CN101535691A - 具有变形限制件的平密封垫 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种平密封垫，具有至少一个金属层(1)，所述至少一个金属层至少部分具有轮廓(5)，所述轮廓从横截面看在金属层的一侧具有波形结构(5a)。所述轮廓(5)在与所述波形结构(5a)相反的一侧具有外形(5b，5c，5d)，在所述外形中尖角部分和圆角部分交替设置。

Description

具有变形限制件的平密封垫
技术领域
本发明涉及一种带有至少一个金属层的平密封垫，特别是用作变形限制部的密封垫的金属层。该金属密封垫可特别用作气缸盖密封件，用于密封内燃机内的部件，但是也可被配置用于其它类型的密封，例如法兰密封。
背景技术
气缸盖密封件被夹在内燃机系统的发动机组与气缸盖之间。它的主要任务是密封燃烧室、油管和冷却液区域。它还用作气缸盖和气缸体之间的力传输部件。发动机运行时产生的密封间隙振动必须得到弹性补偿。
为了确保或增加气缸盖密封件的密封效果，特别是围绕通孔例如燃烧室开口或冷却液和发动机油路周围区域的气缸盖密封件的密封效果，气缸盖密封件的至少一层通常设置有胎圈(beading)或者突出部，该胎圈或突出部通常完全包围这些开口。该胎圈或突出部还确保了气缸盖密封件所需的弹性。
胎圈的弹性变形能力实质上取决于组件的刚度，也就是，胎圈的变形或多或少取决于气缸盖和发动机组的刚度。但是，胎圈的弹性特性随时间降低。过度的密封间隙振动还会导致胎圈的过负载。这可导致胎圈强度和弹性势能减小，或者，甚至导致胎圈破裂。因此，目前通常采用变形限制件，它也被称为“制动件”或者“INSTOP”。采用这些，可防止完全塑性变形，达到与耐久力和弹性回复力特性相关的最佳条件。这些变形限制件可通过例如将多个金属层中的一层折弯，或者在密封件的功能层之间插入额外的制动层来实现。
EP 1 290 364公开了一种波形制动件和一种梯形制动件。波形制动件是压印成波浪形状的金属层，梯形制动件是各波峰和波谷被拉平或压平的波形制动件。该波形制动件和梯形制动件的特征是，它们理想地适合于给定的张力、温度和刚度条件，在加工过程中能最佳地利用给定的安装空间。
由于波形制动件的波浪状形状，它有较大和可变的弹性范围。通过改变波形制动件的参数例如金属层的高度、所压印的波形的幅度、以及所压印的波形的半径，该波形制动件可适用于给定的发动机刚度。这种特性意味着在各个工作状态下，压缩顶点是相等的，对各组件的压缩是均匀的。
为了能够减小表面压力的压缩幅度，除了波形形状外，还研发出了梯形形状。这种经改进的波形制动件有明显的弹塑料特性，同时减小了表面压力。支承面可根据要求进行调整和分配。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种结合了波形制动件和梯形制动件的优点的制动件。
根据本发明，详细说明了一种具有多个部分的轮廓，该多个部分带有尖角和圆角，并且能够非常易变地与对应的压力和密封条件相匹配。根据本发明的制动件在实际的工作区域比波形制动件表现得更硬，因此可实现代替焊接制动件的功能，甚至表现得更好。根据本发明的制动件的轮廓的另一个优点是，在之前用于压印波形制动件的工具可继续使用。这意味着得到了节约成本的解决方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种平密封垫，具有至少一个金属层，且所述至少一个金属层至少部分具有一轮廓。所述轮廓例如被压印到所述金属层上，并从横截面看在所述金属层的一侧具有波形结构。该轮廓的特征在于，与所述波形结构相反的侧面具有一外形，在所述外形中尖角构成的部分和圆角部分交替设置。该波形结构和该外形的圆角部分不必具有正弦曲线的形状，其他的波形也是可能的。此外，所述外形的由尖角构成的部分不限于尖角的数量或角度。该波形结构和该外形的结合产生了与两侧都是圆角的制动件不同的变形特性。这增加了根据本发明的制动件的刚度。
