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Hintergrund der Erfindung und Würdigung des verwandten Stands der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Metalldichtung, welche zwischen zwei Bauteilen, wie zum Beispiel einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock eines Motors, gehalten wird, um dazwischen abzudichten. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Metalldichtung, welche einen abzudichtenden Fluiddruck zum Abdichten eines Oberflächendrucks verwendet und exzellente Abdichteigenschaften aufweist.
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Eine Zylinderkopfdichtung wird durch Kopfbolzen angezogen und dichtet Fluide ab, wie zum Beispiel Verbrennungsgas, 61, und Kühlwasser, indem sie zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock (Zylinderkörper) eines Automobilmotors gehalten wird.
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In der Zylinderkopfdichtung wird ein Dichtungsring, welcher ein U-förmiger Ring oder ein gefalteter Abschnitt ist, bei dem eine Metallstrukturplatte zurückgefaltet ist, angeordnet, um ein Eindringen von Verbrennungsgas mit einer hohen Temperatur und korrosiven Eigenschaften zwischen die Metallstrukturplatten zu verhindern, und so verwendet, dass er zu einer Seite der Zylinderbohrung vorspringt (beispielsweise wird auf die japanische Patentveröffentlichung
JP 2006- 132 714 A Bezug genommen).
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Jedoch, im Falle des oben erwähnten Dichtungsrings, ist der Dichtungsring um die Zylinderbohrung herum in einem Zustand des Haltens der Metallstrukturplatten angeordnet, so dass das Dichtungsringbauteil direkt an den Zylinderkopf und den Zylinderblock angrenzt, und eine Abdichtlinie an der innersten Peripherieseite gebildet wird. Dementsprechend wird in einem aktuellen Motorbauteil aus einer Aluminiumlegierung mit niedriger Härte, welches zum leichten Zerkratzen neigt, ein Teil der Abdichtungslinie zerkratzt, und die Abdichtungsleistung auf Grund des Kratzers verschlechtert, so dass eine angemessene Abdichtungsleistung nicht erreicht werden kann. Auch bei einer zurückfaltenden Anordnung grenzt zudem der gefaltete Abschnitt direkt an den Zylinderkopf und den Zylinderblock an und bildet die Abdichtungslinie an der innersten Peripherieseite, so dass das oben erwähnte Problem auftreten kann.
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Die
DE 10 2004 040 516 A1 offenbart eine Metalldichtung, umfassend zwei die Metalldichtung bildende Metallplatten, wobei jede der beiden Metallplatten ein abzudichtendes Loch aufweist. Im Bereich des Öffnungsrands des Lochs sind Höhenausgleichselemente vorgesehen, welche durch Zurückfalzen der Metallplatten hergestellt werden.
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Die auf eine Anmeldung mit älterem Zeitrang zurückgehende
DE 10 2006 045 585 A1 offenbart eine Metalldichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Erfindung wurde gemacht, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Metalldichtung, welche die Abdichtungsleistung um eine vorgegebene Dichtungsbohrung herum verbessert, wie zum Beispiel die Zylinderbohrung des Motors, wobei der Fluiddruck des Dichtziels verwendet wird.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung der Erfindung ersichtlich.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 6.
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Um die oben beschriebenen Aufgaben gemäß der vorliegenden Erfindung zu lösen, umfasst eine Metalldichtung, bei der zwei oder mehr Bleche von Metallstrukturplatten zwischen zwei abzudichtenden Bauteilen gehalten werden, einen U-förmigen Ring, welcher zur äußeren Peripherieseite zwischen zwei Blechen der Metallstrukturplatten in einem der vorgegebenen Dichtbohrung zugewandten Abschnitt vorspringt. Nach der Struktur öffnet, wenn der Fluiddruck eines Dichtziels, wie zum Beispiel das Verbrennungsgas eines Motors, erhöht wird, das in den U-förmigen Ring eingedrungene Fluid den U-förmigen Ring, und die Metallstrukturplatten werden an beiden Seiten, welche den U-förmigen Ring halten, zu den Bauteilen gedrückt. Folglich wird es für das Fluid des Dichtziels schwieriger, zwischen die Metallstrukturplatten einzudringen, und der Fluiddruck des Dichtziels kann als abdichtender Oberflächendruck verwendet werden, so dass sich die Abdichteigenschaften verbessern.
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In der Metalldichtung kann ein Halbwulst, dessen Seite zur vorgegebenen Dichtungsbohrung offen ist, in mindestens einem der zwei Bleche der Metallstrukturplatten vorgesehen sein, und der U-förmige Ring wird an der Innenseite des Halbwulsts angeordnet. Wenn der Halbwulst vorgesehen ist, kann der U-förmige Ring leicht angeordnet werden, und eine Abdichtlinie kann in einem ebenen Teil an der Seite der vorgegebenen Dichtungsbohrung mit einer relativ weiten Breite gebildet werden. Folglich kann ein Kratzer oder eine Einkerbung des Motorbauteils kontrolliert und zusätzlich zur Abdichtfunktion des Halbwulsts die Abdichteigenschaften weiter verbessert werden.
