FR2527270A1 - Cylinder head joint for liquid cooled IC-engine - has polymer gasket adjacent to coolant passage to maintain low temperature - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif d'étanchéité pour moteur à combustion interne
La présente invention concerne les dispositifs d'étanchéité pour moteur à combustion interne et, plus particulièrement, les dispositifs d'étanchéité aux gaz de combustion interposés entre cylindre de moteur à combustion interne refroidi par circulation d'un fluide dans une chambre annulaire autour du cylindre et culasse fixée au bloc moiteur.Sealing device for internal combustion engine
The present invention relates to sealing devices for internal combustion engine and, more particularly, to sealing devices for combustion gases interposed between cylinder of internal combustion engine cooled by circulation of a fluid in an annular chamber around the cylinder. and cylinder head fixed to the wetness block.
A l'heure actuelle, ce dispositif d'étanchéité est constitué par un joint plat interposé entre la culasse et le bloc et maintenu en compression à l'aide de tiges filetées (boulons ou goujons) et d'écrous. La force à exercer pour assurer l'étanchéité est très supérieure à celle aui suffirait pour résister aux forces créées par la pression dans les chambres de combustion du moteur lors de l'explosion. Par ailleurs, la rupture du joint de culasse est une des causes principales de retour des véhicules en atelier peu de temps après mise en service la raison en est qu'il est difficile et surtout très long de serrer de façon homogène un joint de culasse pincé, puisqu'il faut intervenir à plusieurs reprises sur un grand nombre d'écrous.D'autre part, l'étanchéité aux gaz des joints de culasse classiques n'étant jamais absolue, il est nécessaire d'adjoindre, dans le circuit de refroidissement, des systèmes de dégazage qui compliquent et alourdissent ce circuit. At present, this sealing device consists of a flat gasket interposed between the cylinder head and the block and kept in compression using threaded rods (bolts or studs) and nuts. The force to be applied to ensure the seal is much greater than that which would be sufficient to resist the forces created by the pressure in the combustion chambers of the engine during the explosion. Furthermore, the rupture of the cylinder head gasket is one of the main causes of the return of vehicles to the workshop shortly after putting into service, the reason being that it is difficult and especially very long to tighten a pinched cylinder head gasket evenly. , since it is necessary to intervene repeatedly on a large number of nuts. On the other hand, the gas tightness of conventional cylinder head gaskets is never absolute, it is necessary to add, in the cooling circuit , degassing systems which complicate and weigh down this circuit.
La présente invention vise à fournir un dispositif d'étanchéité répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il rend I'étanc.héité indépendante de l'effort d'assemblage de la culasse sur le ou les cylindres, évite les déformations de la table de la culasse et réduit les ovalisations de cylindres. Au surplus, le dispositif présente l'avantage d'une étanchéité absolue aux gaz d'explosion et permet une simplification du circuit. The present invention aims to provide a sealing device that better meets those previously known to the requirements of practice, in particular in that it makes the étanc.héité independent of the effort of assembly of the cylinder head on the or the cylinders, prevents deformation of the cylinder head table and reduces cylinder ovalization. Furthermore, the device has the advantage of being completely sealed against explosion gases and allows the circuit to be simplified.
Dans ce but, l'invention propose un dispositif d'étanchéité du type ci-dessus défini comprenant au moins un joint torique continu en contact avec le cylindre et la culasse, placé dans une gorge ménagée entre le cylindre et la culasse à proximité de la chambre annulaire de façon que le joint reste à une température compatible avec son matériau constitutif. For this purpose, the invention provides a sealing device of the type defined above comprising at least one continuous O-ring in contact with the cylinder and the cylinder head, placed in a groove formed between the cylinder and the cylinder head near the annular chamber so that the seal remains at a temperature compatible with its constituent material.
Le terme "joint torique" doit être interprété dans un sens large et comme ne se limitant pas au cas des joints à section droite circulaire au repose mais s'étendant au cas des joints ayant une section quelconque, une condition essentielle restant cependant que le joint soit ininterrompu. The term "O-ring" must be interpreted in a broad sense and as not being limited to the case of joints with a circular straight section at rest but extending to the case of seals having any section, an essential condition however remaining that the seal be uninterrupted.
