CN105209802B - 多层衬垫 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在第一部件(例如气缸盖)和第二部件(例如发动机缸体)之间建立密封的多层衬垫(20)。该多层衬垫(20)包括一对外功能层(26a,26b)和至少一内功能层(28)。每层(26a,26b,28)具有围绕开口(37)的全燃烧凸圆(42a,42b,44),所有层(26a,26b,28)的全燃烧凸圆(42a,42b,44)相互径向对齐。每层(26a,26b,28)还具有一外周缘(38a,38b,40),该内层(28)的外周缘(40)径向位于对齐的全燃烧凸圆(42a,42b)和外层(26a,26b)的外周缘(38a,38b)之间。该外层(26a,26b)还包括邻近它们的外周缘(38a,38b)的半凸圆(46a,46b)。

Description

多层衬垫

技术领域

本发明涉及一种在两个夹持在一起的部件之间建立气体和液体密封的衬垫。

背景技术

在两个夹持在一起的部件，例如在气缸盖和发动机缸体之间建立气体密封时，通常使用具有一层或多层的气缸盖衬垫。通常，至少有一层，有时被称为功能层，当夹在气缸盖和发动机缸体之间以建立气体密封时，该功能层具有弹性形变的燃烧凸圆(combustionbead)。即使被密封的部件发生相对移动，例如，在发动机运行期间气缸盖上升而从发动机缸体上脱离，该气密性必须要保证。有一种衬垫的制造方法是采用在某些位置增加衬垫的厚度，从而提高燃烧凸圆相对发动机缸体或气缸盖的偏置力。有些衬垫在制造时所采取的方法是在邻近其衬垫的燃烧凸圆上设置一个或多个限压套。在运行过程中，限压套能防止气缸盖和发动机缸体之间的燃烧凸圆被完全压平。

发明内容

按照本发明的一方面，提供一多层金属衬垫以在第一部件和第二部件之间建立密封。该多层衬垫包括一对外功能层，其中每个外功能层具有一外层外周缘和围绕一开口的内周缘。每个外功能层具有一围绕开口并径向间隔开的一外层全燃烧凸圆。每个外功能层具有一位于外层全燃烧凸圆和外层外周缘之间的第二凸圆。至少一内功能层位于两外功能层之间且包括一与外层全燃烧凸圆径向对齐的一内层全燃烧凸圆，以提高第一和第二部件的密封性。该内功能层具有一位于对齐的全燃烧凸圆和该外功能层的第二凸圆之间的一内层外周缘。

该多层衬垫的优点是因为它在第一部件和第二部件之间建立了气体密封，例如，可以是在内燃机气缸盖和发动机缸体之间。由于内功能层与外功能层上的燃烧凸圆对齐而使气体的密封非常严密和耐久，即使部件间有相对运动——例如气缸盖从发送机缸体上脱离，仍能保持密封。由于该多层衬垫缺少公知衬垫所具有的一层间隔或者止挡机构，且内功能层比外功能层尺寸小，从而可以实现以较低的成本改进气液密封。

附图说明

结合附图和以下的详细描述，可以更容易地理解本发明的这些和其它特征和优点，其中：

图1是一内燃机的部分分解图，图中示出了设置在气缸盖和发动机缸体之间的多层金属衬垫。

图2是一幅在没有压力情况下多层金属衬垫的实施例的局部横截面图。

图3是一幅处于气缸盖和发动机缸体之间压力情况下该实施例的多层金属衬垫的局部横截面图。

图4是一幅多层金属衬垫的实施例的内部功能层的底部视图。

图5是一幅内部功能层其他实施例的底部视图。

具体实施方式

参阅附图，其中各图中相似的标记指示相应的部件，一个在第一部件和第二部件之间建立密封的多层金属衬垫的一实施例通常如图1中所示。在第一个实施例中，多层衬垫20是一个气缸盖衬垫20，其设置成在内燃机的发动机缸体24和气缸盖22之间建立气体密封，由此在发动机运转期间将燃烧气体密封在多个燃烧室内。当气缸盖20由于燃料和气体在一个或多个燃烧室内燃烧而可能与发动机缸体脱开时，该多层衬垫20被配置为在发动机运转期间仍保持这种密封。但是，应该理解该多层金属衬垫20在其他的车辆或非车辆的广大范围内也可以找到用武之地，也就是说，衬垫20可以用于密封任何合适类型的第一和第二部件。例如，衬垫20还可以设为密封与发动机缸体24相连的排气管(图未示)。

现在参考图2的横截面图，该衬垫20包括相互堆叠在一起的三层功能层26a,26b,28。特别的，该第一实施例的多层衬垫20包括一第一外功能层26a,一第二外功能层26b和一个内功能层28。尽管在第一实施例中只包括一层内功能层，但应该理解，该多层衬垫20还可以按要求具有两层或者更多层功能层。与许多传统衬垫不同，该多层金属衬垫20在外功能层26a和26b之间不包括任何间隔层或者止挡器。

