CN117321320A - 垫片 - Google Patents

Abstract

提供一种垫片。垫片被缸盖(1)与缸体(2)夹持，并与缸体(2)一同具有沿孔轴方向延伸的燃烧室孔(30)。垫片(3)具备第1板部(100)、第2板部(110)、中间板部(120)、衬垫(130)。第1板部(100)与缸盖(1)抵接，并具有大致恒定的板厚。第2板部(110)与缸体(2)抵接，并具有大致恒定的板厚。中间板部(120)夹设于第1板部(100)与第2板部(110)之间，并具有大致恒定的板厚。衬垫(130)夹设于第1板部(100)与中间板部(120)之间，并且遍及燃烧室孔(30)的周缘(30e)的整周而配置。衬垫(130)包括渐变部(131)。渐变部(131)随着远离燃烧室孔(30)的周缘(30e)而在上述孔轴方向上的厚度变厚。

Description

垫片

技术领域

本发明涉及垫片。

背景技术

作为公开了垫片的现有文献，存在日本特开2001-295930号公报(专利文献1)。专利文献1记载的垫片具备板片和衬垫。在板片上，贯穿设置有燃烧室孔。衬垫包围燃烧室孔而固定于板片的缘部。衬垫的截面成为包围燃烧室孔的内周侧的厚度较厚、外周侧的厚度较薄的楔状。通过衬垫和板片的缘部包围燃烧室孔而形成有局部面压变高的1次密封部。

专利文献1：日本特开2001-295930号公报

在伴随着发动机的高输出化而使燃烧室孔内的气体过度压缩的情况下，缸盖的与燃烧室孔邻接的部分以向燃烧室孔侧突出的方式热膨胀。在设置有垫片的衬垫的燃烧室孔的周围，在因缸盖的热膨胀而按压垫片，缸盖与垫片之间的接触面压过度增加而在缸盖形成了压痕的情况下，可能无法维持缸盖与垫片之间的紧贴性而使垫片的密封性降低。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而完成的，目的在于提供一种垫片，其能够抑制因缸盖与垫片之间的接触面压的过度增加所引起的密封性的降低。

基于本发明的第1方面的垫片被缸盖与缸体夹持，并与缸体一同具有沿孔轴方向延伸的燃烧室孔。垫片具备第1板部、第2板部、中间板部、衬垫。第1板部与缸盖抵接，并具有大致恒定的板厚。第2板部与缸体抵接，并具有大致恒定的板厚。中间板部夹设于第1板部与第2板部之间，并具有大致恒定的板厚。衬垫夹设于第1板部与中间板部之间，并且遍及燃烧室孔的周缘的整周而配置。衬垫包括渐变部。渐变部随着远离燃烧室孔的周缘而在上述孔轴方向上的厚度变厚。

根据本发明，能够抑制因缸盖与垫片之间的接触面压的过度增加引起的垫片的密封性的降低。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的垫片的结构的俯视图。

图2是从II-II线箭头方向观察图1的垫片的剖视图。

图3是表示本发明的实施方式1所涉及的垫片具备的衬垫的结构的剖视图。

图4是表示在本发明的实施方式1所涉及的垫片中缸盖热膨胀的状态的剖视图。

图5是表示比较例所涉及的垫片的结构的剖视图。

图6是表示本发明的实施方式1以及比较例中的垫片带给缸盖的面压相对于距燃烧室孔的周缘的距离而言的变化的坐标图。

图7是表示本发明的实施方式1以及比较例中的缸盖的压痕量相对于距燃烧室孔的周缘的距离而言的坐标图。

图8是表示本发明的实施方式1的第1变形例所涉及的垫片具备的衬垫的结构的剖视图。

图9是表示本发明的实施方式1的第2变形例所涉及的垫片具备的衬垫的结构的剖视图。

图10是表示本发明的实施方式1的第3变形例所涉及的垫片具备的衬垫的结构的剖视图。

图11是表示本发明的实施方式2所涉及的垫片的结构的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的各实施方式所涉及的垫片进行说明。在以下的实施方式的说明中，对图中的相同或相当部分标注同一附图标记，不重复其说明。另外，在附图中，将与燃烧室孔的孔轴方向正交并且多个燃烧室孔排列的方向作为X轴方向，将与燃烧室孔的孔轴方向正交并且与多个燃烧室孔排列的方向正交的方向作为Y轴方向，将燃烧室孔的孔轴方向作为Z轴方向。

(实施方式1)

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的垫片的结构的俯视图。图2是从II-II线箭头方向观察图1的垫片的剖视图。另外，在图2中，为了容易理解垫片的配置关系而图示缸盖以及缸体。

