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Hintergrund der Erfindung
und Stand der Technik auf dem entsprechenden Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Metalllaminatdichtung mit schmalen und breiten Flanschabschnitten,
die wechselseitig zueinander angeordnet sind, um sicher um ein Loch
in einem Verbrennungsmotor herum abzudichten.
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Eine Metalldichtung oder eine Metalllaminatdichtung
ist zwischen zwei Motorteilen installiert, um sicher um Dichtungslöcher herum
abzudichten. Da in dem Motor ein hoher Druck und eine hohe Temperatur
in oder um die Dichtungslöcher
herum entstehen, sind viele Dichtungsmechanismen dort vorgeschlagen
worden.
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Im Allgemeinen entsteht hohe Temperatur und
hoher Druck in einer Zylinderbohrung im Motor. Deswegen sind in
einer Zylinderkopfdichtung Bolzen zum Verbinden eines Zylinderkopfes
und eines Zylinderblockes um die Zylinderbohrung herum angeordnet,
um sicher um die Zylinderbohrung herum abzudichten.
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In diesem Fall, wenn hohe Anzugsdrücke unmittelbar
außerhalb
der Zylinderbohrung ansetzen, kann sich die Zylinderbohrung aufgrund
der hohen von den Bolzen ausgeübten
Anzugsdrücken
verformen. Deshalb sollten in dem Motor die hohen Anzugsdrücke nicht
einfach um die Zylinderbohrung herum ansetzen.
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Bei einem Typ herkömmlicher
Dichtungen ist die Dichtung durch zwei oder drei Platten gebildet, wie
z. B. im U.S. Patent Nummer 4,898,396, welches eine Dichtung entsprechend
dem Oberbegriff nach Anspruch 1 offenbart, und im U.S. Patent Nummer 5,213,345.
Eine erste Metallplatte ist um ein abzudichtendes Loch oder um eine
abzudichtende Zylinderbohrung herum gebogen, um einen oberhalb eines
Basisabschnittes der ersten Metallplatte angeordneten Flansch zu
bilden, und eine zweite Metallplatte ist auf dem Basisabschnitt
angeordnet. Die zweite Metallplatte kann sich zwischen dem Flansch und
dem Basisabschnitt befinden oder kann den Flansch nicht überlappen.
Ein Wulst oder ein Dichtungselement ist auf einer der ersten und
zweiten Platten ausgebildet, um die Zylinderbohrung einzufassen.
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In dieser Dichtung nehmen Abschnitte
auf dem Flansch nahe den Bolzen hohe Anzugsdrücke von den Bolzen auf, wenn
die Dichtung mit hohen Anzugsdrücken
durch die Bolzen festgezogen ist. Hohe Anzugsdrücke setzen nämlich an
den Abschnitten nahe der Bolzenlöcher
um die Zylinderbohrung herum an, während niedrige Anzugsdrücke in anderen Abschnitten
um die Zylinderbohrung herum entstehen. Daher entstehen, wenn die
Anzugsdrücke
um das Dichtungsloch oder die Zylinderbohrung als Ganzes betrachtet
werden, die hohen und niedrigen Anzugsdrücke um die Zylinderbohrung
herum. Die Anzugsdrücke
sind nämlich
nicht geeignet um die Zylinderbohrung herum verteilt, um eventuell
Undichtigkeit von der Zylinderbohrung oder Verformung der Zylinderbohrung
zu verursachen.
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Um sicher um das Loch herum abzudichten, können Teile
der Wulst entfernt von den Bolzenlöchern angeordnet sein, um für einen
hohen Oberflächendruck
zu sorgen, wie es im U.S. Patent Nummer 4,759,556 offenbart ist.
Auf der anderen Seite kann eine Federsteifigkeit eines Wulstes teilweise
verändert
sein, um sicher um ein Loch herum abzudichten, wie es im U.S. Patent
Nummer 5,269,541 offenbart ist.
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Die herkömmlichen Dichtungen arbeiten
genau wie beabsichtigt. Jedoch wird nach wie vor gefordert, die
Dichtungsqualität
zu verbessern und eine Deformation der Zylinderbohrung zu verhindern.
