DE69108814T2

DE69108814T2 - Metallabdichtung mit niedriger Wärmeübertragung.

Info

Publication number: DE69108814T2
Application number: DE69108814T
Authority: DE
Inventors: Tsunekazu Udagawa
Original assignee: Ishikawa Gasket Co Ltd
Current assignee: Ishikawa Gasket Co Ltd
Priority date: 1990-08-07
Filing date: 1991-08-05
Publication date: 1995-08-24
Anticipated expiration: 2011-08-06
Also published as: JPH0441155U; JP2521155Y2; ES2070433T3; US5306024A; DE69108814D1; EP0470790A1; EP0470790B1; US5232229A

Description

Erklärung zum Hintergrund der Erfindung und der zugehörigen Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Metalldichtung mit niedriger Wärmeübertragung. Insbesondere ist die Wärmeübertragung zwischen den Motorteilen durch die Dichtung der Erfindung verringert.
Eine Metalldichtung, wie etwa eine Schichtstahldichtung bzw. Stahllaminatdichtung, war zum Abdichten zwischen Motorteilen bekannt und wurde hierfür benutzt, wie etwa zwischen einem Zylinderblock und einem Zylinderkopf sowie zwischen einem Zylinderkopf und einem Auspuffkrümmer.
Die Schichtstahldichtung umfaßt mindestens zwei Metallplatten bzw. Metallbleche und Dichtungsvorrichtungen, wie etwa Sicken, die rund um Löcher herum ausgebildet sind, die abzudichten sind. Eine oder mehrere Metallplatten können zwischen den Metallplatten angebracht sein. Wenn die Schichtstahldichtung festgespannt wird, dann werden die Sicken zusammengedrückt und alle Platten liegen im wesentlichen ohne Zwischenraum zwischeneinander gegeneinander an.
Obwohl die Schichtstahldichtung zuverlässig zwischen den Motorteilen abdichten kann, wird dementsprechend Wärme zwischen den Motorenteilen im wesentlichen vollständig durch die Dichtung übertragen.
In einem Motor, der mit einem Einlaßkrümmer ausgestattet ist, sind Druck und Temperatur, die am Einlaßkrümmer angelegt werden, verhältnismäßig niedrig, wenn man sie mit jenen vergleicht, die an einen Auspuffkrümmer angelegt werden. Deshalb wurde eine herkömmliche Dichtung, die aus Asbest, Glasfasern, Kunststoffasern oder anderen Dichtungsmaterialien hergestellt wurde, als Einlaßkrümmerdichtung verwendet.
In jüngerer Zeit wird ein Motor verlangt, der eine höhere Leistung bei kleinerer Größe liefert. Die Temperatur im neuen Motor wird im Betrieb hoch, aber Wärme beeinträchtigt im allgemeinen nicht Motorenteile, während der Motor betrieben wird, weil der Motor gekühlt wird. Wenn der Motor jedoch gestoppt wird, dann beeinträchtigt die Wärme durch den Motor die Motorenteile, wie etwa den Einlaßkrümmer, und kann Schwierigkeiten beim Starten des Motors mit einem Treibstoffeinspritzsystem verursachen, das am Einlaßkrümmer angebracht ist.
Wenn nämlich ein Wagen für eine Weile angehalten wird, um es dem Motor zu gestatten, abzukühlen, dann beeinträchtigt Wärme durch den Motor nicht das Treibstoffeinspritzsystem, das am Einlaßkrümmer angebracht ist. Falls jedoch ein Wagen innerhalb eines kurzen Zeitraums wieder gestartet wird, nachdem der Wagen angehalten wurde, wird Wärme vom Zylinderkopf zum Einlaßkrümmer über eine Dichtung übertragen und verursacht eine Dampfsperre am Treibstoffeinspritzsystem. Der Motor kann nämlich nicht gestartet werden, bis der Motor abgekühlt ist.
Um die Wärmeübertragung vom Motor zum Einlaßkrümmer zu verringern, ist eine Dichtung mit wärmeisolierenden Eigenschaften gefordert. Die herkömmliche Dichtung, die aus Asbest oder einem herkömmlichen Dichtungsmaterial hergestellt wurde, weist eine niedrige Wärmeübertragung auf, aber ein solches Material ist als Dichtung mit wärmeisolierenden Eigenschaften nicht gut geeignet.
