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    • 专利摘要:
    Einemultifunktionale Dichtung (1), die zwischen zwei Objekten (5, 6)angeordnet ist, die einen abzudichtenden Raum (52) einschließen, weistfolgendes auf: eine leitfähigeMetallgrundplattenschicht (2), eine Isolierschicht (3), die integralauf die obere und die untere Oberfläche der leitfähigen Metallgrundplattenschicht (2)laminiert ist, und eine Mikrodichtungs-Überzugsschicht (4), die aufdie äußere Oberfläche derIsolierschicht (3) aufgebracht ist. Eine ringförmige Wulstausbildung (12)ist um eine dem Raum (52) entsprechende Öffnung herum ausgebildet, undwenn die Dichtung (1) zwischen den beiden zu integrierenden Objekten(5, 6) angeordnet ist, weist das eine Ende (21) der leitfähigen Metallgrundplattenschicht(2) zur Innenseite des Raums (52) und ihr anderes Ende (22) istnach außenexponiert.
    公开号:DE102004016695A1
    申请号:DE200410016695
    申请日:2004-04-05
    公开日:2004-12-23
    发明作者:Kenji Matsumoto；Eiji Tomita；Sadami Yoshiyama
    申请人:Uchiyama Manufacturing Corp；
    IPC主号:F02F11-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine multifunktionale Dichtung oder Mehrfunktionsdichtung,die zwischen zwei Objekten angeordnet ist, die einen abzudichtendenRaum haben, etwa zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylirderblockeines Motors, um dadurch Zwischenräume abzudichten, wobei dieDichtung imstande ist, solche Räumeabzudichten und Temperatur, Druck, Verbrennungsbedingungen (Verbrennungszeitpunkt),Vibrationen, ferner die Dichte, die Konzentration, die Komponenteeines Gases oder einer Flüssigkeitin einem solchen Raum in elektrische Signale umzuwandeln, die herausgeführt werden können; dabeiist die Dichtung außerdemimstande, eine zusätzlicheEnergie fürdie Verbrennung zu liefern.
    [0002] Esist bereits eine Dichtung bekannt, in der ein mantel- oder sondenartigerDetektierkörperisoliert und darin eingebettet ist, und eine solche Dichtung istunter Druck zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderblockangeordnet, um die Ausbreitung der Zündung in der Brennkammer einesKraftfahrzeugmotors und dergleichen direkt zu detektieren. (Beispielsweisewird eine solche Dichtung in der JP-A-63-66431 und der JP-A-04-308339 vorgeschlagen und beschrieben.) Diese Art von Dichtung, undzwar eine Dichtung, in die ein Ionensensor eingebettet ist, wirdunter Druck zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock angeordnet,um als Dichtung eine inhärenteAbdichtfunktion zu erzielen.
    [0003] Dasvorderste Ende der Elektrode des Ionensensors ist der Brennkammerzugewandt, und der Sensor ist so ausgebildet, daß er Verbrennungsbedingungenin der Brennkammer dadurch detektiert, daß er die Änderung des Stroms in dem Augenblick mißt, in demeine in der Brennkammer erzeugte Flamme das Ende der Elektrode erreicht, wennzwischen der Elektrode und dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock,die jeweils geerdet sind, eine Spannung angelegt wird.
    [0004] Einsolcher Ionensensor ist in die Dichtung eingebettet, die unter Druckzwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock angeordnet ist,so daß dieEinbauposition des Ionensensors nicht beschränkt ist und die Verbrennungsbedingungenin einem bestimmten Bereich präzisedetektiert werden können.Daher ist zu erwarten, daß einesolche Dichtung auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugmotoren usw. inZukunft realisiert und verwendet wird.
    [0005] Diein der JP-B-06-84785 angegebene Dichtung ist keine Dichtung, indie ein Ionensensor eingebettet ist, sondern ist so aufgebaut, daß auf dieOberflächeeiner Metallplatte eine Verbundschicht aufgebracht ist, die einBasisfasermaterial, ein Kautschukmaterial, an anorganisches Füllmaterialoder dergleichen aufweist. Diese Dichtung wird für eine Brennkraftmaschine ingroßemUmfang und in verschiedenen Ausführungsartenverwendet, weil sie einen überlegenenDichtungswirkungsgrad und Wärmewiderstandzeigt, die erreicht werden durch eine Verstärkungsfunktion der Metallplatte,ein Verschieben des Kautschukmaterials durch das Basisfasermaterial,eine Ablösehemmfunktionusw.
    [0006] Wenneine solche Dichtung, in die ein Ionensensor eingebettet ist, wieoben beschrieben, unter Druck zwischen dem Zylinderkopf und demZylinderblock angeordnet wird, ist es notwendig, die Abdichtfunktionfür einGas um eine Zylinderbohrung herum dadurch aufrechtzuhalten, daß der Einstelldruckan der oberen und der unteren Oberfläche der Dichtung erhöht wird.