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Die vorliegende Erfindung wurde unter
Berücksichtigung
der herkömmlichen
Dichtungen gemacht, und eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Metalllaminatdichtung
bereitzustellen, welche sicher um ein abzudichtendes Loch herum
abdichten kann.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung
ist, eine Metalllaminatdichtung, wie oben beschrieben, bereitzustellen,
wobei Einflüsse
von lokalen Anzugsdrücken
durch Bolzen minimiert werden.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist, eine Metalllaminatdichtung, wie oben beschrieben, bereitzustellen,
wobei ein Bereich um das abzudichtende Loch herum einen gleichen
Anzugsdruck aufnehmen 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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Eine Metalllaminatdichtung gemäß der Erfindung
wird für
einen Verbrennungsmotor mit einem abzudichtenden Dichtungsloch und
einer Mehrzahl von um das Dichtungsloch herum befindlichen Bolzenlöchern eingesetzt.
Die Dichtung wird im Wesentlichen aus ersten, zweiten und dritten
zusammengeschichteten Metallplatten gebildet.
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Die erste Metallplatte besitzt einen
sich über den
gesamten Bereich der Dichtung erstreckenden Basisabschnitt, erste
und zweite in dem Basisabschnitt ausgebildete und mit dem Dichtungsloch
bzw. den Bolzenlöchern
des Motors in Verbindung stehende Löcher, einen gekrümmten Abschnitt,
der sich von dem Basisabschnitt erstreckt, um das erste Loch zu definieren,
und einen sich von dem gekrümmten
Abschnitt erstreckenden und unter dem Basisabschnitt angeordneten
Flansch. Der Flansch ist mit einer Mehrzahl von wechselseitig zueinander
angeordneten breiten Flanschabschnitten und schmalen Flanschabschnitten
bereitgestellt. Die breiten Flanschabschnitte befinden sich in der
Nähe der
mit den Bolzenlöchern
in Verbindung stehenden zweiten Löchern, um die dort auftretenden
hohen Anzugsdrücke aufzunehmen,
und die schmalen Flanschabschnitte sind entfernt von den zweiten
Löchern
angeordnet, d. h. zwischen den zweiten Löchern.
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Die zweite Metallplatte ist unter
dem Basisabschnitt der ersten Platte angeordnet und besitzt mit dem
Dichtungsloch bzw. den Bolzenlöchern
des Motors in Verbindung stehende dritte und vierte Löcher. Ein
erster Wulst ist in der zweiten Metallplatte um das mit dem Dichtungsloch
in Verbindung stehende dritte Loch herum ausgebildet und ist zwischen
dem Basisabschnitt und dem Flansch angeordnet. Auf der anderen Seite
ist die dritte Metallplatte zwischen dem Basisabschnitt und der
zweiten Metallplatte angeordnet und befindet sich außerhalb
des Flansches.
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Wenn sich die Dichtung zwischen dem
Zylinderkopf und dem Zylinderblock befindet und festgezogen ist,
nehmen die sich in der Nähe
der Bolzenlöcher
befindlichen Abschnitte der Dichtung hohe Anzugsdrücke auf.
Deshalb sind die breiten Flanschabschnitte in der Nähe der Bolzenlöcher ausgebildet. Als
Ergebnis werden die Anzugsdrücke
weitgehend von den breiten Flanschabschnitten aufgenommen. Im Ganzen
werden im Wesentlichen gleiche Anzugsdrücke um das abzudichtende Loch
herum erzielt.
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Vorzugsweise haben die schmalen Flanschabschnitte
eine konstante Breite, und die breiten Flanschabschnitte haben gekrümmte Kanten,
die sich von den schmalen Flanschabschnitten zu den sich in der
Nähe der
entsprechenden breiten Flanschabschnitten angeordneten entsprechenden
zweiten Löchern
erstrecken.
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Die dritte Metallplatte besitzt ein
fünftes Loch,
dass größer als
der Außendurchmesser
des Flansches ist, und in Verbindung mit den Bolzenlöchern stehende
sechste Löcher.
Ein zweiter Wulst ist in der dritten Metallplatte ausgebildet, um
das fünfte Loch
einzufassen.
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Erfindungsgemäß besitzt zumindest einer der
ersten und zweiten Wülste
eine Mehrzahl von wechselseitig zueinander angeordneten breiten Wulstabschnitten
und schmalen Wulstabschnitten. In diesem Fall sind die breiten Wulstabschnitte
in der Nähe
der zweiten Löcher,
d. h. den Bolzenlöchern, angeordnet
und die schmalen Wulstabschnitte sind entfernt von den zweiten Löchern angeordnet,
um dort hohe Oberflächendrücke bereitzustellen.
Vorzugsweise besitzen die ersten und zweiten Wülste entsprechend wechselseitig
zueinander angeordnete breite Wulstabschnitte und schmale Wulstabschnitte.
