DE3122904A1 - Sealed joint between two metallic bodies - Google Patents
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Abstract
Description
Dichtverbindung zwischen zwei metallischen KörpernSealing connection between two metallic bodies
Die Erfindung betrifft eine Dichtverbindung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 6.The invention relates to a sealing connection according to the preamble of claim 1 or 6.
Für mechanisch hoch beanspruchte Dichtverbindungen werden meist Dichteinlagen bzw. Dichtungen mit Metallbewhrungen verwendet, die durch Schrauben einem hohen Anspressdruck unterworfen sind. Ein typisches Anwendungsbeispiel auf dem Gebiet der Brennkraftmaschinen ist die Dichtverbindung zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf.Sealing inserts are mostly used for mechanically highly stressed sealing connections or seals with metal reinforcement are used, which are screwed to a high Are subjected to contact pressure. A typical application example in the field the internal combustion engine is the sealing connection between the cylinder block and the Cylinder head.
Diese Dichtverbindung bereitet seit jeher durch die auf tretenden, wechselnden Wärmespannungen und die zum Teil wechselseitig wirkenden, pulsierenden Gaskräfte besondere Schwierigkeit bezüglich deren Haltbarkeit über die gesamte Laufzeit der Brennkraftmaschine. Hinzu kommt, daß die vor der Montage planen Dichtflächen durch die Anzugskraft der Schrauben verformt werden, was ebenfalls zur verminderten Haltbarkeit der Dichtverbindung beitragt. Bei flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen können auch noch korrosive Angriffe des Kühlmediums einen nachteiligen Einfluß auf die Dichtverbindung ausüben.This sealing connection has always been due to the occurring, alternating thermal stresses and the sometimes alternating, pulsating ones Gas forces have particular difficulty in terms of their durability over the entire term the internal combustion engine. In addition, the sealing surfaces are flat before assembly deformed by the tightening force of the screws, which also leads to decreased Durability of the sealing connection contributes. In liquid-cooled internal combustion engines Corrosive attacks of the cooling medium can also have a detrimental effect exercise the sealing connection.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Dichtverbindung aufzuzeigen, die eine zuverlässige, dauerhafte Abdichtung sichert.The object of the invention is therefore to show a sealing connection, which ensures a reliable, permanent seal.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 6 gelöst. Gemäß-Patentanspruch 1 wird anstelle einer Dichtung ein Weichlot eingebracht, welches durch Erwärmen der aneinander abzudichtenden Körper auf die Arbeitstemperatur des Lotes eine absolut dichte, dauerhafte Verbindung schafft. Durch die unveränderte Verwendung von beide Körper verbindenden Schrauben erfüllt das Lot lediglich eine Dichtwirkung, so daß die an sich geringe Festigkeit des Weichlotes keine nachteilige Wirkung hat. Aufgrund der durch die Lötverbindung wirksamen Atom-bzw. Molekularkräfte ist es möglich, die Anzugskraft der die Körper verbindenden Schrauben zu verringern, wodurch Verformungen der Dichtfläche durch die Schrauben vermieden werden können.According to the invention, this object is achieved with the characterizing features of claim 1 or claim 6 solved. According to claim 1, instead of a seal, a soft solder is introduced, which by heating the body to be sealed against one another to the working temperature of the solder an absolute creates a tight, permanent connection. Through the unchanged use of both Body connecting screws, the solder only fulfills a sealing effect, so that the inherently low strength of the soft solder has no adverse effect. Because of effective by the soldered connection atomic or. Molecular forces it is possible reduce the tightening force of the bolts connecting the bodies, thereby causing deformation the sealing surface can be avoided by the screws.
Gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 6 können bei der Abdichtung zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf von Brennkraftmaschinen, insbesondere aus kohlenstoffhaltigem Gußeisen, auch Hartlote, vorzugsweise Speziallote mit über 4500C Arbeitstemperatur Anwendung finden. Aufgrund deren hoher Festigkeit kann dann eine zusätzliche Schraubverbindung entfallen. Es versteht sich jedoch, daß Hartlote nur bei Werkstoffen anwendbar sind, bei denen die relativ hohen Arbeitstemperaturen keine nachteiligen Gefügeveränderungen und Spannun bewirken.According to the features of claim 6, when sealing between the cylinder block and the cylinder head of internal combustion engines, in particular Made of carbon-containing cast iron, also hard solders, preferably special solders with over 4500C working temperature apply. Due to their high strength, then an additional screw connection is not required. It is understood, however, that brazing alloys are only applicable to materials with which the relatively high working temperatures do not cause any disadvantageous structural changes or stress.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist den Merkmalen des Patentanspruches 2 entnehmbar. Da Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen gut wärmeleitfähig sind, können bei temperaturbeanspruchten Körpern, insbesondere bei der Zylinderkopfabdichtung an Brennkraftmaschinen'zu hohe, örtliche Temperaturen an der Dichtverbindung vermieden werden; es versteht sich jedoch, daß die Dichtverbindung nur für Beharrunsstemperaturen der abzudichtenden Körper unterhalb der Arbe~tstemperavu.An advantageous development of the invention is the features of Claim 2 can be removed. Since aluminum or aluminum alloys have good thermal conductivity can be used for bodies exposed to high temperatures, especially for the cylinder head gasket on internal combustion engines too high, local temperatures at the sealing connection avoided will; It is understood, however, that the sealing connection is only for Persistence temperatures of the body to be sealed below the working temperature.
des Lotes verwendbar ist. Für die Zylinderkopfabdichtung beispielsweise ist ein Alumintunweichlot mit der Zusammensetzung L-CdZn 20 gut geeignet, dessen Arbeitstemperatur 2800e beträgt und welches gut korrosionsbeständig ist.of the solder can be used. For the cylinder head sealing, for example An aluminum solid solder with the composition L-CdZn 20 is well suited, its Working temperature is 2800e and which is good corrosion resistant.
Die Dichtverbindung kann ferner gemäß den Serkmalen der Patentansprüche 4 und 5 ausgebildet sein. Somit können durch diese Kanäle oder Bohrungen geleitete Gase oder Flüssigkeiten von dem Lot getrennt werden, so daß beispielsweise bei Verbrennungsgasen hoher Temperatur unmittelbare Abbrände oder bei korrosiv wirkenden Flüssigkeiten entsprechende Angriffe vermieden werden können. Außerdem wird vermieden, daß während der Montage im flüssigen Zustand des Lotes dieses in die Kanäle, Ausnehmungen oder Bohrungen eintritt.The sealing connection can furthermore according to the features of the patent claims 4 and 5 be formed. Thus, through these channels or bores can be directed Gases or liquids are separated from the solder, so that, for example, with combustion gases direct burn-offs at high temperatures or in the case of corrosive liquids corresponding attacks can be avoided. It also avoids that while the assembly in the liquid state of the solder this in the channels, recesses or Drilling occurs.
Die Dichtflächen der Körper können schließlich gemäß Patentanspruch 5 bearbeitet sein. Dadurch wird der Fertigungsaufwand der Körper verringert; die größere Oberflächenrauhigkeit wirkt sich eher vorteilhaft auf die Dichtverbindung aus, weil das Lot aufgrund der Kapilarwirkung beim Lötvorgang die vorhandenen Bearbeitungsriefen ausfüllt.The sealing surfaces of the body can finally according to claim 5 be processed. This reduces the manufacturing cost of the body; the greater surface roughness has a more beneficial effect on the sealing connection because of the capillary effect during the soldering process, the solder removes the existing machining marks fills out.
Ein Aus führungsbei spiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 die erfindungsgemäße Dichtverbindung schematisch an.From an exemplary embodiment of the invention is given below with further Details explained in more detail. The drawing shows in Fig. 1 the inventive Sealing connection schematically.
einer teilweise dargestellten Brennkraftmaschine, Fig 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1. a partially shown internal combustion engine, Fig. 2 is a section according to line II-II of FIG. 1.
Die Figuren zeigen einen Zylinderblock 2 und einen Zylinderkopf 4 einer Hubkolben-Brennkraftmaschine aus einer Aluminiumlegierung.The figures show a cylinder block 2 and a cylinder head 4 a reciprocating internal combustion engine made of an aluminum alloy.
In den Zylinderblock 2 sind Kanäle 6 für das Kühlwasser, zylindrische Bohrungen 8 als Führungsbahnen für die nicht dargestellten Kolben und Gewindebohrungen 10 eingearbeitet, die in die plane Dichtfläche 2a des Zylinderblockes 2 münden.In the cylinder block 2 are channels 6 for the cooling water, cylindrical Bores 8 as guideways for the pistons and threaded bores, not shown 10 incorporated, which open into the planar sealing surface 2a of the cylinder block 2.
