EP0307388B1 - Schalldämmende Verschalung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Schalldämmende Verschalung für Brennkraftmaschinen Download PDF

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EP0307388B1
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Steyr Daimler Puch AG
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Steyr Daimler Puch AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/11—Thermal or acoustic insulation
    • F02B77/13—Acoustic insulation

Definitions

  • the invention relates to a sound-absorbing casing for internal combustion engines with a sealed passage, in particular for leading out the exhaust manifold, in which a passage seal is provided between the engine block and the casing relative to this relative movements, the passage seal being between an inner flange ring fastened to the engine and one has outer, attached to the casing flange ring sealing ring made of rubber-elastic material, and wherein the sealing ring is inextricably linked to cylindrical surfaces of the flange rings.
  • the casing In order to achieve really good engine noise insulation, the casing must encase the engine as completely as possible and must not have any unsealed passages.
  • the fastening of the casing relative to the engine block must provide a highly elastic support for structure-borne noise insulation, and such fastening and also the passage seals of the casing have to absorb and compensate for the sometimes considerable relative movements that occur in the operating state.
  • the known passage seals which consist of an elastomeric sealing ring vulcanized between two metal flange rings, can, provided that they are properly designed, seal the passages for engine parts that are not subject to a lot of heat, such as combustion air ducting, coolant and fuel lines and the like, with the necessary security, since these less warm parts do not endanger the temperature-sensitive sealing material.
  • the passage seal becomes particularly difficult if the passage opening is covered by a capsule which is required for sound insulation reasons and which attaches to the casing and accommodates the exhaust gas manifold.
  • a capsule which is required for sound insulation reasons and which attaches to the casing and accommodates the exhaust gas manifold.
  • an oil-tight seal between the casing and the capsule must also be provided here, so that oil or the like does not penetrate into the hot capsule.
  • a casing for internal combustion engines is known from AT-B 308475, which consists of soundproofing attached casing parts.
  • an annular elastic element is arranged between the engine block and the casing.
  • this is not able to absorb stronger vibrations, as they occur especially in the construction with wet formwork, if this is stiff and is only connected to the engine block in its lower region.
  • the elastic element of heating is fully applied through the exhaust pipe.
  • the invention is therefore based on the object to eliminate these deficiencies and to create a sound-absorbing formwork of the type described, which is characterized by a Relatively simple, yet resistant, oil-tight and sound-absorbing passage seal distinguishes which passage seal is particularly suitable for the connection of a dry exhaust gas capsule to a wet engine block casing.
  • the invention solves this problem in that the inner flange ring carries a protective shield shielding the sealing ring on the passage side while leaving a space between them, and the remaining space is filled with a heat-resistant and sound-absorbing insulating material.
  • This insulating material backfilled protective shield provides the elastic sealing ring with the necessary heat protection against the hot engine parts that are led out through the passage, whereby the insulating material, for example mineral wool such as Triton-Kaowool, also provides sound insulation.
  • the sealing ring made of a corresponding elastomer can therefore fully fulfill its function as an oil-tight and elastic support connection between the engine block and the casing without impairment and heat hazard.
  • the protective shield forms a connection face on the face against which the capsule abuts with a connection flange with the interposition of an insulating material layer.
  • the insulation material layer which can consist of the same material as the insulation material filling of the passage seal, extends the thermal protection provided by the protective shield to the outer flange ring and also insulates the connection of the capsule to the casing itself. If an outwardly projecting edge leg of the protective shield forms the connection surface, this leg also results in a liquid barrier or the like, which prevents oil from penetrating. prevented in the connected capsule.
  • Drain channels are provided between the outer flange ring and insulation material filling, which drain channels can easily be formed by a corrugation of the protective shield or flange ring. These drainage channels facilitate the separation of oil and prevent excessive contamination of the insulating material. For example, if unburned oil penetrates the passage area as a result of a defective exhaust seal, this oil cannot damage the seal, since it is drained out along the protective shield. The same applies in the case of a defective sealing ring, since the oil escaping from the interior of the casing can now escape to the outside along the outer flange ring or the protective shield. If such an oil leak is visible outside the seal, it is an early sign of seal damage and the need for repair.
  • the inner flange ring when the exhaust manifold is led out, the inner flange ring surrounds the exhaust manifold at a distance and is attached to the cylinder head of the engine using a circumferential seal, a heat protection strip preferably being located between the flange ring and the exhaust manifold.
  • a heat protection strip preferably being located between the flange ring and the exhaust manifold.