    [0007] Wennman jedoch versucht, den Einstelldruck der herkömmlichen Dichtung zu erhöhen, tritt einRiß unddergleichen in der Dichtung (der Dichtungsisolierschicht) auf, diemit der oberen Oberflächeund der unteren Oberflächeeiner mantel- oder sondenartigen Elektrode des Ionensensors, derin die Dichtung eingebettet ist, in Kontakt ist, und zwar wegender Dicke der Elektrode, was zu dem Problem führt, daß die erforderliche Abdichtfähigkeitfür den Ionensensornicht sichergestellt ist.
    [0008] Einsolcher Riß kannalso dadurch verhindert werden, daß die Elektrode des Ionensensorsmöglichstschmal oder dünngemacht wird. Bei einer solchen schmalen Elektrode kann deren vorderstes Endeauf der Seite der Brennkammer durch Entzünden zum Schmelzen kommen,und der Motor kann zerstörtwerden aufgrund von Vor- oder Frühzündungserscheinungen,die dadurch verursacht werden, daß das vorderste Ende sich ineine Zündquelle verwandelt.
    [0009] EineDichtung, in die ein Ionensensor eingebettet ist (Durchgangstüllentyp),wobei die mantel- oder sondenartige Elektrode, wie oben erwähnt, als Ionensensorverwendet wird, weist ferner das Problem auf, daß ihre Herstellungskosten hochsind, weil der Ionensensor als Teil gefertigt wird, das fakultativ aneiner Dichtung angebracht wird.
    [0010] EineDichtung, die eine Metallplatte verwendet, wie in der JP-B-06-084785angegeben ist, hat gute Abdichtfähigkeitund guten Wärmewiderstand, undes gibt aufgrund der Verstärkungsfunktionvon einem Basisfasermaterial kein Problem des Auftretens eines Rissesin der Verbundschicht. Dabei ist jedoch die elektrische Leitfähigkeitdes Metallflächenkörpers unddie elektrische Isolierfähigkeitder Verbundschicht nicht berücksichtigt,so daß einesolche Dichtung bisher nicht als Dichtung mit Ionensensorfunktionverwendet wird.
    [0011] Dievorliegende Erfindung wird vorgeschlagen, um die angesprochenenProbleme zu lösen,und es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Mehrfunktionsdichtunganzugeben, deren Abdichtfähigkeitbevorzugt erhalten bleibt, bei der die erwähnten Risse und dergleichennicht verursacht werden, bei der die elektrische Information indem abzudichtenden Raum bevorzugt in Form elektrischer Signale herausführbar ist,eine elektrische Operation in dem abzudichtenden Raum möglich ist,und bei der eine weitere Universalfunktion zur Steuerung einer Brennkraftmaschineund anderer Vorrichtungen, die mehrere Arten von Abdichtung erfordern,erzielbar ist.
    [0012] Gemäß einemersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Mehrfunktionsdichtungangegeben, die zwischen zwei Objekten angeordnet ist, die einenabzudichtenden Raum einschließen;die Dichtung weist folgendes auf: eine leitfähige Metallgrundplattenschicht,eine Isolierschicht, die integral auf die obere und die untere Oberfläche derleitfähigenMetallgrundplattenschicht laminiert ist, und eine Mikrodichtungsüberzugsschicht,die auf die äußere Oberfläche derIsolierschicht aufgebracht ist.
    [0013] Umeine Öffnungherum, die dem Raum entsprechend geformt ist, wird eine ringförmige Wulstausbildungvorgesehen, und wenn die Dichtung zwischen den beiden zu integrierendenObjekten angeordnet ist, weist ein Ende der leitfähigen Metallgrundplattenschichtzur Innenseite des Raums, und ihr anderes Ende ist nach außen exponiert.
    [0014] Gemäß einemzweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die leitfähige Metallgrundplattenschichtaus einem von einem Metallflächenkörper bzw.-blech mit einer Dicke von 0,1 bis 0,5 mm gebildet, ausgewählt auseinem Stahlblech mit geringem Kohlenstoffgehalt, einem rostfreienStahlblech, einem Aluminiumblech und einem Kupferblech.
    [0015] Gemäß einemdritten Aspekt der Erfindung hat die leitfähige Metallgrundplattenschichteine Dicke von 1 μmbis 0,5 mm und ist gebildet aus einer von einer Grundstoffschicht,ausgewähltaus einer Kunststoffschicht, einer Keramikschicht, einer Keramikfaserschicht,einer Asbestschicht, einer Klebstoffschicht, oder aus einer leitfähigen Metallgrundplattenschicht,deren Oberflächemit einem Metalloberflächen-Bearbeitungsmittelbearbeitet ist. Die Isolierschicht ist an beiden Seiten der leitfähigen Metallschichtintegral gebildet.
