CN210714874U - 一种气缸垫片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气缸垫片，包括彼此镜像成形的上功能层和下功能层、以及夹设在上功能层和下功能层之间的距离层；上功能层沿气缸口周向设置有第一弹性波纹，第一弹性波纹的内边缘与气缸口的边缘之间设有间隔；下功能层上设有与第一弹性波纹位置对应的第二弹性波纹,第二弹性波纹的内边缘与气缸口的边缘之间设有间隔；第一弹性波纹向距离层的上侧面内凹形成；第二弹性波纹向距离层的下侧面内凹形成；限位层位于上功能层和下功能层之间，且限位层对应地设置在间隔处；限位层为变高度结构，沿气缸口周向的厚度是变化的。本实用新型通过改变传统限位层采用一个固定高度，气缸垫片水平受力均匀，具有减小磨损，增加密封性能的优点。

Description

一种气缸垫片

技术领域

本实用新型涉及涉及汽车零部件领域，尤其涉及一种气缸垫片。

背景技术

众所周知，气缸垫片是用来连接气缸盖与气缸体的重要零部件，气缸垫片需可靠密封高温燃气的气密功能和用来密封润滑油及冷却液的液体密封功能，气缸垫片的优劣直接影响发动机的性能。

随着发动机性能的提升，传统两层结构的气缸垫片已经不能满足发动机的发动机台架试验及整车路试要求，通常使用具有多个层的静态气缸垫片。如授权公告号为如授权公告号为CN20510113U，申请日为2015年10月26日，名称为《一种发动机汽缸垫》的中国实用新型专利。一般至少有两个层是功能层，该功能层具有在缸口附近用于建立气密和液密密封的密封波纹。两个功能层中间的是用于压缩功能层的密封波纹的距离层。

上述的三层的气缸垫片能提供更大的密封性，能补偿的缸盖变形更大，保证发动机密封。但是经过长期使用发现，这种非完全平板结构的多层气缸垫片，在波纹附近会有磨损的现象发生。一方面在气缸垫片上与发动机进气侧相对的一面磨损明显比与发动机排气侧相对的一面磨损明显；另一方面因为在密封波纹外侧要开有冷却水孔、润滑油孔、螺栓孔等各种孔，实际设计气缸垫片时不是对称受力；气缸垫片受力不均匀，最后造成气缸垫片的密封或磨损也并不是均匀的。气缸垫片经过台架试验验证后，排气侧位置部分波纹磨损严重，虽然试验通过了，但是长时间工作此位置波纹有密封失效风险，影响气缸垫片使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种增加水平受力均匀程度、减少磨损、增加密封性的气缸垫片。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型公开的气缸垫片，包括：包括彼此镜像成形的上功能层和下功能层、以及夹设在所述上功能层和所述下功能层之间的距离层；

所述气缸垫片上设有贯通的气缸口；

所述上功能层沿所述气缸口周向设置有第一弹性波纹，所述下功能层上设有与所述第一弹性波纹位置对应的第二弹性波纹；所述第一弹性波纹的内边缘与所述第二弹性波纹的内边缘均与所述气缸口的边缘之间设有对应间隔；

所述第一弹性波纹向所述距离层的上侧面内凹形成；所述第二弹性波纹向所述距离层的下侧面内凹形成；

限位层位于所述上功能层和所述下功能层之间，且所述限位层对应地设置在所述间隔处；所述限位层为变高度结构，沿所述气缸口周向的厚度是变化的；所述气缸垫片容易变形区域的对应限位层的高度高于所述气缸垫片不容易变形区域的对应限位层的高度。

进一步的，所述限位层沿所述气缸口周向至少分为第一限位分区和第二限位分区；

所述第一限位分区的高度固定，所述第二限位分区高度固定，同时所述第一限位分区的高度与所述第二限位分区高度不同。

进一步的，所述距离层上开设有多个第一水孔,所述第一水孔与气缸体和气缸盖的冷却水道位置对应、且尺寸对应；

所述上功能层和所述下功能层设均有彼此相同的位置和尺寸的第二水孔；所述第二水孔和所述第一水孔形成贯通所述气缸垫片的水道，且所述第一水孔的截面投影大于所述第二水孔的截面投影。

