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Hintergrund
der Erfindung und Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Metalldichtung mit einem Dichtungsring zum Einsatz als eine
Zylinderkopfdichtung in einem Verbrennungsmotor, wie in dem Oberbegriff
von Anspruch 1 entsprechend dem Dokument DE-U1-9417046 beschrieben.
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In einem Motor mit einer Zylinderbuchse
ist die Zylinderbuchse innerhalb einer Bohrung eines Zylinderblockes
angebracht. In diesem Fall ist ein oberes Ende der Zylinderbuchse
mit einem Flansch ausgestattet, und der Zylinderblock besitzt eine
ringförmige
Vertiefung, wobei der Flansch in der ringförmigen Vertiefung des Zylinderblockes
platziert ist. Die Ausgestaltung ist derart, dass das obere Ende der
Zylinderbuchse bündig
mit der oberen Oberfläche
des Zylinderblockes ist, aber das obere Ende der Zylinderbuchse
kann sich auch etwas unter der oberen Oberfläche des Zylinderblockes befinden.
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Eine Dichtung für den Motor mit der Zylinderbuchse
ist unter dem Zylinderkopf und über
der oberen Oberfläche
des Zylinderblockes und dem oberen Ende der Zylinderbuchse angeordnet.
Wenn sich das obere Ende der Zylinderbuchse unter der oberen Oberfläche des
Zylinderblockes befindet, ist ein kleiner Zwischenraum zwischen
dem Zylinderkopf und dem oberen Ende der Zylinderbuchse ausgebildet.
In diesem Fall besitzt die Dichtung herkömmlicherweise einen Feuerring
("fire ring") um die Zylinderbohrung herum,
um dort herum sicher abzudichten, was die Dichtung zwangsläufig dick
macht.
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Für
den Fall dass eine dicke Dichtung, wie z. B. eine Dichtung mit einem
Feuerring, nicht geeignet für
einen Motor ist, kann eine Dichtung aus einer Metallplatte ausgebildet
sein, wie z. B. gemäß der japanischen
Gebrauchsmusterveröffentlichung
Nr. 61-14748. In dieser Dichtung besitzt die Metallplatte einen
Wulst und einen Dichtungsabschnitt in einer Ringform um die Zylinderbohrung
herum. Der Dichtungsabschnitt ist durch Beschichten mit einer Dicke von
0,03–0,05mm
hergestellt, so dass der Dichtungsabschnitt als ein Feuerring wirkt.
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Da die Herstellung des Dichtungsabschnittes durch
Beschichten teuer ist und eine zusätzliche Arbeit erfordert, ist
die oben genannte Dichtung mit dem Dichtungsabschnitt nicht geeignet.
Deshalb ist ein dünner
Ring durch Schweißen
auf einer Metallplatte um eine Zylinderbohrung herum befestigt worden,
anstatt den Dichtungsabschnitt durch Beschichten auszubilden. Wenn
die Dichtung mit dem dünnen Ring
zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock angebracht und fest
gezogen ist, reguliert der Ring eine zusammendrückbare Höhe einer um den dünnen Ring
herum ausgebildeten Wulst und dichtet einen Zwischenraum für den Fall
ab, dass das obere Ende der Zylinderbuchse sich etwas unter der
oberen Oberfläche
des Zylinderblockes befindet.
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Wenn der oben genannte Zwischenraum
jedoch flach ist oder die den Oberflächendruck regulierende Höhe des dort
herum ausgebildeten Wulstes gering ist, muss die Dicke des Ringes
dünn sein.
In diesem Fall ist es schwierig, den dünnen Ring herzustellen und
auf der Metallplatte zu befestigen. Auch steigen die Verfahrenskosten.
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Weiter für den Fall, dass der Zylinderblock aus
Leichtmetall oder einer Legierung davon ausgebildet ist, um einen
leichten Motor bereitzustellen, kann sich der Zylinderblock um die
Zy linderbohrung herum verformen, da die Stabilität des Zylinderblockes speziell
um die Zylinderbohrung herum herabgesetzt ist, wenn ein hoher Druck
um die Zylinderbohrung herum angreift.
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Bei dem US-Patent Nr. 4,711,456 befinden sich
miteinander verbundene Ringe in den Zylinderbohrungen, aber die
Ringe sind durch ein Abdeckteil bedeckt. Auch in dem US-Patent Nr.
