专利名称：用于衬垫的多层钢插入件的制作方法
技术领域：
本申请涉及一种用于衬垫的多层钢插入件，该衬垫为例如用于内燃机的气缸盖衬垫。
背景技术：
本发明涉及一种衬垫，特别涉及气缸盖衬垫，其具有围绕至少一个流体开口的多 层钢(MLS)插入件。衬垫实质上用于密封及防止两个部件间的泄漏。用于内燃机的气缸盖 衬垫密封气缸盖及气缸体之间的间隙。然而，密封所述间隙的困难之处在于气缸盖、气缸 体及衬垫均会由于压力和温度的波动而发生移动，这使得衬垫遭受了等压变化。在气缸盖 和气缸体上还有多个开口，所述多个开口用于气缸孔，流体孔口及螺栓孔，这仅举了几个例 子。已知在这些开口的周围区域承受额外的应力并且常发生泄漏。传统地，模制橡胶插入件被用来解决流体开口周围区域的衬垫泄漏问题。模制橡 胶插入件典型地仅由结构完整性较小或不具有结构完整性的高弹性材料制成。由于热排 气、增加的燃烧压力以及急剧的热振荡产生的热运动，在上述区域中产生完全应力，而且模 制橡胶插入件不能充分地阻止泄漏。此外，流体如冷却剂、水和油对模制橡胶插入件的冲击 降低了模制橡胶插入件的有效性同时导致过度的压缩永久变形，并使模制橡胶插入件更易 受磨损。最后，模制橡胶插入件是去了它的恢复能力。考虑到前面所述的现有技术的缺点，有利的是，衬垫能够阻止或抑制热运动到不 再影响衬垫的性能的程度。更特别的是，有利的是，衬垫能够消除或防止在现有设计中常见 的压缩永久变形以及完全松弛。
发明内容
本发明涉及一种用于内燃机气缸盖衬垫的多层钢插入件(MLQ。气缸盖衬垫可由 金属、复合材料或者两者的组合制成，并且该气缸盖衬垫被设置在气缸盖和气缸体之间。MLS插入件设置在至少一个流体通道孔口周围，所述流体通道孔口可包括冷却剂 和/或油通道孔口。MLS插入件具有第一外层和第二外层，所述第一外层和所述第二外层均 包括上表面和下表面、外部周界、限定了流体孔口的内部封闭周界以及凸缘部。凸缘部可为 半凸缘部或全凸缘部。中间层布置在所述第一外层和所述第二外层之间，中间层包括上表 面和下表面、外部周界和限定流体孔口的内部封闭周界。可以通过机械或化学方法将MLS插入件附接到气缸盖衬垫。
通过对照附图及下面的详细的说明，本领域技术人员会对本发明上述的、以及其 它优点有更清晰的理解，其中图1是气缸盖衬垫的一个实施例的俯视图；图2是图1的衬垫的局部俯视图；图3是图2的气缸盖衬垫的侧视图；图4是沿图2中线4-4的剖面图；图5是图4中衬垫的局部放大图；图6是本发明第二实施例的透视图；图7是沿图6中线7-7的侧视图；图8是本发明气缸盖、气缸体和气缸盖衬垫的部分透视分解图。
具体实施例方式可以理解本发明可能呈现各种可选择的方向和步骤顺序，除非与此相反在某些地 方明确地做了指定。也可以理解附图中所示的以及下面的说明书中描述的具体装置和过程 是所附权利要求限定的本发明思想的一些简单的、示例性的实施例。因此，实施例所公开的 有关具体尺寸、方向或其它物理特性并不构成对本发明的限制，但权利要求明确表述的除 外。现在参见图1，图1所示为气缸盖衬垫10的一个实施例。气缸盖衬垫10设置在气 缸盖12和气缸体14之间，如图8所示。气缸盖衬垫10可以由金属、复合材料或者两者的 组合制成。气缸盖衬垫根据发动机气缸体和气缸盖的不同形状而制造，并且包括多个开口， 例如用于冷却剂和油的流体开口、螺栓孔以及用于气缸孔的开口。形成各种密封方式来密 封相应开口的周围。如图1和图8的实施例所示，气缸盖衬垫10在至少一个角部包括切下区域16。如 图1所示，至少一个角部可具有切下区域16，但是具有更多或更少的切下区域16均落在本 发明的范围之内。气缸盖衬垫10包括MLS插入件18，MLS插入件18具有第二外层22和至少一个外 层20。MLS插入件18定位在切下区域16内，并且可以通过机械或化学方法固定到气缸盖 衬垫10，例如通过接头或者粘合剂。MLS插入件18也可以在组装气缸盖12和气缸体14期 间紧接着气缸盖衬垫10放置就位而没有固定到气缸盖衬垫10。对于MLS插入件18来说， 其位于气缸盖衬垫或背板沈内的流体孔口周围，而不仅仅是沿着衬垫外部周界观或处于 角部中，都落入本发明的范围内。MLS插入件18的外部周界32的至少一个边缘30与气缸盖衬垫10的切下区域16 的外部边缘34配套，并且MLS插入件18的外部周界32的至少一个边缘36与气缸盖衬垫 10的外部周界28共线，如图1，2，8所示。MLS插入件18的外部周界32的内部部分38与 气缸盖衬垫10的背板沈邻接。MLS插入件18优选地与至少一个流体孔口 M结合。该至 少一个流体孔口 M可包括冷却剂和/或油通道。如图3，4，8所示，MLS插入件18包括第一外层20、中间层40和第二外层22。MLS 插入件18的使用消除了通常与只使用模制橡胶插入件相关的且由暴露于高温和流体冲击(在这样的环境中长时间工作会分解模制橡胶的成分)所导致的压缩永久变形和应力。由 于MLS插入件18的使用，可以维持恢复能力。如图5，8所示，第一外层20包括上表面42和下表面44、外部周界46、限定了流体 孔口 51的内部封闭周界48以及凸缘部(bead) 50。中间层40包括上表面52和下表面Μ、 外部周界56以及限定了流体孔口 59的内部封闭周界58。第二外层22包括上表面60和下 表面62、外部周界64、限定了流体孔口 70的内部封闭周界66以及凸缘部68。所有的层20、22、40都为金属、单件式并整体地形成。所述层20、22、40层叠成使 得第一外层20的下表面44与中间层40的上表面52直接面对接触，并且中间层40的下表 面M与第二外层22的上表面60直接面对接触，如图5所示。当所述层20、22、40层叠并处于压缩状态时，所述层的厚度与气缸盖衬垫10的厚 度保持基本上相等，流体孔口 51、59、70相互对准并且形状互补，如图8所示。所述层20、 22,40的外部周界46、56、64和内部封闭周界48、58、66的形状基本相同。第一外层20和第二外层22可由不锈钢制成并涂有弹性层，如NBR(腈基丁二烯 橡胶)或FKM(氟橡胶，Fluroelastomer)。FKM起初由DuPont特性橡胶发展而来，并以 VITON 所熟知，VITON 是DuPont的注册商标。中间层40的上表面52和下表面M是 平的且相互平行的，并且上表面52和下表面M限定了基本上一致的厚度，如图4和图5所 示。虽然本发明的一个实施例包括具有三层的MLS插入件18，但其它的实施例也在本发明 的范围之内。例如MLS插入件18具有更多或更少的层数也是可以的。去掉整个中间层40 也落在本发明的范围之内。第一外层20和第二外层22都包括高复原性的半凸缘部50、68，如图5所示。每个 半凸缘部50、68都包括第一平面部分72、72’，坡面74、74’和第二平面部分76、76’。第一 平面部分72、72’和第二平面部分76、76’位于不同的水平面上。虽然本发明的一个实施例 包括半凸缘部50、68，但可以想到其它的实施例也落在本发明的保护范围之内，如使用全凸 缘部78,80o如图6和图7所示，全凸缘部78、80可以位于各自的外层20’和22’上。每个全 凸缘部78、80都包括第一平面部分82、82，，第一坡面84、84，，第二平面部分86、86，和第二 坡面88、88’。第一平面部分82、82’和第二平面部分86、86，位于不同的水平面上。 MLS插入件18从流体通道孔口 M径向向外延伸，并且可以包括邻近流体通道孔口 M的螺栓孔90，如图1和图2所示。这个特征在气缸盖衬垫的连接处在气缸盖12和气缸 体14之间提供了金属对金属的连接。由于MLS插入件18的位置相对于螺栓孔90位于气 缸盖12和气缸体14之间，所以金属对金属的连接使螺栓载荷的持久性得到改善。这样的 金属对金属的连接的有利之处在于它减少了由热力作用和域气缸盖12与气缸体14之间的 机械运动在连接区域产生的运动，并减少了螺栓负载松弛。此外，MLS插入件18结构上的 高恢复性特性允许MLS插入件18能够追随气缸盖衬垫连接处的运动。
按照专利法的规定，本发明描述了其最优选的实施例。然而，应当注意，在不脱离 本发明精神和范围的情况下，能以与具体解释和说明的不同的方式实施本发明。
权利要求
1.一种用于衬垫的插入件，其包括第一外层，所述第一外层包括上表面和下表面、外部周界、限定了流体孔口的内部封闭 周界、以及凸缘部；中间层，所述中间层包括上表面和下表面、外部周界、以及限定了流体孔口的内部封闭 周界；以及第二外层，所述第二外层包括上表面和下表面、外部周界、限定了流体孔口的内部封闭 周界、以及凸缘部。
2.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中每个层是整体式的和金属的。
3.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述第一外层和所述第二外层的所 述上表面和所述下表面具有涂覆层。
4.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述中间层的所述上表面和所述下 表面是平的且相互平行，并且在所述上表面和所述下表面之间限定基本一致的厚度。
5.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述层的每个层中的所述流体孔口 相互对准并且形状互补。
6.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述凸缘部中每个都是半凸缘部。
7.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述凸缘部中每个都是全凸缘部。
8.根据权利要求6所述的用于衬垫的插入件，其中每个所述半凸缘部都包括第一平面 部分、坡面和第二平面部分，所述第一平面部分和所述第二平面部分处于不同的水平面上。
9.根据权利要求7所述的用于衬垫的插入件，其中每个所述全凸缘部都包括第一平面 部分、第一坡面、第二平面部分和第二坡面，所述第一平面部分和所述第二平面部分处于不 同的水平面上。
10.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述外部周界和所述内部封闭周 界的形状基本相同。
11.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述层的每个层的所述外部周界 的内部与所述衬垫的背板邻接。
12.根据权利要求1所述的用于衬垫的插入件，其中所述第一外层的所述下表面与所 述中间层的所述上表面直接面对接触，所述中间层的所述下表面与所述第二外层的所述上 表面直接面对接触。
13.一种具有插入件的气缸盖衬垫，其包括衬垫，所述衬垫包括外部周界和用于气缸孔、流体孔和螺栓孔的多个孔口，至少一个所 述流体孔用于油或冷却剂；插入件，所述插入件包括外部周界、曲线内部封闭周界、以及至少一个第一外层和至少 第二外层，所述外部周界限定了所述衬垫的所述外部周界的一部分，所述曲线内部封闭周 界限定了流体孔口，其中所述插入件的所述外部周界的至少一个边缘与所述衬垫的外部周 界共线。
14.根据权利要求13所述的带插入件的气缸盖衬垫，其中所述气缸盖衬垫由复合材料 制成。
15.根据权利要求13所述的带插入件的气缸盖衬垫，其中所述气缸盖衬垫由金属制成。
16.根据权利要求13所述的带插入件的气缸盖衬垫，其中所述插入件的各层是整体式 的和金属的。
17.根据权利要求13所述的带插入件的气缸盖衬垫，其中所述至少一个外层包括凸缘部。
18.根据权利要求17所述的带插入件的气缸盖衬垫，其中所述凸缘部是半凸缘部。
19.根据权利要求17所述的带插入件的气缸盖衬垫，其中所述凸缘部是全凸缘部。
20.根据权利要求13所述的带插入件的气缸盖衬垫，其中所述插入件的厚度基本上与 所述衬垫的厚度相等。
全文摘要
本发明涉及一种多层钢插入件，其用于内燃机组件的气缸盖衬垫。气缸盖衬垫可以由金属材料或复合材料制成，并且被设置在气缸盖与气缸体之间。MLS插入件可被设置在至少一个液体通道孔口周围。MLS插入件具有第一外层和第二外层，所述第一外层和所述第二外层均包括上表面和下表面、外部周界、限定了流体孔口的内部封闭周界以及凸缘部。凸缘部可为半凸缘部或全凸缘部。中间层布置在所述第一外层和所述第二外层之间，中间层包括上表面和下表面、外部周界和限定流体孔口的内部封闭周界。通过机械或化学的方法将MLS插入件附接到气缸盖衬垫。
文档编号F02F11/00GK102108912SQ20101060265
公开日2011年6月29日 申请日期2010年10月29日 优先权日2009年10月29日
发明者D·J·施威格 申请人:德纳汽车系统集团有限责任公司