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Hintergrund
der Erfindung und Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung mit einem ringförmigen Dichtungsvorsprung
und einer Dichtungsnut, welche um ein abzudichtendes Loch ausgebildet
sind.
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Bei
einer herkömmlichen
Dichtung sind verschiedene Dichtungsvorrichtungen verwendet worden,
um um ein Loch, z. B. eine Zylinderbohrung, ein Wasserloch, ein Ölloch etc.,
herum abzudichten. Häufig
ist eine Sicke um das Loch herum ausgebildet, um dort einen Oberflächendruck
bereitzustellen. Falls jedoch nur eine Sicke um das Loch herum ausgebildet
ist, kann eine Flüssigkeit
im Loch aufgrund einer Änderung
des Oberflächendrucks
an der Sicke über
die Sicke hinweggehen.
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Daher
kann zusätzlich
zu der Sicke oder getrennt von der Sicke eine Platte für die Dichtung
um ein abzudichtendes Loch umgebogen werden, um einen Oberflächendruck
um das Loch bereitzustellen. Da jedoch ein Teil der Metallplatte
umgebogen ist, wird die Dicke der Dichtung bei dem umgebogenen Abschnitt
erhöht.
Dies ist nicht wünschenswert,
wenn eine dünne
Dichtung erfordert ist. Insbesondere ist der umgebogene Abschnitt
im Fall einer aus einer Metallplatte ausgebildeten Dichtung nicht
wünschenswert.
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Ebenfalls
kann an einer Metallplatte um ein abzudichtendes Loch eine Beilage
ausgebildet sein, wie im US-Patent Nr. 4,776,073 offenbart. In diesem Fall
wird die Beilage mit einer richtigen Dicke gewählt und an der Metallplatte
durch Schweißen
etc. angebracht. Daher kostet es Zeit und Arbeit, wenn die Beilage
verwendet wird. Es ist auch schwierig, eine dünne Beilage an der Metallplatte
anzubringen.
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In
der japanischen Patentveröffentlichung (KOKAI)
Nr. 7-91548 weist eine Dichtung einen dicken Abschnitt und eine
Nut um ein abzudichtendes Loch auf. Jedoch ist der dicke Abschnitt
nicht ideal angeordnet, um um das Loch herum richtig abzudichten.
Auch wird, wenn der dicke Abschnitt ausgebildet wird, die Metallplatte übermäßig bearbeitet,
so dass die zu verwendende Platte eingeschränkt ist.
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Aus
der
DE 44 21 219 A1 ist
eine Metalldichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt.
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Die
vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf das Obige gemacht worden,
und eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine dünne Metalldichtung bereitzustellen,
welche einen nicht-elastischen
Oberflächendruck
um ein abzudichtendes Loch bereitstellen kann.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine dünne Metalldichtung wie oben
dargelegt bereitzustellen, wobei der Oberflächendruck um das Loch nach
Wunsch gewählt
werden kann.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine dünne Metalldichtung wie oben
dargelegt bereitzustellen, welche ohne eine wesentliche Einschränkung für die Metallplatte
leicht hergestellt werden kann.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
der Erfindung ersichtlich.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Metalldichtung wie durch Anspruch
1 definiert, wobei die abhängigen
Ansprüche
bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Metalldichtung definieren.
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Eine
erfindungsgemäße Metalldichtung
ist im Wesentlichen aus einer Metallplatte ausgebildet. Jedoch kann
bzw. können
nach Wunsch eine Metallplatte oder mehrere Metallplatten an die
eine Metallplatte laminiert werden, um eine Metalllaminatdichtung
auszubilden. Die Dichtung wird bevorzugt für einen Verbrennungsmotor verwendet,
z. B. eine Zylinderkopfdichtung, aber die Dichtung kann für andere Zwecke
verwendet werden.
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Die
Metallplatte weist ein Loch, einen Randabschnitt um das Loch und
einen Basisabschnitt, welcher sich im Wesentlichen über eine
gesamte Fläche
der Dichtung außerhalb
des Randabschnitts erstreckt, auf. Wenigstens ein ringförmiger Vorsprung
und wenigstens zwei ringförmige Nuten
sind durch ein Prägeverfahren
an wenigstens einer Seite des Randabschnitts der Metallplatte als eine
Einheit integral ausgebildet. Eine der zwei ringförmigen Nuten
ist zwischen dem ringförmigen
Vorsprung und dem Basisabschnitt angeordnet.
