Hintergrund der Erfindung und Darlegung der verwandten Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Metalldichtung, die
eine Abdichtungseinrichtung mit unterschiedlicher
Federkonstanten hat. Im besonderen wird die Federkonstante der
Abdichtungseinrichtung, wie einer Wulst, zum Abdichten um ein Fluidloch
eines Motors herum teilweise verändert, um sicher um das
Fluidloch herum abzudichten.
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In einer Metalldichtung, wie einer Stahllaminatdichtung für
einen Zylinderkopf, werden Zylinderbohrungen, Wasserlöcher,
Öllöcher usw. durch Wülste und/oder andere
Abdichtungseinrichtungen abgedichtet. Hauptsächlich unterliegen die Löcher, da das
Metall in der Dauerhaftigkeit gut ist und leicht bearbeitet
werden kann, dem, daß sie nur durch Metallbearbeitung, d.h.
Biegen des Metalls zur Ausbildung von Wülsten usw., abgedichtet
werden.
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In der Zylinderkopfdichtung werden hoher Druck und hohe
Temperatur auf die Zylinderbohrungen angewandt, so daß der Bereich
um die Zylinderbohrung dazu neigt, zu lecken. Daher werden
Schrauben zum Anbringen der Dichtung an dem Zylinderkopf und
Zylinderblock zum effektiven Abdichten um die Zylinderbohrungen
herum angeordnet, um eine Leckage aus denselben zu verhindern.
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Die Zylinderkopfdichtung umfaßt die Wasserlöcher, Öllöcher
usw., wie auch die Zylinderbohrungen. Obwohl der
Abdichtungsdruck wirksam auf die Zylinderbohrungen angewandt wird, wird
der Abdichtungsdruck aufgrund des Orts des Lochs nicht
gleichmäßig auf andere Löcher angewandt. Daher ist es schwierig,
wirksam um alle die Löcher herum, wie die Wasserlöcher und
Öllöcher, abzudichten. Im langen Gebrauch nimmt die
Abdichtungsfähigkeit ab, so daß eine Leckage aus diesen Löchern verursacht
wird.
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Um ungleichmäßigen Abdichtungsdruck durch Festziehen von
Schrauben zu kompensieren, wurde vorgeschlagen, eine Hilfswulst
in einem Bereich auszubilden, wo der Festziehdruck niedrig ist,
wie in US-A-4 759 556 offenbart ist. Die Haupt- und Hilfswulst
sehen nämlich eine hohe Federkonstante in einem Bereich mit
niedrigem Festziehdruck vor.
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In der japanischen Patentveröffentlichung (KOKAI) Nr. 62-261755
wird die Breite einer Wulst derart verändert, daß eine Mitte
zwischen den Schrauben schmal wird. Als ein Ergebnis wird die
Federkonstante in dem mittigen Bereich zwischen den Schrauben
hoch.
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In der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung (KOKAI) Nr.
60-177371 ist ein Schraubenloch von einer äußeren Wulst mit
unterschiedlicher Federkonstanten umgeben. Ein innerer Bereich
der Wulst um Schraubenloch herum ist nämlich stärker als ein
äußerer Bereich der Wulst um das Schraubenloch herum, während
die Wulst zwischen den beiden Schraubenlöchern am stärksten
ist.
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Die Patente des Standes der Technik haben offenbart, daß die
Federkonstante einer Wulst verändert wird, um eine hohe
Federkonstante in einem Bereich mit niedrigem Festziehdruck
vorzusehen. Jedoch gibt es keine Offenbarung über eine Abdichtung um
ein Fluidloch herum, das benachbart dem Zylinderloch ist.
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Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
Metalldichtung zur Verfügung zu stellen, welche sicher um ein
Fluidloch herum abdichten kann, das benachbart einem
Zylinderloch des Motors ist.
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Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Metalldichtung, wie
oben angegeben, zur Verfügung zu stellen, welche gleichmäßig
Abdichtungsdruck um das Fluidloch des Motors herum zur
Verfügung stellen kann.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Metalldichtung,
wie oben angegeben, zur Verfügung zu stellen, welche leicht und
wirtschaftlich hergestellt werden kann.
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Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der
folgenden Beschreibung der Erfindung sichtbar.
