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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Metalldichtungsvorrichtung für einen
Zylinderkopf, welcher zwischen einem Zylinderblock und einem Zylinderkopf
eines Verbrennungsmotors angeordnet ist.
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Zum
Beispiel offenbart die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr.
H11-6564 eine Metalldichtungsvorrichtung
für einen
Zylinderkopf, wobei diese konventionelle Metalldichtungsvorrichtung
eine Metallbasisplatte und eine Metallverstärkungsplatte aufweist, wobei
die Metallverstärkungsplatte
eine Dicke besitzt, die kleiner ist als die Dicke der Basisplatte,
und wobei die Metallverstärkungsplatte
um die Basisplatte umgeschlagen ist.
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Bei
dieser konventionellen Metalldichtungsvorrichtung sind in der Basisplatte
ferner ausgebildet: Zylinderöffnungen,
welche an Positionen ausgebildet sind, die zu Zylinderbohrungen
eines Zylinderblocks eines Verbrennungsmotors zugehörig sind,
ringförmige
Wulste, die um die Zylinderöffnungen
gebildet sind und im Querschnitt die Form eines "V" besitzen, eine
Vielzahl von Kühllöchern, welche
um die ringförmigen
Wulste gebildet sind, und ein Außenumfangswulst, welcher so
gebildet ist, dass er die ringförmigen
Wulste und die Vielzahl der Kühllöcher vollständig umgibt
und im Querschnitt geneigt verläuft.
Die Verstärkungsplatte
weist auf: umgefaltete Teile, die um die Randkantenteile der Zylinderöffnungen
in der Basisplatte in Richtung zur Vorsprungsseite der ringförmigen Wulste
gefaltet sind und sich in Richtung zu den ringförmigen Wulsten nach innen erstrecken,
um Dichtungen zu bilden, welche die Umfangskantenteile umgeben, Überlappungsteile,
die sich von den jeweiligen Umfangskantenteilen der Zylinderöffnungen in
der Basisplatte zum Außenkantenteil
der Basisplatte auf der Vertiefungsseite des ringförmigen Wulstes
erstrecken, und Verstärkungswulste,
die auf den Überlappungsteilen
gebildet sind und in die gleiche Richtung wie die Vorsprungsrichtung
der ringförmigen
Wulste überstehen,
so dass ein enger Kontakt mit den ringförmigen Wulsten erzielt wird,
wobei auch Spannungsentlastungsteile auf den Überlappungsteilen ausgebildet
sind und eingerichtet sind, sich an den Positionen der Kühllöcher in
der Basisplatte auszudehnen und zusammenzuziehen.
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Weil
sich jedoch bei dieser konventionellen Metalldichtung die Verstärkungsplatte
zum Außenkantenteil
der Basisplatte erstreckt, über
die Kühllöcher in
der Basisplatte hinaus, ist die Verstärkungsplatte um den Außenumfangswulst
der Basisplatte so umgeschlagen, dass sie eine Befestigungskraft
der Befestigungsbolzen für
einen Zylinderkopf aushält, und
demzufolge ist der Oberflächendruck
der ringförmigen
Wulste abgesenkt. Somit entsteht das Problem, dass die Dichtungsfunktion
der ringförmigen Wulste
auf der Basisplatte nicht mehr weiter verbessert werden kann.
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Ferner
offenbart die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. H11-2325
eine Metalldichtungsvorrichtung für einen Zylinderkopf, und diese
konventionelle Metalldichtungsvorrichtung weist eine Metallbasisplatte
und eine Verstärkungsplatte
auf, welche eine Dicke besitzt, die geringer ist als jene der Basisplatte,
und um die Basisplatte umgeschlagen ist.
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Bei
dieser Metalldichtungsvorrichtung besitzt die Basisplatte ferner
Zylinderöffnungen,
die an Positionen gebildet sind, die Zylinderbohrungen in einem Zylinderblock
eines Verbrennungsmotores entsprechen, ringförmige Wulste, die um die Zylinderöffnungen
gebildet sind und im Querschnitt die Form eines "V" besitzen,
eine Vielzahl von Kühllöchern, die
um die ringförmigen
Wulste gebildet sind, und einen Außenumfangswulst, der so gebildet
ist, dass er die ringförmigen
Wulste und die Kühllöcher vollständig umgibt
und im Querschnitt geneigt verläuft.