Un tel joint permet d'assurer l'étanchéité sans être soumis à une pression homogène minimum. En conséquence, il s,uffit que les moyens de solidarisation de la culasse et du bloc exercent une force de retenue suffisante pour contrebalancer les forces dues à la pression dans la chambre. Les joints toriques sont généralement constitués en élastomère et doivent être à une distance suffisante de la chambre de combustion pour n être pas portés à une température excessive par les infiltrations de gaz de combustion dans le jeu entre culasse et cylindre. Ce dernier peut notamment être constitué par une chemise fixée à la culasse par des moyens de fixation permanente, tels que soudage par faisceau d'électrons, collage, solidarisation par bague filetée, frettage, emmanchement à force, etc. Such a seal ensures sealing without being subjected to a minimum uniform pressure. Consequently, it suffices that the means for securing the cylinder head and the block exert a sufficient retaining force to counterbalance the forces due to the pressure in the chamber. O-rings are generally made of elastomer and must be at a sufficient distance from the combustion chamber so as not to be brought to an excessive temperature by the combustion gas infiltrations in the clearance between cylinder head and cylinder. The latter may in particular be constituted by a jacket fixed to the cylinder head by permanent fixing means, such as electron beam welding, bonding, joining by threaded ring, shrinking, force fitting, etc.
La gorge de réception du joint peut notamment être réalisée par usinage d'une des deux pièces (cylindre ou culasse) ou par juxtaposition des deux pièces.The groove for receiving the seal can in particular be produced by machining one of the two parts (cylinder or cylinder head) or by juxtaposition of the two parts.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de dispositifs qui en constituent des modes particuliers de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels
- la figure 1 est un schéma de principe montrant un dispositif d'étanchéité entre cylindre et culasse d'un moteur à combustion interne,
- la figure 2 montre une variante de la figure 1, dans laquelle la chambre de circulation de fluide de refroidissement est ménagée entre le bloc et la chambre de chaque cylindre;
- la figure 3 est un schéma à grande échelle montrant l'adjonction d'un joint métallique antifeu au joint d'étanchéité torique;
La figure 1 montre le bloc 10 d'un moteur sur lequel une culasse 11 est fixée à l'aide de goujons et d'écrous écrous (non représentés).Les goujons sont vissés dans des trous taraudés 12 du bloc et les écrous prennent appui sur une bride 13 de la culasse. Les cylindres sont délimités par des chemises glissées dans des alésages de la culasse et délimitant avec elle des chambres annulaire 15 destinées à être parcourues par un fluide de refroidissement (eau en général). La culasse Il prend directement appui sur le bloc 10, sans interposition de joint plat d'étanchéité pincé.The invention will be better understood on reading the following description of devices which constitute particular embodiments thereof given by way of nonlimiting examples. The description refers to the accompanying drawings, in which
FIG. 1 is a block diagram showing a sealing device between cylinder and cylinder head of an internal combustion engine,
- Figure 2 shows a variant of Figure 1, in which the coolant circulation chamber is formed between the block and the chamber of each cylinder;
- Figure 3 is a large-scale diagram showing the addition of a fire-resistant metal seal to the O-ring seal;
Figure 1 shows the block 10 of an engine on which a cylinder head 11 is fixed using studs and nut nuts (not shown). The studs are screwed into tapped holes 12 of the block and the nuts are supported on a flange 13 of the cylinder head. The cylinders are delimited by liners slid in bores of the cylinder head and delimiting with it annular chambers 15 intended to be traversed by a cooling fluid (water in general). The cylinder head It rests directly on the block 10, without the interposition of a pinched flat seal.
L'étanchéité de la chambre 15 vers le carter est assurée par des joints 16 et 17 ininterrompus, placés dans des gorges de la chemise 14 et en appui contre la paroi de la culasse 11.The sealing of the chamber 15 towards the casing is ensured by uninterrupted seals 16 and 17, placed in grooves of the jacket 14 and bearing against the wall of the cylinder head 11.
