DE4238929C2 - Flat gasket for internal combustion engines - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a flat gasket according to the preamble of Claim 1.

Bei metallischen Zylinderkopfdichtungen für Verbrennungskraftmaschinen sind zur besseren Abdichtwirkung vor allem die Brennraumöffnungen ringförmig von Sicken umgeben. Bei Zylinderkopfdichtungen für Reihenmotoren sind mehrere in Reihe nebeneinanderliegende Brennraumöffnungen auf der Dichtung angeordnet, und die benachbarten Brennraumöffnungen sind voneinander durch einen meist relativ schmalen Stegbereich getrennt. Die ringförmig die Brennraumöffnungen umgebenden Sicken laufen dann im Stegbereich unter Bildung einer gemeinsamen Sicke zusammen.For metallic cylinder head gaskets for Internal combustion engines are for the better Sealing effect especially the combustion chamber openings surrounded by beads. At Cylinder head gaskets for in-line engines are several Combustion chamber openings in a row arranged the seal, and the neighboring Combustion chamber openings are usually separated from each other by one relatively narrow web area separated. The ring-shaped the beads surrounding the combustion chamber openings then run in the web area with formation of a common bead together.

Nachteilig bei derartigen Konstruktionen ist, daß die gemeinsame Sicke im Stegbereich eine sich ändernde unterschiedliche Sickenbreite besitzt, wobei die Sickenbreite beim Zusammenlaufen der beiden Einzelsicken an den beiden Sickenknoten besonders groß ist. Da der Verformungswiderstand der Sicken proportional sich aus dem Verhältnis von Sickenhöhe und Sickenbreite ergibt, ist der Verformungswiderstand der Sicken an den Knotenpunkten bei gleicher Höhe, aber größerer Breite besonders gering. Die Sicken sind im Bereich der Sickenknoten weniger verformungssteif, und ihre Abdichtwirkung ist infolge des geringen Verformungswiderstandes gerade in den Bereichen, wo eine besonders gute Abdichtwirkung verlangt wird, geringer als in den restlichen Umfangsbereichen der Sicken.A disadvantage of such constructions is that the common bead in the web area a changing has different bead widths, the Bead width when the two converge Individual beads on the two bead knots are particularly large is. Because the deformation resistance of the beads is proportional to the ratio of bead height and bead width is the deformation resistance the beads at the nodes at the same height, but larger width particularly small. The beads are less stiff in the area of the bead knots, and their sealing effect is due to the low Deformation resistance especially in the areas where a particularly good sealing effect is required, less than in the remaining peripheral areas of the Beads.

Nach der US-PS 4.815.750 werden daher zur Abhilfe die Sicken im Stegbereich so geführt, daß die gemeinsame Sicke im Stegbereich und an den Sickenknoten eine konstante und gleich große Breite wie im restlichen Umfangsbereich der Sicken besitzt. Man erreicht dies, indem man die gemeinsame Sicke im Stegbereich abweichend von der runden Öffnungskontur geradlinig ausführt, so daß sich bei konstanter Sickenhöhe in allen Sickenumfangsbereichen rund um die Öffnungen überall ein gleich großer Verformungswiderstand mit entsprechend gleich guter Abdichtwirkung in allen Umfangsbereichen ergeben.According to US Pat. No. 4,815,750, the Beads in the web area so that the common Bead in the web area and at the knot knots constant and equal width as in the rest Has peripheral area of the beads. You achieve this by the common bead in the web area deviating from the round opening contour, straight executes so that with constant bead height in all bead circumference areas around the openings the same resistance to deformation everywhere correspondingly good sealing effect in all Result in circumferential areas.

