CN1573178A - 气缸盖衬垫 - Google Patents

Abstract

一种气缸盖衬垫，它至少在一侧有隆起，该隆起形成衬垫密封表面，封闭地围绕至少一个孔，以压住至少一个发动机元件密封表面，在安装气缸盖衬垫之前设计该隆起的高度轮廓，以至少近似地对应待密封的密封间隙的外形，其结果是在气缸盖衬垫被夹在发动机元件密封表面之间时，各个燃烧室孔被各自的隆起包围，其中一些隆起由至少一个带有涂层的基本元件形成，基本元件的材料选择和其横截面结构设计为，在安装气缸盖衬垫和发动机工作的过程中、发生最大负载的情况下，基本元件至少在衬垫密封表面的第一段的高度不可变形。为了提高气缸盖衬垫的密封性能，在最大负载的情况下，至少一个基本元件在至少一个衬垫密封表面的至少一个第二段的高度可变形。

Description

气缸盖衬垫

相关申请

本公开涉及了2003年5月30日的德国专利申请NO.10324667.3所公开的主题，该申请在此全文引用以作参考和其它所有目的。

技术领域

本发明涉及了一种带有若干孔的气缸盖衬垫，这些孔至少形成燃烧室孔和用于气缸盖螺栓的螺栓孔，该衬垫用来密封密封间隙，该密封间隙受到至少一个发动机组的发动机元件密封表面和一个气缸盖的限制，其中气缸盖衬垫至少在一侧有隆起，该隆起形成衬垫密封表面，以封闭形式围绕至少一个孔，以压住至少一个发动机元件密封表面，在安装气缸盖衬垫之前设计该隆起(即衬垫密封表面)的高度轮廓，以至少近似地对应待密封的密封间隙的外形，其结果是在气缸盖衬垫被夹在发动机元件密封表面之间时，各个燃烧室孔被各自的隆起包围，其中一些隆起由至少一个带有涂层的基本元件形成，该基本元件的材料选择和其横截面结构以这样的方式来实现，以至于基本元件耐压、抗蠕变，因此在安装气缸盖衬垫和发动机工作的过程中发生最大负载的情况下，它至少在衬垫密封表面的第一段的高度不可变形，并且在发动机工作的过程中、气缸盖衬垫和发动机元件密封表面之间发生的负载和相对运动的情况下，涂层耐磨损和断裂。

背景技术

该类型的气缸盖衬垫源于EP-0485693-B1。尤其该气缸盖衬垫有一片金属衬垫板，其形状基于以下考虑：为了气缸盖衬垫的功能，发动机组(曲轴箱)和气缸盖不能考虑成绝对刚性的元件；相反，气缸盖螺栓的紧固和燃烧室内变化的气压导致这些发动机元件的垂直挠曲，即最后导致密封间隙，而不保持薄的平行平面板的形状，该间隙受到发动机元件密封表面的限制并容纳气缸盖衬垫。但是，发动机组和气缸盖的热膨胀在发动机工作的过程中会发生局部变化，以及这两个发动机元件在与它们的密封表面相邻的区域内的局部变化的元件刚性，也影响到在发动机工作的过程中限制密封间隙的发动机元件的外形。根据EP-0485693-B1的气缸盖衬垫的衬垫板的成形是以这样的基本思想为基础的，即，在紧固气缸盖螺栓之后，即在安装了气缸盖衬垫之后，使区域内衬垫板的形状对于发动机元件密封表面外形的密封非常有效，并且不允许弹性元件变形发生在气缸盖衬垫上或内，该变形在发动机工作的过程中是维护密封所需要的，而是相反发生在发动机元件发动机组和气缸盖上或内，这样衬垫板可由稳定材料制造而成，即在紧固气缸盖螺栓和发动机工作的过程中，其不发生变形。此用于设计气缸盖衬垫的基本思想当然不排除衬垫板有弹性涂层，该涂层用于所谓的微密封目的，可适应发动机元件密封表面的表面粗糙度。

前面根据EP-0485693-B1的关于气缸盖衬垫的解释导致的事实是，其基本原理和传统的(单层或多层)金属气缸盖衬垫的功能形成对比，其中传统的金属气缸盖衬垫在待密封区域有卷边，该卷边的高度以弹簧弹性的方式可变。