Eine herkömmliche Schichtstahldichtung hat hohe Wärmeübertragungseigenschaften, aber die Wärme wird augenblicklich vom Zylinderkopf zum Einlaßkrümmer durch die Schichtstahldichtung übertragen. Deshalb kann eine herkömmliche Schichtstahldichtung nicht als Dichtung für den Einlaßkrümmer benutzt werden.
Die JP-A-61-88075 beschreibt eine Dichtung, die zum Verringern der Wärmeübertragung bestimmt ist. Infolge des Zusammendrückens der Dichtung während des Festspannens sorgt jedoch die Verformung der Schichten bildenden Platte der Dichtung für eine nur minimale Verringerung der Wärmeübertragungseigenschaften.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Metalldichtung vorzusehen, die die Wärmeübertragung zwischen zwei Motorenteilen verringern kann.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Metalldichtung vorzusehen, wie oben vermerkt, die Wärme von den Motorenteilen her abstrahlen kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Metalldichtung vorzusehen, wie oben vermerkt, worin zwei Motorenteile wirksam abgedichtet werden können.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Metalldichtung vorzusehen, wie oben vermerkt, die mühelos und wirtschaftlich hergestellt werden kann.
Weitere Ziele und Vorzüge der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung ersichtlich.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Metalldichtung vorgesehen, zum Verringern der Wärmeübertragung zwischen zwei Motorenteilen, mit mindestens einem abzudichtenden Loch, mit mindestens zwei Platten, die sich im wesentlichen über die gesamte Fläche der Dichtung erstrecken und mindestens ein erstes Loch aufweisen, das dem abzudichtenden Loch der Motorenteile entspricht, sowie Schraubenlöcher zum Anbringen der Platten an den Motorenteilen, Dichtungsmitteln, die rund um das erste Loch ausgebildet sind, wobei die Dichtungsmittel dann, wenn die Dichtung festgespannt ist, zusammengedrückt sind, um rund um das Loch der Motoren Teile abzudichten, und Distanzstücke, die rund um die Schraubenlöcher ausgebildet sind, wobei die genannte Metalldichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die genannte Dichtung ferner raumbildende Mittel umf aßt, die an mindestens einer der Platten ausgebildet sein, um einen Raum zwischen den Platten herzustellen, wobei jedes der genannten Distanzstücke eine Dicke aufweist, die kleiner ist als die Dicke der Dichtungsmittel, bevor die Dichtung zusammengedrückt ist, so daß dann, wenn die Dichtung an den Distanzstücken festgespannt ist, die Dichtungsmittel auf die Dicke zusammengedrückt sind, die von den Distanzstücken festgelegt ist, um rund um das Loch der Motorenteile abzudichten, während die beiden Platten nicht eng gegeneinander anliegen und Zwischenräume zwischen den Platten durch die raumbildenden Mittel vorsehen, um hierdurch die Wärmeübertragung zwischen den beiden Motorenteilen mittels der Dichtung zu verringern.
Wenn die Dichtung nämlich an den Distanzstücken festgespannt wird, werden die Dichtungsmittel so zusammengedrückt, daß sie rund um die Löcher der Motorenteile herum abdichten. Da jedoch die beiden Metallplatten infolge der einen Zwischenraum bildenden Mittel nicht dicht gegeneinander anliegen, wird die Wärme nicht unmittelbar durch die Metallplatte übertragen, und die Wärme wird teilweise durch den Zwischenraum hindurch abgestrahlt.
Die den Zwischenraum bildenden Mittel können eine Vielzahl von Vorsprüngen sein, die an mindestens einer der Metallplatten ausgebildet sind. Die Vorsprünge können intermittierende Vorsprünge oder durchgehende Vorsprünge, wie etwa Sicken, sein. Die Dichtungsmittel können auch eine Sicke sein, die an mindestens einer der Metallplatten rund um die ersten Löcher herum ausgebildet sind.