Abriß der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Metalldichtung zur
Verfügung gestellt, die zwischen zwei Motorteilen eines
Verbrennungsmotors zu installieren und mittels Schrauben zu
befestigen ist, umfassend eine erste Platte, wobei die erste Platte
umfaßt:
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wenigstens ein erstes Loch, das innerhalb der Metallplatte
liegt,
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wenigstens eine Abdichtungseinrichtung, die um das erste Loch
so ausgebildet ist, daß, wenn die Metallplatte zwischen den
Motorteilen festgezogen wird, die Abdichtungseinrichtung um das
erste Loch herum abdichtet,
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eine Mehrzahl von Schraubenlöchern, die außerhalb des ersten
Lochs ausgebildet sind, wobei die Schrauben, die durch die
Schraubenlöcher hindurchgehen, und die Motorteile aneinander
festschrauben,
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wenigstens ein zweites Loch, das benachbart dem ersten Loch
zwischen zwei Schraubenlöchern, mit Bezug auf eine imaginäre
gerade Linie liegt, die zwischen den Mitten von zwei einander
benachbarten Schraubenlöchern verbindet, wobei das erste Loch
auf einer Seite liegt und das zweite Loch derart angeordnet
ist, daß ein wesentlicher Teil des zweiten Lochs auf der
anderen Seite der Linie liegt, wobei sich die imaginäre Linie
entlang einem äußeren Bereich der Metallplatte erstreckt, und
eine Wulst, die um das zweite Loch herum ausgebildet ist und
einen inneren Abschnitt in der Nähe des ersten Lochs hat, wobei
der innere Abschnitt der Wulst eine Federkonstante hat, die
schwächer als ein Rest der Wulst ist, so daß, wenn die
Metallplatte zwischen den Motorteilen festgezogen wird, die Wulst
gleichmäßig komprimiert werden kann, um sicher um das zweite
Loch herum abzudichten.
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Da die Wulst einen inneren Abschnitt nahe dem ersten Loch
aufweist, welche eine schwächere Federkonstante als ein Rest der
Wulst hat, und demgemäß ein äußerer Abschnitt der Wulst, der
einem Äußeren der Dichtung zugewandt ist, in der
Federkonstanten stärker als der innere Abschnitt ist, kann demgemäß die
Wulst, wenn die Metallplatte zwischen den beiden Motorteilen
festgezogen wird, gleichmäßig zusammengedrückt werden, um
sicher um das zweite Loch herum abzudichten.
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Wenn die Metallplatte, wie oben angegeben, mit einer anderen
Metallplatte zusammengebaut wird, bildet die Dichtung
vorzugsweise eine Stahllaminatdichtung. Im Falle, daß eine andere
Metallplatte aufmontiert wird, muß jene Metallplatte auf einer
Seite liegen, wo die Abdichtungseinrichtung und die Wulst
vorstehen. Die Dichtung kann weiter mit anderen Metallplatten
zusammengebaut sein.
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Die Federkonstante der Wulst kann allmählich zunehmen, wenn sie
von dem inneren Abschnitt der Wulst weggeht. Die Federkonstante
kann verändert werden durch Veränderung der Breite, Höhe oder
des vorspringenden Winkels der Wulst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine teilweise Aufsicht einer ersten
Ausführungsform einer Metalldichtung der Erfindung;
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Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, ausgeführt
längs einer Linie 2-2 in Fig. 1;
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Fig. 3 ist eine teilweise Aufsicht einer zweiten
Ausführungsform
einer Metalldichtung der Erfindung;
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Fig. 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht, ausgeführt
längs einer Linie 4-4 in Fig. 3; und
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Fig. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht, ausgeführt
längs einer Linie 5-5 in Fig. 3.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Es sei auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen, wo eine erste
Ausführungsform A einer Metalldichtung der Erfindung gezeigt
ist. Die Dichtung A ist eine Zylinderkopfdichtung und ist aus
einer Metallplatte A10 ausgebildet.
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Die Metalldichtung A umfaßt eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen
Hc, Wasserlöchern Hw und Hw1, Öllöchern Ho und Schraubenlöchern
Hb, wie in der konventionellen Dichtung. Die Schraubenlöcher Hb
sind an der Außenseite der Zylinderbohrungen Hc angeordnet, um
Festziehdruck um die Zylinderbohrungen Hc herum so gleichmäßig
wie möglich anzuwenden.
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Wülste A11 sind um die Zylinderbohrungen Hc ausgebildet, um
darum herum abzudichten, wenn die Dichtung festgezogen wird. In
der Dichtung A kann jedoch irgendeine andere
Abdichtungseinrichtung anstelle der Wülste A11 verwendet sein. Wülste A12 und
A13 sind auch um die Wasserlöcher Hw bzw. Öllöcher Ho herum
ausgebildet, um um diese Löcher herum abzudichten.
