压缩机头部及用于压缩机头部的垫圈的制作方法

本发明涉及一种压缩机头部。其发现特定应用连同包括垫圈，并且将具体参照该垫圈描述。然而，将认识到的是，本发明也服从于其它应用。

背景技术：

重型车辆通常包括用于生成压缩气体以运行车辆上的系统构件(例如，空气制动器)的压缩机。汽缸盖中的压缩空气可产生相当大量的热，其如果热传递至车辆上的其它构件(例如，空气干燥器)，则可认为是过量的。例如，常见的是，压缩空气在用于其它车辆系统(如空气制动器)中之前排放至空气干燥器，用于调节压缩空气。从压缩机头部排放的压缩空气可加热到用于空气干燥器的合乎需要的温度以上。此外，热趋于降低汽缸盖和其中的零件的使用寿命。例如，汽缸盖中的垫圈和密封件趋于在暴露于热时更迅速地退化。因此，减少汽缸盖中的热可延长汽缸盖和压缩空气排放至其的其它构件的寿命。

一些汽缸盖组件由两个匹配的半部构成。用于改进热传递和降低此类气缸盖组件的排放空气温度的一种已知方法在于使用使汽缸盖组件的整个宽度和长度延长的分隔板作为空气挡板，以使穿过头部的排放空气速度加倍。该设计需要两个垫圈的使用，以允许将上汽缸盖半部和下汽缸盖半部密封至空气挡板。因为空气挡板还为垫圈密封表面，所以空气挡板的表面平整度和表面光洁度控制成减少空气和冷却剂泄漏。受控的平整度和表面光洁度连同分隔挡板的大小有助于其费用。此外，多个垫圈的使用趋于通过冷却剂或空气泄漏引起附加的保修问题，因为更多垫圈给予密封故障的更多机会。

本发明提供新且改进的压缩机头部和垫圈以及制造它们的方法。

技术实现要素：

在一个实施例中，一种压缩机头部包括上部、下部、空气挡板以及上部与下部之间的垫圈。垫圈包括在压缩机头部的上内匹配部分和下内匹配部分之间并且大致勾画它们的内周边部分。垫圈还包括在压缩机头部的上外匹配部分和下外匹配部分之间并且大致勾画它们的外周边部分。凸片从内周边部分朝向压缩机头部中的第一体积延伸。凸片与压缩机头部的上凸缘和下凸缘协作，以减小空气挡板在上部与下部之间的振动。

附图说明

在并入在说明书中并且构成其一部分的附图中，示出了本发明的实施例，其与上面给出的本发明的大体描述和下面给出的详细描述一起用于例示本发明的实施例。

图1示出根据示出本发明的原理的设备的一个实施例的压缩机头部的透视图；

图2示出根据示出本发明的原理的设备的一个实施例的压缩机头部的分解表示；

图3示出根据示出本发明的原理的设备的一个实施例的压缩机头部的顶部部分的仰视图；

图4示出根据示出本发明的原理的设备的一个实施例的压缩机头部的底部部分的俯视图；

图5示出根据示出本发明的原理的设备的一个实施例的压缩机头部的底部部分和挡板的俯视图；

图6示出根据示出本发明的原理的设备的一个实施例的压缩机头部的底部部分、挡板以及垫圈的俯视图；

图7示出根据示出本发明的原理的设备的一个实施例的垫圈的凸起；

图8为根据示出本发明的原理的一个实施例的制造压缩机头部的示例性方法；并且

图9为根据示出本发明的原理的一个实施例的流体穿过压缩机头部的第二体积的示例性方法。

具体实施方式

参照图1和图2，示例性压缩机头部10的简化分解图根据本发明的一个实施例示出。压缩机头部10包括上部分12(例如，上部)和下部分14(例如，下部)。密封装置16(例如，垫圈)定位在压缩机头部10的上部分12和下部分14之间。挡板20(例如，空气挡板)也定位在压缩机头部10的上部分12和下部分14之间。在示出的实施例中，挡板20在压缩机头部10的垫圈16和下部分14之间。

参照图3，上部分12包括第一体积24的上部分22和第二体积30的上部分26。

上内匹配部分32(上内架)限定第一体积24的上部分22和第二体积30的上部分26的部分。上外匹配部分34(上外架)也限定第一体积24的上部分22和第二体积30的上部分26的部分。上外匹配部分34接近于上部分12的上外周边36。

至少一个上凸缘40延伸到第一体积24的上部分22中。在示出的实施例中，至少一个上凸缘40包括十四个(14个)上凸缘401,402,403,404,405,406,407,408,409,4010,4011,4012,4013,4014(统称为40)。上凸缘401-11沿着上内匹配部分32定位，并且上凸缘4012-14沿着上外匹配部分34定位。

参照图4，下部分14包括第一体积24的下部分42和第二体积30的下部分44。

下内匹配部分46(下内架)限定第一体积24的下部分42和第二体积30的下部分44的部分。下外匹配部分50(下外架)也限定第一体积24的下部分42和第二体积30的下部分44的部分。下外匹配部分50接近于下部分14的下外周边52。

至少一个下凸缘54延伸到第一体积24的下部分42中。在示出的实施例中，至少一个下凸缘54包括十四个(14个)下凸缘541,542,543,544,545,546,547,548,549,5410,5411,5412,5413,5414(统称为54)。下凸缘541-11沿着下内匹配部分46定位，并且下凸缘5412-14沿着下外匹配部分50定位。

在一个实施例中，下凸缘54中的各个与上凸缘40中的相应的一个大致对准。换言之，当压缩机头部10的下部分14与压缩机头部10的上部分12大致对准时，下凸缘54的相应下部面56与上凸缘40的相应上部面60大致对准。为了易于图示，仅示出下部面561和上部面601。

参照图5中示出的实施例，挡板20为相对u形的薄金属件，其在垫圈16(见图6)安装之前配合在下凸缘54(在图5中示为虚线)上。然而，设想出的是，挡板20可实质上为遵循第二体积30的形状的任何形状。例如，代替u形，还设想出的是，挡板20可为长方形和/或矩形形状。挡板20用于增大穿过压缩机头部10的排放空气速度，以改进冷却。

参照图6，垫圈16定位在挡板20的顶部上。示出的挡板20不需要附加组装步骤来将挡板20紧固于压缩机头部10的下部分14(见图1)。相反地，如下面更详细论述的，空气挡板20由垫圈16的至少一个凸片66、上凸缘40(见图3)以及下凸缘54(见图4)保持就位。

垫圈16包括内周边部分62和外周边部分64。在一个实施例中，垫圈16为橡胶涂覆钢材。橡胶涂层提供密封表面，而钢材提供强度。

参照图2,3和6，当组装时，内周边部分62在压缩机头部10的上内匹配部分32和下内匹配部分46之间。此外，内周边部分62大致勾画压缩机头部10的上内匹配部分32和下内匹配部分46。换言之，内周边部分62大致遵循由上内匹配部分32和下内匹配部分46两者限定的路径。由于垫圈16用作密封装置，故内周边部分62提供压缩机头部10的上内匹配部分32和下内匹配部分46之间的密封。因此，垫圈16的内周边部分62沿着由压缩机头部10的上内匹配部分32和下内匹配部分46两者限定的路径提供第一体积24与第二体积30之间的密封。

外周边部分64在压缩机头部10的上外匹配部分34和下外匹配部分50之间。此外，外周边部分64大致勾画压缩机头部10的上外匹配部分34和下外匹配部分50。换言之，外周边部分64大致遵循由上外匹配部分34和下外匹配部分50两者限定的路径。由于垫圈16用作密封装置，故外周边部分64提供压缩机头部10的上外匹配部分34和下外匹配部分50之间的密封。因此，垫圈16的外周边部分64沿着由压缩机头部10的上外匹配部分34和下外匹配部分50两者限定的路径提供第二体积30与大气之间的密封。垫圈16还提供上部分12的上外周边36与下部分14的下外周边52之间的密封。

