DE2634328A1

DE2634328A1 - POETRY

Info

Publication number: DE2634328A1
Application number: DE19762634328
Authority: DE
Inventors: Clinton Brian Barker
Original assignee: Engineering Components Ltd
Current assignee: Engineering Components Ltd
Priority date: 1975-07-30
Filing date: 1976-07-30
Publication date: 1977-03-24
Also published as: FR2319824B1; FR2319824A1; IT1073710B; GB1517539A

Description

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DR. WOUFGANG MÜLLER-BORS (PATENTANWALT VON 1927-1975) HANS W. GROENING. D1PL.-ING. DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS.DR.WOUFGANG MÜLLER-BORS (PATENT ADVOCATE FROM 1927-1975) HANS W. GROENING. D1PL.-ING. DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS.

ENGINEERING COMPONENTS LTD. Slough, Berkshire, EnglandENGINEERING COMPONENTS LTD. Slough, Berkshire, England

Dichtungpoetry

Die Erfindung betrifft Dichtungen, insbesondere solche Dichtungen, wie sie zur Verbindung von Bauteilen verwendet werden, die eine Vielzahl von miteinander in Verbindung stehenden Öffnungen aufweisen, beispielsweise eine Zylinderkopfdichtung für eine Brennkraftmaschine.The invention relates to seals, in particular seals such as those used to connect components that have a plurality of communicating openings, for example a cylinder head gasket for an internal combustion engine.

Die herkömmliche Technologie auf dem Gebiet der Dichtungen hat die Probleme der Abdichtung um eine Vielzahl von Öffnungen herum und zwischen einer Vielzahl solcher öffnungen gelöst, vorausgesetzt, daß die Bauteile, zwischen denen die Dichtung bewirkt werden soll, im wesentlichen parallel bleiben, wenn sie normalen bzw. dazu vertikalen Spannkräften ausgesetzt werden. Wenn jedoch das Aufbringen solcher vertikaler Spannkräfte eine Verformung des einen oder beider Bauteile hervorruft, ergeben sich Probleme. Diese Verformung bzw. Verw ndung kann jedoch beispielsweise bei in Serienfertigung hergestellten Anordnungen, bestehend aus Zylinderkopf-Zylinderblock der Brennkraftmaschine immer auftreten, bei denen hauptsächlich aus wirtschaftlichenThe conventional technology in the field of gaskets has problems of sealing around a plurality of openings around and between a plurality of such openings, provided that the components between which the seal is to be effected to remain substantially parallel when under normal or vertical tension forces get abandoned. However, if the application of such vertical tension forces causes a deformation of the one or both components causes problems. This deformation or use can, however, for example in the case of mass-produced arrangements consisting of the cylinder head-cylinder block of the internal combustion engine occur where mainly from economic

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MÜNCHEN SO · SIEBERTSTH. 4 · POSTFACH 86 0730 -ICABEI·: JItTEBOPAT · TEL. (0891 471079 -TEtEX 0-22MUNICH SO · SIEBERTSTH. 4 POST BOX 86 0730 -ICABEI: JITTEBOPAT TEL. (0891 471079 -TEtEX 0-22

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Gründen die Auslegung des Kopfes unvermeidbar zu einer asymmetrischen Spannungsverteilung oder zu einer übermäßigen Flexibilität des Kopfes führt. Die zusätzlich auftretenden Spannungen bzw. Beanspruchungen, die dann hervorgerufen werden, wenn die Maschine unter schwerer Belastung läuft, erhöhen gewöhnlich diese Verformung und/ oder die Spannungsasymmetrie, so daß eine noch größere Anforderung an die Abdichtungseigenschaften der Dichtung gestellt wird. Es ist gegenwärtig üblich, daß man versucht, mehr Leistung aus einer Maschine vorgegebener Größe zu gewinnen, so daß diese zusätzlichen Laufbeanspruchungen eine größere Bedeutung gewinnen als dies bisher der Fall war.Reasons the design of the head inevitably to an asymmetrical stress distribution or to an excessive Flexibility of the head leads. The additional stresses or stresses that then occur caused when the machine is running under heavy load usually increase this deformation and / or the stress asymmetry, so that an even greater requirement is placed on the sealing properties of the seal is provided. It is now common practice to try to get more power out of a machine of a given size, so that these additional running loads become more important than was previously the case.

