DE69212687T2

DE69212687T2 - Metallaminatdichtung für Motor mit offenem Deck

Info

Publication number: DE69212687T2
Application number: DE69212687T
Authority: DE
Inventors: Tsunekazu Udagawa
Original assignee: Ishikawa Gasket Co Ltd
Current assignee: Ishikawa Gasket Co Ltd
Priority date: 1991-04-05
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2012-04-01
Also published as: DE69212687D1; EP0509672A1; JPH04117958U; JP2538187Y2; EP0509672B1; ES2090503T3; US5215316A

Description

Hintergrund der Erfindung und Erklärung zur zugehörigen Technik

Die Erfindung betrifft eine Metallaminat-Zylinderkopfdichtung für einen Motor mit nach oben offenen Wasserkanälen.
Ein Kraftfahrzeugmotor wurde so entwickelt, daß er eine hohe Leistung mit geringem Gewicht aufweist. Um diesem Erfordernis zu entsprechen, wurde ein Zylinderblock aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, und in manchen Fällen durch Kokillenguß so gebildet, daß er nach oben offene Wasserkanäle aufweist, so daß der gegossene Zylinderblock mühelos aus der Kokille entfernt werden kann.
Ein Beispiel eines Zylinderblocks 10 mit nach oben offenen Wasserkanälen ist in Fig. 1 gezeigt. Der Zylinderkopf 10 ist einstückig als eine einzige Einheit ausgebildet und umfaßt Zylinderwände 12, um hierin Zylinderbohrungen 11 zu begrenzen, sowie einen äußeren Rahmen oder Hauptkärper 13. Die Zylinderwände 12 sind an Verbindungsabschnitten 14 miteinander verbunden. Die Zylinderwände 12 sind auch mit dem äußeren Rahmen 13 an Bodenabschnitten 14' hiervon verbunden und bilden zwischeneinander einen Raum 15. Kühlflüssigkeit oder -wasser läuft durch den Raum 15 zum Kühlen der Zylinderbohrungen 11 um.
Der äußere Rahmen 13 umfaßt Schraubenbohrungen 16 zur Verbindung mit einem Zylinderkopf (nicht gezeigt). Es ist auch eine Ölbohrung 17 im äußeren Rahmen 13 für den Ölumlauf gebildet. Wie in Fig. 2 gezeigt, können Zylinderbuchsen 18 im Inneren der Zylinderwände 12 eingebaut sein.
Um einen Motor mit nach oben offenen Wasserkanälen abzudichten, wird eine Dichtung 20 benutzt. Die Dichtung 20 ist aus einem oberen Blech 21, einem mittleren Blech 22 und einem unteren Blech 23 gebildet. Das obere Blech 21 umfaßt eine Wasserbohrung 21a, einen gekrümmten Abschnitt 21b, um die Zylinderbohrung 11 festzulegen, und einen Flansch 21c. Das mittlere Blech 22 umfaßt eine Wasserbohrung 22a sowie Sicken 22b, 22c, die sich längs des Raums 15 erstrecken, um an den Seitenabschnitten des Raums 15 abzudichten. Das untere Blech 23 umfaßt eine Wasserbohrung 23a sowie eine Sicke 23b, die sich rund um die Zylinderbohrung 11 erstreckt, um rund um diese abzudichten. Der Oberbegriff des Anspruchs 1 beruht auf einem Stand der Technik, wie er in Fig. 2 abgebildet ist.
In der herkömmlichen Dichtung 20 können Beschichtungen auf den gesamten Außenoberflächen der Dichtung zum Abdichten und zum Ausfüllen kleiner Kratzer ausgebildet sein, die am Zylinderblock und am Zylinderkopf ausgebildet sind. Ferner können weiche Abdichtbeschichtungen auf den gesamten Oberflächen des mittleren Blechs ausgebildet sein, um Flüssigkeit daran zu hindern, aus dem Raum zwischen den Blechen zu strömen.
Falls jedoch die weiche Abdichtbeschichtung auf den gesamten Außenoberflächen des mittleren Blechs gebildet ist, kann ein Teil der Beschichtung, der an den Sicken ausgebildet ist, verschlissen werden oder zu Bruch gehen, weil die Zylinderwand 12 heftig vibriert.
Im US-Patent Nr. 4 968 045 ist ein Blech zum Bilden einer Dichtung so ausgebildet, daß ein Teil des Bleches zur Berührung mit Kühlflüssigkeit keine Abdichtbeschichtung aufweist.
Als Ergebnis tritt die Abdichtbeschichtung nicht in die Kühlflüssigkeit ein, und demzufolge wird ein Verstopfen des Wasserumlaufsystems eines Motors verhindert.
Bei dem Motor mit nach oben offenen Wasserkanälen vibrieren die Zylinderwände heftig, so daß, wenn eine Beschichtung an der Zylinderwand ausgebildet ist, die Beschichtung verschleißen oder zu Bruch gehen kann. Keine der Dichtungen aus dem Stand der Technik löst dieses Problem.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Metallaminatdichtung für einen Motor mit nach oben offenen Wasserkanälen vorzusehen, worin ein Bereich rund um eine Wasserbohrung zuverlässig abgedichtet ist.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Metallaminatdichtung vorzusehen, wie sie oben vermerkt ist, die mühelos und wirtschaftlich hergestellt werden kann.
Weitere Ziele und Vorzüge der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung ersichtlich.