Die Verstärkungsplatte
weist auf: Umfaltteile, die auf der Vorsprungsseite des ringförmigen Wulstes
um die jeweiligen Umfangskantenteile der Zylinderöffnungen
in der Basisplatte gefaltet sind und sich in Richtung zu den ringförmigen Wulsten
nach innen erstrecken, um Dichtungen zu bilden, welche die Umfangskantenteile
umgeben, und Überlappungsteile,
die sich vom jeweiligen Umfangskantenteil der Zylinderöffnungen
zu Positionen außerhalb
der ringförmigen
Wulste und in der Nähe
der ringförmigen
Wulste auf der Basisplatte erstrecken, wobei die Überlappungsteile
auf der Vertiefungsseite der ringförmigen Wulste vorgesehen sind.
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Weil
jedoch die oben erwähnte
konventionelle Metalldichtungsvorrichtung die flache Verstärkungsplatte
besitzt, sollte ein Verbrennungsdruck in den Zylinderbohrungen des
Zylinderblockes durch die Federkraft nur der ringförmigen Wulste
auf der Basisplatte abgedichtet werden und demgemäß ist das
Problem entstanden, dass die Dichtungsfunktion für den Verbrennungsdruck nicht
hinreichend verbessert werden kann.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Zylinderkopfmetalldichtungsvorrichtung
zu schaffen, welche die oben erwähnten
Probleme vorteilhaft löst,
und demzufolge weist die Metalldichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Metallbasisplatte und eine Metallverstärkungsplatte
mit einer Dicke, welche kleiner als jene der Basisplatte ist und
um die Basisplatte umgeschlagen ist, gemäß Anspruch 1 auf.
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Diese
Zylinderkopfmetalldichtungsvorrichtung ist zwischen einem Zylinderblock
und einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors angeordnet und dann
so befestigt, dass die ringförmigen
Wulste, welche um die Zylinderbohrungen gebildet sind, die zu den
jeweiligen Zylinderbohrungen im Zylinderblock zugehörig sind
und im Querschnitt die Form eines "V" besitzen,
und die Verstärkungswulste,
welche in die gleiche Richtung wie die Vorsprungsrichtung der ringförmigen Wulste
vorstehen, um einen engen Kontakt mit den ringförmigen Wulsten zu erzielen,
Verbrennungsgas daran hindern können,
von den Zylinderbohrungen des Zylinderblockes nach außen auszuströmen, wobei
dies durch eine hohe Federkraft zusammen mit den ringförmigen Wulsten und
den Verstärkungswulsten
erzielt wird, und der Außenumfangswulst,
der die Vielzahl an Kühllöchern vollständig umgibt,
die zu den Kühldurchgängen korrespondieren,
die jeweils in dem Zylinderkopf von dem Zylinderblock gebildet sind
und mit einander kommunizieren, kann Kühlmittel daran hindern, aus den
Kühldurchgängen auszutreten.
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Bei
dieser Zylinderkopfmetalldichtungsvorrichtung erstrecken sich ferner
die umgeschlagenen Teile der Verstärkungsplatte nur zu Positionen
außerhalb
der ringförmigen
Wulste und um die ringförmigen
Wulste in der Basisplatte, erstrecken sich jedoch nicht zu dem Außenkantenteil
der Basisplatte jenseits der Kühllöcher in
der Basisplatte, und demgemäß wird die
Verstärkungsplatte
daran gehindert, mit dem Außenumfangswulst
der Basisplatte zu überlappen,
um zu verhindern, dass eine Befestigungskraft eines Zylinderkopfbefestigungsbolzens
aufgebracht wird. Daher ist der Oberflächendruck der ringförmigen Wulste
hoch genug, und ferner überlappen
die ringförmigen
Wulste der Basisplatte und die Verstärkungswulste der Verstärkungsplatte
miteinander so, dass sie die Außenumfangskanten
der Zylinderbohrungen mit einer hohen Federkraft zusammen mit den
ringförmigen
Wulsten und den Verstärkungswulsten
abdichten. Die Dichtungen, welche von der Verstärkungsplatte gebildet werden,
begrenzen den Grad der Vertiefung der ringförmigen Wulste und der Verstärkungswulste,
und demgemäß können die
Verstärkungskräfte der
Wulste daran gehindert werden, abzunehmen.
