CN103867334B - 密封垫和气缸盖密封垫 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够降低在通过固定用具紧固了两个部件时产生的紧固应力并抑制由紧固应力所引起的应变和/或变形等的密封垫与气缸盖密封垫。该气缸盖密封垫构成为，在通过缸盖螺栓（1）紧固气缸体（2）与气缸盖（3）时，在插通缸盖螺栓（1）的螺栓孔（14）与气缸膛孔（12）之间的紧固应力集中的紧固应力集中区域（A），具备仅在紧固应力集中区域（A）延伸的紧固应力降低筋（18）。

Description

密封垫和气缸盖密封垫

技术领域

本发明涉及被夹持于通过固定用具而紧固了的两个部件之间并对密封对象孔进行密封的密封垫和气缸盖密封垫。

背景技术

近年来的发动机（内燃机），为了提高燃料经济性，而用更轻的材质例如铝等来形成气缸体和气缸盖这两方，或者将壁厚形成得较薄等，从而谋求轻量化。伴随于此气缸体和气缸盖的刚性都降低。

若这样的气缸体与气缸盖夹持用于对气缸膛内的燃烧气体、水套内部的冷却水以及润滑油进行密封的气缸盖密封垫并通过较高的缸盖螺栓轴力将它们紧固，则因为气缸体的上表面的壁厚较薄，所以在缸盖螺栓的顶端附近作用将气缸体上拉的力。另外，同时，在气缸膛等密封对象孔附近，由于气缸盖密封垫的表面压力也作用有将气缸体下推的力。其结果，水套周边和/或气缸膛周边的应力局部增大，存在气缸膛或者嵌入气缸膛中的气缸衬套产生应变或者变形的问题。

特别是，在上平面封闭（closed deck）类型的气缸体的情况下，缸盖螺栓与气缸膛之间未开口地相连，所以该部位的水套周边和/或气缸膛周边的应力变大，所以气缸膛或者气缸衬套容易产生应变和/或变形。

若气缸膛或者气缸衬套产生应变或者变形而变得无法确保圆形，则在与在气缸膛内部内进行活塞运动的活塞之间产生多余的阻力，燃料经济性相应地恶化。另外，润滑油流入气缸膛内部，润滑油燃烧会给排气带来负面影响。

在这里，对于现有的气缸盖密封垫，一边参照图6一边进行说明。该 气缸盖密封垫10X被夹持于由缸盖螺栓1紧固的气缸体2与气缸盖3之间，是对气缸膛4、水套5以及未图示的润滑油的孔进行密封的密封垫，是用在水套5的上表面完全不开口的所谓上平面封闭类型的气缸体2中的密封垫。

该气缸盖密封垫10X，在层叠多块金属板而形成的基板11上具备气缸膛孔12、水孔13以及螺栓孔14，如图7所示，分别在相应孔的周缘部具备气缸膛孔用筋（bead）15、水孔用筋16以及螺栓孔用筋17。

将该气缸盖密封垫10X夹持于气缸体2与气缸盖3之间，将缸盖螺栓1在螺栓孔6、7以及14中穿过而将气缸体2与气缸盖3紧固。此时，气缸体2与气缸盖3为了使气缸盖密封垫10X可靠地对气缸膛4内的燃烧气体、水套5内部的冷却水以及润滑油进行密封，而用较高的缸盖螺栓轴力进行紧固。

在这样用较高的缸盖螺栓轴力进行紧固的情况下，紧固应力集中于图中的A所示的区域（以下将该部位称为紧固应力集中区域A），如前所述，在该部位应力增大。而且，其结果，如图7所示，气缸膛4的内周面4a产生应变，或者未图示的气缸衬套产生应变。

对于该问题，提出如下所述的装置：在密封垫本体上，在气缸列方向的两端部且在比连结在发动机幅方向上并列的一对螺栓插通孔的中心间的端部螺栓线靠外侧、或者在气缸列方向的两端部设置有能够压接于所述气缸体的平面以及所述气缸盖的平面的端部表面压力调整部（例如参照专利文献1）。

该装置能够解决如下问题并抑制气缸膛在气缸列方向上的变形：通过从气缸盖密封垫所接受的表面压力而导致各气缸的气缸膛鼓出变形，所以如果表面压力分布不均匀，则气缸膛的变形量也变得不均匀，有损气缸膛的正圆度。