进一步的，所述限位层固定于所述距离层的上侧面。

进一步的，所述上功能层在所述第一弹性波纹的外侧设有第一弹性部，所述下功能层在所述第二弹性波纹的外侧设有第二弹性部，所述第一弹性部和第二弹性部彼此镜像成形，相对水平面倾斜设置，朝向限位层一侧的开口大于远离限位层一侧的开口。

在上述技术方案中，本实用新型提供的气缸垫片，具有以下有益效果：通过变厚度的限位层，结合了气缸垫片在气缸口附近的布置各种液体孔和布置螺栓的情况，考虑了气缸垫片并不是受到完全对称的力的情况。在气缸口周围形成了均匀的密封力，使气缸垫片在气缸口附近的磨损程度接近一致，避免了某个点严重破坏的情况，延长了气缸垫片的使用寿命。限位层在实际使用中可以弥补结合面的变形，增强整个气缸口区域的回弹性能和跟随结合面复杂变形的能力，提高气缸垫片对不规则的密封表面的密封性能，增强了气缸垫片的耐久性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是气缸破坏过程结构示意图；

图2是本实用新型的气缸垫片俯视结构示意图；

图3是本实用新型的气缸垫片截面结构示意图；

图4是本实用新型的非功能层的俯视结构示意图；

图5是本实用新型公开的实施例一的结构示意图；

图6是本实用新型公开的实施例二的结构示意图；

图7是本实用新型公开的实施例三的结构示意图。

附图标记说明：

1、距离层；2、上功能层；3、下功能层；4、限位层；5、气缸口；6、第一水孔；7、第二水孔；20、第一弹性波纹；30、第二弹性波纹；41、第一限位分区；42、第二限位分区；43、第三限位分区；211、上平坦部；212、上倾斜部；213、上尾部；311、下平坦部；312、下倾斜部；313、下尾部。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

参见图1-7所示，本实用新型的气缸垫片，包括：形状上彼此镜像成形的上功能层2和下功能层3、以及夹设在上功能层1和下功能层3之间的距离层1；

气缸垫片上设有贯通的气缸口5，用以形成燃烧腔室；

上功能层2沿气缸口5周向设置有第一弹性波纹20，下功能层3上设有与第一弹性波纹20位置对应的第二弹性波纹30。在气缸口径向上，第一弹性波纹20的内边缘与第二弹性波纹30的内边缘均与气缸口5的边缘之间设有对应间隔，也就是有一定距离；

第一弹性波纹20向距离层1的上侧面内凹形成；第二弹性波纹30向距离层1 的下侧面内凹形成；

限位层4位于上功能层2和下功能层3之间，且限位层4对应地设置在间隔处；限位层4为变高度结构，沿气缸口5周向的厚度是变化的；气缸垫片容易变形区域的限位层的对应高度高于气缸垫片不容易变形区域的限位层对应区域的高度。

参见图2和图3，具体的，为了保证气缸口5处的密封，一般围绕气缸口5附近需要放置多层气缸垫片。本实用新型的气缸垫片从上到下依次为上功能层2、限位层4、距离层1、及下功能层3。其中限位层4的宽度明显小于上功能层2、距离层1、及下功能层3宽度。

上功能层2在气缸口5周围设有第一弹性波纹20，第一弹性波纹20是一个环形凹槽；第一弹性波纹20与第二弹性波纹30尺寸相同且呈上下对称设置。第一弹性波纹20的凹槽开口朝上，第二弹性波纹30的凹槽开口朝下，第一弹性波纹 20和第二弹性波纹30组成了一对密封气缸口5的密封波纹。

而限位层4置于气缸口5外边缘和第一弹性波纹20与第二弹性波纹30内边缘之间。当气缸垫片上开设的气缸口5为独立气缸口结构，也就是气缸口5数量一个时，或多个但互相之间不相通的时，限位层4呈圆环状，数量与气缸口5的数量对应。当气缸垫片上开设的气缸口5为整体式结构，即气缸口5数量为多个，限位层4可以呈不规则环状，其内部空心孔为整体上与多个气缸口5连通后形成的大孔形状类似。本领域的技术人员应该想到也可以在独立气缸口结构或整体式结构周围分离式地设置限位层4结构，即限位层4不是一个整体环状，而是分成几段，每段间隔的布置在气缸口5周围。

