DE3531551A1 - Kombinierte ansaug-abgas-dichtung fuer verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Ansaug-Abgas- Dichtung für Verbrennungsmotoren, mit einer Dichtungs­ platte, welche mindestens eine zwischen zwei äusseren metallischen Lagen angeordnete metallische Zwischenlage aufweist und in der wenigstens eine Abgasauslass- und eine dieser benachbarte Ansaug-Durchgangsöffnung vorge­ sehen sind, deren jede von einem Dichtelement begrenzt ist.

Bei modernen Motoren muß die Gemischbildung so exakt verlaufen, daß an die Güte der Abdichtung im Ansaug­ bereich hohe Anforderungen zu stellen sind, da das Ansaugen von Falschluft nicht mehr toleriert werden kann - die in der Automobilindustrie üblichen Abgasprüfungen könnten nicht bestanden werden. Nun ist eine zuverlässige Abdichtung im Ansaugbereich dann problemlos, wenn für den Ansaug- und für den Abgasbereich getrennte Flachdichtungen verwendet werden, denn dann ist die Ansaugdichtung nicht den hohen Temperaturen des Abgasbereichs ausgesetzt, so daß für die Ansaugdichtung z.B. eine metallische Dichtungs­ platte verwendet werden kann, auf die, z.B. im Siebdruck verfahren, Dichtraupen aus elastomerem Material aufgebracht worden sind. Anders bei kombinierten Ansaug- Abgas-Dichtungen, die mehr und mehr verlangt werden. Bekannt sind hierfür Dichtungen der eingangs erwähnten Art mit metallischen Dichtelementen, die jedoch nicht die heute geforderten Abdichteigenschaften gewährleisten. Gleiches gilt für bekannte kombinierte Ansaug-Abgas-Dichtungen aus Weichstoff und Metall, bei denen faserhaltige Weichstoff­ lagen zwischen Metallagen angeordnet sind; wegen der Gas­ durchlässigkeit dieser faserhaltigen Weichstofflagen ist jedoch eine absolute Abdichtung des Ansaugbereichts nicht gewährleistet.

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, eine kombi­ nierte Ansaug-Abgas-Dichtung mit dauerhaft guten Abdicht­ eigenschaften im Ansaugbereich zu schaffen, und ausgehend von einer Flachdichtung der eingangs erwähnten Art lässt sich diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch lösen, daß das Dichtelement der Ansaug-Durchgangsöffnung einen die letztere begrenzenden Dichtring aus einem elastomeren Material sowie einen von diesem in radialer Richtung nach aussen abstehenden und am Dichtring befestigten stegartigen metallischen Träger besitzt und daß die Zwischenlage im Bereich zwischen Abgasauslass- und Ansaug- Durchgangsöffnung eine der letzteren zugewandte Aussparung aufweist und so in diesem Bereich im Abstand vom Träger endet. Während also um die Ansaug-Durchgangsöffnung herum ausser in Richtung auf die Abgasauslass -Durchgangsöffnung der Träger des Gummi-Metall-Dichtelements für die Ansaug- Durchgangsöffnung überall unmittelbar an der metallischen Zwischenlage enden kann, wird durch die erfindungsgemässe Aussparung bewirkt, daß in Richtung auf die Abgasauslass- Durchgangsöffnung ein Luftpolster als wärmeisolierender Bereich das Dichtelement für die Ansaug-Durchgangsöffnung vor den hohen Temperaturen der heissen Abgase schützt, so daß trotz des Umstands, daß durch eine einzige Dichtung sowohl der Ansaug- als auch der Abgas-Bereich abgedichtet wird, sich im Ansaugbereich ein elastomeres Dichtelement verwenden lässt, welches eine sehr gute und dauerhafte Abdichtung der Ansaug-Durchgangsöffnungen gewährleistet. Ausserdem lässt sich die erfindungsgemässe Dichtung problemlos herstellen, da die Aussparung schon beim Stanzen der metallischen Zwischenlage ohne Mehrkosten erzeugt werden kann. Für den elastomeren Dichtring empfehlen sich relativ temperaturbeständige Elastomere wie z.B. Silikon-, Fluor- und Fluorsilikon-Elastomere oder Elastomere aus hydriertem Nitrilkautschuk.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform mit optimalem Schutz des Gummi-Metall-Dichtelements der Ansaug-Durch­ gangsöffnung entspricht die Länge der Aussparung zumindest ungefähr der Länge des zwischen den beiden Durchgangs­ öffnungen liegenden Dichtungsplattenbereichs, so daß keine Wärmeleitung auf kurzem Wege vom Rand der Abgas­ auslass- zum Rand der Ansaug-Durchgangsöffnung möglich ist.

