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Hintergrund der Erfindung
und Aussage zum Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Metalldichtung mit einem Dichtwulst und einem Wulstschutzabschnitt,
insbesondere auf eine einzelne Metallplatte mit einem komprimierbaren
Dichtwulst und einem Wulstschutzabschnitt zum Schützen des
Dichtwulstes. Die Erfindung kann sowohl auf Dichtungen zum Abdichten
eines schmalen Gebiets als auch eines breiten Gebiets angewendet
werden, wie auf eine Rohrverbindungsdichtung und eine Zylinderkopfdichtung
für einen
Verbrennungsmotor.
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Die Motoren wurden entwickelt, um
große Leistung
bei geringem Gewicht bereitzustellen. Da Metalldichtungen stabil
gegen hohen Druck und hohe Temperatur sind, sind die Metalldichtungen
verbreitet für
die Motoren benutzt worden. Um große Leistung mit einem Leichtgewichtsmotor
bereitzustellen, muss die Dichtung dünn gefertigt werden und fest
um die Zylinderbohrungen abdichten.
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Wenn die Gebiete um die Zylinderbohrungen des
Motors nicht richtig abgedichtet sind, lecken Verbrennungsgase von
den Zylinderbohrungen, so dass die maximale Leistung des Motors
nicht erreicht werden kann. Um ordentlich um die Zylinderbohrungen herum
abzudichten, wurden verschiedene Metalllaminatdichtungen vorgeschlagen.
Beispielsweise weisen eine oder mehrere Metallplatten Dichtwülste um die
Zylinderbohrungen auf, und Schutzabschnitte zum Verhindern von Deformation
oder Kriechrelaxation der Wülste
sind nahe den Dichtwülsten
ausgebildet.
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Beispielsweise ist eine Metalllaminatdichtung,
wie in der japanischen Patentveröffentlichung (KOKAI)
Nr. 8-100859 offen bart, aus drei zusammenlaminierten Metallplatten
gebildet, wobei obere und untere Metallplatten Wülste um abzudichtende Löcher herum
aufweisen, und eine Mittelplatte, welche dicker als die oberen und
unteren Platten ist, Wulstschutzabschnitte umfasst, welche sich
nicht deformieren, wenn die Dichtung komprimiert wird. Die Wülste erstrecken
sich zur Mittelplatte hin, und die Wulstschutzabschnitte sind auf
beiden Seiten von jedem Wulst angeordnet. Da die Wülste wegen
der Wulstschutzabschnitte nicht vollständig komprimiert sind, wenn
die Dichtung festgezogen ist, dichten die Wülste um die Löcher ohne
Kriechrelaxation ab.
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Die obige Dichtung ist aus drei Platten
gebildet, oder sie erfordert zumindest zwei Platten, eine Platte
für den
Wulst und die andere Platte für
den Wulstschutzabschnitt. Da die Dichtung relativ dick wird, ist
es möglich,
solch eine Dichtung als große Zylinderkopfdichtung
zu benutzen, aber die Dichtung ist nicht als kleine Dichtung geeignet.
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Zudem arbeitet, da die obige Dichtung
aus drei Metallplatten mit unterschiedlichen Funktionen gebildet
ist, die Dichtung als Kombination der drei Metallplatten. Daher
kann nicht eine der Metallplatten als eine Einzelplattendichtung
ausgewählt
und benutzt werden, da sie ungenügende
oder unzulässige Dichtung
um das Loch herum bereitstellen würde.
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Auf der anderen Seite kann bei einigen
herkömmlichen
Dichtungen ein Kantenabschnitt einer Metallplatte über eine
Basis der Metallplatte gebogen sein, um einen Dichtabschnitt unter
einen Wulstschutzabschnitt um den Kantenabschnitt herum zu bilden.
Jedoch ist bei dieser Dichtung, da der Wulstschutzabschnitt nur
an dem Kantenabschnitt der Dichtung ausgebildet werden kann, die
Struktur der Dichtung, d. h. die Anordnung des Wulstes und des Wulstschutzabschnitts,
begrenzt.