如图1以及图2所示，本发明的实施方式1所涉及的垫片3是构成车辆用发动机的构件。如图2所示，垫片3由缸盖1和缸体2夹持。

缸盖1在与缸体2之间隔着垫片3而固定于。缸盖1例如由铝构成。

在缸体2上设置有燃烧室孔20。燃烧室孔20沿孔轴方向(Z轴方向)延伸。在缸体2上沿X轴方向排列配置有未图示的4个燃烧室孔。缸体2例如由铝或铸铁构成。

如图1所示，垫片3与缸体2一同具有沿孔轴方向(Z轴方向)延伸的燃烧室孔30。在本实施方式中，在垫片3上沿X轴方向排列配置有4个燃烧室孔30。

在垫片3上设置有贯通孔31。为了使螺栓插通于贯通孔31而将缸盖1与缸体2固定以及使冷却液通流而冷却燃烧室孔30的周围等目的中任一个目的而设置有多个贯通孔31。

如图1以及图2所示，本发明的实施方式1所涉及的垫片3具备第1板部100、第2板部110、中间板部120、衬垫130。

如图2所示，第1板部100是设置于缸盖1侧的板状构件。第1板部100例如由不锈钢构成。

第1板部100具有：以从四周包围燃烧室孔30的方式向缸体2侧突出的凸部101。凸部101设置于相对于燃烧室孔30的周缘30e分离的位置。

第1板部100抵接于缸盖1。具体而言，第1板部100的除凸部101以外的部分的靠缸盖1侧的表面与缸盖1抵接。

第1板部100在缸体2侧同中间板部120和衬垫130抵接。具体而言，在第1板部100中，凸部101的靠缸体2侧的表面与中间板部120抵接，燃烧室孔30的靠周缘30e的部分的靠缸体2侧的表面与衬垫130抵接。

第1板部100具有大致恒定的板厚。另外，本实施方式的与板厚相关的“大致恒定”，是指与下文提及的渐变部的板厚的变化相比较，包含因微小的加工公差所引起的板厚的不一致。

第2板部110是设置于缸体2侧的板状构件。第2板部110例如由不锈钢构成。

第2板部110具有：以从四周包围燃烧室孔30的方式向缸盖1侧突出的凸部111。凸部111设置于相对于燃烧室孔30的周缘30e分离的位置。

第2板部110与缸体2抵接。具体而言，第2板部110的除凸部111以外的部分的靠缸体2侧的表面与缸体2抵接。

第2板部110在缸盖1侧同中间板部120抵接。具体而言，凸部111的靠缸盖1侧的表面与中间板部120抵接。

第2板部110具有大致恒定的板厚。本实施方式中的第2板部110具有与第1板部100大致相同的板厚。

中间板部120是夹设于第1板部100与第2板部110之间的板状构件。中间板部120例如由不锈钢构成。

中间板部120在它与衬垫130抵接的部分处向缸体2侧位移。由此，在燃烧室孔30的周缘30e附近的部分处，Z轴方向上，第1板部100与中间板部120之间的间隙相对于第2板部110与中间板部120之间的间隙变大。

中间板部120具有大致恒定的板厚。本实施方式中的中间板部120具有比第1板部100以及第2板部110都厚的板厚。

如图1以及图2所示，衬垫130是具有圆环形状的板状构件。衬垫130例如由不锈钢构成。衬垫130遍及燃烧室孔30的周缘30e的整周配置。

衬垫130夹设于第1板部100与中间板部120之间。由此，能够使第1板部100夹在衬垫130与缸盖1之间。通过像这样配置有衬垫130，能够提高垫片3与缸盖1之间的接触面压并且抑制局部接触面压增加这种情况。假设在第2板部110与中间板部120之间夹着衬垫130的情况下，不易得到提高垫片3与缸盖1之间的接触面压的效果。

图3是表示本发明的实施方式1所涉及的垫片具备的衬垫的结构的剖视图。如图2以及图3所示，衬垫130包括：随着远离燃烧室孔30的周缘30e而在孔轴方向(Z轴方向)上的厚度变厚的渐变部131。具体而言，渐变部131在周缘30e侧的端部处具有厚度t1，在与周缘30e相反侧的端部处具有厚度t2。渐变部131的厚度随着远离周缘30e而逐渐从厚度t1变厚至厚度t2。渐变部131与燃烧室孔30邻接。

渐变部131遍及燃烧室孔30的周缘30e的整周而设置。衬垫130具有圆环形状，因此，与如后述那样在第1板部形成渐变部的情况相比较，能够通过冲压加工等容易地在衬垫130上形成渐变部131。

渐变部131的靠缸体2侧的表面为平坦状。由此，衬垫130与中间板部120面接触。

从燃烧室孔30的周向观察时，渐变部131的靠缸盖1侧的表面相对于渐变部131的靠缸体2侧的表面以直线状倾斜。在缸盖1的与燃烧室孔30邻接的部分没有以向垫片3侧突出的方式热膨胀的状态下，在靠周缘30e的部分处，在第1板部100与衬垫130之间，在Z轴方向上空出间隙。

衬垫130还包括圆边部132。圆边部132设置于衬垫130的与周缘30e侧相反侧的端部。在本实施方式中，渐变部131和圆边部132各自的靠缸盖1侧的表面平滑地连续。在第1板部100与衬垫130抵接时，通过圆边部132而分散接触面压，因此，能够抑制第1板部100与衬垫130之间的接触面压局部增加这种情况。作为其结果，能够抑制圆边部132周边处的垫片3与缸盖1之间的接触面压局部增加这种情况。

另外，从燃烧室孔30的周向观察时，本实施方式中的衬垫130具有在Z轴方向上的板厚渐变的梯形形状，但不限定于该结构。具体而言，也可以是，从燃烧室孔30的周向观察时，衬垫130包括板厚大致恒定的部分和渐变部131。

如图2所示，本实施方式中的垫片3包括第1密封区域SR1和第2密封区域SR2。

第1密封区域SR1是第1板部100、第2板部110、中间板部120以及衬垫130沿Z轴方向层叠的区域。第1密封区域SR1与燃烧室孔30邻接。

第2密封区域SR2是第1板部100、第2板部110以及中间板部120沿Z轴方向层叠的区域。从燃烧室孔30观察时，第2密封区域SR2位于第1密封区域SR1的外周。

在第1密封区域SR1中，除了配置有第1板部100、第2板部110以及中间板部120各自之外，还配置有衬垫130，由此缸盖1以及缸体2各自与垫片3之间的接触面压比第2密封区域SR2中的相应接触面压有所增加。

图4是表示在本发明的实施方式1所涉及的垫片中缸盖热膨胀的状态的剖视图。

缸盖1由于燃烧室孔30内的燃料气体的燃烧而变成高温，产生热膨胀。由此，缸盖1在与燃烧室孔30邻接的部分处以向燃烧室孔30侧突出的方式变形。即，如图4所示，缸盖1向图4中的箭头方向热膨胀而变形。

伴随着缸盖1的因热膨胀而产生的变形，第1板部100变形。具体而言，第1板部100的靠周缘30e的部分向缸体2侧变形。因第1板部100的变形，使靠周缘30e的部分处第1板部100与衬垫130之间的间隙消失。如此，垫片3构成为能够追随于缸盖1的因热膨胀引起的变形而变形。

此处，对衬垫的板厚大致恒定的情况下的比较例所涉及的垫片进行说明。另外，对于本比较例所涉及的垫片而言，针对与本发明的实施方式1的垫片3相同的结构不重复说明。

图5是表示比较例所涉及的垫片的结构的剖视图。如图5所示，在比较例所涉及的垫片9设置有燃烧室孔90。垫片9具备第1板部900、第2板部910、中间板部920、衬垫930。衬垫930具有大致恒定的板厚。

在由于燃烧室孔90内的气体被过度压缩而缸盖1热膨胀向燃烧室孔90侧变形的情况下，缸盖1与垫片9的燃烧室孔90的周缘90e的附近之间的接触面压局部增加。在该局部增加了的接触面压超过了阈值的情况下，在缸盖1上形成有压痕。

图6是表示本发明的实施方式1以及比较例中的垫片与缸盖之间的接触面压相对于距燃烧室孔的周缘的距离而言的变化的坐标图。在图6中，纵轴表示垫片与缸盖之间的接触面压(MPa)，横轴表示距燃烧室孔的周缘的距离(mm)。

图7是表示本发明的实施方式1以及比较例中的距燃烧室孔的周缘的距离与形成于缸盖的压痕的深度之间的关系的坐标图。在图7中，纵轴表示形成于缸盖1的Z轴方向的压痕的深度(μm)，横轴表示距燃烧室孔的周缘的距离(mm)。

如上述那样，若缸盖1与垫片之间的接触面压超过阈值，则在缸盖1上形成有压痕。如图6所示，在缸盖1上形成有压痕的接触面压的阈值亦即压痕产生面压为P _i。

在比较例所涉及的垫片9中，衬垫930具有大致恒定的板厚，因此，在第1密封区域SR1的全域以及第2密封区域SR2的与第1密封区域SR1邻接的部分中，缸盖1与垫片9之间的接触面压超过了压痕产生面压P _i。

如图7所示，在比较例所涉及的缸盖1上，因超过压痕产生面压P _i的接触面压，故而，在第1密封区域SR1的全域以及第2密封区域SR2的与第1密封区域SR1邻接的部分处形成有压痕。压痕在燃烧室孔90的周缘90e的附近处最深，随着远离燃烧室孔90的周缘90e的附近而变浅。若在缸盖1上形成有压痕，则无法维持缸盖1与垫片9之间的紧贴性而使垫片9的密封性降低。

另一方面，如图2、图4以及图6所示，在本实施方式中的垫片3中，衬垫130包括渐变部131，垫片3构成为能够追随于缸盖1的因热膨胀引起的变形而变形，因此，能够抑制缸盖1与垫片3的燃烧室孔30的周缘30e的附近之间的接触面压局部增加这种情况。作为其结果，在第1密封区域SR1的全域以及第2密封区域SR2的全域中，缸盖1与垫片3之间的接触面压成为压痕产生面压P _i以下。

如图7所示，缸盖1与垫片3之间的接触面压被维持为压痕产生面压P _i以下，由此在缸盖1上没有形成压痕。作为其结果，能够维持缸盖1与垫片3之间的紧贴性而维持垫片3的密封性。

在本发明的实施方式1所涉及的垫片3中，衬垫130包括随着远离燃烧室孔30的周缘30e而变厚的渐变部131，由此能够抑制缸盖1与垫片3之间的接触面压的过度增加。进而，能够抑制在缸盖1上形成压痕，因此，能够维持垫片3的密封性。

在本发明的实施方式1所涉及的垫片3中，从燃烧室孔30的周向观察时，渐变部131的靠缸盖1侧的表面以直线状倾斜，由此能够使衬垫130成为简单的构造，因此，能够廉价地制造垫片3。

以下，对本发明的实施方式1的变形例所涉及的垫片进行说明。以下的变形例所涉及的垫片由于衬垫的结构与本发明的实施方式1所涉及的垫片3不同，所以针对与本发明的实施方式1所涉及的垫片3相同的结构，不重复说明。

图8是表示本发明的实施方式1的第1变形例所涉及的垫片具备的衬垫的结构的剖视图。如图8所示，在本发明的实施方式1的第1变形例所涉及的垫片具备的衬垫130A中，从燃烧室孔30的周向观察时，渐变部131A的靠缸盖1侧的表面以曲线状倾斜。具体而言，渐变部131A的靠缸盖1侧的表面以向缸盖1侧凸出状边弯曲边倾斜。

图9是表示本发明的实施方式1的第2变形例所涉及的垫片具备的衬垫的结构的剖视图。如图9所示，在本发明的实施方式1的第2变形例所涉及的垫片具备的衬垫130B中，渐变部131B的靠缸盖1侧的表面以向缸体2侧凸出状边弯曲边倾斜。

图10是表示本发明的实施方式1的第3变形例所涉及的垫片具备的衬垫的结构的剖视图。如图10所示，在本发明的实施方式1的第3变形例所涉及的垫片具备的衬垫130C中，渐变部131C的靠缸盖1侧的表面以向缸盖1侧凸出状弯曲的部分与向缸体2侧凸出状弯曲的部分连接且随着远离燃烧室孔的周缘而变高的方式倾斜。

在本发明的实施方式1的第1～第3变形例所涉及的垫片中，衬垫130A～130C的渐变部131A～131C具有：缸盖1与垫片之间的接触面压的以距燃烧室孔的周缘为起点的分布相对应的形状，由此能够进一步抑制缸盖1与垫片的接触面压的局部的增加。

(实施方式2)

以下，对本发明的实施方式2所涉及的垫片进行说明。就本发明的实施方式2所涉及的垫片而言，由于第1板部以及衬垫的结构与本发明的实施方式1所涉及的垫片3不同，所以对与本发明的实施方式1所涉及的垫片3相同的结构，不重复说明。

图11是表示本发明的实施方式2所涉及的垫片的结构的剖视图。如图11所示，本发明的实施方式2所涉及的垫片3A具备第1板部200、第2板部110、中间板部120、衬垫230。