  • the engine block 1 of an internal combustion engine is encased by a sound-absorbing casing 2, which forms a passage 4 for leading the exhaust manifold 3 out.
  • the passage 4 is covered by a capsule 5, which connects to the casing 2 and is used for sound insulation of the exhaust gas manifold 3 subjected to structure-borne noise.
  • a passage seal 6 which consists of an inner flange ring 7 fastened to the cylinder head 1a, an outer flange ring 8 tightly fastened to the casing 2 using a preferably liquid sealant, and a sealing ring 9 vulcanized in between the inner and outer flange ring consists of an elastomer, a pressed with the inner flange ring 7, the sealing ring 9 to the exhaust manifold 3 shielding shield 10 and a heat-resistant and sound-absorbing insulation material filling 11 for the space 12 between the shield 11, sealing ring 9 and flange ring 8.
  • the inner sealing ring 7 sits bare on the cylinder head 1a, so that the cylinder head cooling is also effective for the flange ring 7, and a circumferential seal 13 made of an elastomer with a preferably round cross-section ensures the seal between the cylinder head 1a and the flange ring 7.
  • the protective shield 10 detects one externally projecting edge leg 10a, which forms an end-face connection surface 14 for the capsule 5, wherein the capsule 5 with a connecting flange 15 with the interposition of an insulating material layer 16 adjoins this connecting surface 14 in a sound-insulating manner.
  • the protective ring 10 and the insulating material filling 11 protect the sealing ring 9 from excessive heating and can also perform its sealing and supporting functions perfectly in the exhaust gas collector passage area.
  • the insulation material filling 11 and the insulation material layer 16 additionally ensure excellent sound insulation in the transition area between the casing 2 and the capsule 5, so that effective engine noise insulation is also ensured in the exhaust gas collector area.
  • the protective shield 10 also prevents oil or the like from entering the capsule 5 due to leaks in the exhaust seal or damage to the sealing ring 9, since this protective shield 10 replaces the oil in the lower region between the capsule 5 and the casing 2 derives outside.
  • drainage channels 17 are advantageously provided between the protective shield 10 and the insulating material filling 11 or the insulating material layer 16, which are simply created by a corrugation 18 of the protective shield, wherein such channels can also be prepared between the outer flange ring 8 and the insulating material filling 11.
  • An improvement in the heat protection for the passage seal 6 can be achieved if an annular gap is left between the inner flange ring 7 and the exhaust manifold line 3, into which a heat protection strip 19, for example made of asbestos, is inserted, whereby the heat transfer between the exhaust manifold 3 and the flange ring 7 is impaired.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine schalldämmende Verschalung für Brennkraftmaschinen mit einem abgedichteten Durchtritt insbesondere zum Herausführen der Abgassammelleitung, bei der eine Durchtrittsdichtung zwischen Triebwerksblock und der gegenüber diesem Relativbewegungen ausführenden Verschalung vorgesehen ist, wobei die Durchtrittsdichtung einen zwischen einem inneren, am Motor befestigten Flanschring und einem äußeren, an der Verschalung befestigten Flanschring eingesetzten Dichtring aus gummielastischem Material aufweist, und wobei der Dichtring mit zylindrischen Flächen der Flanschringe unlösbar verbunden ist.
  • Um eine wirklich gute Motorgeräuschdämmung zu erreichen, muß die Verschalung den Motor möglichst vollständig umhüllen und darf keine ungedichteten Durchtritte aufweisen. Außerdem ist bei der Befestigung der Verschalung gegenüber dem Motorblock für eine im hohen Maße elastische Abstützung zur Körperschalldämmung zu sorgen, und eine solche Befestigung und auch die Durchtrittsdichtungen der Verschalung haben die im Betriebszustand auftretenden, zum Teil beträchtlichen Relativbewegungen aufzunehmen und auszugleichen. Die bekannten Durchtrittsdichtungen, die aus einem zwischen zwei metallenen Flanschringen einvulkanisierten, elastomeren Dichtring bestehen, können unter Voraussetzung einer sachgemäßen Ausbildung die Durchtritte für wenig wärmebelastete Motorteile, wie Verbrennungsluftführung, Kühlmittel- und Kraftstoffleitung u.dgl., durchaus mit der erforderlichen Sicherheit abdichten, da eine Gefährdung des temperaturempfindlichen Dichtmaterials durch diese weniger warmen Teile unterbleibt. Durchtritte für heiße Motorteile, vor allem für die Abgassammelleitung, bereiten allerdings bisher wegen der gegebenen Hitzebelastung der Dichtung große Schwierigkeiten, wobei auch aufwendige, mit speziellen Kühleinrichtungen ausgestattete Konstruktionsvorschläge ohne gewünschten Erfolg bleiben. Hitzebeständige Metallbalgabdichtungen haben sich ebenfalls nicht bewährt, da sie nicht imstande sind, den Körperschall ausreichend zu dämmen.