但是，如上所述，在紧固了气缸体与气缸盖时，该紧固压力集中的紧固压力集中区域一般相对于气缸膛按射线状配置，由此，气缸膛的变形不仅限于在气缸列方向上发生。

另外，通过使密封垫的整个区域的表面压力分布在左右方向上对称化，抑制了气缸列方向的密封垫气缸膛的变形，但对于由存在于各气缸膛的外周的紧固压力集中区域内的紧固压力所引起的各气缸膛的变形就没有任何效果，不能抑制各气缸膛的应变和/或变形。

专利文献1：日本特开2006-233773号公报

发明内容

本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供能够降低在通过固定用具紧固两个部件时产生的紧固应力并抑制由紧固应力所引起的应变和/或变形等的密封垫与气缸盖密封垫。

用于解决上述目的的本发明的密封垫，被夹持于通过固定用具紧固的两个部件之间并对密封对象孔进行密封，其中：在通过所述固定用具紧固所述两个部件时，在插通所述固定用具的固定用具用孔与所述密封对象孔之间的紧固应力集中的紧固应力集中区域，具备仅在该紧固应力集中区域延伸且在紧固时与所述两个部件的至少一方相接而成为紧固时的阻力的紧固应力降低部。

根据该构成，在通过固定用具紧固两个部件时产生紧固应力的紧固应力集中区域具备紧固应力降低部，所以能够降低该紧固应力并抑制密封对象孔的内周的应变和/或变形等。由此，不会妨碍在密封对象孔中通过的装置和/或流体的流动，能够可靠地将密封对象孔密封。

另外，该密封垫指的是被夹持于气缸体与气缸盖之间的气缸盖密封垫和/或、设置于配管与配管的接头处的进排气系统密封垫等。另外，这里所说的紧固应力降低部，是仅在紧固应力集中区域延伸的部分，指的是设置于密封对象孔的周围的密封筋以外的筋和/或隔片(shim)，不会阻碍向密封筋的表面压力。

另外，在上述的密封垫中，如果所述紧固应力集中区域设为由与将所述固定用具用孔的中心与所述密封对象孔的中心连结的轴线平行的所述固定用具用孔的两条切线、所述固定用具用孔的外边缘和所述密封对象孔的外边缘包围的区域，则有效，所以优选。

加之，在上述的密封垫中，如果所述紧固应力降低部由形成为直线状的紧固应力降低筋构成，并且配置于将所述固定用具用孔的中心与所述密封对象孔的中心连结的轴线上，则工作性优异，所以优选。

只要是在紧固应力集中区域的范围内，对于紧固应力降低部对其截面形状和/或根数没有特别限定，但优选，将紧固应力降低筋在紧固应力集中区域的范围内相对于密封对象孔呈放射状地设置；更优选，将截面形状为任意的形状且形成为直线形状的紧固应力降低筋设置于将固定用具用孔的中心与密封对象孔的中心连结的轴线上。

进而，用于解决上述的目的的本发明的气缸盖密封垫构成为，上述所记载的密封垫由多块金属板形成并被夹持于气缸体与气缸盖之间。

根据该构成，在紧固应力集中区域的范围内设置紧固应力降低部，所以在气缸体与气缸盖通过较高的缸盖螺栓轴力紧固的情况下，设置于缸盖螺栓（固定用具）与气缸膛（密封对象孔）之间的紧固应力降低部成为不使气缸体应变的阻力。由此，能够抑制由紧固应力所引起的气缸膛或者气缸衬套的应变和/或变形。

轻量且低刚性的气缸体的情况下，如果通过较高的缸盖螺栓轴力紧固，则因为上表面的壁厚较薄，所以作用有气缸体的内周面向上拉的力，水套周边和/或气缸膛周边的应力局部增大。特别是，在上平面封闭类型的气缸体的情况下，缸盖螺栓与气缸膛之间相连，所以该部位的应力增大。

在本发明中，降低水套周边和/或气缸膛周边的应力，所以能够抑制气缸膛或者气缸衬套的应变和/或变形。由此，不会因气缸膛或者气缸衬套的应变和/或变形而妨碍气缸内的活塞的工作，能够提高燃料经济性。另外，能够防止润滑油和/或水向气缸膛内部流入。

