CN1207457A - 一种密封结构 - Google Patents

Abstract

一种用介于第一和第二构件的连接面之间的液体密封剂密封像内燃机的气缸体和油盘这样的独立的第一和第二构件的连接部分的密封结构。第一和第二构件由像螺栓这样的夹紧构件夹紧。第一和第二构件中的至少一个有一包括一在夹紧构件周围形成的隆起部分和一密封剂保持部分的连接面,所述密封剂保持部分能保持在彼此相邻的隆起部分之间的整个区域上遍布地形成的液体密封剂。

Description

一种密封结构

本发明涉及一种在独立构件如内燃机的气缸体和油盘的连接部分中的密封结构，特别是涉及一种用介于第一和第二构件的连接面之间的液体密封剂密封独立的第一和第二构件的连接部分的密封结构。

迄今为止，这类密封结构曾经如下所述地构造。如图12所示，液体密封剂05被放置在第一构件01的连接面02和平行于连接面02的第二构件03的连接面04之间，并通过夹紧螺栓(未示出)在构件01、03上作用一个力，将构件01、03彼此相向地拉紧，从而使液体密封剂05被压缩并被空气中的湿气硬化，构成密封结构。

在此情况下，液体密封剂05在螺栓被上紧时的厚度取决于液体密封剂05的粘弹性和螺栓的夹紧力，而液体密封剂的粘弹性又取决于液体密封剂05的种类，并且将螺栓的夹紧力按这样一个范围的值设定，即螺栓不会因热变形和振动而松开，因此，由于液体密封剂05的硬化而产生的硬化密封层05的厚度必须被设定为薄的厚度。

在如上所述的密封结构中，当在第一构件01和第二构件03上作用有外力或热应力，使构件01、03之间有相对变形时，薄的硬化密封层05有时不能保持足够的可靠性，因为硬化密封层05的变形能力是与其厚度成比例的。此外，构件01、03的连接面02、04要求有高的平直度，因此，由于需要进行精确地加工，所以不可避免地造成成本较高。

为了解决上述的缺点，曾经提出，如图13所示，在连接面02或04的宽度的中间处设置一沟槽06(参看日本公开实用新型公报No.4-4561)；如图14所示，在连接面04的侧缘上设置一个深度朝外侧增加的斜切面07(参看日本实用新型公报No.62-21176)；或是如图15所示，将第二构件03的连接面做成一个相对于第一构件01的连接面从一个侧缘至另一侧缘倾斜的倾斜表面08(参见日本专利公报No.1-29982)。

在如图13所示的介于连接面02、04之间的液体密封剂05中，由于硬化是通过液体密封剂05与和其两个侧缘接触的空气中的湿气的反应而进行的，因此在连接面02、04的宽度中间的沟槽06中的密封剂05a的硬化不会快速地进行。因此，如果沟槽06中的密封剂05a在完成硬化之前由于例如内燃机的运行而受到高温，则从密封剂05a产生的气体将会升高密封剂05a中的压力并在硬化过程中使密封层05破裂，从而使人担心出现不良的粘接。

在如图14所示的设有斜切面的密封结构中，由于斜切面部分07处的密封剂05b较厚，不能在短时间内完成密封层05的硬化。此外，由于密封层05的厚度在斜切面07的边界处有变化，所以易于在边界部分处产生开裂。

在如图15所示的密封结构中，密封层05如此形成，以致它从一个侧缘向另一侧缘逐步变厚并且有一楔形截面，容易沿连接面02、08的宽度方向在第一和第二构件01、03之间产生偏差，而且易于从最薄的部分产生构件01、03的剥离。

本发明涉及密封结构的一种改进，由此可以克服上述的各种缺点，而且本发明提供了一种在第一构件和第二构件的连接部分中的具有一种介于第一和第二构件的连接面之间的液体密封剂的密封结构，该第一和第二构件由多个夹紧构件连接成一体，其特征为，第一和第二构件中的至少一个有一包括在夹紧构件周围形成的隆起部分和密封剂保持部分的连接面，该密封剂保持部分能保持在彼此相邻的隆起部分之间的整个区域上遍布地形成的液体密封剂。