4,754,982 befindet sich ein nicht für eine Zylinderbohrung bestimmter
Gummiring um ein Flüssigkeitsloch
herum. Diese Ringe sind nicht einfach mit einem Hauptteil der Dichtung
zusammengebaut.
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Entsprechend ist es eine Aufgabe
der Erfindung, eine Metalldichtung mit einem Dichtungsring bereitzustellen,
wobei der Dichtungsring einfach mit einer Metallplatte zusammengebaut
werden kann.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung
ist, eine Metalldichtung mit einem Dichtungsring, wie oben angegeben,
bereitzustellen, welcher geeignet ist, in einem engen Zwischenraum
oder einer Lücke,
wie z. B. zwischen einem oberen Ende einer Zylinderbuchse und einer
oberen Oberfläche
eines Zylinderblockes, angebracht zu werden.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist, eine Metalldichtung mit einem Dichtungsring, wie oben angegeben,
bereitzustellen, welcher eine Verformung eines Zylinderblockes für den Fall
verhindern kann, dass die Stabilität des Zylinderblockes nicht
so stark ist.
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Eine zusätzlich weitere Aufgabe der
Erfindung ist, eine Metalldichtung mit einem Dichtungsring, wie
oben angegeben, be reitzustellen, welcher einfach und etwas einen
Oberflächendruck
einer Wulst regulieren kann.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der
Erfindung werden durch die folgende Beschreibung der Erfindung ersichtlich.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die Aufgaben der Erfindung werden
durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine
erfindungsgemäße Metalldichtung
wird für einen
Verbrennungsmotor eingesetzt. Die Dichtung ist hauptsächlich aus
einer ersten Metallplatte, die sich im Wesentlichen über einen
gesamten Bereich der Dichtung erstreckt und ein erstes Loch besitzt, das
größer als
ein Loch des Motors ist, und aus Dichtungsmitteln um das erste Loch
herum gebildet.
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Der Ring ist derart erstellt, dass
er eine im Wesentlichen mit dem Loch des Motors übereinstimmende innere Größe, eine
im Wesentlichen mit dem ersten Loch übereinstimmende äußere Größe und eine
Dicke besitzt, die größer als
die der ersten Metallplatte ist. Der Ring befindet sich innerhalb
des ersten Loches und ist an der ersten Metallplatte angebracht.
Die Dichtungsmittel sorgen für
einen Oberflächendruck
auf der ersten Platte außerhalb
des Ringes. Die Dichtungsmittel und der Ring dichten sicher um das
Loch des Motors herum ab, wenn die Dichtung zusammengedrückt ist.
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Da der aus Metall hergestellte Ring
erfindungsgemäß dicker
als die erste Metallplatte ist und sich innerhalb des ersten Loches
befindet, kann der Ring für
einen Oberflächendruck
sorgen, um um das Loch herum abzudichten und um den Oberflä chedruck
der Dichtungsmittel zu regulieren. Der Ring und die erste Metallplatte
können
auch einfach zusammengebaut werden.
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Der Ring kann eine innere Umfangskante und
eine äußere Umfangskante
mit einer Dicke, die größer als
die der inneren Umfangskante ist, besitzen, um dadurch für einen
von der inneren Umfangskante zu der äußeren Umfangskante allmählich ansteigenden
Oberflächendruck
zu sorgen, wenn die Dichtung zusammengedrückt ist. Da in diesem Fall ein
hoher Oberflächendruck
nicht sofort außerhalb der
Zylinderbohrung gebildet wird, wird die Verformung der Zylinderbohrung
vermindert oder im Wesentlichen verhindert.
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Der Ring besitzt obere und untere
Oberflächen
zwischen den inneren und äußeren Umfangskanten.
Vorzugsweise sind die oberen und unteren Oberflächen symmetrisch relativ zu
einer mittigen Ebene davon angeordnet.
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Der Ring kann auch eine Mehrzahl
von in Eingriff befindlichen Teilen besitzen, die sich mit der ersten
Metallplatte verschiebbar in Eingriff mit dem ersten Loch befinden.
Als ein Ergebnis kann eine Position des Ringes relativ zu der ersten
Metallplatte basierend auf einem Zustand des zu montierenden Motors
verändert
werden. Der Ring kann auch einfach an der ersten Metallplatte angebracht
werden.
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Jeder der in Eingriff befindlichen
Teile besitzt obere und untere Kanten und eine einwärts gekrümmte Oberfläche zwischen
den oberen und unteren Kanten. Die oberen und unteren Kanten werden nämlich derart
zusammengedrückt,
dass die erste Metallplatte zwischen den oberen und unteren Kanten
gehalten wird.
