DE69105643T2 - Metalldichtung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft metallische Dichtungen, die dazu ausgebildet sind, zwischen den Dichtflächen eines Zylinderkopfes und eines Zylinderblocks, die Teil einer Brennkraftmaschine sind, angeordnet zu werden, um hierdurch die Leckage von Verbrennungsgas, Kühlwasser, Schmieröl etc. zu verhindern.
• Das Zwischenlegen einer Dichtung zwischen die Dichtflächen eines Zylinderblocks und eines Zylinderkopfes, die Teil einer Brennkraftmaschine sind, um diesen eine Abdichtfunktion zu verleihen, ist wohlbekannt. Von besonderer Bedeutung ist eine Abdichtung, die um die Brennkammer herum vorgesehen ist. Ein Versagen im Vorsehen genügender Abdichtung der Brennkammer würde eine Leckage von Verbrennungsgas aus dieser bewirken, was in einem Druckabfall resultiert.
• Gemäß einer Lösung für diese Probleme ist eine Reihe von Sicken konzentrisch zu einer Brennkammerbohrung in einer elastischen Grundplatte einer metallischen Dichtung ausgebildet. Wenn die metallische Dichtung mittels Bolzen an Ort und Stelle eingeklemmt ist, erzeugen die Sikken eine Repulsivkraft, die ihrerseits verwendet wird, um dem Umfangsrand der Brennkammer eine Dichtfunktion zu verleihen. Um in diesem Fall ein Zusammenbrechen der Sicken durch Ermüdung zu verhindern, sind beispielsweise Stopper auf flachen Abschnitten der metallischen Dichtung zwischen der Brennkammerbohrung und den Sicken vorgesehen, wodurch die Amplitudengröße der Sicken begrenzt wird, um so ihr vollständiges Nachgeben zu verhindern.
• Eine derartige, früher vorgeschlagene Anordnung (sh. EP-A-0 230 804) ist in Fig. 8 in einer Schnittansicht dargestellt, die nur einen zwischenzylindrischen Abschnitt aus Vereinfachungsgründen zeigt. Bezugsziffern 10-1 und 10-2 stehen für Grundplatten, die jeweils aus einem elastischen Material geformt sind. Während eine Hilfsplatte 12, die von einer Beilageplatte 11 abgedeckt ist, zwischen den Grundplatten geschichtet ist, sind gewölbte Sicken 13-1 und 13-2 symmetrisch gegenüberliegend angeordnet. Die Beilageplatte 11 ist dann an beiden Enden umgefalzt, um als Stopper dienende Umfalzungen zu bilden.
• In den letzten Jahren waren jedoch gewichtssparende Motoren höherer Leistung von geringerer Größe und größerem Hubraum gefragt, was in einer Herabsetzung ihrer Festigkeit resultiert. Zusätzlich werden Motoren mit enger Zylinderanordnung nun häufig wegen vergrößertem Hubraum ohne Änderung des Zylinderteilungsabstands und Reduzierung ihrer Gesamtgröße benötigt. Daher ist selbst bei einer metallischen Dichtung, die gewölbte Sicken zum Begrenzen der Größe der Vibrationsamplitude verwendet, ungenügend Raum zum Anbringen von Stoppern.
• Wenn beispielsweise der Stopper in der Breite 1,5 mm oder darunter ist, wird der Druck, der durch den Bolzenanzug erzeugt wird, in einem so engen Bereich aufgenommen, daß ein sehr hoher Druck auf den Stopper ausgeübt wird. Die durch den Betrieb des Motors bewirkte Vibrationsamplitude wird auf den Stopper in Form von Wellen übertragen. Folglich deformiert sich die Oberfläche des Motors, wodurch die Abdichtung fortschreitend unvollständig wird.
• Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine metallische Dichtung geeignet zum Einsetzen zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock in einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine geschaffen, wobei die Dichtung eine Öffnung entsprechend zu jeder Brennkammer des Zylinderblocks aufweist, die Dichtung zwei Grundplatten aus elastischem Metall umfaßt und jede Brennkammerdichtungsöffnung Sicken benachbart zum Randbereich hiervon aufweist, wobei die Dichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß eine der besagten Grundplatten mit einer Reihe von gewölbten Sicken versehen ist, die ungeradzahligen Zylindern zugeordnet sind, daß die andere Grundplatte mit einer Reihe von gewölbten Sicken versehen ist, die geradzahligen Zylindern zugeordnet sind, daß für jeden Zwischenzylinderraum, der ungeradzahlige Zylinder von einem geradzahligen Zylinder trennt, die Sicke, die dem ungeradzahligen Zylinder zugeordnet ist, von der Mitte des Zwischenzylinderraums in einer Richtung versetzt ist, um eine Fläche für einen Stopper zu definieren, und die Sicke, die dem geradzahligen Zylinder zugeordnet ist, in entgegengesetzter Richtung versetzt ist, um ebenfalls eine Fläche für einen Stopper zu bilden, und daß besagte Grundplatten antisymmetrisch zueinander geschichtet sind.
• Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
• Fig. 1 ist eine vergrößerte schematische Schnittansicht durch eine Ausführungsform einer metallischen Dichtung, die gemäß dieser Erfindung konstruiert ist;
• Fig. 2 bis 4 sind ähnliche Ansichten, die die Konstruktionen weiterer Ausführungsformen der metallischen Dichtung zeigen, die jeweils gemäß dieser Erfindung konstruiert sind;
• Fig. 5 ist eine teilweise abgeschnittene schematische Draufsicht, die einen Teil einer metallischen Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Fig. 6(a) und 6(b) sind Schnittansichten längs der Linien A-A' und B-B' von Fig. 5;
• Fig. 7 ist eine Ansicht ähnlich zu den Fig. 1 bis 4 und 6(a), die eine weitere Ausführungsform einer metallischen Dichtung gemäß der Erfindung zeigt; und
• Fig. 8 illustriert eine metallische Dichtung wie vorstehend erläutert.
• Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform der metallischen Dichtung für eine mehrzylindrige Anordnung illustriert, wie sie längs eines Schnitts entsprechend der Linie A-A' von Fig. 5 gesehen würde.
• Bezugnehmend auf die allgemeine, in Fig. 5 dargestellte Draufsichtkonstruktion umfaßt ein metallischer Dichtungskörper, gezeigt bei 1, eine Grundplatte 10, hergestellt aus einem elastischen Material. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Grundplatte 10 aus einer oberen und einer unteren Platte 10-1 und 10-2 gebildet und besitzt Öffnungen 2, die entsprechend den Brennkammerbohrungen angeordnet sind, wobei jede Platte an ihrem Rand mit einer Sicke 3 versehen ist, wie später beschrieben wird. Es wird angemerkt, daß Bezugsziffer 4 ein Bolzenloch, durch das ein Bolzen oder eine Schraube eingesetzt wird, um die metallische Dichtung an Ort und Stelle zu fixieren, wenn sie in den Motor eingebaut wird, 5 ein Loch, durch das Kühlwasser zirkuliert, und 6 einen Öldurchtritt bezeichnen.
• Die Konstruktion der metallischen Dichtung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert.
• Wie oben erwähnt, ist die metallische Dichtung aus einer oberen und einer unteren Platte 10-1 und 10-2 konstruiert. Eine Platte 10-1 ist in Fig. 1 mit einer gewölbten Sicke 3-1 versehen, die einem ungeradzahligen Zylinder zugeordnet und nach rechts aus der Mitte des Zwischenzylinderabstandes L zwischen besagtem Zylinder und dem nächsten benachbarten Zylinder versetzt ist, um einen flachen Abschnitt L&sub1; auf der linken Seite zu definieren. Ein Stopper 7 ist auf diesem flachen Abschnitt befestigt. Die andere Grundplatte 10-2 ist mit einer gewölbten Sicke 3-2 versehen, die einem geradzahligen Zylinder zugeordnet und nach links aus der Mitte des Zwischenzylinderabstandes L versetzt ist, um einen flachen Abschnitt L&sub1; an der gegenüberliegenden oder rechten Seite zu definieren. Ein Stopper 7 ist an diesem flachen Abschnitt L&sub1; befestigt. Daher sind die obere und die untere Grundplatte 10-1 und 10-2 wechselweise mit Stoppern versehen. Mit anderen Worten, die Sicke 3-1 auf der Grundplatte 10-1 ist auf dem Außenrandbreich eines Zylinders #1 mit der Sickenanordnung etwas zu einem Zylinder #2 verschoben und nicht in der Mitte des Zwischenzylinderabstandes L liegend angeordnet. Folglich wird ein flacher Abschnitt L&sub1; am linken Ende des Zwischenzylinderabstandes L definiert, um einen Stopper 7 aufzunehmen.
• Die Sicke 3-1 auf der Grundplatte 10-2 ist andererseits auf dem Außenrandbreich des Zylinders #2 angeordnet und im Gegensatz zur oben erwähnten Sicke 3-1 zum Zylinder #1 versetzt. Folglich wird der flache Abschnitt L&sub1; am rechten Ende des Zwischenzylinderabstandes L definiert, um einen zugehörigen Stopper 7 aufzunehmen. Mit anderen Worten, die Grundplatten 10-1 und 10-2 sind in bezug auf die Sickenanordnung antisymmetrisch aufeinander geschichtet.
• Bei der so gebildeten Metalldichtungsanordnung sind die gewölbten Sicken in bezug zueinander in einem begrenzten Bereich zwischen den benachbarten Zylindern versetzt, was ermöglicht, daß flache Abschnitte auf gegenüberliegenden Seiten definiert werden. Beispielsweise wird der flache Abschnitt auf der linken Seite der Grundplatte 10-1, auf der die Sicke 3-1 rechts angeordnet ist, definiert, während der flache Abschnitt auf der rechten Seite der Grundplatte 10-2, auf der die Sicke 3-2 links angeordnet ist, definiert wird.
• Es ist wohlbekannt, daß Sicken mit einer Breite geringer als 2 mm unzufriedenstellend sind. In früheren Anordnungen mußte daher der Zwischenzylinderabstand L wenigstens 5 mm betragen, um Stopperanordnungsstellen von jeweils 1,5 mm Breite an beiden Seiten jeder Sicke zu belassen. Durch Versatz der Sicken in bezug aufeinander in entgegengesetzte Richtungen zum Definieren von flachen Abschnitten, auf denen Stopper anzuordnen sind, ist es jedoch möglich, genügend Platz für Stopper einer Breite von 1,5 mm und mehr bei geringerer Breite des Zwischenzylinderabstandes L zu finden.
• Es wird verstanden, daß die Basisplatten aus federndem SUS 301 oder SUS 304 (JIS) mit einer Stärke im Bereich von 0,20 bis 0,30 mm liegend gebildet werden können. Es wird auch angemerkt, daß die Stopper aus einer Legierung, bestehend beispielsweise aus 20% Nickel und 20% Zink und 60% Kupfer, durch Flammspritzen mit einer Stärke im Bereich von 0,5 bis 0,15 mm liegend gebildet werden können.
• Fig. 2 illustriert die Konstruktion einer anderen Ausführungsform einer metallischen Dichtung ebenfalls entsprechend der Erfindung. In Fig. 2 sind die gleichen Teile wie in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden somit nicht erläutert.
• Bei dieser Ausführungsform ist eine Hilfsplatte 14 zwischen die Basisplatten 10-1 und 10-2, die jeweils an ihrer Außenseite eine gewölbte Sicke haben, geschichtet. Diese Ausführungsform ist auf einen Motor anwendbar, der eine enge Reihe von Zylindern aufweist.
• Die Hilfsplatte 14 kann aus SUS 304 oder JIS SPC mit einer Stärke im Bereich von 0,3 bis 1,5 mm liegend gebildet sein.
• Fig. 3 zeigt die Konstruktion einer weiteren Ausführungsform der metallischen Dichtung gemäß dieser Erfindung.
• Bei dieser Ausführungsform ist eine Beilageplatte 15 zwischen den Grundplatten 10-1 und 10-2 eingelegt und endseitig aufwärts und abwärts umgefalzt, um Falze 15-1 und 15-2 zu bilden, die als Stopper dienen. Selbst mit dieser Ausführungsform sind Stopperbereiche genügender Breite erhältlich. Die Beilageplatte kann aus SUS 304 oder SUS 301 mit einer Stärke üblicherweise im Bereich von 0,08 bis 0,15 mm liegend gebildet werden.
• Fig. 4 zeigt die Konstruktion einer noch weiteren Ausführungsform einer metallischen Dichtung gemäß dieser Erfindung.
• Bei dieser Ausführungsform sind die Scheitel der gewölbten Sicken 3-1 und 3-2 gegeneinander versetzt, während sie gegeneinander gerichtet angeordnet sind, wobei diagonal angeordnete flache Abschnitte an der Innenseite der Grundplatten gebildet werden, auf denen Stopper 7 vorgesehen sind. Bei dieser Ausführungsform werden nicht nur Stopperbereiche sichergestellt, sondern es kann auch ein vergrößerter Druck auf die metallische Dichtung zwischen den Zylindern erzielt werden. Dies ist deshalb so, weil eine Sicke mit einer anderen zugeordneten Sicke benachbart zu ihrem Scheitel in Eingriff gelangt, wodurch die Federkonstante an den Sickenstellen vergrößert wird.
• Fig. 6 zeigt die Konstruktion einer noch weiteren Ausführungsform der metallischen Dichtung gemäß dieser Erfindung, wobei Fig. 6(a) eine Schnittansicht längs der Linie A-A' von Fig. 5 und Fig. 6(b) eine Schnittansicht längs der Linie B-B' von Fig. 5 ist.
• Bei dieser Ausführungsform ist eine Hilfsplatte 14 zwischen die Grundplatten 10-1 und 10-2 geschichtet, die jeweils eine gewölbte Sicke 3-1 bzw. 3-2 an ihrer Innenseite aufweisen. Stopper 7 sind dann auf der Hilfsplatte 14 vorgesehen. Selbst mit dieser Ausführungsform sind Wirkungen ähnlich zu solchen schon erwähnten erzielbar.
• Fig. 7 zeigt die Konstruktion einer noch weiteren Ausführungsform der metallischen Dichtung gemäß dieser Erfindung.
• Bei dieser Ausführungsform ist eine Hilfsplatte in zwei Teile 14-1 und 14-2 geteilt, zwischen denen Stopper angeordnet sind. Es wird angemerkt, daß dann, wenn die Stopper aus einem porösen Material durch Flammspritzen gebildet sind, die Poren nicht ausgefüllt werden müssen, da sie von den Teilen 14-1 und 14-2 abgedeckt sind. Diese Ausführungsform verwendet eine zweigeteilte Abdichtung, erzielt sowohl durch die Stopper als auch durch die Sicken, wodurch eine weitere Verbesserung des Abdichtungsverhaltens erzielt wird.
• Die Stopper können aus Metallen durch Flammspritzen oder Plattieren gebildet, aus flachen Metallmaterialien hergestellt oder aus Metallmaterialien geformt sein.

Claims (5)

1. Metallische Dichtung, geeignet zum Einsetzen zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock in einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, wobei die Dichtung eine Öffnung (2) entsprechend zu jeder Brennkammer des Zylinderblocks aufweist, die Dichtung zwei Grundplatten (10-1, 10-2) aus elastischem Metall umfaßt und jede Brennkammerdichtungsöffnung Sicken (3-1,3-2) benachbart zum Randbereich hiervon aufweist, wobei die Dichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß eine (10-1) der besagten Grundplatten mit einer Reihe von gewölbten Sicken (3-1) versehen ist, die ungeradzahligen Zylindern (#1,#3) zugeordnet sind, daß die andere Grundplatte (10-2) mit einer Reihe von gewölbten Sicken (3-2) versehen ist, die geradzahligen Zylindern (#2) zugeordnet sind, daß für jeden Zwischenzylinderraum (L), der ungeradzahlige Zylinder von einem geradzahligen Zylinder trennt, die Sicke (3-1), die dem ungeradzahligen Zylinder zugeordnet ist, von der Mitte des Zwischenzylinderraums (L) in einer Richtung versetzt ist, um eine Fläche für einen Stopper (7) zu definieren, und die Sicke (3-2), die dem geradzahligen Zylinder zugeordnet ist, in entgegengesetzter Richtung versetzt ist, um ebenfalls eine Fläche für einen Stopper (7) zu bilden, und daß besagte Grundplatten (10-1,10-2) antisymmetrisch zueinander geschichtet sind.

2. Metallische Dichtung, wie in Anspruch 1 beansprucht, weiter dadurch gekennzeichnet, daß besagte Stopper durch Umfalzen eines Endes (15-1) einer Einlegeplatte (15) nach oben und des anderen Endes (15-2) nach unten gebildet sind, die zwischen besagten Grundplatten eingelegt ist.

3. Metallische Dichtung, wie in Anspruch 1 beansprucht, weiter dadurch gekennzeichnet, daß besagte Stopper (7) auf entsprechenden oberen und unteren Abschnitten einer Hilfsplatte (14) vorgesehen sind, die zwischen besagten Grundplatten eingelegt ist.

4. Metallische Dichtung, wie in Anspruch 1 beansprucht, weiter dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfsplatte in zwei Teile (14-1,14-2), zwischen denen die Stopper (7) angeordnet sind, unterteilt ist.

5. Metallische Dichtung, wie in Anspruch 2, 3 oder 4 beansprucht, weiter dadurch gekennzeichnet, daß besagte Stopper (7) in ihrer Stärke variieren.