按照本发明，介于第一和第二构件之一的隆起部分的连接面和另一构件的朝向隆起部分的连接面之间的液体密封剂被夹紧构件的夹紧力压缩成薄的密封层。由于隆起部分是在夹紧构件四周形成的，因此薄的密封层强烈地受到夹紧构件的夹紧力的影响并且不太会因为外力和热应力而变形。因此，薄的硬化密封层保持足够的可靠性，不会开裂并且有高的使用寿命。

至于相邻的隆起部分之间的密封剂保持部分，由介于密封剂保持部分的连接面和另一构件的朝向密封剂保持部分的连接面之间的液体密封剂形成的硬化密封层可以被设定成具有在这样一个范围内的厚度，即密封层可以随着由外力和热应力引起的变形而变形。因此，即使第一和第二构件的在密封剂保持部分附近的部分由于外力和热应力而变形至某种程度，在密封剂保持部分处的硬化密封层也能保持足够的可靠性，并且不会破裂，以便在发动机的任何工作状态都能保持可靠的密封。

密封剂保持部分处的密封层不是这样厚，而且密封层的两侧都直接与大气接触，以致密封层可容易地与空气中的湿气反应，而且在密封层的硬化过程中产生的气体可以容易地散发至大气中。因此，密封层可以在比较短的时间内完全硬化，防止由于产生的气体引起的破裂，从而有助于提高生产率。

按照如上所述的在第一和第二构件之一的密封剂保持部分和另一构件的连接面之间保持有预定空间的密封结构，有可能以预定的厚度形成密封剂保持部分的密封层，从而以预定的水平保持密封层的强度和密封能力，并且可以防止密封层的破裂与剥离。

按照如上所述的密封结构，其中，隆起部分位于一个具有90°的顶角而且其锥顶在与第一和第二构件之一接触的夹紧构件的头部中心的锥形表面之内，因此介于在夹紧构件周围的隆起部分和另一构件的朝向隆起部分的连接面之间的液体密封剂强烈地受到夹紧构件的夹紧力的影响，以致隆起部分处的硬化密封层可保持足够高的水平的可靠性。

按照如上所述的密封结构，至少在隆起部分的内侧和外侧中的一个上形成连续地与在相邻的隆起部分之间的密封剂保持部分相连的边缘密封剂保持部分，因而至少可在位于隆起部分的连接面和另一构件的朝向隆起部分的连接面之间的密封层的内侧和外侧之一上形成边缘密封层，以进一步提高隆起部分的密封层的密封能力。

按照如上所述的密封结构，其中密封剂保持部分的宽度小于隆起部分的宽度，因而一方面，用于使第一和第二构件彼此连接的夹紧力可由具有大的接触面积的隆起部分可靠地承受，以便以足够高的水平保持两个构件的连接强度，另一方面，密封剂保持部分的宽度可以保持为密封所必需的最小宽度，以使在密封层中产生的气体能容易地排放至两侧，从而防止密封层破裂。

按照如上所述的密封结构，其中，较长的密封剂保持部分的深度大于较短的密封剂保持部分的深度，因而由夹紧构件的夹紧力、热膨胀和热收缩或外力引起的、其程度与密封剂保持部分的长度相对应的密封剂保持部分表面的变形可以通过将较长的密封剂保持部分的深度做得较深而被可靠地吸收，并且可以进一步地改进密封能力。

附图的简要说明

图1是表示按照本发明一个优选实施例的内燃机密封结构的主要部分的透视图；

图2是图1的俯视图；

图3是沿图2的Ⅲ-Ⅲ线的剖视图；

图4是沿图2的Ⅳ-Ⅳ线的剖视图；

图5是按照本发明另一实施例的内燃机的后视图；

图6是沿图5的Ⅵ-Ⅵ线的俯视图；

图7是沿图6的Ⅶ-Ⅶ线的剖视图；

图8是沿图6的Ⅷ-Ⅷ线的放大的剖视图；

图9是沿图6的Ⅸ-Ⅸ线的放大的剖视图；

图10是沿图6的Ⅹ-Ⅹ线的放大的剖视图；

图11是表示本发明又一实施例的主要部分的放大的剖视图；

图12是表示内燃机的传统密封结构的剖视图；

图13是表示内燃机的另一传统密封结构的剖视图；

图14是表示内燃机的又一传统密封结构的剖视图；以及

图15是表示内燃机的再一传统密封结构的剖视图。

现在参看图1至4，描述本发明的一个实施例。

标号1代表内燃机的一个油盘(独立的第一构件)。如图3所示，环境温度硬化型聚硅氧烷系列液体密封剂3被施加在油盘1的上端面上，而且气缸体2(独立的第二构件)的下端面固定在油盘1的上端面上。油盘1与气缸体2用向上穿过油盘1的螺栓孔4并紧紧地拧入气缸体2中的螺栓5彼此连接。

在油盘1的上端面上，只在包围螺栓孔4的部分处形成盘状的隆起部分6，而且在彼此相邻的隆起部分6、6之间形成低于隆起部分6大约0.3mm的密封剂保持部分7。

盘状隆起部分6的直径D要选择成使隆起部分6的外周缘与具有90°的锥角并且其锥顶在与螺栓5的头部5a接触的螺栓孔4的下端开口中心处的锥形表面8相切。密封剂保持部分的宽度W要选择成比盘状隆起部分6的宽度或直径D窄。

在图1至4所示的密封结构中，当油盘1与气缸体2用螺栓5以预定的夹紧力夹紧时，液体密封剂在隆起部分6处的厚度取决于液体密封剂3的粘弹性和由螺栓5的夹紧给予液体密封剂3的压缩力，而且厚度变成大约0.02mm左右。另一方面，液体密封剂3在密封剂保持部分7处的厚度变成大约0.32mm左右。

液体密封剂3在与空气中的湿气反应时硬化，因此，介于油盘1与气缸体2之间的液体密封剂3的硬化从与空气接触的内侧缘和外侧缘朝液体密封剂3的中心进行。在这方面，因为与盘状隆起部分6的宽度D相比，密封剂保持部分7的宽度W较窄，并且液体密封剂3比较薄，最多为0.32mm左右，油盘1和气缸体2的连接部分有一与空气接触的长轮廓线，因此硬化密封剂3所需要的时间较短。

在液体密封剂3固化的过程中，在液体密封剂3中产生气体。但是，由于到达液体密封剂3的内侧缘和外侧缘的距离短，故气体易于经过液体密封剂3散发至大气中，从而液体密封剂的形成很难被所产生的气体破坏。

在隆起部分6处的液体密封剂3强烈地受到螺栓5的夹紧力的作用，因此它不会较大地受到外力如振动和热应力的影响，而且它的变形也小。因此，在隆起部分6处的液体密封剂3虽然薄，约为0.02mm，但具有足够的可靠性。

在密封剂保持部分7处的液体密封剂3远离螺栓5，它不受螺栓5的夹紧力的影响，有大的变形。不过，由于与隆起部分6相比，在密封剂保持部分7处的液体密封剂3足够厚，后者的允许变形大于前者，以致在密封剂保持部分7处的液体密封剂3也难于破裂。

如果只是保持隆起部分6的上表面精确地平直，则即使在密封剂保持部分7的上表面上有一些不平坦，也可使液体密封剂3充分地保持其密封能力。因此，油盘1的连接面的加工比较简单，而且可以降低成本。

在图1至4所示的实施例中，隆起部分6和密封剂保持部分7只在作为第一构件的油盘1的上端面上形成。但是，隆起部分6和密封剂保持部分7也可以在作为第二构件的气缸体2的下端面上形成，或者隆起部分6和密封剂保持部分7可以在油盘1和气缸体2的每一个端面上形成。

此外，在上述实施例中，气缸体2的下端面是在一个平面中形成的，而且将油盘1的隆起部分6的面连接起来的每个表面和将油盘1的密封剂保持部分7的面连接起来的每个表面都是在一个平行于气缸体2的下端面并与之隔开一段预定的距离的平面中形成的。不过，当气缸体2的下端面为曲面时，将隆起部分6的面连接起来的每个表面和将密封剂保持部分7的面连接起来的每个表面都可以在一个平行于曲面的表面中形成，从而从气缸体2的下端面到油盘1的隆起部分6的面的距离是恒定的，并且从气缸体2的下端面到油盘1的密封剂保持部分7的面的距离也是恒定的。

下面参考图5至10描述本发明的另一实施例。

被装在摩托车(未示出)上的三缸四冲程内燃机10有一用铝制造的气缸体11和用铝制成的油盘12。气缸体11的下端面与油盘12的上端面彼此相连。在气缸体11的上方设有彼此相连且一个在另一个上面的一个气缸盖和一个气缸罩盖(未示出)。

气缸体11有沿车身的横向成直线排列并相对于水平面以20°的倾斜角朝车身的前方延伸的气缸13。在发动机10的右侧放置一个离合器和一个传动箱(未示出)，在发动机的左侧放置用于驱动阀移动系统的同步皮带的带轮和用于驱动冷却水泵(未示出)的带轮。

在气缸13中装有一个用于滑动的活塞14，曲轴16可转动地由气缸体11的轴承部分11a和轴承座15支承，穿过轴承座15的螺栓17被拧入轴承部分11a中，而且活塞14和曲轴16通过一个连杆18彼此相连。

油盘12的法兰19上设有多个用于插入螺栓20的螺栓插入孔21，螺栓沿法兰19的整个周边放置，从而将油盘12与气缸体11连接起来。在油盘12的上端连接面上，在螺栓插入孔21的四周形成宽约13mm、长约34mm的隆起部分22，并且在彼此相邻的隆起部分22之间形成宽约8mm的密封剂保持部分23。隆起部分22的顶面从平面形的密封剂保持部分23向上突出约0.3mm。这个在隆起部分22和密封剂保持部分23之间设定的0.3mm左右的高度差超过在压铸油盘12时密封剂保持部分23的表面上形成的不平处的高度。如图9所示，隆起部分22沿油盘12的周向的端部边缘22a位于一个具有90°的锥角而且其锥顶在与螺栓20的头部20a接触的螺栓插入孔21的下端开口中心处的锥形表面26之内。

在油盘12的内侧和外侧，在隆起部分22处形成一内侧密封剂保持部分24和一外侧密封剂保持部分25，它们各自都有与密封剂保持部分23相等的高度并连续地与隆起部分22和密封剂保持部分23相连。每个内侧密封剂保持部分24和外侧密封剂保持部分25都有约为1mm的宽度。

密封剂保持部分23的内侧缘部分和外侧缘部分以及内侧与外侧密封剂保持部分24、25的侧缘部分中的每一个都用在截面中其半径约为1mm的圆弧做成圆角。

如图6所示，在油盘12的内表面上形成多个肋，它们与曲轴的方向(在图6中用箭头a示出)垂直并绕过隆起部分22。肋31有助于提高油盘12尤其是隆起部分22的邻近部分的刚度。

气缸体11下端面处的内侧缘和外侧缘的轮廓与油盘12上端面处的内侧缘和外侧缘的轮廓相同，只是气缸体11的下端面被做成一个平面。

在图5至10所示的实施例中，用在环境温度下硬化的硅酮橡胶作为液体密封剂。而且在此实施例中，由于介于隆起部分22的顶面和气缸体11的底面之间的密封层27较薄，约为0.02mm，因此在密封层27中产生的气体量少，而且由于螺栓插入孔21开在隆起部分22的当中，大大地使隆起部分22变窄，因此在密封层27中产生的气体可以容易地散发至外面。其结果为，密封层27的硬化在一较短的时间内完成，而密封层的成形不会受到不良的影响。

虽然密封层27薄而且难于随油盘或气缸体的变形而变形，但是密封层27强烈地受到螺栓20的夹紧力的影响，并且密封层27的由于外力和热应力引起的变形很小，因此，密封层27的密封能力不受损害。

介于密封剂保持部分23的面和气缸体11的底面之间的密封层28的宽度也较窄，约为8mm，因而在密封层28中产生的气体也可以容易地散发至外面。

密封层28的厚度0.35mm小于密封层28被密封层28中产生的气体破坏的厚度，该气体的产生是在正常的生产过程中，由于内燃机在装配然后工作，直至使密封层28达到高温状态时的温升引起的。因此，用于硬化密封层28所需要的时间较短，密封层28不会被所产生的气体破坏，而且可以得到密封层28的高的密封能力。

在隆起部分22的内侧和外侧连续地形成的内侧和外侧密封剂保持部分24、25进一步保证了隆起部分22的密封能力。虽然内侧和外侧密封剂保持部分24、25的密封层29、30比隆起部分22的密封层27厚，但是与空气直接接触的密封层29、30快速地硬化，从而使在密封层完全硬化之前产生的气体大大地受到限制。

由于内侧和外侧密封剂保持部分24、25的边缘部分都做成圆角，因此难于从内侧和外侧密封剂保持部分24、25剥落密封层29、30。

在图5至10所示的实施例中，内侧密封剂保持部分24和外侧密封剂保持部分25都在隆起部分22的内侧和外侧上形成并且与相邻的隆起部分22之间的密封剂保持部分23相连。不过，也可以只形成内侧密封剂保持部分或外侧密封剂保持部分。

此外，在图5至10所示的实施例中，密封剂保持部分23相对于隆起部分22的表面的深度(或隆起部分22的表面相对于密封剂保持部分23的表面的高度)是恒定的，不管相邻的隆起部分22之间的距离(密封剂保持部分23的长度)如何。但是，较长的密封剂保持部分的深度可以例如如图11所示的那样被做成深于较短的密封剂保持部分的深度。在图11中，较短的密封剂保持部分23a的深度为0.3mm，而较长的密封剂保持部分23b的深度则为0.35mm，从而像由螺栓20的夹紧力产生的较长密封剂保持部分23b的弹性变形这样的大于较短密封剂保持部分23a的变形的变形也可以可靠地被较深的深度吸收。

Claims (6)

1．一种在第一构件和第二构件的连接部分中具有介于第一和第二构件的连接面之间的液体密封剂的密封结构，所述的第一和第二构件用多个夹紧构件连接成一体，其特征为，上述第一和第二构件中的至少一个具有一包括一在上述夹紧构件周围形成的隆起部分和一密封剂保持部分的连接面，所述密封剂保持部分能保持在彼此相邻的上述隆起部分之间的整个区域上遍布地形成的上述液体密封剂。

2．如权利要求1所述的密封结构，其特征为，在上述第一和第二构件之一的上述密封剂保持部分和另一构件的连接面之间保持预定的空间。

3．如权利要求1所述的密封结构，其特征为，上述隆起部分位于一个具有90°的锥角同时其锥顶在与上述第一和第二构件之一接触的上述夹紧构件的头部中心处的锥形表面之内。

4．如权利要求1所述的密封结构，其特征为，至少在上述隆起部分的内侧和外侧中的一个上形成连续地与位于上述相邻的隆起部分之间的上述密封剂保持部分相连的边缘密封剂保持部分。

5．如权利要求1所述的密封结构，其特征为，上述密封剂保持部分的宽度小于上述隆起部分的宽度。

6．如权利要求1所述的密封结构，其特征为，较长的密封剂保持部分的深度大于较短的密封剂保持部分的深度。

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