    [0016] DasMetalloberflächen-Bearbeitungsmittel istein Rosthemmer, ein Oberflächenhärtungsmittel, einOberflächenschmiermittel,ein Reibungs-/Abriebverringerungsmittel oder ein Galvanisiermittelfür den Einsatzzum Schutz der leitfähigenMetallgrundplatte oder zur Gewährleistungihrer Brauchbarkeit, und die mit diesen Bearbeitungsmitteln bearbeiteteGrundstoffschicht bildet eine elektrische Isolierschicht.
    [0017] Gemäß einemvierten Aspekt der Erfindung hat die Mikrodichtungs-Überzugsschichteine Dicke von 1 μmbis 0,5 mm und ist aus einer solchen Schicht gebildet, daß jede voneiner Schicht, die ausgewähltist aus einem ein anorganisches Pulvermaterial aufweisenden Kautschukmaterial,einem Kunststoffmaterial oder einem Klebstoff, die leitfähige Metallgrundplattenschichtintegral bedeckt.
    [0018] Dabeiwird folgendes aufgebracht: eine Schicht, in die ein Kunstharz alsBindemittel in Graphit eingemischt ist, eine Kunstharzschicht, inder Silika, Kalziumkarbonat, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid oder dergleichenals Füllstoffverwendet ist, oder eine Kautschukschicht, wie etwa Silikon.
    [0019] Wennbei der oben erwähntenKonstruktion eine Dichtung verschraubt wird, während sie zwischen zwei Objektenangeordnet ist, wirkt die Rückstellelastizität, die eineelastische Formänderung durchdie zusammengepreßteWulstausbildung begleitet, auf die einander zugewandten Oberflächen zwischenzwei Objekten, und deren gegenseitiger Einstelldruck, der die Dichtunghält, bleibtvollständig erhalten.Daher bleibt die Abdichtung des abzudichtenden Raums bevorzugt außerordentlichgut erhalten.
    [0020] Fernerist zwischen der leitfähigenMetallgrundplattenschicht und der Endoberfläche der beiden Objekte eineMikrodichtungs-Überzugsschicht angeordnet,so daß kleinekonvex-konkave Teile an der Oberfläche des Endes und der leitfähigen Metallgrundplattenschichtausgefülltwerden, um dadurch die Abdichtfähigkeitweiter zu verbessern.
    [0021] Wenndie Mehrfunktionsdichtung der Erfindung zwischen zwei zu integrierendenObjekten angeordnet wird, ist das seitliche Ende an der Raumseiteder leitfähigenMetallgrundplattenschicht dem Raum zugewandt, und das andere Endeist nach außenexponiert, so daß dieelektrische Information in dem Raum in Form von elektrischen Signalenvon der leitfähigenMetallgrundplattenschicht eingeleitet wird.
    [0022] Oderwenn etwa eine Heizeinrichtung usw. mit dem an der Raumseite derleitfähigenMetallgrundplattenschicht befindlichen Ende verbunden ist und eineSpeisespannung an das andere Ende angelegt wird, dann wird in demRaum eine elektrische Last wirksam.
    [0023] Fernerist die leitfähigeMetallgrundplattenschicht so aufgebaut, daß die elektrische Isolierschichtan ihren beiden Seiten angebracht und damit integriert ist, so daß die leitfähige Metallgrundplattenschichtzwischen den Enden der beiden Objekte elektrisch isoliert ist undkein Problem eines Austritts der elektrischen Signale auf der Basisvon elektrischer Information von den Enden besteht, was es ermöglicht,elektrische Signale mit hoher Präzisionabzunehmen und als elektrische Last wirksam zu sein.
    [0024] Wenndie gemäß dem drittenAspekt der Erfindung angegebenen Materialien als elektrische Isolierschichtverwendet werden, wird die elektrische Isolierfähigkeit bevorzugt beibehalten,und die aus der Formänderungder leitfähigenMetallgrundplattenschicht folgende Elastizität wird erreicht, wenn die Wulstausbildungbearbeitet wird. Daher gibt es kein Problem einer Rißbildungin der elektrischen Isolierschicht im Fall eines Verschraubens,wenn eine Mantel- oder Sondenelektrode vorgesehen ist.
    [0025] Gemäß einemfünftenAspekt der vorliegenden Erfindung sind die beiden in den vorhergehendenAspekten angegebenen Objekte ein Zylinderblock und ein Zylinderkopf,und der Raum ist eine Zylinderbohrung. Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindungwird ferner die Information, welche die elektrische Streuung inder Zylinderbohrung betrifft, in Form eines elektrischen Signalsvon der leitfähigen Metallgrundplattenschichtherausgeführt,und gemäß einemsiebten Aspekt der Erfindung betrifft das elektrische Signal fernerInformationen bezüglicheiner Verbrennungscharakteristik in der Zylinderbohrung.