Erfindungsgemäß wird deshalb eine Dichtung mit einem Metallblech mit öffnungen geschaffen, die an den gewünschten Stellen Durchgänge begrenzen. Dabei sind erfindungsgemäß einige dieser öffnungen durch Metallösen verbunden, wie sie nachstehend definiert sind. Jede der anderen öffnungen ist von einem Dichtungsstreifen aus einem gehärteten bzw. vulkanisierten elastomeren Material umgeben. Entsprechende Dichtungsstreifen sind vorzugsweise an jeder Fläche des Metallbleches vorgesehen.According to the invention, a seal is therefore created with a metal sheet with openings that are attached to the desired Limit passages. Here are according to the invention some of these openings are connected by metal eyelets as defined below. Each of the other openings is surrounded by a sealing strip made of a hardened or vulcanized elastomeric material. Appropriate Weather strips are preferably provided on each surface of the sheet metal.

Unter der hier erwähnten Metallöse ist eine öse zu verstehen, die aus einem Paar von Metallflanschen besteht, die auf gegenüberliegenden Flächen der Dichtung liegen und durch einen Wandabschnitt verbunden sind, der den Rand der öffnung bildet, an der die öse angeordnet ist.The metal eyelet mentioned here is to be understood as an eyelet, which consists of a pair of metal flanges that lie on opposite surfaces of the gasket and are connected by a wall section which forms the edge of the opening on which the eyelet is arranged.

Vorzugsweise sind die öffnungen, die für die Aufnahme von Metallösen ausgewählt werden, solche Öffnungen, die der größten Dichtungsbeanspruchung unterliegen und/oder solche Öffnungen, die bezüglich der zu verbindenden Teile so angeordnet sind, daß sie eine Abstützung bzw. Halterung für diese Teile bilden können. Im Falle einer Zylinderkopfdichtung wird bevorzugt, daß alle ZylinderbohrungsöffnungenPreferably the openings are for receiving Metal eyelets are selected, those openings that are subject to the greatest sealing stress and / or those Openings which are arranged with respect to the parts to be connected so that they provide a support or holder for these parts can form. In the case of a cylinder head gasket, it is preferred that all of the cylinder bore openings

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und alle öffnungen, durch welche die Halterungselemente, wie die Bolzen, gehen, mit Metallösen versehen sind, während die öl- und/oder Wasserkanäle von einem Dichtungsstreifen aus vulkanisiertem elastomeren Material begrenzt werden. Die ösen dienen dazu, die Gesamtkompression des elastomeren Materials zu begrenzen, wodurch die Gefahr verringert wird, daß es über die Dichtungsfläche oder in eine benachbarte öffnung gepreßt wird, während gleichzeitig die Teile, die durch die Dichtung verbunden sind, direkt durch eine Ganzmetallanordnung gehalten v/erden können, die nur in einem begrenzten Ausmaß kompressibel ist.and all openings through which the mounting elements, like the bolts, go, are provided with metal eyelets, while the oil and / or water channels are covered by a sealing strip made of vulcanized elastomeric material. The eyelets serve to reduce the overall compression of the elastomeric material, thereby reducing the risk of it over the sealing surface or in an adjacent opening is pressed while at the same time the parts connected by the seal held directly by an all-metal assembly which is only compressible to a limited extent.

Eine derartige Halterung durch eine relativ inkompressible Ganzmetallanordnung hat den Vorteil einer in Betrieb minimalen Drehmomentenentspannung. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß durch sorgfältige Wahl der Stärke und/oder der Eigenschaften des ösenmaterials für eine vorgegebene öffnung die auf eine speziell ausgewählte Fläche der zu verbindenden Teile ausgeübte Belastung so eingestellt werden kann, daß die Verformung während der Installierung der Dichtung auf ein Minimum reduziert wird. Dadurch können der Konstruktion eigene Schwächen in einem bestimmten Ausmaß dadurch kompensiert werden, daß die öseneigenschaften genau ausgewählt werden.Such a holder by means of a relatively incompressible all-metal arrangement has the advantage of being in operation minimal torque relaxation. An additional benefit is that by careful choice of strength and / or the properties of the eyelet material for a given opening on a specially selected area the load applied to the parts to be connected can be adjusted to reduce the deformation during installation the seal is reduced to a minimum. This allows the construction to have its own weaknesses in a be compensated to a certain extent by the fact that the loosening properties are carefully selected.