Zusammenfassung der Erfindung

In der vorliegenden Erfindung ist eine Metallaminat-Zylinderkopfdichtung vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, in einen Motor eingebaut zu werden, der einen Zylinderblock mit nach oben offenen Wasserkanälen aufweist, wobei der genannte Zylinderblock eine Anzahl von Zylinderwänden aufweist, um die Zylinderbohrungen festzulegen, einen Hauptkörper und einen Wasserkanal, der die Zylinderwände im Inneren des Hauptkörpers umgibt, und wobei die genannte Dichtung folgende Merkmale aufweist:
ein erstes und zweites Metallblech, die sich im wesentlichen über die gesamte Fläche des Motors erstrecken, sowie ein drittes Metallblech, das zwischen dem ersten und zweiten Metallblech gelegen ist, und wobei die genannte Dichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß
das genannte dritte Metallblech ein dünnes Metallblech aufweist, das dünner ist als das erste und zweite Metallblech, und daß das dritte Metallblech bei Benutzung nur oberhalb des Hauptkörpers außerhalb der Zylinderwände so angeordnet ist, daß dann, wenn die Dichtung angezogen wird, ein hoher Oberflächendruck auf dem Hauptkörper außerhalb des Wasserkanals gebildet wird, um hierdurch außerhalb des Wasserkanals zuverlässig abzudichten.
Die Dichtung umfaßt ferner eine Anzahl erster Dichtungsmittel oder innerer Sicken, die an den Zylinderwänden angeordnet sind, um rund um die Zylinderbohrungen abzudichten, und zweiter Dichtungsmittel oder einer äußeren Sicke, die am Hauptkörper angeordnet ist, um den Wasserkanal zur Dichtung rund um diesen zu umgeben. Eine andere Sicke kann an den Zylinderwänden ausgebildet sein, um den Wasserkanal zwischen den beiden Sicken zu umgeben. Bevorzugt ist das dünne Metallblech außerhalb der äußeren Sicke angeordnet.
Falls eine weiche Beschichtung auf der gesamten Oberfläche des mittleren Blechs gebildet ist, berühren die inneren Sicken, die an der Zylinderwand angeordnet sind, die weiche Beschichtung. Da die Zylinderwände nicht zuverlässig von den Schrauben gehalten sind, wenn der Motor betrieben wird, vibrieren die Zylinderwände heftig. Als Ergebnis verschleißt die weiche Beschichtung, die über den Zylinderwänden angeordnet ist, und veranlaßt dort eine Leckage.
In der vorliegenden Erfindung ist das dünne Metallblech am Hauptkörper angeordnet, nicht an den Zylinderwänden. Deshalb wird, selbst wenn die Zylinderwände heftig vibrieren, das dünne Metallblech nicht von der Vibration beeinträchtigt. Das dünne Metallblech erhöht auch den Oberflächendruck am Hauptkörper. Deshalb ist die Leckage von Wasser aus dem Wasserkanal verhindert.
Falls ferner das dünne Metallblech am Hauptkörper angeordnet ist, kann, wenn die Dichtung festgezogen wird, der Oberflächendruck am Hauptkörper erhöht werden, ohne daß man den Oberflächendruck beeinträchtigt, der auf die Zylinderwände aufgebracht wird. Das Gleichgewicht der Oberflächendrücke, die auf den Hauptkörper und die Zylinderwände aufgebracht werden, kann nämlich durch Auswählen der Dicke des dünnen Metallblechs gesteuert werden.
Ferner wird, wenn das dünne Metallblech auf der Seite der Sicke angeordnet ist, der Oberflächendruck auf die Sicke verringert werden, weil das dünne Metallblech als ein Oberflächendruck-Regulierblech wirksam ist. Wenn andererseits das dünne Metallblech auf der gegenüberliegenden Seite der Sicke angeordnet ist, wird der Oberflächendruck der Sicke nicht vom dünnen Metaliblech geändert. Allerdings wird das Gleichgewicht der Oberflächendrücke am Hauptkörper und den Zylinderwänden durch das dünne Metallblech geändert.