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Mit
der Zylinderkopfmetalldichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
kann demgemäß die Dichtungsfunktion
gegen den Verbrennungsdruck in den Zylinderbohrungen genügend verbessert
werden, und der hohe Grad der Dichtungsfunktion kann für eine lange
Zeit beibehalten werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist eine zweite Basisplatte mit der Basisplatte
auf der Vorsprungsseite der ringförmigen Wulste überlappt,
wobei die zweite Basisplatte die gleiche ebene Form und Dicke wie
jene der Basisplatte besitzt, jedoch ringförmige Wulste und einen Außenumfangswulst
besitzt, die in einer Richtung überstehen,
welche sich von der Richtung des Vorsprungs der ringförmigen Wulste
und des Außenumfangswulstes
der Basisplatte unterscheidet. Bei dieser Anordnung kann die Dichtungsfunktion
durch diese Wulste auf beiden Basisplatten zusätzlich verbessert werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ferner die Verstärkungsplatte aus einem Material
hergestellt, welches einen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, der
größer ist
als jener der Basisplatte. Wenn die Verstärkungsplatte so gefaltet ist,
um Dichtungen zu bilden, können
bei dieser Anordnung die Umfaltteile ohne Fehler einfach ausgebildet
werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ferner der Dickenunterschied zwischen
der Basisplatte und der Verstärkungsplatte
gleich oder größer als
50 μm, jedoch gleich
oder kleiner als 150 μm.
Bei einem Unterschied in der Dicke, welcher kleiner als 50 μm ist, ist der
Oberflächendruck
der ringförmigen
Wulste nicht hinreichend hoch, jedoch ist bei einem Dickenunterschied,
welcher größer als
150 μm beträgt, die
Dichtungsfunktion des Außenumfangswulstes
abgesenkt.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf als Beispiel
erwähnte
Ausführungsformen
und den angehängten
Zeichnungen erläutert,
in welchen zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 2, welcher
eine Ausführungsform
einer Zylinderkopf-Metalldichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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2 eine
Draufsicht, welche die Metalldichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt, und
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3 einen
Querschnitt entlang der Linie A-A in 2, welcher
eine andere Ausführungsform einer
Zylinderkopf-Metalldichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellt.
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Zunächst wird
eine Zylinderkopfdichtung bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die 1 und 2 erklärt.
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Die
Zylinderkopf-Metalldichtungsvorrichtung 1 weist eine Metallbasisplatte 2 und
eine Metallverstärkungsplatte 3 auf,
welche eine Dicke besitzt, die kleiner ist als jener der Metallbasisplatte 2 und
um die Basisplatte 2 umgeschlagen ist. Insbesondere ist
die Basisplatte 2 aus SUS-301 rostfreiem Stahl mit einer Dicke
von 0,2 mm hergestellt, welcher für eine Basisplatte einer üblichen
Metalldichtung verwendet wird, und die Verstärkungsplatte 3 ist
aus einem SUS-304 rostfreien Stahl mit einer Dichte von 0,1 mm hergestellt,
welcher für
eine Verstärkungsplatte
verwendet wird, die Dichtungen für
eine übliche
Metalldichtung bildet, wobei der Ausdehnungskoeffizient größer als jener
der Basisplatte ist, so dass ein Umfaltteil einfach ausgebildet
werden kann.