在使用气缸盖衬垫中存在这样的情况，其中气缸盖衬垫的类型在开头提到过，它的衬垫板被认为是刚性的，这不会导致最佳结果：在具有所谓的传动链壳体的往复式内燃机的情况下，传动链壳体通常由与发动机组相邻的传动链壳体的下部件和与气缸盖相邻的传动链壳体的上部件形成，其中两部件之一还可以一体形成在邻近的元件发动机组或气缸盖上；接着密封间隙受发动机组、气缸盖和传动链壳体的至少一部件限制。如果传动链壳体中的孔也整体地或部分地由气缸盖衬垫来密封，这还延伸越过作为独立元件制造的传动链壳体的部件的至少一个区域。但是，制造公差通常导致作为独立元件制造的传动链壳体的部件的、面向气缸盖衬垫的密封表面分别与发动机组和气缸盖的边界密封表面没有完全对齐，在它组装之后，待由气缸盖衬垫密封的密封间隙在传动链壳体部件分别和发动机组或气缸盖的结合区域有阶梯形的扩大或变窄，而非常难于用有刚硬衬垫板的气缸盖衬垫来密封，例如，—如果，制造公差导致密封间隙在传动链壳体的区域比在发动机组和气缸盖之间窄，具有刚硬衬垫板的气缸盖衬垫能导致在气缸盖衬垫和发动机组之间存在特殊的表面压力；一方面，和气缸盖一样，另一方面，在位于发动机组和气缸盖之间的密封间隙区域不足以在所有工作状态下实现可靠密封，至少在某些区域这样。当在开头所述的那种类型的气缸盖衬垫有许多孔时，其中，这些孔相互之间挨得相对较近，并由几乎衬垫密封表面相互之间和相对外围密封起来，该衬垫密封表面几乎是带状或线性的并相互紧靠或彼此合并，此时，包括气缸盖衬垫和发动机元件密封表面的系统能够，在特定情况下，在这样的区域中静态超定并导致不良密封。另外，发动机组密封表面的永久变形可能发生在发动机组的那些区域，其中气缸盖螺栓啮合，这同样导致问题，特别是在用具有刚性衬垫板的替换衬垫来替换气缸盖衬垫的过程中。

因此，发明的目的是提供改进的开头所述类型的气缸盖衬垫，它消除或至少减少了所讨论的问题。

发明内容

为此目的，根据发明设计该类型的气缸盖衬垫，以便至少一个衬垫密封表面的至少一个第二段内的至少一个基本元件的高度可变形，尤其在安装气缸盖衬垫和/或发动机工作的过程中发生最大负载的情况下，衬垫密封表面为近似带状或线形，这是因为在这样的第二段中，基本元件的尺寸和/或横截面的设计与在高度不可变形的第一段中的基本元件不同，或者是因为在这样的第二段中的基本元件具有的材料属性与在高度不可变形的第一段中的基本元件不同。

另一种发明方案由权利要求2中确定。

因此，发明的气缸盖衬垫包含了根据EP-0485693-B1已知的气缸盖衬垫的基本思想和其优点，并具有特征来导致在选择的区域中的气缸盖衬垫能够适应发动机元件密封表面外形的变化，这种变化发生在紧固气缸盖螺栓的过程中，即在组装气缸盖衬垫和/或在发动机的第一预热阶段的过程中，但是在可适用的地方也可在发动机的初始工作阶段；而且，发明的气缸盖衬垫在可适用的地方位于适当的位置来补偿制造公差，并适应发动机元件密封表面的永久变化，该永久变化发生在发动机工作的过程中，特别地是在安装替代衬垫的过程中。

在开始处确定了本发明涉及的气缸盖衬垫类型的定义，与该定义一起，下面应该指出：也可为每个独立的气缸提供一个气缸盖，而不是一个单一的气缸盖，这通常是商用车辆的情况。提到的发动机元件密封表面不仅可通过发动机组和至少一个气缸盖形成，而且还可通过，例如，一个传动链壳体的部件或多个传动链壳体的部件形成。所确定的隆起不仅可以有利地提供在气缸盖衬垫的一侧上，而且还可以有利地提供在衬垫的两侧上，以便气缸盖衬垫的轮廓厚度至少在段内可根据密封间隙的外形来配置。发明所包含的衬垫类型可以有传统意义上的衬垫板，但是它只是有可能提供一些衬垫段，在其上提供了形成衬垫密封表面的隆起，并通过连接辐板或类似物将密封段挨个连接起来，以便产生骨架形的结构。当说到发明的气缸盖衬垫有形成带状或线形衬垫密封表面的隆起时，它来自这样的说法，即并不是所有的形成在衬垫上的隆起都必须形成这样的带状或线形衬垫密封表面。衬垫密封表面还可能，在俯视图中，有宽度上的轮廓。发明的气缸盖衬垫可能有一个或一些提到的基本元件，这些基本元件可能相互之间分割开，或相互之间连成一整块，例如一种情况下，在冲压过程之后，金属衬垫板形成辐板形的隆起，该隆起代表该类型的基本元件。如果发明的气缸盖衬垫有多个基本元件，那么仅仅只有单独一个基本元件能够根据发明来配置，即使，例如所有的基本元件都是一个单一的衬垫板的一部分，也是如此。

