CN101220783B - 金属层叠型气缸盖密封垫 - Google Patents

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Abstract

本发明利用非对称凸起的曲率半径之间的差异，使金属层叠型气缸盖密封垫的凸起的端部上产生的表面压力均衡并实现均等化。在由第1至第3金属板(11～13)层叠而成的气缸盖密封垫中，在第1金属板(11)的燃烧室孔(16)的周围形成非对称凸起(14)，并在该非对称凸起的凸部侧层叠第2金属板。在上述非对称凸起(14)中，将相对于凸起顶部(14a)位于燃烧室孔(16)侧的曲率半径较大的凸起部分(14b)的宽度a与相对于凸起顶部位于相反侧的曲率半径较小的凸起部分(14c)的宽度b之间的关系设定为a＞b，将凸起的曲率半径小的凸起部分的曲率半径R设定为R≥0.5mm，并且将上述凸起部分(14b)的宽度a与曲率半径R之间的关系设定为a≥2R。

Description

金属层叠型气缸盖密封垫
技术领域
本发明涉及一种夹设在发动机的气缸体与气缸盖之间的金属层叠型气缸盖密封垫，更为详细地说，本发明涉及一种能够使设置在燃烧室孔周围的密封凸起的两个端部上所发生的表面压力均衡，并且能够抑制因表面压力而在气缸体和气缸盖上产生压接痕迹的金属层叠型气缸盖密封垫。
背景技术
在发动机性能不断提高的同时，在强化气缸体与气缸盖之间的密封性能方面所作的努力也从未间断过。例如，在专利文献1的日本国发明专利特开平4-219572号公报所公开的金属层叠型密封垫中，如图4所示，在通过形成在密封垫30中的燃烧室孔31、固定用螺栓孔32以及冷却水孔33的截面中，在基板35的燃烧室孔31的周围形成有非对称凸起35a。并且，该金属层叠型密封垫被构成为通过在该基板35的非对称凸起35a的凸部侧层叠辅助板36，使该辅助板在燃烧室孔31的孔缘处折返并延伸至非对称凸起35a的凹部的中途而形成楔形止动体36a，使得非对称凸起35a跨越楔形止动体36a(厚度增大部分)和除此以外的一般部分(非厚度增大部分)。
如上所述，在现有技术中已经使用了在凸起的两个端部上产生不同表面压力的非对称凸起35a。但是，在图4的已知的密封垫中，由于非对称凸起的内侧端部35b位于楔形止动体36a(厚度增大部分)内，并且外侧端部35c位于楔形止动体36a以外的一般部分(非厚度增大部分)，所以，即使通过该非对称凸起35a，将厚度增大部分侧的凸起的曲率半径设定成较大的曲率半径而减小弹簧常数，将非厚度增大部分侧的凸起的曲率半径设定成较小的曲率半径而增大弹簧常数，厚度增大部分侧的凸起端部的表面压力仍然会因其厚度方面的原因而增大，所以，该密封垫如该专利文献所述的那样能够提高密封性能，但其没有就如何使燃烧室孔周围的密封凸起的两个端部的表面压力形成均衡这一方面作出考虑。
专利文献1特开平4-219572号公报
发明内容
本发明的技术课题在于：利用在上述非对称凸起中在凸起的两个端部上产生不同的表面压力这一现象，考虑到与燃烧室孔的孔缘处的金属板的弯折部分之间的关联性，使设置在金属层叠型气缸盖密封垫的燃烧室孔周围的密封凸起的两个端部上所产生的表面压力均衡，以获得稳定的密封性能，同时抑制因大的表面压力局部地作用在气缸体和气缸盖上而产生压接痕迹。
解决方案
为了解决上述课题，本发明提供一种金属层叠型气缸盖密封垫，其通过至少层叠多块金属板而形成，该金属层叠型气缸盖密封垫的特征在于，在上述金属板中的位于外层的第1金属板的燃烧室孔的周围形成非对称凸起，在该非对称凸起的凸部侧层叠第2金属板，该第2金属板在燃烧室孔的孔缘处折返，并且该折返部分的前端延伸到与上述非对称凸起的外侧端部相对应的位置，在上述第1金属板的非对称凸起中，将相对于凸起顶部位于燃烧室孔侧的曲率半径较大的凸起部分的宽度a与相对于凸起顶部位于相反侧的曲率半径较小的凸起部分的宽度b之间的关系设定为a＞b，将上述凸起的曲率半径小的凸起部分的曲率半径R设定为R≥0.5mm，并且将上述凸起部分的宽度a与曲率半径R之间的关系设定为a≥2R。
根据具有上述结构的本发明的气缸盖密封垫，如后述的与压缩时的表面压力有关的实验(模拟实验)的结果所示，能够使设置在燃烧室孔周围的非对称凸起的两个端部上所产生的表面压力得到均衡，从而能够获得稳定的密封性能。
在本发明所涉及的金属层叠型气缸盖密封垫的优选实施形式中，仅在燃烧室孔周围中的需要使产生于该凸起的两个端部的表面压力均衡的部位设置上述非对称凸起，并使上述非对称凸起与设置在其它部位的凸起平滑连接。
此外，在本发明所涉及的金属层叠型气缸盖密封垫的其他的优选实施形式中，将第2以及第3金属板顺次层叠在第1金属板的非对称凸起的凸部侧，并且将第1金属板的燃烧室孔侧的孔缘部设置成不与第2金属板固定的自由端，使第2金属板在燃烧室孔的孔缘处的上述折返部分朝第3金属板侧折返，并且使第3金属板的燃烧室孔侧的边缘部分位于延伸至与上述非对称凸起的外侧端部相对应的位置的该折返部分的前端的与燃烧室孔相反的一侧。
发明效果
根据上述本发明的气缸盖密封垫，利用在上述非对称凸起中在凸起的两个端部上产生不同的表面压力这一现象，考虑到与燃烧室孔的孔缘处的金属板的弯折部分之间的关联性，使设置在金属层叠型气缸盖密封垫的燃烧室孔周围的密封凸起的两个端部上所产生的表面压力均衡，以获得稳定的密封性能，同时抑制因大的表面压力局部地作用在气缸体和气缸盖上而产生压接痕迹。
附图说明
图1是表示未安装在发动机上时的本发明所涉及的金属层叠型气缸盖密封垫的主要部分的纵向截面放大示意图。
图2是表示关于本发明所涉及的气缸盖密封垫在压缩变形时产生的表面压力分布的实验(模拟实验)结果的曲线图。
图3是表示关于比较例的密封垫(a＝b)在压缩变形时产生的表面压力分布的实验(模拟实验)结果的曲线图。
图4是作为现有技术的金属层叠型密封垫的主要部分纵向截面放大图。
附图标记说明
10气缸盖密封垫
11第1金属板
12第2金属板
12a折返部分
13第3金属板
14非对称凸起
14a  凸起顶部
14b、14c  凸起部分
14d、14e端部
16燃烧室孔
具体实施方式
图1是表示本发明所涉及的金属层叠型气缸盖密封垫的实施例的主要部分即燃烧室孔16周围部分的截面图。该气缸盖密封垫10夹设在发动机的气缸盖21和气缸体22之间。该气缸盖密封垫通过至少层叠多块金属板而形成，而在本实施例中，气缸盖密封垫10则由位于外层的第1金属板11、层叠在第1金属板上的第2金属板12和第3金属板13形成。
上述第1金属板11在燃烧室孔16的周围形成有非对称凸起14。在该非对称凸起14中，有必要将相对于凸起顶部14a位于燃烧室孔16侧的曲率半径较大的凸起部分14b的宽度a与相对于凸起顶部14a位于相反侧的曲率半径较小的凸起部分14c的宽度b之间的关系设定为a＞b，并且将上述凸起的最小的曲率半径R设定为R≥0.5mm，将上述凸起部分的宽度a与曲率半径R之间的关系设定为a≥2R。该等与非对称凸起14相关的形成条件是本发明的发明人在反复进行研究的基础上所获得的结果。此外，当上述曲率半径R小于0.5mm时，产生龟裂的可能性增大。
通过具有上述结构，如后述的与压缩时的表面压力有关的实验(模拟实验)的结果所示，能够使所述非对称凸起14的内外两个端部14d、14e上所产生的表面压力得到均衡，从而能够获得稳定的密封性能。
此外，在本实施形式中，关于上述凸起顶部14a的两侧的凸起部分14b和凸起部分14c，就其曲率半径的相对的大小关系进行了说明，但这并不意味着在各个凸起部分14b、14c的范围内曲率半径各自是一定的，而只是对两个范围内的曲率半径的平均的大小关系作了说明。因此，非对称凸起14也可以设置成从一端到另一端其曲率半径逐渐变化的曲线状的结构。
并且，在能够确保设置区域时，上述非对称凸起14可以设置在燃烧室孔16的整个周围部分，但也可以仅设置在需要使产生于该凸起14的两个端部14d、14e的表面压力均衡的部位，例如设置在用于将气缸体和气缸盖相互固定在一起的固定用螺栓孔的附近，此时，需要使上述非对称凸起14与设置在燃烧室孔16周围的其它部位的凸起平滑连接。
上述第2以及第3金属板12、13层叠在形成有非对称凸起14的第1金属板11的该非对称凸起14的凸部侧。
层叠在第1金属板11上的第2金属板12，在燃烧室孔16的孔缘处，在第3金属板13侧，也就是与第1金属板11相反的一侧，隔着用来调整厚度和高低差等的环状的填隙片17在弯折部分12b折返，该折返部分12a的前端延伸至与第1金属板11的非对称凸起14的外侧端部14e相对应的位置附近。此外，第3金属板13的位于该燃烧室孔16侧的边缘部分设置有凸起13a，该边缘部分设置在上述第2金属板12的折返部分12a前端的外侧，位于不会与该折返部分12a相重叠的位置上。
因此，在燃烧室孔16侧的孔缘部，第1金属板11与层叠在非对称凸起14的凸部侧的第2以及第3金属板12、13之间是不固定的。
将具有上述结构的密封垫10夹设在气缸盖21与气缸体22之间，并用固定用螺栓固定后，在燃烧室孔16的周围，非对称凸起14发生压缩变形，伴随着该压缩变形，在非对称凸起14的端部14d、14e产生较大的表面压力。
图2的曲线图表示通过解析实验(模拟实验)求出的结果，其是在具有图1所示的本发明的非对称凸起14的气缸盖密封垫中，将该凸起14的宽度设定为1.7mm，将相对于所述凸起顶部14a位于燃烧室孔16侧的凸起部分14b的宽度a与位于相反侧的凸起部分14c的宽度b之比a∶b设定为6∶4，将该非对称凸起14的最小的曲率半径R设定为0.5mm，并在这一条件下，通过解析实验(模拟实验)对该凸起的因压缩而完全弯曲时所产生的表面压力进行求解而得到的结果。此外，为了进行比较，在图3的曲线图中示出了以同样的方法对以凸起宽度为1.7mm的对称凸起取代了上述非对称凸起的密封垫的表面压力进行求解而得到的结果。
从图3的比较例的曲线图可以知道，在使用对称凸起时，在一般情况下，由于上述弯折部分12b的存在，在该凸起的燃烧室孔侧的端部上产生的表面压力比在其它端部上产生的表面压力大，与此相比，在图2所示的本发明的实施例中，凸起的两个端部的表面压力大致实现了均等化。因此，根据本发明的气缸盖密封垫，通过将设置在燃烧室孔周围的非对称凸起设置成在规定的形成条件的范围内，能够使两个端部上产生的表面压力得到均衡，从而能够获得稳定的密封性能。
并且，如上所述，能够使凸起的两个端部中产生的表面压力均等化，所以在嵌合安装有气缸套的气缸体22中使用时，能够降低作用于该气缸套的表面压力，从而能够减轻气缸套的应变。

Claims (3)

1.一种金属层叠型气缸盖密封垫，其通过至少层叠多块金属板而形成，其特征在于，
在上述金属板中的位于外层的第1金属板的燃烧室孔的周围形成非对称凸起，在该非对称凸起的凸部侧层叠第2金属板，该第2金属板在燃烧室孔的孔缘部折返，并且该折返部分的前端延伸到与上述非对称凸起的外侧端部相对应的位置，
在上述第1金属板的非对称凸起中，将相对于凸起顶部位于燃烧室孔侧的曲率半径较大的凸起部分的宽度a与相对于凸起顶部位于相反侧的曲率半径较小的凸起部分的宽度b之间的关系设定为a＞b，
将上述凸起的曲率半径小的凸起部分的曲率半径R设定为R≥0.5mm，
并且将上述凸起部分的宽度a与曲率半径R之间的关系设定为a≥2R。
2.如权利要求1所述的金属层叠型气缸盖密封垫，其特征在于，
仅在燃烧室孔周围中的需要使产生于该凸起的两个端部的表面压力均衡的部位设置上述非对称凸起，并使上述非对称凸起与设置在其它部位的凸起平滑连接。
3.如权利要求1或者2所述的金属层叠型气缸盖密封垫，其特征在于，
将第2以及第3金属板顺次层叠在第1金属板的非对称凸起的凸部侧，并且将第1金属板的燃烧室孔侧的孔缘部设置成不与第2金属板固定的自由端，
使第2金属板在燃烧室孔的孔缘处的上述折返部分朝第3金属板侧折返，并且使第3金属板的燃烧室孔侧的边缘部分位于延伸至与上述非对称凸起的外侧端部相对应的位置的该折返部分的前端的与燃烧室孔相反的一侧。
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