DE69806829T2

DE69806829T2 - Mehrlagenmetalldichtung mit unregelmässiger Dichtungsringgrösse

Info

Publication number: DE69806829T2
Application number: DE69806829T
Authority: DE
Inventors: Susumu Inamura
Original assignee: Ishikawa Gasket Co Ltd
Current assignee: Ishikawa Gasket Co Ltd
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2018-02-28
Also published as: AU720084B2; DE69806829D1; EP0864785A2; CN1077650C; US5957463A; EP0864785B1; CN1193689A; EP0864785A3; AU5639798A

Description

Hintergrund der Erfindung und Angaben über die betreffende Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrlagenmetalldichtung mit unregelmäßiger Dichtungsringgröße und insbesondere einen Dichtungsring mit schmalen und weiten Abschnitten, um um eine Öffnung in einem Motor mit innerer Verbrennung herum abzudichten.
Eine Metalldichtung oder Mehrlagenmetalldichtung wird zwischen zwei Motorteilen angeordnet, um um eine Dichtöffnung oder eine zu dichtende Öffnung herum sicher abzudichten. Nachdem ein hoher Druck und eine hohe Temperatur in der Dichtungsöffnung in dem Motor entsteht oder auf diese Dichtungsöffnung ausgeübt wird, wurden zahlreiche Dichtverfahren vorgeschlagen.
Im Allgemeinen wird bei den Dichtverfahren ein hoher Flächendruck um die Dichtöffnung herum gebildet, um um sie herum sicher abzudichten. Da ein hoher Druck und eine hohe Temperatur in einer Zylinderbohrung erzeugt wird, werden insbesondere Bolzen um die Zylinderbohrung herum angeordnet, um einen hohen Flächendruck um die Zylinderbohrung herum aufzubringen.
In diesem Fall kann sich, wenn ein hoher Druck unmittelbar außerhalb der Zylinderbohrung aufgebracht wird, die Zylinderbohrung auf Grund des hohen von den Bolzen aufgebrachten Drucks deformieren. Aus diesem Grund sollte in einem Motor der hohe Druck nicht einfach um die Zylinderbohrung herum aufgebracht werden.
Bei einem Typ von herkömmlichen Dichtungen ist eine erste Metallplatte um eine abzudichtende Öffnung herum umgebogen, um einen Flansch zu bilden, der eine Schicht auf einem Basisabschnitt der ersten Metallplatte bildet, und wird eine zweite Metallplatte auf dem Basisabschnitt angeordnet, ohne den Flansch zu überlappen. Um den Flächendruck um die Öffnung herum zu erhöhen, kann ein Metallring zwischen dem Flansch und dem Basisabschnitt angeordnet werden.
Bei dieser Dichtung empfangen, wenn die Dichtung angezogen wird, Abschnitte des Metallrings nahe dem Bolzen hohe Anzugskräfte von dem Bolzen, so dass hohe Dichtdrücke nahe der Bolzenöffnungen um die Dichtöffnung herum aufgebracht werden. Als eine Folge werden die Anzugsdrücke in anderen Abschnitten unvermeidlich verringert. Wenn die Anzugsdrücke um die Dichtöffnung herum im Ganzen betrachtet werden, sind die Flächendrücke nicht auf geeignete Weise verteilt, so dass sie möglicherweise eine Leckage der Dichtungsöffnung verursachen.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben genannten Nachteile zu vermeiden und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Mehrlagenmetalldichtung zu schaffen, die sicher um eine abzudichtende Öffnung herum abdichten kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mehrlagenmetalldichtung wie oben beschrieben zu schaffen, wobei die Einflüsse durch lokale Anzugsdrücke mittels Bolzen minimiert werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mehrlagenmetalldichtung wie oben beschrieben zu schaffen, wobei die Verteilung des Flächendrucks einfach gesteuert werden kann.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden von der folgenden Beschreibung der Erfindung deutlich.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Mehrlagenmetalldichtung gemäß der Erfindung wird für einen Motor mit innerer Verbrennung verwendet, der eine abzudichtende Öffnung und um diese Öffnung herum angeordnete Bolzenöffnungen aufweist. Die Dichtung wird grundsätzlich von einer ersten Metallplatte, einer zweiten Metallplatte, die eine Schicht unter der ersten Metallplatte bildet, und einem Metallring gebildet.