还需要提出的是，发明的气缸盖衬垫当然不应该“老化”，即至少一个基本元件的第二段或多个第二段在特定的负载相当高的情况下高度可变(塑性地和/或弹性地)，最好塑性地可变，虽然在可适用处还仅仅主要塑性地可变，但是设计成这样，以便这样的基本元件的第二段在特定的高度变形和相关负载减少之后变稳定，即在减少的负载下高度不会有任意进一步的程度变化。同样的情况适用于根据权利要求2高度可变形的基本元件，但是其高度仅仅弹性地可变形；进一步地，该基本元件还可提供提到的涂层和/或待提到的覆盖层。

根据说明书的最后一段和EP-0485693-B1(还参照WO01/16240-A1)的权利要求5，可推荐这样配置发明的气缸盖衬垫，以便至少在段内，为隆起处的涂层提供覆盖层，而覆盖层在微小范围内可变，以便还可为有确定表面粗糙的发动机元件密封表面提供可靠的密封，其中该可变覆盖层的厚度仅仅为基本元件涂层层厚的一小部分。如果没有该覆盖层，那么基本元件的涂层会形成相关的衬垫密封表面；否则，后者由覆盖层形成。

根据EP-0485693-B1，虽然也可使用其它固体材料，但是基本元件的材料最好是金属材料。

虽然推荐了塑性涂层来用于基本元件的涂层，但是，在原理上，金属或类似金属的涂层也是可以理解的。相同的情况适用于用于微密封的覆盖层。

基本元件的涂层，特别是在金属基本元件的情况下，首先用于避免后者与同样是金属的发动机元件密封表面的其中一个发生任意直接接触的目的。另一方面，基本元件的涂层用来在发动机工作的过程中发生耐磨损和断裂，为此推荐选择这样的材料用于该涂层，以便涂层至少基本上，并最好实际上在安装气缸盖衬垫和发动机工作的过程中发生最大负载的情况下耐压力和蠕变，以便防止在发动机工作的过程中，实际的基本元件与其中一个发动机元件密封表面直接接触。

在发动机工作的过程中，气缸盖衬垫和发动机元件密封表面之间几乎不可避免地发生滑动，这会导致在衬垫和/或发动机元件密封表面上出现磨损和断裂。为此，在发明的气缸盖衬垫的最佳实施方式中，基本元件的涂层包括这样的材料，使得基本元件的涂层和发动机元件密封表面之间的滑动摩擦在滑动的情况下比在基本元件和发动机元件密封表面直接接触的情况下要小。

用来实现压阻和减小滑动摩擦的合适涂层材料可在WO01/16240-A1中找到。

由于基本元件的涂层和用来微密封的覆盖层，在发明的气缸盖衬垫的最佳实施方式中，朝向隆起的表面的硬度减小，因而气缸盖衬垫在带涂层的隆起的表面上的硬度比其面向基本元件一侧的涂层的硬度小。具有该属性的涂层也同样地可在WO01/16240-A1中找到。

从前面关于待由发明来最小化的问题的解释说明可以得知，在发明的气缸盖衬垫的有利的实施方式中，基本元件，最好塑性地，在至少一个螺栓孔附近高度可变形。

从这些说明中还可以得知，在气缸盖衬垫有与传动链壳体关联的凹槽且衬垫密封表面延伸在凹槽边缘附近的情况下，与该衬垫密封表面关联的基本元件有利地高度可变形，至少在段上如此。

最好近似为带状或线形的衬垫密封表面的高度轮廓可形成在基本元件上，以便基本元件的高度轮廓与由其产生的衬垫密封表面的高度轮廓对应，并且涂层具有均匀的层厚；但是，还可能通过可变层厚的涂层来生产至少一部分高度轮廓，其中，在推荐的实施方式中，涂层的层厚根据衬垫密封表面的高度轮廓变化，以便基本元件和涂层都不需要铣出它们高度的轮廓。已知层厚可变的涂层本身来自衬垫技术，并可以通过，例如，类似筛网印刷的过程，来生产制造。