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Die
Basisplatte 2 bei der Metalldichtungsvorrichtung 1 bei
dieser Ausführungsform
besitzt Zylinderöffnungen 2a,
die an Positionen gebildet sind, die drei Bohrungen im Zylinderblock
eines Ottomotors eines Verbrennungsmotors entsprechen, ringförmige Wulste 2b,
die um die Zylinderöffnungen 2a gebildet sind,
wobei die ringförmigen
Wulste bei dieser Ausführungsform
nach oben vorstehen und im Querschnitt die Form eines "V" besitzen (die sogenannte Vollwulstform),
eine Vielzahl von Kühllöchern 2d, welche
in den Umfangsteilen der ringförmigen
Wulste 2b gebildet sind, und einen Außenumfangswulst 2c, welcher
so gebildet ist, dass er die ringförmigen Wulste 2b und
die Vielzahl der Kühllöcher 2d in
den Umfangsteilen der Zylinderöffnungen
vollständig
umgibt, und wobei der Außenumfangswulst
im Querschnitt geneigt verläuft
(die sogenannte Halbwulstform), wobei der Außenumfangswulst bei dieser
Ausführungsform
von der Dichtungsvorrichtung nach außen hin angehoben ist (nach
rechts in 1), und ferner Bolzenlöcher 2e für Zylinderkopf-Montagebolzen
besitzt, Schmieröllöcher 2f zum
Zirkulieren von Motorschmieröl,
Schmierlochwulste 2g, welche die Schmieröllöcher 2f umgeben
und im Querschnitt geneigt oder in ähnlicher Form verlaufen. Es
wird darauf hingewiesen, dass das jeweilige vordere Endteil (oberes
Endteil) der ringförmigen
Wulste 2b und das äußere Endteil
(oberes Endteil) des Außenumfangswulstes 2c durch
strichpunktierte Linien in 2 dargestellt
sind.
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Die
Verstärkungsplatte 3 bei
der Metalldichtungsvorrichtung 1 dieser Ausführungsform
weist ferner auf: umgefaltete Teile 3a, welche an den Kantenteilen der
Zylinderöffnungen 2a in
der Basisplatte 2a in Richtung zur Vorsprungsseite der
ringförmigen Wulste 2b so
umgefaltet sind, dass sie sich nach innen zu den ringförmigen Wulsten 2b erstrecken,
um Dichtungen zu bilden, welche die oben erwähnten Kantenteile umgeben, Überlappungsteile 3b,
welche sich von den Kantenteilen der Zylinderöffnungen 2a in der
Basisplatte 2 zu Positionen außerhalb der ringförmigen Wulste 2b und
in der Nähe
der ringförmigen Wulste 2b auf
der Vertiefungsseite der ringförmigen Seite 2b erstrecken,
und Verstärkungswulste 3c,
welche in den Überlappungsteilen 3b gebildet
sind und in die gleiche Richtung vorstehen wie die Richtung des
Vorsprunges der ringförmigen
Wulste 2b, so dass ein enger Kontakt mit den ringförmigen Wulsten 2b erzielt
wird, und wobei die Verstärkungsplatte 3 in einer
ringförmigen
Form ausgebildet ist.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist die Metalldichtungsvorrichtung 1 zwischen dem Zylinderblock und
dem Zylinderkopf des Ottomotores angeordnet, und sie ist durch die
Zylinderkopfmontagebolzen befestigt, und demgemäß hindern die ringförmigen Wulste 2b,
welche im Querschnitt die Form eines "V" besitzen,
und, welche um die Zylinderöffnungen 2a zugehörig zu den
Zylinderbohrungen im Zylinderblock angeordnet sind, und die Verstärkungswulste 3c,
welche in die gleiche Richtung wie die Richtung des Vorsprungs der
ringförmigen
Wulste 2b vorstehen, so dass ein enger Kontakt mit den
ringförmigen Wulsten 2b erzielt
wird, durch ihre im Zusammenwirken gebildete hohe Federkraft Verbrennungsgas
in den Zylinderbohrungen des Zylinderblockes daran, nach außen auszuströmen, und
der Außenumfangswulst 2c,
welcher die Vielzahl von Kühllöchern umgibt,
die zu Kühldurchgängen korrespondieren,
welche in dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf so gebildet sind,
dass sie miteinander kommunizieren, hindert Kühlmittel daran, aus den Kühldurchgängen auszutreten.