Eine wärmeisolierende Schicht kann an mindestens einer der Metallplatten ausgebildet sein. Es kann auch eine wärmeisolierende Platte oder eine andere Metallplatte bzw. ein anderes Blech laminiert bzw. als weitere Schicht mit den Metallplatten vorgesehen werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine erläuternde Seitenansicht eines Einlaßkrümmers;
Fig. 2 ist eine teilweise abgeschnittene Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Metalldichtung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist ein vergrößerter Schnitt, der längs einer Linie 3-3 in Fig. 2 vorgenommen wurde;
Fig. 4 ist ein vergrößerter Schnitt, der längs einer Linie 4-4 in Fig. 2 vorgenommen wurde;
Fig. 5 ist ein vergrößerter Schnitt, der längs einer Linie 5-5 in Fig. 2 vorgenommen wurde;
Fig. 6 ist ein Schnitt ähnlich Fig. 3 eines zweiten Ausführungsbeispiel der Metalldichtung der Erfindung;
Fig. 7 ist ein Schnitt in Perspektivansicht ähnlich Fig. 5 eines dritten Ausführungsbeispiels einer Metalldichtung der Erfindung; und
Fig. 8 ist ein Schnitt ähnlich Fig. 3 eines vierten Ausführungsbeispiels der Metalldichtung der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen; ein Einlaß- bzw. Ansaugkrümmer M ist gezeigt. Der Einlaßkrümmer M umfaßt Einlaßrohre 10, die mit jeweiligen Zylindern des Motors in Verbindung zu bringen sind, und einen Flansch 11 mit Schraubenlöchern (nicht gezeigt). Der Einlaßkrümmer M ist an einem Zylinderkopf durch eine Dichtung A mittels der Schrauben B angebracht, die durch die Schraubenlöcher hindurchtreten.
Wie in den Fig. 2-5 gezeigt, umfaßt die Dichtung A eine Vielzahl von Löchern 20, durch welche Luft, die aus den Einlaßrohren 10 angesaugt wurde, zu den Zylindern strömt, sowie eine Vielzahl von Schraubenlöchern 21. Die Schrauben B treten durch die Schraubenlöcher 21 hindurch und werden am Zylinderkopf befestigt.
Die Dichtung A ist aus einer oberen Platte A22, einer mittleren Platte A23 und einer unteren Platte A24 gebildet, die miteinander zu Schichten angeordnet sind. Es ist auch ein ösenartiger Kranz A25 rund um die Schraubenlöcher 21 angebracht. Die oberen und unteren Platten A22, A24 sind dieselben und sind symmetrisch in bezug auf die mittlere Platte A23 angeordnet.
Die obere Platte A22 umfaßt Löcher, die den Löchern 20, 21 entsprechen, Sicken A22a, die rund um die Löcher 20 ausgebildet sind, und Sicken A22b, die rund um die Schraubenlöcher 21 ausgebildet sind. Wenn die Dichtung A festgespannt wird, dann werden die Sicken A22a so zusammengedrückt, daß sie rund um die Löcher 20 herum abdichten. Die Sicken A22b werden ebenso zusammengedrückt, aber die Sicken A22b bilden ein einen Zwischenraum bildendes Teil. Die Sicken A22b werden nicht verwendet, um rund um die Schraubenlocher 21 herum abzudichten.
Die mittlere Platte A23 umfaßt Löcher, die den Löchern 20, 21 entsprechen, und eine Vielzahl von Wellungen A23a. Die Wellungen A23a bilden ein einen Abstand bildendes Teil.
Die untere Platte A24 umfaßt ebenfalls Löcher, die den Löchern 20, 21 entsprechen, Sicken A24a, die rund um die Löcher 20 ausgebildet sind, und Sicken A24b, die rund um die Schraubenlöcher 21 ausgebildet sind. Die Sicken A24a dichten rund um das Loch 20, aber die Sicken A24b sind als ein einen Zwischenraum bildendes Teil wirksam.
