DE69215452T3 - Metalldichtung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Metalldichtung und Verfahren zu deren Herstellung

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Shigeru Kawaguchi
Kenji Kubouchi
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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Metalldichtung zum Abdichten der Verbindungsflächen eines Zylinderkopfes und eines Zylinderblocks eines Mehrzylinder-Motors, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
  • Eine aus metallischem Material hergestellte Metalldichtung ist zum Abdichten der gegenüberliegenden Verbindungsflächen eines Zylinderkopfes und eines Zylinderblocks eines Motors bereits verwendet worden. Bei modernen Motoren wurde eine größere Leistung und ein geringeres Gewicht gefordert. Um diese Anforderungen zu erfüllen, sucht man Zylinderköpfe und Zylinderblöcke aus einem Aluminiummaterial mit geringem spezifischem Gewicht statt aus Stahl oder Gußmetall mit hohem spezifischem Gewicht, die bisher verwendet worden sind, herzustellen. Ein Aluminiummaterial hat ein geringes Gewicht, jedoch ist seine Steifheit gering. Während daher ein Motor, in welchem Zylinderkopf und Zylinderblock aus einem Aluminiummaterial hergestellt sind, läuft, neigt die relative Verschiebung des Zylinderkopfes bezüglich des Zylinderblocks dazu, sich zu vergrößern. Eine Metalldichtung hat Wülste nahe der Umfänge der Durchbrüche derselben, welche den Zylinderbohrungen und Durchführungen für Wasser und Öl in diesen Bauteilen eines Motors entsprechen. Wenn der Zylinderkopf und der Zylinderblock durch Festziehen derselben mittels Bolzen aneinander befestigt werden, bilden diese Wülste ringförmige elastische Kontaktteile bezüglich der gegenüberliegenden Verbindungsflächen von Zylinderkopf und Zylinderblock und dichten diese Verbindungsflächen ab.
  • US-A-3 053 544 zeigt eine Dichtung zur Verwendung zwischen aneinanderliegenden oder Dichtungsflanschen eine s Drucksystems, wobei diese Dichtung einen im wesentlichen ebenen blattförmigen Körper aus elastischem Material, eine Öffnung in dem Körper, die durch eine umgeschlagene Lippe desselben gebildet wird, die mit ihrem Randteil im Abstand von diesem Körper diesen überdeckt, einen ersten Wulst an dem Körper, welcher die Lippe umgibt und sich von dem Körper weniger weit nach außen erstreckt als der Randteil der Lippe, sowie einen zweiten Wulst an dem Körper aufweist, welcher den ersten Wulst umfaßt und sich in entgegengesetzter Richtung wie der erste Wulst von dem Körper nach außen erstreckt, wobei der Abstand von der Oberseite des einen Wulstes größer ist als das Zweifache der Dicke des Materials des blattartigen Körpers.
  • Die Anmelderin der vorliegenden Erfindung hat eine Patentanmeldung (Japanische Patentanmeldung Nr. 306295/1990) eingereicht, die eine Einzelplatten-Metalldichtung betrifft, welche zwischen die gegenüberliegenden Verbindungsflächen eines Zylinderkopfes und eines Zylinderblocks eines Motors eingelegt und dann mit diesem festgezogen wird, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben. Diese Metalldichtung hat Öffnungen für Verbrennungskammern, die in einer elastischen Metallplatte ausgebildet sind, Wülste, die an den Teilen der elastischen Metallplatte angeformt sind, die in radialem Abstand nach außen von den Umfängen dieser Öffnungen liegen, so daß sie sich längs der gleichen Öffnungen erstrecken, und umgefalzte Abschnitte, die durch Umbiegen derjenigen Abschnitte der Metallplatte gebildet sind, welche die Öffnungen umfassen, in Richtung radial nach außen von diesen auf der Oberfläche der Metallplatte, auf welcher die vorstehenden Oberflächen der Wülste sich erstrecken, wobei die umgefalzten Abschnitte auf eine vorbestimmte Dicke eingestellt und wärmebehandelt sind. Wenn daher eine Metalldichtung zwischen gegenüberliegenden Verbindungsflächen eines Zylinderkopfes und eines Zylinderblocks eingespannt und gepreßt wird, bilden die Wülste ringförmige Dichtungen mit diesen Verbindungsflächen, und die umgefalzten Abschnitte, deren Dicke das Zweifache der Dicke der Metallplatte beträgt, bilden zusätzliche Dichtungen, die sich rings um die Öffnungen erstrecken. So schalten die Wülste und die umgefalzten Abschnitte Probleme aus, die aus Unregelmäßigkeiten der gegenüberliegenden Verbindungsflächen entstehen, machen die Verbiegung des Zylinderkopfes, die infolge der Wiederholung eines Verbrennungszyklus eintritt, minimal, verringern die schwankende Belastung und verhindern ein volles Zusammendrücken der Wülste.
  • Die in dieser Druckschrift beschriebenen Metalldichtungen stellen eine Metalldichtung dar, bei der eine Metallplatte, deren Dicke geringer ist als diejenige der elastischen Metallgrundplatte, auf die Teile der wulsttragenden Seite der Grundplatte aufgeschichtet wird, die sich von den Teilen derselben unterscheiden, die sich zwischen benachbarten Öffnungen erstrecken, und die sich in der Richtung von den Wülsten radial nach außen erstrecken, um einen Dickenunterschied zwischen den umgefalzten Abschnitten und den Bereichen der Basisplatte auszugleichen, die auf der radial äußeren Seite der Wülste liegen, wobei in dieser Metalldichtung jeder so umgefalzte Abschnitt mit einer Weichmetallplatte ausgestattet ist, die in Sandwichform in diese eingeschlossen ist, so daß der oben bezeichnete Dickenunterschied nicht größer als erforderlich wird; wobei in dieser Metalldichtung diese umgefalzten Abschnitte mit größerer Dicke in den Bereichen zwischen benachbarten Öffnungen und mit einer kleineren Dicke in den übrigen Bereichen ausgebildet sind, um eine große Preßkraft auf den ersteren Bereichen zu erzielen, die eine hohe Dichtungsleistung erfordern; und wobei in dieser Metalldichtung beide Oberflächen derselben mit einer nichtmetallischen Dichtung beschichtet sind, deren Oberflächen mit einem nichtmetallischen Material beschichtet sind, wie einem hitze- und ölbeständigen Kautschuk oder Harz, um eine direkte Metall-Metall-Berührung zwischen der Dichtung und den gegenüberliegenden Verbindungsflächen eines Zylinderkopfes und eines Zylinderblocks zu vermeiden, eine Korrosion oder Verschmutzung der Metallflächen zu verhindern und die ausgezeichnete Dichtungswirkung der Dichtung auch zu gewährleisten, wenn die gegenüberliegenden Verbindungsflächen dieser Teile eines Motors uneben sind.
  • Das in der oben erwähnten Druckschrift beschriebene Herstellungsverfahren für die Metalldichtung besteht aus den folgenden Schritten: Ausbildung von Öffnungen für Verbrennungskammern in einer elastischen Metallplatte, Formen von Wülsten in den Teilen der Metallplatte, die in radialem Abstand nach außen vom Umfang dieser Öffnungen diese umfassen, so daß die Wülste sich längs der gleichen Umfänge erstrecken, Biegen der Abschnitte der Metallplatte, die rings um die Öffnungen in der Richtung von denselben radial nach außen auf die Wulstkamm-tragende Seite der Metallplatte zur Bildung von umgefalzten Abschnitten, deren Ränder mit denjenigen der Öffnungen ausgerichtet sind, Ausüben einer Kompressionskraft auf die umgefalzten Abschnitte, sodaß die umgefalzten Abschnitte auf eine vorbestimmte Dicke eingestellt werden, und Wärmebehandeln der Metallplatte, an der die umgefalzten Abschnitte ausgebildet worden sind, um die Härte der Platte einzuregeln. Ein mit diesem Verfahren identisches Herstellungsverfahren für eine Metalldichtung, welchem ein Schritt des Einsetzen von Weichmetallplatten in Sandwichart in die umgefalzten Abschnitte hinzugefügt ist, wird ebenfalls beschrieben.