In der Praxis allerdings lassen sich solche zusammenlaufenden Sicken mit überall gleicher Sickenbreite allein schon fertigungstechnisch nicht realisieren. Auch die Sicken der US-PS 4 815 750 sind in der Praxis vor allem in den Sickenknotenbereichen breiter und besitzen dort einen geringeren Verformungswiderstand mit entsprechend schlechterem Abdichtverhalten als im restlichen Umfangsbereich. Dazu kommt noch, daß die Sickenkontur im Übergangsbereich zwischen runder und geradliniger Sickenkontur abgewinkelt ist, so daß in diesen Knickbereichen ein hoher Verformungswiderstand vorliegt und beim Einbau und dem Zusammendrücken der Sicken Stauchungen des Materials mit der Gefahr von Rißbildungen oder Ermüdungsbrüchen nach längerem Betrieb auftreten.In practice, however, such converging beads with the same everywhere The bead width alone is not enough from a manufacturing point of view realize. The beads of US Pat. No. 4,815,750 are also in practice especially in the bead knot areas wider and have a lower one there Deformation resistance with correspondingly worse Sealing behavior than in the remaining peripheral area. In addition, the bead contour in the Transition area between round and straight lines Bead contour is angled so that in this High deformation resistance is present and when installing and compressing the Beading upsets of the material with the risk of Cracks or fatigue breaks after a long time Operation occur.

Die nicht vorveröffentlichte EP 0 579 353 A1 offenbart eine Flachdichtung für Verbrennungskraftmaschinen, bei der im Stegbereich eine Vertiefung in der Mitte des Sickenknotenpunktes vorgesehen ist, um den Verformungswiderstand zu regeln.The unpublished EP 0 579 353 A1 discloses a flat gasket for internal combustion engines, at a recess in the middle of the bead node is provided in the web area is to regulate the resistance to deformation.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Flachdichtung gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches zu schaffen, deren Sicken auch im Knotenbereich bei einfacher und wirtschaftlicher Herstellbarkeit betriebssicher sind, und die ein optimales, zumindest gleich gutes Abdichtverhalten wie im restlichen Sickenumfangsbereich aufweisen.The present invention is therefore based on the object based on a flat gasket according to the preamble of To create main claim, their beads too in the node area with simpler and more economical Manufacturability are reliable, and the one optimal, at least as good sealing behavior as have in the remaining bead circumference area.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing part of the main claim.

Dabei ist bevorzugt das Verhältnis von Sickenhöhe zu Sickenbreite in jeder Querschnittsebene des Sickenknotens gleich oder annähernd gleich dem Verhältnis von Sickenhöhe und Sickenbreite im restlichen Sickenumlaufbereich. Die unterschiedlichen Sickenhöhen im Zentrum des Sickenknotenbereiches können dabei sowohl scharfwinklig abgestuft als auch kurvenförmig verlaufend von den Sicken im restlichen Umfangsbereich abgesetzt sein.The ratio of bead height to is preferred Bead width in each cross-sectional plane of the Bead knot equal to or approximately the same Ratio of bead height and bead width in remaining corrugation area. The different Bead heights in the center of the bead knot area can be graded as well as curvilinear from the beads in the rest Be circumferential area.

Durch die Erfindung sind jetzt die herstellungsbedingt breiteren Sickenbereiche an den Sickenknoten in mehrere kleinere Sicken mit geringerer Breite und abgestufter Sickenhöhe unterteilt. Der sich proportional aus den Sickenhöhen und Sickenbreiten ergebende Verformungswiderstand des Sickenknotenbereiches und damit dessen Abdichtwirkung wird verbessert, und die Dichtung ist im kritischen Stegbereich dicht.The invention is now due to the manufacture wider bead areas at the bead knots in several smaller beads with smaller width and graded bead height divided. Which proportional from the bead heights and bead widths resulting deformation resistance of the Bead knot area and thus its sealing effect is being improved and the seal is in critical Bridge area tight.

Welche Sickenabstufungen und damit welche Sickenhöhen im Sickenknotenbereich und damit welcher Verformungswiderstand beziehungsweise welche Abdichtwirkung im Sickenknotenbereich erzielt werden sollen, ist abhängig vom Anwendungsfall. Im allgemeinen ist aber das Verhältnis Sickenhöhe zu Sickenbreite im Zentrum des Sickenknotenbereiches so ausgelegt, daß ihr Verformungswiderstand und damit ihre Abdichtwirkung etwa gleich groß ist wie das Verhältnis im restlichen Sickenumfangsbereich.Which bead gradations and therefore which bead heights in the bead knot area and thus which one Deformation resistance or which Sealing effect in the bead knot area can be achieved depends on the application. in the general, however, is the ratio of bead height to Bead width in the center of the bead knot area so designed that their resistance to deformation and thus their sealing effect is about the same as that Ratio in the remaining bead circumference area.

Falls erforderlich und sinnvoll, können aber auch größere Verformungswiderstände beziehungsweise Abdichtwerte eingestellt werden. Die Werte der Sickenabstufungshöhen und die der Sickenabstufungsbreiten richten sich analog nach dem auf den Anwendungsfall bezogenen geforderten Verformungswiderstand beziehungsweise dem geforderten Abdichtverhalten, und es steht dem Fachmann frei, entsprechend den Anforderungen die geeigneten Werte konstruktiv anzuwenden.If necessary and useful, but can also larger deformation resistances respectively Sealing values can be set. The values of Bead gradation heights and that of Bead gradation widths are based on the analog required for the application Deformation resistance or the required Sealing behavior, and the expert is free to the appropriate values according to the requirements to be used constructively.

Die Maximalwerte für Sickenabstufungshöhen und Sickenabstufungsbreiten sind nur begrenzt durch die Materialkonstanten der für die Flachdichtung verwendeten Metallplatten. Die weiteren Abmessungen und Anordnungen der erfindungsgemäß abgestuften Sickenbereiche am Sickenknoten ergeben sich aus den zur Verdeutlichung der Erfindung angefügten Abbildungen.The maximum values for bead heights and Bead gradation widths are only limited by the Material constants for the flat gasket used metal plates. The other dimensions and arrangements of the graded according to the invention Bead areas on the bead knot result from the attached to illustrate the invention Illustrations.

Durch die Erfindung ist jetzt eine metallische Flachdichtung mit mindestens zwei benachbart zueinander angeordneten Durchgangsöffnungen geschaffen, deren die Öffnungen umgebenden Sicken im Stegbereich zwischen den Öffnungen ein wenigstens gleich gutes Abdichtverhalten aufweisen wie in den restlichen Sickenumfangsbereichen. Die erfindungsgemäßen Sickenbereiche im Zentrum des Sickenknotens mit unterschiedlicher Höhe sind einfach und wirtschaftlich realisierbar, da sie in einem Prägevorgang beim Prägen aller Sicken zusammen nach entsprechender Änderung des Prägewerkzeuges in die Flachdichtung eingeprägt werden können.The invention is now a metallic Flat gasket with at least two adjacent through openings arranged to each other created, the beads surrounding the openings in Web area between the openings at least have the same good sealing behavior as in the remaining bead circumference areas. The bead areas according to the invention in the center of the Beading knots with different heights are simple and economically feasible because they are in one Embossing process when embossing all the beads together corresponding change of the embossing tool in the Flat seal can be stamped.

Besondere Rißanfälligkeiten oder Ermüdungserscheinungen im Betrieb konnten im Zentrum des Sickenknotenbereiches nicht festgestellt werden. Bevorzugt werden einlagige metallische Flachdichtungen mit den erfindungsgemäßen Sicken im Zentrum des Sickenbereiches ausgerüstet. Im Sinne der Erfindung können, falls erforderlich und sinnvoll, auch mehrlagige metallische Flachdichtungen mit den erfindungsgemäßen Sicken im Zentrum des Sickenknotenbereiches entweder an allen oder nur einem Teil der Metallplatten ausgerüstet werden.Special susceptibility to cracking or Fatigue in the operation could be in the center of the bead knot area cannot be determined. Single-layer metallic flat seals are preferred with the beads according to the invention in the center of the Bead area equipped. In the sense of the invention can, if necessary and useful, too multilayer metallic flat seals with the beads according to the invention in the center of the Sick knot area either on all or only one Part of the metal plates can be equipped.

Die Erfindung wird durch die fünf Abbildungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated by the five figures explained. Show it:

Fig. 1 in Aufsicht das Teilstück einer metallischen Zylinderkopfdichtung mit im Stegbereich sich überlappenden Sicken; Fig. 1 in top view, the portion of a metallic cylinder head gasket with the web region overlapping beads;

Fig. 2, 5 Aufsichtbilder auf verschiedene Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Zylinderkopfdichtungen im Stegbereich; Fig. 2, 5 supervisory images to various embodiments of the inventive cylinder head seals in the web area;

Fig. 3, 4 Querschnittsbilder durch die Sickenknotenbereiche der Zylinderkopfdichtungen aus Fig. 2. Fig. 3, 4 are cross-sectional images by Sick node portions of cylinder head gaskets in FIG. 2.

In der Fig. 1 ist (1) eine Zylinderkopfdichtung mit zwei benachbart nebeneinanderliegenden Brennraumöffnungen (2), die durch den relativ schmalen Stegbereich (3) voneinander getrennt sind. Die beiden Brennraumöffnungen (2) sind ringförmig von Sicken (4) umgeben, die im Stegbereich (3) an den beiden Sickenknoten (5) unter Bildung einer gemeinsamen Sicke (6) zusammenlaufen. Im etwa dreieckförmigen Zentrum des Sickenknotenbereiches (5) ist die Gesamtsickenbreite größer als im restlichen Umfangsbereich der Sicken (4), deren Profilierungen sich aus den folgenden Abbildungen ergeben.In FIG. 1, a cylinder head gasket (1) having two adjacent adjacent combustion chamber openings (2) which are separated by the relatively narrow web portion (3). The two combustion chamber openings ( 2 ) are surrounded in a ring by beads ( 4 ) which converge in the web area ( 3 ) at the two bead nodes ( 5 ) to form a common bead ( 6 ). In the approximately triangular center of the bead knot area ( 5 ), the total bead width is larger than in the remaining peripheral area of the beads ( 4 ), the profiles of which are shown in the following figures.

Fig. 2 zeigt in Aufsicht eine Ausführungsform einer Zylinderkopfdichtung im Sickenknotenbereich (5) beim Zusammenlaufen der beiden ringförmig die benachbarten Brennraumöffnungen (2) umgebenden Sicken (4). Das schraffiert dargestellte Zentrum des Sickenknotenbereiches (5) weist gegenüber den Sicken (4) eine vergrößerte Höhe auf, so daß das Verhältnis Sickenhöhe zu Sickenbreite an allen Querschnittsebenen etwa gleich groß ist wie das Verhältnis von Sickenhöhe zu Sickenbreite an den restlichen Sickenumfangsbereichen (4). Dadurch ist der Verformungswiderstand und damit das Abdichtverhalten der Sicken (4) sowohl im Sickenknotenbereich (5) als auch im restlichen Umfangsbereich etwa gleich groß. Fig. 2 shows an embodiment in plan view of a cylinder head gasket in the bead node region (5) at the convergence of the two beads annularly, the adjacent combustion chamber openings (2) surrounding (4). The hatched center of the bead knot area ( 5 ) has an increased height compared to the beads ( 4 ), so that the ratio of bead height to bead width at all cross-sectional levels is approximately the same as the ratio of bead height to bead width at the remaining bead circumference areas ( 4 ). As a result, the resistance to deformation and thus the sealing behavior of the beads ( 4 ) are approximately the same in both the bead knot area ( 5 ) and in the remaining peripheral area.

Aus dem Querschnittsbild der Fig. 3 in der Linie III-III ergeben sich die Sickenhöhe (4′, 5′) der Sickenerhöhung im Zentrum des Sickenknotenbereiches (5) (Fig. 2) und der Sicke (4) im restlichen Umfangsbereich und die Sickenbreiten (7, 8) der Sicke (4) (Fig. 2) im restlichen Umfangsbereich und der Gesamtsicke im Sickenknotenbereich (5). Das Verhältnis Sickenhöhe (5′) zu Sickenbreite (8) im Sickenknotenbereich (5) ist etwa gleich groß wie das Verhältnis von Sickenhöhe (4′) zu Sickenbreite (7) im restlichen Sickenumfangsbereich (4).From the cross-sectional image of Fig. 3 in the line III-III, the bead height (4 ', 5') of the bead increase in the center of the crimp node region (5) (Fig. 2) and the bead (4) in the remaining circumferential area and the bead widths give ( 7 , 8 ) of the bead ( 4 ) ( Fig. 2) in the remaining peripheral area and the overall bead in the bead knot area ( 5 ). The ratio of bead height ( 5 ′) to bead width ( 8 ) in the bead knot area ( 5 ) is approximately the same as the ratio of bead height ( 4 ′) to bead width ( 7 ) in the remaining bead circumference area ( 4 ).