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Die Dichtungsmittel können ein
auf der ersten Platte ausgebildeter Wulst sein. In dem Fall dass die
Dichtung aus einer Mehrzahl von Metallplatten gebildet ist, kann
der Wulst auf einer anderen Platte als der Platte mit dem Ring ausgebildet
sein.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Draufsicht eines Teiles einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Metalldichtung;
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
der ersten Ausführungsform
entlang einer Linie 2-2 in 1;
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3 ist
eine erklärende
Schnittansicht der ersten Ausführungsform
der Dichtung, wobei die Dichtung montiert und zwischen einem Zylinderkopf und
einem Zylinderblock zusammengedrückt
ist;
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4 ist
eine Schnittansicht, ähnlich
zu 2, einer zweiten
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Metalldichtung;
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5 ist
eine Schnittansicht, ähnlich
zu 2, einer dritten
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Metalldichtung;
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6 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Abschnittes 6 in 5;
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7 ist
eine erklärende
Schnittansicht der dritten Ausführungsform
der Dichtung, wobei die Dichtung montiert und zwi schen einem Zylinderkopf und
einem Zylinderblock zusammengedrückt
ist; und
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8 ist
eine Schnittansicht, ähnlich
zu 5, einer vierten
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Metalldichtung.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Mit Bezug auf die 1-3 wird
eine erste Ausführungsform
A einer erfindungsgemäßen Metalldichtung
dargestellt. Die Dichtung A ist eine Zylinderkopfdichtung, um in
einem Motor mit einem Zylinderkopf CH, einem Zylinderblock CB und
einer Zylinderbuchse CL montiert zu werden.
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Die Dichtung A besitzt eine Mehrzahl
von Zylinderbohrungen Hc, Wasserlöchern Hw, Öllöchern Ho, Bolzenlöchern Hb
und Ventilstoßstangenlöchern Hp,
wobei die mit solchen eines Motors gemäß einer herkömmlichen
Dichtung übereinstimmen.
Die Dichtung A ist aus einer Metallplatte A10 und einem innerhalb
der Zylinderbohrung He befindlichen Dichtungsring A11 gebildet.
Die innere Größe oder
der Durchmesser der Zylinderbohrung He ist etwas größer als eine
Zylinderbohrung des Motors, in welcher sich der Dichtungsring A11
befindet. Die innere Größe des Dichtungsringes
A11 entspricht im Wesentlichen der Zylinderbohrung des Motors.
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Ein Wulst A10a ist auf der Metallplatte
A10 um die Zylinderbohrung He herum ausgebildet. Wenn die Dichtung
in dem Motor montiert ist, befindet sich der Wulst A10a auf dem
Zylinderblock CB außerhalb
der Zylinderbuchse CL.
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Der Dichtungsring A11 besitzt einen
Innenumfang A11a, einen die Platte A10 berührenden Außenumfang A11b, und obere und
untere Oberflächen R11c,
A11d. Die Dicke oder Höhe
des Innenumfangs A11a ist geringer als diejenige des Außenumfangs A11b.
Die oberen und unteren Oberflächen
A11c, A11d sind symmetrisch relativ zu einer mittigen Ebene davon
angeordnet und neigen oder verjüngen
sich von dem Außenumfang
A11b zu dem Innenumfang A11a hin.
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Die Dicke t1 des inneren Umfangs
A11a des Dichtungsringes A11 ist größer als die Dicke t2 der Metallplatte
A10, um für
einen hohen Oberflächendruck
auf dem Dichtungsring A11 zu sorgen. Vorzugsweise ist die Metallplatte
A10 aus Hartmetall gebildet, wie z. 8. aus SUS301H mit einer Dicke
von 0,3–0,6
mm, und der Dichtungsring A11 ist aus einem weichen Stahl gebildet.
Der Dichtungsring A11 ist bewegbar an der Metallplatte A10 angebracht.
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Der Motor, in welchem die Dichtung
A montiert ist, besitzt die Zylinderbuchse CL mit einem Flansch
FL, während
der Zylinderblock CB eine ringförmige
Vertiefung besitzt. Wenn die Zylinderbuchse CL mit dem Zylinderblock
CB zusammengebaut ist, befindet sich der Flansch FL in der ringförmigen Vertiefung
des Zylinderblockes CB. In diesem Zustand ist das obere Ende der
Zylinderbuchse CL ideal bündig
mit der oberen Oberfläche
des Zylinderblockes CB. Das obere Ende der Zylinderbuchse CL befindet sich
jedoch oft etwas unterhalb der oberen Oberfläche des Zylinderblockes CB,
um dadurch eine Lücke G
dort dazwischen auszubilden.