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Die
Metallplatte weist eine Dicke größer als eine
Dicke bei der ringförmigen
Nut und kleiner als eine Dicke bei dem ringförmigen Vorsprung auf. Wenn
die Dichtung zwischen den abzudichtenden Teilen installiert und
festgezogen wird, wird der ringförmige
Vorsprung daher nicht-elastisch zusammengedrückt, um dort einen Oberflächendruck
bereitzustellen, um dadurch um das Loch herum sicher abzudichten.
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Da
der ringförmige
Vorsprung integral mit der Metallplatte zur Bildung der Dichtung
ausgebildet ist, kann die Dichtung mit dem Vorsprung leicht gebildet werden.
Auch kann die Dicke des Vorsprungs leicht nach Anforderung eingestellt
werden. Da der Oberflächendruck
bei dem ringförmigen
Vorsprung konzentriert ist, wenn die Dichtung festgezogen wird, kann
das Loch weiterhin sicher und zuverlässig abgedichtet werden.
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Der
ringförmige
Vorsprung und die ringförmige
Nut können
jeweils an zwei Seiten des Randabschnitts der Metallplatte ausgebildet
sein. Die an beiden Seiten der Metallplatte ausgebildeten ringförmigen Vorsprünge und
ringförmigen
Nuten können bezüglich einer
Mittelebene der Metallplatte symmetrisch angeordnet sein. Andererseits
können
die an beiden Seiten der Metallplatte ausgebildeten ringförmigen Vorsprünge jeweils
an einer Seite gegenüber den
ringförmigen
Nuten angeordnet sein. Und zwar sind die ringförmigen Vorsprünge und
die Nuten an beiden Seiten der Metallplatte in einer versetzten
Beziehung angeordnet.
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Die
Metallplatte weist des Weiteren eine Sicke auf, welche an dem Basisabschnitt
ausgebildet ist, um das Loch zu umgeben. Die Sicke ragt über die obere
Fläche
des Vorsprungs nach außen
hervor. Wenn die Dichtung festgezogen wird, wird die Sicke daher
bis zur Höhe
des ringförmigen
Vorsprungs zusammengedrückt,
ohne vollständig
flachgedrückt
zu werden. Daher wird eine Kriechrelaxation der Sicke durch den
ringförmigen
Vorsprung unterbunden oder verringert.
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Die
Metallplatte mit dem ringförmigen
Vorsprung und der ringförmigen
Nut kann an eine andere Metallplatte laminiert sein oder kann in
einer plattierten Metallplatte ausgebildet sein. In diesem Fall
wird die andere Metallplatte an einer Seite, wo der ringförmige Vorsprung
und die ringförmige
Nut nicht ausgebildet sind, an die Metallplatte laminiert. Bevorzugt
ist die Metallplatte aus einer weichen Metallplatte oder Schicht
ausgebildet, und die andere Metallplatte ist aus einer harten Metallplatte,
welche härter
als die weiche Metallplatte ist, ausgebildet.
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Wenn
die Metalldichtung gebildet wird, wird eine Metallplatte so angefertigt,
dass sie ein Loch, einen Randabschnitt um das Loch und einen Basisabschnitt,
welcher sich im Wesentlichen über
eine gesamte Fläche
der Dichtung erstreckt und welcher außerhalb des Randabschnitts
angeordnet ist, aufweist. Dann werden an wenigstens einer Seite
des Randabschnitts der ersten Metallplatte wenigstens zwei im Wesentlichen
zueinander parallele ringförmige
Nuten durch eine Prägeverfahren
ausgebildet, um dadurch einen ringförmigen Vorsprung zwischen den zwei
ringförmigen
Nuten auszubilden. Der Basisabschnitt weist eine Dicke größer als
eine Dicke bei den ringförmigen
Nuten und kleiner als eine Dicke bei dem ringförmigen Vorsprung auf. Der Randabschnitt entlang
des ringförmigen
Vorsprungs an einer Seite des Lochs, d. h. ein innerer Nutenabschnitt,
kann ausgeschnitten werden, um die dem Loch benachbarte Nut zu entfernen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Teildraufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Metalldichtung;
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
entlang einer Linie 2-2 in 1; und
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3–7 sind
vergrößerte Querschnittsansichten
eines zweiten bis sechsten Ausführungsbeispiels
erfindungsgemäßer Metalldichtungen, ähnlich zu 2.