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Ferner können die breiten Wulstabschnitte
in jedem der ersten und zweiten Wülste näher an dem ersten Loch angeordnet
sein als die schmalen Wulstabschnitte davon. Die Entfernung von
dem oberen Mittelpunkt des breiten Wulstabschnittes zu dem nächsten Dichtungsloch
ist nämlich
größer als
die Entfernung von dem oberen Mittelpunkt des schmalen Wulstabschnittes
zu dem nächsten
Dichtungsloch, um dadurch den Oberflächendruck um das Loch herum
so gleich wie möglich
bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß können Beschichtungen auf beiden
Seiten der dritten Platte vorhanden sein, um zwischen den Platten
abzudichten.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Draufsicht einer Zylinderkopfdichtung gemäß der Erfindung;
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
entlang der Linie 2–2 in 1; und
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3 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
entlang der Linie 3–3 in 1.
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Genaue Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Mit Bezug auf 1 – 3 wird eine in einer Zylinderkopfdichtung
eingesetzte Dichtung 10 gemäß der Erfindung erläutert.
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Ein Motor (nicht gezeigt), in welchem
die Dichtung eingesetzt ist, ist von einem derartigen Typ, dass
ein Zylinderblock mit einer Mehrzahl von Zylinderbohrungen bereitgestellt
ist, an welchem eine Mehrzahl von Zylinderköpfen, wobei jeder eine Zylinderbohrung
besitzt, befestigt ist. Die Dichtung gemäß der Erfindung kann jedoch
in einem gewöhnlichen Motor,
der aus einem Zylinderblock und einem Zylinderkopf gebildet ist
und eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen darin besitzt, eingesetzt
sein.
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Die Dichtung 10 hat eine
Zylinderbohrung Hc und eine Mehrzahl von um die Zylinderbohrung
Hc herum befindlichen Bolzenlöchern
Hb. Wenn die Dichtung 10 zwischen dem Zylinderblock und
dem Zylinderkopf (beide nicht gezeigt) installiert ist, stehen die
Zylinderbohrung Hc und die Bolzenlöcher Hb der Dichtung 10 mit
der Zylinderbohrung und den Bolzenlöchern des Motors, d. h. des
Zylinderkopfs bzw. Zylinderblocks, in Verbindung.
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Die Dichtung 10 besteht
aus einer oberen Metallplatte 11, einer sich unter der
oberen Metallplatte 11 befindenden mittleren Metallplatte 12 und einer
sich unter der mittleren Platte 12 befindenden unteren
Metallplatte 13. Die oberen, mittleren und unteren Platten 11, 12, 13 besitzen
Löcher
zum Bilden der Zylinderbohrung Hc und Bolzenlöcher Hb.
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Die obere Platte 11 besitzt
einen Basisabschnitt 11a, einen gekrümmten Abschnitt 11b,
der sich von dem Basisabschnitt 11a erstreckt, um die Zylinderbohrung
Hc zu definieren, und einen sich von dem gekrümmten Abschnitt 11b erstreckenden
und unterhalb des Basisabschnittes 11a angeordneten Flansch 11c.
Der Flansch 11c besitzt breite Abschnitte 11c1 und
wechselseitig angeordnete schmale Abschnitte 11c2. Die
breiten Abschnitte 11c1 befinden sich in der Nähe der Bolzenlöcher Hb,
während
sich die schmalen Abschnitte 11c2 entfernt von den Bolzenlöchern Hb
befinden, d. h. zwischen den Bolzenlöchern Hb. Die äußeren Kanten
der schmalen Abschnitte 11c2 sind bezüglich der Zylinderbohrung Hc konzentrisch
gekrümmt,
und die äußeren Kanten
der breiten Abschnitte 11c1 stehen hervor oder krümmen sich
nach auswärts
zu den entsprechenden Bolzenlöchern
Hb hin, um breite Bereiche zu bilden.
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Die mittlere Platte 12 ist
unter dem Basisabschnitt 11a der oberen Platte 11 angeordnet
und besitzt eine Öffnung 12a,
die größer als
der äußere Umfang
des Flansches 11c ist. Deshalb überlappt die mittlere Platte 12 nicht
den Flansch 11c. Die mittlere Platte 12 besitzt
auch einen Wulst 12b, um die Öffnung 12a einzufassen,
welcher wechselseitig angeordnete breite Abschnitte 12b1 und
schmale Abschnitte 12b2 besitzt. Die breiten Abschnitte 12b1 sind
nahe der Bolzenlöcher
Hb angeordnet, während die
schmalen Abschnitte 12b2 entfernt von den Bolzenlöchern Hb
angeordnet sind, d. h. zwischen den Bolzenlöchern Hb. Die Gipfelpunkte
oder Mittelpunkte der Wülste 12b an
den breiten Abschnitten 12b1 sind ein wenig näher zu der
Kante der Zylinderbohrung Hc angeordnet als die der Wülste 12b an
den schmalen Abschnitten 12b2.