Die erste Metallplatte umfasst einen Basisabschnitt, der sich im Wesentlichen über einem gesamten Bereich der Dichtung erstreckt, einen geschwungenen Abschnitt, der sich von dem Basisabschnitt erstreckt, um eine erste Öffnung zu definieren, die der Öffnung des Motors entspricht, einen Flansch, der sich von dem geschwungenen Abschnitt erstreckt und unter dem Basisabschnitt angeordnet ist, und zweite Öffnungen, die den Bolzenöffnungen des Motors entsprechen. Die zweite Metallplatte ist unter dem Basisabschnitt angeordnet und umfasst eine dritte Öffnung, die größer als die erste Öffnung ist, so dass die zweite Metallplatte nicht den Flansch überlappt, wenn die erste und die zweite Platte aufeinandergeschichtet sind, und umfasst vierte Öffnungen, die unter den zweiten Öffnungen angeordnet sind.
Der Metallring ist zwischen dem Flansch und dem Basisabschnitt angeordnet und umfasst schmale Abschnitte und weite Abschnitte, die abwechselnd zueinander angeordnet sind. Die weiten Abschnitte sind nahe zu den zweiten und vierten Öffnungen angeordnet, die den Bolzenöffnungen entsprechen. Auf diese Weise werden hohe Anzugsdrücke, die ausgebildet werden, wenn die in den Bolzenöffnungen angeordneten Bolzen angezogen werden, weitflächig bei den weiten Abschnitten abgestützt. Es werden nämlich die hohen Anzugsdrücke von den Bolzen nicht bei den schmalen Bereichen konzentriert und der Bereich um die Öffnung herum kann mit der gewünschten Verteilung des Abdichtungsdrucks abgedichtet werden.
Es ist möglich, die Flächendrücke um die abzudichtende Öffnung herum im Wesentlichen gleich auszugestalten oder den Flächendruck so zu verteilen, wie es erforderlich ist.
Wenn es keinen weiten Abschnitt bei dem Metallring gibt, empfangen die Abschnitte nahe der Bolzen hohe Anzugsdrücke, wohingegen die Abschnitte, die von dem Bolzen entfernt sind, relativ geringe Anzugsdrücke empfangen. Als eine Folge werden die Anzugsdrücke nicht gleichmäßig oder wie gewünscht um die Dichtungsöffnung herum verteilt. Eine Leckage kann bei einem Abschnitt mit geringem Anzugsdruck auftreten.
In der Erfindung haben die schmalen Abschnitte eine konstante und gleichmäßige Weite und die weiten Abschnitte sind derart geschwungen, dass sie sich radial nach außen von einem Mittelpunkt des Metallrings zu den Bolzenöffnungen hin erstrecken. Die Größe der weiten Abschnitte kann in einem Metallring gleich sein oder entsprechend dem darauf ausgeübten Druck wechseln. Beispielsweise können die weiten Abschnitte für die Bolzenöffnungen ausgebildet werden, die an den Längsenden der Dichtung angeordnet sind.
Die dritte Öffnung der zweiten Metallplatte hat eine Größe, die größer als der äußere Durchmesser der schmalen Abschnitte des Metallrings ist. Auf diese Weise sind die schmalen Abschnitte des Metallrings wenigstens in der dritten Öffnung der zweiten Metallplatte angeordnet.
In dieser Hinsicht kann die zweite Metallplatte Vertiefungen aufweisen, die sich radial nach außen von einem Mittelpunkt der dritten Öffnung erstrecken und eine Form aufweisen, die den weiten Abschnitten des Metallrings entspricht. Entsprechend kann der Metallring vollständig in der dritten Öffnung angeordnet werden.
Andererseits kann die dritte Öffnung eine Größe besitzen, die kleiner als der äußere Durchmesser der weiten Abschnitte des Metallrings ist. In diesem Fall überlappt die zweite Metallplatte teilweise die weiten Abschnitte. Die überlappten Abschnitte erzeugen keine signifikanten Dichtungsprobleme in · dem Motor in dem Fall, in dem die Ringplatte dünn ist und die überlappenden Abschnitte von der Zylinderbohrung entfernt angeordnet sind oder Ausnehmungen in den Motorteilen oberhalb und unterhalb der überlappenden Abschnitte ausgebildet sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Aufsicht einer ersten Ausführungsform einer Mehrlagenmetalldichtung gemäß der Erfindung zur Erklärung;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht gemäß der Linie 3-3 in Fig. 1;
Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene Aufsicht einer zweiten Ausführungsform einer Mehrlagenmetalldichtung gemäß der Erfindung zur Erklärung; und
Fig. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht gemäß der Linie 5-5 in Fig. 4.

Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 wird eine erste Ausführungsform A einer Mehrlagenmetalldichtung gemäß der Erfindung erklärt.
Die Dichtung A ist eine Zylinderkopfdichtung und umfasst eine Zylinderbohrung Hc, Bolzenöffnungen Hb, Wasseröffnungen, Ölöffnungen usw., wie in einer herkömmlichen Dichtung. In Fig. 1 sind jedoch die Wasseröffnungen und die Ölöffnungen weggelassen.
Die Dichtung A wird von einer oberen ersten Platte A10 und einer unteren zweite Platte A11 gebildet. Die obere erste Platte A10 umfasst einen Basisabschnitt A10a, der sich im Wesentlichen über den gesamten Bereich der Dichtung erstreckt, einen geschwungenen Abschnitt A10b, der sich von dem Basisabschnitt A10a erstreckt, und einen Flansch A10c, der sich von dem geschwungenen Abschnitt A10c erstreckt und unter dem Basisabschnitt A10a angeordnet ist. Der geschwungene Abschnitt A10b definiert die Zylinderbohrung Hc.
Die untere zweite Platte A11 ist unter dem Basisabschnitt A10a angeordnet und besitzt eine Öffnung A11a, die größer als der Flansch A10c ist, und eine Sicke A11b um die Öffnung A11a herum. Die Sicke A11b erstreckt sich in Richtung Von der oberen ersten Platte A10 weg. Wenn die obere erste und die untere zweite Platte A10, A11 übereinander geschichtet sind, überlappt die untere Platte A11 nicht den Flansch A10c.
Die untere Platte A11 umfasst weiterhin vier geschwungene Ausnehmungen A11c, die sich von einem Mittelpunkt der Öffnung A11a zu den Bolzenöffnungen Hb hin erstrecken. Die Größe der geschwungenen Ausnehmung A11c, die sich entlang des Umfangs der Öffnung A11a erstreckt, ist größer als der Durchmesser der Bolzenöffnung Hb.
Die Dichtung A umfasst weiterhin eine Ringplatte A12, die zwischen dem Flansch A10c und dem Basisabschnitt A10a angeordnet ist. Die Ringplatte A12 hat eine im Wesentlichen ringförmige Gestalt und wird von schmalen Abschnitten A12a und weiten Abschnitten A12b gebildet, die abwechselnd zueinander angeordnet sind. Die schmalen Abschnitte A12a sind auf dem Flansch A10c angeordnet, wobei die weiten Abschnitte A12b sich bis hinter den Flansch A10c erstrecken.
Wenn die Dichtung A zusammengebaut wird, wird die Ringplatte A12 zwischen den Flansch A10c und den Basisabschnitt A10a zwischengelegt. Die untere Platte A11 wird unter dem Basisabschnitt der oberen Platte A10 angeordnet, so dass die weiten Abschnitte A12b in den geschwungenen Ausnehmungen A11c angeordnet sind. Entsprechend sind die weiten Abschnitte A12b nahe zu den Bolzenöffnungen Hb angeordnet, ohne die untere Platte A11 zu überlappen. Die Ringplatte A12 rotiert nicht im Bezug auf die obere und die untere Platte A10, A11.
Wenn die Dichtung A zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock (beides nicht dargestellt) angeordnet und angezogen wird, wird die Dichtung A zusammengedrückt. Ein Hauptdichtabschnitt, der von dem Flansch A10c, dem Basisabschnitt A10a und der Ringplatte A12 gebildet wird, dichtet um die Zylinderbohrung Hc ab, und die Sicke A11b dichtet federnd außerhalb des Hauptdichtabschnitts ab.