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Wenn die Dichtung A in dem Motor
montiert ist, befindet sich der Dichtungsring A11 auf dem Flansch
FL, und der Wulst A10a befindet sich auf dem Zylinderblock CB. Der
Abstand zwischen der unteren Oberfläche A11d des Dichtungsringes
A11 und der unteren Oberfläche
der Metallplatte A10 ist größer als
die Lücke Δ, so dass
der Dichtungsring A11 zwischen den Zylinderkopf CH und die Zylinderbuchse
CL gelegt werden kann, ohne durch die Platte A10 beeinflusst zu
werden, um sicher um die Zylinderbohrung herum abzudichten.
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Wie in 3 dargestellt
sorgt der Dichtungsring A11 für
einen Oberflächendruck
P, um um die Zylinderbohrung He herum abzudichten, wenn die Dichtung
zwischen dem Zylinderkopf CH und dem Zylinderblock CB montiert und
fest gezogen ist. Da die Dicke des Dichtungsringes A11 von dem Innenumfang zu
dem Außenumfang
hin zunimmt, verändert
sich der Oberflächendruck
P allmählich
vom Innenumfang zum Außenumfang
hin. Da in diesem Fall der hohe Oberflächendruck nicht sofort außerhalb
der Zylinderbohrung gebildet wird, wird eine Verformung der Zylinderbohrung
verhindert.
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Wenn die Dichtung A festgezogen ist,
ist der Wulst A10a auch zusammengedrückt, um um die Zylinderbohrung
He herum sicher abzudichten. Da der Dichtungsring A11 etwas aufwärts von
der oberen Oberfläche
der Metallplatte A10 herausragt, wenn die Dichtung A fest gezogen
ist, ist der Wulst A10a nicht vollständig zusammengedrückt. Der
Dichtungsring A11 wirkt nämlich
als eine Oberflächendruck
regulierende Platte. Deshalb wird eine schleichende Entspannung
der Wulst A10a verhindert.
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Da in dem Motor, wie in 3 dargestellt, die ringförmige Vertiefung,
wo sich der Flansch FL befindet, oberhalb eines inneren Vorsprunges
oder Flansches des Zylinderblockes CB ausgebildet ist, greift ein
großer
Anzugsdruck auf dem inneren Vorsprung an. Der Anzugsdruck greift
jedoch auf einer Basis des Vorsprunges an, nicht am inneren Ende
in der Nähe
der Zylinderbuchse CL. Deshalb. wird die Verformung des Zylinderblockes
verhindert.
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Die Dichtung A kann sicher um die
Zylinderbohrung herum abdichten und eine Lücke Δ zwischen der Zylinderbuchse
und dem Zylinderblock neutralisieren.
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4 stellt
eine zweite Ausführungsform
B einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung
dar. Die Dichtung B besitzt eine Metallplatte B10 und einen Dichtungsring
B11 ähnlich
wie die Dichtung A. Die Dichtung B besitzt jedoch weiter eine obere
Platte B12 und einer untere Platte B13, um die Platte B10 und den
Dichtungsring B11 dort dazwischen einzuschieben. Ein den Dichtungsring
B11 umgebender Wulst B13a ist in der unteren Platte H13 ausgebildet.
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Wenn es in der Dichtung B eine Lücke zwischen
der Zylinderbuchse und dem Zylinderblock gibt, kann der Dichtungsring
B11 die Lücke
neutralisieren, um sicher um die Zylinderbohrung herum abzudichten,
obwohl der Dichtungsring B11 nicht direkt auf der Zylinderbohrung
platziert ist. Die obere oder untere Platte kann einen gekrümmten Abschnitt
besitzen, um die gegenüber
der Zylinderbohrung befindlichen Platten abzudecken.
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5-7 stellen eine dritte Ausführungsform C
einer erfindungsgemäßen Metalldichtung
dar. Die Dichtung C wird von einer Metallplatte C10 mit einer Wulst
C10a und einem Dichtungsring C11, ähnlich der Dichtung A, gebildet.