至少一个凸片66从垫圈16的内周边部分62朝向第一体积24延伸(例如，到其中)。在示出的实施例中，垫圈16包括十四个(14个)凸片661,662,663,664,665,666,667,668,669,6610,6611,6612,6613,6614(统称为66)。当上部分12与下部分14对准时，至少一个凸片66与至少一个上凸缘40的相应面60和至少一个下凸缘54的相应面56两者大致对准。例如，当上部分12与下部分14对准时，凸片661与至少一个上凸缘401的相应面601和至少一个下凸缘541的相应面561两者大致对准。

参照图6和图7，相应凸起70(例如，珠)包括在凸片66中的至少一个上。尽管凸片66中的各个包括凸起70中的相应一个，但凸起中的仅一个701(见图6)为了易于图示而示出。至少一个凸起701沿如下方向延伸(突出)，使得凸起70的顶部72沿着大体上垂直于大致平行于相应凸片66的面76(平面)的凸起轴线74(平面)。换言之，当压缩机头部10的上部分12和下部分14匹配地组装和装固在一起时，至少一个凸起70朝向至少一个上凸缘40的相应面60和至少一个下凸缘54的相应面56中的至少一个延伸。在示出的实施例中，至少一个凸起701朝向至少一个上凸缘401的面601延伸。凸起70的长度(周长)还可修改成帮助振动阻尼。

至少一个凸起701沿着凸起轴线74的高度791(例如，原始高度)基于待施加在挡板20上的最大预期力。在一个实施例中，当压缩机头部10的上部分12和下部分14匹配地组装和装固在一起时，考虑到距离801、间隙811和/或厚度831的相应公差，沿着凸起轴线74的原始高度791为至少一个上凸缘401的相应面601与至少一个下凸缘541的相应面561之间的距离801(加上最大可能的间隙811，以及减去挡板20的厚度831)的大约1/3。

参照图2,3,6和7，在压缩机头部10组装时，上部分12和下部分14匹配地装固在一起，以使至少一个上凸缘40的相应面60和至少一个下凸缘54的相应面56对准。垫圈16定位在上部分12与下部分14之间。此外，如以上提到的，挡板20在下部分14的下凸缘54与垫圈16之间。当压缩机头部10的上部分12和下部分14对准并且朝向彼此推进，其中垫圈16和挡板20在其间时，挡板20和至少一个下凸缘54的相应面56摩擦地接合并且使相应的至少一个凸起70至少部分地变平。在一个实施例中，至少一个凸起70变平成变平的高度，其为挡板20与至少一个下凸缘54之间的原始高度的大约1/3。

至少一个变平的凸起70不延伸到第一体积24中。更具体而言，至少一个变平的凸起70不延伸超过至少一个上凸缘40的相应面60和至少一个下凸缘54的相应面56的边缘。换言之，由至少一个部分变平的凸起70覆盖的表面面积小于至少一个上凸缘40的相应面60的表面面积；并且由至少部分变平的凸起70覆盖的表面面积小于至少一个下凸缘54的相应面56的表面面积。

至少一个凸片66与至少一个下凸缘54的面56和挡板20协作，以减小挡板20在压缩机头部10的上部分12和下部分14之间的振动。在一个实施例中，至少一个凸片66的凸起70与至少一个下凸缘54和挡板20的协作起作用以将挡板20摩擦地装固在上部分12与下部分14之间，以在空气流动穿过压缩机头部10的第一体积24时减小振动。在示出的实施例中，至少一个凸起70和垫圈16的至少一个凸片66用作用以减小挡板20在压缩机头部10的上部分12和下部分14之间的振动的器件。在示出的实施例中，用以减小挡板20在压缩机头部10的上部分12和下部分14之间的振动的器件与垫圈16的内周边部分62集成。此外，至少一个凸起70和垫圈16的至少一个凸片66用作挡板20的振动减小部件。用以减小挡板的振动的其它器件可为垫圈中的连续珠、除了垫圈之外的弹簧加载机构，用以与挡板匹配的上头部上的凸起等。