根据本发明，能够降低在通过固定用具紧固两个部件时产生的紧固应力，抑制由紧固应力所引起的应变和/或变形等。

特别是，能够降低上平面封闭类型的气缸体的紧固应力，并抑制气缸膛的应变和/或变形等。由此，保持气缸膛以及气缸衬套的形状，不会在气缸膛与气缸产生多余的阻力，所以能够提高燃料经济性。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的实施方式的气缸盖密封垫的立体图，是在气缸体与气缸盖之间夹持该气缸盖密封垫的发动机的分解立体图。

图2是表示图1的气缸盖密封垫的紧固应力集中区域的放大俯视图。

图3是表示图2的Ⅲ-Ⅲ截面的剖视图。

图4是表示图1的气缸盖密封垫的紧固应力降低筋的放大图，（a）～（d）分别表示不同形状的紧固应力降低筋。

图5是表示本发明所涉及的实施方式的进排气系统密封垫的俯视图，（a）与（b）分别表示不同形状的进排气系统密封垫。

图6是表示现有的气缸盖密封垫的立体图，是在气缸体与气缸盖之间夹持该气缸盖密封垫的发动机的分解立体图。

图7是表示图6的气缸盖密封垫的紧固应力集中的区域的放大俯视图。

附图标记说明

1：缸盖螺栓（固定用具）

2：气缸体（部件）

3：气缸盖（部件）

4：气缸膛（密封对象孔）

5：水套

6、7：螺栓孔（固定用具用孔）

10：气缸盖密封垫

11：基板

12：气缸膛孔（密封对象孔）

13：水孔

14：螺栓孔（固定用具用孔）

15：气缸膛孔用筋（密封筋）

16：水孔用筋（密封筋）

17：螺栓孔用筋（密封筋）

18、21、22、23、24、25：紧固应力降低筋（紧固应力降低部）

19：紧固应力降低隔片（紧固应力降低部）

30：进排气系统密封垫

31：基板

32：排气孔（密封对象孔）

33：螺栓孔（固定用具用孔）

34：排气孔用筋（密封筋）

35：螺栓孔用筋（密封筋）

36：紧固应力降低筋（紧固应力降低部）

A、B：紧固应力集中区域

具体实施方式

下面，一边参照附图一边对本发明所涉及的实施方式的密封垫与气缸盖密封垫进行说明。另外，图1～图7为了使结构容易理解而使尺寸变化，气缸膛用孔的大小、水孔、筋的厚度、形状等尺寸不一定与实际制造的比例一致。

另外，作为实施方式，图1～图4以用于直列四缸发动机的气缸盖密封垫为例进行说明，但对能够应用本发明的发动机的气缸数和/或其排列没有限定。另外，本发明特别是在水套的部分完全不开口的上平面封闭类型中最能发挥效果，但也能够应用于上平面开放类型的发动机中。

进而，作为实施方式，图5以进排气系统密封垫为例进行说明。这里所说的进排气系统密封垫指的是设置于消声器和/或歧管等配管与配管的接头处的密封垫。

一边参照图1～图4一边对本发明所涉及的实施方式的气缸盖密封垫10进行说明。该气缸盖密封垫10构成为，在图6所示的现有的气缸盖密封垫10X的构成的基础上，如图1所示，在通过缸盖螺栓（固定用具）1紧固了气缸体2与气缸盖3（两个部件）时，在供缸盖螺栓1穿过的螺栓孔（固定用具用孔）14与气缸膛孔（密封对象孔）12之间的紧固应力集中 的紧固应力集中区域A中具备仅在紧固应力集中区域A延伸的紧固应力降低筋（紧固应力降低部）18。

在这里，对紧固应力集中区域A进行说明。该紧固应力集中区域A如图2所示为在通过缸盖螺栓1将气缸体2与气缸盖3紧固了时、紧固应力集中的区域。具体地说，是气缸膛孔12与螺栓孔14之间的区域且是由螺栓孔14的两条螺栓孔切线L2、气缸膛孔12的外周边缘（在本实施方式的情况下表示气缸膛孔用筋15）和螺栓孔14的外周边缘（在本实施方式的情况下表示螺栓孔用筋17）包围的区域，该两条螺栓孔切线L2与连结气缸膛孔12的中心（气缸膛4的中心）Ｏ与螺栓孔14的中心P的缸盖螺栓轴线L1平行。