功能层26a,26b,28中的每层都具有厚度均匀的平坦部分30a,30b,32以及包围开口37的内周缘34a,34b,36。如图1所示，第一实施例中该多层衬垫20包括多个开口37，该开口对应于内燃机的气缸盖22和发动机缸体24中的燃烧孔。然而，应当理解，该开口可以对应于任何需要的结构。再次参考图2，每个功能层26a,26b,28从各自的内周缘34a,34b,36径向向外延伸到其外周缘38a,38b,40。特别的，外功能层26a,26b延伸到第一外周缘38a,38b,而内功能层28延伸至一不同的第二外周缘40。如图所示，内功能层28相对小于尺寸相近的两外功能层26a,26b。内周缘34a,34b,36通常相互对齐。

每个功能层26a,26b,28还包括包围(或环绕)各自的层26a,26b,28的开口37的全燃烧凸圆42a,42b,44。特别的，外功能层26a,26b包括外层全燃烧凸圆42a,42b，该内功能层28包括一内层全燃烧凸圆44。全燃烧凸圆42a,42b,44与各自功能层26a,26b,28的基本平坦部分30a,30b,32一体成型并且与内周缘34a,34b,36径向间隔开。如图2所示，从横截面上看，每个全燃烧凸圆42a,42b,44通常是半圆形状并具有从相关功能层26a,26b,28的平坦部分轴向偏移的顶部。如图3所示，当气缸盖22被夹在发动机缸体24上，而中间夹着该多层衬垫20时，即使在发动机运转期间该气缸盖22从该发动机缸体24上脱离，该全燃烧凸圆42a,42b,44被配置成弹性变形而保持气密性。

在一实施例中，全部的全燃烧凸圆42a,42b,44径向相互对齐。因此，当发动机缸体24装上气缸盖22时，在全燃烧凸圆位置42a,42b,44，该多层衬垫20给气缸盖22和发动机缸体施加了增大的载荷。这样会使得该多层衬垫20在发动机运转期间的密封性能更强更持久和更加可靠，从而将燃烧气体密封在发动机燃烧室内。

在第一个具体实施例中，该外功能层26a,26b的外全燃烧凸圆42a,42b沿相同轴向延伸(向上)，该内功能层28的内层全燃烧凸圆44向相反的轴向延伸(向下)。该内层全燃烧凸圆44轴向向第二外功能层26b的外层全燃烧凸圆42b延伸，使得这些全燃烧凸圆42b,44的顶部能相互密封接触。现参考图3，当该实施例中的多层衬垫20被夹在发动机缸体24和气缸盖22之间时，该内功能层28上的全燃烧凸圆44和该外层全燃烧凸圆42b相互偏置和挤压，而该第一功能层26a上的外层全燃烧凸圆42a与气缸盖22下表面相互挤压和偏置。在内燃机运行期间，当气缸盖22由于燃烧室内的燃烧而轻微脱离发动机缸体24时，该全燃烧凸圆42a,42b,44的弹性形变使得气体密封得以保证。

再次参考图2，每个外功能层26a,26b还包括相对该开口37与各自的外层全燃烧凸圆42a,42b间隔开的半凸圆46a,46b，也就是说，外层全燃烧凸圆42a,42b布置在开口37和该半凸圆46a,46b之间。在运行过程中，该半凸圆46a,46b为气缸盖22(如图1所示)和发动机缸体24(同样如图1所示)中的液体通道提供液体密封。该内功能层28的外周缘40位于对齐排列的全燃烧凸圆42a,42b,44和该外功能层26a，26b的第一外周缘38a,38b之间。每个半凸圆46a,46b与各自外功能层26a，26b的平坦部分30a,30b一体成型并相对各自平坦部分30a,30b在轴向——即向上或向下，呈阶梯状。如图所示，外功能层26a,26b的半凸圆46a,46b相互轴向反向延伸。如图3最佳实施例所示，当金属衬垫夹入气缸盖22和发动机缸体24中时，该半凸圆46a,46b弹性弯曲变形以在气缸盖22和发动机缸体24间形成液体密封。如图所示，该半凸圆46a,46b与外功能层26a,26b的外周缘38a,38b相邻，该内功能层28的外周缘40位于对齐排列的全燃烧凸圆42a,42b,44和该半凸圆46a,46b之间。

该外部和内部功能层26a，26b，28最好用钢但也可用符合要求的金属或金属组合物制成。该三个(或更多)的功能层26a，26b，28可以都用相同的金属或者不同的材料制成。全燃烧凸圆42a，42b，44和半凸圆46a,46b通过冲、压操作也可通过任何其它适当的操作在各自的功能层26a，26b，28上成型。

