CN109196254A - 气缸体和气缸盖的密封构造 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于，提供能够降低紧固负荷实现低反作用力化，实现紧固刚性的降低带来的轻量化，且能够确保缸膛周围的密封性的气缸体和气缸盖的密封构造，该课题如下解决，从气缸体(1)的上表面(1a)以环绕缸膛(12)的方式突出有圆筒部(41)，并且，在与气缸体(1)的上表面(1a)对置的气缸盖(2)的下表面(2a)形成有内径比圆筒部(41)的外径大的圆形凹部(21)，通过在气缸体(1)的上表面(1a)安装气缸盖(2)，在圆形凹部(21)内容纳圆筒部(41)，并且，在由圆筒部(41)的外侧和圆形凹部(21)的内侧之间形成的空间(S)内安装的环状由橡胶状弹性材料构成的密封垫(3)，沿径向压缩于在圆筒部(41)的外周面(41a)和圆形凹部(21)的内周面(21a)之间，在气缸体(1)和气缸盖(2)之间对缸膛(12)周围进行密封。

Description

气缸体和气缸盖的密封构造

技术领域

本发明涉及气缸体和气缸盖的密封构造，详细而言，涉及能够降低紧固负荷实现低反作用力化，并且实现紧固刚性降低同时，也能够确保缸膛周围的密封性的气缸体和气缸盖的密封构造。

背景技术

目前，为了将汽车等的发动机的缸膛的周围密封而防止燃烧气体的漏出，在气缸体和气缸盖之间配置有气缸盖密封垫。

作为这种气缸盖密封垫，如图8、图9所示，已知有将形成有凸圆102的多张金属板101在其间夹持副板(垫片)103进行层叠的构造的气缸盖密封垫100(专利文献1、2)。

该气缸盖密封垫100通过夹持于金属板101间的副板103而能够使负荷集中于缸膛200的周围，因此，能够提高密封压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006－29381号公报

专利文献2：日本特开2012－36967号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

近年来，气缸盖密封垫寻求低反作用力化。这是因为，当气缸盖密封垫的反作用力大时，紧固气缸体和气缸盖时的紧固负荷增大，产生缸膛变形的可能性会变大。当产生缸膛变形时，活塞的摩擦增加，难以实现发动机的省燃耗化。

但是，现有的气缸盖密封垫100不仅提高了形成于金属板101的凸圆102的反作用力所产生的密封压，而且由于夹持于多张金属板101间的副板103而形成台阶构造，从而进一步提高了密封压，因此，紧固负荷增大，相应地反作用力增大。

而且，大的紧固负荷需要配合面(气缸体及气缸盖)的刚性，紧固刚性提高，因此，重量增加，难以省燃耗化。另外，在配合面有铝材构成的情况下，配合面的刚性不足导致可能产生缸膛变形。

另外，当为了降低紧固负荷实现低反作用力化，而设为不使用副板的无台阶的气缸盖密封垫时，密封压会降低，因此，可能不能充分确保缸膛周围的密封性。

因此，本发明的技术问题在于，提供一种气缸体和气缸盖的密封构造，能够降低紧固负荷实现低反作用力化，实现紧固刚性的降低带来的轻量化，且能够确保缸膛周围的密封性。

本发明的其它技术问题将通过以下的记载变得明了。

用于解决问题的技术方案

上述技术问题将通过以下的各发明解决。

1.一种气缸体和气缸盖的密封构造，其特征在于，

从具有缸膛的气缸体的上表面以环绕所述缸膛的方式突出有圆筒部，并且，在与所述气缸体的上表面对置的气缸盖的下表面形成有内径比所述圆筒部的外径大的圆形凹部，

通过在所述气缸体的上表面安装所述气缸盖，在所述圆形凹部内容纳有所述圆筒部，并且，在由所述圆筒部的外侧和所述圆形凹部的内侧之间形成的空间内安装有环状的由橡胶状弹性材料构成的密封垫，