Da das elastomere Material nicht zu stark zusammengedrückt wird, kann es seine Dichtungsfunktion um jene öffnungen ausüben, an denen der erforderliche Dichtungsdruck relativ niedrig ist. Vorzugsweise ist im nicht zusammengedrückten Zustand das elastomere Material in der Größenordnung von 15 bis 3o % stärker als eine der ösen. Das elastomere Material kann mittels eines Aufdruckverfahrens aufgebracht werden, mit dem die gewünschte Stärke der Ablage erreicht werden kann.Since the elastomeric material is not compressed too much, it can do its sealing function around those openings where the required sealing pressure is relatively low. Preferably it is uncompressed Condition the elastomeric material on the order of 15 to 3o% stronger than one of the eyelets. The elastomeric material can be applied by means of a printing process, with which the desired thickness of the shelf is achieved can be.

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Anhand der beiliegenden Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.The invention is explained in more detail, for example, with the aid of the accompanying drawing.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Zylinderkopfdichtung für eine Brennkraftmaschine.Fig. 1 shows a plan view of a cylinder head gasket for an internal combustion engine.

Fig. 2 i-st ein Schnitt längs der Linie B-B von Fig. 1 . Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie A-A von Fig. 1.FIG. 2 is a section along the line B-B of FIG. 1. FIG. 3 is a section along line A-A of FIG. 1.

Wie aus den Figuren zu ersehen ist, hat ein Metallblech 4 eine Anzahl von öffnungen 5, 6 und 7. Diese öffnungen sind vier Bolzenlöcher, eine Zylinderbohrungsöffnung und ein Wasserkanal. Diese Öffnungen werden in herkömmlicher Weise durch Stanzen ausgebildet, wobei sich die spezielle gezeigte Öffnungsgestaltung mit den zusätzlichen Ölkanälen über der Länge der Dichtung wiederholt.As can be seen from the figures, a metal sheet 4 has a number of openings 5, 6 and 7. These openings are four bolt holes, a cylinder bore opening and a water channel. These openings are conventional Way formed by stamping, the special opening design shown with the additional oil channels repeated over the length of the seal.

Jede der Zylinderbohrungs- und Bolzenöffnungen 5,6 hat eine Metallöse . 8 bzw. 9, die darin eingesetzt ist und durch einen Preß- oder Nietvorgang befestigt wird. Um die öffnung 7 ist auf beiden Seiten des Metallblechs 1 ein Dichtungsstreifen 1o vorgesehen. Der Streifen 1o besteht aus einem Wulst aus einem elastomeren Material, das als viskose Flüssigkeit mittels eines Aufdruckprozesses aufgebracht und danach in situ gehärtet bzw. vulkanisiert wird. Die Stärke des Streifens ist etwa 15 bis 3o % größer als die der einzelnen ösen auf jeder Seite des Belchs 4.Each of the cylinder bore and bolt openings has 5,6 a metal eyelet. 8 or 9, which is inserted therein and attached by a pressing or riveting process. To the Opening 7, a sealing strip 1o is provided on both sides of the metal sheet 1. The strip 1o consists from a bead made of an elastomeric material, which is applied as a viscous liquid by means of a printing process and then cured or vulcanized in situ. The thickness of the strip is about 15 to 3o% greater than those of the individual eyelets on each side of the belch 4.

Die Materialien, die für das Metallblech 4, die Ösen 8 und 9 und den Streifen 1o gewählt werden, unterliegen natürlich Änderungen entsprechend der Art der Maschine und der Höhe des Drucks. Im folgenden werden die Größen für ein praktisches Ausführungsbeispiel einer solchen Dichtung angegeben.The materials chosen for the metal sheet 4, the eyelets 8 and 9 and the strip 1o are of course subject to change Changes according to the type of machine and the amount of pressure. The following are the sizes for a practical embodiment of such a seal specified.

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Es wird eine Flußstahlplatte mit einer Stärke von 0,8 mm für das Blech 4 verwendet. Die ösen 8 und 9 bestehen aus Kupfer mit einer Stärke von o,1 mm. Der Streifen 1o aus elastomerem Material hat eine Stärke von o,12 mm. An den gewünschten Stellen wird durch einen Aufdruckprozeß ein kontinuierlicher Wulst eines bei Zimmertemperatur vulkanisierenden Silikonelastomeren aufgebracht, den man in situ aushärten bzw. vulkanisieren läßt.A mild steel plate with a thickness of 0.8 mm is used for the sheet 4. The eyes 8 and 9 consist of Copper with a thickness of 0.1 mm. The strip 1o made of elastomeric material has a thickness of 0.12 mm. To the desired places becomes a continuous bead of a vulcanizing at room temperature by a printing process Silicone elastomers applied, which can be cured or vulcanized in situ.

