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Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Stahl-Laminatdichtung mit einem Dichtungsschutzelement in der Nähe des
äußeren Umfangs der Dichtung.
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Eine Dichtung wird zwischen zwei Maschinenteilen
angeordnet, um eine Abdichtung dazwischen herbeizuführen. Um eine
sichere Abdichtung um eine Öffnung der Maschinenteile
herum zu gewährleisten, ist die Dichtung mit einer
Dichtungseinrichtung um die Öffnung herum ausgestattet, welche
einen hohen Oberflächendruck liefert, wenn die Dichtung
eingespannt wird.
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Wenn eine Maschine betrieben wird, vibriert die Maschine
zusammen mit der Dichtung, wobei die Vibration am Umfang
der Dichtung besonders stark ist. Insbesondere nimmt eine
Zylinderkopfdichtung eine starke Vibration in ihrem
Umfangsbereich auf.
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Wenn die Dichtung vibriert, ändert sich der Dichtungsdruck
wiederholt, welcher gegen die Dichtung um die Öffnung
herum wirkt. Wenn die Dichtung über eine lange Zeitperiode in
Betrieb ist, führt der oben geschilderte Sachverhalt zu
dem Ergebnis, daß bei der Dichtungseinrichtung eine
Kriech-Relaxation auftritt. Außerdem können dann, wenn
Beschichtungen auf die Platten aufgebracht werden, diese
Beschichtungen brechen, oder sie können allmählich durch die
Vibration der Dichtung nach außen fließen.
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In den japanischen Gebrauchsmustern Nr. 63-12261, Nr. 63-.
20827 und Nr. 1 63-53125 wurde vorgeschlagen, daß wenigstens
eine Schutzplatte in einem Randbereich einer Dichtung in
der Nähe einer Öffnung, die abzudichten ist, angebracht
wird, so daß eine Vibration der Dichtung vermindert wird.
In diesen Erfindungen wird eine Vibration der Dichtung
ordnungsgemäß vermindert, es sind jedoch zusätzliche
Platten erforderlich.
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Die Druckschrift EP-385 699 beschreibt eine Metall-
Laminatdichtung, welche eine Mehrzahl von konzentrischen
Sicken aufweist, um eine Abdichtung um Öffnungen herum
herbeizuführen, und diese Dichtung arbeitet, wie es
beabsichtigt ist. Diese beschriebene Dichtung ist jedoch nicht
dazu geeignet, hohen Vibrationspegeln standzuhalten, und
sie kann auch eine Kriech-Relaxation der Dichtungssicken
nicht verhindern.
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Die Druckschrift JP-A-2-67162 beschreibt eine Dichtung,
welche um den gesamten Umfangsrand der Dichtung herum eine
Dichtungssicke aufweist. Es ist jedoch nicht möglich,
einen lokalen, kontrollierten Druck in Bezug auf eine
Fluidöffnung zwischen der Zylinderbohrung und der Dichtung
aufzubauen.
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Die Druckschrift US-A-4 759 556 beschreibt eine Dichtung,
in welcher Sickenbereiche, die auf Abstand von
Spannbolzenöffnungen angeordnet sind, eine Abstützungs-Sicke
haben, welche nach hinten in die Hauptsicke einfließt, um
einen Druckausgleich herbeizuführen.
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Folglich besteht ein Ziel der Erfindung darin, eine Stahl-
Laminatdichtung zu schaffen, in welcher eine
Dichtungseinrichtung um eine Öffnung herum gegen Vibration der
Dichtung geschützt ist.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Stahl-
Laminatdichtung der oben beschriebenen Art und schaffen,
bei welcher eine Kriech-Relaxation der
Dichtungseinrichtung im wesentlichen verhindert wird.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Stahl-
Laminatdichtung der oben beschriebenen Art zu schaffen,
bei welcher das Fließen der Dichtungsbeschichtung, welche
auf einer Dichtung ausgebildet ist, im wesentlichen
verhindert wird.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Stahl-
Laminatdichtung der oben beschriebenen Art zu schaffen,
welche leicht und wirtschaftlich hergestellt werden kann.
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Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der
folgenden Beschreibung der Erfindung deutlich.