限位层4，有效地改善了第一弹性波纹20和第二弹性波纹30在装机过程中基本被完全压紧的问题，提升上功能层2和下功能层3的回弹性能，增强密封燃烧室的能力；并可以通过减小限位层4的面积，降低气缸口5周围的第一弹性波纹20和第二弹性波纹30受力，从而增大了气缸垫片外围的水孔、回油孔、进油孔周围的密封力，总体上提高了发动机汽缸垫片的密封性能。

参见图4，可以根据气缸垫片的台架试验，确定气缸垫片容易受爆发压力而易变形产生磨损的区域，或选择性的根据气缸垫片上螺栓的分布、各种液压孔的布置等情况来通过调整限位层4的厚度，实现在气缸口5周围形成均匀的密封力的技术效果。螺栓轴力小、刚性差，气缸垫片容易变形的地方，限位层4可以比较高，相反螺栓轴力大、气缸垫片不容易变形的地方，限位层4可以比较低。发动机不同工况运转时，在气缸盖与气缸体的结合面会产生变形，通过调整限位层4在气缸口周围的厚度不同可以在实际使用中可以弥补结合面的变形，增强整个气缸口区域的回弹性能和跟随结合面复杂变形的能力，提高气缸垫片对不规则、不对称的密封表面的密封性能，增强了气缸垫片的耐久性能。能够适用于爆发压力要求较高的发动机，性能可靠，实用寿命长。

示意性的，例如图2中气缸垫片的下半部对应发动机的进气侧，气缸垫片变形比较严重，限位层4对应的下半部分区域高度可以比较大；气缸垫片的上半部对应发动机的进气侧，气缸垫片变形小，限位层4对应的下半部分区域可以比对应的上半部分厚0.01mm至0.05mm，达到气缸垫片的整体变形能力一致的效果。

限位层4沿气缸口5周向至少分为第一限位分区41和第二限位分区42；

第一限位分区41的高度固定，第二限位分区42高度固定，第一限位分区41 的高度与第二限位分区42高度不同。

具体的结构可以参见图4，可以先根据真实的试验或仿真模拟设计，得到气缸垫片在气缸口5周围的磨损情况，然后以气缸口5的圆心为中心，沿气缸口5的圆周，将限位层4分成多个限位分区，调整每个区限位层4的高度。图4上的阴影部分厚度为0.15mm,空白部分厚度为0.13mm，斜线部分厚度为0.14mm。图4显示了其中一个圆环型限位层4被依次分成了按图4示意的从气缸口圆周30°到 70°、厚度为0.15mm的第一限位分区41,从70°到110°、厚度为0.14mm的的第二限位分区42,从110°到150°、厚度为0.15mm的的第三限位分区43和其他限位分区。限位层4上的厚度并不是固定不变的。未改进之前，限位层4的高度都一致，为0.15mm。但距离层1上在第一限位分区41和第三限位分区43的外周对应有俩个第一水孔6，水孔6降低了气缸口5周围的气缸垫片的整体水平强度，而第二限位分区42外周对应的距离层1的面积比较大，相比比较“硬”。通过将第二限位分区42的厚度改为0.14mm，将距离层1上第二限位分区42外周对应的区域变“软”。达到了气缸垫片整体的水平强度趋于均匀的效果，气缸垫片相对于气缸盖和气缸体的运动相一致，增强了密封波纹的跟随性。