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In der Metalldichtung ist ein zur Außenseite vorspringender Vollwulst in dem Seitenabschnitt der vorgegebenen Dichtungsbohrung des Halbwulsts angeordnet. Nach der Struktur kann zusätzlich zur Presskraft des Halbwulsts die Presskraft des Vollwulsts addiert werden, so dass eine Abdichtungslinie mit einer starken Presskraft gebildet werden kann.
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Des Weiteren kann, gemäß der Metalldichtung, ein Dichtring an der Innenseite des U-förmigen Rings angeordnet werden. Nach der Struktur kann, sogar wenn die offene Seite des U-förmigen Rings gedrückt wird, der Dichtring, wie zum Beispiel ein Drahtring und dergleichen, verhindern, dass die offene Seite des U-förmigen Rings zerdrückt wird. Daher ist es möglich, eine Situation zu verhindern, bei der die offene Seite des U-förmigen Rings zerdrückt wird und dadurch ein Spalt zwischen dem U-förmigen Ring und den Metallstrukturplatten verursacht wird, welche den U-förmigen Ring an der Seite der vorgegebenen Dichtungsbohrung halten, so dass ein Eindringen des Fluids in den Spalt verursacht wird. Daher können die Abdichteigenschaften weiter verbessert werden.
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Nach der erfindungsgemäßen Metalldichtung, da der zur äußeren Peripherieseite vorspringende U-förmige Ring vorgesehen ist, öffnet das in den U-förmigen Ring eindringende Fluid den U-förmigen Ring, wenn der Fluiddruck des Dichtziels erhöht wird, und drückt die Metallstrukturplatten, welche den U-förmigen Ring an beiden Seiten halten, in die Bauteilrichtung. Daher dringt das Fluid kaum zwischen den Metallstrukturplatten ein, und der Fluiddruck kann zum Abdichten eines Oberflächendrucks verwendet werden, so dass der abdichtende Oberflächendruck erhöht wird, und die Abdichteigenschaften verbessert werden können.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt als erstes veranschaulichendes Beispiel eine Teilquerschnittsansicht einer Zylinderkopfdichtung;
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2 zeigt als zweites veranschaulichendes Beispiel eine Teilquerschnittsansicht einer Zylinderkopfdichtung;
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3 zeigt als drittes veranschaulichendes Beispiel eine Teilquerschnittsansicht einer Zylinderkopfdichtung;
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4 ist eine Teilquerschnittsansicht, welche eine Zylinderkopfdichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ist eine Teilquerschnittsansicht, welche eine Zylinderkopfdichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist eine Teilquerschnittsansicht, welche eine Zylinderkopfdichtung nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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7 zeigt als viertes veranschaulichendes Beispiel eine Teilquerschnittsansicht einer Zylinderkopfdichtung.
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Detaillierte Beschreibung und bevorzugte Ausführungsformen
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Nachfolgend werden Metalldichtungen nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als Beispiele von Zylinderkopfdichtungen mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen beschrieben. Ferner werden veranschaulichende Beispiele beschrieben, welche nicht die Erfindung betreffen. Im Übrigen sind 1, 2 schematisch erklärende Ansichten, in denen die Dicken der Platten und die Größen der vorgegebenen Dichtungsbohrung, des gefalteten Abschnitts und der Wülste verschieden von den tatsächlichen sind, so dass die Zylinderkopfdichtung der Klarheit halber vergrößert ist.
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Die Metalldichtung nach der Erfindung ist eine Zylinderkopfdichtung, welche zwischen Motorbauteilen, wie zum Beispiel einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock (Zylinderkörper) eines Motors gehalten wird, um Fluid, wie zum Beispiel Hochtemperatur- und Hochdruckverbrennungsgas in einer Zylinderbohrung, und Kühlwasser oder Öl in Durchgängen für das Kühlwasser oder Kühlöl abzudichten.
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Die Zylinderkopfdichtung wird aus mehreren Blechen der Metallstrukturplatten (Metallplatten oder Substrate), aus weichem Stahl, ausgelassenem rostfreien (ausgelassenem Material) oder rostfreiem Material (Federstahl) hergestellt. Zudem wird die Zylinderkopfdichtung in einer Form produziert, welche der Form des Motorbauteils entspricht, wie zum Beispiel dem Zylinderblock, und ist mit einer Zylinderbohrung (Verbrennungskammerbohrung), Fluidbohrung zum Zirkulieren von Kühlwasser oder Motoröl, oder Bolzenbohrungen zum Anziehen von Kopfbolzen versehen.
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Eine Zylinderkopfdichtung nach einem ersten veranschaulichen Beispiel umfasst zwei Bleche von Metallplatten oder Metallstrukturplatten 10, 20 und einen U-förmigen Ring, welcher zur äußeren Peripherieseite vorspringt, wie in 1 gezeigt ist. Die erste Metallstrukturplatte 10 und die zweite Metallstrukturplatte 20 sind aus ausgelassenem rostfreiem Stahl hergestellt, und der U-förmige Ring 30 ist aus rostfreiem Federstahl hergestellt.
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In der Peripherie der Zylinderbohrung 2 ist die erste Metallstrukturplatte 10 mit einem Halbwulst 11 vorgesehen, dessen Zylinderbohrungsseite 2 offen ist, und die zweite Metallstrukturplatte 20 ist mit einem Halbwulst 21 versehen, dessen Zylinderbohrungsseite 2 offen ist. Ein U-förmiger Ring 30, dessen äußere Peripherieseite einen runden Abschnitt (gefalteten Abschnitt) 31 aufweist, wird zwischen den oben genannten Halbwülsten 11, 21 angeordnet. Selbst an einer Wasserbohrungsseite 3 ist im Übrigen die erste Metallstrukturplatte 10 mit einem Halbwulst 12 versehen, dessen Wasserbohrungsseite 3 offen ist, und die zweite Metallstrukturplatte 20 ist mit einem Halbwulst 22 versehen, dessen Wasserbohrungsseite 3 offen ist.
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Nach der Struktur, wenn der Druck des Verbrennungsgases des Motors erhöht wird, wirkt der Druck in eine Richtung, wobei der U-förmige Ring 30 sich durch den Druck des in den U-förmigen Ring 30 eintretenden Verbrennungsgases öffnet, so dass die Metallstrukturplatten 10, 20, welche den U-förmigen Ring an beiden Seiten halten, in die Richtungen des Zylinderkopfs und des Zylinderblocks gedrückt werden. Daher tritt das Verbrennungsgas kaum zwischen die Metallstrukturplatten 10, 20 ein und der Druck des Verbrennungsgases kann zum Abdichten eines Oberflächendrucks verwendet werden, so dass sich die Abdichteigenschaften verbessern.
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Zudem kann der U-förmige Ring 30 wegen den Halbwülsten 11, 21 leicht angeordnet werden, und die Abdichtlinie kann im ebenen Abschnitt an der Seite der vorgegebenen Dichtungsbohrung mit einer relativ weiten Breite gebildet werden, so dass ein Kratzer oder eine Einkerbung des Motorbauteils kontrolliert werden kann. Ferner verbessern sich die Abdichteigenschaften weiter, da die Abdichtfunktionen der Halbwülste 11, 21 addiert werden.
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Eine Zylinderkopfdichtung 1A eines zweiten veranschaulichenden Beispiels umfasst drei Bleche von Metallstrukturplatten 10A, 20A, 40 und den zur äußeren Peripherieseite vorspringenden U-förmigen Ring 30, wie in 2 gezeigt ist. Beim zweiten veranschaulichenden Beispiel wird die dritte Metallstrukturplatte 40 zwischen der ersten Metallstrukturplatte 10 und der zweiten Metallstrukturplatte 20 gemäß dem ersten Beispiel gehalten. Das zweite veranschaulichende Beispiel ist dasselbe wie das erste veranschaulichende Beispiel, mit Ausnahme der oben erwähnten Anordnung.
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Wenn die dritte Metallstrukturplatte 40 angeordnet ist, kann die Dicke der Dichtung 1A leicht eingestellt werden, so dass der U-förmige Ring 30 leicht angeordnet werden kann. Zudem müssen die Halbwülste 11, 21 nicht in einer steil ansteigenden Weise bereitgestellt werden, so dass die Halbwülste 11, 21 leicht den abdichtenden Oberflächendruck einstellen können.
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Eine Zylinderkopfdichtung 1B eines dritten veranschaulichenden Beispiels umfasst drei Bleche von Metallstrukturplatten 10B, 20B, 40B und den zur äußeren Peripherieseite vorspringenden U-förmigen Ring 30, wie in 3 gezeigt ist. Beim dritten veranschaulichenden Beispiel ist die zweite Metallstrukturplatte 20B an der Peripherieseite der Zylinderbohrung 2 flach ausgebildet, ohne dass der Halbwulst 21, wie im Falle des zweiten veranschaulichenden Beispiels, in der zweiten Metallstrukturplatte 20A vorgesehen ist. Zudem wird der U-förmige Ring 30 zwischen dem Halbwulst 11 der ersten Metallstrukturplatte 10B und dem flachen Abschnitt der zweiten Metallstrukturplatte 20B angeordnet. Das dritte veranschaulichende Beispiel weist dieselbe Struktur wie das zweite veranschaulichende Beispiel auf, mit Ausnahme der oben erwähnten Struktur. Beim dritten veranschaulichenden Beispiel wird, im Gegensatz zum zweiten veranschaulichenden Beispiel, ein Halbwulst 11 verwendet, so dass der Oberflächendruck der Abdichtlinie reduziert werden kann.