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Die Erfindung schafft eine Stahl-Laminatdichtung für eine
Brennkraftmaschine, die eine Vielzahl von
Zylinderbohrungen und wenigstens eine Fluidöffnung darin aufweist,
welche sich dadurch auszeichnet, daß eine Vielzahl von
Platten zur Bildung einer Stahl-Laminatdichtung vorgesehen
ist, daß jede Platte erste Öffnungen aufweist, welche den
Zylinderbohrungen entsprechen, und wenigstens eine zweite
Öffnung hat, welche der Fluidöffnung der Maschine
entspricht, daß die zweite Öffnung zwischen der ersten
Öffnung und einem Dichtungsrandbereich angeordnet ist, daß
weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, um eine
Abdichtung um die Fluidöffnung der Maschine herum zu
gewährleisten, daß die Dichtungseinrichtung die Fluidöffnung
vollständig umgibt, daß eine Abstützungs-Sicke zwischen dem
Dichtungsrandbereich und der Dichtungseinrichtung
angeordnet ist, welche dem Dichtungsrandbereich zugewandt ist,
wobei die Abstützungs-Sicke an eine der Platten einstückig
angeformt ist, daß die Abstützungs-Sicke als eine Sicke
arbeitet, mit der Wirkung, daß die Dichtungseinrichtung
nur zum Teil getragen wird, daß sich die Abstützungs-Sicke
nur teilweise um die Dichtungseinrichtung herum erstreckt,
ohne sich um den gesamten Rand der Dichtung herum
auszudehnen, daß die genannte Abstützungs-Sicke separat
angeordnet ist und allgemein kurvenförmig entlang der
Dich
tungseinrichtung auf einem vorgegebenen Abstand von der
Dichtungseinrichtung einerseits und dem
Dichtungsrandbereich andererseits verläuft, so daß dann, wenn die
Dichtung eingespannt ist, die Abstützungs-Sicke einen Teil des
Abstützungsdruckes trägt, welcher auf die
Dichtungseinrichtung wirkt, und einen Oberflächendruck liefert,
welcher größer ist als der Oberflächendruck der
Dichtungseinrichtung, wobei der größere Oberflächendruck aufgrund der
Abstützungs-Sicke erreicht wird, welche wenigstens eine
Eigenschaft aufweist, die unter folgenden Eigenschaften
auszuwählen ist: die Abstützungs-Sicke ist höher als die
Dichtungseinrichtung; sie ist auf einer Platte
ausgebildet, die dicker ist als die Platte, welche die
Dichtungseinrichtung aufweist; und sie ist auf einer Platte
ausgebildet, welche härter ist als die Platte, welche die
Dichtungseinrichtung aufweist, so daß die Dichtungseinrichtung
gegen eine Kriech-Relaxation geschützt ist.
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Ein Ergebnis der Erfindung besteht darin, daß die
Vibration der Dichtung im Dichtungsrandbereich teilweise durch
die Abstützungseinrichtung getragen, abgestützt oder
aufgefangen wird, so daß dadurch die Dichtung geschützt wird.
Folglich wird die Kriech-Relaxation der
Dichtungseinrichtung im wesentlichen verhindert oder vermindert. Für den
Fall, daß Dichtungsbeschichtungen auf äußeren Oberflächen
oder zwischen den Platten angeordnet sind, fließen diese
Dichtungsbeschichtungen, die auf der Dichtungseinrichtung
oder um die Dichtungseinrichtung herum angeordnet sind,
nicht nach außen. Außerdem wird ein Leck für ein Fluid um
die Fluidöffnung herum im wesentlichen verhindert.
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Die Abstützungseinrichtung ist eine Sicke, die einen
Oberflächendruck liefert, welcher größer ist als der
Oberflächendruck der Dichtungseinrichtung, wenn die Dichtung
eingespannt ist. Die Dichtungseinrichtung kann auch eine
Sicke sein, die in einer der Platten einstückig eingebaut
oder eingeformt ist. Weiterhin erstreckt sich die Sicke
für die Abstützungseinrichtung kurvenförmig entlang der
Sicke der Dichtungseinrichtung. Die Sicken für die
Abstützungseinrichtung und für die Dichtungseinrichtung können
an derselben Platte oder an verschiedenen Platten
angeordnet sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der
Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:
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Fig. 1 einen Teilgrundriß einer ersten Ausführungsform
einer Stahl-Laminatdichtung der Erfindung;
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Fig. 2A einen vergrößerten perspektivischen Schnitt
entlang der Linie 2-2 in der Fig. 1;
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Fig. 2B einen perspektivischen Schnitt ähnlich der Fig.