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JP-A-61 255253 zeigt eine Dichtung
mit einem Wulstschutzabschnitt, auf die sich der Oberbegriff von
Anspruch 1 stützt.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der
obigen herkömmlichen
Dichtungen gemacht, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine
Metalldichtung bereitzustellen, welche dünn ist und sicher um ein Loch
herum abdichten kann, während
sie einen Wulst durch einen Wulstschutzabschnitt schützt.
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Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine
Metalldichtung wie oben angegeben bereitzustellen, wobei ein Dichtwulst
und ein Wulstschutzabschnitt für
den Dichtwulst in gewünschten
Abschnitten in einer Metallplatte ausgebildet werden können.
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Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine
Metalldichtung wie oben angegeben bereitzustellen, welche geeignet
ist, ein kleines Gebiet wie eine Rohrverbindungsdichtung abzudichten
ebenso wie ein großes
Gebiet wie eine Zylinderkopfdichtung.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Erfindung offensichtlich.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine Metalldichtung der Erfindung
wird für
einen Verbrennungsmotor als eine Zylinderkopfdichtung oder eine
Rohrverbindungsdichtung benutzt. Die Dichtung ist aus einer Metallplatte,
welche einen sich im Wesentlichen über ein ganzes abzudichtendes
Gebiet erstreckenden Basisabschnitt und eine vordere Oberfläche aus
dem Basisabschnitt umfasst,
einen sich von der vorderen Oberfläche nach
außen erstreckenden
Wulstschutzabschnitt,
und einem in der Metallplatte neben dem
Wulstschutzabschnitt ausgebildeten Dichtwulst, welcher eine Kompressibilität aufweist,
gebildet, wobei der Wulstschutzabschnitt derart in der Metallplatte
ausgebildet ist, dass er keine wesentliche Kompressibilität aufweist,
so dass, wenn die Metallplatte zusammengedrückt ist, der Wulstschutzabschnitt
einen Oberflächendruck
ohne wesentliche Elastizität
bereitstellt und der Dichtwulst einen Oberflächendruck mit Elastizität bereitstellt
und durch den Wulstschutzabschnitt davor geschützt ist, vollständig zusammengedrückt zu werden,
wobei die Metalldichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Wulstschutzabschnitt
Basisabschnitte aufweist, welche in einer radialen Richtung dicker
sind als in einer Richtung senkrecht zu der Ebene der Dichtung.
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Der Wulstschutzabschnitt ist in der
Metallplatte ausgebildet, so dass er keine wesentliche Kompressibilität aufweist,
während
der Dichtwulst eine Kompressibilität aufweist. Somit stellt, wenn
die Metallplatte zusammengedrückt
wird, der Wulstschutzabschnitt einen Oberflächendruck ohne wesentliche
Elastizität
bereit, und der Dichtwulst stellt einen Oberflächendruck mit Elastizität bereit.
Da der Dichtwulst durch den Wulstschutzabschnitt davor geschützt ist,
völlig
zusammengedrückt
zu werden, wird Kriechrelaxation des Dichtwulstes verhindert.
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Bei der Metalldichtung der Erfindung
kann die Metallplatte, da der Wulstschutzabschnitt und der Dichtwulst
in einer Metallplatte ausgebildet sind, als Einzelplattendichtung
mit voller Funktion arbeiten. Zudem kann die Metalldichtung relativ
leicht und ökonomisch
ausgebildet werden.
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Bei der Erfindung ist der Wulstschutzabschnitt
ein in einer Mitte der Metallplatte ausgebildeter inkompressibler
Vorsprung ohne Umbiegen einer Kante der Metallplatte. Zudem um geben
der Wulstschutzabschnitt und der Dichtwulst ein Loch, um selbiges
abzudichten. Weiterhin kann ein gestufter Abschnitt in der Metallplatte
ausgebildet sein, um den Dichtwulst zu umgeben.
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Der Wulstschutzabschnitt kann das
Loch vollständig
ohne Unterbrechung umgeben. In diesem Fall dichtet der Wulstschutzabschnitt
ebenfalls um das Loch herum ab. Auf der anderen Seite kann der Wulstschutzabschnitt
das Loch mit Unterbrechungen umgeben.