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Bei den Strukturen der ersten bis dritten veranschaulichenden Beispiele kann der Bohrungsoberflächendruck produziert werden, indem ein Gasdruck verwendet wird. Jedoch kann ein hoher Oberflächendruck nicht erwartet werden. Daher kann die Einkerbung in den Bohrungsabschnitt des Motorbauteils aus einer Aluminiumlegierung reduziert werden. Zudem können eine Nachgiebigkeit sowie eine Gasabdichtleistung verbessert werden, da der Verbrennungsgasdruck verwendet werden kann. Folglich sind die Strukturen besonders für einen Benzinmotor mit einem offenen Zylinderkopf aus einer Aluminiumlegierung geeignet.
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Die Zylinderkopfdichtungen 1C, 1D, 1E einer ersten bis dritten Ausführungsform der Erfindung ist die Zylinderkopfdichtung der ersten bis dritten veranschaulichenden Beispiele mit Vollwülsten 13, 23 an der Seite der Zylinderbohrung 2 des Halbwulsts 11 der ersten Metallstrukturplatten 10, 10A, 10B und der Seite der Zylinderbohrung 2 des Halbwulsts 21 der zweiten Metallstrukturplatten 20, 20A, in der Zylinderkopfdichtung 1, 1A, 1B versehen, wie in 4–6 gezeigt ist. Indem die Abdichtlinie mit einem hohen abdichtenden Oberflächendruck durch die Vollwülste 13, 23 gebildet wird, können diese Dichtungen für einen Motor mit einem hohen Verbrennungsgasdruck, wie zum Beispiel einen Dieselmotor, verwendet werden.
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In den Ausführungsformen in 4, 5 sind im Übrigen die Vollwülste an beiden Seiten, der ersten Metallstrukturplatten 10C, 10D und der zweiten Metallstrukturplatten 20C, 20D, vorgesehen. Jedoch kann auch nur eine der beiden Vollwülste 12, 23 vorgesehen sein, und der abdichtende Oberflächendruck kann verringert werden. Die Strukturen der Halbwülste 11, 21 oder der Vollwülste 13, 23 werden nach dem erforderlichen abzudichtenden Oberflächendruck ausgewählt. In der Ausführungsform in 6 ist der Vollwulst 13 auf der Metallstrukturplatte 10E vorgesehen. Im Übrigen sind die Vollwülste 13, 23 vorstehend anhand des kreisförmigen Wulsts der Querschnittsform erklärt worden. Jedoch ist die Form des Wulsts in dieser Erfindung nicht spezifisch eingeschränkt und die Querschnittsform kann ein kreisförmiger Bogen, Sinus (Kosinus), Trapezoid, Dreieck (Bergform), und so weiter sein.
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Zudem ist eine Metalldichtung 1F bei einem vierten veranschaulichenden Beispiele mit einem Dichtring 50, wie zum Beispiel einem Drahtring, an der Innenseite des U-förmigen Rings 30 in der Metalldichtung 1 der ersten Ausführungsform versehen, wie in 7 gezeigt ist. Nach der Struktur kann verhindert werden, dass die offene Seite des U-förmigen Rings 30 durch den Dichtring 50 zerdrückt wird, sogar wenn die offene Seite des U-förmigen Rings gepresst wird. Daher ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, bei der die offene Seite des U-förmigen Rings 30 zerdrückt wird und dadurch ein Spalt zwischen dem U-förmigen Ring 30 und den Metallstrukturplatten 10, 20, welche den Ring 30 an der Seite der vorgegebenen Dichtungsbohrung 2 halten, verursacht wird, und es dem Gas ermöglicht wird, in den Spalt einzudringen. Folglich können die Abdichteigenschaften weiter verbessert werden.
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Im Übrigen kann die Struktur, bei welcher der Dichtring 50, wie zum Beispiel der Drahtring, an der Innenseite des U-förmigen Rings 30 vorgesehen ist, auch in der zweiten bis sechsten Ausführungsform ausgeführt werden, wobei die gleiche Wirkung wie in der siebten Ausführungsform erreicht werden kann.
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Die Offenlegung der japanischen Patentanmeldung
JP 2007- 000 583 A , angemeldet am 5. Januar 2007, ist in die Anmeldung aufgenommen.
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Obwohl die Erfindung mit Bezug auf die spezifischen Ausführungsformen erklärt wurde, ist die Erklärung veranschaulichend und die Erfindung ist nur durch die angefügten Ansprüche eingeschränkt.
