带有压缩限制器的垫片的制作方法
【专利摘要】一种汽缸盖垫片具有一功能层，该功能层带有多个开口，所述开口带有围绕所述开口中的至少一个的压缩焊道。该功能层还包括与压缩焊道间隔开的多个止挡件，或压缩限制器，用于阻止压缩焊道在发动机体和汽缸盖之间的完全压平，以及用于限制压缩焊道在发动机体的气缸内的点火期间以及点火间隔中的膨胀和收缩。该止挡件中的至少一个具有带有一顶部以及在该顶部中的反向截头圆锥形开口的大致截头圆锥形状。
【专利说明】带有压缩限制器的垫片
【技术领域】
[0001]本发明大致涉及一种用于在待夹紧在一起的两构件之间建立气密密封的类型的垫片，以及更具体地涉及一种汽缸盖垫片。
【背景技术】
[0002]在待夹紧在一起的两构件(例如汽缸盖和发动机体)之间建立气密密封时，通常使用的是一种具有一层或多层的汽缸盖垫片。普遍地，该层(多层)中的至少一层有时是指具有一压缩焊道的功能层，当夹置在汽缸盖和发动机体之间时该压缩焊道发生弹性形变从而建立气密密封。该垫片可能还包括一个或多个间隔层，该间隔层可被构造为支撑(backload)止挡件并限制压缩焊道的压缩，从而提高抗疲劳强度。可惜地是，当汽缸盖被固定到发动机体上时，该压缩焊道可被过度压缩并基本压平。如果该压缩焊道被过度压缩，除了失去维持气密密封的能力，在夹紧起初或使用当中时还会在压缩焊道的区域上形成疲劳裂纹。疲劳裂纹还可通过在气缸内的燃烧期间汽缸盖的向上提升以及随后压缩回到垫片上的活动形成。如果形成，该疲劳裂纹最终会降低静态垫片维持气密密封的能力，从而缩短寿命并破坏发动机的性能。
[0003]一些垫片制造商已开始生产包括压缩限制器的多层垫片，用于防止，或至少缓解压缩焊道在汽缸盖和发动机体之间的压平。但是，这些压缩限制器通常是昂贵的以及生产复杂的或者可能并不足以保护压缩焊道免于压平。
【发明内容】
[0004]本发明的一方面提供一种用于在第一构件和第二构件之间建立密封的垫片，该垫片包括具有至少一个开口和至少一个压缩焊道的至少一层。该至少一个压缩焊道从一平面突出来并至少部分围绕开口延伸。该垫片进一步包括与所述层中的至少一层整体成形并与压缩焊道间隔开的至少一个止挡件，或压缩限制器。该止挡件包括向上延伸至一大致平整的凸起表面的外壁，以及从凸起表面向下延伸至一较低的内部表面的内壁，该内部表面在所述内壁的圆周之间连续地延伸并相对所述凸起表面嵌入。该大致平整的凸起表面延伸穿过一封闭形状，例如环形形状，三角形形状，正方形形状，等等。该止挡件可被快速以及低成本地成形，并有效增加了层的厚度以阻止压缩焊道的完全压平。
[0005]根据本发明的另一方面，该垫片是一种用于在发动机体和汽缸盖之间建立气密密封的汽缸盖垫片。该功能层包括多个止挡件，各个止挡件具有带有一顶部以及在顶部中成形的反向截头圆锥形状的大致截头圆锥形状，以产生一双壁圆锥形状。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]参考以下详细说明并结合附图，本发明的这些和其他特征以及优点将易于领会，同样地将变得更容易理解。其中:
[0007]图1是一种典型垫片的俯视图；
[0008]图2是围绕一冷却通道开口和装配螺栓开口的典型垫片的一部分的放大视图；
[0009]图3是与图2中所示典型垫片不同的部分且包括多个止挡件的另一放大视图；
[0010]图4是典型垫片沿图3中线4-4的横截面视图；以及
[0011]图5是一种典型止挡件的透视以及剖视图。
【具体实施方式】
[0012]参见附图，其中相似的数字用来指示贯穿多个附图中的相应部分，根据本发明的一个方面构造的垫片20大致如图1中所示。该典型垫片20被构造用于在汽缸盖(未示出)和发动机体(未示出)之间建立气密密封，但是也可发现在许多其他的汽车或非汽车应用中使用，即该垫片20可被用来密封任何理想类型的第一构件和第二构件。
[0013]该典型垫片包括具有多个缸膛开口 24的单个功能层22，该缸膛开口 24被布置并且定尺寸为与发动机体的缸膛(未示出)对应，如常规现有技术一样。该典型功能层22还包括多个流体通道开口 26和多个螺栓开口 28，该流体通道开口 26对应于流体通道(未示出)用于发动机冷却剂在发动机体和汽缸盖之间的输送，该螺栓开口 28用于容纳装配螺栓(未示出)以连接汽缸盖和发动机体，同样如常规现有技术一样。尽管该典型垫片20仅包括单个功能层22，不包括间隔层，应当理解的是该垫片20除了该功能层22之外还可包括任意理想数量的功能和/或间隔层。该功能层22优选由弹簧钢成形。但是，应当领会的是该功能层可由任何适当的弹性材料成形。
[0014]该典型功能层22包括多个压缩焊道30，每个所述压缩焊道周向围绕开口 24，26，28中的至少一个以弹性形变从而在汽缸盖和发动机体之间建立气密密封。该压缩焊道30根据具体应用可以是半焊道或者是全焊道。该功能层22优选包括围绕每个缸膛开口 24和每个流体通道开口 26延伸的至少一个压缩焊道30。
[0015]该典型功能层22还包括多个止挡件32，或压缩限制器，该止挡件或压缩限制器有效增加了功能层22在某些预定区域的厚度，用于限制凸起能够压缩的距离，无论是在汽缸盖初始安装到发动机体上时还是气缸内点火间隔中。功能层22在这些区域的有效厚度的增大具有减少在功能层22中形成疲劳裂纹的风险的作用。此外，通过阻止压缩焊道30的完全压平，止挡件32提高了发动机体和汽缸盖之间的密封性。
[0016]在典型实施例中，止挡件32自压缩焊道30开始并与其一起整体成形到功能层22中。但是，对于具有多个层的垫片，止挡件可被成形在任意理想的层中。例如，如果垫片具有一间隔层，那么止挡件既可在功能层中成形，也可在间隔层中成形。如果垫片包括不止一个功能层，那么止挡件可被成形在任意功能层中或所有功能层中。如图3中所示，典型多个止挡件32设置为在邻近压缩焊道30的功能层22的预定区域中彼此非常靠近，以有效增加功能层22仅仅在那些区域中的厚度。但是，应当领会的是，止挡件32可被成形在垫片20的任意层的任意理想的平整表面上，只要与压缩焊道30相间隔开。例如，该止挡件32可在压缩焊道30和其各自的开口 24，26，28之间成形和/或该止挡件32可与压缩焊道30在开口 24，26，28的相对侧间隔开。通常地，彼此靠近的止挡件32将相对彼此远离的止挡件32提供更强的刚性。但是，该止挡件32可通过任意理想的距离彼此间隔。
[0017]现在参考图5，该典型实施例的各个止挡件32具有大致截头圆锥形状，在该结构的顶部带有一反向截头圆锥形开口，以形成一双壁圆锥形状。该典型双壁圆锥形止挡件32具有大致平整的凸起表面34以及大致平整的凹陷表面36，凸起表面34具有环形形状，凹陷表面36相对于凸起表面34是嵌入的。外壁38从功能层22的围绕止挡件32的区域向上延伸直到凸起表面34，内壁40从凸起表面34向下延伸直到凹陷表面36。该止挡件32的外壁38和内壁40优选以相对功能层22的围绕止挡件32的部分成45度(45° )至90度(90° )之间的一夹角延伸。该构造已被发现可提供理想量的刚性以对抗来自汽缸盖响应气缸中的点火以及点火间隔移动的力量。在运行中，止挡件32向功能层22的某些区域提供刚性，以阻止压缩焊道30的完全压平并限制压缩焊道30在气缸内的点火期间以及点火间隔中的膨胀和收缩。例如，全压缩凸起高度通过图4中的虚线42表示。如图所示，全压缩高度相对止挡件32的平整相邻部分凸起，由此该止挡件32阻止了压缩焊道30的完全压平。
[0018]该典型凹陷表面36大致是平整的并且不包括任何开孔，肋或任何其他结构。另外地，如图4所示，该凹陷表面36大致与功能层22邻近止挡件32的部分相平。但是，应当领会的是，若需要，凹陷表面36可选地比功能层22邻近止挡件32的部分更高或更低。另外，在典型实施例中，包括止挡件32的功能层22的预定区域相对功能层22的其他部分嵌入。这可能是有利的，因为有效增加了功能层22在两侧，即顶部和底部的厚度。但是，应当领会的是包括止挡件32的功能层22的预定区域可选的与功能层22的其他区域是大致平齐的或甚至是相对其凸起的。
[0019]应当领会的是止挡件32可呈现除了附图和以上描述的双壁圆锥形状之外的形式，只要具有带有反向凹陷的内部区域的凸起效果即可。另外，止挡件32的凸起表面34可延伸贯穿任意理想的封闭形状，包括，例如正方形，三角形，六角形，椭圆形或者甚至是不定形形状。
[0020]止挡件32优选通过冲压或印花工艺与压缩焊道30 —起成形。因此，止挡件32可被非常快速地成形并且几乎不或完全不产生额外的制造成本或时间。但是，应当领会的是止挡件32可选地在压缩焊道30成形之前或之后成形，并且该止挡件32可通过任意理想的成形工艺成形。
[0021]显然，根据以上教导，本发明的许多修正和变型是可能的，并且可不同于上述具体描述通过其他方式实施。
【权利要求】
1.一种用于在第一构件和第二构件之间建立密封的垫片，包括: 具有至少一个开口和从一平面突出来的一压缩焊道的至少一层，并且其中所述压缩焊道至少部分地围绕所述开口延伸； 与所述至少一层中的至少一层整体成形并与所述压缩焊道间隔开的至少一个止挡件；并且 所述止挡件包括向上延伸至一大致平整的凸起表面的外壁和从所述凸起表面向下延伸至一较低的内部表面的内壁，该内部表面在所述内壁的圆周之间连续地延伸并相对所述凸起表面凹陷，并且其中所述大致平整的凸起表面延伸穿过一封闭形状。
2.根据权利要求1所述的垫片，其特征在于，所述止挡件具有带有反向截头圆锥形开口的大致截头圆锥形状。
3.根据权利要求2所述的垫片，其特征在于，所述大致平整的凸起表面具有环形形状。
4.根据权利要求1所述的垫片，其特征在于，所述至少一个止挡件进一步限定为多个止挡件。
5.根据权利要求4所述的垫片，其特征在于，多个所述止挡件设置在所述压缩焊道相对所述开口的相对侧。
6.根据权利要求1所述的垫片，其特征在于，所述至少一个压缩焊道和所述至少一个止挡件成形于相同层上。
7.根据权利要求6所述的垫片，其特征在于，具有所述至少一个压缩焊道和所述至少一个止挡件的所述至少一层是一功能层。
8.一种用于在汽缸盖和发动机体之间建立气密密封的汽缸盖垫片，包括: 具有至少一个开口和从一平面突出来的至少一个压缩焊道的至少一个功能层，其中所述至少一个压缩焊道至少部分地围绕所述至少一个开口延伸； 与所述至少一个功能层整体成形并与所述至少一个压缩焊道以及所述至少一个开口间隔开的至少一个止挡件； 所述至少一个止挡件具有大致截头圆锥形状，带有具有大致反向截头圆锥形开口的一顶部。
9.根据权利要求8所述的汽缸盖垫片，其特征在于，所述至少一个止挡件进一步地限定为多个止挡件。
10.根据权利要求8所述的汽缸盖垫片，其特征在于，所述止挡件具有凸起表面。
11.根据权利要求10所述的汽缸盖垫片，其特征在于，所述止挡件的所述凸起表面具有大致环形形状。
12.根据权利要求11所述的汽缸盖垫片，其特征在于，所述止挡件具有相对所述凸起表面嵌入的凹陷表面。
13.根据权利要求8所述的汽缸盖垫片，其特征在于，所述止挡件与所述至少一个压缩焊道整体成形于相同的功能层。
14.根据权利要求8所述的汽缸盖垫片，其特征在于，所述止挡件与所述至少一个压缩焊道在所述至少一个开口的相对侧间隔开。
15.一种垫片的制造方法，包括: 制备具有至少一个开口和至少部分围绕所述至少一个开口的至少一个压缩焊道的功能层；以及 压制带有一顶部以及在所述顶部中的反向截头圆锥形开口的具有大致截头圆锥形状的至少一个止挡件。
【文档编号】F16J15/08GK104471291SQ201380037336
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年2月12日 优先权日:2012年5月18日
【发明者】迈克尔·J·戴维森, 爱德华·莱斯诺四世, 克里斯·拉弗伦兹 申请人:费德罗-莫格尔公司