最后，应该指出，基本元件的螺纹牙顶或高度可变形的基本元件的段与邻近的基本元件的螺纹牙顶或高度不可变形的基本元件的段相比较，处于不同的水平，例如，在安装衬垫的过程中，基本元件或高度可变形的基本元件的段首先有效，并在所需要的密封表面压力施加到基本元件或高度不可变形的基本元件的段之前发生变形。接着，选择气缸盖衬垫，使其在基本元件的螺纹牙顶或高度可变形的基本元件的段处区域中的厚度比该点处的密封间隙的期望高度稍微大一些。

可通过附图和下面的描述来了解发明的其它特征、优点和细节。

附图简述

图1A显示了用于往复式内燃机的气缸盖衬垫的俯视图，该往复式内燃机带有传动链壳体，用来说明可想像的衬垫密封面区域，根据发明，该衬垫密封面区域高度可变形；

图1B显示了发明与图1A相应的气缸盖衬垫的说明；

图2A到2F显示了根据图1中线2-2的截面，但对应六个不同的

实施方式；

图2G显示了根据图1中线2′-2′的截面；

图3A到3C显示了穿过基本元件的段，该基本元件围绕气缸盖衬垫的燃烧室孔，如图1所示在区域“A”内象一个框架，该区域由图1中的虚线标记，其中，这些段穿过基本元件区域，并在基本元件纵向上一个接一个，从基本元件段高度不可变形过渡到基本元件段高度可变形；

图4A到4C和图5A到5C显示了与图3A到3C相应的图例，它们是这样过渡的基本元件的另外两个实施方式；和

图6显示了穿过另外一个实施方式的一部分的段，该实施方式与待密封的孔相邻。

具体实施方式

图1A俯视图中所示的气缸盖衬垫是这样类型的衬垫，它至少主要由金属形成，并形成至少部分覆有涂层的衬垫板D，在冲压过程后，该衬垫板D有根据发明设计的基本元件，在该衬垫板D上穿有许多孔，即四个燃烧室孔10、12、14、16，供气缸盖螺栓穿过的螺栓孔18到36，供组装传动链壳体部件的螺栓穿过的螺栓孔38和40，油孔42、水孔44和供例如固定在发动机组内的定位销穿过的定位孔46。此外，在气缸盖衬垫内还提供了传动链壳体孔48。

燃烧室孔10到16都由基本元件50围绕，基本元件50在俯视图中为圆形，至少在图1A中可见的气缸盖衬垫一侧，它具有圆形辐板的形状，凸出朝向看图1A的人；在图1A中不可见的气缸盖衬垫相反侧，基本元件有，例如，形成同心圆的两个辐板。关于这些和其它基本元件的形状，还可参考附图中附加图形。基本元件50和所有在下面待描述的附加基本元件都与在所示的实施方式中的金属衬垫板D成整块，并且是通过冲压在此整块上形成的。在图1A中很明显的是，根据本发明该实施方式的四个基本元件50在位于燃烧室孔10到16之间的衬垫板D的幅板状区域相互结合在一起。

第二基本元件52的横截面形状和生产制作最好与基本元件50相同，它分别围绕所有的燃烧室孔10到16、螺栓孔18到36、所有的油和水孔42和44，以及在车架近似形状内的一个定位孔46。

许多附加基本元件形成在衬垫板D上，和基本元件52相比较，它们在所示的实施方式中没有形成完整、连续的线，而是终止在基本元件52或附加基本元件中的另一个上，并无缝地结合到后者上。在最佳实施方式的情况下，这些附加基本元件都确实和基本元件52或附加基本元件中的另一个一起形成完整连续的线(当然是在气缸盖衬垫的俯视图中)。这些附加基本元件如下：

每一个第一附加基本元件54都与框架形的基本元件52一起围绕螺栓孔34，其中这些基本元件54中的若干个和基本元件52一起还围绕另外的孔，即油孔42或一个定位孔46。这些第一附加基本元件54中的一个不但用来密封螺栓孔34，还密封油孔42，提供的第二附加基本元件56一方面终止在基本元件52上，另一方面终止在相邻的基本元件54上，从而密封相关的油孔和相邻的螺栓孔。

第三附加基本元件58在三侧围绕传动链壳体孔48，还围绕两个螺栓孔38和40；该第三附加基本元件58终止在框架形基本元件52上，以便能够全面密封传动链壳体孔48。

在图1A中，高度不可变形的各基本元件的段被标记为I，而根据本发明高度可变形的基本元件的第二段，和段I相比较，带有阴影线并被标记为II。在图1A中还很明显的是，在该连接中，上述附加基本元件54、56和58高度都可变形，需要提到的是，考虑到本发明的一般定义(权利要求1)，所有这些附加基本元件都可认为是基本元件52的一部分，这是因为它们都结合到基本元件52中。

图1A不是用来说明发明的可在实际中应用的衬垫，而是仅仅用来在所示类型的衬垫中，指出基本元件的高度可变形的那些区域，即使基本元件不在所示的组合中。

参照图1A时，还可认识到本发明最佳实施方式的一些原理：

高度不可变形的基本元件为每个燃烧室孔提供至少两个段，这些段最好相互之间位于大约直径相对的位置。

在气缸盖衬垫的周边区域内，高度不可变形的基本元件在每个燃烧室孔附近提供了至少一个段；但是，气缸盖衬垫确实最好在每个燃烧室孔附近其周边区域有基本元件的至少两个段，该基本元件高度不可变形，且布置得邻近衬垫板的两个纵向侧。

最后，气缸盖衬垫最好这样设计，其中，邻近燃烧室孔的螺栓孔至少在其长度的主要部分由基本元件或基本元件的段围绕，该基本元件高度可变形。

在已安装气缸盖衬垫的情况下，作为独立元件制造的传动链壳体部件位于气缸盖衬垫的那些周边区域的上方和/或下方，该气缸盖衬垫在狭窄侧和气缸盖衬垫的两个纵向侧邻近传动链壳体孔48，位于传动链壳体部件和发动机组或气缸盖之间的接合区域叠层在图1A中用点划线表示。有利的是，可在接合区域上方或下方的基本元件58的延伸部分的衬垫板中提供小孔，并将各自的弹性材料密封元件插入到它们中，以便在接合区域提供更好的密封。

图1B说明了本发明的带有传动链壳体孔的气缸盖衬垫的实际的实施方式；图1B与图1A的区别仅仅在于图1B中所示的衬垫根据本发明高度可变形的基本元件的段较少，为此原因，图1B中使用了与图1A中相同的附图标记，而图1B也不需要进一步的解释。

图2A显示了图1A或图1B的金属衬垫板D的一个区域，该区域的一部分经过再成形而形成整体标记为100的基本元件。基本元件100的横截面近似为Ω(omega)形，并带有两个在压力下刚硬的支撑辐板102，即在衬垫安装和发动机工作的过程中高度不可变形，基本元件100在衬垫板D的任一侧形成隆起，其中隆起在基本元件的纵向上衬垫板一侧被分割，这是因为Ω形横截面的结果。这样，基本元件100实际上高度不可变形，支撑辐板102的壁厚，即根据图2A水平测量的支撑辐板的宽度当然必须足够大。

在本发明的最佳实施方式中存在的根据发明提供的涂层104和覆盖层106也在图2A中表示出来；涂层可延伸覆盖到气缸盖衬垫的全部两个主要表面上，还只覆盖由基本元件100形成的在衬垫板D两侧的隆起，相同的情况也适用于覆盖层106。

在所有附图中，为了简洁，省略了在最佳实施方式中存在的根据发明提供的涂层和覆盖层。

图2B再次显示了衬垫板D区域，该区域的一部分经过再成形而形成整体标记为110的基本元件。基本元件110的横截面近似为V形，并同样形成两个支撑辐板112，该幅板基于它们的选定断面高度不可变形。

图2C显示了衬垫板D区域，该区域的一部分经过再成形而形成整体标记为120的基本元件，该基本元件120的横截面不对称，并带有高度不可变形的支撑辐板122和尺寸较薄，因而高度可变形的支撑辐板122′。支撑辐板122可形成带状的衬垫密封表面，在使用气缸盖衬垫的条件下，该衬垫密封表面在衬垫两侧高度都不可变形，支撑辐板122′形成带状的衬垫密封表面，但是该衬垫密封表面高度可变形。

图2D到2F显示了附加的基本元件在横截面上可能的实施方式，不再需要任何更为详细的解释。在图2D到2F中，基本元件已分别整体标记为130、140和150。基本元件130是所谓的矩形垫圈，基本元件140是全垫圈，其横截面象常规一样设计以便近似为弧形，基本元件150是所谓的半垫圈，其横截面近似为压扁的Z。

图2G中显示的贯穿基本元件围绕燃烧室孔(特别是燃烧室孔10)的段清楚表明，图2G中显示的衬垫板D区域折叠回来到它自身上，围绕燃烧室孔10以便以这种方式产生整体标记为160的基本元件。在后来围绕燃烧室孔10的衬垫板D边缘区域折叠或卷边之前，它已经受到冲压以产生在图2G中显示的横截面轮廓，即包括尺寸极小的发明的线性凸缘162，该凸缘在基本元件的纵向延伸并围绕待完全环形密封的孔。金属基本元件的这样的凸缘的典型尺寸是，宽度约0.3到约0.4毫米，高度约为10微米。这样的凸缘用来提高气缸盖衬垫和邻近的发动机元件密封表面或一些邻近的发动机元件密封表面之间的单位表面压力，理所当然的是，基本元件的每一侧只可以提供一个这样的凸缘，而只有基本元件一侧的一个这样的凸缘是实用的。图2A中显示的涂层104和同样显示在那里的覆盖层106也可制造在基本元件上，以至于当观察完成的气缸盖衬垫时，凸缘或多个凸缘不再可见，在这种情况下，涂层和/或覆盖层的层厚度当然不再是恒定的。