  • Besonders schwierig wird die Durchtrittsabdichtung, wenn die Durchtrittsöffnung von einer aus Gründen der Schalldämmung erforderlichen Kapsel abgedeckt ist, die an der Verschalung ansetzt und die Abgassammelleitung in sich aufnimmt. Hier muß zusätzlich zur Schalldämmung vor allem auch für eine ölfeste Abdichtung zwischen Verschalung und Kapsel gesorgt sein, damit ein Eindringen von Öl od. dgl. in die heiße Kapsel vermieden wird.
  • Aus der AT-B 308475 ist eine Verschalung für Brennkraftmaschinen bekannt, die aus schallisolierend angebrachten Verschalungsteilen besteht. Am Durchtritt des Auspuffrohres ist zwischen Triebwerksblock und Verschalung ein ringförmiges elastisches Element angeordnet. Dieses ist jedoch nicht in der Lage, stärkere Schwingungen aufzunehmen, wie sie vor allem bei der Bauweise mit naßer Verschalung auftreten, wenn diese steif ausgeführt und nur in ihrer unteren Region mit dem Triebwerksblock verbunden ist. Außerdem ist das elastische Element der Erhitzung durch das Auspuffrohr voll angesetzt.
  • Gemäß der EP 0062030 B1 gibt es für einen Kapselanschluß bereits eine lose Kombination aus einer elastischen Dichtung und mehrschichtigen, wärmebeständigen und körperschalldämmenden Flachdichtungen, was aber trotz des damit verbundenen Herstellungs- und Montageaufwandes den an einen solchen Kapselanschluß gestellten Anforderungen nicht im gewünschten Umfang genügt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine schalldämmende Verschalung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die sich durch eine verhältnismäßig einfache und dennoch widerstandsfähige, öldichte und schalldämmende Durchtrittsdichtung auszeichnet, welche Durchtrittsdichtung sich besonders für den Anschluß einer trockenen Abgassammlerkapsel an eine nasse Triebwerksblockverschalung eignet.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der innere Flanschring einen den Dichtring durchtrittseitig unter Freilassung eines Zwischenraumes abschirmenden Schutzschild trägt und der verbleibende Zwischenraum mit einem hitzebeständigen und schallabsorbierenden Dämmaterial ausgefüllt ist. Dieser dämmaterialhinterfüllte Schutzschild bietet dem elastischen Dichtring den erforderlichen Wärmeschutz gegenüber den durch den Durchtritt herausgeführten heißen Motorteilen, wobei das Dämmaterial, beispielsweise Mineralwolle wie Triton-Kaowool, zusätzlich für eine Schalldämmung sorgt. Der Dichtring aus einem entsprechenden Elastomer kann daher ohne Beeinträchtigung und Hitzegefährdung seine Funktion als öldichte und elastische Stützverbindung zwischen Motorblock und Verschalung voll erfüllen.
  • Wird die Durchtrittsöffnung von einer an der Verschalung anschließenden Kapsel abgedeckt, bildet nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Schutzschild stirnseitig eine Anschlußfläche, an der die Kapsel mit einem Anschlußflansch unter Zwischenlage einer Dämmaterialschicht anliegt. Dadurch kommt es zu einem hinsichtlich der Schalldämmung lückenlosen Übergang zwischen Verschalung und Kapsel, der für eine hochwirksame Motorgeräuschdämmung Voraussetzung ist. Abgesehen davon, wird durch die Dämmaterialschicht, die aus gleichem Material wie die Dämmaterialfüllung der Durchtrittsdichtung bestehen kann, der durch den Schutzschild gegebene Wärmeschutz zum äußeren Flanschring hin erweitert und auch der Anschluß der Kapsel an der Verschalung selbst isoliert. Bildet ein auswärtsragender Randschenkel des Schutzschildes die Anschlußfläche, ergibt sich außerdem durch diesen Schenkel eine Flüssigkeitssperre, die das Eindringen von Öl od.dgl. in die angeschlossene Kapsel verhindert.