优选的，限位层4固定于距离层1的上侧面，生产工艺的可制造性提高。

距离层1上开设有多个第一水孔6,第一水孔6与气缸体和气缸盖的冷却水道位置对应、且尺寸对应；

上功能层2和下功能层3设均有相同位置和尺寸的第二水孔7；第二水孔7和第一水孔6形成贯通气缸垫片的水道，且第一水孔6的截面投影大于第二水孔7的截面投影。

具体的，如图2所示，气缸垫片上气缸口的排气侧有5个第一水孔6，用来冷却气缸燃烧室，气缸体和气缸盖都有位置和尺寸都对应第一水孔6的5个冷却水通道。现有技术中，上功能层2和下功能层3也会有对应第一水孔6的5个冷却水孔。本实用新型对上功能层2和下功能层3的冷却水孔进行了改进，增加了水孔面积。但没有对距离层1上的第一水孔进行改进，这是因为单位发动机冷却水孔还是需要保证水流量的，所以在垫片距离层1上保留有冷却水冷，保证水流量没有变化。

将上功能层2和下功能层3的五个水孔改进，增强第一弹性波纹20和第二弹性波纹30组成的密封波纹的跟随性。以每个气缸的中心连线为分界线，垫片下方对应发动机的排气侧，密封波纹更容易磨损，所以只对垫片下方的位置进行了冷却水孔的改进。本领域技术人员可以想到的，也可以对气缸垫片上方、对应发动机进气侧按需进行改进；还可以对其他液压孔进行类似结构改进。

实施例一：参见图5，上功能层2和下功能层3在燃烧室周边有用来密封燃烧室的第一弹性波纹20和第二一弹性波纹30，为了减小波纹的磨损，在保证气缸垫片的强度的前提下，在上功能层2和下功能层3上都只有一个第二水孔7，也就是把现有技术中与距离层1上5个单独的水孔相对应的5个水孔连接在一起，降低波纹水平强度，让波纹随着气缸体和气缸盖变形。

实施例二：参见图6，与实施例一不同的是，上功能层2和下功能层3上仍然布置了5个单独的第二水孔7，但至少有一个第二水孔7的开口截面尺寸大于与其相对应的第一水孔6的截面尺寸，也就是将功能层上5个单独的第二水孔7中至少一个孔的面积进行扩大。

实施例三：参见图7，与实施例一不同的是，原本在上功能层2和下功能层3 上都设有5个与第一水孔6对应的第二水孔7，改进为其中有俩个、三个、四个第二水孔7进行连通、合并为一个第二水孔7，改进后第二水孔7的开口截面尺寸大于与其相对应的第一水孔6的截面尺寸。

这样改进的原因是，参见图1，分析磨损不均匀的原因，气缸盖和气缸体的运动与气缸垫片磨损有关，由爆压力引起的气缸盖变形，由爆压力引起的气缸体变形。减少气缸周围，气缸盖和气缸体相对气缸垫片的相对运动，增强第一弹性波纹和第二弹性波纹与气缸盖和气缸体的跟随性。

保证气缸孔波纹密封力的情况下，减小气缸垫片水平方向的强度。密封波纹与5个冷却水孔连接处位置越宽，它强度比较高。尽量在保证气缸口密封的情况下，冷却水孔和气缸口之间间隔越窄越好，水平方向强度降低。气缸垫片整体会随着这个气缸体和气缸盖变形，随着变形蠕动。避免气缸垫片和气缸体、气缸盖之间有相对位移，有相对位移会产生磨损。

与现有的气缸垫片相比的一优点是，通过将水孔的开孔面积增大，减小气缸口密封波纹位置的水平方向的强度。发动机工作时候，气缸口位置就会有外变形。变形就会有水平方向的位移，也就是气缸垫片和气缸、气体缸盖之间存在相对水平位移，进而互相产生摩擦，一点一点的把这个气缸垫片造成部位有磨损。如果气缸垫片水平强度低一些，随着变形波动，气缸垫片和气缸体、气缸盖之间不存在相对的位移，可以看成一体，增强了密封波纹的跟随性。

与现有的气缸垫片相比的另一优点是，本实用新型提供的气缸垫片在上功能层2和下功能层3错位时第二水孔7有效面积始终保持设计的大小、不会造成第一水孔6和第二水孔7形成的水道有效面积变小，从而解决了现有的上功能层 2和下功能层3错位时造成水孔变形影响水流量，导致气缸装机后水流量与最初设计流量不符的技术问题。