2A;
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Fig. 3 einen Erläuterungsschnitt zur Veranschaulichung
einer Dichtung in einem zusammengedrückten Zustand; und
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Fig. 4 einen vergrößerten perspektivischen Schnitt,
ähnlich wie Fig. 2A, um eine zweite Ausführungsform einer
Stahl-Laminatdichtung der Erfindung zu veranschaulichen.
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In den Fig. 1 und 2A ist eine erste Ausführungsform A
einer Stahl-Laminatdichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Die Dichtung A ist eine
Zylinderkopfdichtung und umfaßt Zylinderöffnungen Hc, Wasseröffnungen
Hw, Ölöffnungen Ho, Bolzenöffnungen Hb usw., wie bei der
herkömmlichen Dichtung.
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In der Dichtung A sind Bereiche um die Zylinderöffnungen
Hc herum durch eine geeignete Dichtungseinrichtung
abgedichtet. Da jedoch die Dichtungseinrichtung für die
Zylinderöffnungen Hc nicht der Gegenstand der vorliegenden
Erfindung ist, wird die Dichtungseinrichtung für die
Zylin
deröffnungen Hc nicht erklärt. Es kann eine beliebige
Dichtungseinrichtung für die Zylinderöffnungen Hc
verwendet werden.
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Weiterhin sind in den unten beschriebenen
Ausführungsformen Bereiche um die Wasseröffnungen Hw herum und um die
Ölöffnungen Ho herum durch Sicken abgedichtet. Diese
Sicken werden vorzugsweise verwendet, es ist jedoch auch
möglich, eine beliebige andere Dichtungseinrichtung um die
Wasseröffnungen Hw herum und um die Ölöffnungen Ho zu
verwenden.
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Gemäß der Darstellung in der Fig. 2A umfaßt die Dichtung
A eine obere Platte A10, eine mittlere Platte A11 und eine
untere Platte A12, welche dieselbe Konfiguration haben und
sich über die gesamte Fläche der Dichtung A erstrecken.
Die mittlere Platte All ist zwischen der oberen Platte A10
und der unteren Platte A12 angeordnet und umfaßt eine
Sicke A11a um die Wasseröffnung Hw herum, um eine Abdichtung
um diese Öffnung herum zu erreichen.
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Die mittlere Platte All umfaßt weiterhin eine Sicke A11b,
die zwischen der Sicke A11a und einem Rand A11c angeordnet
ist. Die Sicke A11b ist allgemein entlang der Sicke A11a
gekrümmt und ist teilweise außerhalb der Sicke A11a
angeordnet, und zwar dem Rand A11c zugewandt. Die Höhe der
Sicke A11b ist größer als diejenige der Sicke A11a, um
einen größeren Oberflächendruck als denjenigen der Sicke
A11a zu erzeugen, wenn die Dichtung A eingespannt wird.
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Wie klar aus der Fig. 3 ersichtlich ist, wenn die
Dichtung A zwischen einem Zylinderkopf X und einem
Zylinderblock Y angeordnet und eingespannt ist, werden die Sicken
A11a und A11b zusammengedrückt. Die Sicke A11a dichtet um
die Wasseröffnung Hw herum ab, und die Sicke A11b trägt
die Sicke A11a zum Teil. Die Sicke A11b liefert einen
Oberflächendruck P&sub1;, welcher größer ist als der
Oberflä
chendruck P&sub2; in der Sicke A11a. Dies führt zu dem
Ergebnis. daß ein Teil der Sicke A11a in der Nähe der Sicke
A11b oder in der Nähe des Randes A11c durch die Sicke A11b
gestützt wird.
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Wenn die Maschine betrieben wird, vibriert die Maschine.
Insbesondere vibrieren die Randbereiche einer
Zylinderkopfdichtung sehr stark. Als Ergebnis der Vibration wird
die Dichtungseinrichtung in der Nähe der Randbereiche der
Zylinderkopfdichtung geschwächt. Da die
Zylinderkopfdichtung hohen Temperaturen ausgesetzt wird, besteht auch die
Gefahr, daß die Zylinderkopfdichtung beschädigt wird.