  • Die Anmelderin der vorliegenden Erfindung hat ferner eine Patentanmeldung (Japanische Patentanmeldung Nr. 156189/1991) eingereicht, die sich auf eine Metalldichtung bezieht, welche zwischen die gegenüberliegenden Verbindungsflächen eines Zylinderkopfes und eines Zylinderblocks eingelegt und festgezogen wird. Diese Metalldichtung weist Öffnungen für Verbrennungskammern auf, die in einer elastischen Metallplatte ausgebildet sind, Wülste, die in den Teilen der Metallplatte ausgebildet sind, welche in Richtung radial nach außen einen Abstand von den Umfängen der Öffnungen besitzen, so daß sie sich längs der gleichen Umfänge erstrecken, sowie umgefalzte Abschnitte, die durch Umbiegen derjenigen Teile der Metallplatte gebildet sind, welche rings um die Öffnungen in Richtung radial nach außen auf der Wulstkammtragenden Seite der Metallplatte liegen, wobei in der Dichtung eine Regulierplatte auf die Wulstkamm-tragende Seite der Metallplatte so aufgeschichtet ist, daß sie sich in Radialrichtung der Wülste erstreckt, wodurch die Festigkeit der Metallplatte reguliert wird.
  • Allgemein verwendet eine Metalldichtung, die aus einer einzigen elastischen Metallplatte besteht, eine Metallplatte mit einer Dicke von 0,25 mm. Wenn eine solche elastische Metallplatte in denjenigen Teilen derselben, die um die Öffnungen für die Verbrennungskammern gelegen sind, zur Bildung von umgefalzten Abschnitten gebogen wird, tritt ein Dickenunterschied entsprechend der Dicke der Platte zwischen den Teilen derselben auf, welche rings um die Öffnungen liegen, und den Teilen derselben, die auf der radial äußeren Seite der erwähnten Teile liegen. Es ist zu bemerken, daß ein gewünschter Wert dieses Unterschiedes etwa 0,10-0,17 mm beträgt, obwohl er von der Höhe der Wülste abhängt. Wenn dieser Unterschied zu groß ist, werden diejenigen Teile einer elastischen Metallplatte, die einen solchen Dickenunterschied aufweisen, während des Festziehvorgangs einer Metalldichtung, der zwischen gegenüberliegenden Verbindungsflächen eines Zylinderkopfes und eines Zylinderblocks durchgeführt wird, unzulässig verformt. Da die so verformten Teile der elastischen Metallplatte gebogen werden, werden sie notwendigerweise nachteilig bezüglich ihrer Belastungsbeständigkeit, und weiter würde eine übermäßige Belastung in diesen Teilen infolge der Belastungsveränderung entsprechend einem Verbrennungszyklus des Motors auftreten, wodurch Risse in denselben entstehen würden. Die wulsttragenden Teile einer solchen elastischen Metallplatte dienen als Dichtungen. Wenn eine Metalldichtung mit umgefalzten Abschnitten großer Dicke festgezogen wird, werden starke Dichtungen geformt, um das Austreten oder Auslecken eines korrodierenden Verbrennungsgases mit hoher Temperatur aus den Öffnungen für die Verbrennungskammern zu verhindern. Daher wird eine Belastung einseitig auf die umgefalzten Abschnitte rings um die Öffnungen ausgeübt, d. h. die Anforderungen an eine ausgezeichnete Dichtungsleistung sind mehr auf die umgefalzten Abschnitte als auf die Wülste konzentriert. Wenn daher die umgefalzten Abschnitte brechen, während die Dichtung über eine lange Zeitdauer verwendet wird, wird die ein Austreten von Verbrennungsgas verhindernde Funktion derselben nicht wirksam erfüllt, da die Dichtungskraft der Wülste, die so vorgesehen sind, daß sie zweistufige Dichtungen mit den gefalzten Abschnitten bilden, nicht so groß ist.
  • Wenn ein Dickenunterschied zwischen den die umgefalzten Abschnitte tragenden Teilen der elastischen Metallplatte dieser Dichtung größer ist als ein gewünschter Wert, wird eine die Plattendicke regulierende Platte auf die elastische Metallplatte aufgeschichtet, um die Höhe der gefalzten Abschnitte zu verringern. Bei einem solchen Dickenregulierungsverfahren ist es notwendig, Regulierungsplatten getrennt herzustellen, wodurch die Herstellungskosten erhöht werden. Ferner, zur Herstellung von Regulierungsplatten ist es notwendig, daß die Form der Regulierungsplatten mit derjenigen der Wülste auf der elastischen Metallplatte übereinstimmt, und daß eine Anlage zum Aufschichten einer Regulierungsplatte auf die elastische Metallplatte vorgesehen wird. Dieses Regulierungsverfahren für die Höhendifferenz ist daher wirtschaftlich nachteilig.
  • Bei der Herstellung einer Metalldichtung mit umgefalzten Abschnitten wird die elastische Metallplatte in bestimmten Fällen einer sogenannten Vorkompression unterzogen, bei der die ganzen umgefalzten Abschnitte gleichförmig oder ein Teil derselben derart komprimiert wird, daß die Dicke und die Breite verschiedener Teile der umgefalzten Abschnitte entsprechend der verschiedenen Umfangsstellen der Öffnungen auf verschiedene Werte eingestellt werden, nachdem die umgefalzten Abschnitte ausgebildet und bevor die Dichtung zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock festgezogen worden ist. Bei einem solchen Verfahren wird die Dicke der Platte nach der Ausbildung der umgefalzten Abschnitte reduziert, so daß eine plötzliche und große Änderung in den Materialdaten an den umgefalzten Enden derselben eintritt. Dies würde das Auftreten von Rissen in den umgefalzten Enden bewirken oder das Auftreten von Rissen in den Öffnungsseitigen Rändern der umgefalzten Abschnitte, wenn die Dichtung über eine lange Zeit verwendet wird, wobei die potentiellen Ursachen von Rissen immer noch in derselben enthalten sind.
  • Ein Ziel der Erfindung ist die Lösung dieser Probleme und die Schaffung einer Hochqualitäts-Metalldichtung, die mit geringen Kosten durch Ausführung eines einfachen zusätzlichen Schrittes für die Ausbildung der umgefalzten Abschnitte hergestellt werden kann, d. h. durch Reduzierung der Dicke von vorbestimmten Teilen, an denen umgefalzte Abschnitte auszubilden sind, einer elastischen Metallplatte vor dem Umfalzen der Umfangsränder von Durchbrüchen zur Bildung von Öffnungen, wodurch die Dicke der umgefalzten Abschnitte reduziert wird, um gewünschte abgestufte Abschnitte an der Metallplatte zu erzeugen.
  • Dementsprechend schafft die Erfindung eine Metalldichtung gemäß Anspruch 1.
  • In dieser Metalldichtung werden die umgefalzten Abschnitte einer wulsttragenden elastischen Metallplatte und die Teile der Metallplatte, auf welche die umgefalzten Abschnitte aufgeschichtet sind, mit einer Dicke von weniger als der Dicke der Metallplatte und der Hälfte derselben ausgebildet, und diese Metallplatte wird nach dem Ausbilden der umgefalzten Abschnitte wärmebehandelt. Wenn daher die Metalldichtung festgezogen und zwischen den Bauteilen mit gegenüberliegenden Verbindungsflächen, d. h. einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock, zusammengepreßt wird, werden die Wülste, die an den Teilen der Metallplatte vorgesehen sind, die dicht an den Umfängen der Öffnungen für Verbrennungskammern liegen, infolge der Druckkraft verformt, um ringförmige Dichtungen an den Teilen der Metallplatte zu bilden, die im Abstand radial nach außen von diesen Öffnungen liegen, mit den genüberliegenden Verbindungsflächen zu bilden. Da die Dicke der umgefalzten Abschnitte auf einen Wert im wesentlichen nicht kleiner als die Hälfte desjenigen der elastischen Metallplatte reduziert ist, wird die Gesamtdicke jedes umgefalzten Abschnitts und des Teils der Metallplatte, an dem dieser umgefalzte Abschnitt durch einen Biegevorgang aufgeschichtet ist, nicht kleiner als die Dicke der gleichen Metallplatte, so daß diese umgefalzten Abschnitte einen weiteren Satz von ringförmigen Dichtungen um die Öffnungen für die Verbrennungskammern bilden.
  • Wenn daher die Metalldichtung zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock festgezogen wird, werden zweistufige Dichtungen gebildet. Auch wenn daher Unregelmäßigkeiten an den gegenüberliegenden Verbindungsflächen auftreten, werden Wülste und umgefalzte Abschnitte entsprechend der Biegung der Metallplatte verformt, so daß ein unregelmäßiger Spalt zwischen den zwei gegenüberliegenden Verbindungsflächen ausgeschaltet wird. Infolge der synergistischen Wirkung der zweistufigen ringförmigen Dichtungen und der Ausschaltung der Unregelmäßigkeit der gegenüberliegenden Verbindungsflächen tragen diese Dichtungen gemeinsam eine schwankende Belastung, die infolge der Wiederholung eines Verbrennungszyklus des Motors auftritt, sowie eine thermische Belastung, so daß die Verbiegungsrate des Zylinderkopfes minimal gemacht werden kann.
  • Bei dieser Metalldichtung wird die Dicke wenigstens der umgefalzten Abschnitte und der Teile der elastischen Metallplatte, auf welche die umgefalzten Abschnitte aufgeschichtet sind, auf nicht weniger als die Hälfte der Dicke der Metallplatte reduziert. Daraus folgt, daß die Gesamtdicke jedes umgefalzten Abschnitts und des Teils der Metallplatte, auf welchen der umgefalzte Abschnitt aufgeschichtet wird, nicht kleiner wird als die Dicke der Metallplatte, jedoch kleiner als das Zweifache der Dicke der gleichen Platte. Die Dicke der umgefalzten Abschnitte kann auf einen willkürlichen Wert innerhalb des oben erwähnten Bereiches entsprechend dem gewünschten Reduzierungsgrad seiner Dicke eingestellt werden. Daher wird die Dickendifferenz zwischen dem umgefalzten Abschnitt einer Metalldichtung und den Teilen der elastischen Metallplatte, die sich von den umgefalzten Abschnitten unterscheiden, nicht zu groß, und die abgestuften Bereiche der Metallplatte werden nicht unzulässig verformt, wenn die Dichtung zwischen den gegenüberliegenden Verbindungsflächen eines Zylinderkopfes und eines Zylinderblocks festgezogen wird. Obwohl die elastische Metallplatte ursprünglich einen geringen Belastungswiderstand besitzt, wenn sie gebogen wird, besteht nicht die Möglichkeit, daß Risse in der Metallplatte auftreten, auch wenn eine schwankende Belastung infolge eines Verbrennungszyklus des Motors zusätzlich auf dieselbe ausgeübt wird.
  • In dieser Metalldichtung werden Wülste an den Teilen der elastischen Metallplatte ausgebildet, die in radialer Richtung nach außen einen Abstand von den Umfängen der Öffnungen derselben besitzen, so daß sie sich längs der Öffnungen erstrecken, sowie umgefalzte Abschnitte auf den Teilen der Metallplatte, die zwischen den Umfangsabschnitten der Öffnungen und den Wülsten liegen, indem die Metallplatte in Richtung von den Öffnungen radial nach außen gebogen wird. Wenn nur die umgefalzten Abschnitte an der Metalldichtung ausgebildet werden, tritt ein Dickenunterschied entsprechend der Dicke der elastischen Metallplatte zwischen den umgefalzten Abschnitten und den Teilen der Metallplatte ein, die auf der radial äußeren Seite der Wülste liegen. Wenn dieser Unterschied größer ist als ein geforderter Betrag, treten Nachteile auf. In dieser Metalldichtung sind jedoch die Dicken von wenigstens den umgefalzten Abschnitten und den Teilen der elastischen Metallplatte auf die die umgefalzten Abschnitte aufgeschichtet sind, auf nicht weniger als die Hälfte der Dicke der Metallplatte reduziert. Daraus folgt, daß die Gesamtdicke jedes umgefalzten Abschnitts und des Teils der Metallplatte, auf welchen der umgefalzte Abschnitt aufgeschichtet ist, nicht kleiner wird als die Dicke der Metallplatte, jedoch kleiner als das Zweifache der Dicke der gleichen Platte. Die Dicke der umgefalzten Abschnitte kann auf einen willkürlichen Wert innerhalb des oben erwähnten Bereiches entsprechend dem gewünschten Reduktionsgrad seiner Dicke eingestellt werden.
  • Ferner kann diese Metalldichtung auf ihrer Außenfläche mit einem nichtmetallichen Material, wie einem hitze- und ölbeständigen Gummi oder Harz, beschichtet werden, so daß eine direkte Metall-Metall-Berührung der Dichtung mit einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock vermieden werden kann. Dies ermöglicht die Gewährleistung der Beständigkeit gegen ein Korrodieren des Verbrennungsgases, Dauerhaftigkeit und Genauigkeit der Metalldichtung, verhindert ein Korrodieren und Verschmutzen der Metallflächen und erlaubt die Vermeidung der Ungleichmäßigkeit der Oberflächen (bearbeiteten Oberflächen) des Zylinderkopfes, Zylinderblocks und der Metalldichtung sowie die Gewährleistung einer zufriedenstellenden Dichtungswirkung der Dichtung.
  • Wenn diese Metalldichtung, bei der die umgefalzten Abschnitte mit einer großen Dicke in den Teilen derselben, die zwischen benachbarten Öffnungen liegen, und mit einer kleineren Dicke in den übrigen Teilen ausgebildet sind, auf einen Motor angewendet wird, in welchem ein Zylinderkopf mit einer geringen Steifheit im Vergleich mit einem Zylinderblock mit einer Anzahl von Öffnungen versehen ist, so wird die Verbiegung, die am stärksten in den Teilen der Metallplatte eintritt, die zwischen benachbarten Zylinderbohrungen liegen, infolge der Verbiegung des Zylinderkopfes während des Festziehvorgangs der Dichtung wirksam durch die Teile der umgefalzten Abschnitte ausgeglichen, die zwischen den Öffnungen liegen und größere Dicke besitzen. Dies verhindert eine Reduzierung der Dichtungswirkung der Dichtung und ein Eindringen eines unter hoher Temperatur und hohem Druck stehenden Verbrennungsgases, welches ein Korrodieren und Verschmutzen der Wülste der Metalldichtung verursacht, in die Dichtung. Die umgefalzten Abschnitte gleichen wirksam die Verbiegung und Verformung der Teile des Zylinderkopfes aus, die zwischen den benachbarten Öffnungen liegen, um ein wirksames Aufrechterhalten der Dichtungswirkung der Dichtung in diesen Bereichen zu ermöglichen. Da der Bereich der umgefalzten Abschnitte willkürlich eingestellt werden kann, solange diese Teile die Wülste auf der Basisplatte nicht überdecken, kann die Verteilung der Flächenpressung der Wülste und der umgefalzten Abschnitte auf der Entwurfsstufe reguliert werden.
  • Zwischen den umgefalzten Abschnitten und den Teilen der Metalldichtung, die auf der radial äußeren Seite der umgefalzten Abschnitte liegen, wirken die in der Dicke reduzierten Teile der umgefalzten Abschnitte als Regulierungsmittel, um einen geforderten Dickenunterschied zwischen diesen Teilen zu erreichen. Die Verbindungsflächen zwischen einem Zylinderblock und einem Zylinderkopf werden leicht unregelmäßig infolge einer Abnahme ihrer Steifheit, wenn diese Bauteile festgezogen werden, aber das vollständige Zusammendrücken der Wülste auf der Dichtung wird verhindert, d. h. die Wülste bleiben unkomprimiert so hoch wie die Dicke der umgefalzten Abschnitte. Ein geforderter Dickenunterschied zwischen den umgefalzten Abschnitten und den wulstumgebenden Teilen kann leicht durch Regulierung des Reduzierungsgrades der Dicke der oben erwähnten Teile der umgefalzten Abschnitte erreicht werden. In dem Fall, daß dieser Dickenunterschied auf einen richtigen Wert eingestellt ist, wird der Grad der Verbiegung des Zylinderkopfes, welche infolge des Startens, des Laufes und des Stoppens des Motors eintritt, minimal gemacht, und schwankende Belastungsbeanspruchung an der Basis dieser Verbiegung kann ebenfalls verringert werden. Dies dient dazu, das Auftreten einer dauerhaften Ermüdung der Wülste sowie Risse in den Dichtungen zu verhindern und die Dauerhaftigkeit der Wülste und Dichtungen zu verbessern.
