CN102108913A - 用于衬垫的具有模制插入件的压缩限制器 - Google Patents

用于衬垫的具有模制插入件的压缩限制器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于内燃机的气缸盖衬垫的插入件。气缸盖衬垫可由金属、复合材料或两者的组合制成，并且被置于气缸盖和气缸体之间。该插入件具有带有上表面和下表面的外板、外周界和封闭内周界。可移除模制插入件位于外板的封闭内周界中。可移除模制插入件具有凸缘部和内平台部。金属架基本上被包围在可移除模制插入件的凸缘部部和内平台部内。可移除模制插入件可通过机械或化学方式附接到外板上。插入件可通过机械方式附接到气缸盖衬垫。

Description

用于衬垫的具有模制插入件的压缩限制器
相关申请的交叉参考
本申请为2009年10月29日提交的美国专利申请US61/280,054的接续非临时申请，该美国专利申请的全文经引用并入本文。本非临时申请是在美国专利申请US61/280,054的审查期间提交的。
技术领域
本发明涉及用于衬垫的具有外板和可移除模制插入件的插入件，该衬垫为例如用于内燃机的气缸盖衬垫。
背景技术
衬垫主要用于密封和防止两部件之间的泄漏。用于内燃机的气缸盖衬垫密封气缸盖和气缸体之间的间隙。然而，密封该间隙的困难之处可能在于压力和温度波动导致气缸盖、气缸体和衬垫都移动，使得衬垫一直受到变化的压力作用。在气缸盖基体中的温度变化时，热膨胀和热收缩也会带来问题。气缸盖和气缸体中还有用于气缸孔、流体孔和螺栓孔的许多开口，此处列出几个。这些开口附近的区域已知处于额外的应力下而且泄漏是常见的。
传统地，模制橡胶插入件被用来解决流体开口周围区域的衬垫泄漏问题。模制橡胶插入件典型地仅由结构整体性较小或不具有结构整体性的弹性材料制成。由于热排气、增加的燃烧压力以及急剧的热振荡产生的热运动，在上述区域中产生完全应力，而且模制橡胶插入件可能撕裂或变得过度压缩并且不能充分地阻止泄漏。此外，流体如冷却剂、水和油对模制橡胶插入件的冲击降低了模制橡胶插入件的有效性同时导致过度的压缩永久变形，并使模制橡胶插入件更易受磨损。最后，模制橡胶插入件是去了它的恢复能力。
将模制橡胶插入件附接到母衬垫上也有困难。困难出现的原因是附接方法一般为人工安装，导致费时和易出现人为差错。
考虑到前面所述的现有技术的缺点，有利的是，衬垫能够阻止或抑制热运动到不再影响衬垫的性能的程度。更特别的是，有利的是，衬垫能够消除或防止在现有设计中常见的压缩永久变形以及完全松弛。该插入件能够被容易的附接到母衬垫上也会是有利的。
发明内容
本发明涉及用于内燃机气缸盖衬垫的插入件。气缸盖衬垫可由金属、复合材料或两者的组合制成，并且被置于气缸盖和气缸体之间。
该插入件位于流体孔口附近，该流体孔口可包括冷却剂和/或油通道开口。该插入件具有带有上表面和下表面的外板、外周界和封闭内周界。可移除模制插入件位于外板的封闭内周界中。可移除模制插入件具有凸缘部和内平台部。金属架基本上被包围在可移除模制插入件的凸缘部部和内平台部内。
可移除模制插入件可通过机械或化学方式附接到外板上。插入件可通过机械方式附接到气缸盖衬垫。
附图说明
通过下面的具体描述，并结合附图的帮助，本发明的以上和其他优点对于本领域技术人员来说将会是明显的，其中：
图1为气缸盖衬垫的一个实施例的俯视图；
图2为图1的衬垫的一部分的俯视图；
图3为沿图2中线3-3的本发明一部分的侧视图；
图4为具有气缸盖、气缸体、插入件和气缸盖衬垫的本发明的部分透视分解图。
具体实施方式
应该理解，除非有特别说明，本发明可采取多种可选择的定向和步骤顺序。还应理解，附图中列出和后面说明书中描述的具体装置和过程仅仅是权利要求中定义的发明原理的示例性实施例。因此，所公布的与实施例相关的具体尺寸、方向或其他物理特征不被认为是限制，除非权利要求中明确指出。
现在转到图1，其描述了气缸盖衬垫10的一个实施例。如图4所示，气缸盖衬垫10位于气缸盖12和气缸体14之间。气缸盖衬垫10可由金属、复合材料或两者的组合制成。气缸盖衬垫根据发动机气缸体和气缸盖的不同形状进行制造，并且包括多个开口，例如用于冷却剂和油的流体开口、螺栓孔和用于气缸孔的开口。为密封相应开口的周围设计了多种密封手段。