Le dispositif d'étanchéité suivant l'invention comprend au moins un joint torique 18 placé entre la culasse et la chemise, en appui dans le sens radial dans le cas illustré (un appui dans le sens axial par rapport au cylindre étant toutefois possible). En règle générale, le joint d'étanchéité torique 18 sera placé dans une gorge circonférentielle 19 ménagée à cet effet dans la chemise ou dans la culasse. Cette gorge sera placée à proximité immédiate de la chambre 15 et à distance de la chambre de combustion de façon que la température du joint, généralement constitué en matériau élastomère, reste modérée lorsque le moteur a atteint sa température normale de fonctionnement. The sealing device according to the invention comprises at least one O-ring 18 placed between the cylinder head and the jacket, bearing in the radial direction in the illustrated case (a bearing in the axial direction relative to the cylinder being however possible). As a general rule, the O-ring seal 18 will be placed in a circumferential groove 19 provided for this purpose in the jacket or in the cylinder head. This groove will be placed in the immediate vicinity of the chamber 15 and at a distance from the combustion chamber so that the temperature of the seal, generally made of elastomeric material, remains moderate when the engine has reached its normal operating temperature.
De plus, il est nécessaire que le joint 18 ne soit pas soumis lors du fonctionnement à une différence de pression alternée : enwrègle générale, le jeu qui subsiste entre la partie terminale de la chemise 14 et la culasse est suffisamment faible pour atténuer les variations de pression à un point tel que le joint 18 n'est pas soumis à des différences de pression alternées.In addition, it is necessary that the seal 18 is not subjected during operation to an alternating pressure difference: as a general rule, the clearance which remains between the terminal part of the liner 14 and the cylinder head is sufficiently small to attenuate the variations in pressure at a point such that the seal 18 is not subjected to alternating pressure differences.
La chemise sera généralement solidarisée mécaniquement de la culasse par des moyens qui peuvent être très divers. On a notamment utilisé le soudage par faisceau d'électrons de la partie terminale haute de la chemise sur la culasse, mais cette solution a l'inconvénient d'être coûteuse. On peut également utiliser un emmanchement en force ou un collage à l'aide d'une colle polymérisable anaérobie adhérant au matériau constitutif de la culasse il et de la chemise 14. The shirt will generally be mechanically secured to the cylinder head by means which can be very diverse. In particular, electron beam welding of the upper end part of the jacket on the cylinder head has been used, but this solution has the disadvantage of being costly. It is also possible to use a force fitting or a bonding using an anaerobic polymerizable adhesive adhering to the material constituting the cylinder head 11 and of the jacket 14.
Du fait que l'étanchéité est assurée par un joint
torique 18 dont la surface de contact avec la culasse est
limitée et n'exige pas un serrage (que les boulons. de fi
xation de la culasse ne pourraient d'ailleurs exercer,
étant donné le montage circonférentiel du joint), ces
boulons ou goujons peuvent être beaucoup plus légers que
dans un moteur normal. Dans la pratique, leur section
totale peut être diminuée dans un rapport qui dépasse 5/1.Because the seal is ensured by a seal
O-ring 18 whose contact surface with the cylinder head is
limited and does not require tightening (as bolts.
xation of the cylinder head could not exercise,
given the circumferential mounting of the seal), these
bolts or studs can be much lighter than
in a normal engine. In practice, their section
total can be decreased in a ratio that exceeds 5/1.
Cet allégement des boulons peut s'accompagner d'un alle-
gement correspondant des organes avec lesquels ils coo
pèrent, notamment de la bride 13.This lightening of the bolts can be accompanied by a lightening
corresponding position of the bodies with which they coo
perent, in particular from the flange 13.