Der ösenartige Kranz A25 weist einen oberen und unteren Flansch A25a, A25b sowie einen gekrümmten Abschnitt A25c auf, um das Schraubenloch 21 festzulegen. Der obere Flansch A25a ist oberhalb der oberen Platte A22 gelegen, während der untere Flansch A25b unter der unteren Platte A24 gelegen ist. Der ösenartige Kranz A25 arbeitet als ein Distanzstück für die Dichtung A.
Der Abstand des ösenartigen Kranzes A25 zwischen den äußeren Oberflächen des oberen und unteren Flansches A25a, A25b ist kürzer als der Abstand zwischen den Außenoberflächen der oberen und unteren Platte A22, A24, bevor die Dichtung A zusammengedrückt ist. Der ösenartige Kranz A25 wird nicht zusammengedrückt, wenn die Dichtung festgespannt wird.
Wenn die Dichtung A festgespannt wird, dann wird der Abstand zwischen der oberen und unteren Platte A22, A24 zusammengedrückt auf die Dicke des Abstandes des ösenartigen Kranzes A25. Deshalb werden die Sicken A22a, A24a zusammengedrückt, um rund um das Loch 20 herum abzudichten. Die Sicken A22b, A24b werden ebenfalls zusammengedrückt, aber die Sicken A22b, A24b müssen nicht rund um das Loch 21 herum abdichten. Die Wellungen A23a werden leicht zusammendrückt, wenn die Dichtung A festgespannt wird, aber die Wellungen A23a bilden Zwischenräume A26 zwischen den Platten.
Wenn die Dichtung A nämlich festgespannt wird, dann werden die Abschnitte rund um die Schraubenlöcher 21 und die Löcher 20 stramm zusammengedrückt, aber die Zwischenräume A26 sind zwischen den Platten gebildet. Die Platten A22, A23, A24 liegen nicht eng gegeneinander an.
Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, sind die Außenumfänge der Platten A22, A23, A24 im wesentlichen parallel zueinander angeordnet, und die Zwischenräume A26 zwischen den Platten sind nach außen offen. Selbst wenn die Dichtung A festgezogen wird, werden die Zwischenräume 26 zwischen den Platten im wesentlichen in der Dichtung A durchgehend beibehalten.
Dementsprechend wird, falls der Zylinderkopf erwärmt wird, Wärme von den Zwischenräumen 26 der Dichtung A isoliert und wird nicht übertragen. Wärme am Zylinderkopf wird nicht unmittelbar an den Einlaßkrümmer übertragen. Falls deshalb ein Motor angehalten wird, wird der Einlaßkrümmer nicht in extremer Weise durch die Hitze des Zylinderkopfes erwärmt. Selbst wenn der Motor, kurz nachdem der Motor angehalten wurde, wieder gestartet wird, tritt keine Dampfsperre beim Treibstoffeinspritzsystem auf.
Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel B einer Metalldichtung der Erfindung. Die Dichtung B umfaßt eine obere Platte B22, eine mittlere Platte B23 und eine untere Platte B24. Die obere Platte B 22 ist aus einem wärmeisolierenden Material, wie etwa Zirkoniumoxid, Siliziumnitrid und dergleichen, hergestellt.
Die mittlere Platte B23 umfaßt Wellungen B23a, eine Sicke B23b rund um das Loch 20 und eine Sicke B23c rund um das Loch 21. Die Wellungen B23a sind wirksam, um die oberen und unteren Platten B22, B24 mit Zwischenräumen dazwischen abzutrennen. Die Sicke B23b dichtet rund um das Loch 20 ab, wenn die Dichtung B zusammengedrückt ist, und die Sicke B23c ist als ein einen Zwischenraum bildendes Teil wirksam.
Die untere Platte B24 umfaßt einen gekrümmten Abschnitt B24a rund um das Loch 20 und einen Flansch B24b, der über der oberen Platte B22 gelegen ist. Da der gekrümmte Abschnitt B24a rund um das Loch 20 herum ausgebildet ist, tritt Strömungsmittel, das durch das Loch 20 hindurchtritt, nicht in die Zwischenräume zwischen den Platten ein.
Bei der Dichtung B sind zwei Ringteile B27 an einem inneren Abschnitt der unteren Platte B24 rund um das Loch 21 angebracht. Die Ringteile B27 sind an der oberen und unteren Platte B22, B24 durch Punktschweißen befestigt. Die Ringteile B27 werden nicht zusammengedrückt, wenn die Dichtung B festgespannt wird.
Wenn die Dichtung B festgespannt wird, dann werden die Platten zu der Dicke an den Ringteilen B27 zusammengedrückt. Deshalb wird die Sicke B23b zusammengedrückt und dichtet rund um das Loch 20 ab. Zwischenräume werden im Inneren der Platten mittels der Wellungen B23a und der Sicke B23c so beibehalten, daß die Wärme durch die Platten abgestrahlt wird und die Wärmeübertragung zwischen dem Zylinderkopf und dem Einlaßkrümmer verringert ist. Die Dichtung B arbeitet wie bei der Dichtung A.
Fig. 7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel C einer Metalldichtung der Erfindung. Die Dichtung C umfaßt eine obere Platte C22 mit einer Sicke C22a, eine mittlere Platte C23 und eine untere Platte C24 mit einer Sicke C24a, wie bei der Dichtung A.
Bei der Dichtung C ist jedoch die mittlere Platte C23 mit einer Vielzahl kleiner Vorsprünge C23a versehen, die sich nach oben und unten hiervon erstrecken, anstelle der Wellungen A23a der Dichtung A. Der Rest des Aufbaus der Dichtung C ist derselbe wie die Dichtung A.
Bei der Dichtung C wird, da die kleinen Vorsprünge C23a gebildet sind, um Zwischenräume C26 zwischen den Platten vorzusehen, eine isolierende Luftschicht gebildet. Die Dichtung C arbeitet wie bei der Dichtung A.
Fig. 8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel D einer Metalldichtung der Erfindung. Die Dichtung D ist aus zwei Platten gebildet, d.h. einer oberen Platte D22 und einer unteren Platte D24, sowie einem Ringteil D27 rund um ein Loch 21.
Die obere Platte D22 umfaßt eine Sicke D22a rund um ein Loch 20 zur Dichtung rund um dieses, und die untere Platte D24 umfaßt Wellungen D24a, um einen Zwischenraum D26 zwischen der oberen und unteren Platte D22, D24 zu bilden. Es ist auch eine wärmeisolierende Schicht D28 auf die obere Platte D22 auflaminiert. Die wärmeisolierende Schicht D28 kann aus Keramikmaterialien, Nitrilkautschuk-Gummimaterial oder Fluor-Gummimaterial hergestellt sein.
Bei der Dichtung D ist die wärmeisolierende Schicht D28 an der oberen Platte D22 ausgebildet. Die wärmeisolierende Schicht D28 kann jedoch auch an beiden Oberflächen der Platte D22 ausgebildet sein oder an der unteren Platte D24. Ein gewünschtes wärmeisolierendes Material kann auf die Platten gänzlich oder teilweise aufgebracht werden.
Wenn die Dichtung D festgespannt wird, dann dichtet die Sicke D22a rund um das Loch 20 ab, und die Wellungen D24a bilden Zwischenräume zwischen den Platten D22, D24, wie bei der Dichtung A. Da die wärmeisolierende Schicht D28 an der oberen Platte D22 ausgebildet ist, ist die wärmeisolierende Eigenschaft der Dichtung D verbessert.
Bei der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Dichtung festgespannt wird, die Dichtung bis auf eine Dicke zusammengedrückt, die durch die Distanzstücke festgelegt ist, wodurch die Dichtungsmittel zusammengedrückt werden, um rund um das Loch abzudichten. Da die den Zwischenraum bildenden Mittel in der Dichtung vorgesehen sind, liegen die Platten nicht gegeneinander an, und Zwischenräume sind zwischen den Platten gebildet. Deshalb wird die Wärme teilweise durch die Dichtung isoliert, und die Wärmeübertragung zwischen den Motorenteilen ist verringert.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die speziellen Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert wurde, ist die Erläuterung doch nur darstellend und die Erfindung ist nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt.