  • Besonders günstig ist es dabei, wenn zwischen Schutzschild und Dämmaterialfüllung bzw. Dämmaterialschicht und/oder zwischen äußerem Flanschring und Dämmaterialfüllung Abflußkanäle vorgesehen sind, welche Abflußkanäle auf einfache Weise von einer Wellung des Schutzschildes bzw. Flanschringes gebildet sein können. Diese Abflußkanäle erleichtern die Absonderung auftretenden Öls und vermeiden eine zu starke Verschmutzung des Dämmaterials. Dringt beispielsweise infolge einer schadhaften Auspuffdichtung unverbranntes Öl in den Durchtrittsbereich ein, kann dieses Öl die Dichtung nicht beschädigen, da es dem Schutzschild entlang nach außen abgeleitet wird. Ähnliches gilt im Falle eines schadhaften Dichtringes, da nun das aus dem Inneren der Verschalung austretende Öl dem äußeren Flanschring oder dem Schutzschild entlang nach außen gelangen kann. Wird ein solcher Ölaustritt außerhalb der Dichtung sichtbar, ist das ein frühzeitiges Anzeichen eines Dichtungsschadens und der Notwendigkeit einer Reparatur.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umgibt beim Herausführen der Abgassammelleitung der innere Flanschring die Abgassammelleitung mit Abstand und ist unter Verwendung einer Umfangsdichtung blank am Zylinderkopf des Motors anliegend befestigt, wobei vorzugsweise zwischen Flanschring und Abgassammelleitung ein Wärmeschutzstreifen sitzt. Speziell für den heiklen Abgassammlerdurchtritt kommt es so zu einem zusätzlichen Wärmeschutz für die eigentliche Dichtung, da der innere Flanschring durch den metallenen Kontakt mit dem Zylinderkopf über die Zylinderkopfkühlung mitgekühlt wird und der Wärmefluß zwischen Abgassammelleitung und innerer Flanschring durch den verbleibenden Luftspalt oder besser durch den eingesetzten Wärmeschutzstreifen, beispielsweise aus Asbest, unterbrochen ist. Die Umfangsdichtung aus einem elastomeren Werkstoff sorgt dabei für die Abdichtung des inneren Flanschringes gegenüber dem Zylinderkopf.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand rein schematisch anhand eines Ausführungsbeispieles veranschaulicht, und zwar zeigen
    • Fig. 1
    einen Teil einer erfindungsgemäßen, schalldämmenden Verschalung im Vertikalschnitt,
    Fig. 2
    die Durchtrittsdichtung dieser Verschalung im Querschnitt größeren Maßstabes und
    Fig. 3
    einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.

  • Der Triebwerksblock 1 einer Brennkraftmaschine ist von einer schalldämmenden Verschalung 2 umhüllt, die zum Herausführen der Abgassammelleitung 3 einen Durchtritt 4 bildet. Der Durchtritt 4 ist von einer Kapsel 5 abgedeckt, die an der Verschalung 2 anschließt und zur Schalldämmung der körperschallbeaufschlagten Abgassammelleitung 3 dient.
  • Zur Abdichtung des Durchtrittes 4 ist eine Durchtrittsdichtung 6 vorgesehen, die aus einem inneren, am Zylinderkopf 1a befestigten Flanschring 7, einem äußeren, an der Verschalung 2 unter Verwendung eines vorzugsweise flüssigen Dichtmittels dicht befestigten Flanschring 8, einem zwischen inneren und äußeren Flanschring einvulkanisierten Dichtring 9 aus einem Elastomer, einem mit dem inneren Flanschring 7 verpreßten, den Dichtring 9 zur Abgassammelleitung 3 hin abschirmenden Schutzschild 10 sowie einer hitzebeständigen und schallabsorbierenden Dämmaterialfüllung 11 für den Zwischenraum 12 zwischen Schutzschild 11, Dichtring 9 und Flanschring 8 besteht. Der innere Dichtring 7 sitzt blank am Zylinderkopf 1a, so daß die Zylinderkopfkühlung auch für den Flanschring 7 wirksam ist, und eine Umfangsdichtung 13 aus einem Elastomer mit vorzugsweise rundem Querschnitt sorgt für die Abdichtung zwischen Zylinderkopf 1a und Flanschring 7. Der Schutzschild 10 weist einen nach außen ragenden Randschenkel 10a auf, der eine stirnseitige Anschlußfläche 14 für die Kapsel 5 bildet, wobei die Kapsel 5 mit einem Anschlußflansch 15 unter Zwischenlage einer Dämmaterialschicht 16 an diese Anschlußfläche 14 schalldämmend anschließt.
