilagen eine Ringform aufweisen,
um jede Zylinderbohrung 6 individuell zu umgeben, kann
der gesamte Umfang getrennt geschweißt werden oder kann teilweise
geschweißt
werden.
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3 stellt
ein modifiziertes Beispiel eines Schweißabschnitts 19 bei
der ersten Ausführungsform
dar, wobei die Beilagen auf der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche von
nur einer Oberfläche
der Dichtungsbasisplatte 11 lasergeschweißt sein
können.
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Als
Nächstes
wird eine Auswirkung des Falles, bei welchem der Zylinderblock 1 und
der Zylinderkopf 3 mit der Metalldichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform
fest gezogen werden, erläutert. 4(A) und 4(B) sind
Darstellungen, um einen Unterschied bei Vorgängen und Auswirkungen zwischen
der Metalldichtung 10 mit der ersten und zweiten Beilage 12 und 13 und
einer herkömmlichen
Metalldichtung ohne diese Beilagen zu erläutern. Bei der Metalldichtung 10 der
ersten Ausführungsform,
wie sie in 4(B) dargestellt ist, berühren die
ringförmigen
Sicken 16, 17 und 18 (Oberflächendrücke Sa1); Abschnitte 20 und 21,
welche relativ nach unten hervorragen und durch die ringförmigen Sicken 16, 17 und 18 ausgebildet
sind; und Winkelabschnitte 22, 23 an beiden Enden
der Sicken den Zylinderkopf und den Zylinderblock durch die Beilagen 12 und 13,
so dass die Oberflächendrücke im Vergleich
mit einem Fall, welcher in 4(A) dargestellt
ist, gleichförmig sind,
wobei Oberflächendrücke direkt
auf den Zylinderkopf und den Zylinderblock von den ringförmigen Sicken 16, 17 und 18 und
dergleichen aufgebracht werden.
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Mit
anderen Worten, wenn die Oberflächendrücke Sa1
und Sb1 bei der ersten Ausführungsform, welche
in 4(B) dargestellt ist, mit den
Oberflächendrücken Sa0
und Sb0 bei der herkömmlichen Metalldichtung,
welche in 4(A) dargestellt ist, an Abschnitten
verglichen werden, welche den vorab beschriebenen entsprechenden
Abschnitten entsprechen, sind, obwohl entsprechende Einbauwerte nicht verändert sind,
die Oberflächendrücke Sa1
und Sb1 bei A im Allgemeinen kleiner und flach. Daher wird ein extrem
hoher Oberflächendruck
verhindert, wodurch verhindert wird, dass eine Druckspur durch die Metalldichtung 10 auf
den anzubringenden Oberflächen 2 und 4 (mit
Bezug auf 2) des Zylinderblockes und des
Zylinderkopfes ausgebildet wird. Da die Dichtungsbasisplatte 11 aufgrund
der Beilagen 12 und 13 um die Zylinderbohrung
herum dick ausgebildet ist, kann die Abdichtungseigenschaft in dem
Abschnitt auch erhöht
werden.
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5(A) und 5(B) stellen
Metalldichtungen 30A und 30B gemäß einer
zweiten Ausführungsform,
welche nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, dar. Im Übrigen werden
bei einer zweiten Ausführungsform
nur Strukturen erläutert,
welche sich von denjenigen der ersten Ausführungsform unterscheiden, und
andere Erläuterungen
werden weggelassen. Die Metalldichtung 30A, welche in 5(A) dargestellt ist, ist derart aufgebaut, dass
die erste Beilage 12 einen Abschnitt der oberen Oberfläche der Dichtungsbasisplatte 11 abdeckt,
welche die ringförmigen
Sicken 16, 17 und 18 aufweist, und nur
die erste Beilage 12 ist an dem Schweißabschnitt 19 lasergeschweißt. Auch
die Metalldichtung 30B, welche in 5(B) dargestellt
ist, ist derart aufgebaut, dass die zweite Beilage 13 einen
Abschnitt der unteren Oberfläche
der Dichtungsbasisplatte 11 abdeckt, welcher derselbe wie
derjenige, welcher vorab erwähnt
ist, ist, und nur die zweite Beilage 13 wird bei dem Schweißabschnitt 19 lasergeschweißt.