Claims

1. Metalldichtung zum Verringern der Wärmeübertragung zwischen zwei Motorenteilen, mit mindestens einem abzudichtenden Loch (20), mit:

mindestens zwei Platten bzw. Blechen (22, 24), die sich im wesentlichen über die gesamte Fläche der Dichtung erstrecken und mindestens ein erstes Loch aufweisen, das dem abzudichtenden Loch (20) der Motorenteile entspricht, sowie Schraubenlöcher (21) zum Anbringen der Platten an den Motorenteilen,

Dichtungsmitteln (22a, 24a), die rund um das erste Loch ausgebildet sind, wobei die Dichtungsmittel dann, wenn die Dichtung festgespannt ist, zusammengedrückt sind, um rund um das Loch der Motoren Teile abzudichten, und

Distanzstücken (25; 27), die rund um die Schraubenlöcher (21) ausgebildet sind,

wobei die genannte Metalldichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die genannte Dichtung ferner raumbildende Mittel (22b, 23a, 24b) umfaßt, die an mindestens einer der Platten ausgebildet sein, um einen Raum zwischen den Platten herzustellen,

wobei jedes der genannten Distanzstücke (25; 27) eine Dicke aufweist, die kleiner ist als die Dicke der Dichtungsmittel, bevor die Dichtung zusammengedrückt ist, so daß dann, wenn die Dichtung an den Distanzstücken (25; 27) festgespannt ist, die Dichtungsmittel auf die Dicke zusammengedrückt sind, die von den Distanzstücken festgelegt ist, um rund um das Loch der Motorenteile abzudichten, während die beiden Platten (22, 24) nicht eng gegeneinander anliegen und Zwischenräume zwischen den Platten durch die raumbildenden Mittel (22b, 23a, 24b) vorsehen, um hierdurch die Wärmeübertragung zwischen den beiden Motorenteilen mittels der Dichtung zu verringern.

2. Metalldichtung nach Anspruch 1, worin die genannten raumbildenden Mittel eine Vielzahl von Vorsprüngen (A23a; B23a; C23a; D24a) sind, die an mindestens einer der Platten ausgebildet sind.

3. Metalldichtung nach Anspruch 2, worin die genannten Vorsprünge Sicken (A23a; B23a; D24a) sind.

4. Metalldichtung nach irgendeinem vorangehenden, worin die genannten Dichtungsmittel mindestens eine Sicke (A22a, A24a; B23b; C22a, C24a; D22a) sind, die an einer der Platten rund um das erste Loch herum ausgebildet ist.

5. Metalldichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, ferner mit einem Außenumfang, der Zwischenräume (A26; C26; D26) zwischen den Platten aufweist, um Wärme von der Dichtung durch die Zwischenräume abzustrahlen.

6. Metalldichtung nach Anspruch 5, ferner mit einer wärmeisolierenden Schicht (D28), die an mindestens einer der Platten ausgebildet ist.

7. Metalldichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, ferner mit einer zusätzlichen Platte, die auf die beiden Platten schichtbildend aufgebracht ist, wobei die genannten raumbildenden Mittel an einer mittleren Platte (A23; B23; C23) der Dichtung ausgebildet sind.

8. Metalldichtung nach Anspruch 7, worin die genannte zusätzliche Platte eine wärmeisolierende Platte ist.

9. Metalldichtung nach Anspruch 7, worin die genannte zusätzliche Platte unter den beiden Platten angeordnet ist und einen gekrümmten Abschnitt (B24a) umfaßt, der rund um das erste Loch ausgebildet ist, sowie einen Flansch (B24b), der außerhalb einer oberen Platte so gelegen ist, daß Strömungsmittel nicht zwischen die Platten eintritt.

10. Metalldichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, worin die genannten Distanzstücke ösenartige Kränze (A25) sind, die rund um die Schraubenlöcher ausgebildet sind.