Obwohl bei diesem speziellen Beispiel ein Elastomer verwendet wird, das bei Zimmertemperatur vulkanisiert, können auch andere Elastomere verwendet werden, die dann einer geeigneten Nachvulkanisierungsbehandlung ausgesetzt werden. Es ist auch möglich, ein vorgeformtes vulkanisiertes Elastomerenband zu verwenden, das auf dem Blech 4 mittels eines Klebstoffs aufgebracht wird. Dies ist jedoch wirtschaftlich nur für die Herstellung von Probedichtungen für Versuchs zwecke annehmbar.Although this particular example uses an elastomer that vulcanizes at room temperature other elastomers can also be used, which are then subjected to a suitable post-vulcanization treatment. It is also possible to use a preformed vulcanized elastomer tape that is placed on the sheet 4 by means of an adhesive is applied. However, this is only economical for the production of test seals for Appropriate for trial purposes.

Die vorstehend genannten Kupferösen haben alle die gleiche Stärke. Dies ist nicht immer erwünscht, da in Fällen, bei welchen man weiß, daß eine spezielle Fläche des Zylinderkopfes eine inhärente Schwäche hat und beim Festziehen der Befestigungselemente eine Verformung erleidet, es möglich ist, die Belastung durch Wahl geeigneter ösenstärken für jede gegebene Stelle oder für vorgegebene Stellen zu erhöhen bzw. zu verringern, um so die Verformung bzw. Verwindung auf ein Minimum zu reduzieren.The aforementioned copper eyelets are all of the same thickness. This is not always desirable, as in cases where which one knows that a particular surface of the cylinder head has an inherent weakness and when tightening the Fastening elements suffer a deformation, it is possible to reduce the load by choosing suitable eyelet thicknesses for to increase or decrease any given point or for given points in order to increase or decrease the deformation or torsion reduce to a minimum.

Da die Dichtungskonstruktionen gemäß der Erfindung auf faktisch inkompressiblem Kern mit relativ inkompressiblen ösen basieren, ist es möglich einerseits ein absolutes Minimum einer Drehmomentrelaxation und andererseits einen maximalen Dichtungsdruck um jede Zylinderbohrung herum zu erreichen. Die Vorteile, bei einer Dichtung die Parameter in der Konstruktion einzuschließen, die erforderlich sind,Since the seal constructions according to the invention on factually incompressible core with relatively incompressible loops, it is possible on the one hand to have an absolute minimum of a torque relaxation and on the other hand to have a achieve maximum seal pressure around each cylinder bore. The advantages, the parameters of a seal include in the construction what is required

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um an jeder öffnung genaue Dichtungszustände sowie eine genau verteilte Belastung der zugeordneten Befestigungselemente zu erreichen, liegen auf der Hand.in order to obtain exact sealing conditions as well as a Achieving a precisely distributed load on the associated fastening elements is obvious.

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Claims

EXPECTATIONS

ίTJ seal, consisting of a metal sheet with openings, limit the continuous channels at desired points, characterized in that that some of the openings (5, 6) are delimited by metal eyelets (8, 9) and that others are openings (7) are surrounded by a sealing strip (1o) made of a vulcanized elastomeric material.

2. Seal according to claim 1, characterized in that corresponding sealing strips (1o) are provided on each side of the metal sheet (4).

3. Seal according to claim 1 or 2, characterized in that g e k e η η shows that the openings (5, 6) delimited by metal eyelets (8, 9) are the openings which are exposed to the greatest sealing stresses during operation.

4. Seal according to claim 1 or 2, characterized in that g e k e η η draws that the limited by metal eyelets (8, 9) Openings (5, 6) are the openings which are arranged in such a way that they provide a holder or support of the parts that are connected in operation by the seal.

5. Seal according to one of the preceding claims, in particular cylinder head gasket, characterized in that all cylinder bore openings (5) and all openings (6) through which fastening devices pass by metal eyelets (8, 9) are limited, while any oil and / or

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The water opening (7) is surrounded by a sealing strip (1o) made of vulcanized elastomeric material is.

6. Seal according to claim 5, characterized in that the corresponding sealing strips (1o) on each side of the metal sheet

(4) are provided.

7. Seal according to one of the preceding claims, characterized in that the vulcanized elastomeric weather strip (1o) has a thickness in a direction perpendicular to the surface of the metal sheet (4) which is 15 to 3o% larger than that of the metal eyelets (8, 9) before use.

8. Seal according to one of the preceding claims, characterized in that the elastomer sealing strips (1o) applied by means of a printing process and vulcanized in situ is.

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