Auf diese Dichtfläche 2a ist der Zylinderkopf 4 mit einer ebenfalls planen Dichtfläche 4a aufgesetzt. Durch den Zylinderkopf 4 ragen Schrauben 12, die in Verbindung mit den Gewindebohrungen 10 zur Befestigung des Zylinderkopfes 4 am Zylinderblock dienen. Im Zylinderkopf 4 sind zur Dichtfläche 4a offene Ausnehmungen 14 eingearbeitet, die größtenteils die Kompressionsräume der Brennkraftmaschine bilden. Weiter sind mit den Kanälen 6 korrespondierende Kanäle 16 eingeformt, die vom Kühlwasser der Brennkraftmaschine durchströmt sind.On this sealing surface 2a, the cylinder head 4 is also with a flat sealing surface 4a placed. Through the cylinder head 4 screws 12 protrude in connection with the threaded holes 10 for fastening the cylinder head 4 on the Serve cylinder block. In the cylinder head 4 there are recesses open to the sealing surface 4a 14 incorporated, most of which are the compression chambers of the internal combustion engine form. Next to the channels 6 corresponding channels 16 are formed, the are flowed through by the cooling water of the internal combustion engine.
Als Dichtmittel zwischen den Dichtflächen 2a und 4a ist ein Aluminiumweichlot 18 der Zusammensetzung L-CdZn 20 mit einer Arbeitstemperatur von 2800C eingebracht, welches durch Benetzung der Dichtflächen 2a, 4a eine zuverlässige, dauerhafte Abdichtung bildet. Die Dichtflächen 2a, 4a sind maschinell nur grob bearbeitet und weisen deshalb eine größere Rauhtiefe als üblich auf.A soft aluminum solder is used as the sealant between the sealing surfaces 2a and 4a 18 of the composition L-CdZn 20 introduced with a working temperature of 2800C, which by wetting the sealing surfaces 2a, 4a a reliable, permanent seal forms. The sealing surfaces 2a, 4a are only roughly machined and therefore have a greater surface roughness than usual.
Die Ränder der in die Dichtfläche 2a mündenden Bohrungen 8 sowie die entsprechenden Ränder der Kanäle 6 sind geringfügig über die Dichtflächenebene vorstehend ausgebildet; dazu sind in die Randbereiche der Bohrungen 8 bzw. Kanäle 6 stufenförmige, zur Dichtflächenebene offene, Erweiterungen 20 bzw. 22 eingearbeitet, in die je ein Dichtring 24 bzw 26 aus Kupfer eingelegt ist Dabei ist die Dicke der Dichtringe 24, 26 größer als die Tiefe der Erweiterungen 20, 22, so daß die Richtringe 24, 26 über die Dichtflächenebene vosffagen.The edges of the holes 8 opening into the sealing surface 2a and the corresponding edges of the channels 6 are slightly above the sealing surface plane educated; for this purpose, step-shaped, to the sealing surface level open, extensions 20 and 22 incorporated into each a sealing ring 24 or 26 made of copper is inserted Thickness of the sealing rings 24, 26 greater than the depth of the extensions 20, 22, so that the alignment rings 24, 26 vosffagen over the sealing surface plane.
Anstelle der Dichtringe 20, 22 können auch die Ränder der Kanäle 6, Bohrungen 8 oder Ausnehmungen 14 unmittelbar über die Dichtflächen= ebene vorragend ausgebildet sein Bei einer Brennkraftmaschine mit in die Bohrungen 8 eingesetzten Zylinderlaufbüchsen können auch diese unmittelbar über die Dichtflächenebene 2a vorragend ausgelegt sein Die HerstellunB der Dichtverbindung zwischen dem Zylinderblock 2 und dem Zylinderkopf 4 ist wie folgt: Auf den vormontierten, fertig bearbeiteten Zylinderblock 2 werden Durch Reinigung der Dichtfläche 2a, wie aus der Fig. 1 ersichtlich, Stäbe aus dem Aluminiumweichlot 18 mit der Bezeichnung L-CdZn 20 aufgelegt. In die Erweiterungen 20, 22 werden die über die Dichtebene vorragenden Dichtringe 24 26 eingebracht Danach wird der ebenfalls vormontierte und an seiner Dichtfläche 4a gereinigte Zylinderkopf 4 aufgesetzt und die Schrauben 12 eingeschraubt.Instead of the sealing rings 20, 22, the edges of the channels 6, Bores 8 or recesses 14 projecting directly above the sealing surfaces = flat be designed with an internal combustion engine inserted into the bores 8 Cylinder liners can also these directly over the sealing surface plane 2a The production of the sealing connection between the cylinder block 2 and the cylinder head 4 is as follows: On the pre-assembled, finished By cleaning the sealing surface 2a, as can be seen from FIG. 1, the cylinder block 2 Bars made of the aluminum soft solder 18 with the designation L-CdZn 20 are placed. In the Extensions 20, 22 are the sealing rings 24, 26 protruding beyond the sealing plane Then the also pre-assembled and on its sealing surface 4a Cleaned cylinder head 4 put on and the screws 12 screwed in.
Anschließend wird die zusammengesetzte Einheit Zylinderblock 2 -Zylinderkopf 4 in einem nicht dargestellten Wärnteofen auf eine Temperatur von 2800C, entsprechend der Arbeitstemperatur des verwendeten Aluminiumweichlotes, erwärmt, wodurch das Aluminiumweichlot 18 in eine flüssige Phase übergeht und die Dichtflächen 2a, 4a benetzt.Then the assembled unit becomes cylinder block 2-cylinder head 4 in a heating oven, not shown, to a temperature of 2800C, accordingly the working temperature of the aluminum soft solder used, which means that the Aluminum soft solder 18 passes into a liquid phase and the sealing surfaces 2a, 4a wetted.
Durch die dabei wirksam werdenden Atom- bzw. Molekularkräfte wird eine wirksame Dichtverbindung geschaffen.Due to the atomic or molecular forces that become effective, created an effective sealing connection.
Nach dem Entfernen der Brennkraftmaschine aus dem Wärmeofen werden im noch erwärmten Zustand die Schrauben 12 fest angezogen, so daß zusätzlich die Dichtringe 24, 26 dichtend verspannt werden. Uberflüssiges Lot wird dabei aus der Dichtverbindung herausgequetscht. Es versteht sich von selbst, daß vor der Wärmebehandlung der Brennkraftmaschine keine Dichtungen oder Aggregate montiert werden, bei denen aufgrund der erforderlichen Arbeitstemperatur nachteilige Einflüsse zu befürchten sind. Dies trifft beispielsweise für gummielastische Dichtungen oder ggf. für elektrische Ausrüstungen zu. Die Erweiterungen 20, 22 und die Dichtringe 24, 26 können anstelle im Zylinderblock 2 auch im Zylinderkopf 4 angeordnet sein.After removing the internal combustion engine from the heating furnace in the still heated state, the screws 12 tightened so that in addition the Sealing rings 24, 26 are clamped in a sealing manner. Superfluous solder is removed from the Sealing connection squeezed out. It goes without saying that before the heat treatment the internal combustion engine no seals or assemblies are mounted in which to fear adverse influences due to the required working temperature are. This applies, for example, to rubber-elastic seals or possibly to electrical ones Equipments too. The extensions 20, 22 and the sealing rings 24, 26 can instead be arranged in the cylinder block 2 also in the cylinder head 4.
Anstelle des beschriebenen Weichlotes kann auch ein Hartlot oder ein Speziallot mit einer Arbeitstemperatur von über 450"C Anwendung finden.Instead of the soft solder described, a hard solder or a Special solder with a working temperature of over 450 "C is used.
Derartige Lote sind handelsüblich und lediglich auf den verwendeten Werkstoff abzustimmen. Bei einer ausreichenden Festigkeit des verwendeten Lotes können dann die Zylinderkopfschrauben entfallen. Zu Beachten ist, daß durch die erforderlichen Arbeitstemperaturen für das verwendete Lot keine nachteiligen Gefügeänderungen beim Werkstoff des Zylinderblockes bzw. Zylinderkopfes eintreten. Die Anwendung von Hartloten empfiehlt sich deshalb besonders für aus kohlenstoffhaltigem Gußeisen hergestellte Teile. Im übrigen ist die Dichtverbindung ähnlich wie im vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel auszuEühren. LeerseiteSuch solders are commercially available and only on the ones used To match the material. If the solder used is sufficiently strong the cylinder head screws can then be omitted. It should be noted that the required working temperatures for the solder used no disadvantageous structural changes occur in the material of the cylinder block or cylinder head. The application of hard solders is therefore particularly recommended for cast iron made from carbon manufactured parts. Otherwise, the sealing connection is similar to that previously described Embodiment to be carried out. Blank page
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8125 | Change of the main classification |
Ipc: F02F 11/00 |
|
| 8126 | Change of the secondary classification |
Ipc: F16J 15/08 |
|
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: AUDI AG, 8070 INGOLSTADT, DE |
|
| 8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |