DE10009902A1

DE10009902A1 - Cylinder head gasket for internal combustion engine has plastically deformable bead varying in width and/or height in accordance with component rigidity

Info

Publication number: DE10009902A1
Application number: DE2000109902
Authority: DE
Inventors: Siegbert Path; Jost Wachtel
Original assignee: ElringKlinger AG; Volkswagen AG
Current assignee: ElringKlinger AG; Volkswagen AG
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2001-09-27

Abstract

The gasket has a flat carrier sheet (2) fitted to the bead of at least one cover sheet (1), which has a plastically deformable bead (7) in the region of the camber sector. The bead is deformed when the gasket is tightened up. The width and/or height of this bead varies in accordance with the rigidity of the engine components.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfdichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a cylinder head gasket according to the preamble of Claim 1.

Aus EP 0 790 444 A1 ist eine metallische Zylinderkopfdichtung für eine Brennkraftmaschine, umfassend zwei flache Deckbleche, die mehrere, nebeneinander angeordnete Öffnungen entsprechend den Brennkammern der Brennkraftmaschine und jeweils eine um die jeweilige Öffnung herum verlaufende Sicke aufweisen, bekannt, wobei die Sicke zum Öffnungsrand beabstandet angeordnet und ein konzentrisch zur Sicke angeordneter, als Brennraumüberhöhung und als Verformungsbegrenzer für die Sicke dienender, ringförmiger Überhöhungsabschnitt (Stopper) zwischen Sicke und Öffnungsrand vorgesehen ist, wobei zwischen den Deckblechen ein flaches, die Sicken kammseitig abstützendes Trägerblech vorgesehen ist, das im Bereich des Überhöhungsabschnitts mit einer sich beim Einspannen der Zylinderkopfdichtung plastisch verformenden Sicke versehen ist. Das heißt, daß der Überhöhungsabschnitt als über den gesamten Brennraumumfang konstantes geometrisches Element ausgeführt ist, so daß auch über den gesamten Brennraumumfang eine entsprechende Verformung zur Vergleichmäßigung der Pressungsverteilung entlang des Brennraumumfangs notwendig ist. Da die Verformung über die Anzugskraft der Zylinderkopfschrauben bewirkt wird, müssen diese entsprechend stark ausgelegt und angezogen werden. Hierbei wirken sich Bauteilschwächen, die insbesondere bei modernen, gewichtssparenden Motoren mit Leichtmetall-Zylinderköpfen vorhanden sein können, ob sie sich nun benachbart zu den Zylinderkopfschrauben oder in von den Zylinderkopfschrauben entfernteren Bereichen befinden, nachteilig aus, da an diesen Stellen häufig keine genügenden Verspannungskräfte aufgrund der entsprechenden Verformung des Zylinderkopfes trotz hoher Anzugskräfte der Zylinderkopfschrauben aufgebracht werden können.EP 0 790 444 A1 describes a metallic cylinder head gasket for a Internal combustion engine, comprising two flat cover plates, the several, side by side openings corresponding to the combustion chambers of the Internal combustion engine and one running around the respective opening Have bead, known, the bead spaced from the opening edge arranged and a concentric to the bead arranged as Combustion chamber elevation and serving as a deformation limiter for the bead, ring-shaped cantilever section (stopper) between the bead and the opening edge is provided, with a flat, the beads between the cover plates crest-side support plate is provided, which in the area of Raised section with a when the cylinder head gasket is clamped plastically deforming bead is provided. That means that the Elevation section as constant over the entire combustion chamber circumference geometric element is designed so that also over the entire Combustion chamber circumference a corresponding deformation to make the Pressure distribution along the circumference of the combustion chamber is necessary. Since the Deformation caused by the tightening force of the cylinder head screws they are designed and tightened accordingly. This has an effect Component weaknesses, especially in modern, weight-saving engines with light alloy cylinder heads, whether they are adjacent to the cylinder head bolts or in those further away from the cylinder head bolts Areas are disadvantageous because there are often not enough at these points Tensioning forces due to the corresponding deformation of the cylinder head can be applied despite the high tightening forces of the cylinder head bolts.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zylinderkopfdichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der eine nachteilige Auswirkung von Bauteilschwächen auf die Pressungsverteilung der eingespannten Zylinderkopfdichtung vermieden wird.The object of the invention is to provide a cylinder head gasket Preamble of claim 1 to create, in which an adverse effect of Component weaknesses on the pressure distribution of the clamped Cylinder head gasket is avoided.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruch 1 gelöst.This task will be according to the characterizing part of the claim 1 solved.

Hierdurch wird erreicht, daß die Schraubenanzugskraft der Zylinderkopfschrauben zur plastischen Verformung zwecks Vergleichmäßigung der Pressungsverteilung unter Ausgleich von Bauteilschwächen entlang des Brennkammerumfangs stark reduziert wird.This ensures that the screw tightening force Cylinder head screws for plastic deformation in order to equalize the Pressure distribution while compensating for component weaknesses along the Combustion chamber size is greatly reduced.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.Further refinements of the invention are as follows Description and the dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is illustrated below in the accompanying figures illustrated embodiments explained in more detail.

Fig. 1 zeigt schematisiert und ausschnittweise in Draufsicht eine Ausführungsform eines Trägerblechs einer Zylinderkopfdichtung. Fig. 1 shows schematically and in sections a top view of an embodiment of a carrier plate of a cylinder head gasket.

Fig. 2 bis 5 zeigen ausschnittweise Schnitte der Zylinderkopfdichtung gemäß den Linien II-II bis V-V von Fig. 1. FIGS. 2 to 5 show partial sections of the cylinder head gasket according to lines II-II to VV of Fig. 1,.

Die dargestellte Zylinderkopfdichtung ist dreilagig, umfaßt zwei flache, Deckbleche 1, 1' und ein flaches Trägerblech 2 und ist mit einer oder mehreren, nebeneinander angeordneten Öffnungen 3 entsprechend den Brennkammern einer Brennkraftmaschine versehen. Die Deckbleche 1, 1' sind um jede Öffnung 3 herum mit Abstand zu dieser unter Belassung eines geraden Blechabschnitts 4 im Öffnungsrandbereich mit einer elastischen, als Federelement dienenden Sicke 5 versehen, wobei die Sicken 5 mit ihren Scheiteln gegeneinander gerichtet sind und zwischen sich das Trägerblech 2 einschließen. (Die Zylinderkopfdichtung kann aber auch zweilagig sein und nur ein Deckblech 1 und das Trägerblech 2 umfassen.)The cylinder head gasket shown has three layers, comprises two flat cover plates 1 , 1 'and a flat carrier plate 2 and is provided with one or more openings 3 arranged next to one another corresponding to the combustion chambers of an internal combustion engine. The cover plates 1 , 1 'are provided around each opening 3 at a distance from it, leaving a straight plate section 4 in the opening edge region with an elastic bead 5 serving as a spring element, the beads 5 being directed towards one another with their apices and between them the carrier plate Include 2 . (However, the cylinder head gasket can also have two layers and only comprise a cover plate 1 and the carrier plate 2. )

Außerdem ist ein konzentrisch zur Sicke 5 angeordneter, als Brennraumüberhöhung und als Verformungsbegrenzer für die Sicke 5 dienender, ringförmiger Überhöhungsabschnitt 6 zwischen Sicke 5 und Öffnungsrand vorgesehen ist, der im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Blechring besteht, der benachbart zum Öffnungsrand an einem der Deckbleche 1, 1' benachbart zur jeweiligen Sicke 5 auf der dem Trägerblech 2 zugewandten Seite des Deckblechs 1 bzw. 1' angeordnet, beispielsweise durch Schweißen befestigt ist.In addition, an annular elevation section 6, which is arranged concentrically to the bead 5 and serves as combustion chamber elevation and as a deformation limiter for the bead 5 , is provided between the bead 5 and the opening edge, which in the exemplary embodiment shown consists of a sheet metal ring which is adjacent to the opening edge on one of the cover plates 1 , 1 'is arranged adjacent to the respective bead 5 on the side of the cover plate 1 or 1 ' facing the carrier plate 2 , for example is fastened by welding.

Der Überhöhungsabschnitt 6 kann aber auch aus zwei Blechringen gebildet werden, die entsprechend an jeweils einem der Deckbleche 1, 1' befestigt sind. Auch kann der Überhöhungsabschnitt 6 am Trägerblech 2 befestigt oder an einer separaten Blechlage etwa durch Umfalzen hiervon entlang des Öffnungsrandes ausgebildet sein (wodurch die zweilagige Ausführungsform dreilagig und die dargestellte dreilagige vierlagig würde).The cantilever section 6 can, however, also be formed from two sheet metal rings which are each attached to one of the cover sheets 1 , 1 '. The cantilever section 6 can also be fastened to the carrier plate 2 or be formed on a separate sheet metal layer, for example by folding it along the opening edge (as a result of which the two-layer embodiment would be three-layer and the three-layer four-layer illustrated).

Gegebenenfalls kann das Trägerblech 2 gekröpft sein, um mit dem Überhöhungsabschnitt 6 mittig zwischen den beiden Deckblechen 1, 1, angeordnet zu sein.If necessary, the carrier plate 2 can be cranked in order to be arranged with the elevation section 6 centrally between the two cover plates 1 , 1 .

Das Trägerblech 2 ist benachbart zum Überhöhungsabschnitt 6, d. h. im Bereich zwischen Öffnungsrand und der Projektion des Öffnungsrandseitigen Sickenfußes der Sicken 5 der Deckbleche 1, 1' auf das Trägerblech 2, mit einer plastisch verformbaren Sicke 7 versehen. Dementsprechend besteht das Trägerblech 2 aus einem relativ weichen, d. h. gering legierten Stahl. Bei Einspannen der Zylinderkopfdichtung durch Anziehen der Zylinderkopfschrauben, die sich durch entsprechende Öffnungen 8 in der Zylinderkopfdichtung erstrecken, wird die plastisch verformbare Sicke 7 verformt, um sich der dabei bewirkten Verformung der Bauteile Zylinderkopf und Zylinderblock anzupassen.The carrier plate 2 is provided with a plastically deformable bead 7 adjacent to the elevation section 6 , ie in the region between the opening edge and the projection of the bead base of the beads 5 of the cover plates 1 , 1 ′ onto the carrier plate 2 . Accordingly, the carrier plate 2 consists of a relatively soft, ie low-alloy steel. When the cylinder head gasket is clamped in by tightening the cylinder head bolts, which extend through corresponding openings 8 in the cylinder head gasket, the plastically deformable bead 7 is deformed in order to adapt to the deformation of the components of the cylinder head and cylinder block.

Da diese Verformung im allgemeinen benachbart zu den Zylinderkopfschrauben geringer als in entfernteren Bereichen hiervon ist (wobei aber nicht ausgeschlossen ist, daß der Zylinderkopf auch benachbart zu den Bohrungen für die Zylinderkopfschrauben Bauteilschwächen aufweist, wovon beispielsweise bei der rechts unten in Fig. 1 befindlichen Sicke 7 ausgegangen ist), ist die plastisch verformbare Sicke 7 entsprechend der Steifigkeit der Bauteile des Verbrennungsmotors in Breite und Höhe variiert, wie insbesondere auch die Schnitte der Fig. 2 bis 5 zeigen, gemäß denen die Höhen H₁ bis H₄ und Breiten B₁ bis B₄ entsprechend variieren. Gegebenenfalls können Breite und Höhe auch "null" werden, nämlich dort, wo keine Bauteilschwächen vorhanden sind und somit nichts auszugleichen ist.Since this deformation is generally less adjacent to the cylinder head screws than in more distant areas thereof (although it is not excluded that the cylinder head also has component weaknesses adjacent to the bores for the cylinder head screws, of which, for example, in the bead 7 located at the bottom right in FIG. 1 ), the plastically deformable bead 7 is varied in width and height in accordance with the rigidity of the components of the internal combustion engine, as shown in particular by the sections in FIGS. 2 to 5, according to which the heights H ₁ to H ₄ and widths B ₁ to B ₄ vary accordingly. If necessary, the width and height can also become "zero", namely where there are no component weaknesses and therefore nothing can be compensated for.

Dadurch, daß gezielt auf die vorhandenen Bauteilsteifigkeiten bzw. deren Fehlen Einfluß genommen wird, wird eine Vergleichmäßigung der Pressung entlang des Öffnungsrandes der Brennkammern bei nur relativ geringer Schraubenanzugskraft erzielt, da in Bereichen hoher Bauteilsteifigkeit (etwa in Bereich der Zylinderkopfschrauben) die Sicke 7 mit null oder geringer Breite/Höhe ausgeführt wird und nicht verformt werden muß, so daß hierzu auch keine Kraft aufgewandt werden muß, in Bereichen mittlerer Bauteilsteifigkeit (z. B. stirnseitiger Zwischenschraubenbereich) die Sicke 7 mit mittlerer Höhe und/oder Breite ausgeführt wird, so daß auch hier nur eine relativ geringe Kraft aufgewandt werden muß, und im Bereich geringer Bauteilsteifigkeit (z. B. im Zwischenschraubenbereich auslaßseitig) die Sicke 7 mit größerer Ausformung ausgeführt wird, dort aber dann auch nur eine geringe Kraft zur Verformung benötigt wird, da dort der sich zwischen den Bauteilen bildende Spalt, der die Zylinderkopfdichtung aufnimmt, am größten sein wird. By specifically influencing the existing component stiffnesses or their absence, the pressure along the opening edge of the combustion chambers is evened out with only a relatively low screw tightening force, since the bead 7 with zero in areas of high component stiffness (e.g. in the area of the cylinder head screws) or small width / height is carried out and does not have to be deformed, so that no force has to be used for this, in areas of medium component rigidity (e.g. end-face intermediate screw area) the bead 7 is carried out with a medium height and / or width, so that here too, only a relatively small force has to be applied, and in the area of low component rigidity (e.g. in the intermediate screw area on the outlet side) the bead 7 is made with a larger configuration, but then only a small force is required there for deformation, since there the gap formed between the components, which the Cylinder head gasket will be the largest.

Die Variation von Breite und/oder Höhe der Sicke 7 erfolgt zweckmäßigerweise kontinuierlich entsprechend der Änderung der Bauteilsteifigkeiten bzw. des hierdurch bewirkten Spaltes zwischen den verspannten Bauteilen Zylinderkopf und Zylinderblock.The width and / or height of the bead 7 is advantageously varied continuously in accordance with the change in the component stiffness or the gap caused thereby between the braced components of the cylinder head and cylinder block.

Die Sicke 7 ist zweckmäßigerweise im Schnitt bogen- oder kreisausschnittförmig mit variierender Höhe und Breite, d. h. mit variierendem Radius und Kreisausschnitt ausgebildet, kann jedoch auch beispielsweise trapezförmig sein.The bead 7 is expediently designed in the form of an arc or a circular section with varying height and width, ie with a varying radius and circular section, but can also be trapezoidal, for example.

Claims

1. Metallic cylinder head gasket for an internal combustion engine, comprising at least one flat cover plate ( 1 ) which has a plurality of openings ( 3 ) arranged next to one another corresponding to the combustion chambers of the internal combustion engine and each having a bead ( 5 ) running around the respective opening ( 3 ), wherein the bead ( 5 ) is arranged at a distance from the opening edge and an annular raised portion ( 6 ) between the bead ( 5 ) and the opening edge, which is arranged concentrically to the bead ( 5 ) and serves as combustion chamber elevation and as a deformation limiter for the bead ( 5 ), is provided, a flat one , the actual crest side of the beads (5) is provided at least one cover plate (1) disposed support plate (2) which is provided with an when clamping the cylinder head gasket plastically deforming the bead (7) in the region of the elevation portion (6), characterized in that that the plastically deforming bead ( 7 ) according to the construction Partial stiffness of the internal combustion engine in width and / or height is varied such that there is a substantially uniform pressure along the edge of the opening of the combustion chambers with only a relatively small screw tightening force.

2. Cylinder head gasket according to claim 1, characterized in that the bead ( 7 ) is continuously varied in width and / or height in accordance with the component rigidity.

3. Cylinder head gasket according to claim 1 or 2, characterized in that the bead ( 7 ) is interrupted in the area of high component rigidity.

4. Cylinder head gasket according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cantilever section ( 6 ) on the at least one cover plate ( 1 ) is arranged to overlap the bead ( 7 ).

5. Cylinder head gasket according to one of claims 1 to 3, characterized in that the elevation section ( 6 ) on the carrier plate ( 2 ) is attached to the bead ( 7 ) covering.

6. Cylinder head gasket according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cantilever section ( 6 ) on a separate sheet metal layer, the bead ( 7 ) is attached covering.

7. Cylinder head gasket according to one of claims 1 to 6, characterized in that the bead ( 7 ) is arcuate in section.

8. Cylinder head gasket according to one of claims 1 to 6, characterized in that the bead ( 7 ) is trapezoidal in section.