如图1和2所示，气缸盖衬垫10包括插入件16。插入件16包括外板18、可移除模制插入件20和金属架22。外板18用作压缩限制器。压缩限制器与可移除模制插入件一起的使用消除了过度压缩，因此减小通常与独立的模制橡胶插入件相关的压缩程度。模制橡胶插入件中的这些特征由于暴露于高温下和流体对橡胶的冲击而减弱，在这种状况长时间工作会破坏模制橡胶的成分。由于增加了外板18以及可移除模制插入件20，回复能力得以保持。
如图1和4中的实施例所示，气缸盖衬垫10在至少一个角部中包括切下区域34。如图1所示，至少一个角部处具有切下区域34，但是额外的或更少的角部也可能具有切下区域34。
插入件16定位在切下区域34中，并且可以通过机械或化学方式，例如接头或者粘合剂，固定到气缸盖衬垫10上。插入件16也可以在所缸盖12和气缸体14的组装期间放置在紧邻气缸盖衬垫10的位置中，而不固定到气缸盖衬垫10上。插入件16位于气缸盖衬垫体或背板52中的流体通道开口附近，而不仅是沿着衬垫的外周界36或在角部中，也属于本发明的范围。
如图4所示，外板18的外周界28与气缸盖衬垫10的切下区域34的外边缘38相配合。外板18优选地结合有至少一个流体通道开口32。该至少一个开口32可以包括冷却剂和/或油通道开口。
外板18为单层，包括上表面24、下表面26、外周界28和限定了流体孔口32的内封闭周界30。上表面24和下表面26为平行平面。外板18由多层组成也属于本发明的范围。如图4所示，外板18与气缸盖衬垫10具有基本相同的厚度。
如图2所示，可移除模制插入件20位于外板18的内封闭周界30内并且被该内封闭周界30围绕。外板18的外周界28和可移除模制插入件20具有基本相同的形状。可移除模制插入件20是由弹性体材料制成的可压缩密封部件。可移除模制插入件20包括凸缘部40和内平台部42，这两者是连续的。凸缘部40与内平台部42一体且凸缘部40在内平台部42外侧，并且凸缘部40在内平台部42的上方和下方等量地延伸。内平台部42包括上表面44和下表面46，其为平面并与外板18的上表面24和下表面26基本平行，如图3所示。可移除模制插入件20只包括凸缘部40，允许金属架22的一部分不以弹性体材料包覆成型(overmold)，也属于本发明的范围。
也如图3所示，可移除模制插入件20的内平台部42的一部分和凸缘部40与金属架直接接触并且基本围绕金属架22。凸缘部40实质上是密封区域，而内平台部42在金属件22之上模制以增强弹性体材料对钢的粘接并保护粘接部不受密封流体的冲击。另外，在可移除模制插入件20的内平台部42上具有彼此相对的两个小间隙48a、48b，其中在模具(未示出)中使用支撑销(未示出)以将金属架22保持就位，使得可移动模制插入件20可以在金属架周围模制。金属架22为可移除模制插入件20提供结构整体性和一致性。
如图2所示，当可移除模制插入件20放置在外板18中时，在可移除模制插入件20的凸缘部40和外板18的内封闭周界30之间保持有小而连续、基本一致的间隙50，允许可移动模制插入件20在受压时膨胀。
如图3所示，外板18比金属架22厚，并且与可移除模制插入件20的内平台部42具有基本相同的厚度。金属架22的厚度可以等于或大于内平台部42的的厚度。外板18和金属架22的平表面相互平行。带有可移除模制插入件20的外板18从流体通道孔口32径向向外延伸并进入到气缸盖衬垫10的背板52中。
如图1所示，外板18也可以包括流体孔口32附近的螺栓孔54。该特征在气缸盖12和气缸体14之间在气缸盖衬垫连接处提供金属对金属的接触。由于插入件16的外板18在气缸盖12和气缸体14之间相对于螺栓孔54的位置，金属对金属的接触改进了螺栓载荷保特性。这种金属对金属的接触的有利之处在于气缸盖12和气缸体14之间的热和/或机械运动引起的在此区域中的运动。
依照专利法的规定，按代表了优选实施例的方式来对本发明进行描述。然而，应该注意到，在不脱离本发明的精神或范围的情况下可以以不同于具体所示和所述的方式实施本发明。