  • Die umgefalzten Abschnitte bilden Dichtungen während des Festziehvorgangs einer Dichtung, um das Auslecken eines korrodierenden Verbrennungsgases mit hoher Temperatur aus den Öffnungen zu verhindern, und die wulsttragenden Teile der Dichtung dienen ebenfalls während dieser Zeit als Dichtungen. Da die Dicke der umgefalzten Abschnitte dieser Metalldichtung verringert worden ist, kann eine unzulässige Verteilung der Dichtungskraft, d. h. der Festziehkraft der umgefalzten Abschnitte, ohne Verwendung irgendwelcher weiterer Bauteile vermieden werden. Daher ist es möglich, daß die Wülste ebenfalls bei der Erzeugung einer Dichtungs- oder Festziehkraft teilnehmen. Auch wenn die umgefalzten Abschnitte brechen sollten, während die Dichtung in Verwendung über einen langen Zeitraum ist, können die Wülste, die zweistufige Dichtungen mit den umgefalzten Abschnitten bilden, das Lecken eines Verbrennungsgases wirksam verhindern.
  • Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Herstellung von Metalldichtungen gemäß Anspruch 3.
  • Der Vorgang zum Reduzieren der Dicke derjenigen Bereiche der Metallplatte, in welchen die umgefalzten Abschnitte auszubilden sind, wird nämlich vor der Ausbildung der gefalzten Abschnitte durchgeführt. Daher werden umgefalzte Abschnitte mit der erforderlichen Dicke im Zeitpunkt der Beendigung des Biegevorgangs der Metallplatte erhalten. Da die Wärmebehandlung der elastischen Metallplatte nach Beendigung dieser Dickenreduzierung und Plattenbiegung durchgeführt wird, kann die Härte der Metallplatte auf einen gewünschten Wert frei eingeregelt werden.
  • Wenn der Schritt einer Anwendung von Kompressionskraft auf die umgefalzten Abschnitte, um eine Feinänderung der Dicke derselben auf einen vorbestimmten Wert zu erreichen, diesem Herstellungsverfahren für die Metalldichtung hinzugefügt wird, so daß dieser Schritt nach dem Ausbilden der umgefalzten Abschnitte ausgeführt wird, wird es möglich, den größeren Teil der Ausbildung der umgefalzten Abschnitte mittels Durchführen eines Plattenbiegeschritts zu beenden, und sodann die Dicke und Breite der umgefalzten Abschnitte so fein und frei wie nötig auf die endgültig gewünschten Werte einzuregeln. Auf diese Weise ist es möglich, die Dicke von bestimmten Teilen der umgefalzten Abschnitte rings um die Öffnungen fein zu regulieren. Beispielsweise ist es möglich, die Dicke der Teile der umgefalzten Abschnitte, die sich in den Bereichen erstrecken, in denen der Abstand zwischen benachbarten Öffnungen klein ist, auf einen hohen Wert einzustellen, indem man die Verbiegung des Zylinderkopfes in Betracht zieht, und die Dicke der Teile der umgefalzten Abschnitte allmählich abnehmen zu lassen oder einzustellen auf einen konstant niedrigen Wert, die sich von den Stellen, an denen der Abstand zwischen benachbarten Öffnungen klein ist, zu davon entfernten Stellen erstrecken.
  • Daher wird es möglich, einfach die umgefalzten Abschnitte so auszubilden, daß sie eine Höhendiffernz bezüglich der Metallgrundplatte besitzen, und eine Metalldichtung ausgezeichneter Qualität mit geringen Kosten herzustellen.
  • Bei diesem Herstellungsverfahren der Metalldichtung wird eine übermäßig große Höhendifferenz zwischen der elastischen Metallplatte und den umgefalzten Abschnitten derselben nicht durch Aufschichten einer Dickenregulierungsplatte auf die Basisplatte reguliert. Daher ist es nicht erforderlich, zusätzlich eine Regulierungsplatte vorzusehen, deren Form mit derjenigen des wulsttragenden Teils der elastischen Metallplatte übereinstimmt, das Aufschichten einer Regulierungsplatte auf die Metallgrundplatte durchzuführen und eine zusätzliche Anlage zur Durchführung des Aufschichtens der Regulierplatte vorzusehen, und es kann nur eine kleine Anzahl von Schritten zu dem Schritt des Bohrens der elastischen Metallplatte hinzugefügt werden. Dies verhindert einen starken Anstieg der Herstellungskosten und ermöglicht eine wirtschaftliche Herstellung einer Metalldichtung.
  • Bei diesem Herstellungsverfahren für eine Metalldichtung, das sich von einem Verfahren unterscheidet, bei welchem eine elastische Metallplatte einer sogenannten Vorkompression unterzogen wird, wobei die ganzen umgefalzten Abschnitte gleichförmig oder teilweise komprimiert werden, um die Dicke und Breite verschiedener Teile der umgefalzten Abschnitte entsprechend der verschiedenen Umfangsstellen der Öffnungen auf verschiedene Werte nach der Ausbildung der umgefalzten Abschnitte und vor dem Festziehen der Dichtung zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock einzustellen, wird die Reduktion der Dicke der Metallplatte in im wesentlichen vollem Umfang oder in vollem Umfang durchgeführt, jedoch bevor ein Plattenfalzvorgang durchgeführt worden ist. Daher treten plötzliche und große Veränderungen bezüglich der Bearbeitung des Materials in den Endabschnitten der umgefalzten Abschnitte nicht auf. Es treten keine Risse in diesen Endabschnitten auf, und diese Endabschnitte enthalten keine Fehler, die als Ursachen für Risse wirken. Auch wenn die Dichtung für lange Zeiträume verwendet wird, besteht keine Möglichkeit für das Auftreten von Rissen an den die Öffnungen begrenzenden Kanten der umgefalzten Abschnitte.
  • Bei diesem Herstellungsverfahren für die Metalldichtung, bei welchem eine Kompressionskraft auf die umgefalzten Abschnitte nach der Ausbildung der umgefalzten Abschnitte ausgeübt wird, um diese Teile auf eine gegenwärtige Dicke fein einzuregulieren, ist die Ausbildung der umgefalzten Abschnitte im wesentlichen durch den Biegevorgang beendet worden. Daher kann die Dicke und Breite der umgefalzten Abschnitte je nach Notwendigkeit auf die gewünschten Endwerte fein und frei eingeregelt werden. Es ist nämlich nicht nur möglich, die Dicke der umgefalzten Abschnitte auf einen gleichförmigen Wert sowohl in Umfangsrichtung der Öffnungen als auch in Breitenrichtung derselben einzustellen, sondern auch die Dicke bestimmter Teile der umgefalzten Abschnitte rings um die gleichen Öffnungen fein zu regulieren auf einen Wert innerhalb eines Bereiches, der nicht das Auftreten von übermäßig großen Belastungsänderungen in den Rändern der umgefalzten Abschnitte hervorruft. Daher ist es möglich, die Dicke der Teile der umgefalzten Abschnitte, die sich in den Bereichen erstrecken, in welchen der Abstand zwischen benachbarten Öffnungen klein ist, unter Berücksichtigung der Verbiegung des Zylinderkopfes auf einen hohen Wert und ein allmähliches Abfallen oder Einstellen eines konstant niedrigen Wertes in den Teilen der umgefalzten Abschnitte einzustellen, die sich von den Stellen, in denen der Abstand zwischen benachbarten Öffnungen klein ist, zu davon entfernten Stellen erstrecken.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr lediglich beispielhaft mit Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigt:
  • Fig. 1 eine Teildraufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Metalldichtung;
  • Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht, welche einen Bereich zwischen benachbarten Öffnungen für Verbrennungskammern darstellt;
  • Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1;
  • Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines umgefalzten Abschnitts, von welchem ein Teil in Fig. 3 dargestellt ist;
  • Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 1;
  • Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie C-C in Fig. 1;
  • Fig. 7 einen Dickenreduzierschritt als einen der Herstellungsschritte dieser Metalldichtung;
  • Fig. 8 einen Wulstbildungsschritt der Metalldichtung;
  • Fig. 9 die Verteilung der Dicke des umgefalzten Abschnitts rings um eine der Öffnungen, die an beiden Endabschnitten der Metalldichtung angeordnet sind; und
  • Fig. 10 die Verteilung der Dicke des umgefalzten Abschnitts rings um eine Öffnung, die sich von den Öffnungen unterscheidet, die an beiden Endabschnitten der Metalldichtung angeordnet sind.
  • Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Metalldichtung wird nunmehr mit Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
  • Eine Metalldichtung 1 gemäß Fig. 1 wird zur Abdichtung der gegenüberliegenden Verbindungsflächen eines Zylinderblocks und eines daran befestigten Zylinderkopfes in einem Mehrzylinder-Motor verwendet. Die Metalldichtung 1 besteht aus einer einzigen elastischen Metallplatte 3, die aus einem metallischen Material gebildet ist, beispielsweise SUS630 oder SUS631 für die Ausscheidungshärtung, SUS304, SUS301 oder einem SK-Material (SK1-7) für die Niertrierung, SUS420J&sub2; oder SUS440A zum Abschrecken und Tempern oder einer Titaniumlegierung oder einer Aluminiumlegierung zur Wärmebehandlung in Feststofflösung, mit einer Dicke von beispielsweise 0,2- 0,25 mm (bei der dargestellten Ausführungsform 0,25 mm). Die Härte des Rohmaterials, das noch nicht der Ausbildung von Wülsten unterworfen wurde, ist beispielsweise nicht höher als Hv 200.
  • Die konkreten Härtebeispiele für diese metallischen Materialien, die bestimmt werden, nachdem sie verschiedenen Arten von Wärmebehandlung unterworfen werden, sind die folgenden. Die Härte von SUS304 und SUS301 vor der Nitrierung beträgt nicht mehr als Hv 200 (lediglich die Oberfläche), und diejenige des gleichen Materials nach der Nitrierung nicht weniger als Hv 500, die Härte eines SK-Materials (SK1-7) vor der Nitrierung beträgt nicht mehr als Hv 200, die Härte des gleichen Materials nach der Nitrierung beträgt nicht weniger als Hv 500. Die Härte von SUS630 und SUS631 vor der Ausfällungshärtung beträgt nicht mehr als Hv 200, und diejenige des gleichen Materials nach der Ausfällungshärtung beträgt nicht weniger als Hv 350. Die Härte von SUS420J2 und SUS440A vor dem Abschrecken und Tempern beträgt nicht mehr als Hv 200, und diejenige des gleichen Materials nach dem Abschrecken und Tempern nicht weniger als Hv 350. Die Härte einer Titaniumlegierung und einer Aluminiumlegierung (6A1-2Sn-4Zr- 6Mo) vor der Wärmebehandlung mit Feststofflösung beträgt nicht mehr als Hv 200/ und diejenige des gleichen Materials nach der Wärmebehandlung mit Feststofflösung nicht weniger als Hv 350.
  • Mit Bezugnahme auf Fig. 2 sind die linke und rechte ausgezogene Linie Kurven, welche Teile der Öffnungen 2A, 2B für die Verbrennungskammern darstellen, wobei die dicken gestrichelten Linien auf der Innenseite dieser durchgezogenen Linien Kurven sind, welche die Ränder 6 der umgefalzten Teile anzeigen, die dünnen gestrichelten Linien, die unmittelbar auf der Innenseite der dicken gestrichelten Linien gezeichnet sind, sind Kurven, welche die Grenzen 9 der Dickenreduzierung einer elastischen Metallplatte anzeigen, die strichpunktierte Linie ist eine Linie, welche eine Grenze zwischen zwei benachbarten Wülsten 4 andeutet, und die kurzen dünnen gestrichelten Linien auf beiden Seiten dieser strichpunktierten Linie sind Grenzlinien, welche beide Ränder der Wülste 4 bestimmen.
  • Eine elastische Metallplatte 3, welche die Metalldichtung 1 bildet, ist mit. Öffnungen 2A, 2B, 2C (die nachfolgend einfach als Öffnungen und allgemein mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet werden) für Verbrennungskammern versehen, deren Anzahl derjenigen der Anzahl von Zylindern in einem Mehrzylinder- Motor entspricht. Diese elastische Metallplatte 3 der Metalldichtung 1 ist ferner mit einer Anzahl jeweils von Kühlwasserdurchtrittslöchern 13, Aufschlaglöchern 14, Bolzenhalterungen 15, Öldurchleitöffnungen und Ölrückleitungsöffnungen versehen.
  • Die obere und untere Fläche der Metalldichtung 1 ist beschichtert (nicht gezeigt) mit einem nichtmetallischen Material, wie einem hitze- und ölbeständigen Fluorkautschuk oder -harz mit einer Dicke von beispielsweise rund 10-50 um, wodurch es möglich wird, eine Metall-Metall-Berührung zwischen der Dichtung und einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock zu vermeiden und eine hohe Korrosionsbeständigkeit, Dauerhaftigkeit und Festigkeit der Dichtung zu gewährleisten. Auch wenn die bearbeiteten Oberflächen der Metalldichtung 1 und die bearbeiteten gegenüberliegenden Verbindungsflächen von Zylinderkopf: und Zylinderblock ungleichmäßig sind, deckt dieses nichtmetallische Material die unebenen Oberflächen ab, so daß die Dichtung ihre Dichtungsfuntkion zufriedenstellend erfüllt.
  • Fig. 3 ist ein Schnitt eines Grenzbereiches zwischen benachbarten Öffnungen 2A, 2B für Verbrennungskammern, die in der elastischen Metallplatte 3 ausgebildet sind, wobei der Schnitt längs der Linie geführt ist, welche die Mitten der Öffnungen 2A, 2B verbindet, d. h. es ist eine Schnittansicht des Teils der Metallplatte, die zwischen zwei benachbarten Öffnungen 2 liegt. Die anderen Grenzbereiche zwischen zwei benachbarten Öffnungen 2 haben die gleiche Querschnittsform. Fig. 5 zeigt einen Querschnitt der Metalldichtung 1 längs der Linie, welche die Öffnung 2A und einen Endabschnitt, d. h. einen Randbereich der Metalldichtung 1, verbindet. Der Teil der Metallplatte, der zwischen einer Öffnung 2D für eine Verbrennungskammer, die auf der entgegengesetzten Seite der Öffnung 2A angeordnet ist, und dem entsprechenden Randbereich der Metallplatte liegt, hat ebenfalls die gleiche Querschnittsform. Außer diesen Teilen der Metallplatte haben auch die Teile derselben, die rings um die Öffnungen 2 liegen, und die von den Teilen zwischen den Öffnungen 2 liegenden Teile eine gleiche Querschnittsform. Fig. 6 ist ein Schnitt eines Teils durch ein Bolzenloch 15, durch welches ein Bolzen zum Festziehen der Dichtung zwischen den gegenüberliegenden Verbindungsflächen von Zylinderkopf und Zylinderblock geführt wird. Die übrigen Wasseröffnungen, Öldurchtrittsöffnunge, Ölrückleitöffnungen, Ausschlagöffnungen und Nietöffnungen haben ebenfalls die gleiche Querschnittsform.