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Detaillierte
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Die
vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren
erläutert.
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1 und 2 zeigen
ein erstes Ausführungsbeispiel
A der Dichtung. Die Dichtung ist eine für einen Verbrennungsmotor verwendete
Zylinderkopfdichtung. Die Dichtung A weist eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen
Hc, Wasserlöchern
Hw, Öllöchern Ho
etc. auf, wie bei der herkömmlichen
Dichtung. Da sich die Merkmale der Erfindung in der Dichtungsstruktur
um die Zylinderbohrung Hc befinden, wird nur die Struktur um die
Zylinderbohrung Hc erläutert.
Jede gewünschte
Dichtungsstruktur kann für andere
Löcher
verwendet werden.
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Die
Dichtung A ist aus einer Metallplatte A10 ausgebildet, welche einen
Randabschnitt A10a um die Zylinderbohrung Hc und einen Basisabschnitt A10b,
welcher sich über
die gesamte Fläche
der Dichtung erstreckt, aufweist. Wie in 2 gezeigt, weist
die Metallplatte A10 an jeder Seite des Randabschnitts A10a zwei
Nuten A11 und einen Vorsprung A12 zwischen den Nuten A11 auf, um
die Zylinderbohrung Hc zu umgeben. Die Nuten A11 sind konzentrisch
bezüglich
der Zylinderbohrung Hc ausgebildet, so dass die Breite des Vorsprungs
A12 über die
gesamte Länge
desselben hinweg im Wesentlichen konstant ist. Auch ist eine Sicke
A13 im Basisabschnitt A10b ausgebildet, um die Zylinderbohrung Hc
zu umgeben.
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Der
Vorsprung A12 weist eine flache obere Oberfläche auf, um einen (nicht gezeigten)
Zylinderkopf oder Zylinderblock gleichmäßig zu berühren, wenn er in dem Motor
installiert wird. Die Dicke t1 zwischen den Außenoberflächen der Vorsprünge A12
ist größer als
die Dicke t2 der Metallplatte A10, um den Oberflächendruck dort zu konzentrieren, wenn
die Dichtung festgezogen wird.
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Der
Vorsprung A12 wird durch eine Ausbildung der zwei Nuten A11 an beiden
Seiten desselben durch ein Prägeverfahren
hergestellt. Insbesondere ist eine ursprüngliche Metallplatte für die Dichtung
A flach mit einer konstanten Dicke. Die ursprüngliche Metallplatte wird entlang
einer Außenform
der Dichtung zugeschnitten, und verschiedene Löcher werden durch eine Stanzmaschine
ausgebildet. Dann werden zwei Nutten A11 an jeder Seite der Metallplatte
durch ein Prägeverfahren
ausgebildet, um dadurch den Vorsprung A12 zwischen den Nuten A11 auszubilden.
Und zwar werden die Nuten A11 und die Vorsprünge A12 an beiden Seiten gleichzeitig
ausgebildet.
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Die
Dicke bei den Vorsprüngen
A12 ist so ausgebildet, dass sie größer als die Dicke des Basisabschnitts
A10b der Metallplatte A10 ist. Und zwar ragen beide Außenoberflächen der
Vorsprünge
A12 über
die Außenoberflächen des
Basisabschnitts A10b der Metallplatte A10 nach außen, d.
h. nach oben und nach unten, hervor.
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Die
Sicke A13 wird ausgebildet, nachdem die Nuten A11 und die Vorsprünge A12
ausgebildet worden sind. Andererseits kann die Sicke A13 gleichzeitig
mit oder vor der Ausbildung der Nuten A11 und der Vorsprünge A12
an der Metallplatte ausgebildet werden. Der obere Abschnitt der
Sicke A13 ist ausgebildet, um über
die obere Oberfläche
des Vorsprungs A12 an der oberen Seite nach oben hervorzuragen.
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Wenn
die so ausgebildete Dichtung A zwischen dem Zylinderkopf und dem
Zylinderblock angeordnet und festgezogen wird, wird die Sicke A13 bis
zur Höhe
des Vorsprungs A12 zusammengedrückt.