Falls gewünscht, kann eine weiche Abdichtbeschichtung auf der einen oder beiden Seiten des dünnen Metallblechs ausgebildet sein. In diesem Fall darf die weiche Abdichtbeschichtung nicht den Wasserkanal freilegen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht eines Motorblocks mit nach oben offenen Wasserkanälen;
Fig. 2 ist ein perspektivisch dargestellter Schnitt einer herkömmlichen Dichtung, die an einem Motorblock eingebaut ist;
Fig. 3 ist eine Perspektivansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Dichtung der vorliegenden Erfindung, worin Teile der Dichtung teilweise abgeschnitten sind;
Fig. 4 ist eine Perspektivansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Dichtung, worin die Dichtung am Motorblock eingebaut ist;
Fig. 5 ist eine Draufsicht auf einen Teil eines mittleren Blechs der Dichtung, die in Fig. 4 gezeigt ist; und
Fig. 6 ist ein Schnitt eines dritten Ausführungsbeispiels der Dichtung der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Es wird auf Fig. 3 Bezug genommen; eine Dichtung A der Erfindung ist gezeigt. Die Dichtung A ist so ausgebildet, daß sie an einem Motor 10 angebracht werden kann, wie er in Fig. 1 gezeigt ist.
Die Dichtung A ist aus einem oberen Blech A30, einem mittleren Blech A31 und einem unteren Blech A32 gebildet. Das obere Blech A30 umfaßt eine Anzahl von Wasserbohrungen A30a, gekrümmte Abschnitte A30b zum Festlegen der Zylinderbohrungen 11 sowie Flansche A30c (nicht gezeigt).
Das mittlere Blech A31 umfaßt eine Anzahl von Wasserbohrungen A31a (nicht gezeigt), eine Sicke A31b und eine Sicke A31c. Die Sicke A31b ist über den Zylinderwänden 12 gelegen und erstreckt sich längs des Raumes 15 für Kühlwasser. Die Sicke A31c ist oberhalb des Rahmens 13 gelegen und erstreckt sich längs der Außenseite des Raumes 15. Wenn die Dichtung A festgezogen wird, dann sorgen die Sicken A31b, A31c für einen Oberflächendruck zum Abdichten rund um den Raum 15.
Das untere Blech A32 umfaßt eine Anzahl von Wasserbohrungen A32a sowie Sicken A32b, um rund um die Zylinderbohrungen 11 abzudichten. Die Sicke A32b ist über dem Flansch des oberen Blechs A30 gelegen.
Die Dichtung A umfaßt ferner ein dünnes Metallblech A33, das über dem mittleren Blech A31 außerhalb der Sicke A31c gelegen ist. Das dünne Metallbiech A33 sorgt für einen Oberflächendruck am Rahmen 13, wenn die Dichtung A festgezogen ist. In der Dichtung A sind auch Schraubenbohrungen 16' und eine Ölbohrung 17' ausgebildet.
In der Dichtung A liegt die Dicke des dünnen Metallblechs A33 zwischen 0,02-0,15 mm, und das dünne Metallblech kann aus jeder Art von Metallen für die Dichtung hergestellt werden. Andere Bleche können Dicken zwischen 0,15-0,3 mm aufweisen.
Wenn die Dichtung A zwischen dem Zylinderblock 10 und einem Zylinderkopf (nicht gezeigt) gelegen ist und festgezogen wird, dann werden die Sicken A32b zusammengedrückt, um rund um die Zylinderbohrungen 11 abzudichten, und die Sicken A31b, A31c werden zusammengedrückt, um rund um den Raum 15 abzudichten. Da das dünne Metallblech A33 an dem mittleren Blech A31 angeordnet ist, wird am Rahmen 13 ein hoher Oberflächendruck ausgebildet. Deshalb ist die Leckage von Wasser aus dem Raum 15 im wesentlichen verhindert.
In der Dichtung A ist das dünne Metallblech A33 oberhalb des mittleren Blechs A31 außerhalb der Sicke A31c gelegen. Deshalb wirkt das Metallblech A33 als ein Oberflächendruck-Regulierblech für die Sicken A31b, A31c, A32b. Wenn die Dichtung A festgezogen wird, kann deshalb der Oberflächendruck am Rahmen 13 und den Zylinderwänden 12 sowie deren Gleichgewicht durch Auswählen der Dicke des dünnen Metallblechs A33 gesteuert werden.
Falls das dünne Metallblech A33 unter dem mittleren Blech A31 gelegen ist, hat das Metallblech A33 auch Auswirkungen auf den Oberflächendruck für die Sicken A31b, A31c, A32b.