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Bei der Dichtung der Erfindung kann
die Metallplatte mit dem Wulstschutzabschnitt und dem Dichtwulst
als Einzelplattendichtung benutzt werden, aber die Metallplatte
kann mit einer oder mehreren Metallplatten laminiert werden, um
eine Metalllaminatdichtung zu bilden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine erklärende
Draufsicht auf einen Teil eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels
einer Zylinderkopfdichtung,
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
entlang einer Linie 2-2 von 1,
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3(a)–3(c) sind Querschnittsansichten, um Schritte
der Herstellung eines Wulstschutzabschnitts zu zeigen,
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4 ist
eine erklärende
Querschnittsansicht der Dichtung, wenn die Dichtung zusammengedrückt ist,
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5 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht ähnlich 2 zum Zeigen eines zweiten
Ausführungsbeispiels
einer Zylinderkopfdichtung der Erfindung,
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6(a)–6(c) sind Querschniftsansichten, um Schritte
der Herstellung eines anderen Wulstschutzabschnitts zu zeigen, und
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7 ist
eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäß hergestellte Rohrverbindungsdichtung.
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Detaillierte Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Unter Bezugnahme auf 1–4 wird ein erstes Ausführungsbeispiel A einer
Metalldichtung erklärt.
Die Dichtung A ist eine Zylinderkopfdichtung und umfasst
eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen Hc, Wasserlöchern Hw,
nicht gezeigten Öllöchern Ho,
Bolzenlöchern
(Hb), Stößelstangenlöchern Hp usw.,
wie bei der herkömmlichen
Dichtung.
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Die Dichtung A ist aus einer
einzelnen Metallplatte A10, bevorzugt einer rostfreie Stahlplatte, welche
sich über
ein ganzes abzudichtendes Gebiet erstreckt, gefertigt. Die Metallplatte A10 umfasst
einen Basisabschnitt A10a, einen um die Zylinderbohrung Hc angeordneten
Wulstschutzabschnitt A11, einen um den Wulstschutzabschnitt A11 herum
angeordneten Wulst A12 und einen um das Wasserloch Hw angeordneten
gestuften Wulst A13. Der Basisabschnitt A10a deckt
im Wesentlichen die Metallplatte A10 mit der Ausnahme des
Wulstschutzabschnitts A11, des Wulstes A12 und
des gestuften Wulstes A13 ab.
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Der Wulstschutzabschnitt A11 erstreckt
sich von einer oberen Oberfläche
der Platte A10 nach außen
und ist dick ausgebildet, so dass der Wulstschutzabschnitt A11 nicht
wesentlich zusammengedrückt
wird, wenn die Dichtung A festgezogen wird.
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3(a)–3(c) zeigen den Prozess zur Ausbildung
des Wulstschutzabschnitts A11. Erst wird von einer Presse
ein Vorsprung A11a gebildet, um aus der äußeren Oberfläche der
Platte A10 eine Höhe H herauszuragen
(3(a)). Dann wird der
Vorsprung A11a auf die Dicke H1 gepresst, um einen
Vorsprung A11b zu bilden, welcher wiederum auf die Dicke H2 gepresst
wird.
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Wenn der Wulstschutzabschnitt A11 gebildet wird,
indem der Vorsprung A11a von der in 3(a) gezeigten Dicke H auf die
in 3(c) gezeigte Dicke H2 über die
Dicke H1 (3(b))
zusammengedrückt wird,
vergrößern Basisabschnitte
A11c mit der Dicke t wie in der Metallplatte A11 die Dicke
Schritt für Schritt,
um ihre Stabilität
zu vergrößern. Bei
diesem Kompressionsprozess fahren die Basisabschnitte A11c ebenso
Prozessdeformation, so dass die Basisabschnitte A11c hinreichende
Stabilität
aufweisen. Daher ist, wenn die Dichtung A in Benutzung
zusammengedrückt
wird, der Wulstschutzabschnitt A11 nicht mehr wesentlich
zusammendrückbar,
d. h. inkompressibel, um somit den Wulst A12 zu schützen.