如图4所示，内部功能层28的第一实施例基本是环状的。这样，它比外部的功能层26a、26b(如图2所示)小很多，并且其大小只要能够执行提高环绕开口37的气密性这一预定功能即可。因此，内部功能层28能够在材料消耗最少的情况下迅速而廉价地制成。如果需要，多层衬垫20能够在凸圆成型后进行热处理。

内部功能层128的第二实施例如图5所示。这个实施例包括一个平坦部分132，具有环绕多个开口137的多个全凸圆144，该开口例如与多个内燃机的燃烧孔相对应。可选择的，内功能层可以具有一个围绕所有开口的单一加长的全凸圆。

显然，根据以上教导，本发明还存在着许多其它的修改和变化，并在随后所附的权利要求的范围之内，本发明还可以采用不同于这里所特别指定的方式实施。

Claims (7)

1.一种在第一部件和第二部件之间建立密封的多层金属衬垫，包括：

一对外功能层，每层所述外功能层由弹性钢制成并具有围绕一开口的一外层外周缘和一内周缘，每层所述外功能层具有一周向围绕所述开口且与其径向间隔开的外层全燃烧凸圆，每层所述外功能层具有与所述全燃烧凸圆径向间隔开的半凸圆，并且所述外层全燃烧凸圆沿第一轴向方向延伸；

至少一内功能层，夹在所述外功能层之间，所述内功能层由弹性钢制成并包括一与所述外层全燃烧凸圆径向对齐的内层全燃烧凸圆，所述内功能层具有一围绕所述开口并与所述外功能层的内周缘对齐的内周缘，所述至少一个内功能层在所述内层全燃烧凸圆的径向向外延伸，并终止于其一外周缘，该外周缘径向位于所述外功能层的所述对齐的全燃烧凸圆和所述半凸圆之间；

所述内层全燃烧凸圆沿着与所述外层全燃烧凸圆的第一轴向方向相反的第二轴向方向延伸，所述内层全燃烧凸圆设置为与其中一个所述外层全燃烧凸圆顶部对顶部，并且可压缩以通过与其中一个所述外层全燃烧凸圆顶部对顶部的接触相对所述其中一个外层全燃烧凸圆形成流体密封；以及

所述多层金属衬垫在所述外功能层之间不包括任何间隔层或者止挡结构。

2.根据权利要求1所述的多层金属衬垫，其特征在于，所述外功能层的所述半凸圆与所述外层外周缘相邻。

3.如权利要求1所述的多层金属衬垫，其特征在于，所述外功能层的所述半凸圆向外沿轴向反向延伸。

4.如权利要求1所述的多层金属衬垫，其特征在于，所述内功能层基本为环形。

5.如权利要求1所述的多层金属衬垫，其特征在于，所述至少一个内功能层与一个所述外功能层表面对表面接触，其中所述至少一个内功能层与所述外功能层顶部对顶部接触，所述表面对表面接触位于所述外功能层和所述内功能层的全凸圆的径向相对侧处。

6.一种在第一部件和第二部件之间建立密封的多层金属衬垫，包括：

第一外功能层，由弹性钢制成并具有围绕一开口的第一内周缘，一与所述第一内周缘径向间隔开的第一外层全燃烧凸圆，一与所述第一外层全燃烧凸圆径向间隔开的第一外周缘，和与第一外周缘相邻的第一半凸圆；

第二外功能层，由弹性钢制成并具有围绕所述开口的第二内周缘，一与所述第二内周缘径向间隔开并与所述第一外层全燃烧凸圆对齐的第二外层全燃烧凸圆，所述第二外功能的所述第二外层全燃烧凸圆沿第一轴向方向延伸，所述第一外功能层的所述第一外层全燃烧凸圆也沿所述第一轴向方向延伸，一与所述第二外层全燃烧凸圆径向间隔开的第二外周缘，和与第二外周缘相邻并与所述第一半凸圆对齐的第二半凸圆；以及

至少一内功能层，夹在所述第一和第二外功能层之间，所述至少一内功能层由弹性钢制成并具有一与所述外层全燃烧凸圆径向对齐的内层全燃烧凸圆，所述内功能层在所述第一外功能层和第二外功能层对齐的全燃烧凸圆和对齐的半凸圆之间径向延伸和径向终止；

其中，所述内层全燃烧凸圆沿着与所述第一、第二外层全燃烧凸圆相反的轴向方向延伸，并与所述其中一个第二外层全燃烧凸圆顶部对顶部接触，并且可压缩以相对所述第二外层全燃烧凸圆形成流体密封；以及

所述多层金属衬垫在所述外功能层之间不包括任何间隔层或者止挡结构。

7.根据权利要求6所述的多层金属衬垫，其特征在于，所述第一和第二外功能层的所述半凸圆轴向反向延伸。