Das Querschnittsbild der Fig. 4 in der Linie IV-IV der Fig. 2 zeigt den Anstieg der Sickenerhebung im Zentrum des Sickenknotenbereiches vom Niveau der Dichtung (1) auf die Sickenhöhe (5′) und den Abfall auf die Höhe (4′) der Sicke (4) im restlichen Sickenumfangsbereich.The cross-sectional image of Fig. 4 in the line IV-IV of Fig. 2 shows the increase in the bead elevation in the center of the bead knot area from the level of the seal ( 1 ) to the bead height ( 5 ') and the drop to the height ( 4 ') Bead ( 4 ) in the remaining bead circumference area.

Nach dem Aufsichtsbild der Fig. 5 besitzt die Erhöhung (5′′′) im Bereich des Sickenknotens (5) beim Zusammenlaufen der Sicken (4) unter Bildung einer gemeinsamen Sicke (6) im Stegbereich (3) (Fig. 1) eine vom Rand des Sickenknotens ausgehende, etwa rechteckige Kontur (5′′′).After the supervision image of Fig. 5 the increase of (5 ''') has in the region of Sick node (5) at the convergence of the beads (4) to form a common bead (6) in the web region (3) (Fig. 1) from Edge of the bead knot outgoing, approximately rectangular contour ( 5 ′ ′ ′).

Claims (6)

1. Flachdichtung für Verbrennungskraftmaschinen, mit mindestens zwei nebeneinanderliegenden benachbarten Brennräumen, bestehend aus mindestens einer Metallplatte mit Brennraumdurchgangsöffnungen, die von Sicken umgeben sind, die im Stegbereich zwischen den benachbarten Durchgangsöffnungen unter Bildung einer gemeinsamen Sicke zusammenlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken (4) im Zentrum des Sickenknotenbereiches (5) gegenüber den restlichen Sickenumlaufbereichen (4, 3) eine Erhebung (5′, 5′′′) aufweisen.1. Flat gasket for internal combustion engines, with at least two adjacent adjacent combustion chambers, consisting of at least one metal plate with combustion chamber through openings, which are surrounded by beads that converge in the web area between the adjacent through openings to form a common bead, characterized in that the beads ( 4 ) have an elevation ( 5 ′, 5 ′ ′ ′ ) in the center of the bead knot region ( 5 ) compared to the remaining bead circulating regions ( 4 , 3 ). 2. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Sickenhöhe (5′) zu Sickenbreite (8) in jeder Querschnittsebene des Sickenknotens (5) gleich oder annähernd gleich ist wie das Verhältnis von Sickenhöhe (4′) zu Sickenbreite (7) im restlichen Sickenumfangsbereich.2. Flat gasket according to claim 1, characterized in that the ratio of bead height ( 5 ') to bead width ( 8 ) in each cross-sectional plane of the bead knot ( 5 ) is the same or approximately the same as the ratio of bead height ( 4 ') to bead width ( 7 ) in the remaining bead circumference area. 3. Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken (4) im Zentrum des Sickenknotenbereiches (5) mit unterschiedlicher Höhe von den restlichen Sickenumlaufbereichen (4) abgestuft sind.3. Flat gasket according to claim 1 or 2, characterized in that the beads ( 4 ) in the center of the bead knot area ( 5 ) are graduated with different heights from the remaining bead peripheral areas ( 4 ). 4. Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken (4) im Zentrum des Sickenknotenbereiches (5) mit unterschiedlicher Höhe von den restlichen Sickenumlaufbereichen (4) kurvenförmig verlaufend abgestuft sind.4. Flat gasket according to claim 1 or 2, characterized in that the beads ( 4 ) in the center of the bead node area ( 5 ) with different heights from the remaining bead peripheral areas ( 4 ) are graduated in a curve. 5. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung (5′) im Zentrum des Sickenknotenbereiches (5) eine vom Rand des Sickenknotens (5) ausgehende dreieckige Kontur aufweist.5. Flat gasket according to one of claims 1 to 4, characterized in that the elevation ( 5 ') in the center of the bead knot region ( 5 ) has a triangular contour starting from the edge of the bead knot ( 5 ). 6. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung (5′′′) im Zentrum des Sickenknotenbereiches (5) eine vom Rand des Sickenknotens (5) ausgehende, etwa rechteckige Kontur aufweist.6. Flat gasket according to one of claims 1 to 4, characterized in that the elevation ( 5 ''') in the center of the bead knot region ( 5 ) has an approximately rectangular contour starting from the edge of the bead knot ( 5 ).