  • Wie aus diesen Figuren zu entnehmen ist, ist ein im Querschnitt bergförmiger Wulst 4 (der allgemein mit dem Bezugszeichen 4 versehen ist) an dem Teil der elastischen Metallplatte 3 der Metalldichtung 1 vorgesehen, der dicht an der darin ausgebildeten Öffnung 2 liegt, so daß er sich konzentrisch zur Öffnung 2 erstreckt und die Öffnung 2 ringförmig umgibt. Eine entlang der Öffnung 2 gebildete Fläche des Wulstes 4 steht vor und die andere Fläche desselben ist eingezogen, wodurch eine Dichtung gebildet wird. Größenbeispiele für die dargestellte Metalldichtung sind die folgenden. Der Wulst 4 beginnt an einer Stelle in einem Abstand L&sub2; (beispielsweise etwa 2,5 mm) vom inneren Umfangsrand der Öffnung 2 und eine vorbestimmte radiale Breite L&sub3; des Teils des Wulstes 4, der zwischen zwei benachbarten Öffnungen 3 liegt, beträgt etwa 2 mm, eine vorbestimmte radiale Breite L&sub3; der anderen Teile desselben beträgt etwa 2,5 mm. Die Teile des Wulstes 4, die sich von den Teilen desselben zwischen benachbarten Öffnungen 2 unterscheiden, haben eine Breite von 5 mm, und die obere Fläche des vorstehenden Teils des Wulstes ist im wesentlichen flach ausgebildet. Obwohl dies einen geringfügigen Abfall der Federkonstante des Wulstes bedeutet, ist der Kontakt zwischen dem Wulst und den gegenüberliegenden Verbindungsflächen eines Zylinderkopfes und eines Zylinderblocks stabilisiert. Die Höhe H des Wulstes 4 beträgt etwa 0,25 mm, was gleich der Dicke der elastischen Metallplatte 3 ist. Der Durchmesser der Öffnung 2 beträgt 87 mm, und ein Abstand L&sub1; zwischen benachbarten Öffnungen 2 beispielsweise etwa 6,0 mm. Wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, überdecken der Wulst 4A rings um die Öffnung 2A und der Wulst 4B rings um die benachbarte Öffnung 2B einander in einem Bereich, in welchem die Öffnungen 2A, 2B am engsten aneinanderliegen. Die Wülste 4 treffen sich nämlich in einem Bereich zwischen den Öffnungen 2, um zu einem Wulst 4 zusammenzulaufen. In dem verbundenen Teil der Wülste wird der Abstand zwischen den Öffnungen 2 und dem Wulst 4 allmählich kleiner, während die Breite des Wulstes kleiner wird, wie oben erwähnt. In dem Fall, daß der Abstand zwischen den Öffnungen 2 auf einen ausreichend großen Wert gesetzt werden kann, müssen sich die Wülste nicht überdecken. Sie können mit einem engen Zwischenraum zwischen denselben bleiben.
  • Wie in Fig. 6 gezeigt, ist der Teil der Metalldichtung 1, der rings um ein Bolzenloch 15 liegt, im Querschnitt so geformt, daß der Teil der Grundplatte, welcher das Bolzenloch 15 konzentrisch umgibt, in der Form einer Senke (oder eines Berges) vom übrigen ebenen Teil desselben aus eingezogen ist, wodurch eine hohe Abdichtung in dem Teil der Grundplatte erzielt werden kann, welcher das Bolzenloch 15 umgibt. Da die Querschnittsform der anderen in der Metalldichtung 1 gebildeten Öffnungen im wesentlichen gleich ist, wird eine ausführliche Beschreibung derselben hier weggelassen.
  • Rings um die Öffnungen 2 in der elastischen Metallplatte 3 sind umgefalzte Abschnitte 5A, 5B in den Teilen der Wulstkammtragenden Seite der Grundplatte 3 ausgebildet, die auf der radial inneren Seite des Wulstes 4 liegen, so daß die umgefalzten Abschnitte den Wulst nicht überdecken (die umgefalzten Abschnitte sind allgemein mit dem Bezugszeichen 5 versehen). Die radiale Breite des umgefalzten Abschnitts 5, d. h. die Breite des Falzes L&sub4;, beträgt beispielsweise 1,2 mm.
  • Diese Metalldichtung 1 hat den oben beschriebenen Aufbau und kann mittels Durchführung der folgenden Schritte hergestellt werden.
  • Zuerst werden Durchbrüche 6 (die zur Bildung der Kanten der umgefalzten Abschnitte gemäß Fig. 1 dienen) in der elastischen Metallplatte 3 geformt, deren Radius um einen vorbestimmten Betrag kleiner ist als derjenige der vorbestimmten Öffnungen 2 für Verbrennungskammern und welche die Ränder der umgefalzten Abschnitte 5 nach Durchführung eines Umfalzvorgangs bilden. Die Öffnungen 2 und die Durchbrüche 6 haben gemeinsame Mittelpunkte. Verschiedene Arten von Öffnungen, wie Bolzenlöcher 15, die sich von den Öffnungen 2 unterscheiden, werden sodann ausgeformt. Wie in Fig. 7 gezeigt, wird die Dicke des Ringbereiches, der sich vom Umfang des Durchbruchs 6 in der Richtung radial nach außen bis zu einer Dickenreduzierungsgrenze 9 erstreckt und der eine Breite von wenigstens dem Zweifachen der Breite L&sub4; des umgefalzten Abschnitts besitzt, auf einen Wert von nicht weniger als der Hälfte der Dicke t&sub1; der elastischen Metallplatte 3 reduziert. Mit anderen Worten, der umgefalzte Abschnitt 5 wird mit einer vorbestimmten Dicke t&sub2; geformt, die zwischen einem Wert von weniger als demjenigen der Dicke t&sub1; und einem Wert von nicht weniger als der Hälfte der Dicke t&sub1; liegt. Im Bereich nahe am Umfang des Durchbruchs 6 in der elastischen Metallplatte 3 wird nämlich ein Ringbereich mit einer Breite, die gleich der Summe der Breiten L&sub4; des umgefalzten Abschnitts und der Breite L&sub5; (die beispielsweise 1,5 mm bei der dargestellten Ausführungsform beträgt) eines breiteren Bereichs als der umgefalzte Abschnitt auf der radial äußeren Seite desselben ist, einer Dickenreduzierung unterworfen, so daß die Dicke des Ringbereichs um einen Wert abnimnmt, welcher einer Tiefe d (die bei der dargestellten Ausführungsform beispielsweise 0,06 mm beträgt) entspricht und t&sub2; (= t&sub1;-d, z. B. bei der dargestellten Ausführungsform 0,38 mm) wird. Die Dickenverringerung der elastischen Metallplatte 3 kann durch irgendein Verfahren durchgeführt werden einschließlich Preßformen, Ätzen und Schneiden. Wenn Preßformen angewendet wird, wird der Teil der elastischen Metallplatte 3, welcher rings um den Durchbruch 6 liegt, zusammengedrückt, so daß der Innendurchmesser des Durchbruchs 6 weiter abnimmt. Dies ist zu berücksichtigen, wenn die Breite L&sub4; des umgefalzten Abschnitts im Entwurfszustand bestimmt wird. Das Preßformen dieses Ringsbereichs kann gleichzeitig mit dem Stanzen des Durchbruchs durchgeführt werden.
  • Wie in Fig. 8 dargestellt, wird ein Wulst 4 im nicht dickenreduzierten Bereich im Abstand vom Umfang des Durchbruchs 6 in der Richtung radial nach außen gebildet, so daß der Wulst 4 sich längs des Durchbruchs 6 erstreckt. Ein umzufalzender Abschnitt 7 mit einer Falzbreite L&sub4; in dem Teil der Grundplatte, der den Durchbruch 6 umgibt, wird sodann in Richtung radial nach außen auf die Oberfläche der Grundplatte gebogen, aus der der Wulst 4 vorsteht, so daß er auf den dickenreduzierte n Teil 8 aufgeschichtet wird. Da die Breite L&sub5; größer eingestellt wird als die Falzbreite L&sub4;, wird der umzufalzende Abschnitt 7 nicht auf den nicht-dickenreduzierten Teil mit der Dicke t&sub1; aufgeschichtet. Wenn der Biegeschritt beendet ist, wird ein umgefalzter Abschnitt 5, dessen Falzkante eine Öffnung 2 für Verbrennungskammern begrenzt, ausgebildet. Zuletzt wird die elastische Metallplatte mit dem angeformten umgefalzten Abschnitt 5 wärmebehandelt, um die Härte desselben zu regulieren und eine Metalldichtung 1 zu erhalten.