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Bei
den Metalldichtungen 30A und 30B ist die Beilage 12 oder 13 nur
an eine Seite geschweißt, wo
ein Risiko existiert, dass eine Druckspur erzeugt wird, oder an
eine Seite geschweißt,
wo nicht erwünscht
ist, dass eine Druckspur auftritt. Zum Beispiel bei einem Motor,
wo der Zylinderblock 1 und der Zylinderkopf 3 aus
verschiedenen Materialien ausgebildet sind, wird die Beilage 12 oder 13 nur
an diejenige geschweißt,
welche eine geringere Härte
als die andere aufweist. Somit können
die Kosten reduziert werden.
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6(A) bis 6(C) stellen
Metalldichtungen 40A, 40B und 40C gemäß einer
dritten Ausführungsform
dar, welche Teil der vorliegenden Erfindung ist. Bei der dritten
Ausführungsform
werden nur Unterschiede von denjenigen bei der ersten Ausführungsform
erläutert
und Erläuterungen
der anderen Abschnitte werden weggelassen. Die Metalldichtung 40A,
welche in 6(A) dargestellt ist, ist derart
aufgebaut, dass die zweite Beilage 13 auf die untere Oberfläche der
Dichtungsbasisplatte 11 lasergeschweißt ist, und eine dritte Beilage 42,
welche die ringförmigen
Sicken 17 und 18 überdeckt, ist an die obere
Oberfläche
lasergeschweißt.
Die Metalldichtung 40B, welche in 6(B) dargestellt
ist, ist derart aufgebaut, dass die erste Beilage 12 an
die obere Oberfläche
der Dichtungsbasisplatte 11 lasergeschweißt ist,
und eine vierte Beilage 43, welche den unteren Oberflächenabschnitt überdeckt,
welcher nur der ringförmigen
Sicke 16 entspricht, ist in der Nähe einer Lochkante der Öffnung 14 lasergeschweißt. Darüber hinaus
ist die Metalldichtung 40C, welche in 6(C) dargestellt ist, derart aufgebaut, dass die zweite
Beilage 13 auf die untere Oberfläche der Dichtungsbasisplatte 11 lasergeschweißt ist,
und eine fünfte
Beilage 44, welche den oberen Oberflächenabschnitt überdeckt,
welcher den ringförmigen
Sicken 16 und 17 entspricht, ist in der Nähe der Lochkante
der Öffnung 14 lasergeschweißt.
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Bei
diesen Metalldichtungen sind die Beilagen 12 und 13 nur
an Abschnitten geschweißt,
wo ein Risiko existiert, dass eine Druckspur erzeugt wird, oder
wo nicht erwünscht
ist, dass eine Druckspur auftritt, und gleichzeitig wird die Beilage 42, 43 oder 44 selektiv
an einem bestimmten Abschnitt geschweißt, wo ein Risiko eines Erzeugens
der Druckspur existiert oder wo es nicht erwünscht ist, dass die Druckspur
auftritt. Daher kann der Oberflächendruck an
den erforderlichen Abschnitten gesteuert werden. Auch der notwendige
Oberflächendruck
kann durch die Beilagen 42 und 43 oder 44 erhalten
werden, und jede Beilage fungiert als ein Stopper, um eine Bewegung
der Metalldichtung 40A, 40B oder 40C aufzuhalten.
Die Metalldichtungen 40A, 40B und 40C gemäß der dritten
Ausführungsform
sind nicht nur für ein
Automobil effektiv, sondern auch für verschiedene andere Anwendungen.
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Die
erfindungsgemäßen Metalldichtungen sind
nicht auf die vorab beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und
sie können
innerhalb des Umfangs der Ansprüche
modifiziert werden. Zum Beispiel kann bei jeder Metalldichtung gemäß den vorab
beschriebenen Ausführungsformen
ein Beschichtungsmaterial auf die äußere Oberflächenseite der Dichtungsbasisplatte
oder die Beilage aufgebracht werden. Darüber hinaus kann, während die vorab
aufgeführten
Ausführungsformen
auf die Metalldichtungen, welche für einen Motor eingesetzt werden,
gerichtet sind, die erfindungsgemäßen Metalldichtungen für festzuziehende
Abschnitte bei anderen Anwendungen eingesetzt werden.
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Die
Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-349326, welche
am 8. Oktober 2003 eingereicht worden ist, wird in diese Anmeldung aufgenommen.