CN108291646B - 气缸盖密封垫 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供能够抑制密封垫的平面方向上的热传导的气缸盖密封垫，通过以下方案能够解决：气缸盖密封垫(1)安装在发动机的气缸体与气缸盖之间，具备形成有与所述气缸体的缸膛对应的膛孔(31)的至少一张带膛孔的板(3)以及以包围所述带膛孔的板(3)的方式配置的主板(5)，所述带膛孔的板(3)与所述主板(5)彼此不接触地分离，经由隔热部件(7)连接。
Description
技术领域
本发明涉及气缸盖密封垫，详细地讲，涉及能够抑制密封垫的平面方向上的热传导的气缸盖密封垫。
背景技术
汽车等的发动机包括具有缸膛的气缸体以及设置在该气缸体上的气缸盖。在气缸体与气缸盖之间安装气缸盖密封垫，将两者之间密封。
发动机在形成于气缸体的缸膛内使混合气体燃烧，因此，气缸体会变得非常高温。气缸盖密封垫将该气缸体的热量向气缸盖传导，从而减少气缸体与气缸盖的温度差，抑制由于两者间的温度差而产生应力，实现维持稳定的密封性。
从气缸体向气缸盖密封垫传导的热量使与燃烧混合气体的缸膛对应形成的膛孔的周边的温度特别高，随着远离膛孔而变低。因此，当前，在构成气缸盖密封垫的金属板的膛孔的周缘部通过焊接等使导热性较高的高导热性的周缘部件一体化。由此，提出了能够使膛孔周边热量有效地向气缸盖传导并使气缸体与气缸盖的温度差尽快均匀化的气缸盖密封垫(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-144912号公报
近年来，对于发动机，要求进一步提高燃烧效率，存在进一步高温化的倾向。因此，要求通过将气缸体的热量高效向气缸盖传导从而更加有效地降低气缸体与气缸盖的温度差。
本发明的发明人仔细研究了在存在气缸盖密封垫的情况下将气缸体的热量有效向气缸盖进行热传导的技术后，发现以下的新课题。
即，气缸体的热量不仅会经由气缸盖密封垫向气缸盖传导，从膛孔传导出的热量也会在气缸盖密封垫的平面方向上传导。
该气缸盖密封垫的平面方向的热传导会降低向气缸盖侧的热传导效率，成为妨碍使气缸体与气缸盖的温度差尽快均匀化的原因之一。
发明内容
因此，本发明的课题在于提供能够抑制密封垫的平面方向上的热传导的气缸盖密封垫。
本发明的其他课题基于以下内容变得清楚。
通过以下各发明解决上述课题。
1.一种气缸盖密封垫，安装在发动机的气缸体与气缸盖之间，其特征在于，
具备形成有与所述气缸体的缸膛对应的膛孔的至少一张带膛孔的板以及以包围所述带膛孔的板的方式配置的主板，
所述带膛孔的板与所述主板彼此不接触地分离，经由隔热部件连接。
2.根据权利要求1所述的气缸盖密封垫，其特征在于，在所述主板与所述带膛孔的板之间具有与设置在所述缸膛的周围的水套对应的中间板，
该主板、该中间板以及该带膛孔的板彼此不接触地分离，
该主板、该中间板以及该带膛孔的板经由各自的隔热部件连接。
3.根据权利要求1或2所述的气缸盖密封垫，其特征在于，所述隔热部件由橡胶状弹性材料形成。
4.根据权利要求2或3所述的气缸盖密封垫，其特征在于，所述带膛孔的板以及所述中间板由比所述主板的导热性高的材料形成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的气缸盖密封垫，其特征在于，在所述隔热部件一体形成有密封凸缘。
6.根据权利要求5所述的气缸盖密封垫，其特征在于，所述隔热部件在所述密封凸缘的内周侧或者外周侧具有形成为比所述板的厚度薄的薄壁部。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的气缸盖密封垫，其特征在于，在所述隔热部件的部位且在所述带膛孔的板以及与其相邻的带膛孔的板之间由于来自缸膛的热量而处于更高温的部位形成有贯通密封垫的正反面的减重部。
8.一种气缸盖密封垫，安装在发动机的气缸体与气缸盖之间，其特征在于，
具备形成有与所述气缸体的缸膛对应的膛孔的至少一张带膛孔的板以及以包围所述带膛孔的板的方式配置的主板，
所述带膛孔的板与所述主板经由隔热部件以及金属制的桥部件连接。
9.根据权利要求8所述的气缸盖密封垫，其特征在于，对每一张带膛孔的板设置至少一条所述桥部件。
10.根据权利要求8或9所述的气缸盖密封垫，其特征在于，所述桥部件被橡胶部件覆盖。
11.根据权利要求8或9所述的气缸盖密封垫，其特征在于，所述隔热部件是橡胶状弹性材料。
12.根据权利要求8～11中任一项所述的气缸盖密封垫，其特征在于，在所述隔热部件一体形成有密封凸缘。
13.根据权利要求12所述的气缸盖密封垫，其特征在于，所述隔热部件在所述密封凸缘的内周侧或者外周侧具有形成为比所述板的厚度薄的薄壁部。
14.根据权利要求8～13中任一项所述的气缸盖密封垫，其特征在于，在所述隔热部件的部位且在所述带膛孔的板以及与其相邻的带膛孔的板之间由于来自缸膛的热量而处于更高温的部位形成有贯通密封垫的正反面的减重部。
发明效果
根据本发明，能够提供可抑制密封垫的平面方向上的热传导、可降低温度分布的气缸盖密封垫。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的气缸盖密封垫的一个例子的俯视图。
图2是沿图1中的(ii)-(ii)线的截面图。
图3是沿图1中的(iii)-(iii)线的截面图。
图4是沿图1中的(ii)-(ii)线表示图1所示的气缸盖密封垫安装在气缸体与气缸盖之间的状态的截面图。
图5是表示本发明所涉及的气缸盖密封垫的第二实施方式的俯视图。
图6是沿图5中的(vi)-(vi)线的截面图。
图7是沿图5中的(vii)-(vii)线的截面图。
符号说明
1：气缸盖密封垫
3：带膛孔的板
3a：外周端面
31：膛孔
4：中间板
4a：内周端面
4b：外周端面
41：流路孔
5：主板
5a：内周端面
51：螺栓孔
52：流路孔
53：密封部
6：隔热部件
61：密封凸缘
61a：倾斜面
62：薄壁部
63：减重部
7：隔热部件
71：密封凸缘
71a：倾斜面
72：薄壁部
8：桥部件
9：桥部件
60：橡胶部件
70：橡胶部件
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
本实施方式是带膛孔的板、中间板以及主板彼此不接触地分离且经由隔热部件连接的方式。
图1是表示本发明所涉及的气缸盖密封垫的一个例子的俯视图，图2是沿图1中的(ii)-(ii)线的截面图，图3是沿图1中的(iii)-(iii)线的截面图，图4是沿图1中的(ii)-(ii)线表示图1所示的气缸盖密封垫安装在气缸体与气缸盖之间的状态的截面图。
气缸盖密封垫1是安装在发动机的气缸体100与气缸盖200之间的密封垫。
气缸盖密封垫1至少具有带膛孔的板3以及主板5。在该情况下，带膛孔的板3与主板5彼此不接触地分离。
在本实施方式中，在主板5与带膛孔的板3之间设置有与设置在缸膛的周围的水套对应的中间板4。在该状态下，主板5、中间板4和带膛孔的板3彼此不接触地分离。
带膛孔的板3具有至少一个与气缸体100的缸膛对应设置的膛孔31。
带膛孔的板3在与形成在气缸体100的缸膛101对应的膛孔31的周围形成为环状。该带膛孔的板3与缸膛101的数量对应设置。在本实施方式中，缸膛101的数量为四个，因此，带膛孔的板3与该数量相对应地设置为四张。
中间板4配置为与设置在气缸体100的缸膛101的周围的水套102对应，堵塞该水套102的上方。该中间板4由配置在带膛孔的板3与主板5之间的一张板构成，形成为包围配置在内侧的各带膛孔的板3的外周。在中间板4上形成有用于流通水套102内的冷却水的适当数量的流路孔41。
主板5在不存在中间板4的状态下配置为包围带膛孔的板3。
另外，主板5在存在中间板4的状态下，由形成为包围中间板4的外周的一张板构成，构成气缸盖密封垫1的最外周。即，所有带膛孔的板3以及中间板4配置在该主板5的内侧。主板5上形成有将气缸盖200相对于气缸体100进行螺栓固定时使螺栓轴插通的适当数量的螺栓孔51以及用于流通油的适当数量的流路孔52。
在各流路孔52的周缘部设置有具有凸缘的由橡胶状弹性材料构成的密封部53。作为构成密封部53的橡胶状弹性材料，可以列举NBR(丁腈橡胶)、ACM(丙烯酸橡胶)、HNBR(氢化丁腈橡胶)、FKM(氟橡胶)等。
在本实施方式中，带膛孔的板3、中间板4以及主板5均由平板构成。任何一张板都不弯折形成密封凸缘等。
作为形成各个板3、4、5的材料，可以使用金属材料。作为金属材料，例如，可以列举铝、铜或铜合金、铁或铁合金、不锈钢(SUS)等。从提高导热性方面考虑，优选铝、铜或铜合金，从密封垫的制造方面考虑，优选铝。
另外，各板3、4、5可以由相同的材料形成，但也可以由不同的材料形成。
特别是，对于气缸体100，如果考虑缸膛101侧形成最高温度，则与距离缸膛101最远的主板5相比，距离缸膛101较近的带膛孔的板3、中间板4需要将较高的热量向气缸盖200传导。因此，本实施方式的气缸盖密封垫1中，优选由比主板5导热性高的材料形成带膛孔的板3、中间板4。作为导热性较高的材料，例如，优选由铝、铜、铜合金形成。
由此，能够将处于最高温度的缸膛101的周边热量经由气缸盖密封垫1更有效地向气缸盖200传导。
在本实施方式中，相邻的各带膛孔的板3与中间板4、中间板4与主板5如上所述，彼此不接触，相互分离，并隔开规定的间隔。并且，这些带膛孔的板3与中间板4、中间板4与主板5分别经由隔热部件6、7连接。由此，使各带膛孔的板3、中间板4以及主板5一体化。
隔热部件6以分别一体连接各带膛孔的板3的外周端面3a与中间板4的内周端面4a之间的方式连续设置在这些板3、4之间。另外，隔热部件7以一体连接中间板4的外周端面4b与主板5的内周端面5a之间的方式连续设置在这些板4、5之间。
对于本实施方式的气缸盖密封垫1，各带膛孔的板3、中间板4以及主板5通过隔热部件6、7一体连接，因此，可以通过该隔热部件6、7阻断经过这些板3、4、5在平面方向上的热传导。
即，处于最高温度的各带膛孔的板3的热量被隔热部件6阻断，形成难以向中间板4传导的状态。另外，中间板4的热量同样被隔热部件7阻断，形成难以向主板5传导的状态。
由此，根据该气缸盖密封垫1，平面方向上的热传导被抑制在各带膛孔的板3内、中间板4内以及主板5内，可防止通过这些板3、4、5之间的热传导。因此，来自气缸体100的热量沿气缸盖密封垫1的厚度方向快速传导，并有效地向气缸盖200传导，从而能够使气缸体100与气缸盖200的温度差尽快均匀化。
对于隔热部件6、7，由能够将相邻的各带膛孔的板3、中间板4以及主板5连接并且将相邻的各带膛孔的板3、中间板4以及主板5之间隔热从而防止气缸盖密封垫1的平面方向上的热传导的材料形成。不特别限定具体的材料，但是，从廉价且易于成型的方面考虑，优选橡胶状弹性材料。在本实施方式中，示出了由橡胶状弹性材料构成的隔热部件6、7。
作为可用于隔热部件6的具体橡胶状弹性材料，可以列举FKM(氟橡胶)、VMQ(硅橡胶)等。
另外，作为可用于隔热部件7的具体橡胶状弹性材料，可以列举NBR(丁腈橡胶)、EPDM(乙烯丙烯橡胶)、HNBR(氢化丁腈橡胶)、FKM(氟橡胶)等。
此外，作为用于气缸盖密封垫1的橡胶状弹性材料(隔热部件6、7、密封部53)，从一体成型以及制造条件(二次硫化)两方面考虑，优选其中的能够完全对应的FKM(氟橡胶)。
在由橡胶状弹性材料构成的各隔热部件6、7上，如图2、图3所示，优选一体形成密封凸缘61、71。由此，无需将板弯折来形成凸缘，能够易于构成具有凸缘的气缸盖密封垫1。
密封凸缘61分别在隔热部件6的正反面突出，形成为包围带膛孔的板3。另外，密封凸缘71分别在隔热部件7的正反面突出，形成为包围中间板4。
如上所述，各隔热部件6、7由橡胶状弹性材料构成，在该隔热部件6、7上一体形成密封凸缘61、71的情况下，在隔着该气缸盖密封垫1将气缸盖与气缸体通过螺栓紧固时起到减小螺栓紧固负荷(紧固扭矩)的效果。即，即使减小螺栓紧固负荷，也能够压缩由橡胶状弹性材料构成的密封凸缘61、71从而进行密封。
通过减小螺栓紧固负荷，还起到可抑制缸变形的效果。即，如果螺栓紧固负荷较大，则会使气缸体的缸部承受较强的压缩负荷，造成缸筒变形，其结果，会使活塞的摩擦变大，可能造成燃料效率下降。但是，根据本实施方式，密封凸缘61、71并不是金属凸缘构成而由橡胶状弹性材料构成，因此，即使减小螺栓紧固负荷，也能够通过压缩橡胶状弹性材料来形成良好的密封状态。因此，能够抑制发生缸筒变形，降低活塞的摩擦，从而实现燃料效率的提高。另外，还能够降低发动机缸体所需的刚性，因此，还能够期待发动机缸体的轻质化、低成本化。
另外，由橡胶状弹性材料构成的隔热部件6、7分别连续烧制在带膛孔的板3的外周端面3a与中间板4的内周端面4a之间、中间板4的外周端面4b与主板5的内周端面5a之间，由此，一体连接各带膛孔的板3、中间板4以及主板5。
具有密封凸缘61、71的各隔热部件6、7优选具有环绕密封凸缘61、71的内周侧或者外周侧的整周形成比带膛孔的板3、中间板4以及主板5的厚度薄的薄壁部62、72。通过该薄壁部62、72，当密封凸缘61、71被压缩在气缸体100与气缸盖200之间时，变形的密封凸缘61、71可收纳在薄壁部62、72内。因此，能够抑制隔热部件6、7在平面方向上的变形，能够抑制带膛孔的板3、中间板4以及主板5由于隔热部件6、7在平面方向上变形而发生位移。
在本说明书中，根据需要，可将带膛孔的板3、中间板4以及主板5简称为板。此外，根据需要，也可以将不存在中间板4时的带膛孔的板3以及主板5的状态的这些板简称为板。
在本实施方式中，薄壁部62形成在各密封凸缘61的内周侧，薄壁部72形成在密封凸缘71的外周侧。各密封凸缘61、71被压缩时易于变形而倒向薄壁部62、72，因此，如图2、图3所示，在密封凸缘61的外周侧、密封凸缘71的内周侧分别形成倾斜面61a、71a。
在隔热部件6、7中的至少配置在相邻的带膛孔的板3、3之间的部位，具体来讲，在连接各带膛孔的板3与中间板4的隔热部件6中，在配置在相邻的带膛孔的板3、3之间的部位，如图2所示，优选形成有贯通密封垫的正反面的减重部63。在本实施方式中，在每个隔热部件6的薄壁部62形成有包含位于相邻的带膛孔的板3、3之间的减重部63的两个减重部63。
相邻的带膛孔的板3、3之间是由于来自两侧的缸膛101的热量而形成最高温度的部位。因此，配置在带膛孔的板3、3之间的隔热部件6的部位始终处于高温，是热负荷较高的部位。在隔热部件6中通过在该部位设置贯通正反面的减重部63，使得该减重部63形成空气层从而发挥隔热效果。因此，能够降低隔热部件6的热负荷，提高隔热部件6的耐久性。
减重部63局部设置在热负荷较高的部位，但不限于隔热部件6，可根据需要同样设置于隔热部件7。另外，不特别限定减重部63的数量。
在以上实施方式中，示出了具有带膛孔的板3、中间板4以及主板5的最优选的气缸盖密封垫1，但是，在解决了本发明的课题的基础上，只要是具有通过隔热部件连接的多张板即可。由此，可以是不仅具有带膛孔的板及其外侧的主板，也可以是具有四种以上的板。后面的其他实施方式也同样。
(第二实施方式)
该实施方式是带膛孔的板、中间板、主板经由隔热部件以及金属制的桥部件连接的方式。
以下，对本发明的第二实施方式进行说明。此外，与上述第一实施方式相同的结构部分可引用第一实施方式的说明并省略其说明。
图5是表示本发明所涉及的气缸盖密封垫的第二实施方式的俯视图，图6是沿图5中的(vi)-(vi)线的截面图，图7是沿图5中的(vii)-(vii)线的截面图。
该气缸盖密封垫1与第一实施方式的不同点在于，带膛孔的板3与中间板4之间或者带膛孔的板3、中间板4与主板5的各自之间，不仅仅是通过隔热部件连接，而是通过隔热部件6、7以及金属制的桥部件8、9连接。
如图5～图7所示，金属制的桥部件8、9一体连接设置于带膛孔的板3与中间板4、中间板4与主板5，将相邻的带膛孔的板3与中间板4之间以及中间板4与主板5之间连接。即，带膛孔的板3以及主板5通过桥部件8、9连续。
桥部件8、9与带膛孔的板3、中间板4以及主板5一起通过冲压成型一体形成。另外，桥部件8、9也可以独立于带膛孔的板3、中间板4以及主板5形成，与这些带膛孔的板3、中间板4以及主板5接合。
这样，通过设置桥部件8、9，带膛孔的板3、中间板4以及主板5在组装气缸盖密封垫之前就是一体化的部件，能够削减部件数。并且，带膛孔的板3、中间板4以及主板5的相对位置关系不会变化，易于操作。它们的相对位置关系不变，因此，易于组装制造气缸盖密封垫。
优选对每一张带膛孔的板3设置至少一条桥部件8、9。
桥部件8、9的数量尽可能少。通过减少桥部件8、9的数量，能够减少从带膛孔的板3到中间板4以及主板5的传导热量，并且，能够在组装气缸盖密封垫前使带膛孔的板3、中间板4以及主板5一体化。
桥部件8、9优选设置在气缸体100与气缸盖200之间的开口、滑动等操作较少的部位，即，螺栓孔51附近的四个部位等。
优选桥部件8、9被橡胶部件60、70覆盖。作为这些橡胶部件60、70的材质，可以使用上述第一实施方式中隔热部件6、7所列举的与橡胶状弹性材料同样的材料。通过覆盖这些橡胶部件60、70，可起到增强桥部件8、9的效果。
如第一实施方式所示，主板5、中间板4与带膛孔的板3彼此不接触地分离，在将它们分别通过隔热部件连接的情况下，能够抑制平面方向上的热移动。但是，另一方面，由于各板3、4、5分离，因此，橡胶烧制中存在各板3、4、5的定位、组装较为繁杂的课题。
对此，第二实施方式中，将板彼此连接的部分中的大部分为隔热部件6、7，通过桥部件8、9连接的部分只是一小部分。因此，与第一实施方式相比，虽然隔热性稍有下降，但也能够充分抑制密封垫的平面方向上的热传导，并且，还可以起到易于定位、组装的显著效果。
Claims (13)
1.一种气缸盖密封垫，安装在发动机的气缸体与气缸盖之间，其特征在于，
具备形成有与所述气缸体的缸膛对应的膛孔的至少一张带膛孔的板以及以包围所述带膛孔的板的方式配置的主板，
在所述主板与所述带膛孔的板之间具有与设置在所述缸膛的周围的水套对应的中间板，
该主板、该中间板以及该带膛孔的板彼此不接触地分离，
该主板、该中间板以及该带膛孔的板经由各自的隔热部件连接。
2.根据权利要求1所述的气缸盖密封垫，其特征在于，
所述隔热部件由橡胶状弹性材料形成。
3.根据权利要求1或2所述的气缸盖密封垫，其特征在于，
所述带膛孔的板以及所述中间板由比所述主板的导热性高的材料形成。
4.根据权利要求1所述的气缸盖密封垫，其特征在于，
在所述隔热部件一体形成有密封凸缘。
5.根据权利要求4所述的气缸盖密封垫，其特征在于，
所述隔热部件在所述密封凸缘的内周侧或者外周侧具有形成为比所述板的厚度薄的薄壁部。
6.根据权利要求1所述的气缸盖密封垫，其特征在于，
在所述隔热部件的部位且在所述带膛孔的板以及与其相邻的带膛孔的板之间由于来自缸膛的热量而处于更高温的部位形成有贯通密封垫的正反面的减重部。
7.一种气缸盖密封垫，安装在发动机的气缸体与气缸盖之间，其特征在于，
具备形成有与所述气缸体的缸膛对应的膛孔的至少一张带膛孔的板以及以包围所述带膛孔的板的方式配置的主板，
所述带膛孔的板和所述主板彼此不接触地分离，
所述带膛孔的板与所述主板经由隔热部件以及金属制的桥部件进行连接。
8.根据权利要求7所述的气缸盖密封垫，其特征在于，
对每一张带膛孔的板设置至少一条所述桥部件。
9.根据权利要求7或8所述的气缸盖密封垫，其特征在于，
所述桥部件被橡胶部件覆盖。
10.根据权利要求7或8所述的气缸盖密封垫，其特征在于，
所述隔热部件为橡胶状弹性材料。
11.根据权利要求7所述的气缸盖密封垫，其特征在于，
在所述隔热部件一体形成有密封凸缘。
12.根据权利要求11所述的气缸盖密封垫，其特征在于，
所述隔热部件在所述密封凸缘的内周侧或者外周侧具有形成为比所述板的厚度薄的薄壁部。
13.根据权利要求7所述的气缸盖密封垫，其特征在于，
在所述隔热部件的部位且在所述带膛孔的板以及与之相邻的带膛孔的板之间由于来自缸膛的热量而处于更高温的部位形成有贯通密封垫的正反面的减重部。
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