Deshalb trägt das dünne Metallblech A33 zum Abdichten rund um den Wasserkanal bei. Es können auch die Oberflächendrücke, die an den Sicken oder den Zylinderwänden ausgebildet werden, ordnungsgemäß durch Auswahl der Dicke des dünnen Metallblechs A33 gesteuert werden.
Falls ferner die Dicke oder Härte des mittleren Blechs A31 und des unteren Blechs A32 geändert werden, können die Oberflächendrücke, die an den Sicken A31b, A31c und an der Sicke A32b ausgebildet werden, gesteuert werden. Die gewünschten Oberflächendrücke sind an den Sicken A31b, A31c, A32b gebildet.
Die Fig. 4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel B der Dichtung der Erfindung. Die Dichtung B umfaßt ein oberes Blech B30 mit Wasserbohrungen B30a, gekrümmten Abschnitten B30b und Flanschen B30c, ein mittleres Blech B31 mit Wasserbohrungen B31a und ein unteres Blech B32 mit Wasserbohrungen B32a wie in der Dichtung A.
In der Dichtung B ist das mittlere Blech B31 mit einer geneigten Wand oder Prägung B31c versehen, die über dem Rahmen 13 liegt, aber das mittlere Blech B31 weist keine Sicke an der Zylinderwand 12 auf. Auch das untere Blech B32 weist keine Sicke an der Zylinderwand 12 auf, und stattdessen ist ein Drahtring B34 zur Abdichtung rund um die Zylinderbohrung angebracht.
Ferner ist ein dünnes Metallblech B33 mit einer weichen Beschichtung B33a am mittleren Blech B31 angeordnet. Die weiche Beschichtung B33a kann ein Siliconharz, Fluorharz, Silicongummi, Fluorgummi, Nitrilkautschuk usw. sein.
In der Dichtung B ist die Breite der Zylinderwand 12 verhältnismäßig schmal ausgebildet. Deshalb ist der Drahtring B34 oberhalb der Zylinderwand 12 angebracht. Der Drahtring B34 und die Prägung B31c können zuverlässig rund um die Zylinderbohrungen und den Wasserkanal herum abdichten.
In der Dichtung B ist, da die weiche Beschichtung B33a am dünnen Metallblech B33 ausgebildet ist, die Abdichtung zwischen den Blechen B30, B33 verbessert. Die Beschichtung B33a kann auf beiden Seiten des dünnen Metallblechs B33 ausgebildet sein. Auch in der Dichtung B kann das dünne Metallblech B33 unter dem mittleren Blech B31 ausgebildet sein. Die Dichtung B ist wirksam wie die Dichtung A.
Fig. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel C der Dichtung der Erfindung. Die Dichtung C umfaßt ein oberes Blech C30 mit Wasserbohrungen C30a, gekrümmten Abschnitten C30b und Flanschen C30c, ein dünnes Metallblech C33 und ein unteres Blech C32 mit Wasserbohrungen C32a mit Sicken C32b, C32c.
In der Dichtung C sind der Flansch C30c und die Sicke C32b an der Zylinderwand 12 angeordnet, um rund um die Zylinderbohrung abzudichten, und die Sicke C32c ist am Rahmen 13 angeordnet. Die Wasserbohrungen werden zuverlässig von den Sicken C32b, C32c abgedichtet. Die Dichtung C ist wirksam wie die Dichtung A.
In der vorliegenden Erfindung ist das dünne Metallblech zwischen den Blechen angeordnet und oberhalb des Rahmens und außerhalb der Zylinderwand gelegen. Wenn deshalb die Dichtung festgezogen wird, wird der Oberflächendruck der Dichtung oberhalb des Rahmens so erhöht, daß außerhalb des Wasserkanals eine Abdichtung stattfindet. Da das dünne Metallblech nicht oberhalb der Zylinderwände ausgebildet ist, beeinträchtigt es, selbst wenn die Zylinderwände heftig vibrieren, nicht die Abdichtung außerhalb des Wasserkanals.
Ferner können die Oberflächendrücke am Rahmen und den Zylinderwänden mühelos durch Auswahl der Dicke des dünnen Metallblechs gesteuert werden. Es können auch die Oberflächendrücke der Sicken rund um die Zylinderbohrung und den Wasserkanal mühelos gesteuert werden.