一般说来，在设置于气缸体2的各气缸膛4的周围设有多个螺栓孔6，在本实施方式中，相对于一个气缸膛4具备四个螺栓孔6。由此，各气缸膛孔12由四个紧固应力集中区域A包围，在通过缸盖螺栓1将气缸体2与气缸盖3紧固了时，在四个紧固应力集中区域A的每个中水套5的周边和/或气缸膛4的周边的应力局部增大。

本发明为了抑制各气缸膛4的应变和/或变形，而在所有各紧固应力集中区域A（在本实施方式中，相对于一个气缸膛具有四个区域A，所以合计存在十六个区域A）都具备紧固应力降低筋18。

该紧固应力降低筋18是气缸膛孔用筋15、水孔用筋16以及螺栓孔用筋17等密封筋以外的筋，是仅在紧固应力集中区域A内延伸的筋。对该紧固应力降低筋18的截面形状和/或俯视形状没有特别限定。另外，该该紧固应力降低筋18构成为，无助于设置于气缸膛孔12周围的气缸膛孔用筋15、设置于水孔13周围的水孔用筋16以及设置于螺栓孔14周围的螺栓孔用筋17，不阻碍各筋15～17的表面压力。

在本实施方式中，作为紧固应力降低部，如图3的（a）所示，设置了形成为向气缸盖3凸的紧固应力降低筋18以降低紧固应力集中区域A的紧固应力，但也可以代替紧固应力降低筋18，例如图3的（b）所示，设置在通过缸盖螺栓1将气缸体2与气缸盖3紧固于由多块金属板形成的基 板11时能够压接于气缸盖3的紧固应力降低隔片19。

另外，对紧固应力降低筋18的截面形状、俯视形状以及设置于一个紧固应力集中区域A中的根数等没有特别限定。例如，也可以如图4的（a）的紧固应力降低筋21所示设置成从缸盖螺栓轴线L1错开。在该情况下，也可以配置成相对于缸盖螺栓轴线L1具有一定角度，或者配置成不与缸盖螺栓轴线L1交叉。另外，也可以如图4的（b）的紧固应力降低筋22所示，形成为多边形，另外也能够形成为圆形、椭圆形等各种形状。

加之，也可以如图4的（c）的紧固应力降低筋23那样，俯视不是直线状而是按Ｗ字状和/或Ｓ字状等蜿蜒。进而，也可以如图4的（d）所示的紧固应力降低筋24以及25那样在一个紧固应力集中区域A设有多个紧固应力降低筋18。

如上所述，紧固应力降低部能够形成为各种形状的筋和/或隔片并配置于紧固应力集中区域A内，但优选例如图1所示将各紧固应力降低筋18设置成相对于气缸膛孔12呈放射状。更优选，图2所示，也可以将截面形状为任意的形状且俯视形成为直线形状的紧固应力降低筋18配置于连结气缸膛孔12的中心O与螺栓孔14的中心P的缸盖螺栓轴线L1上。

若将形成为直线状的紧固应力降低筋18配置于缸盖螺栓轴线L1上，则能够容易地制造，并且降低紧固应力的效果也较高。另外，在本实施方式中，相对于一个气缸膛4设置有四个螺栓孔6，所以连结气缸膛孔12的中心O与螺栓孔14的中心P的缸盖螺栓轴线L1刚好成为将包围一个气缸膛孔12的各螺栓孔14的中心P设为顶点的多边形的对角线，通过将紧固应力降低筋18设置于其对角线上，可使在设置于气缸膛孔12周围的所有的螺栓孔14与气缸膛孔12之间产生的紧固应力都降低。

另一方面，紧固应力降低筋18不会损害气缸膛孔用筋15、水孔用筋16以及螺栓孔用筋17的表面压力，所以如图4的（a）所示，若将紧固应力降低筋21设置成从缸盖螺栓轴线L1上错开，则能够确保气缸膛孔用筋15、水孔用筋16以及螺栓孔用筋17的间隙并防止损害表面压力。

根据上述的构成，在被夹持于气缸体2与气缸盖3之间的气缸盖密封 垫10的紧固应力集中区域A，以成为用缸盖螺栓1紧固气缸体2与气缸盖3时的阻力的方式而设置紧固应力降低筋18，降低用缸盖螺栓1紧固气缸体2与气缸盖3时的紧固应力，能够抑制由紧固应力所引起的气缸膛4或者未图示的气缸衬套的应变和/或变形。

特别是，如在上述的实施方式中说明了的，能够降低上平面封闭类型的气缸体2的紧固应力并抑制气缸膛4和/或气缸衬套的应变和/或变形等，所以能够保持气缸的形状且不在气缸膛4与气缸内部的活塞（未图示）上产生多余的阻力，所以能够提高燃料经济性。

另外，对构成气缸盖密封垫10的基板11的金属板的材质以及金属板的块数等没有限定，例如，构成基板11的金属板可以是是一块而不是多块。

接下来，一边参照图5一边对于本发明所涉及的实施方式的进排气系统密封垫30进行说明。如图5的（a）所示，进排气系统密封垫30，在由一块或者多块金属板形成的基板31上具备排气孔32与螺栓孔33，分别在各孔的周缘部具备排气孔用筋34与螺栓孔用筋35。

而且，构成为，在由螺栓孔33的两条螺栓孔切线L4、排气孔32的外周边缘（在该实施方式的情况下表示排气孔用筋34）和螺栓孔33的外周边缘（在该实施方式的情况下表示螺栓孔用筋35）包围的紧固应力集中区域B，具备紧固应力降低筋36，该两条螺栓孔切线L4与连结排气孔32的中心Ｑ与螺栓孔33的中心Ｒ的缸盖螺栓轴线L3平行。

设置于该紧固应力集中区域B的紧固应力降低筋36，形成为通过设置于第1实施方式的紧固应力集中区域A的紧固应力降低筋18进行了说明的形状等，不会阻碍排气孔用筋34与螺栓孔用筋35的表面压力，能够降低紧固应力集中区域B的紧固应力。

在本实施方式中，如图5的（a）所示，例示了设有三个螺栓孔33并将基板31形成为三角形的例子，如图5的（b）所示，例示了设有两个螺栓孔33并将基板31形成为菱形的例子等，但本发明对基板31的形状和/或螺栓孔33的个数没有限定。

另外，作为本发明的实施方式，以气缸盖密封垫10与进排气系统密封 垫30为例进行了说明，但本发明只要是被由螺栓等固定用具紧固的两个部件所夹持的密封垫便能够适用，例如，也能够适用于变速器和/或离合器的覆盖用密封垫等。

本发明的密封垫，能够降低通过固定用具将两个部件紧固时产生的紧固应力并抑制由紧固应力所引起的应变和/或变形等，所以能够利用于特别是在紧固时气缸膛由于紧固应力而产生应变的上平面封闭类型的发动机的密封。

Claims (4)

1.一种密封垫，被夹持于通过固定用具紧固的两个部件之间并对密封对象孔进行密封，其特征在于，具备：

固定用具孔用筋，在通过所述固定用具紧固了所述两个部件时，对所述固定用具插通的固定用具孔的外边缘进行密封；

密封对象孔用筋，对所述密封对象孔的外边缘进行密封；和

紧固应力降低部，配置于所述固定用具孔用筋与所述密封对象孔用筋之间的紧固应力集中的紧固应力集中区域，由紧固应力降低隔片或紧固应力降低筋构成，

该紧固应力降低部，仅在该紧固应力集中区域延伸且在紧固时与所述两个部件的至少一方相接而成为紧固时的阻力。

2.根据权利要求1所述的密封垫，其特征在于：

所述紧固应力集中区域是由与将所述固定用具用孔的中心与所述密封对象孔的中心连结的轴线平行的所述固定用具用孔的两条切线、所述固定用具用孔的外边缘和所述密封对象孔的外边缘包围的区域。

3.根据权利要求1或2所述的密封垫，其特征在于：

所述紧固应力降低部由形成为直线状的所述紧固应力降低筋构成，并且配置于将所述固定用具用孔的中心与所述密封对象孔的中心连结的轴线上。

4.一种气缸盖密封垫，其特征在于：

权利要求1～3中任一项所述的密封垫由多块金属板形成，并被夹持于气缸体与气缸盖之间。