    [0026] Beiden genannten Aspekten soll die vorliegende Erfindung als Dichtungeines Fahrzeugmotors angewandt werden. Wenn die Dichtung der Erfindungzwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderkopf angeordnet ist unddurch Verschrauben integriert werden soll, weist der Teil an derRaumseite der leitfähigenMetallgrundplattenschicht, d. h. das Ende an der Seite der Zylinderbohrung,zu der Zylinderbohrung (der Brennkammer), und das andere Ende istaußerhalbdes Motors exponiert.
    [0027] Wennalso der Zylinderkopf und/oder der Zylinderblock geerdet sind, wirdeine Energieversorgung mit dem exponierten Teil verbunden, und eine elektrischeSpannung (z. B. 90 V) wird zwischen beiden angelegt, ein Stromkreiswird übereinen Zündbereichunter ionischen Bedingungen in dein Moment gebildet, in dem dieZündungdas Ende der leitfähigenMetallgrundplattenschicht erreicht, die eine Elektrode und so vorgesehenist, daß sieder Brennkammer des Motors zugewandt ist.
    [0028] DerStromwert in dem jeweiligen Moment wird von einem Verstärker verstärkt undin einer Informationsverarbeitungseinheit verarbeitet, um dadurch dieVerbrennungscharakteristik in der Brennkammer (die Verbrennungsdauer,d. h. die Dauer, während derdie Verbrennung abläuft)zu detektieren.
    [0029] Außer derDetektierung der Verbrennungscharakteristik (Verbrennungsdauer usw.)in der Brennkammer des Motors könnenauch die Temperatur, der Druck, Vibrationen, die Gaskonzentration, Gaskomponenten,die Kraftstoffkonzentration, die Kraftstoffdichte in der Brennkammerin elektrische Signale umgewandelt werden und diese durch Anschließen einesgeeigneten Sensors (der noch erläutertwird) an die leitfähigeMetallgrundplattenschicht entnommen werden. Ferner kann die Erfindungangewandt werden, um die oben angesprochenen Bedingungen in demRaum einer Vorrichtung, die einen abzudichtenden Raum hat und keinMotor ist, zu detektieren.
    [0030] Gemäß einemachten Aspekt der Erfindung ist die Zylinderbohrungsseite der leitfähigen Metallgrundplattenschichtmit einer Vorheizeinrichtung für einenMotor verbunden, und die andere Seite der leitfähigen Metallgrundplattenschichtist mit einer Energieversorgung verbunden.
    [0031] DieVorheizeinrichtung fürden Motor ist somit an die leitfähigeMetallgrundplattenschicht angeschlossen, und eine Versorgungsspannungwird von dem anderen Ende her, das nach außen exponiert ist, zugeführt, sodaß dieTemperatur des Motorzylinders und des Zylinderkopfs erhöht und derKraftstoff oder das Ansauggas direkt erhöht werden, um dadurch den Wirkungsgradzum Antreiben des Motors beim Starten des Motors oder in einer kaltenGegend zu verbessern.
    [0032] Gemäß einemneunten Aspekt der Erfindung ist ferner eine zusätzliche Entladungselektrodefür einenMotor an der Zylinderbohrungsseite der leitfähigen Metallgrundplattenschichtgebildet, und ihre andere Seite ist mit einer Energieversorgungverbunden.
    [0033] Somitist die zusätzlicheEntladungselektrode füreinen Motor an der leitfähigenMetallgrundplattenschicht gebildet, und eine Speisespannung wird vondem nach außenexponierten anderen Ende angelegt, was eine zusätzliche Entladung in der Brennkammerermöglicht,um Klopfen zu verhindern und den Verbrennungs-Wirkungsgrad zu verbessern.
    [0034] 1 ist eine teilweise ausgeschnittenevergrößerte Schnittansicht,die eine Ausführungsform einerMehrfunktionsdichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
    [0035] 2 ist ein Vertikalschnitt,der einen wesentlichen Teil eines Motors zeigt, der mit einer Mehrfunktionsdichtungder Erfindung zusammengebaut ist;
    [0036] 3 zeigt eine vergrößerte Ansichteines Teils "X" in 2;
    [0037] 4 zeigt eine vergrößerte Ansichtdes Teils "X" bei einer modifiziertenAusführungsform;
    [0038] 5 zeigt eine vergrößerte Ansichtdes Teils "X", wobei eine Ausführungsformzu sehen ist, bei der ein Sensor in die Innenwand einer Brennkammereines Motors eingebettet ist;
    [0039] 6 zeigt eine vergrößerte Ansichtdes Teils "X" einer modifiziertenAusführungsform;
    [0040] 7 zeigt eine vergrößerte Ansichtdes Teils "X" einer anderen Ausführungsform;
    [0041] 8 zeigt eine vergrößerte Ansichtdes Teils "X" noch einer anderenAusführungsform.
    [0042] BevorzugteAusführungsformender Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungenerläutert. 1 ist eine teilweise ausgeschnittenevergrößerte Schnittansicht,die eine Ausführungsformeiner Mehrfunktionsdichtung der Erfindung zeigt. 2 ist eine vertikale Schnittansicht,die einen wesentlichen Teil eines Motors zeigt, der mit einer Mehrfunktionsdichtungder Erfindung zusammengebaut ist. 3 isteine vergrößerte Ansichteines Teils "X" in 2.
    [0043] In 1 ist eine Mehrfunktionsdichtung 1 der Erfindungmit einer dreilagigen Struktur, die folgendes aufweist: eine leitfähige Metallgrundplattenschicht 2 ausdem oben erwähntenMetallflächenkörper bzw.-blech, elektrische Isolierschichten 3 aus dem oben erwähnten Material,die integral an der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der leitfähigen Metallgrundplattenschicht 2 gebildetsind, und Mikrodichtungs-Überzugsschichten 4 ausdem oben erwähntenMaterial, die als Überzugauf die Oberflächender elektrischen Isolierschichten 3 aufgebracht und damitintegriert sind.
    [0044] Dieoben genannte Mehrfunktionsdichtung 1 hat eine Öffnung 11,die in Übereinstimmungmit einem abzudichtenden Raum (einer Zylinderbohrung im Fall einesMotors) gebildet ist, und um die Öffnung 11 herum ist eine ringförmige Wulstausbildung 12 geformt.Die leitfähigeMetallgrundplattenschicht 2 ragt geringfügig in denInnenumfang der Öffnung 11 unter Bildungeines vorspringenden Bereichs (raumseitiges Ende) 21, undein freiliegender bzw. exponierter Bereich (das andere Ende) 22 istso geformt, daß die leitfähige Metallgrundplattenschicht 2 andem Außenumfangder Mehrfunktionsdichtung 1 teilweise exponiert ist bzw.freiliegt.
    [0045] DieMehrfunktionsdichtung 1 ist so geformt, daß an demMetallblech fürdie leitfähigeMetallgrundplattenschicht 2 eine Blechbearbeitung erfolgt, umeine vorbestimmte Gestalt zu formen, die eine der Öffnung 11 entsprechendeBohrung hat, woraufhin die elektrischen Isolierschichten 3 unddie Mikrodichtungs-Überzugsschichten 4 zurIntegration miteinander auflaminiert und so profiliert werden, daß die erwähnte Wulstausbildung 12 durchPreßformenerhalten wird.
    [0046] Dieelektrische Isolierschicht 3 besteht aus den oben angegebenenMaterialien, so daß imFall der Bearbeitung der Wulstausbildung 12 keine Verlagerungverursacht wird, so daß einAblösenverhindert wird, das die Isolierfähigkeit, die mit der leitfähigen Metallgrundplattenschicht 2 einhergeht,verschlechtern würde.
    [0047] UnterBezugnahme auf die 2 und 3 wird der Fall beschrieben,daß diegenannte Mehrfunktionsdichtung 1 in eine Brennkraftmaschineeingebaut wird. Das Bezugszeichen "E" bezeichneteinen Motor, der so zusammengebaut ist, daß die Mehrfunktionsdichtung 1 aneinem Zylinderblock 5 vorgesehen und ein Zylinderkopf 6 daranso angebracht ist, daß dieDichtung 1 zwischen beiden angeordnet ist.
    [0048] DasBezugszeichen 51 bezeichnet einen Kolben, der in einerZylinderbohrung (einem abzudichtenden Raum) 52 des Zylinderblocks 5 auf-und abbewegt wird, und der durch das obere Ende des Kolbens 51 unddas untere Ende des Zylinderkopfs 6 gebildete Raum istals Brennkammer 54 definiert.
    [0049] 53 isteine in dem Zylinderblock 5 gebildete Kühlmittelverbindungsbohrungund mündetan der oberen Endoberflächedes Zylinderblocks 5. Wasser, Frostschutzflüssigkeitoder Ölwird der Kühlmittelverbindungsbohrung 53 zugeführt.
    [0050] Beieinem so zusammengebauten Motor E sind die einander zugewandtenOberflächendes Zylinderblocks 5 und des Zylinderkopfs 6 mitder Mehrfunktionsdichtung 1 vollständig abgedichtet, so daß kein Verbrennungsgasaus der Brennkammer 54 austritt.
    [0051] Insbesonderewird die Wulstausbildung 12 elastisch verformt, wie 3 zeigt, wenn sie festgezogenwird, und der Einstelldruck der einander zugewandten Oberflächen desZylinderblocks 5 und des Zylinderkopfs 6 wirddurch die zwischen beiden angeordnete Mehrfunktionsdichtung aufgrundder Rückstellkraftder elastischen Formänderungvollständigaufrechterhalten.
    [0052] Wennaußerdemdie erwähnteelektrische Isolierschicht 3 aufgebracht ist, wird im Falldes Festziehens keine Verlagerung beim Anziehen verursacht, so daß jede Verringerungder Festspannkraft verhindert wird.
    [0053] Daferner die Mikrodichtungs-Überzugsschichten 4 unterDruck an den einander zugewandten Oberflächen angebracht sind, trittdie Mikrodichtungs-Überzugsschicht 4 inkleine Vertiefungen und Erhebungen an den einander zugewandten Oberflächen einund fülltsie aus, so daß dieAbdichtungsfähigkeitverbessert wird.
    [0054] EineOberflächenbearbeitungerfolgt an der elektrischen Isolierschicht 3 während desFormvorgangs, und in ihrer Oberfläche werden Mikrovertiefungenund Mikroerhebungen erzeugt. Die Mikrodichtungs-Uberzugsschicht 4 füllt jedochdiese Mikrovertiefungen und Mikroerhebungen ebenfalls aus, so daß die Schichteng anliegend an der elektrischen Isolierschicht 3 angebrachtund damit integriert ist.
    [0055] DieMikrodichtungs-Überzugsschicht 4 füllt nichtnur die Mikrovertiefungen und Mikroerhebungen aus, sondern hat aucheine Isolierfunktion. Die leitfähigeMetallgrundplattenschicht 2 ist durch die elektrischenIsolierschichten 3, die an ihren beiden Oberflächen angebrachtsind, gegenüberden ihr zugewandten Oberflächenelektrisch isoliert.
    [0056] Dervorspringende Bereich 21 der leitfähigen Metallgrundplattenschicht 2 istder Brennkammer 54 zugewandt und dient als Elektrode zumDetektieren eines Ionenstroms auf der Verbrennungsgasseite. DerBereich 21, der als Elektrode an der Verbrennungsgasseitein die Brennkammer 54 vorspringt, kann entweder vollständig umden Innenumfang der Öffnung 11 herumverlaufen oder ein Teil davon sein.
    [0057] Wie 2 zeigt, sind eine Energiequelle 7, einVerstärker 8 undeine Signalverarbeitungseinheit 9 mit dem exponierten Bereich 22 derleitfähigenMetallgrundplattenschicht 2 verbunden, wenn der Motor Ezusammengebaut ist. Der Zylinderblock und der Zylinderkopf 6 sindgeerdet, wie die Bezugszeichen 50 und 60 zeigen.
    [0058] Wenneine Spannung von beispielsweise 90 V von der Energiequelle 7 zwischenden exponierten Bereich 22 und den Zylinderblock 5 undden Zylinderkopf 6, die geerdete Elektroden sind, angelegtwird, dann wird übereinen Zündbereichunter ionischen Bedingungen in dem Moment ein Schaltkreis gebildet,wenn die Zündungden vorspringenden Bereich 21 erreicht, der als Elektrodewirkt, die in die Brennkammer 54 ragt.
    [0059] Dermomentane Stromwert wird mit dem Verstärker 8 verstärkt undin der Signalverarbeitungseinheit 9 verarbeitet, so daß das Verbrennungsverhalten (Verbrennungsdauerusw.) in der Brennkammer 54 detektiert wird. Die leitfähige Metallgrundplattenschicht 2 wirktals Kernmaterial der Mehrfunktionsdichtung 2 und wirktaußerdemals Ionensensor für dieZündungin der Brennkammer 54.
    [0060] Beider in 4 gezeigten Ausführungsform istin dem Zylinderkopf 6 eine Kühlmittelverbindungsbohrung 61 geformt,die der Kühlmittelverbindungsbohrung 53 entspricht,und ein Kühlmittelwird durch die beiden Kühlmittelverbindungsbohrungen 53, 61 geleitetund zum Kühlendes Motors genutzt.
    [0061] EineVerbindungsbohrung 13 ist für die Mehrfunktionsdichtung 1 ineiner Position vorgesehen, die den Öffnungen der beiden Kühlmittelverbindungsbohrungen 53, 61 entspricht.Die elektrische Isolierschicht 3 und die Mikrodichtungs-Uberzugsschicht 4 sindso ausgebildet, daß sieden Öffnungsrandder leitfähigenMetallgrundplattenschicht 2 bedecken, wo die Verbindungsbohrung 13 gebildetist.
    [0062] Während alsoeinerseits eine Verbindung des Kühlmittelsdurch die beiden Kühlmittelverbindungsbohrungen 53, 61 erhaltenbleibt, wird gleichzeitig die Leckageverhinderungsfunktion erzielt,wie oben ausgeführtwird. Die übrigeKonstruktion entspricht der oben beschriebenen, und gleiche Teilehaben gleiche Bezugszeichen, so daß keine weitere Erläuterungnotwendig ist.
    [0063] Inden 5 und 6 sind in die Innenwand der Brennkammer 54 mehrereArten von Sensoren S eingebettet, und der Sensor S und die leitfähige Metallgrundplattenschicht 2 sindelektrisch miteinander verbunden, so daß die elektrische Informationdes Sensors S in elektrische Signale umgewandelt wird, die herausgeführt werden.