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Beschichtungen 14 befinden
sich auf den gesamten oberen und unteren Oberflächen der mittleren Platte 12,
um zu verhindern, dass Flüssigkeit
zwischen den Platten fließt.
Da die Beschichtungen 14 nicht in der Nähe der Zylinderbohrung Hc angeordnet sind,
können
die Beschichtungen 14 ein Material enthalten, das nicht
haltbar gegenüber
hoher Temperatur und hohem Druck ist, aber geeignet ist, Flüssigkeit
abzudichten.
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Die Beschichtungen 14 können aus
Harz oder Gummi gefertigt sein, wie z. B. Fluor-Harz oder -Gummi,
NBR und so weiter.
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Die untere Platte 13 besitzt
einen unter der mittleren Platte 12 angeordneten Basisabschnitt 13a und
einen Kantenabschnitt 13b, der sich innerhalb des Basisabschnittes 13a befindet
und zwischen dem Basisabschnitt 11a und dem Flansch 11c angeordnet
ist. Die untere Platte 13 besitzt auch einen Wulst 13c innerhalb
des Kantenabschnittes 13b, welcher wechselseitig angeordnete
breite Abschnitte 13c1 und schmale Abschnitte 13c2 besitzt.
Die breiten Abschnitte 13c1 sind in der Nähe der Bolzenlöcher Hb
angeordnet, während
die schmalen Abschnitte 13c2 entfernt von den Bolzenlöchern Hb
angeordnet sind, d. h. zwischen den Bolzenlöchern Hb. Die Gipfelpunkte
oder Mittelpunkte der Wülste 13c an den
breiten Abschnitten 13c1 sind etwas näher an der Kante der Zylinderbohrung
Hc angeordnet als diejenigen der Wülste 13c an den schmalen
Abschnitten 13c2.
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In der Dichtung 10 werden,
da die breiten Abschnitte 11c1 des Flansches 11c zu
den Bohrlöchern Hb
hin hervorstehen, wenn sich die Dichtung zwischen dem Zylinderkopf
und dem Zylinderblock befindet und durch durch die Bohrlöcher Hb
gehende Bolzen festgezogen ist, hohe durch die Bolzen verursachte
Anzugsdrücke
weitgehend bei den breiten Abschnitten 11c1 in der Nähe der Bolzenlöcher Hb aufgenommen.
Deshalb werden im Ganzen im Wesentlichen gleiche Anzugsdrücke um die
Zylinderbohrung Hc herum ausgeübt.
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Bei der Dichtung 10 gemäß der Erfindung
ist der Wulst 12b in der mittleren Platte 12 außerhalb des
Flansches 11c ausgebildet, welcher wechselseitig angeordnete
breite Abschnitte 12b1 und schmale Abschnitte 12b2 besitzt.
Die breiten Abschnitte 12b1 sind in der Nähe der Bolzenlöcher Hb
angeordnet, während
die schmalen Abschnitte 12b2 entfernt von den Bolzenlöchern angeordnet
sind, d. h. zwischen den Bolzenlöchern. Ähnlich besitzt
der in der unteren Platte 13 ausgebildete Wulst 13c wechselseitig
angeordnete breite Abschnitte 13c1 und schmale Abschnitte 13c2.
Die breiten Abschnitte 13c1 sind in der Nähe der Bolzenlöcher Hb
angeordnet und die schmalen Abschnitte 13c2 sind entfernt
von den Bolzenlöchern
Hb angeordnet.