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Wie in Fig. 1 gezeigt ist, liegen die Wasserlöcher Hw1 zwischen
den Schraubenlöchern Hb und sind derart angeordnet, daß sich
der wesentliche Teil derselben auf der Außenseite von
imaginären Linien A14 befindet, die eine Verbindung zwischen Mitten
der Schraubenlöcher Hb entlang einem äußeren Bereich der
Dichtung bilden. Alle Zylinderbohrungen Hc liegen nämlich innerhalb
der imaginären Linien A14. Mehr als die Hälfte des Wasserlochs
Hb befindet sich auch auf der Außenseite der imaginären Linie
A14. Darüberhinaus liegt das Wasserloch Hw1 zwischen den
Schraubenlöchern, um nicht übermäßig durch eine der beiden
Schrauben beeinflußt zu werden.
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In der vorliegenden Erfindung sind um die speziellen
Wasserlöcher Hw1 herum, wie oben erläutert, spezielle Wülste A15
ausgebildet, um sicher darum herum abzudichten.
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Die Wulst A15 ist aus einem inneren Bereich A15a, der der
Zylinderbohrung Hc zugewandt oder in der Nähe der Zylinderbohrung
Hc ist, und einem äußeren Bereich A15b, der nach auswärts der
Dichtung A oder weg von der Zylinderbohrung Hc gewandt ist,
ausgebildet. Wie klar in Fig. 2 gezeigt ist, hat der innere
Bereich A15a eine Höhe, die im wesentlichen die gleiche wie eine
Höhe der Wulst A11 ist, während der äußere Bereich A15b eine
Höhe hat, die höher als der innere Bereich A15a ist. Die Höhe
des inneren Bereichs A15a nimmt allmählich nach dem äußeren
Bereich A15b hin zu.
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Da die Höhe des äußeren Bereichs A15b höher als jene des
inneren Bereichs A15a ist, kann der äußere Bereich A15b, wenn die
Metallplatte A10 zwischen einem Zylinderkopf und einem
Zylinderblock (beide nicht gezeigt) festgezogen wird, einen
Abdichtungs- oder Oberflächendruck zur Verfügung stellen, der stärker
als der des inneren Bereichs A15a ist.
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Der äußere Bereich A15b befindet sich entfernt von den
Schraubenlöchern Hb und der Zylinderbohrung Hc. Daher wird, wenn die
Metallplatte A10 festgezogen wird, der niedrigste Festziehdruck
bei der Wulst A15 generell auf den äußeren Bereich A15b
angewandt.
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Um den Festziehdruck in der Wulst A15, wie oben angegeben, zu
kompensieren, wird die Höhe der Wulst A15 in dem äußeren
Bereich A15b in der Wulst A15 hoch gemacht, so daß dort eine hohe
Federkonstante erhalten wird.
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Weiter wird sich, wenn der Zylinderkopf gegen den Zylinderblock
festgezogen wird, ein äußerer Umfang des Zylinderkopfs auf der
Außenseite der Schrauben aufgrund der Gegenkraft, die durch die
auf die Schrauben angewandte Festziehkraft verursacht wird,
wahrscheinlich nach aufwärts drehen. Wenn der Motor in Gang
gebracht wird, vibriert auch der äußere Bereich des Motors
übermäßig. In der vorliegenden Erfindung ist die Federkonstante in
dem äußeren Bereich A15b der Wulst hoch, so daß der äußere
Bereich A15b selbst gegen die Vibration des Motors und die
Bewegung des äußeren Umfangs des Zylinderkopfs sicher abgedichtet
werden kann.
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Wenn die Federkonstante verändert wird, kann die Höhe der Wulst
verändert werden, wie oben angegeben. Eine Breite oder ein
vorstehender Winkel der Wulst kann auch verändert werden, um die
Federkonstante zu verändern. Generell kann die Federkonstante
in dem Fall, daß eine Höhe hoch gemacht wird, eine Breite kurz
gemacht wird und ein vorspringender Winkel einer Wulst nahe
einer vertikalen Linie gemacht wird, stark gemacht werden.
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Die Figuren 3-5 zeigen eine zweite Ausführungsform B der
Metalldichtung der vorliegenden Erfindung. Die Dichtung B ist
eine Zylinderkopfdichtung, die aus einer Mehrzahl von Metall-
oder Stahlplatten ausgebildet ist, d.h. eine
Stahllaminatdichtung.
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Die Dichtung B umfaßt Wasserlöcher Hw3, Hw4 wie auch
Zylinderbohrungen Hc, Wasserlöcher Hw, ein Ölloch Ho, ein
Stößelstangenloch Hp und Schraubenlöcher Hb. Die Wasserlöcher Hw3, Hw4
liegen zwischen den Schraubenlöchern Hb und liegen im
wesentlichen auf der Außenseite von imaginären Linien B14, die eine
Verbindung zwischen den Mitten der Schraubenlöcher Hb bilden.