Claims

1. Metallaminat-Zylinderkopfdichtung (A; B; C), die dazu eingerichtet ist, in einen Motor eingebaut zu werden, der einen Zylinderblock (10) mit nach oben offenen Wasserkanälen aufweist, wobei der genannte Zylinderblock eine Anzahl von Zylinderwänden (12) aufweist, um die Zylinderbohrungen (11) festzulegen, einen Hauptkörper (13) und einen Wasserkanal (15), der die Zylinderwände im Inneren des Hauptkörpers umgibt, und wobei die genannte Dichtung folgende Merkmale aufweist:

ein erstes und zweites Metallblech (A30, A32; B30, B32; C30, C32), die sich im wesentlichen über die gesamte Fläche des Motors erstrecken, sowie ein drittes Metallblech, das zwischen dem ersten und zweiten Metallblech gelegen ist, und wobei die genannte Dichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß

das genannte dritte Metallblech ein dünnes Metallblech (A33; B33; C33) aufweist, das dünner ist als das erste und zweite Metallblech, und daß das dritte Metallblech bei Benutzung nur oberhalb des Hauptkörpers (13) außerhalb der Zylinderwände (12) so angeordnet ist, daß dann, wenn die Dichtung angezogen wird, ein hoher Oberflächendruck auf dem Hauptkörper außerhalb des Wasserkanals (15) gebildet wird, um hierdurch außerhalb des Wasserkanals zuverlässig abzudichten.

2. Dichtung nach Anspruch 1, worin das genannte Metallblech (A33; B33; C33) sich außerhalb des Wasserkanals (15) zu dessen vollständiger Umrundung erstreckt.

3. Dichtung nach entweder Anspruch 1 oder Anspruch 2, ferner mit einer Anzahl erster Dichtungsmittel (A32b; B34; C30c, C32b), die an den Zylinderwänden angeordnet sind, um rund um die Zylinderbohrungen abzudichten, und mit zweiten Dichtungsmitteln (A31c; B31c; C32c), die am Hauptkörper (13) angeordnet sind, um den Wasserkanal (15) zur Abdichtung rund um diesen zu umgeben, wobei das genannte Metallblech (A33; B33; C33) außerhalb der zweiten Dichtungsmittel angeordnet ist.

4. Dichtung (A; B) gemäß irgendeinem vorangehenden Anspruch, ferner mit einem dritten Metallblech (A31; B31), das zwischen dem ersten (A30; B30) und zweiten (A32; B32) Metallblech gelegen ist, wobei das genannte Metallblech die eine der Außenoberflächen des dritten Metallblechs berührt.

5. Dichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, ferner mit einer Abdichtungsbeschichtung (B33a), die an mindestens einer Oberfläche des Metallblechs ausgebildet ist, ohne dem Wasserkanal ausgesetzt zu sein, um zwischen den Blechen abzudichten.

6. Dichtung (A, B) nach entweder Anspruch 4 oder Anspruch 5, worin das genannte erste Blech (A30; B30; C30) einen Hauptabschnitt, gekrümmte Abschnitte (A30b, B30b, C30b) umfaßt, die sich vom Hauptabschnitt aus so erstrecken, daß sie an den Zylinderwänden (12) angeordnet sind, um die jeweiligen Zylinderbohrungen (11) zu umgeben, sowie Flansche (A30c; B30c; C30c) umfaßt, die sich von den jeweiligen gekrümmten Abschnitten in den Richtungen von den jeweiligen Zylinderbohrungen weg erstrecken, wobei das genannte zweite Blech unter dem Hauptabschnitt des ersten Blechs angeordnet ist und innere Kantenabschnitte aufweist, die oberhalb der jeweiligen Flansche sitzen, und wobei das genannte Metallblech zwischen dem Hauptabschnitt des ersten Blechs und dem dritten Blech gelegen ist, ohne eine Laminierung der Flansche zu bilden.

7. Dichtung nach Anspruch 6, worin die genannten ersten Dichtungsmittel eine innere Sicke (A32b) sind, und die genannten zweiten Dichtungsmittel eine äußere Sicke (A31c) sind.

8. Dichtung nach Anspruch 7, worin die genannte innere Sicke (A32b) am zweiten Blech ausgebildet ist, und die genannte äußere Sicke (A31c) am dritten Blech ausgebildet ist.

9. Dichtung nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 6, worin die genannten ersten Dichtungsmittel ein Drahtring (B34) sind und die genannten zweiten Dichtungsmittel eine Ausbauchung bzw. Prägung (B31c) sind, die am dritten Blech ausgebildet ist.

10. Dichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, worin die Dicke des genannten Metallblechs von 0,02 bis 0,15 mm beträgt.