如图2G中所示，基本元件160′能延伸至邻近基本元件160，并同样围绕孔10；在这种情况下，围绕孔10的基本元件160高度不可变形，而是提供了高度剖面，而围绕孔10的基本元件160′高度可变形，没有高度剖面。

图3A到3C用来说明从高度不可变形的基本元件的第一段到根据发明高度可变形的基本元件的第二段的过渡，即基于图2C中所示的基本元件120上。图3A显示了贯穿基本元件120的第一段的横截面，基本元件120高度不可变形，并带有刚硬不变形且宽度相当大的支撑辐板122，和小角度放置且壁厚较小的支撑辐板122a。图3B显示了贯穿基本元件120区域的横截面，该基本元件120区域与图3A中横截面所示的区域邻近。在图3B中所示的区域，图中向右的支撑辐板的壁厚已经明显地小于图3A中的壁厚，为此，图3B中的右手支撑辐板被标记为122′。但是，不但在图3A中，而且在图3B中，右手支撑辐板122和122′分别都仍然与衬垫板D确定的平面几乎呈直角。最后，图3C显示贯穿基本元件120某区域的一段，该区域邻近图3B中所示的区域，其中图3A、3B和3C中所示的三个区域按照该顺序一个接着一个(在基本元件120的纵向上)。在图3C中，标记为122″的右手支撑辐板的壁厚与在图3B中显示的右手支撑辐板122′的壁厚相同，但是右手支撑辐板122″在图3C中以小角度延伸，其结果是提高了基本元件120的高度可变性。在图3A、3B和3C中所示的所有三个区域中，左手支撑辐板122a具有相同的尺寸和相同的方向，这是因为在图3A中所示的区域的抵抗变形的刚度是以右手支撑辐板122的壁厚和方向为基础的。

图4A到4C和图5A到5C以与图3A到3C相同的顺序显示了基本元件的两种另外的实施方式，即各自的基本元件从高度不可变形的段到根据发明高度可变形的段的过渡。在两种实施方式中，基本元件的形状都是所谓的半垫圈。

在图4A中所示的基本元件170的区域中，它高度不可变形，并有宽度或壁厚相对较大的垂直的支撑辐板172；特别地，后者在基本元件170的高度不可变形的第一段过渡到高度可变形的第二段的过程中连续地减少，这从图4B和4C中的支撑辐板172′和172″来看是显然的。支撑辐板的方向在所示的实施方式中维持不变。

图5A到5C说明了基本元件180，支撑辐板182、182′和182″各自的壁厚在沿从高度不可变形的基本元件的段到高度可变形的基本元件的段的过渡中维持不变；另一方面，从垂直的支撑辐板182分别到支撑辐板182′和182″的过渡变得越来越倾斜，这样基本元件180的高度可变形，即在安装气缸盖衬垫的过程中，并有施加负载的情况下，基本元件在那个段或那些段中被压扁，其中，基本元件有图5C所示的横截面。

例如，图2C中所示的横截面还可以这样解释，它以支撑辐板122的形式形成第一基本元件，以支撑辐板122′的形式形成第二基本元件，其中这两个支撑辐板122和122′可根据权利要求2来配置，即围绕待密封的孔但有高度轮廓的高度不可变形的基本元件以支撑辐板122的形式存在，围绕待密封的孔但没有高度轮廓的高度可变形的基本元件以支撑辐板122′的形式存在。

图6中说明了贯穿另外一种实施方式的截面，它可能是沿图1A中线2′-2′的截面，以便燃烧室孔10可以位于图6中所示的衬垫板D的部分向左的位置。第一基本元件200直接与此相邻，该基本元件围绕燃烧室孔10，高度不可变形，而有与密封间隙外形相应的高度轮廓。具有传统全垫圈形状的第二基本元件202围绕燃烧室孔10，高度可变形，而没有高度轮廓，它相对燃烧室孔10形成在衬垫板D上第一基本元件200的径向外侧。和图2A中相同，发明的涂层204和发明的覆盖层206在图6中得到说明，它们不仅在基本元件200上，而且在基本元件202上都提供在衬垫的全部两侧。图6中所示的实施方式还可以更改，以便基本元件202没有涂层或者仅仅覆盖层206用来微密封。因此，图6中所示的实施方式实现了根据权利要求2的发明方案。