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Die Dichtung B ist aus einer oberen Platte B20, mittleren
Platten B21, B22, B23 und einer unteren Platte B24 ausgebildet. Die
obere und untere Platte B20, B24 sind flache Platten, und die
mittleren Platten B21, B23 sind die gleichen Platten,
symmetrisch
zu der mittleren Platte B22 angeordnet. Die mittleren
Platten B21, B23 entsprechen im wesentlichen der Platte A10,
wie vorher erläutert.
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Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist die mittlere Platte B21 um das
Wasserloch Hw3 herum mit einer Wulst B21a versehen, die einen
inneren Bereich B21b hat, der sich in der Nähe der
Zylinderbohrung Hc befindet, und einen äußeren Bereich B21c, der entfernt
von der Zylinderbohrung Hc liegt. Die Breite des inneren
Bereichs B21b ist breiter als jene des äußeren Bereichs B21c, so
daß der innere Bereich B21b eine Federkonstante hat, die
geringer als jene des äußeren Bereichs B21c ist.
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Die mittlere Platte B23 ist um das Wasserloch Hw3 auch mit
einer Wulst B23a versehen, die einen inneren Bereich B23b hat,
der in der Nähe der Zylinderbohrung Hc liegt, und einen äußeren
Bereich B23c, der sich entfernt von der Zylinderbohrung Hc
befindet. Die Breite des inneren Bereichs B23b ist breiter als
jene des äußeren Bereichs B21c, um eine Federkonstante
vorzusehen, die geringer als jene des äußeren Bereichs B23c ist.
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Wie in Fig. 5 gezeigt ist, sind die mittleren Platten B21, B23
mit unterschiedlichen Wülsten um das Wasserloch Hw4 herum
versehen. Auch wird die Strömungsrate von Wasser, das durch das
Wasserloch Hw4 strömt, durch die mittleren Platten B21, B22,
B23 beschränkt.
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Im besonderen weist die obere Platte B20 ein Loch B20a auf, und
die untere Platte B24 weist ein Loch B24a auf. Die Löcher B20a,
B24a entsprechen der Größe des Wasserlochs Hw4. Die mittlere
Platte B22 weist ein Loch B22a auf, das kleiner als die Löcher
B20a, B24a ist.
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Die mittlere Platte B21 weist ein Loch B21d auf, das dem Loch
B22a entspricht, und eine Wulst B21e, die einen inneren Bereich
B21f hat, der sich in der Nähe der Zylinderbohrung Hc befindet,
und einen äußeren Bereich B21g, der entfernt von der
Zylinderbohrung
Hc liegt. Die mittlere Platte B23 weist ein Loch B23d
auf, das dem Loch b21d entspricht, und eine Wulst B23e, die
einen inneren Bereich B23f hat, der in der Nähe der
Zylinderbohrung Hc liegt, und einen äußeren Bereich B23g, der entfernt
von der Zylinderbohrung Hc liegt.
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Die Höhe der äußeren Bereiche B21g, B23g ist höher als jene der
inneren Bereiche B21f bzw. B23f. Daher sind die äußeren
Bereiche B21g, B23g in der Federkonstanten höher als die inneren
Bereiche.
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Außerdem haben die Wülste B21f, B21g, B23f, B23g flache obere
Bereiche. Infolgedessen wird, wenn die Wülste festgezogen
werden, der Festziehdruck nicht in einem Bereich konzentriert und
wird im wesentlichen über die gesamten flachen oberen Bereiche
ausgebreitet. Daher kann die Dichtung um die Wasserlöcher Hw4
herum bei mäßigem Abdichtungsdruck abdichten.
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In der Stahllaminatdichtung B werden, wenn die Dichtung B
zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock (beide nicht
gezeigt) liegt und festgezogen wird, die Wülste B21b, B21c,
B23b, B23c, B21f, B21g, B23f, B23g zusammengedrückt. Die Wülste
B21b, B21c, B23b, B23c dichten um das Wasserloch Hw3 herum ab,
während die Wülste B21f, B21g, B23f, B23g um das Wasserloch Hw4
herum abdichten.
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In den jeweiligen Wasserlöchern Hw3, Hw4 haben die äußeren
Bereiche eine Federkonstante, die höher als diejenige der inneren
Bereiche ist, so daß die äußeren Bereiche, wie in der Dichtung
A, stark festgezogen werden. In der Dichtung B wird, da die
mittleren Platten B21, B23 Wülste zur Abdichtung um die
Wasserlöcher Hw3, Hw4 herum haben, ein starker Abdichtungsdruck um
die Wasserlöcher Hw3, Hw4 herum erhalten. Die Dichtung B
arbeitet im wesentlichen wie in der Dichtung A. Jedoch kann die
Dichtung B einen starken Abdichtungsdruck um die Wasserlöcher
herum zur Verfügung stellen.