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Der Wulst A12 ist um den
Wulstschutzabschnitt A11 herum ausgebildet, und der gestufte Wulst A13 ist
um das Wasserloch Hw herum ausgebildet. Der Wulst A12 und
die gestufte Wulst A13 sind durch eine Presse ausgeformt,
wie bei dem herkömmlichen
Verfahren.
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Wenn die Dichtung A zwischen
einem Zylinderkopf CH und einem Zylinderblock CB angeordnet ist
und wie in 4 festgezogen
ist, ist der Wulstschutzabschnitt A11 nicht wesentlich
zusammengedrückt
und stellt einen Oberflächendruck P3 bereit. Der
Wulst A12 ist auf die Höhe H2 des
Wulstschutzabschnitts A11 zusammengedrückt und wird nicht weiter zusammengedrückt. Somit
arbeitet der Wulstschutzabschnitt A11, den Wulst A12 vor
völliger
Abflachung zu bewahren, d. h. Kriechrelaxation des Wulstes A12 und
um sicher um die Zylinderbohrung Hc herum abzudichten. Der Wulst A12 stellt
elastischen Oberflächendruck P4 bereit.
Ebenso stellt der gestufte Wulst A13 elastischen Oberflächendruck P5 bereit,
um um das Wasserloch Hw herum abzudichten.
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5 zeigt
eine als eine Zylinderkopfdichtung benutzte Metalldichtung B ähnlich der
Dichtung A. 5 zeigt
jedoch nur den Abschnitt um die Zylinderbohrung Hc unter
Ausschluss der Struktur um das Wasserloch Hw.
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Die Dichtung B ist aus einer
Metallplatte B10 gebildet, und umfasst einen Basisabschnitt B10a,
einen um die Zylinderbohrung Hc angeordneten Wulstschutzabschnitt B11,
und zwei auf beiden Seiten des Wulstschutzabschnitts B11 angeordnete
Wülste B12.
Die Wülste B12 und
der Wulstschutzabschnitt B11 umgeben die Zylinderbohrung Hc,
um sicher um sie herum abzudichten.
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Bei der Dichtung B hat der
Wulstschutzabschnitt B11 eine Form ähnlich einem inversen Trapez und
einen komprimierbaren Raum darin. Wenn die Dichtung B festgezogen
wird, wird daher der Wulstschutzabschnitt B11 ein wenig
zusammengedrückt, so
dass ein oberer Abschnitt B11a vollständig auf den Basisabschnitt B10a gedrückt wird.
Der Wulstschutzabschnitt B11 wird nicht völlig auf
die Dicke wie der Basisabschnitt B10a abgeflacht. Die Wülste B12 werden
auf die Dicke des Wulstschutzabschnitts B11 zusammengedrückt, um
um die Zylinderbohrung Hc herum abzudichten. Bei der Dichtung B dichten, wenn
die Dichtung festgezogen ist, die Wülste B12 elastisch
um die Zylinderbohrung Hc ab, während der Wulstschutzabschnitt B11 ohne
Elastizität
abdichtet.
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Bei der Dichtung A weist
der Wulstschutzabschnitt A11 eine rechteckige Form auf
und wird wie in 3(a)–3(c) ge zeigt gebildet. Die Dichtung A kann jedoch
einen Wulstschutzabschnitt C11 aufweisen, welcher wie in 6(a)–6(c) gezeigt
ausgebildet ist.
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Konkret wird, nachdem ein Vorsprung C11a auf
einer Metallplatte C10 ausgebildet wird, der Vorsprung C11a diagonal
und nach links wie in 6(b) gezeigt
gedrückt,
und dann wird der Vorsprung C11a nach unten zusammengedrückt. Somit
ist ein Bein C11b auf einem Basisabschnitt C10a angeordnet, und
das andere Bein C11c ist ausgestreckt, um damit den Wulstschutzabschnitt C11 zu
bilden. Da ein Teil des Wulstschutzabschnitts C11 auf dem
Basisabschnitt C10a angeordnet ist, verringert sich die
Dicke des Wulstschutzabschnitts C11 nicht, selbst wenn
ein hoher Festziehdruck auf den Wulstschutzabschnitt C11 angewendet
wird. Der Wulstschutzabschnitt C11 ist nützlich für eine Dichtung,
welche einen hohen Festziehdruck erfährt.