Au surplus, on voit que la régularité de serrage
des écrous ou boulons n'a pas la même importance que dans
le cas d'un joint de culasse plat, où elle est essentielle
à la tenue du joint et au maintien de l'étanchéité.In addition, we see that the tightening regularity
nuts or bolts does not have the same importance as in
the case of a flat head gasket, where it is essential
holding the seal and maintaining the seal.
Au lieu d'être ménagée entre ia chemise 14 et la
culasse 11, la chambre de circulation de fluide de refroi
dissement 15 peut être ménagée entre chemise 14 et bloc 10.Instead of being arranged between the folder 14 and the
cylinder head 11, the coolant circulation chamber
Dissement 15 can be made between jacket 14 and block 10.
C'est cette disposition qui est représentée dans le cas
de la figure 2, où les organes correspondant à ceux de la
figure 1 sont désignés par le même numéro de référence.It is this provision which is represented in the case
of Figure 2, where the organs corresponding to those of the
Figure 1 are designated by the same reference number.
Cette disposition exige un joint complémentaire 20 pour
éviter les fuites de liquide de refroidissement de la
chambre 15 vers l'intervalle entre culasse et bloc.This provision requires an additional seal 20 for
avoid coolant leaks from the
room 15 towards the interval between cylinder head and block.
Pour améliorer la protection du joint torique d'étan
chéité 18 contre les gaz brûlés susceptibles de s'infiltrer
entre culasse 11 et chemise 14, on peut interposer sur le
trajet un joint supplémentaire métallique 21, comme
représenté schématiquement sur la figure 3. Ce joint en
métal fin joue un rôle d'antifeu et il est prévu pour
exercer par ses branches une pression de contact élevée sur la chemise 14 et la culasse 11.To improve the protection of the O-ring seal
cheeseness 18 against burnt gases likely to infiltrate
between cylinder head 11 and shirt 14, we can interpose on the
route an additional metallic seal 21, such as
shown schematically in Figure 3. This seal in
thin metal plays a fire-fighting role and is intended to
exert by its branches a high contact pressure on the shirt 14 and the cylinder head 11.
- L'invention est susceptible de nombreuses autres variantes encore de réalisation. En particulier, il est possible d'assurer l'étanchéité en utilisant non pas un joint torique par cylindre, mais un joint pour tout un groupe de cylindres ou même pour l'ensemble du moteur. - The invention is susceptible of many other alternative embodiments. In particular, it is possible to ensure sealing by using not one O-ring per cylinder, but a seal for a whole group of cylinders or even for the entire engine.
De plus, I'invention n'est pas uniquement applicable aux moteurs munis de chemises amovibles. Elle est également susceptible d'être appliquée à des moteurs dans lesquels la paroi du cylindre est usinée directement dans une paroi prolongeant le bloc moteur. In addition, the invention is not only applicable to engines fitted with removable sleeves. It can also be applied to engines in which the cylinder wall is machined directly into a wall extending the engine block.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8208901A FR2527270A1 (en) | 1982-05-21 | 1982-05-21 | Cylinder head joint for liquid cooled IC-engine - has polymer gasket adjacent to coolant passage to maintain low temperature |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8208901A FR2527270A1 (en) | 1982-05-21 | 1982-05-21 | Cylinder head joint for liquid cooled IC-engine - has polymer gasket adjacent to coolant passage to maintain low temperature |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2527270A1 true FR2527270A1 (en) | 1983-11-25 |
| FR2527270B1 FR2527270B1 (en) | 1985-05-24 |
Family
ID=9274242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8208901A Granted FR2527270A1 (en) | 1982-05-21 | 1982-05-21 | Cylinder head joint for liquid cooled IC-engine - has polymer gasket adjacent to coolant passage to maintain low temperature |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2527270A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0372587A1 (en) * | 1988-12-09 | 1990-06-13 | Yamaha Motor Co., Ltd. | Internal combustion engine |
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-
1982
- 1982-05-21 FR FR8208901A patent/FR2527270A1/en active Granted
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| US10760554B2 (en) | 2018-04-04 | 2020-09-01 | Robert Bosch Gmbh | Hydrostatic axial piston machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2527270B1 (en) | 1985-05-24 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |