用于控制发动机温度的垫片和系统的制作方法_3

文档序号:9354708阅读:来源:国知局
方式仅是能够实施本发明特定方面的方式的示例,而并不表示无遗漏地列出了能够实现本发明的所有方式。实际上,应理解的是,在本文中描述的温度管理系统、垫片和包括这种系统的车辆可以以各种形式及替代性形式实现。附图未必是按比例绘制的并且一些特征可以被放大或缩小以示出特定部件的细节。已熟知的部件、材料或方法未必很详细地描述以避免使本公开内容难于理解。本文中公开的任何具体的结构细节和功能性细节不被解释为限制性的,而是仅作为权利要求的基础并且作为教导本领域所属技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。
[0104]参照图1至图4,对根据所示实施方式的垫片112进行描述。在图1中,以线条的方式不出了垫片112的一部分,其中,也不出了内燃发动机(未不出)的气缸体116和气缸盖110的轮廓。在图2中,示出了从垫片112的一部分的顶部观察的视图,并且在图3和图4中示出了设置在气缸体116的一部分与气缸盖110的一部分之间的垫片112的示意性截面。气缸体116包括由一个或多个流体通路144的网络构成的水套144 (参见图4),该一个或多个流体通路144的网络铸造在气缸体116中并且围绕气缸114设置。水套144提供可容纳温度控制流体(例如冷却剂、水或冷却剂/水混合物)的通路的网络。(另外在图6、图6A、图6B中以虚线示出通路44,以表示在其中设置通路44的平面未必与通过其获得图6、图6A、图6B的示意性截面所通过气缸体16的平面是相同的平面)。
[0105]垫片112可选地包括一层或多层,并且在图1至图4的图示的垫片112中,垫片112包括二层:上外层112a ;中间层112b ;以及下外层112c。层112a、层112b、层112c可以由相同材料形成或者可以由不同材料形成。垫片112包括一系列的气缸开口 132以及用于围绕形成在气缸体116内的气缸114进行密封的密封元件118 (对于密封件118参见图2并且对于气缸114参见图4)。外层112a、112c中的一者或两者的构型在压力下可以变形,并且所述构型(截面可以是“V”形的)可提供围绕气缸114的密封。垫片112包括将垫片112固定至气缸盖110或气缸体116的装置,例如,一体地形成穿过垫片112的孔或孔口(未示出),螺栓或其他机械固定件可以插入所述孔或孔口中。垫片112可选地包括一个或多个冷却剂开口 135,所述一个或多个冷却剂开口 135设置成将气缸体116中的主冷却剂通路与气缸盖110中的主冷却剂通路联接。垫片112可选地另外包括一个或多个油通道开口 135b。
[0106]垫片112另外包括一个或多个垫片开口 123。垫片开口 123设置成将在铸造过程期间在气缸体116中形成的“多余的”铸造腿部或腔孔145的腔孔开口 146与气缸盖110中的“多余的”铸造腿部或腔孔130的另一腔孔开口 131连接。“多余的”腿部或腔孔145、130在用铸造方法生产气缸盖110和气缸体116的生产期间形成。“多余的”腿部或腔孔145、130是由于铸造过程形成的,并且可以流体连接至冷却系统的通道或水套144。因此,气缸体116中的腔孔或孔145可包含冷却剂和/或气体。
[0107]气体可收集在气缸体116中的腔孔或铸造腿部145中,并且为了防止气体集聚,气体被允许通过有利地设置在本公开内容的垫片112中的垫片开口 123流出。气体可以以受控的方式直接地流入气缸盖110中以避免泄漏至气缸114中。因此,一个或多个垫片开口123定尺寸成、定形状成并且构造成在气缸体116中形成的铸造腿部开口 146与气缸盖110中形成的铸造腿部开口 131之间提供流体连接,并且优选地构造成允许气体从气缸体116向气缸盖110自由流动。垫片112提供将多余的铸造腿部或腔孔145与多余的铸造腿部或腔孔130连接的限制的通路。以此方式,垫片112可以用于控制和管理流体(气体和液体)流出气缸体116中的多余的铸造腿部或腔孔145以及流入气缸盖110中的多余的铸造腿部或腔孔130。
[0108]在制造期间,气缸体116中的铸造腿部145及其开口 146的尺寸、形状和位置受公差影响,并且所生产的气缸体116中的铸造腿部145及其开口 146的确切的尺寸、形状和位置是未知的直至制造之后才知道。类似地,气缸盖110中的铸造腿部130及其开口 131的尺寸、形状和位置受公差影响并且气缸盖110中的铸造腿部130及其开口 131的确切的尺寸、形状和位置是未知的直至制造之后才知道。因此,气缸盖I1中的开口 131可能不会与气缸体116中的开口 146对准或不会准确地叠置在气缸体116中的开口 146的上方。实际上,气缸盖110中的开口 131和气缸体116中的开口 146可能彼此偏移并且可能仅部分地交叠或实际上完全不交叠。有利地,本公开内容的垫片112设置有长形形状的垫片开口 123,其有益地使气缸体116中的铸造腿部145与气缸盖110中的铸造腿部130之间的流体连接能够形成而不管铸造腿部130、145的尺寸、形状和位置(假设铸造腿部130、145是在制造公差内形成的)如何。这在图1和图1A中示出,其中,示出了垫片112中的长形开口 123交叠于(或叠覆在)气缸盖110中的大致圆形开口 131和气缸体116中的开口 146(以点划线示出)上。由于垫片112中的垫片开口 123的大体形状为长形的以及/或者延伸的形状(例如大致椭圆形),垫片开口 123可在气缸体116和气缸盖110中的可能偏移(未对准)的开口 146、131之间提供流体连接。