Da die Sicke A13 durch den oberen Vorsprung A12 nicht vollständig flachgedrückt wird,
wird eine Kriechrelaxation der Sicke A13 verringert oder unterbunden.
In dieser Hinsicht wirkt der obere Vorsprung A12 als ein oberflächendruckregulierender Abschnitt
für die
Sicke A13. Auch sind die Vorsprünge
A12 sicher zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock festgemacht
und stellen den nichtkompressiblen Oberflächen druck dort bereit. Die
Dichtung A kann um die Zylinderbohrung Hc durch die Vorsprünge A12
nicht-zusammendrückend
und durch die Sicke A13 elastisch abdichten, um dadurch sicher um
die Zylinderbohrung Hc herum abzudichten.
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Bei
der Dichtung A kann die Höhe
der Vorsprünge
A12 genau und leicht durch ein Prägeverfahren festgelegt werden,
so dass die Außenoberflächen der
Vorsprünge
geringfügig
höher als
die Außenoberflächen des
Basisabschnitts A10b sind. Die Zylinderbohrung Hc kann durch die
Vorsprünge
A12 und die Sicke A13 sicher abgedichtet werden.
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Auch
kann, da die Vorsprünge
A12 und die Nuten A11 symmetrisch bezüglich der Mittelebene der Metallplatte
A10 angeordnet sind, die Dichtung A einem großen Festziehdruck ohne Verformung standhalten.
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3 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel B
einer erfindungsgemäßen Metalldichtung.
Die Dichtung B weist einen Vorsprung B12 und eine Nut B11 an jeder
Seite einer Metallplatte B10 auf, und eine Sicke B13 ist in der
Metallplatte B10 ausgebildet. Und zwar ist ein innerer Vorsprung
A14 zwischen den Nuten A11, wie in 2 gezeigt,
bei der Dichtung B nicht ausgebildet. Bei der Dichtung B wird, nachdem
die Dichtung A ausgebildet ist, der innere Vorsprung A14 ausgeschnitten.
Die Dichtung B wirkt wie die Dichtung A.
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4 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel
C einer erfindungsgemäßen Metalldichtung.
Die Dichtung C weist zwei Vorsprünge
C12 und drei Nuten C11 an jeder Seite einer Metallplatte C10 auf,
und eine Sicke C13 und ein innerer Vorsprung C14 sind ebenfalls
an der Metallplatte C10 ausgebildet. Da an jeder Seite der Metallplatte
C10 zwei Vorsprünge C12
mit einer Nut C11 dazwischen ausgebildet sind, kann die Zylinderbohrung Hc
sicherer und zuverlässiger
abgedichtet werden. Die Dichtung C wirkt wie die Dichtung A.
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5 zeigt
ein viertes Ausführungsbeispiel D
einer erfindungsgemäßen Metalldichtung.
Die Dichtung D weist drei Vorsprünge
D12 und vier Nuten D11 an jeder Seite einer Metallplatte D10 auf,
und eine Sicke D13 und ein innerer Vorsprung D14 sind an der Metallplatte
D10 ausgebildet. Bei der Dichtung D sind die Vorsprünge D12
an einer Seite der Metallplatte D10 an der gegenüberliegenden Seite der an der
anderen Seite der Metallplatte D10 ausgebildeten Nuten D11 angeordnet.
Da die Vorsprünge
D12 an beiden Seiten der Metallplatte D10 nicht symmetrisch bezüglich der
Mitte der Platte D10 angeordnet sind, können die Vorsprünge D12
geringfügig
zur anderen Seite zusammengedrückt
werden, wenn die Dichtung D festgezogen wird. Daher kann sich, selbst falls
die Abschnitte zur Anbringung der Dichtung, z. B. ein Zylinderkopf
oder Zylinderblock, geringfügige Vorsprünge oder
Dellen aufweisen, die Dichtung leicht an die Vorsprünge oder
Dellen anpassen. Die Dichtung D wirkt im Wesentlichen gleich wie
die Dichtung C und kann sicher um das Loch herum abdichten.
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6 zeigt
ein fünftes
Ausführungsbeispiel E
einer erfindungsgemäßen Metalldichtung.