需要注意的是，关于图1A，基本元件58在邻近衬垫板D狭窄侧处附近没有必要高度可变形，这是因为气缸盖衬垫上方或下方的邻近那儿的发动件元件的区域在应用中易于受到弯曲变形，通过延伸穿过螺栓孔38和40的螺栓足以解决问题。

在了解发明时，必须记住每个气缸盖衬垫都是为非常特定的发动机构造的，即衬垫工程师知晓发动机元件形状变化发生在组装气缸盖衬垫的过程中和在发动机工作以及紧固螺栓转矩的过程中，其中螺栓用来将衬垫夹住到由发动机制造商预先确定的位置。这使得能够在通过有限元方法计算安装气缸盖衬垫时确定密封间隙外形，并相应地配置和确定气缸盖衬垫的尺寸。另外，在EP-0485693-B1中描述的方法也可用于该目的，根据该方法，模板夹在发动机元件之间，并相应地塑性变形，以便为密封间隙外形制作模型并接着配置衬垫。

本发明已接合气缸盖衬垫加以描述和请求保护。发明的形状和尺寸还可用于其它的扁平衬垫，特别地，可用于与内燃机结合使用的其它衬垫，其中下列应用特别重要：用来在排气歧管和气缸盖之间密封的排气歧管衬垫、用来安装在排气机组中的凸缘衬垫、特别用在卧式发动机气缸体和曲轴箱过渡中的所谓的气缸座衬垫以及用来在气缸套筒的套筒凸缘下方和/或在背向气缸盖的气缸套筒的下端来密封的平衬垫。

Claims (26)

1.一种带有若干孔的气缸盖衬垫，所述孔至少形成燃烧室孔和用于气缸盖螺栓的螺栓孔，该衬垫用来密封密封间隙，该密封间隙受到至少一个发动机组的发动机元件密封表面和一个气缸盖的限制，其特征在于，该气缸盖衬垫至少在一侧有隆起，该隆起形成衬垫密封表面，以封闭形式围绕至少一个孔，以压住至少一个发动机元件密封表面，在安装气缸盖衬垫之前设计该隆起的高度轮廓，以至少近似地对应待密封的密封间隙的外形，其结果是在气缸盖衬垫被夹在发动机元件密封表面之间时，各个燃烧室孔被各自的隆起包围，其中一些隆起由至少一个带有涂层的基本元件形成，所述基本元件的材料选择和其横截面结构以这样的方式来实现，以至于基本元件耐压、抗蠕变，因此在安装气缸盖衬垫和发动机工作的过程中、发生最大负载的情况下，它至少在衬垫密封表面的第一段在高度上不可变形，并且在发动机工作的过程中、气缸盖衬垫和发动机元件密封表面之间发生负载和相对运动的情况下，涂层耐磨损和断裂，

其中在安装气缸盖衬垫和/或发动机工作的过程中、发生最大负载的情况下，至少一个基本元件在至少一个气缸盖密封表面的至少一个第二段在高度上可变形。

2.一种带有若干孔的气缸盖衬垫，所述孔至少形成燃烧室孔和用于气缸盖螺栓的螺栓孔，该衬垫用来密封密封间隙，该密封间隙受到至少一个发动机组的发动机元件密封表面和一个气缸盖的限制，其特征在于，气缸盖衬垫至少在一侧有隆起，该隆起形成衬垫密封表面，以封闭形式围绕至少一个孔，以压住至少一个发动机元件密封表面，在安装气缸盖衬垫之前设计该隆起的高度轮廓，以至少近似地对应待密封的密封间隙的外形，其结果是在气缸盖衬垫被夹在发动机元件密封表面之间时，各个燃烧室孔被各自的隆起包围，其中一些隆起由至少一个带有涂层的基本元件形成，所述基本元件的材料选择和其横截面结构以这样的方式来实现，以至于基本元件耐压、抗蠕变，因此在安装气缸盖衬垫和发动机工作的过程中、发生最大负载的情况下，它至少在衬垫密封表面的第一段在高度上不可变形，并且在发动机工作的过程中、气缸盖衬垫和发动机元件密封表面之间发生负载和相对运动的情况下，涂层耐磨损和断裂，

其中至少两个衬垫密封表面与至少一个孔关联，并以封闭的形式围绕该孔，所述至少两个密封表面的每一个都有一个基本元件以封闭的形式围绕所述孔，其中，

(a)一个所述基本元件耐压、抗蠕变，因此在安装气缸盖衬垫和发动机工作的过程中、发生最大负载的情况下，它在所述孔周围高度不可变形，并提供有所述涂层形成密封表面，其高度轮廓根据密封间隙的外形来确定，和

(b)在安装气缸盖衬垫和发动机工作的过程中、发生最大负载的情况下，另一个所述基本元件在所述孔周围高度可变形。

3.如权利要求1所述的气缸盖衬垫，其中至少在段内为涂层提供覆盖层，该覆盖层可在一个或多个微米范围内变形。

4.如权利要求2所述的气缸盖衬垫，其中至少在段内为涂层提供覆盖层，该覆盖层可在一个或多个微米范围内变形。

5.如权利要求1所述的气缸盖衬垫，其中基本元件的材料是金属材料。

6.如权利要求2所述的气缸盖衬垫，其中基本元件的材料是金属材料。

7.如权利要求1所述的气缸盖衬垫，其中涂层是塑料涂层。

8.如权利要求2所述的气缸盖衬垫，其中涂层是塑料涂层。

9.如权利要求3所述的气缸盖衬垫，其中覆盖层是塑料覆盖层。

10.如权利要求4所述的气缸盖衬垫，其中覆盖层是塑料覆盖层。

11.如权利要求1所述的气缸盖衬垫，其中涂层包括这样的材料，以至于在安装气缸盖衬垫和发动机工作的过程中、发生最大负载的情况下，涂层至少基本上耐压、抗蠕变。

12.如权利要求2所述的气缸盖衬垫，其中涂层包括这样的材料，以至于在安装气缸盖衬垫和发动机工作的过程中、发生最大负载的情况下，涂层至少基本上耐压、抗蠕变。

13.如权利要求1所述的气缸盖衬垫，其中涂层包括这样的材料，在发动机工作的过程中气缸盖衬垫和发动机元件密封表面之间发生滑动的情况下，衬垫密封表面和发动机元件密封表面之间的滑动摩擦小于基本元件直接接触发动机元件密封表面时的滑动摩擦。

14.如权利要求2所述的气缸盖衬垫，其中涂层包括这样的材料，在发动机工作的过程中气缸盖衬垫和发动机元件密封表面之间发生滑动的情况下，衬垫密封表面和发动机元件密封表面之间的滑动摩擦小于基本元件直接接触发动机元件密封表面时的滑动摩擦。

15.如权利要求1所述的气缸盖衬垫，其中气缸盖衬垫在隆起表面上提供的涂层的硬度比其朝向基本元件的一侧涂层的硬度小。

16.如权利要求2所述的气缸盖衬垫，其中气缸盖衬垫在隆起表面上提供的涂层的硬度比其朝向基本元件的一侧涂层的硬度小。

17.如权利要求1所述的气缸盖衬垫，其中基本元件在至少一个螺栓孔附近高度可变。

18.如权利要求1所述的气缸盖衬垫，其中围绕燃烧室孔的衬垫密封表面的至少一个基本元件耐压、抗蠕变，因此在安装气缸盖衬垫和发动机工作的过程中、发生最大负载的情况下，它在燃烧室孔周围高度不可变。

19.如权利要求1所述的气缸盖衬垫，该气缸盖衬垫带有一个开口，该开口与发动机的传动链壳体和在所述开口边缘附近延伸的衬垫密封表面关联，其中与所述衬垫密封表面关联的基本元件至少在段上高度可变。

20.如权利要求1所述的气缸盖衬垫，其中带有涂层的基本元件的高度轮廓与由所述基本元件具有的三维衬垫密封表面的高度轮廓相应。

21.如权利要求2所述的气缸盖衬垫，其中带有涂层的基本元件的高度轮廓与由所述基本元件具有的三维衬垫密封表面的高度轮廓相应。

22.如权利要求1所述的气缸盖衬垫，其中涂层的层厚根据三维衬垫密封表面的高度轮廓而变化。

23.如权利要求2所述的气缸盖衬垫，其中涂层的层厚根据三维衬垫密封表面的高度轮廓而变化。

24.如权利要求1所述的气缸盖衬垫，其中衬垫密封表面近似为带状或线形。

25.如权利要求2所述的气缸盖衬垫，其中衬垫密封表面近似为带状或线形。

26.如权利要求1所述的气缸盖衬垫，其中在安装气缸盖衬垫和/或发动机工作的过程中，在发动机元件密封表面的形状发生不可逆变化的地方，至少一个基本元件高度可变形。

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