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Weil
bei der Metalldichtungsvorrichtung 1 dieser Ausführungsform
sich ferner die Überlappungsteile 3b der
Verstärkungsplatte 3 nur
zu Positionen außerhalb
der ringförmigen
Wulste und in der Nähe
der ringförmigen
Wulste 2b auf der Basisplatte 2 erstrecken, sich
jedoch nicht bis zum Außenkantenteil
der Basisplatte 2 über
die Kühllöcher 2d in
der Basisplatte 2 hinaus erstrecken, überlappt die Verstärkungsplatte 3 nicht
mit dem Außenumfangswulst 2c,
so dass die Befestigungskraft der Zylinderkopf-Befestigungsbolzen
daran gehindert wird, auf die Verstärkungsplatte zu wirken. Somit
wird der Oberflächendruck
der ringförmigen
Wulste 2b hinreichend hoch, während die ringförmigen Wulste 2b der Basisplatte 2 mit
den Verstärkungwulsten 3c der
Verstärkungsplatte 3 so überlappt
sind, dass sie zusammen die Außenumfänge der
Zylinderbohrungen mit einer hohen Federkraft abdecken. Ferner begrenzen die
Dichtungen, die durch die Verstärkungsplatte 3 gebildet
werden, den Vertiefungsgrad der ringförmigen Wulste 2b und
der Verstärkungwulste 3c,
um die Verstärkungskräfte dieser
Wulste daran zu hindern, abzunehmen.
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Bei
der Metalldichtungsvorrichtung 1 dieser Ausführungsform
kann demgemäß die Dichtungsfunktion
gegen den Verbrennungsdruck in den Zylinderbohrungen genügend verbessert
werden, und der hohe Grad der Dichtungsfunktion kann für eine lange Zeit
beibehalten werden.
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Weil
bei der Metalldichtungsvorrichtung 1 dieser Ausführungsform
ferner die Verstärkungsplatte 3 aus
einem Material mit einem Ausdehnungskoeffizienten, hergestellt ist,
der größer ist
als jener der Basisplatte 2, können die Dichtungen einfach
ohne Fehler gebildet werden, indem die Verstärkungsplatte 3 umgefaltet
wird.
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Ferner
beträgt
bei der Metalldichtungsvorrichtung 1 dieser Ausführungsform
zwischen der Basisplatte 2 und der Verstärkungsplatte 3 der
Dickenunterschied 0,1 mm, das bedeutet 100 μm, und demzufolge können nicht
nur die Oberflächendrücke der ringförmigen Wulste
genügend
erhöht
werden, sondern auch die Dichtungsfunktion des Außenumfangswulstes
kann hinreichend sichergestellt werden.
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In 3 ist
eine andere Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt, welcher einen Querschnitt entlang der Linie
A-A in 2 darstellt. In 3 bezeichnen
gleiche Bezugszeichen gleiche Teile, wie sie in den 1 und 2 dargestellt
sind.
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Bei
der Metalldichtungsvorrichtung 1 dieser Ausführungsform
ist die Basisplatte 2 in der ersten Ausführungsform
mit einer zweiten Basisplatte 4 überlappt, welche eine planare
Form, ein Material und eine Dicke besitzt, welche gleich jenen der
Basisplatte 2 sind, und die zweite Basisplatte 4 besitzt in ähnlicher
Weise Zylinderbohrungen 4a, ringförmige Wulste 4b und
einen Außenumfangswulst 4c,
welche in eine Richtung vorstehen, welche sich von der Richtung
des Vorsprungs der ringförmigen
Wulste 2b und des Außenumfangswulstes 2c unterscheidet. Bei
dieser Ausführungsform
können
die Wulste 2b, 2c und 4b, 4c der
beiden Platten 2, 4 ferner die Dichtungsfunktion
verbessern.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen mit Beispielen
beschrieben worden ist, sollte die vorliegende Erfindung nicht auf die
oben erwähnten
Ausführungsformen
begrenzt sein. Obgleich oben beschrieben worden ist, dass die Metalldichtungsvorrichtung
die Verstärkungsplatte und
die eine Basisplatte oder die beiden Basisplatten bei den oben erwähnten Ausführungsformen
aufweist, ist es möglich,
eine zusätzliche
Platte hinzuzufügen,
um die Gesamtdicke der Metalldichtungsvorrichtung einzustellen.