In diesem Fall verteilen sich die Anzugsdrücke, die von dem Bolzen auf die Ringplatte A12 ausgeübt werden, über die weiten Abschnitte A12b und nicht über kleine Bereiche wie die schmalen Abschnitte, da die Ringplatte A12 weite Abschnitte A12b aufweist, die nahe den Bolzenöffnungen Hb angeordnet sind. Entsprechend werden die Anzugsdrücke weitflächig von der Ringplatte getragen und nicht auf kleine Bereiche konzentriert. Aus diesem Grund werden die Anzugsdrücke der Bolzen zweckmäßig aufgeteilt oder auf die Ringplatte A12 als Ganzes verteilt. Daher kann der Bereich um die Zylinderbohrung Hc sicher abgedichtet werden.
Nachdem die Ringplatte A12 in Eingriff mit der unteren Platte A11 bei den weiten Abschnitten 12b steht, kann die Ringplatte A12 nicht zufälligerweise in Bezug auf die obere und untere Platte A10, A11 rotieren. Auf diese Weise wird eine Leckage auf Grund der Rotation der Ringplatte A12 vermieden.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform B einer Mehrlagenmetalldichtung gemäß der Erfindung. Die Dichtung B wird von einer oberen Platte B10 mit einem geschwungenen Abschnitt B10b und einem Flansch B10c, einer unteren Platte B11 mit einer Sicke B11b und einer Ringplatte B12 mit schmalen und weiten Abschnitten B12a, B12b ähnlich zu Dichtung A gebildet. Bei der Dichtung A umfasst die untere Platte A11 die geschwungenen Ausnehmungen A11c nahe den Bolzenöffnungen Hb, bei der Dichtung B jedoch gibt es keine geschwungene Ausnehmung in der unteren Platte B11. Eine Öffnung B11a in der unteren Platte B11 besitzt eine kreisförmige Form. Wenn die Dichtung B zusammengebaut wird, sind die weiten Abschnitte B12b der Ringplatte B12 aus diesem Grund teilweise auf der unteren Platte B11 geschichtet oder überlappen diese.
Wenn die Dichtung B zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock festgezogen wird, werden die weiten Abschnitte B12b zusammengedrückt. In diesem Fall ist die Ringplatte B12 dünn ausgeformt und die weiten oder überlappenden Abschnitte sind von der Zylinderbohrung Hc beabstandet entfernt, so dass die Dicke der überlappenden Abschnitte vernachlässigt werden kann. Ausnehmungen können in den Motorteilen oberhalb oder unterhalb der überlappenden Abschnitte ausgeformt sein, um die unebene Dicke der Dichtung B zu vermeiden.
Bei der Dichtung B bewegt oder dreht sich die Ringplatte B12 nicht in Bezug auf die obere und die untere Platte B10, B11, da die weiten Abschritte B22b die untere Platte B11 überlappen. Der Rest der Struktur und der Betriebsweise der Dichtung B sind genauso wie bei der Dichtung A erklärt.
In der vorliegenden Erfindung weist die Ringplatte, die in der Dichtung angeordnet ist, die weiten Abschnitte nahe den Bolzenöffnungen auf, um die Anzugsdrücke aufzunehmen und zu tragen, die von den Bolzen erzeugt werden, wenn die Dichtung festgezogen wird. Aus diesem Grund können die Anzugsdrücke gleichmäßig auf die Ringplatte ausgeübt werden, um sicher um die abzudichtende Öffnung hin abzudichten. Die weiten Abschnitte müssen nicht für alle Abschnitte nahe den Bolzenöffnungen ausgebildet sein und ebenso kann die Größe der weiten Abschnitte auf der Grundlage des auf sie ausgeübten Flächendrucks wie gewünscht ausgewählt werden.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die spezifischen Ausführungsformen der Erfindung erklärt worden ist, ist die Erklärung beispielhaft und die Erfindung wird nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt.

Claims

1. Eine Mehrlagenmetalldichtung (A, B) für einen Motor mit innerer Verbrennung, wobei der Motor eine abzudichtende Öffnung (Hc) und um die Öffnung (Hc) herum angeordnete Bolzenöffnungen (Hb) aufweist, mit:

einer ersten Metallplatte (A10, B10), die einen Basisabschnitt (A10a), der sich im Wesentlichen über einen gesamten Bereich der Dichtung (A, B) erstreckt, einen geschwungenen Abschnitt (A10b, B10b), der sich von dem Basisabschnitt (A10a) erstreckt, um eine erste Öffnung zu definieren, die der Öffnung (Hc) des Motors entspricht, einen Flansch (A10c, B10c), der sich von dem geschwungenen Abschnitt (A10b, B10b) erstreckt und unter dem Basisabschnitt (A10a) angeordnet ist, und zweite Öffnungen aufweist, die den Bolzenöffnungen (Hb) des Motors entsprechen,

einer zweiten Metallplatte (A11, B11), die unter dem Basisabschnitt (A10a) angeordnet ist, wobei die zweite Metallplatte (A11, B11) eine dritte Öffnung (A11a, B11a), die größer als die erste Öffnung ist, so dass die zweite Metallplatte (A11, B11) den Flansch (A10c, B10c) nicht überlappt, und vierte Öffnungen aufweist, die unter der zweiten Öffnung angeordnet sind, und

einem Metallring (A12, B12), der zwischen dem Flansch (A10c, B10c) und dem Basisabschnitt (A10a) angeordnet ist, wobei die Mehrlagenmetalldichtung (A, B) dadurch gekennzeichnet ist, dass der Metallring (A12, B12) schmale Abschnitte (A12a, B12a) und weite Abschnitte (A12b, B12b) aufweist, die abwechselnd zueinander angeordnet sind, wobei die weiten Abschnitte (A12b, B12b) nahe zu den zweiten und vierten Öffnungen angeordnet sind, die den Bolzenöffnungen (Hb) entsprechen, so dass hohe Anzugsdrücke von den weiten Abschnitten (A12b, B12b) getragen werden, wenn die in den Bolzenöffnungen (Hb) angeordneten Bolzen angezogen werden.

2. Eine Mehrlagenmetalldichtung (A, B) gemäß Anspruch 1, wobei jeder der schmalen Abschnitte (A12a, B12a) eine konstante und gleichförmige Weite besitzt und jeder der weiten Abschnitte (A12b, B12b) geschwungen ist, so dass er sich von einem Mittelpunkt des Metallrings (A12, B12) radial nach außen erstreckt.

3. Eine Mehrlagenmetalldichtung (A, B) nach Anspruch 2, wobei der geschwungene Abschnitt (A12b, B12b) eine Länge zwischen zwei benachbarten schmalen Abschnitten (A22a, B12a) aufweist, die größer als der Durchmesser der zweiten und vierten Öffnungen ist.

4. Eine Mehrlagenmetalldichtung (A, B) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die dritte Öffnung (A11a, B11a) eine Größe aufweist, die größer als ein äußerer Durchmesser der schmalen Abschnitte (A12a, B12a) des Metallrings(A12, B12) aufweist, so dass die schmalen Abschnitte (A12a, B12a) des Metallrings (A12, B12) wenigstens in der dritten Öffnung (A11a, B11a) der zweiten Metallplatte (A11, B11) angeordnet sind.

5. Eine Mehrlagenmetalldichtung (A) nach Anspruch 4, wobei die zweite Metallplatte (A11) Vertiefungen (A11c) aufweist, die sich von einem Mittelpunkt der Öffnung (A11a) radial nach außen erstrecken, wobei die Vertiefungen (A11c) Formen aufweisen, die den weiten Abschnitten (A12b) des Metallrings (A12) entsprechen, so dass der Metallring (A12) vollständig in der dritten Öffnung (A11a) angeordnet ist.

6. Eine Mehrlagenmetalldichtung (8) nach Anspruch 4, wobei die dritte Öffnung (B11a) eine Größe aufweist, die kleiner als ein äußerer Durchmesser der weiten Abschnitte (B12b) des Metallrings (B12) ist, so dass die zweite Metallplatte (B11) die weiten Abschnitte (B12b) überlappt.

7. Eine Mehrlagenmetalldichtung (A, B) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zweite Metallplatte (A11, B21) eine Sicke (A11b, B12b) umfasst, die die dritte Öffnung (A11a, B11a) umgibt, um außerhalb des Flanschs (A10c, B10c) abzudichten.