Die Dichtung E weist einen Vorsprung E12 und zwei Nuten E11 an einer
Seite einer Metallplatte E10 auf, und eine Sicke E13 und ein innerer
Vorsprung E14 sind an der Metallplatte E10 ausgebildet. Und zwar
weist, obwohl die Dichtung A einen Vorsprung und zwei Nuten an beiden
Seiten der Metallplatte aufweist, die Dichtung E nur einen Vorsprung
E12 und zwei Nuten E11 an einer Seite der Metallplatte E10 auf.
Die Dicke t1' bei
dem Vorsprung E12 ist größer als
die Dicke t2' der
Metallplatte E10. Die Dichtung E wird auf die gleiche Art wie die
Dichtung A ausgebildet und wirkt wie die Dichtung A. Die Dichtung
E ist nützlich,
wenn die Dichtung E mit einer anderen Metallplatte kombiniert wird,
um eine Metalllaminatdichtung zu bilden.
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7 zeigt
ein sechstes Ausführungsbeispiel
F einer erfindungsgemäßen Metalldichtung.
Die Dichtung F ist aus einer plattierten Platte ausgebildet, welche
eine harte Basismetallplatte F15, z. B. eine Edelstahlplatte, und
eine weiche obere Metallschicht oder -platte F10, z. B. eine Aluminium-,
Kupfer- und Zinkschicht,
welche die Basismetallplatte F15 bedeckt, aufweist. Ein Vorsprung
F12 und zwei Nuten F11 sind durch ein Prägeverfahren an der oberen Metallschicht
F10 ausgebildet. Ebenfalls sind Sicken F13, F13' an der Metallplatte F15 und der Metallschicht
F10 einheitlich ausgebildet. Da der Vorsprung und die Nuten an der
weichen Metallschicht ausgebildet sind, können bei der Dichtung F der
Vorsprung und die Nuten leicht ausgebildet werden, und sie können sich
an die Form des Abschnitts zur Anbringung der Dichtung anpassen.
Die plattierte Platte kann wie bei der Dichtung E durch ein Prägeverfahren
bearbeitet werden, um die Dichtung F auszubilden.
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Bei
der Dichtung F ist die weiche Metallschicht F10 auf der Basismetallplatte
F15 ausgebildet, aber eine weiche Metallschicht kann auch unter der
Basismetallplatte F15 ausgebildet sein, an welcher ein Vorsprung
und Nuten ausgebildet sein können.
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Bei
den obigen Ausführungsbeispielen
sind wenigstens ein Vorsprung und wenigstens eine Nut an wenigstens
einer Seite einer Metallplatte oder plattierten Metallplatte ausgebildet.
Die Metallplatte mit dem Vorsprung und der Nut kann jedoch mit einer Metallplatte
oder mit mehreren Metallplatten kombiniert werden, um eine Metalllaminatdichtung
darzustellen. In diesem Fall kann der Vorsprung den Motorteil direkt
oder über
eine Metallplatte, welche die Metalllaminatdichtung bildet, berüh ren. Auch
sind in diesem Fall der Vorsprung und die Nut an einer Metallplatte
ausgebildet, und eine Sicke, welche den Vorsprung und die Nut umgibt,
kann an einer anderen Metallplatte ausgebildet sein.
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Bei
den obigen Ausführungsbeispielen
weist die Nut weiterhin eine rechteckige Form auf. Jedoch kann die
Nut eine U- oder V-Form
aufweisen. Als eine Folge kann der Vorsprung eine Trapezform aufweisen.
Die Größen der
Nut und des Vorsprungs sind nach Wunsch gewählt.
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Bei
der vorliegenden Erfindung sind die zwei Nuten durch ein Prägeverfahren
in der Metallplatte an dem Dichtungsabschnitt um das Loch ausgebildet,
so dass der Vorsprung, welcher höher
als die Dicke der Metallplatte ist, zwischen den zwei Nuten ausgebildet
ist. Die Breite des Vorsprungs ist im Allgemeinen konstant. Entsprechend
kann der Vorsprung verhältnismäßig leicht
um das Loch durch ein Prägeverfahren
ausgebildet werden. Daher kann die Dichtung verhältnismäßig leicht hergestellt werden, und
das Loch kann zuverlässig
abgedichtet werden.