上功能层2在第一弹性波纹20的外侧设有第一弹性部，下功能层3在第二弹性波纹30的外侧设有第二弹性部，第一弹性部和第二弹性部彼此镜像成形，相对水平面倾斜设置，朝向限位层4一侧的开口大于远离限位层4一侧的开口。

具体的，上功能层2在第一弹性波纹20的外侧设有上平坦部211，在上平坦部211的外边缘倾斜向下延伸有上倾斜部212，从上倾斜部212外端设有平坦的上尾部213；对应的下功能层3在第二弹性波纹30的外侧设有下平坦部311，在下平坦部311的外边缘倾斜向上延伸有下倾斜部312，从下倾斜部312外端设有平坦的下尾部313。上倾斜部212和下倾斜部312形成了朝向限位层4一侧的开口大于远离限位层4一侧的开口的结构。上平坦部211、上倾斜部212、上尾部213形成了第一弹性部；下平坦部311、下倾斜部312、下尾部313形成了第二弹性部。

使用时，当气缸发生振动，以上功能层为例，上尾部213在上倾斜部212的带动下发生沿轴向的往复运动，以使上尾部213始终与气缸盖安装面抵接，实现动态密封作用。下功能层的作用类似，以使下尾部313始终与气缸体安装面抵接，实现动态密封作用。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (5)

1.一种气缸垫片，其特征在于，包括彼此镜像成形的上功能层(2)和下功能层(3)、以及设在所述上功能层(2)和所述下功能层(3)之间的距离层(1)；

所述气缸垫片上设有贯通的气缸口(5)；

所述上功能层(2)沿所述气缸口(5)周向设置有第一弹性波纹(20)，所述下功能层(3)设有与所述第一弹性波纹(20)位置对应的第二弹性波纹(30)；沿所述气缸口(5)的径向上，所述第一弹性波纹(20)的内边缘与所述第二弹性波纹(30)的内边缘均与所述气缸口(5)的边缘之间设有对应间隔；

所述第一弹性波纹(20)向所述距离层(1)的上侧面内凹形成；所述第二弹性波纹(30)向所述距离层(1)的下侧面内凹形成；

限位层(4)位于所述上功能层(2)和所述下功能层(3)之间，且所述限位层(4)对应地设置在所述间隔处；所述限位层(4)为变高度结构，沿所述气缸口(5)周向的厚度是变化的；所述气缸垫片容易变形区域的对应所述限位层(4)区域的高度高于所述气缸垫片不容易变形区域的对应所述限位层(4)区域的高度。

2.根据权利要求1所述的一种气缸垫片，其特征在于，所述限位层(4)沿所述气缸口(5)周向至少分为第一限位分区(41)和第二限位分区(42)；

所述第一限位分区(41)的高度固定，所述第二限位分区(42)高度固定，同时所述第一限位分区(41)的高度与所述第二限位分区(42)高度不同。

3.根据权利要求2所述的一种气缸垫片，其特征在于，所述距离层(1)上开设有多个第一水孔(6),所述气缸垫片与气缸体、气缸盖配合使用，所述第一水孔(6)与所述气缸体和所述气缸盖的冷却水道位置对应、且尺寸对应；

所述上功能层(2)和所述下功能层(3)设均有彼此相同的位置和尺寸的第二水孔(7)；所述第二水孔(7)与所述第一水孔(6)形成贯通所述气缸垫片的水道，且所述第一水孔(6)的截面投影大于所述第二水孔(7)的截面投影。

4.根据权利要求1所述的一种气缸垫片，其特征在于，所述限位层(4)固定于所述距离层(1)的上侧面。

5.根据权利要求1所述的一种气缸垫片，其特征在于，所述上功能层(2)在所述第一弹性波纹(20)的外侧设有第一弹性部，所述下功能层(3)在所述第二弹性波纹(30)的外侧设有第二弹性部，所述第一弹性部(21)和第二弹性部彼此镜像成形、相对水平面倾斜设置，朝向限位层(4)一侧的开口大于远离限位层(4)一侧的开口。

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