第1板部200包括：以从四周包围燃烧室孔30的方式向缸体2侧突出的凸部201。凸部201设置于相对于燃烧室孔30的周缘30e分离的位置。

第1板部200包括：随着远离燃烧室孔30的周缘30e而在孔轴方向(Z轴方向)上的厚度变厚的渐变部202。

第1板部200与缸盖1抵接。具体而言，第1板部200的除凸部201以及渐变部202以外的部分的靠缸盖1侧的表面与缸盖1抵接。

渐变部202的靠缸体2侧的表面为平坦状。由此，渐变部202与衬垫230面接触。

从燃烧室孔30的周向观察时，渐变部202的靠缸盖1侧的表面相对于渐变部202的靠缸体2侧的表面以直线状倾斜。在缸盖1的与燃烧室孔30邻接的部分没有以向垫片3A侧突出的方式热膨胀的状态下，在靠周缘30e的部分处，在缸盖1与第1板部200之间，在Z轴方向上空出间隙。另外，也可以是，从燃烧室孔30的周向观察时，渐变部202的靠缸盖1侧的表面相对于渐变部202的靠缸体2侧的表面以曲线状倾斜。

第1板部200还包括圆边部203。圆边部203在第1板部200中与渐变部202的同周缘30e侧相反侧的端部邻接设置。

衬垫230是具有圆环形状的板状构件。具体而言，衬垫230具有大致恒定的板厚且遍及燃烧室孔30的周缘30e的整周而配置。

由于缸盖1的因热膨胀引起的变形，使得缸盖1与第1板部200的渐变部202之间的间隙消失。本实施方式所涉及的垫片3A构成为能够缓和缸盖1的因热膨胀引起的变形的影响。作为其结果，在第1密封区域SR1的全域以及第2密封区域SR2的全域，缸盖1与垫片3A之间的接触面压成为压痕产生面压P _i以下。将缸盖1与垫片3A之间的接触面压维持为压痕产生面压P _i以下，由此没有在缸盖1形成压痕。

在本发明的实施方式2所涉及的垫片3A中，第1板部200包括：随着远离燃烧室孔30的周缘30e而变厚的渐变部202，由此能够抑制缸盖1与垫片3A之间的接触面压的过度增加。进而，能够抑制在缸盖1上形成压痕，因此，能够维持垫片3A的密封性。

另外，本次公开的上述实施方式所有方面均为例示，不构成限定性的解释的基础。因此，本公开的技术范围不是仅通过上述的实施方式来解释。此外，包括与权利要求书及其等同含义及范围内的所有变更。在上述的实施方式的说明中，也可以将能够组合的结构相互组合。

附图标记说明

1...缸盖；2...缸体；3、3A、9...垫片；20、30、90...燃烧室孔；30e...周缘；31...贯通孔；100、200、900...第1板部；101、111、201...凸部；110、910...第2板部；120、920...中间板部；130、130A、130B、130C、230、930...衬垫；131、131A、131B、131C、202...渐变部；132、203...圆边部；P _i...压痕产生面压；SR1...第1密封区域；SR2...第2密封区域。

Claims (4)

1.一种垫片，其由缸盖与缸体夹持，并与所述缸体一同具有沿孔轴方向延伸的燃烧室孔，所述垫片的特征在于，具备：

第1板部，其与所述缸盖抵接，并具有大致恒定的板厚；

第2板部，其与所述缸体抵接，并具有大致恒定的板厚；

中间板部，其夹设于所述第1板部与所述第2板部之间，并具有大致恒定的板厚；以及

衬垫，其夹设于所述第1板部与所述中间板部之间，并且遍及所述燃烧室孔的周缘的整周而配置，

所述衬垫包括渐变部，所述渐变部随着远离所述燃烧室孔的所述周缘而在所述孔轴方向上的厚度变厚。

2.一种垫片，被缸盖与缸体夹持，并与所述缸体一同具有沿孔轴方向延伸的燃烧室孔，所述垫片的特征在于，具备：

第1板部，其与所述缸盖抵接；

第2板部，其与所述缸体抵接，并具有大致恒定的板厚；

中间板部，其夹设于所述第1板部与所述第2板部之间，并具有大致恒定的板厚；以及

衬垫，其夹设于所述第1板部与所述中间板部之间，并且遍及所述燃烧室孔的周缘的整周而配置，并具有大致恒定的板厚，

所述第1板部包括渐变部，所述渐变部随着远离所述燃烧室孔的所述周缘而在所述孔轴方向上的厚度变厚。

3.根据权利要求1或2所述的垫片，其特征在于，

从所述燃烧室孔的周向观察时，所述渐变部的靠所述缸盖侧的表面以直线状倾斜。

4.根据权利要求1或2所述的垫片，其特征在于，

从所述燃烧室孔的周向观察时，所述渐变部的靠所述缸盖侧的表面以曲线状倾斜。