[0109]另外参照图3,垫片112中的垫片开口 123包括控制间隙120,该控制间隙120包括上壁103、下壁105和侧壁106a、106b。控制间隙120的高度‘X’可以限定为上壁103与下壁105之间的(最大、最小或平均)距离。控制间隙120的高度‘X’定尺寸为确保在某些运行温度和冷却剂流率期间,冷却剂在上壁103与下壁105之间通过的粘性阻力大到足以防止冷却剂流出垫片开口 123的上部107并流入气缸盖110的孔130或至少使冷却剂流出垫片开口 123的上部107并流入气缸盖110的孔130减至最少。控制间隙开口 123可具有宽度‘y’(参见图3)。可选地,宽度‘y’可以在约2mm与约6mm的范围内,并且优选地但仍然可选地可以是约4_。可选地,垫片112中的控制间隙120具有包括两个平行的直的侧部以及两个相对的半圆形端部的横截面形状。
[0110]现在转到控制间隙120的结构,优选的是,形成有其长度明显大于其高度的细的“隧道”(因此控制间隔120的横截面形状优选地是长形的并且可选地是大致椭圆形的)。以此方式,冷却剂的薄膜在控制间隙120的固体壁之间通过,并且粘性阻力的效果在限制冷却剂流动通过控制间隙120方面非常有效,并且可防止冷却剂到达气缸盖110中的铸造腿部或腔孔130。
[0111]在图示的结构中,控制间隙120的上壁103是由气缸盖110提供的。在其他实施方式中,上壁是由垫片112的上层提供的。在图3图示的结构中,控制间隙120的下壁105是由垫片112的中间层112b提供的。在其他实施方式中,下壁105是可以由气缸体116或垫片112的下层的材料提供的。优选地但仍然可选地,并且如图示的,垫片112包括三层或更多层112a、112b、112c。垫片的整体结构优选地是均匀的并且多层的,然而在其他设想的实施方式中,垫片至少在垫片开口 123附近是多层的。第一层112a设置在中间层112b的上方,并且中间层112b设置在第二层112c的上方。控制间隙120的上壁103是由气缸盖110提供的;控制间隙120的侧壁106a、106b是由第一层112a提供的;并且控制间隙120的下壁105是由中间层112b的材料提供的。
[0112]垫片开口 123具有上部107和下部108,并且垫片开口 123位于所述上部和下部107、108的一者或两者处的形状是大致长形的,以使气缸体116中的至少一个腔孔开口 146与气缸盖110中的至少一个腔孔开口 131流体连接。以此方式,不论缸体开口 146和缸盖开口 131的确切位置如何,垫片开口 123都被定形状成、设置并且构造成连接一对开口 146、131ο (虽然气缸盖110和气缸体116的开口 131、146必须是在预期的制造公差内形成的)。在图3图示的结构中,垫片开口 123的上部107的形状是长形的。垫片开口 123的下部108被设置为用于连接至气缸体116中的铸造腿部开口 146并且宽度明显地小于控制间隙120的宽度‘y’。可选地,铸造腿部开口 146的截面为大致圆形的。在其他实施方式中,可以设想的是垫片开口 123可以相反地构造。可以设想的是,在该实施方式中,仅垫片开口 123的下部108的形状是长形的,并且垫片开口 123的设置为用于与气缸盖110中的铸造腿部开口 130连接的上部107的宽度明显地小于控制间隙120的宽度‘y’,并且截面可以是大致圆形的。
[0113]在使用中,垫片112的外层112c可以形成为使得当被设置在气缸盖110与气缸体116之间时该垫片112的外层112c在一定程度上被压缩(或其形状被改变)(这使得垫片112能够形成有效的密封)。然而,垫片的外层中的另一外层和/或垫片112的中间层112b优选地不被压缩。就此而言,控制间隙120的高度‘X’被优选地保持于小于或等于约0.7_。可选地,垫片112的所有的最外层112a、112c和中间层112b可以由钢形成并且不被压缩。
[0114]在图5A中示出了垫片212的开口 223中的控制间隙220的另一图示实施方式的截面,其中,示意性地示出了双层垫片212的控制间隙220。控制间隙220形成在紧邻于气缸盖(未示出)设置的上外层212a中。垫片开口 223包括第一层212a的材料和第二层212b的材料。第一层212a设置在第二层212b的顶部上并且控制间隙220的上壁203是由气缸盖提供的;控制间隙220的侧壁206a、206b是由第一层212a的材料提供的;并且控制间隙220的下壁205是由第二层的材料212b的上表面提供的。
[0115]可选地,在其他设想的实施方式中,垫片包括第一层的材料和第二层的材料,并且第一层设置在第二层顶部上,并且控制间隙的上壁是由第一层的材料的下表面提供的;控制间隙的侧壁是由第二层的材料提供的;并且控制间隙的下壁是由气缸体提供的。
[0116]在图5B中,示意性地示出了单层垫片312,其中,控制间隙320形成为在单层垫片312内的一体的凹部。可选地,垫片312包括单层312a的材料,并且控制间隙320的上壁303是由气缸盖提供的并且控制间隙320的下壁305是由单层垫片材料的凹部提供的。
[0117]在其他设想的实施方式中,其中,垫片包括单层的材料,并且控制间隙的上壁是由垫片的单层的凹部提供的并且控制间隙的下壁是由气缸
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