Grundsätzlich könnte man daran denken, die Aussparung bis zum Aussenrand der Dichtungsplatte zu führen, um zumindest einseitig eine weitgehendste thermische Abkopplung der Umfangsbereiche der beiden Durchgangsöffnungen voneinander zu erzielen, da dadurch jedoch die Stabilität der Dich­ tungsplatte entscheidend geschwächt würde, empfiehlt es sich, die Aussparung im Abstand vom Aussenrand der Dich­ tungsplatte enden zu lassen.

Flachdichtungen mit mehreren Durchgangsöffnungen, von denen die einen mit metallischen und die anderen mit elastomeren Dichtelementen eingefasst sind, gehören bereits zum Stand der Technik (s. z.B. Supplement zu MTZ Motortechnische Zeitschrift 46 (1985) 3, Seite VI, und DE-A 1-30 01 730), jedoch handelt es sich dabei ausschliesslich um Zylinder­ kopfdichtungen, bei denen ein Gummi-Metall-Dichtelement eine Kühlmittel-Durchgangsöffnung abdichtet. Diese be­ kannten Zylinderkopfdichtungen sind metallische Mehrlagen­ dichtungen mit zwei äusseren metallischen Lagen, die eine metallische Zwischenlage zwischen sich aufnehmen. Die letztere ist um die Kühlmittel-Durchgangsöffnung herum gegenüber den Ausschnitträndern in den äusseren Lagen etwas zurückgesetzt, so daß ein das elastomere Dicht­ element haltender metallischer Träger in Form eines Ringstegs zwischen die äusseren Lagen eingesetzt werden kann und von diesen gehalten wird. Ein Zwischenraum, welcher ein wärmeisolierendes Luftpolster bilden würde, ist jedoch zwischen dem Träger des Gummi-Metall-Elements und der metallischen Zwischenlage nicht vorgesehen. Bei einer zweiten metallischen Mehrlagen-Zylinderkopfdichtung ragt im Bereich der Kühlmittel-Durchgangsöffnung die metallische Zwischenlage radial nach innen über die äusseren Lagen hinaus und hält den an sie anvulkanisierten, die Kühlmittel-Durchgangsöffnung abdichtenden Dichtring, während um die Brennraum-Durchgangsöffnung herum die metallische Zwischenlage etwas zurückgesetzt ist, so daß ein metallischer Dichtring mit einem radial nach aussen ragenden, angeformten Trägersteg zwischen die äusseren Lagen der Dichtungsplatte eingesetzt werden kann, wobei jedoch dieser Trägersteg unmittelbar an der metallischen Zwischenlage endet. Bei dieser bekannten Zylinderkopfdichtung besitzt die metallische Zwischenlage allerdings eine Aussparung, welche jedoch von der Brennraum-Durchgangs­ öffnung radial nach aussen zum Aussenrand der Dichtungs­ platte verläuft, und zwar in weitem Abstand von der Kühlmittel-Durchgangsöffnung, da dort die Aussparung lediglich einen Ableitkanal für aus dem Brennraum über das Brennraum-Dichtelement übergetretene Gase bildet. Eine Anregung, wie sich ein Dichtelement aus elastomerem Material vor den hohen Abgastemperaturen schützen lässt, kann diesem Stand der Technik also nicht entnommen werden.