参照图3,4和6，在一个实施例中，垫圈16的腹板部分82设在压缩机头部10的第二体积30的至少一部分中。腹板部分82将邻近压缩机头部10的入口端口84的第二体积30的至少一部分分开。在示出的实施例中，入口端口84包括在头部10的下部分14中。壁85将第二体积30的下部分44分别分离成两个(2个)流体独立的第一下区段44a和第二下区段44b。更具体而言，当垫圈16定位在压缩机头部10的下部分14上(见图6)时，壁85与腹板部分82协作，以大致防止流体在第二体积30的第一下区段44a和第二下区段44b之间连通。注意的是，流体由第二体积30的第一下区段44a和第二下区段44b中的支承结构86自由地流动。因此，在壁85起作用以大致阻挡流体在第二体积30的第一下区段44a和第二下区段44b之间连通时，第二体积30的第二下区段44b中的支承结构86允许流体在第二体积30的第二下区段44b内自由地移动。

因为腹板部分82与壁85的协作，所以进入压缩机头部10的下部分14中的入口端口84的流体(例如，冷却剂和/或水)最初在压缩机头部10的下部分14中维持在第二体积30的第一下区段44a中。更具体而言，进入入口端口84的流体由壁85和腹板部分82中的至少一个引导，以沿着第二体积30的第一下区段44a中的路径88流动。在到达垫圈16的内周边部分62和外周边部分64之间的垫圈16中的第一开口90时，流体穿过第一开口90并且到第二体积30的上部分26中。一旦在第二体积30的上部分26中，则流体沿着腹板部分82沿着第二体积30的上部分26中的路径92行进。在流体到达腹板部分82的端部并且越过第二体积30的下区段44中的壁85之后，流体到达垫圈16的内周边部分62和外周边部分64之间的垫圈16中的第二开口94。在到达垫圈16中的第二开口94时，流体继续在第二体积30的上部分26中自由地流动，并且还在第二体积30的第二下区段44b中自由流动。在该点处，由于流体可在第二体积30的上部分26与第二体积30的第二下区段44b之间自由地经过(例如，混合)，故流体示为遵循第二体积30的上部分26和第二体积30的第二下区段44b中的路径96。流体沿着路径96流动，直到到达压缩机头部10的流体出口端口97。流体可经由流体出口端口97离开压缩机头部10。将理解的是，内周边部分62与外周边部分64之间的垫圈支承结构98不显著地延伸到第二体积30的上部分26或第二体积30的第二下区段44b中，并且因此，不阻塞沿着路径96流动的流体。

由于压缩机头部10典型地在升高的温度(例如，＞~300^of)处，故将压缩机头部10的下部分14中的流体(例如，冷却剂和/或水)维持达至少腹板部分82的长度，并且接着将压缩机头部10的上部分12中的流体维持达至少腹板部分82的长度有助于防止流体(例如，冷却剂和/或水)蒸发(例如，烧除)。更具体而言，如果流体(例如，冷却剂和/或水)进入压缩机头部10并且触碰压缩机头部10的内侧壁(为大致干燥的)，则流体(例如，冷却剂和/或水)可蒸发。将腹板部分82设成邻近入口端口84最初将流体(例如，冷却剂和/或水)约束(例如，维持)在较小的体积(例如，与整个第二体积30相对的第二体积30的第一下区段44a，以及接着与整个第二体积30相对的沿着腹板部分82的第二体积30的上部分26)中，以有助于避免干燥区域形成在压缩机头部10的第二体积30的内壁上，并且此外，以有助于避免流体(例如，冷却剂和/或水)在进入压缩机头部10时蒸发。此外，腹板部分82起作用以增大冷却剂和/或水速度，提供更均匀的冷却剂和/或水流，并且减小用于冷却剂和/或水流的小传热面积。