In der Dichtung C ist jedoch der Dichtungsring C11 ein Ring mit
einem rechteckigen Querschnitt mit oberen und unteren parallel zueinander
angeordneten Oberflächen,
und besitzt vier in Eingriff befindliche und in gleichmäßigen Abständen entfernt
voneinander getrennte Abschnitte C14. Die Dicke t1 des Dich tungsringes
C11 ist größer als die
Dicke t2 der Metallplatte C10.
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Jeder in Eingriff befindliche Abschnitt
C14 wird durch teilweises Pressen der oberen und unteren Oberflächen C11c,
C11d des Dichtungsringes C11 ausgebildet, um eine gekrümmte innere
Oberfläche
C14a mit oberen und unteren Kanten C14b zu haben. Die äußeren Abschnitte
der oberen und unteren Oberflächen
des Dichtungsringes C11 können
in einer rechteckigen Form etwas eingebeult sein, um eingebeulte
obere und untere Oberflächen
zu haben. Die innere Oberfläche
der Platte C10 berührt
die gekrümmte
innere Oberfläche
C14a und wird zwischen den oberen und unteren Kanten C14b gehalten.
Deshalb kann sich der Dichtungsring C11 innerhalb des Loches der
Metallplatte C10 bewegen, aber er kann sich nicht von der Metallplatte
C10 lösen.
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Wenn die Dichtung C, wie in 7 dargestellt, zwischen
dem Zylinderkopf CH und dem Zylinderblock CB mit der Zylinderbuchse
CL angeordnet ist, kann sich der Dichtungsring C11 relativ zu der Metallplatte
C10 bewegen, wenn die Dichtung C zusammengedrückt ist, wenn es eine Lücke Δ zwischen dem
oberen Ende der Zylinderbuchse CL und der oberen Oberfläche des
Zylinderblockes CB gibt. Deshalb können der Dichtungsring C11
und die Metallplatte C10 richtig zwischen dem Zylinderkopf und dem
Zylinderblock ohne eine vorspannende Kraft zum Verbinden des Dichtungsringes
C11 und der Metallplatte C10 gehalten werden. Der Dichtungsring C11
und der Wulst C10a dichten sicher um die Zylinderbohrung He herum
ab. Da in der Dichtung C der Wulst Cl0a nicht vollständig durch
den Dichtungsring C11 flachgedrückt
wird, wird eine schleichende Entspannung der Wulst C10a verhindert.
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Es wurde erläutert, dass in der Dichtung
A der Dichtungsring A11 bewegbar in der Metallplatte A10 angeordnet
ist. Der Dichtungsring A11 kann jedoch in Eingriff befindliche Abschnitte
besitzen, wie in der Dichtung C offenbart, um den Dichtungsring
A11 und die Metallplatte A10 zu verbinden.
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8 stellt
eine vierte Ausführungsform
D einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtung
dar. Die Dichtung D besitzt eine Metallplatte D10 und einen Dichtungsring
D11 ähnlich
der Dichtung C. Die Dichtung D besitzt jedoch weiter eine obere
Platte D12 und eine untere Platte D13, um die Platte D10 und den
Dichtungsring D11 dort dazwischen einzuschieben. Ein den Dichtungsring
D11 umgebender Wulst D13a ist auch in der unteren Platte D13 ausgebildet.
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Wenn es in der Dichtung D eine Lücke zwischen
der Zylinderbuchse und dem Zylinderblock gibt, kann der Dichtungsring
D11 die Lücke
neutralisieren, um sicher um die Zylinderbohrung herum abzudichten,
obwohl der Dichtungsring D11 nicht direkt auf der Zylinderbohrung
platziert ist. Die obere oder untere Platte kann einen gekrümmten Abschnitt
besitzen, um die gegenüber
der Zylinderbohrung befindlichen Platten abzudecken.
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Da bei der erfindungsgemäßen Dichtung
der Dichtungsring, der dicker als die Metallplatte ist, innerhalb
der Zylinderbohrung der Metallplatte angeordnet ist, wird der starke
Oberflächendruck
um die Zylinderbohrung herum erhalten. Sogar wenn sich eine Lücke zwischen
dem oberen Ende der Zylinderbuchse und der oberen Oberfläche des
Zylinderblockes befindet, kann der Dichtungsring die Lücke ausgleichen,
um sicher um den Zylinderblock herum abzudichten.
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Während
die Erfindung mit Bezug auf die speziellen Ausführungsformen der Erfindung
erläutert
worden ist, ist die Erläuterung
veranschaulichend, und die Erfindung ist nur durch die angefügten Ansprüche beschränkt.