Um einen Verschleiss des elastomeren Dichtrings infolge der Bewegungen zwischen dem Motorblock und dem Auspuff- bzw. Ansaug-Krümmer zu verhindern, ist bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemässen Dichtung der Träger des elastomeren Dichtrings lose zwischen die äusseren Lagen der Dichtungsplatte eingelegt, d.h. die Dicke des Trägers ist kleiner als der sich aus der Dicke der Zwischenlage(n) ergebende Abstand der äusseren Lagen der Dich­ tungsplatte voneinander. Dadurch lässt sich erreichen, daß das Dichtelement der Ansaug-Durchgangsöffnung und damit der elastomere Dichtring die erwähnten Bewegungen mitmachen kann. Um auch bei ange­ zogenem Krümmer die Beweglichkeit des Dichtelements für die Ansaug-Durchgangsöffnung zu gewährleisten, wird empfohlen, die Dichtungsplatte so zu gestalten, daß ein die Abgasauslass-Durchgangsöffnung umgebender Ringbereich der Dichtungsplatte eine grössere Dicke aufweist als die übrigen Bereiche der Dichtungsplatte. Dies lässt sich z.B. dadurch erreichen, daß der die Abgasauslass-Durch­ gangsöffnung umgebende Bereich eine zusätzliche Zwischen­ lage oder ein dickeres Blech aufweist, um so eine höhere Pressung aufnehmen zu können und den Bereich, in dem der Träger für den elastomeren Dichtring gelagert ist, zu entlasten.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der beigefügten zeichnerischen Darstellung sowie der nachfolgenden Beschreibung einer besonders vor­ teilhaften Ausführungsform der erfindungsgemässen kombi­ nierten Ansaug-Abgas-Dichtung; in der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine solche Dichtung für einen 4-Zylindermotor und

Fig. 2 einen Schnitt durch diese Dichtung nach der Linie 2-2 in Fig. 1.

Die Fig. 1 lässt eine Dichtungsplatte 10 mit vier Abgas­ auslass-Durchgangsöffnungen 12 und vier Ansaug-Durchgangs­ öffnungen 14 erkennen, die so angeordnet sind, daß sich neben jeder Ansaug-Durchgangsöffnung 14 mindestens eine Abgasauslass-Durchgangsöffnung 12 befindet. Ferner sind in der Dichtungsplatte 10 noch Schrauben-Durchgangsöff­ nungen 16 vorgesehen.

Der Aufbau der Dichtungsplatte 10 ergibt sich am besten aus Fig. 2. Danach besteht die Dichtungsplatte aus ins­ gesamt vier Metallblechlagen, nämlich einer oberen und einer unteren Aussenlage 20 bzw. 22, zwischen denen sich eine Hauptzwischenlage 24 und eine zweite Zwischenlage 26 befinden. Bei den verschiedenen Blechlagen handelt es sich um Stanzteile, aus denen die verschiedenen Durch­ gangsöffnungen herausgestanzt worden sind, wobei auf jeder Seite einer jeden Ansaug-Durchgangsöffnung 14, auf der dieser eine Abgasauslass-Durchgangsöffnung 12 benachbart ist, die Zwischenlagen 24 und 26 mit einer Aussparung 28 versehen sind, deren Rand 28 a erfindungs­ gemäss ein längliches Rechteck mit stark abgerundeten Ecken und mit einem zu einer Schmalseite zu verschobenen randoffenen Übergang zur Ansaug-Durchgangsöffnung 14 bildet. Wie sich der Fig. 1 entnehmen lässt, erstrecken sich die Aussparungen 28 (gemäss Fig. 1) nach oben und unten über die Abgasauslass-Durchgangsöffnungen 12 hinaus, und der Aussparungsrand 28 a verläuft viel näher bei der jeweiligen Abgasauslass-Durchgangsöffnung 12 als bei der Ansaug-Durchgangsöffnung 14.