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7 ist
ein drittes Ausführungsbeispiel
einer Metalldichtung D der Erfindung. Die Dichtung D wird
zur Verbindung eines Rohres, wie eines Auspuffrohres, benutzt, und
umfasst ein Loch Hm und eine Mehrzahl von Bolzenlöchern Hb'. Die Dichtung D ist aus
einer einzelnen Metallplatte D10 gebildet, und umfasst
einen Basisabschnitt D10a, um das Loch Hm herum
angeordnete Wulstschutzabschnitte D11, einen um die Wulstschutzabschnitte D11 angeordneten
Wulst D12, und einen um den Wulst D12 angeordneten
gestuften Wulst D13, ähnlich
der Dichtung A. In der Dichtung D sind die Wulstschutzabschnitte D11 jedoch
nicht kontinuierlich, und voneinander beabstandet. Konkret sind
die Wulstschutzabschnitte D11 unterbrochen, obwohl die
Wulstschutzabschnitte D11 auf einer imaginären Linie
konzentrisch um das Loch Hm ausgebildet sind. Wenn eine
Querschnittslinie, welche sich von einem Mittelpunkt des Lochs Hm radial
nach außen
erstreckt und durch einen der Wulstschutz abschnitte D11 hindurchgeht,
genommen wird, erscheint der Querschnitt wie in 1 und 2.
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Bei der Dichtung D sind
die Wulstschutzabschnitte D11 nicht kontinuierlich, aber
der außerhalb der
Wulstschutzabschnitte D11 angeordnete Wulst D12 wird
nicht völlig
zusammengedrückt,
wenn die Dichtung D festgezogen wird. Daher arbeiten die Wulstschutzabschnitte D11 wie
der Wulstschutzabschnitt A11. Obwohl die Wulstschutzabschnitte D11 unähnlich der
Dichtung A nicht um das Loch Hm herum abdichten, dichtete
die Dichtung D im Wesentlichen völlig um das Loch Hm herum ab,
da der gestufte Wulst D13 um den Wulst D12 herum
ausgebildet ist.
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Bei der Dichtung der Erfindung ist
die Dichtung aus einer einzelnen Platte ausgebildet, aber der nicht
komprimierbare Wulstschutzabschnitt und der komprimierbare Wulst
sind auf der einzelnen Metallplatte ausgebildet. Der nicht komprimierbare
Wulstschutzabschnitt bewahrt den Dichtwulst davor, völlig zusammengedrückt zu werden.
Daher dichtet der Dichtwulst sicher um das Loch herum ohne wesentliche
Kriechrelaxation ab. In dem Fall, in dem der nicht komprimierbare
Wulstschutzabschnitt kontinuierlich um das Loch herum ausgebildet
ist, dichtet der Wulstschutzabschnitt ebenso um das Loch herum ab.
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Die Dichtung ist nützlich,
wenn sie aus der einzelnen Platte gebildet ist. Die Einzelplattendichtung
der Erfindung kann jedoch mit einer oder mehreren Platten kombiniert
werden, um eine Metalllaminatdichtung zu bilden.
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Während
die Erfindung unter Bezugnahme auf die spezifischen Ausführungsbeispiele
der Erfindung erklärt
wurde, dient die Erklärung
der Veranschaulichung, und die Erfindung ist nur durch die angehängten Ansprüche beschränkt.
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Die verschiedenen in 2, 3, 5 und 6 beispielhaft
dargestellten Typen von Wulstschutzabschnitten können wie benötigt in
den in 1, 2, 5 und 7 beschriebenen
Ausführungsbeispielen
benutzt werden.
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Der Wulstschutzabschnitt kann radial
außerhalb
eines komprimierbaren Wulstes angeordnet sein.
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Bei der Dichtung A hat der
Wulstschutzabschnitt A11 feste Basisabschnitte A11c,
welche in radialer Richtung breiter sind als die Dicke der Platte dort
und unterstützen
somit die Inkompressibilität
des Wulstschutzabschnitts. Die radiale Breite der Basisabschnitte R11c kann
größer als
die Dicke 't' der Platte und auch
als der des Schutzabschnitts A11 sein.