Claims (20)

1.一种用于衬垫的插入件，其包括：
外板，所述外板具有上表面和下表面、外周界以及限定了流体孔口的内封闭周界；
可移除模制插入件，所述可移除模制插入件位于所述外板的所述内封闭周界内并且被所述内封闭周界围绕，所述可移除模制插入件包括凸缘部和内平台部；
金属架，所述金属架基本上被包围在所述可移除模制插入件的所述凸缘部和所述内平台部中。
2.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述外板为单层。
3.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述外板的所述上表面和所述下表面为平面并且是平行的。
4.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述凸缘部为所述内平台部的外缘。
5.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述可移除模制插入件的所述凸缘部和所述内平台部是一体的。
6.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述可移除模制插入件的所述内平台部包括上表面和下表面，所述内平台部的所述上表面和所述下表面为平面且是平行的并且与所述外板的所述上表面和所述下表面基本平行。
7.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述外板比所述金属架厚。
8.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述外板是一体的。
9.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述外板的所述上表面和所述下表面平行于所述金属架的平面表面。
10.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述内平台部和所述凸缘部绕所述流体孔口是连续的。
11.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中在所述可移除模制插入件的所述凸缘部和所述外板的所述内封闭周界之间保持有基本一致的间隙。
12.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述凸缘部在所述内平台部的上方和下方等量地延伸。
13.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述外板的所述外周界和所述可移除模制插入件具有基本相同的形状。
14.一种具有插入件的气缸盖衬垫，其包括：
衬垫，所述衬垫包括外周界和用于气缸孔、流体孔和螺栓孔的多个孔口，至少一个所述流体孔用于油或冷却剂；以及
插入件，所述插入件包括限定了所述衬垫的所述外周界的一部分的外周界、限定了流体孔口的曲线内封闭周界、外板以及可移除模制插入件，其中所述插入件的所述外周界的至少一个边缘与所述衬垫的外周界共线。
15.根据权利要求14所述的具有插入件的气缸盖衬垫，其中所述气缸盖衬垫由复合材料制成。
16.根据权利要求14所述的具有插入件的气缸盖衬垫，其中所述气缸盖衬垫由金属制成。
17.根据权利要求14所述的具有插入件的气缸盖衬垫，其中所述插入件延伸到所述衬垫的背板中并且围绕所述流体孔口附近的螺栓孔。
18.根据权利要求14所述的具有插入件的气缸盖衬垫，其中所述外板由金属制成。
19.根据权利要求14所述的具有插入件的气缸盖衬垫，其中所述插入件是平的并与所述衬垫平行。
20.根据权利要求14所述的具有插入件的气缸盖衬垫，其中所述外板的厚度基本等于所述气缸盖衬垫的厚度。
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