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Wenn die Dichtung 10 festgezogen
ist, sind die breiten Abschnitte 12b1, 13c1 verglichen
mit den schmalen Abschnitten 12b2, 13c2 relativ
leicht zusammengedrückt,
und die schmalen Abschnitte 12b2, 13c2 stellen
größere Oberflächendrücke zur Verfügung als
die breiten Abschnitte 12b1, 13c1. Da die schmalen
Abschnitte 12b2, 13c2 entfernt von den Bolzenlöchern Hb
angeordnet sind, werden die schmalen Abschnitte 12b2, 13c2 weniger
zusammengedrückt
als die breiten Abschnitte 12b1, 13c1, wenn die
Dichtung festgezogen wird. Unter Berücksichtigung der Lage und des
Grads der Kompression der breiten und schmalen Abschnitte der Wülste 12b, 13c stellen
die Wülste 12b, 13c,
da die schmalen Abschnitte 12b2, 13c2 entfernt
von den Bolzenlöchern Hb
angeordnet sind, im Ganzen im Wesentlichen gleiche Oberflächendrücke dort
zur Verfügung,
wenn die Dichtung festgezogen wird.
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Bei der Dichtung gemäß der Erfindung
sind die Gipfelpunkte oder Mittelpunkte der breiten Abschnitte 12b1, 13c1 der
Wülste 12b, 13c auch
etwas näher
an der Kante der Zylinderbohrung Hc angeordnet als die Gipfelpunkte
oder Mittelpunkte der schmalen Abschnitte 12b2, 13c2.
Entsprechend werden relativ starke Oberflächendrücke an den schmalen Abschnitten 12b2, 13c2 gebildet,
wo üblicherweise
relativ schwache Oberflächendrücke gebildet
werden. Wenn die Dichtung zusammengedrückt ist, werden im Ganzen im
Wesentlichen gleiche Oberflächendrücke an den
Wülsten 12b, 13c gebildet,
um dort sicher um die Zylinderbohrung Hc herum abzudichten.
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Erfindungsgemäß besitzt der Flansch 11c breite
und schmale Abschnitte 11c1, 11c2, wobei die hohen
von den Bolzen ausgeübten
Anzugsdrücke durch
die breiten Abschnitte 11c1 aufgenommen werden und die
Anzugsdrücke,
die geringer als die hohen Anzugsdrücke sind, werden von den schmalen
Abschnitten 11c2 aufgenommen. Diese Struktur kann helfen,
eine Deformation der Zylinderbohrung aufgrund der von den Bolzen
ausgeübten
unausgeglichenen Anzugsdrücke
zu verhindern. Die Zylinderbohrung Hc kann sicher abgedichtet werden.
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Erfindungsgemäß stellen die breiten und schmalen
Abschnitte 13c1, 13c2 der Wulst 13c geeignete
Oberflächendrücke auf
den breiten und schmalen Abschnitten 11c1, 11c2 des
Flansches 11c zur Verfügung.
Die breiten und schmalen Abschnitte 12b1, 12b2 der
Wulst 12b sind außerhalb
des Flansches 11c ausgebildet. Deshalb können die
Wülste im
Wesentlichen gleiche Oberflächendrücke über die gesamten
Bereiche der Wülste
mit Bezug auf die von den Bolzen ausgeübten Anzugsdrücke zur
Verfügung
stellen. Für
den Fall, dass die Positionen der Wülste relativ zu der Kante der
Zylinderbohrung Hc ein wenig entsprechend der breiten und schmalen Abschnitte
der Wülste
geändert
werden, ist die Dichtungseigenschaft der Wülste verbessert. Im Ganzen kann
die Zylinderbohrung Hc erfindungsgemäß sicher abgedichtet werden.
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Im oberen Ausführungsbeispiel haben beide Wülste 12b, 13c die
breiten und schmalen Abschnitte. Einer der Wülste 12b, 13c kann
jedoch die breiten und schmalen Abschnitte besitzen und der andere der
Wülste 12b, 13c kann
die konstante Breite haben. Mit dieser Struktur kann die Dichtung
geeignet arbeiten.
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Im oberen Ausführungsbeispiel sind beide breiten
Abschnitte 12b1, 13c1 der Wülste 12b, 13c auch
näher zu
der Zylinderbohrung Hc angeordnet als die entsprechenden schmalen
Abschnitte 12b2, 13c2. Einer der breiten Abschnitte 12b1, 13c1 kann jedoch
näher zu
der Zylinderbohrung Hc angeordnet sein als die schmalen Abschnitte
davon, und der andere der breiten Abschnitte 12b1, 13c1 kann
konzentrisch zu den schmalen Abschnitten davon angeordnet sein,
d. h. die Entfernungen von den Gipfelpunkten oder Mittelpunkten
der breiten und schmalen Abschnitte in einer Wulst zu den nächsten Kanten
der Zylinderbohrung sind konstant. Mit dieser Struktur kann die
Dichtung geeignet arbeiten.