Ein jeweils eine Abgasauslass-Durchgangsöffnung 12 be­ grenzendes Dichtelement wird dadurch gebildet, daß die untere Aussenlage 22 zunächst nach oben umgebogen wird, so daß sie die Abgasauslass-Durchgangsöffnung 12 durch­ greift, worauf sie umgelegt und auf die obere Aussenlage 20 hinuntergepresst wird; auf diese Weise entsteht das in der Zeichnung mit 30 bezeichnete, eine Einfassung der Durchgangs­ öffnung 12 bildende Dichtelement. Um in diesem Bereich eine Dickenanpassung zu erreichen, ist die aus der zweiten Zwischenlage 26 für die jeweilige Abgasauslass-Durchgangs­ öffnung 12 herausgestanzte Öffnung grösser als die aus der Hauptzwischenlage 24 herausgestanzte Öffnung (s. Fig. 2).

Jede der Ansaug-Durchgangsöffnungen 14 wird von einem Gummi- Metall-Dichtelement 32 eingefasst, welches aus einem elastomeren Dichtring 34 und einem Dichtelement-Träger 36 besteht, welch letzterer die Form eines Ringstegs besitzt, der mit axialem Spiel (senkrecht zur Ebene der Dichtungs­ platte 10) zwischen die Aussenlagen 20, 22 eingreift (s. Fig. 2), was dadurch erreicht wird, daß die Dicke des Dichtelement-Trägers 36 geringer ist als die Summe der Dicken der Zwischenlagen 24 und 26.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, umgeben die Zwischenlagen 24 und 26 die Dichtelement-Träger 36 überall mit ganz geringem radialem Spiel, ausgenommen im Bereich der Aus­ sparungen 28, in deren Bereich an die Dichtelementträger 36 ein zwischen den Aussenlagen 20, 22 liegendes Luft­ polster angrenzt (s. Fig. 2), um die elastomeren Dicht­ ringe 34 vor den hohen Abgastemperaturen im Bereich der Abgasauslass-Durchgangsöffnungen 12 zu schützen.

Claims (7)

1. Kombinierte Ansaug-Abgas-Dichtung für Verbrennungs­ motoren mit einer Dichtungsplatte, welche mindestens eine zwischen zwei äusseren metallischen Lagen ange­ ordnete metallische Zwischenlage aufweist und in der wenigstens eine Abgasauslass- und eine dieser benach­ barte Ansaug-Durchgangsöffnung vorgesehen sind, deren jede von einem Dichtelement begrenzt ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Dichtelement (32) der Ansaug- Durchgangsöffnung (14) einen die letztere begrenzenden Dichtring (34) aus einem elastomeren Material sowie einen von diesem in radialer Richtung nach aussen abstehenden und am Dichtring befestigten stegartigen metallischen Träger (36) besitzt und daß die Zwischen­ lage (24, 26) im Bereich zwischen Abgasauslass- und Ansaug-Durchgangsöffnung (12 bzw. 14) eine der letzteren zugewandte Aussparung (28) aufweist und so in diesem Bereich im Abstand vom Träger (36) endet.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aussparungsrand (28 a) vom Träger (36) einen grösseren Abstand aufweist als von der Abgasauslass- Durchgangsöffnung (12).

3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Aussparung (28) zumindest ungefähr der Länge des zwischen den beiden Durchgangsöffnungen (12, 14) liegenden Dichtungsplattenbereichs entspricht.

4. Dichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (28) im Abstand vom Aussenrand der Dichtungsplatte (10) endet.

5. Dichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (36) lose zwischen die äusseren Lagen (20, 22) der Dichtungs­ platte (10) eingelegt ist.

6. Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Trägers (36) kleiner als der sich aus der Dicke der Zwischenlage(n) (24, 26) ergebende Abstand der äusseren Lagen (20, 22) voneinander ist.

7. Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Abgasauslass-Durchgangsöffnung (12) umgebender Ringbereich der Dichtungsplatte (10) eine grössere Dicke aufweist als die übrigen Bereiche der Dichtungsplatten.