所述至少一个金属层最好具有靠近所述轮廓的胎圈。这种设置意味着根据本发明的轮廓可用作胎圈的变形限制件或者制动件，即使是平密封垫仅由一层构成时。
所述轮廓的高度包括所述波形结构的幅度和所述外形的高度，所述轮廓的高度最好小于所述胎圈的高度。这确保获得所述胎圈的完全密封效果。
在一个示范性实施例中，所述波形结构的波峰和/或所述外形的圆角部分有相同的间隔。这意味着气缸盖或者发动机组上的压力分布可保持均匀。
在另一示范性实施例中，所述波形结构的波峰和/或所述外形的圆角部分有不同的间隔。这意味着制动件适用于平密封垫的不同要求。平密封垫的弹性和弹簧刚度可特别地进行局部的和单独的调节。
所述波形结构的波峰和/或所述外形的圆角部分最好排列得垂直于金属层。这意味着金属层上所述波形结构的波峰和/或所述外形的圆角部分所在点的材料横截面比纯波形制动件的同一点的材料横截面要厚。这导致平密封垫的刚度增加。
根据另一个实施例，所述轮廓的高度在所述轮廓内变化。这意味着所述波形结构的幅度和所述轮廓内的圆角部分的高度可针对平密封垫和周围发动机部分的相应几何形状单独地进行适配。这允许局部地改变密封垫的弹性和弹簧刚度。
根据另一方面，所述平密封垫具有另一金属层，所述另一金属层具有与第一金属层类似的轮廓。这意味着在平密封垫内可考虑某些厚度比率和压力比率。
所述另一金属层最好相对于第一金属层镜像对称设置。这意味着可获得与平密封垫的弹性和刚度相关的有利特性。由于具有这些轮廓的两个金属层，可节省胎圈，但是使用足够的夹紧力，仍可获得期望的密封效果。在这种情况下，相邻密封层或者相邻发动机部件上的制动件的支承面、制动件的弹性和刚度，都依据两个层的方向而增加。
根据另一实施例，所述第一金属层的轮廓和所述另一金属层的轮廓相对于彼此偏移设置。这意味着可以以有目的的方式来进一步改变密封特性。
这两个金属层可以有不同的轮廓。这两个层可以在它们的波形结构的长度、深度、幅度、角度、间隔以及所述外形的圆角部分的高度、角度、半径、尖角数量和间隔方面有所不同。这意味着平密封垫的压力轮廓可以根据单独的要求和条件单独设计。
至少一个金属层最好是采用弹性弹簧刚制造。但是，也可使用任何其他合适的材料，例如可冷变形但升温时变硬的钢。
当然，可在平密封垫中引入多个层，这些层包括具有根据本发明的轮廓的制动件。
附图说明
以下将使用本发明的不同实施例的附图更详细地描述本发明。
图1示出了具有根据本发明的轮廓的平密封垫的一部分的侧部截面示意图，所述轮廓用作胎圈的制动部；
图2示出了具有根据本发明的另一轮廓的平密封垫的一部分的侧部截面示意图，所述轮廓用作胎圈的制动部；
图3示出了具有根据本发明的另一轮廓的平密封垫的一部分的侧部截面示意图，所述轮廓用作胎圈的制动部；
图4示出了三层结构的平密封垫的一部分的侧部截面示意图；
图5a和图5b分别示出了具有两层的平密封垫的一部分的侧部截面示意图，所述密封垫具有根据本发明的轮廓。
具体实施方式
图1示出了平密封垫内的金属层1的细节。轮廓5作为制动件被压印到金属层上，该轮廓在一侧具有波形结构5a，在另一侧具有外形5b，该外形5b由波形结构组成，且波谷的底部是平的。该轮廓的高度10在波形结构的幅度与外形的波峰的幅度之间延伸。胎圈7设置得靠近该制动件，该胎圈7具有高度20。胎圈的高度20大于轮廓的高度10。胎圈不必必须以与波形结构相同的方向压印到金属层上，它也可以沿着该外形的方向延伸。
图2示出了具有根据本发明的轮廓的另一实施例的平密封垫的一部分的侧部截面示意图。该平密封垫的金属层1具有轮廓5。轮廓5包括波形结构5a和外形5c，其中尖角(edges)构成的不对称部分和非对称圆角部分交替设置。这一轮廓的高度10在波形结构的幅度和圆角部分的高度之间延伸。具有高度20的胎圈7设置得临近制动件。该轮廓的高度10小于胎圈的高度20。
图3示出了具有根据本发明的轮廓的另一实施例的平密封垫的一部分的侧部截面示意图。与图1和图2所示一样，金属层1具有轮廓5。这种情况下的轮廓除了波形结构5a外，还包括外形5d，其中圆角部分均在波形结构的波峰中心的尖角处交会。在这种情况下胎圈7也靠近该轮廓。该轮廓的高度10从波形结构的幅度延伸到所述外形的圆角部分的高度，且在这种情况下也小于胎圈7的高度。
图4示出了三层结构的平密封垫的一部分的侧部截面示意图。两个外层30均具有胎圈35。具有根据本发明的轮廓的金属层1设置在两个胎圈层之间。金属层1用作两个胎圈层30的制动件。为此，将一轮廓作为制动件压印到金属层1上，该轮廓在一侧具有波形结构5a，在另一侧具有外形5b，该外形由波形结构组成且其波谷底部是平的。
图5a示出了具有两个金属层1和40的平密封垫的一部分。这两个层都具有根据本发明的轮廓5，一侧具有波形结构5a，另一侧具有外形5b，该外形5b由波形结构组成且其波谷底部是平的。这两个层镜像对称地设置，使得金属层40的波峰处于金属层1的波峰之上。
图5b示出了两个金属层1和50，它们形成平密封垫的一部分。这两个层都具有根据本发明的轮廓5，一侧具有波形结构5a，另一侧具有外形5b。虽然这两个层镜像对称地设置，但是与图5a相反，这种情况下这两个层相对于彼此偏移，使得金属层50的波峰处于金属层1的波谷内。

Claims (13)

1、一种平密封垫，具有至少一个金属层(1)，所述至少一个金属层至少部分具有轮廓(5)，所述轮廓(5)从横截面看在金属层的一侧具有波形结构(5a)，其特征在于，所述轮廓(5)在与所述波形结构(5a)相反的一侧具有一外形(5b，5c，5d)，在所述外形中尖角部分和圆角部分交替设置。
2、根据权利要求1所述的平密封垫，其特征在于，所述至少一个金属层(1)具有临近所述轮廓(5)的胎圈(7)。
3、根据权利要求2所述的平密封垫，其特征在于，所述轮廓(5)的高度(10)小于所述胎圈(7)的高度(20)。
4、根据前述权利要求任一项所述的平密封垫，其特征在于，所述波形结构(5a)的波峰有至少部分相同的间隔。
5、根据权利要求1-4任一项所述的平密封垫，其特征在于，所述波形结构(5a)的波峰有至少部分不同的间隔。
6、根据前述权利要求任一项所述的平密封垫，其特征在于，所述外形(5b，5c，5d)的圆角部分具有至少部分相同的间隔。
7、根据前述权利要求任一项所述的平密封垫，其特征在于，所述外形(5b，5c，5d)的圆角部分具有至少部分不同的间隔。
8、根据权利要求1-6任一项所述的平密封垫，其特征在于，所述波形结构(5a)的波谷和所述外形(5b，5d)的圆角部分排列得完全垂直于所述金属层。
9、根据前述权利要求任一项所述的平密封垫，其特征在于，所述轮廓高度(10)在所述轮廓(5)内变化。
10、根据前述权利要求任一项所述的平密封垫，其特征在于，设置有另一金属层(40，50)，其具有与第一金属层(1)类似的轮廓。
11、根据权利要求10所述的平密封垫，其特征在于，所述另一金属层(40)相对于第一金属层(1)镜像对称设置。
12、根据权利要求10所述的平密封垫，其特征在于，所述第一金属层(1)的轮廓和另一金属层(50)的轮廓相对于彼此至少部分偏移设置。
13、根据前述权利要求任一项所述的平密封垫，其特征在于，至少一个所述金属层采用弹性弹簧刚制造。
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