  • Nach dem Biegeschritt zum Ausbilden des umgefalzten Abschnitts S und vor dem Schritt der Wärmebehandlung der Metalldichtung 1 wird eine Kompressionskraft auf den umgefalzten Abschnitt 5 ausgeübt, um den umgefalzten Abschnitt auf eine voreingestellte Dicke fein zu verformen. Ein Zylinderkopf hat eine geringe Steifheit im Vergleich mit einem Zylinderblock, und die größte Verbiegung infolge von Belastungsschwankungen während eines Verbrennungszyklus des Explosions- und Ausdehnungshubes in einem Mehrzylinder-Verbrennungsmotor tritt am ehesten in dem Teil desselben auf, der zwischen benachbarten Öffnungen 2 liegt. Daher ist die Dichtungswirkung der Metalldichtung geeignet, sich in diesem Teil eines Motors höchst merklich zu verringern. Damit die Dichtungswirkung der Teile des umgefalzten Abschnitts 5, die zwischen den Öffnungen 2 liegen, besser ist als diejenige in den Teilen desselben, die sich von den erwähnten Teilen unterscheiden, wird die Anwendung eines Verfahrens zur Einstellung der Dicke der Teile des umgefalzten Abschnitts 5, die zwischen den Öffnungen 2 liegen, auf einen größeren Wert als in den übrigen Teilen desselben für wirksam gehalten. Daher kann der Schritt der Anwendung einer Kompressionskraft auf die Teile des umgefalzten Abschnitts 5, die sich von den zwischen den Öffnungen gelegenen Teilen desselben unterscheiden, um dieselben mehr als in den zwischen den Öffnungen gelegenen Teilen desselben zu verformen, nach Beendigung der Ausbildung des gefalzten Abschnitts 5 durchgeführt werden.
  • Konkret gesprochen, der umgefalzte Abschnitt wird im Teil a desselben, der zwischen den Öffnungen 2 liegt, mit einer Dicke von 0,37 mm, in den Teilen b desselben, die sich auf beiden Seiten des Teils a erstrecken, mit einer allmählich abnehmenden Dicke, und in dem bogenförmigen Teil c, der sich auf beiden Seiten der Teile b erstreckt, mit einer Dicke von z. B. 0,32 mm ausgebildet, wie in den Fig. 9 und 10 dargestellt. Die elastische Metallplatte 3, an welcher der umgefalzte Abschnitt 5 ausgebildet worden ist, wird wärmebehandelt, um die Härte desselben so einzustellen, daß die Härte der noch nicht der Ausbildung von Wülsten unterworfenen Metallplatte von nicht mehr als Hv 200 nach Beendigung der Wärmebehandlung auf einen Wert entsprechend der Art des Materials geändert wird, aus dem die Metallplatte geformt ist.
  • Wenn die Metalldichtung 1 zwischen einen Zylinderkopf und einen Zylinderblock eingesetzt und beispielsweise mit Bolzen festgezogen wird, die durch die Bolzenlöcher 15 geführt werden, um in einen zusammengepreßten Zustand versetzt zu werden, berühren die Wülste 4 nahe den Umfängen der Öffnungen 2 in der elastischen Metallplatte 3 eine gegenüberliegende Verbindungsfläche, um ringförmige Dichtungen zu bilden. Jeder umgefalzte Abschnitt 5 bildet eine weitere ringförmige Dichtung an dem Teil der Grundplatte, welcher auf der radial inneren Seite der ringförmigen Dichtung des Wulstes 4 liegt, gegen die andere gegenüberliegende Verbindungsfläche. Aufgrund dieser zweistufigen ringförmigen Dichtungen kann das Lecken von unter hoher Temperatur und hohem Druck stehendem Verbrennungsgas aus den Öffnungen 2 zu den gegenüberliegenden Verbindungsflächen verhindert werden.
  • Auch wenn Unregelmäßigkeiten auf den gegenüberliegenden Verbindungsflächen eines Zylinderkopfes und eines Zylinderblocks während des Festziehens dieser Bauteile auftreten, werden die umgefalzten Abschnitte 5 und Wülste 4 entsprechend verformt, der unregelmäßige Spalt zwischen den Verbindungsflächen wird aufgrund der synergistischen Wirkung der oben erwähten vergrößerten Anzahl von Ringdichtungen und der Ausgleichswirkung derselben für den unregelmäßigen Zwischenraum ausgeglichen. Infolge dieser Erhöhung der Anzahl an Ringdichtungen und die Wirkung der Dichtungen beim Ausgleichen der erwähnten Unregelmäßigkeit gegenüberliegender Verbindungsflächen wird der Betrag der Verbiegung, die infolge der Wiederholung des Explosions- und Ausdehnungshubes in einem Verbrennungszyklus des Motors auftritt, minimal gemacht. Da die umgefalzten Abschnitte 5 zusätzlich zu den Wülsten 4 ebenfalls die gegenüberliegenden Verbindungsflächen berühren, teilen sich die Wülste 4 und umgefalzten Abschnitte 5 die Belastung der Festziehkraft. Die Dicke der umgefalzten Abschnitte 5 wird auf einen zufriedenstellenden Wert reduziert. Daher, auch wenn die oben erwähnte minimal gemachte wiederholte Belastung auf die Metalldichtung 1 infolge der Schwankung der Belastung während des Betriebs des Motors ausgeübt wird, wird eine Last nicht nur auf die umgefalzten Abschnitte 5 gelegt, so daß die in den Wülsten 4 und den umgefalzten Abschnitten 5 auftretende Belastungsbeanspruchung verringert wird. Dies kann das Auftreten von dauerhafter Ermüdung der Wülste und Rissen in den Dichtungen verhindern.

Claims (5)

1. Metalldichtung (10) mit einer elastischen Metallplatte (3) aus einem elastischen metallischen Material, wobei die elastische Metalplatte (3) versehen ist mit Öffnungen (2) für Verbrennungskammern sowie Wülsten (4), die Abdichtungen bilden und um die Öffnungen (2) ausgebildet sind, so dass sie Vorsprünge auf einer ihrer Oberflächen und Vertiefungen in ihre r anderen Oberfläche aufweisen, wobei die elastische Metallplatte (3) umgefalzte Abschnitte (5) aufweist, welche durch Umbiegen der die Öffnungen (2) umgebenden Teile der elastischen Metallplatte (3) auf diejenige Oberfläche derselben, welche die Vorsprünge der Wülste (4) trägt, gebildet sind, um die Öffnungen (2) zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die umgefalzten Abschnitte (5) mit einer Dicke (t&sub2;) ausgebildet sind, die kleiner ist als die Höhe der Wülste (4), die umgefalzten Abschnitte (5) und diejenigen Teile der Metallplatte (3), auf welche die umgefalzten Abschnitte (5) aufgeschichtet sind, jeweils mit einer reduzierten Dicke (t&sub2;) ausgebildet sind, die kleiner ist als die Dicke (t&sub1;) der metallischen Platte (3) und nicht kleiner ist als die Hälfte der Dicke (t&sub1;) der metallischen Platte (3), die Breite (L&sub5;) der Teile mit reduzierter Dicke der metallischen Platte (3), auf welche die umgefalzten Abschnitte (5) aufgeschichtet sind, größer ist als die Breite (L&sub4;) der umgefalzten Abschnitte (5) und die Teile der umgefalzten Abschnitte (5) zwischen den Löchern (2) eine größere Dicke (t&sub2;) aufweisen als andere Teile davon.
2. Metalldichtung nach Anspruch 1, bei welcher beide Oberflächen der elastischen Metallplatte (3) mit einem hitze- und ölbeständigen nichtmetallischen Material beschichtet sind.
3. Verfahren zur Herstellung von Metalldichtungen (1), welches die Schritte umfasst: Ausbilden einer elastischen Metallplatte (3) aus einem elastischen metallischen Material. Ausbilden von Öffnungen (2) für Verbrennungskammern in der elastischen Metallplatte (3) und Ausbilden von Dichtungen bildenden Wülsten (4) um den ganzen Umfang der Öffnungen (2), so dass man Vorsprünge auf einer Oberfläche und Vertiefungen auf der anderen Oberfläche derselben erhält, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Ausbilden von Durchbrüchen (6), deren Durchmesser kleiner ist als derjenige der Öffnungen (2), in der elastischen Metallplatte (3), Verringern der Dicke (t&sub2;) der ringförmigen Abschnitte der Metallplatte (3), die sich von den Umfängen der Durchbrüche (6) in Richtung radial nach außen erstrecken, auf einen Wert im Bereich von weniger als demjenigen der Dicke (t&sub1;) der elastischen Metallplatte (3) bis nicht weniger als demjenigen einer Hälfte der Dicke (t&sub1;) der elastischen Metallplatte (3), Umbiegen der Teile der elastischen Metallplatte (3), die rings um die Durchbrüche (6) liegen, in Richtung radial nach außen auf die Oberfläche der elastischen Metallplatte (3), welche die Vorsprünge der Wülste (4) trägt, um die Öffnungen (2) bildende umgefalzte Abschnitte (5) auszubilden, wobei im Umfalzschritt die Teile der umgefalzten Abschnitte (5), welche zwischen den Öffnungen (2) liegen, mit einer größeren. Dicke ausgebildet werden als die anderen Teile derselben, sowie Durchführen Einer Wärmebehandlung der elastischen Metallplatte (3) um deren Härte zu regulieren.
4. Verfahren zur Herstellung von Metalldichtungen nach Anspruch 3, bei welchem nach dem Schritt des Plattenbiegens die Schritte folgen: Anwendung einer Druckkraft auf die umgefalzten Abschnitte (5), um die umgefalzten Abschnitte (5) mit einer vorbestimmten Dicke auszubilden, und sodann Wärmebehandlung der elastischen Metallplatte (3), um ihre Härte einzustellen.
5. Verfahren zur Herstellung von Metalldichtungen nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem vor dem Umfalzschritt ein Schritt des Beschichtens beider Oberflächen der elastischen Metallplatte (3) mit einem nichtmetallischen wärme- und ölbeständigen Material durchgeführt wird.
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4219709C2 (de) * 1992-06-16 2001-07-12 Reinz Dichtungs Gmbh Metallische Flachdichtung
EP0579353B1 (de) * 1992-06-30 1997-10-08 NIPPON GASKET COMPANY Ltd. Metalldichtung
US5460387A (en) * 1992-07-21 1995-10-24 Ishikawa Gasket Co., Ltd. Metal laminate gasket having sealing mechanism formed of recess and flange
EP0717218A1 (de) * 1994-12-16 1996-06-19 Ishikawa Gasket Co. Ltd. Metallflachdichtung mit einem Ring
JPH08170730A (ja) * 1994-12-16 1996-07-02 Ishikawa Gasket Kk 金属シリンダヘッドガスケット
US5700016A (en) * 1995-05-31 1997-12-23 Ishikawa Gasket Co., Ltd. Metal laminate gasket with surface pressure adjustment mechanism
US5727795A (en) * 1996-11-20 1998-03-17 Dana Corporation Single layer or multi-layer metal cylinder head gasket and method of making the same
US5725223A (en) * 1996-12-13 1998-03-10 Ishikawa Gasket Co., Ltd. Manifold gasket with different sealing beads
US6257591B1 (en) * 1996-12-16 2001-07-10 Kokusan Parts Industry Co., Ltd. Metal gasket and process for manufacturing the same
JPH11118038A (ja) * 1997-10-15 1999-04-30 Nippon Gasket Co Ltd 金属製ガスケット
US6209883B1 (en) 1998-03-04 2001-04-03 Dana Corporation Single layer head gasket with integral stopper and method of making the same
US6092810A (en) * 1998-03-04 2000-07-25 Dana Corporation Single layer head gasket with integral stopper
JP2000074219A (ja) * 1998-08-27 2000-03-14 Nippon Gasket Co Ltd 金属製ガスケット
DE19911085A1 (de) * 1999-03-12 2000-10-05 Federal Mogul Sealing Sys Spa Metallische Flachdichtung
US6357758B1 (en) * 1999-06-30 2002-03-19 Federal-Mogul World Wide, Inc. Metal gasket and method of manufacturing
US6210500B1 (en) * 1999-11-04 2001-04-03 Federal-Mogul World Wide, Inc. Method of heat treat hardening thin metal work pieces
JP2001271937A (ja) 2000-03-24 2001-10-05 Nippon Gasket Co Ltd 金属ガスケット
JP3753413B2 (ja) * 2000-08-07 2006-03-08 石川ガスケット株式会社 多気筒用のヘッドガスケット
DE10101604B4 (de) * 2001-01-16 2005-02-17 Federal-Mogul Sealing Systems Gmbh Metallische Zylinderkopfdichtung
WO2003085293A1 (fr) * 2002-04-04 2003-10-16 Japan Metal Gasket Co., Ltd. Joint metallique
US6951338B2 (en) * 2003-03-21 2005-10-04 Dana Corporation Cylinder head gasket
US6969072B2 (en) 2003-04-28 2005-11-29 Dana Corporation Cylinder head gasket with fold-over stopper
DE10324667A1 (de) * 2003-05-30 2004-12-16 STE Gesellschaft für Dichtungstechnik mbH Zylinderkopfdichtung
DE102004006483B4 (de) * 2004-02-10 2009-10-01 Reinz-Dichtungs-Gmbh & Co. Kg Metallische Zylinderkopfdichtung
DE102004015324A1 (de) * 2004-03-30 2005-11-10 Dürr Ecoclean GmbH Flächendichtung zur Anordnung an einem Bauteil und Verfahren zum Anordnen einer Flächendichtung an einem Bauteil
US20060192347A1 (en) * 2005-02-25 2006-08-31 Popielas Frank W Nitrided material for MLS active layers
DE102006032895A1 (de) * 2006-07-15 2008-01-24 Elringklinger Ag Flachdichtung
US7708842B2 (en) * 2006-08-18 2010-05-04 Federal-Mogul World Wide, Inc. Metal gasket
DE102006060017B4 (de) * 2006-12-19 2020-10-15 Robert Bosch Gmbh Flachdichtung
CN101680064B (zh) 2007-03-09 2013-12-18 费德罗-莫格尔公司 金属垫圈
JP6394824B1 (ja) * 2018-01-05 2018-09-26 国産部品工業株式会社 ガスケット構成板の製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3053544A (en) * 1958-10-24 1962-09-11 Chrysler Corp Gasket
DE2849018C2 (de) * 1978-11-11 1982-07-01 Goetze Ag, 5093 Burscheid Metallische Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung
JPS61255253A (ja) * 1985-05-09 1986-11-12 Nippon Metal Gasket Kk 金属ガスケツト
US4688809A (en) * 1985-11-26 1987-08-25 Cummins Engine Company, Inc. Gasket for internal combustion engine
US5213345A (en) * 1986-11-10 1993-05-25 Ishikawa Gasket Co., Ltd. Steel laminate gasket with wide sealing area
US5240261A (en) * 1986-11-10 1993-08-31 Ishikawa Gasket Co., Ltd. Steel laminate gasket
JPS63214570A (ja) * 1987-03-03 1988-09-07 Nippon Reinz Co Ltd メタルガスケツト
JPS63214571A (ja) * 1987-03-03 1988-09-07 Nippon Metal Gasket Kk 金属ガスケツト
DE3869877D1 (de) * 1987-09-05 1992-05-14 Nihon Metal Gasket Laminierte metalldichtung.
DE3922284A1 (de) * 1989-07-06 1991-01-17 Reinz Dichtungs Gmbh Zylinderkopfdichtung
EP0486255B1 (de) * 1990-11-14 1996-10-23 NIPPON GASKET COMPANY Ltd. Metalldichtung
EP0485692A1 (de) * 1990-11-14 1992-05-20 Friedhelm Stecher Herstellungsverfahren für eine Flachdichtung und Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens
JP2930699B2 (ja) * 1990-11-14 1999-08-03 日本ガスケット株式会社 金属製ガスケット及びその製造方法
US5092613A (en) * 1990-12-13 1992-03-03 Ishikawa Gasket Co., Ltd. Steel laminate gasket

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