所述密封垫在所述圆筒部的外周面和所述圆形凹部的内周面之间沿径向被压缩，在所述气缸体和所述气缸盖之间对所述缸膛的周围进行密封。

2.根据1所述的气缸体和气缸盖的密封构造，其特征在于，

在所述圆筒部的外周面和所述圆形凹部的内周面之间呈压缩状态的所述密封垫的轴向的厚度为所述空间的高度以下。

3.根据1或2所述的气缸体和气缸盖的密封构造，其特征在于，

所述圆筒部由安装于所述缸膛的内部的缸套的上端部形成。

4.根据1、2或3所述的气缸体和气缸盖的密封构造，其特征在于，

所述圆形凹部的内周面具有朝向所述气缸体依次扩径的锥面。

5.一种气缸体和气缸盖的密封构造，其特征在于，

在具有缸膛的气缸体的上表面以环绕所述缸膛的方式形成有圆形凹部，并且，在与所述气缸体的上表面对置的气缸盖的下表面形成有外径比所述圆形凹部的内径小的圆形凸部，

通过在所述气缸体的上表面安装所述气缸盖，在所述圆形凹部内容纳有所述圆形凸部，且在由所述圆形凹部的内侧和所述圆形凸部的外侧之间形成的空间内安装有环状的由橡胶状弹性材料构成的密封垫，

所述密封垫在所述圆形凹部的内周面和所述圆形凸部的外周面之间沿径向被压缩，在所述气缸体和所述气缸盖之间对所述缸膛的周围进行密封。

6.根据5所述的气缸体和气缸盖的密封构造，其特征在于，

在所述圆形凹部的内周面和所述圆形凸部的外周面之间呈压缩状态的所述密封垫的轴向的厚度为所述空间的高度以下。

7.根据5或6所述的气缸体和气缸盖的密封构造，其特征在于，

所述圆形凸部的外周面具有朝向所述气缸体逐渐缩径的锥面。

发明效果

根据本发明，够提供一种气缸体和气缸盖的密封构造，能够降低紧固负荷实现低反作用力化，实现紧固刚性的降低带来的轻量化，且能够确保缸膛周围的密封性。

附图说明

图1表示本发明的气缸体和气缸盖的密封构造的一个实施方式的俯视图；

图2是沿着图1中的(ii)－(ii)线的放大剖视图；

图3是将密封垫的一个例子剖断一部分表示的立体图；

图4是表示本发明的气缸体和气缸盖的密封构造的其它实施方式的主要部分剖视图；

图5是表示本发明的气缸体和气缸盖的密封构造的另一个其它实施方式的剖视图；

图6(a)(b)分别是表示本发明的气缸体和气缸盖的密封构造的另一个其它实施方式的主要部分剖视图；

图7是表示本发明的气缸体和气缸盖的密封构造的另一个其它实施方式的剖视图；

图8是表示现有的气缸盖密封垫的俯视图；

图9(a)是沿着图8中的(a)－(a)线的放大剖视图，(b)是沿着图8中的(b)－(b)线的放大剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本发明的气缸体和气缸盖的密封构造的一个实施方式的俯视图，图2是沿着图1中的(ii)－(ii)线的放大剖视图，图3是将密封垫的一个例子剖断一部分表示的立体图。

此外，图1中，由实线表示气缸体，由点划线表示气缸盖。

另外，通常，在气缸体形成有流通冷却水的水套，但以下所示的各实施方式的气缸体省略水套的图示，仅图示本发明的主要部分进行说明。

气缸盖2隔着密封垫3载置于气缸体1的上表面1a，并利用插入于穿过气缸体1和气缸盖2的螺栓孔11的未图示的螺栓一体紧固于气缸体1。

气缸体1具有缸膛12。缸膛12形成发动机的燃烧室，可滑动地配置有未图示的活塞。在缸膛12的内部安装有用于提高针对活塞滑动的耐磨损性的圆筒状的缸套4。缸膛12的内周面由该缸套4的内周面构成。

缸套4的上端部从气缸体1的上表面1a垂直突出规定高度。由此，由缸套4的上端部构成的圆筒部41从气缸体1的上表面1a以环绕缸膛12的方式与该缸膛12呈同心状突出。

该圆筒部41是通过缸套4的上端面41b和气缸体1的上表面1a之间的高度差异形成的。因此，可以将缸套4的上端部延长规定高度而形成，也可以使缸套4的外侧的气缸体1的上表面1a凹下(削去)规定深度而形成。

另一方面，在与气缸体1的上表面1a对置的气缸盖2的下表面2a形成有圆形凹部21。该圆形凹部21的与缸膛12对应的部位具有从气缸盖2的下表面2a与缸膛12呈同心状地垂直凹下至规定深度的形状。