    [0064] Beispielefür einensolchen Sensor S sind ein Drucksensor vom Piezowiderstandstyp, derdie Änderungeines spezifischen Widerstands durch Druck nutzt, ein Titanoxid-Halbleitersensorzum Detektieren eines Kraftstoff-/Luft-Verhältnisses, ein Sensor, der einenPerowskit-Halbleiter vom Yttriumoxidtyp zur Messung von Temperaturund Widerstandswert nutzt, ein Silikon-Dehnungsmesser als Druck-/Spannungs-Wandlerelement,ein Klopfsensor zum Detektieren von Vibrationen usw.
    [0065] Derexponierte Bereich 22 der leitfähigen Metallgrundplattenschicht 2 unddes geerdeten Zylinderkopfs 6 sind über ein Amperemeter 10 miteinanderverbunden, so daß dieCharakteristikänderungin jedem Sensor S durch Änderndes Stroms in dem Amperemeter 10 abgelesen wird.
    [0066] 6 zeigt eine Ausführungsform,die einen Zweidrahtsystem-Sensor als Sensor S verwendet, und zudiesem Zweck ist die Mehrfunktionsdichtung 1 der vorliegendenAusführungsformeine Laminatkonstruktion, die zwei Lagen von leitfähigen Metallgrundplattenschichten 2 aufweist.
    [0067] Dabeiist eine in der Mitte befindliche elektrische Isolierschicht 3 zwischenden beiden geschichteten leitfähigenMetallgrundplattenschichten 2 eingeschlossen, elektrischeIsolierschichten 3 sind jeweils auf deren Außenseitenlaminiert, und weitere Mikrodichtungs-Überzugsschichten 4 sindjeweils auf den äußerstenSchichten gebildet.
    [0068] ZweiZuleitungen von dem Sensor S sind jeweils mit den beiden geschichtetenleitfähigenMetallgrundplattenschichten 2 elektrisch verbunden. 10a bezeichneteine Gleichstromversorgung.
    [0069] Die 5 und 6 zeigen zwar keine Wulstausbildung 12,es versteht sich jedoch, daß eine Wulstausbildung 12 wieoben erwähntvorhanden ist. Die übrigeAusbildung ist die gleiche wie oben, so daß gleiche Teile mit den gleichenBezugszeichen versehen sind und nicht nochmals erläutert werden.
    [0070] 7 zeigt eine Ausführungsform,bei welcher der Kraftstoff oder das Ansauggas im Zylinderblock 5,im Zylinderkopf 6 und in der Brennkammer 54 desMotors E vorgeheizt werden können.
    [0071] EineHeizeinrichtung 23 ist mit den seitlichen Enden 21 anden auf der Seite der Zylinderbohrung 52 befindlichen leitfähigen Metallgrundplattenschichten 2,die die Dichtung 1 wie in 6 aufweisen,verbunden, und eine Energieversorgung 10b ist mit den anderenEnden 22 verbunden, so daß der Heizeinrichtung 23 über dieleitfähigenMetallgrundplattenschichten 2 eine Spannung zugeführt werdenkann.
    [0072] Dieangelegte Spannung bewirkt, daß die Heizeinrichtung 23 Wärme erzeugt,so daß dieTemperatur des Kraftstoffs oder des Ansauggases im Zylinderblock 5,im Zylinderkopf 6 und in der Brennkammer 54 desMotors E erhöhtund somit ein guter Wirkungsgrad beim Antreiben des Motors in kaltenGegenden erzielt wird.
    [0073] 8 zeigt eine Ausführungsform,bei der eine zusätzlicheVerbrennungsentladung in der Brennkammer 54 bei dem obengenannten Motor E möglichist.
    [0074] Entladungselektroden 24a, 24b sindan den auf der Seite der Zylinderbohrung 52 befindlichen seitlichenEnden 21 der leitfähigenMetallgrundplattenschichten 2, die die Dichtung 1 wiein 6 aufweisen, vorgesehen,eine Energieversorgung 10c ist mit den anderen Enden 22 verbunden,so daß eine Spannungzwischen die Elektroden 24a, 24b über die leitfähigen Metallgrundplattenschichten 2 angelegt werdenkann.
    [0075] Infolgedessenwird zwischen den beiden Elektroden 24a, 24b eineelektrische Entladung erreicht, um die Verbrennung in der Brennkammer 54 zufördernund somit Klopfen zu vermeiden, was zu dem Verbrennungs-Wirkungsgradbeiträgt.
    [0076] Wasdie Heizeinrichtung 23 und die Entladungselektroden 24a, 24b derin den 7 und 8 gezeigten Ausführungsformenbetrifft, so sind entlang dem Umfang der Zylinderbohrung 52 eineVielzahl von Heizeinrichtungen und eine Vielzahl von Entladungselektrodenim Abstand voneinander vorgesehen, und ihre Anzahl ist nicht vorgegeben.