Insbesondere dann, wenn die Dichtungsbeschichtungen auf oder
zwischen den Platten angeordnet sind, können diese
Dichtungsbeschichtungen, welche auf der Dichtungseinrichtung
oder um die Dichtungseinrichtung herum angeordnet sind,
unter dem Einfluß der Vibration und der hohen Temperaturen
brechen oder nach außen fließen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Sicke A11b
zwischen dem Rand A11c und der Sicke A11a ausgebildet, und
sie trägt oder stützt einen Teil des Dichtungsdruckes,
welcher auf den Wulst A11a wirkt. Deshalb wird auch dann,
wenn die Dichtung A über eine längere Zeit in Betrieb ist,
die Sicke A11a nicht wesentlich durch die Vibration der
Maschine beschädigt. Es wird insbesondere eine Kriech-
Relaxation der Sicke A11a im wesentlichen verhindert. Für
den Fall, daß gemäß Fig. 2B eine Dichtungsbeschichtung
A13 auf der Sicke A11a oder um diese Sicke herum
ausgebildet ist, kann gleichwohl die Dichtungsbeschichtung nicht
brechen oder aus dem Bereich der Sicke A11a heraus
fließen. Selbst dann, wenn die Dichtungsbeschichtung aus dem
Bereich der Sicke A11a heraus fließt, verhindert die Sicke
A11b das Fließen der Dichtungsbeschichtung über die Sicke
hinaus. Folglich kann eine Dichtung um die Wasseröffnung
Hw herum sicher herbeigeführt werden.
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Die Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform B einer
Stahl-Laminatdichtung gemäß der Erfindung. Die Dichtung B
umfaßt eine obere Platte B10, eine mittlere Platte B11 mit
einer Sicke B11a und eine untere Platte B12, wie bei der
Dichtung A. Bei der Dichtung B hat jedoch die mittlere
Platte B11 keine Sicke zwischen einem Rand B11c und der
Sicke B11a. Stattdessen ist die Platte B10 mit einer Sicke
B10a ausgestattet, welche zwischen dem Rand B11c und der
Sicke B11a angeordnet ist, wenn die Dichtung B
zusammengebaut ist. Die Sicke B10a ist teilweise entlang der Sicke
B11a gekrümmt.
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Die Höhe der Sicke B10a ist größer als die Höhe der Sicke
B11a, und die Dicke der Platte B10 ist größer als
diejenige der Platte B11, so daß dann, wenn die Dichtung B
eingespannt wird, die Sicke B10a einen Oberflächendruck
liefert, der größer ist als derjenige der Sicke B11a. Deshalb
trägt die Sicke B10a denjenigen Druck zum Teil, der beim
Einspannen auf die Sicke B11a wirkt, so daß dadurch die
Sicke B11a geschützt wird. Die Härte der Platte B10 kann
größer sein als diejenige der Platte B11. Die Dichtung B
arbeitet wie die Dichtung A.
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In der vorliegenden Erfindung ist die Stützeinrichtung in
der Nähe der Dichtungseinrichtung auf einem vorgegebenen
Abstand von dem Dichtungsrandbereich angeordnet. Wenn die
Maschine betrieben wird, wird daher die Vibration der
Dichtung in dem Randbereich bedeutend vermindert. Ein
Ergebnis dieser Anordnung besteht darin, daß eine Kriech-
Relaxation der Dichtungseinrichtung im wesentlichen
verhindert wird. Für den Fall, daß Dichtungsbeschichtungen
auf oder zwischen den Platten angeordnet sind, werden
diese Dichtungsbeschichtungen, die auf der
Dichtungseinrichtung oder um die Dichtungseinrichtung herum angeordnet
sind, durch die Vibration der Dichtung nicht brechen oder
nach außen fließen. Insbesondere fließen die
Dichtungsbe
schichtungen nicht über den Bereich der Stützeinrichtung
hinaus.
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Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die besonderen
Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und erläutert
wurde, dient die Erläuterung nur zur Veranschaulichung,
und es wird die Erfindung nur durch die beigefügten
Ansprüche begrenzt.