该圆形凹部21也是通过圆形凹部21的内底面21b和气缸盖2的下表面2a之间的高度的差异而形成的。因此，圆形凹部21可以通过使气缸盖2的下表面2a与缸膛12呈同心状地凹下(削去)而形成，例如，也可以将具有比缸膛12稍大的开口的规定厚度的板状部件(未图示)粘合于气缸盖2，通过该开口构成圆形凹部21。

气缸体1的圆筒部41的外径d1比气缸盖2的圆形凹部21的内径d2小。因此，如图2所示，在气缸体1上载置气缸盖2时，气缸体1的圆筒部41容纳在气缸盖2的圆形凹部21内。此时，由于d1和d2之差，在圆筒部41的外侧和圆形凹部21的内侧之间形成环状的空间S。该空间S是由圆筒部41的外周面41a、圆形凹部21的内周面21a、气缸体1的上表面1a及圆形凹部21的内底面21b笼罩的空间，在其内部安装密封垫3。

密封垫3由具有耐热性的橡胶状弹性材料(橡胶材料或具有橡胶状弹性的合成树脂材料)如图3所示呈圆环状形成。本实施方式所示的密封垫3例示截面圆形状的密封垫，但密封垫3的截面形状没有任何限定。

密封垫3的未压缩状态下的内径形成为比气缸体1的圆筒部41的外径d1稍小。由此，密封垫3的内周侧与圆筒部41的外周面41a密接。

另外，如图2所示，将密封垫3安装于圆筒部41的外周面41a的状态的外径形成为比气缸盖2的圆形凹部21的内径d2稍大。由此，密封垫3的外周侧由圆形凹部21的内周面21a沿径向按压。

由此，密封垫3成为被夹持于圆筒部41的外周面41a和圆形凹部21的内周面21a之间且沿径向压缩的状态，形成与这些外周面41a及内周面21a密接的所谓的侧面密封。因此，即使燃烧气体从缸膛12侵入气缸体1和气缸盖2之间，也能够利用密封垫3和外周面41a及内周面21a之间的密封部位阻止进一步泄露。因此，缸膛12的周围通过密封垫3在气缸体1和气缸盖2之间被可靠地密封。

因此，根据该密封构造，无需如目前那样压缩形成于金属板的凸圆、或者夹持具有用于提高密封压的副板所形成的台阶构造的密封垫，能够可靠地密封缸膛12的周围。在气缸体1上载置气缸盖2并沿径向压缩由橡胶状弹性材料构成的密封垫3时的负荷与对形成于金属板的凸圆进行压缩的情况相比极小，因此，能够大幅降低紧固负荷。因此，能够实现低反作用力化，能够实现紧固刚性的降低化。

另外，由于能够降低紧固刚性，从而能够实现气缸体1与气缸盖2的低刚性化、螺栓的尺寸的减小和根数削减等，也能够实现发动机的轻量化。进而，由于紧固刚性的降低，从而也能够抑制缸膛变形，因此，能够实现燃油消耗量的降低及低摩擦化带来的省燃耗化。

密封垫3在圆筒部41的外周面41a和圆形凹部21的内周面21a之间沿径向被压缩时，因弹性变形而轴向(图2中的上下方向)的厚度增加。此时，如图2所示，在空间S内沿径向压缩状态的密封垫3的轴向的厚度优选为空间S的高度h以下。空间S的高度h为气缸体1的上表面1a和气缸盖2的圆形凹部21的内底面21b之间的距离。

据此，因为密封垫3在气缸体1的上表面1a和气缸盖2的圆形凹部21的内底面21b之间未被压缩，所以能够实现螺栓紧固时的低轴力化。由此，能够降低紧固负荷，能够实现更低的反作用力化、紧固刚性的降低化。

如图2所示，气缸体1的圆筒部41的上端面41b与气缸盖2的圆形凹部21的内底面21b抵接。为了提高密封性(减轻燃烧气体对密封垫3的侵蚀)，优选在该抵接部位涂敷Mo(钼)等。另外，如图2所示，气缸体1的上表面1a与气缸盖2的下表面2a直接抵接(金属接触)。由此，能够进行气缸体1和气缸盖2之间的直接的热传导，能够减轻由两者间的温度的差异引起的热膨胀之差。

如图4所示，气缸盖2的圆形凹部21的内周面21a能够具有朝向气缸体1逐渐扩径的锥面21c。由此，能够防止在圆筒部41的外周面41a预先安装有密封垫3的气缸体1上载置气缸盖2时，密封垫3被夹在气缸体1的上表面1a和气缸盖2的下表面2a之间，能够使在与圆形凹部21的内周面21a之间形成密封垫3所实现的侧面密封时的作业性良好。

在图4所示的例子中，仅在圆形凹部21的内周面21a的气缸体1侧的端部形成有锥面21c，但内周面21a的整体表面也可以是锥面。

在以上的实施方式中，在气缸体1上形成有安装密封垫3的外周面41a，且在气缸盖2上形成有将密封垫3沿径向压缩的内周面21a，但也可以如图5所示颠倒形成。

图5中，在气缸体1的上表面1a，以环绕缸膛12的方式形成有与缸膛12同心状的圆形凹部13。该圆形凹部13在内侧包含缸膛12的区域具有从气缸体1的上表面1a以规定深度垂直凹下的形状。因此，缸膛12在圆形凹部13的内底面13b的中央开口。

圆形凹部13通过圆形凹部13的内底面13b和气缸体1的上表面1a之间的高度差异而形成。因此，圆形凹部13可以通过使气缸体1的上表面1a与缸膛12呈同心状地凹下(削去)而形成，例如也可以将具有比缸膛12稍大的开口的规定厚度的板状部件(未图示)粘合于气缸体1，通过该开口构成圆形凹部13。

另一方面，在气缸盖2的下表面2a形成有圆形凸部22。该圆形凸部22具有从气缸盖2的下表面2a朝向气缸体1与缸膛12呈同心状地以规定高度垂直突出的形状。

圆形凸部22也是根据圆形凸部22的下端面22c和气缸盖2的下表面2a之间的高度差异而形成。因此，圆形凸部22可以通过使与缸膛12的外侧对应的气缸盖2的下表面2a凹下(削去)至规定深度而形成，例如也可以通过将规定厚度的环状部件(未图示)与缸膛12呈同心状地粘合于气缸盖2的下表面2a而形成突出状。

气缸体1的圆形凹部13的内径d3形成为比气缸盖2的圆形凸部22的外径d4大。因此，在气缸体1上载置气缸盖2时，在气缸体1的圆形凹部13内容纳气缸盖2的圆形凸部22。此时，根据d3和d4的差，在圆形凹部13的内侧和圆形凸部22的外侧之间形成环状的空间S。该空间S是通过圆形凹部13的内周面13a、圆形凸部22的外周面22a、圆形凹部13的内底面13b及气缸盖2的下表面2a笼罩的空间，在其内部安装密封垫3。

此时，密封垫3的未压缩状态的内径形成为比气缸盖2的圆形凸部22的外径d4稍小。由此，密封垫3的内周侧与圆形凸部22的外周面22a密接。

另外，将密封垫3安装于圆形凸部22的外周面22a时的外径形成为比气缸体1的圆形凹部13的内径d3稍大。由此，密封垫3的外周侧由圆形凹部13的内周面13a沿径向按压。

由此，密封垫3成为被夹持于圆形凹部13的内周面13a和圆形凸部22的外周面22a之间且沿径向被压缩的状态，形成与这些内周面13a及外周面22a密接的侧面密封。因此，通过该密封构造，也能够利用密封垫3将缸膛12的周围在气缸体1和气缸盖2之间可靠地密封，能够得到与上述的实施方式相同的效果。

另外，在本实施方式中，优选将在圆形凹部13的内周面13a和圆形凸部22的外周面22a之间呈压缩状态的密封垫3的轴向(图5中的上下方向)的厚度设为空间S的高度h以下。此时的空间S的高度h为气缸体1的圆形凹部13的内底面13b和气缸盖2的下表面2a之间的距离。

据此，因为密封垫3在气缸体1的圆形凹部13的内底面13b和气缸盖2的下表面2a之间未被压缩，所以能够与上述的实施方式相同，实现螺栓紧固时的低轴力化。

在本实施方式中，为了使形成密封垫3所实现的侧面密封时的作业性更良好，如图6(a)所示，也可以在气缸体1的圆形凹部13的内周面13a形成朝向气缸盖2依次扩径的锥面13c。另外，如图6(b)所示，也可以在气缸盖2的圆形凸部22的外周面22a形成朝向气缸体1依次缩径的锥面22b。

图6(a)的情况能够适用于在气缸体1上载置气缸盖2时，预先在气缸盖2的圆形凸部22的外周面22a安装密封垫3的情况。图6(b)的情况能够适用于预先在气缸体1的圆形凹部13内安装密封垫3的情况。这些锥面13c、22b也可以形成于圆形凹部13的内周面13a、圆形凸部22的外周面22a各自的全面。

在以上的各实施方式中，示例了在缸膛12内安装缸套4，但缸套4也可以不需要。在没有缸套4的气缸体1的情况下，要形成与图2相同的圆筒部41，如图7所示，只要在气缸体1的缸膛12的周围形成呈圆筒状突出的部位即可。

该情况下的圆筒部41可以通过使缸膛12的周围的气缸体1的上表面1a与缸膛12呈同心状地凹下(削去)而形成，例如也可以通过将与气缸体1另行形成的圆筒状部件与缸膛12呈同心状粘合于气缸体1的上表面1a而形成。

另外，在以上的各实施方式中，在一个空间S内安装有一个密封垫3，但为了得到更可靠的密封性，也可以在未图示的一个空间S内以沿轴向重叠的方式安装多个密封垫3。

符号说明

1：气缸体

1a：上表面

11：螺栓孔

12：缸膛

13：圆径凹部

13a：内周面

13b：内底面

13c：锥面

2：气缸盖

2a：下表面

21：圆形凹部

21a：内周面

21b：内底面

22：圆形凸部

22a：外周面

22b：锥面

22c：下端面

3：密封垫

4：缸套

41：圆筒部

41a：外周面

41b：上端面

S：空间

Claims (7)

1.一种气缸体和气缸盖的密封构造，其特征在于，

从具有缸膛的气缸体的上表面以环绕所述缸膛的方式突出有圆筒部，并且，在与所述气缸体的上表面对置的气缸盖的下表面形成有内径比所述圆筒部的外径大的圆形凹部，

通过在所述气缸体的上表面安装所述气缸盖，在所述圆形凹部内容纳有所述圆筒部，并且，在由所述圆筒部的外侧和所述圆形凹部的内侧之间形成的空间内安装有环状的由橡胶状弹性材料构成的密封垫，

所述密封垫在所述圆筒部的外周面和所述圆形凹部的内周面之间沿径向被压缩，在所述气缸体和所述气缸盖之间对所述缸膛的周围进行密封。

2.根据权利要求1所述的气缸体和气缸盖的密封构造，其特征在于，

在所述圆筒部的外周面和所述圆形凹部的内周面之间呈压缩状态的所述密封垫的轴向的厚度为所述空间的高度以下。

3.根据权利要求1或2所述的气缸体和气缸盖的密封构造，其特征在于，

所述圆筒部由安装于所述缸膛的内部的缸套的上端部形成。

4.根据权利要求1、2或3所述的气缸体和气缸盖的密封构造，其特征在于，

所述圆形凹部的内周面具有朝向所述气缸体依次扩径的锥面。

5.一种气缸体和气缸盖的密封构造，其特征在于，

在具有缸膛的气缸体的上表面以环绕所述缸膛的方式形成有圆形凹部，并且，在与所述气缸体的上表面对置的气缸盖的下表面形成有外径比所述圆形凹部的内径小的圆形凸部，

通过在所述气缸体的上表面安装所述气缸盖，在所述圆形凹部内容纳有所述圆形凸部，且在由所述圆形凹部的内侧和所述圆形凸部的外侧之间形成的空间内安装有环状的由橡胶状弹性材料构成的密封垫，

所述密封垫在所述圆形凹部的内周面和所述圆形凸部的外周面之间沿径向被压缩，在所述气缸体和所述气缸盖之间对所述缸膛的周围进行密封。

6.根据权利要求5所述的气缸体和气缸盖的密封构造，其特征在于，

在所述圆形凹部的内周面和所述圆形凸部的外周面之间呈压缩状态的所述密封垫的轴向的厚度为所述空间的高度以下。

7.根据权利要求5或6所述的气缸体和气缸盖的密封构造，其特征在于，

所述圆形凸部的外周面具有朝向所述气缸体逐渐缩径的锥面。