  • Durch den Schutzschild 10 und die Dämmaterialfüllung 11 wird der Dichtring 9 vor zu starker Erwärmung geschützt und kann seine Dicht- und Stützfunktionen auch im Abgassammlerdurchtrittsbereich einwandfrei erfüllen. Die Dämmaterialfüllung 11 und die Dämmaterialschicht 16 gewährleisten zusätzlich eine ausgezeichnete Schalldämmung im Übergangsbereich zwischen Verschalung 2 und Kapsel 5, so daß auch im Abgassammlerbereich eine wirkungsvolle Motorgeräuschdämmung gewährleistet ist.
  • Der Schutzschild 10 verhindert außerdem, däß durch Leckstellen in der Auspuffdichtung oder durch eine Beschädigung des Dichtringes 9 in den Durchtrittsbereich eindringendes Öl od. dgl. in die Kapsel 5 gelangt, da dieser Schutzschild 10 das Öl im unteren Bereich zwischen Kapsel 5 und Verschalung 2 nach außen ableitet. Dazu sind vorteilhafterweise zwischen dem Schutzschild 10 und der Dämmaterialfüllung 11 bzw. der Dämmmaterialschicht 16 Abflußkanäle 17 vorgesehen, die einfach durch eine Wellung 18 des Schutzschildes entstehen, wobei auch zwischen äußerem Flanschring 8 und Dämmaterialfüllung 11 solche Kanäle vorbereitet sein können.
  • Eine Verbesserung des Wärmeschutzes für die Durchtrittsdichtung 6 läßt sich erreichen, wenn zwischen innerem Flanschring 7 und Abgassammlerleitung 3 ein Ringspalt freigelassen wird, in den ein Wärmeschutzstreifen 19, beispielsweise aus Asbest, eingeschoben ist, wodurch der Wärmeübergang zwischen Abgassammelleitung 3 und Flanschring 7 beeinträchtigt wird.

Claims (5)

1. Schalldämmende Verschalung für Brennkraftmaschinen mit einem abgedichteten Durchtritt insbesondere zum Herausführen der Abgassammelleitung, bei der eine Durchtrittsdichtung zwischen Triebwerksblock (1) und der gegenüber diesem Relativbewegungen ausführenden Verschalung (2) vorgesehen ist, wobei die Durchtrittsdichtung einen zwischen einem inneren, am Motor befestigten Flanschring (7) und einem äußeren, an der Verschalung (2) befestigten Flanschring (8) eingesetzten Dichtring (9) aus gummielastischem Material aufweist, und wobei der Dichtring (9) mit zylindrischen Flächen der Flanschringe (7, 8) unlösbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Flanschring (7) einen den Dichtring (9) durchtrittseitig unter Freilassung eines Zwischenraumes (12) abschirmenden Schutzschild (10) trägt und daß der verbleibende Zwischenraum (12) mit einem hitzebeständigen und schallabsorbierenden Dämmaterial (11) ausgefüllt ist.
2. Verschalung nach Anspruch 1, mit weiters einer die Durchtrittsöffnung abdeckenden, an der Verschalung befestigten Kapsel, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzschild (10) stirnseitig vorzugsweise durch einen auswärtsragenden Randschenkel (10a) eine Anschlußfläche (14) bildet, an der die Kapsel (5) mit einem Anschlußflansch (15) unter Zwischenlage einer Dämmaterialschicht (16) abnehmbar anliegt.
3. Verschalung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schutzschild (10) und Dämmaterialfüllung (11) bzw. Dämmaterialschicht (16) und/oder zwischen äußerem Flanschring (8) und Dämmaterialfüllung (11) Abflußkanäle (17) vorgesehen sind.
4. Verschalung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wellung (18) des Schutzschildes (10) bzw. Flanschringes (8) die Abflußkanäle (17) bildet.
5. Verschalung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Herausführen der Abgassammelleitung (3) der innere Flanschring (7) die Abgassammelleitung (3) mit Abstand umgibt und unter Verwendung einer Umfangsdichtung (13) blank am Zylinderkopf (1a) des Motors anliegend befestigt ist, wobei vorzugsweise zwischen Flanschring (7) und Abgassammelleitung (3) ein Wärmeschutzstreifen (11) sitzt.
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