腹板部分82用作器件，其用于引导流体(例如，冷却剂和/或水)穿过第二体积30，增大冷却剂和/或水速度，提供更均匀的冷却剂和/或水流，并且减小用于冷却剂和/或水流的小传热面积。在示出的实施例中，腹板部分82仅沿着第二体积30的一部分延伸。然而，还设想出其中腹板部分82延伸几乎大致整个第二体积30的其它实施例。

如示出的，腹板部分82集成在垫圈16的内周边部分64和外周边部分64之间。

参照图8，示出了制造图1-7中示出的压缩机头部10的示例性方法。如示出的，框表示在其中执行的功能、动作和/或事件。将认识到的是，电子和软件系统涉及动态且灵活的过程，使得示出的框和描述的顺序可以以不同的顺序执行。本领域技术人员还将认识到的是，实施为软件的元件可使用各种编程途径(如机器语言、程序化、面向对象或人工智能技术)实施。将进一步认识到的是，如果期望和适当，软件中的一些或全部可实施为装置的操作系统的部分。

参照图1-8，垫圈16在步骤100中冲压。步骤100中的冲压包括将腹板部分82产生为与垫圈16集成。在步骤102中，至少一个凸起70冲压到垫圈16中。步骤102包括确定凸起70的原始高度的大小，以使当上部分12和下部分14推在一起时，凸起70在稍后的步骤中变平为原始高度的大约1/3。在步骤104中，挡板20被冲压。

在步骤106中，挡板20放置在下凸缘54上。在步骤110中，从垫圈16的内周边部分62延伸的(多个)凸片66放置在挡板20的顶部上并且与下凸缘54的下部面56对准。接着，在步骤112中，凸片66与上凸缘40的上部面60和下凸缘54的下部面56中的另一个对准。

接着，在步骤114中，压缩机头部10的上部分12和压缩机头部10的下部分14推在一起。在上部分12和下部分14推在一起时，在步骤116中，凸片66摩擦地接合挡板20和上凸缘40的至少一个上部面60，并且凸起70摩擦地接合上凸缘40的至少一个上部面60。在步骤120中，凸起70在挡板20与上凸缘40的上部面60之间至少部分地变平。

参照图9，示出了使流体穿过图1-7中示出的压缩机头部10的第二体积30的示例性方法。如示出的，框表示在其中执行的功能、动作和/或事件。将认识到的是，电子和软件系统涉及动态且灵活的过程，使得示出的框和描述的顺序可以以不同的顺序执行。本领域技术人员还将认识到的是，实施为软件的元件可使用各种编程途径(如机器语言、程序化、面向对象或人工智能技术)实施。将进一步认识到的是，如果期望和适当，软件中的一些或全部可实施为装置的操作系统的部分。

参照图1-7和9，在步骤130中，流体(例如，冷却剂和/或水)进入压缩机头部10的入口端口84。在步骤132中，流体由垫圈16的腹板部分82引导到第二体积30的第一下区段44a中。在步骤134中，流体从第二体积30的第一下区段44a经过(例如，引导)至第二体积30的上部分26，并且接着沿着腹板部分82经过。接着，在步骤136中，在行进腹板部分82的长度之后，流体在第二体积30的上部分26与第二体积30的第二下区段44b之间自由地经过(例如，混合)。在步骤140中，流体接着离开压缩机头部10的出口端口97。

虽然本发明由其实施例的描述示出，并且虽然实施例相当详细地描述，但是申请人的意图并不是将所附权利要求的范围约束或以任何方式限制至此类细节。附加的优点和改型将对本领域技术人员而言容易地呈现。因此，本发明在其更广泛的方面中不限于示出和描述的具体细节、代表性设备以及说明性实例。因此，可从此类细节作出偏离，而不偏离申请人的总体发明构思的精神或范围。