    [0077] Fernerist auch in den 7 und 8 keine Wulstausbildung 12 gezeigt,es versteht sich jedoch, daß diesevorhanden ist, wie oben erläutert.Die übrigeAusbildung dieser Ausführungsformentspricht den oben angegebenen Ausführungsformen, wobei gleicheTeile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und nicht erneutbeschrieben werden.
    [0078] Beiden oben angegebenen Ausführungsbeispielenwird die vorliegende Erfindung bei einem Kraftfahrzeugmotor unddergleichen angewandt, die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Sie kannim weitesten Sinn auf eine Dichtung angewandt werden, die zwischenzwei Objekten angeordnet ist, die einen abzudichtenden Raum aufweisen.
    [0079] BeiVerwendung in einem Fahrzeugmotor ist der Motor nicht auf eineneinzigen Zylinder beschränkt,und die Erfindung ist auch bei einem Motor mit einer Vielzahl vonZylindern anwendbar. In diesem Fall ist es fakultativ möglich zuwählen,ob fürjeden Zylinder eine Mehrfunktionsdichtung 1 vorgesehenwird oder ob eine Mehr funktionsdichtung 1 vorgesehen wird,die fürmehrere Zylinder gemeinsam geeignet ist.
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Mehrfunktionsdichtung, die zwischen zwei Objekten(5, 6) angeordnet ist, die einen abzudichtendenRaum aufweisen, wobei die Dichtung folgendes aufweist: – eine leitfähige Metallgrundplattenschicht(2); – eineIsolierschicht (3), die integral auf die obere und dieuntere Oberflächeder leitfähigenMetallgrundplattenschicht (2) laminiert ist; und – eine Mikrodichtungs-Überzugsschicht(4), die auf die äußere Oberfläche derIsolierschicht (3) aufgebracht ist; – wobeieine ringförmigeWulstausbildung (12) um eine dem Raum entsprechend ausgebildete Öffnung herumvorgesehen ist; und – wobeidann, wenn die Dichtung (1) zwischen den beiden zu integrierendenObjekten (5, 6) angeordnet ist, das eine Ende(21) der leitfähigenMetallgrundplattenschicht (2) der Innenseite des Raums(52) zugewandt ist und ihr anderes Ende (22) nachaußen exponiertist.
    [2] Dichtung nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Metallgrundplattenschicht(2) aus einem Metallflächenkörper bzw.-blech mit einer Dicke von 0,1 bis 0,5 mm gebildet ist, das ausgewählt istaus einem Stahlblech mit geringem Kohlenstoffgehalt, einem rostfreienStahlblech, einem Aluminiumblech und einem Kupferblech.
    [3] Dichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die leitfähige Metallgrundplattenschicht(2) eine Dicke von 1 μmbis 0,5 mm hat und gebildet ist aus einer von einer Grundstoffschicht,ausgewählt auseiner Kunststoffschicht, einer Keramikschicht, einer Keramikfaserschicht,einer Asbestschicht und einer Klebstoffschicht, oder von einer leitfähigen Metallgrundplattenschicht,deren Oberflächemit einem Metalloberflächen-Bearbeitungsmittelbearbeitet ist.
    [4] Dichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei dieMikrodichtungs-Uberzugsschicht (4) eine Dicke von 1 μm bis 0,5mm hat und aus einer solchen Schicht gebildet ist, daß jede voneiner Schicht, die ausgewähltist aus einem ein anorganisches Pulvermaterial aufweisenden Kautschukmaterial,einem Kunststoffmaterial oder einem Klebstoff, die leitfähige Metallgrundplattenschichtintegral bedeckt.
    [5] Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die beidenObjekte (5, 6) ein Zylinderblock (5) undein Zylinderkopf (6) eines Motors (E) sind und der Raumeine Zylinderbohrung (52) ist.
    [6] Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Information,die eine elektrische Streuung in dem Raum (52) betrifft,in Form eines elektrischen Signals von der leitfähigen Metallgrundplattenschicht (2)herausgeführtwird.
    [7] Dichtung nach Anspruch 6, wobei das elektrische SignalInformation bezüglicheines Verbrennungsverhaltens in dem Raum (52) betrifft.
    [8] Dichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Zylinderbohrungsseiteder leitfähigenMetallgrundplattenschicht (2) mit einer Vorheizeinrichtung(23) füreinen Motor (E) und die andere Seite der leitfähigen Metallgrundplattenschicht(2) mit einer Energieversorgung (10b) verbundenist.
    [9] Dichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei ferner einezusätzlicheEntladungselektrode (24a, 24b) für einenMotor (E) an der Zylinderbohrungsseite der leitfähigen Metallgrundplattenschicht (2)gebildet ist und die andere Seite der leitfähigen Metallgrundplattenschicht(2) mit einer Energieversorgung (10c) verbundenist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US20040256129A1|2004-12-23|
    US6883805B2|2005-04-26|
    JP2004308761A|2004-11-04|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2006-05-24| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2010-02-18| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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