专利名称：具有偏移的弹性密封的层状支承垫圈的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及用于密封开口的垫圈，尤其是涉及具有粘结到一支承件上的弹性密封的垫圈。
背景技术：
垫圈被典型地用于密封连通的两个夹紧部件，例如进气歧管和气缸盖之间的流体开口的周围。形成这种垫圈的通常方法是利用由金属或塑料制成的刚性支承板，该金属或塑料形成有一个或多个与将要被垫圈密封的一个或多个开口相对应的开口。随后，密封焊缝相对于垫圈开口浇铸到支承件的周围，以便密封防止流体泄漏的接头。
在一些应用中，会发生两个部件接头处的开口不能很好地配合和/或可能具有不同尺寸的情形。因此，在夹紧负荷下，不均匀的力被施加到密封焊缝和/或支承件上，这将促使它们过早地损坏，从而导致保修的问题。
本发明的目的是提供一种垫圈，其克服了或极大地减小了现有技术中垫圈的上述局限性。
发明内容
本发明提供了一种具有层状支承件的垫圈组件，该层状支承件优选地由金属层或板制成，它们分别形成并且随后堆叠以及连接在一起。当这些层被堆叠并连接在一起时，该支承层中的每一个形成有一彼此同轴地对准的开口，以便提供一穿过该垫圈的开口。在每一开口的径向外部，每一层形成有一由径向内壁和径向外壁包围的圆形密封通道。该通道延伸并且至少部分穿过相应的层，这样，在一个层的通道和另一层的通道之间存在一连通开口。该通道相对于彼此不对称地配置，以致于一个通道的内部圆形壁在它的整个圆周附近不会与另一通道的内部径向壁沿着该支承件开口的轴向方向对准。相同的关系存在于径向的外壁。一弹性密封材料被浇铸在该通道内，并且该弹性密封材料横跨该层并通过该通道的开口连通区域合并为一体。该弹性材料在投影于一个支承层的轴向外表面上的层状支承件的一侧上形成了一个密封焊缝，该密封焊缝相对于形成在投影于另一支承层的轴向外表面下部的该层状支承件相对侧上的密封焊缝是不对称的。
这种形成有不对称密封通道和不对称密封焊缝的层状支承件使垫圈组件能够成功地用于构件的开口被横跨分离面加以夹紧的应用中，安装在分离面内的垫圈本身是不对称的。为了适应横跨密封接头可能出现的不对称性，该种垫圈使密封焊缝中的一个被修整以满足被夹紧在分离面一侧上的一个构件的特殊密封需要，而另一密封焊缝被修整以满足被夹紧的另一构件的特定需要。通过这种方式，当该密封组件在使用中被夹紧时，它不会受到因被夹紧的构件的不对称性而导致的不平衡或不规则的负荷，而是被修整以适应这种不对称。
图1是根据本发明的垫圈组件的平面图；图2是沿图1中的2-2线截取的放大断面图；图3是密封弯曲接触面的轨迹的示意图，其中该两接触面相互叠加，并示出了它们的不对称性；图4是沿图2中4-4线截取的不完整断面图；图5是相似于图3的可替换的不对称配置的视图；图6是相似于图3的另一可替换的不对称配置的视图。
具体实施例方式
在图1中，根据本发明当前第一优选实施例构成的垫圈组件通常以10来指示。它包括由在第二支承层16上的第一支承层14所制成的一个层状支承件12。虽然本发明考虑到塑料、陶瓷和其它适合的材料是制造支承层的适当材料，但是支承层14，16优选地由金属分别构成。第一支承层14形成有至少一个开口并且已经示出了两个开口18，它们与形成在将要被夹紧的第一构件22上的开口20相对应。第二层16形成有至少一个开口并且示出了两个开口24，它们与开口26和第二构件28相对应。第一构件22可包括，例如内燃机的进气歧管，并且第二构件28可包括，例如发动机的气缸盖，其中进气岐管安装到该气缸盖，这样，相应的开口20，26横跨构件22，28的分离层或分离面相连接。构件22，28的开口20，26至少关于围绕这些开口的密封表面互不对称。垫圈组件10以已知的方式例如螺栓连接被夹紧在构件22，28之间，并用于密封开口20，26间的接头，以防止流体泄漏。正如下文更详细的描述那样，垫圈组件10被特定地设计以适应横跨接头的构件22，28的开口20，26之间的不对称关系，以便提供高完整性的密封，该密封可适应由不对称关系施加在垫圈上的负荷，而不损害密封的完整性或者施压于支承件或使该支承件断裂。
图2更好地示出了，单个的支承层14，16以层压的方式相互堆叠，并且优选地以适宜的方式，例如通过铆钉、焊接件、粘合剂、拉伸接头或类似方式连接。形成在支承件14，16上的开口18，24关于共同的轴A同心地对准。优选地，开口18，24具有相同的尺寸，以便该两开口的壁关于轴A彼此轴向对准。
在每一开口18，24的径向外部，支承层14，16各自形成有一密封通道30，32，它们环绕支承层14，16的相应开口18，24。密封通道30，32互不对称，以致于它们仅在横跨支承层14，16之间的分界面34彼此部分地重叠。换句话说，层14的密封通道30被配置成具有不同于另一层16的密封通道32的外形和定向，相反，通道30，32相对于第一和第二构件22，28的开口的不对称需求呈不对称的偏移。因此，当通道30，32横跨分界面34部分地断开连通时，该通道30，32的径向内边界壁36，37和外边界壁38，39将不会关于它们各自的周长轴向地对准，这样，如图2所示，它们中的一个将相对于另一个径向向外地或径向向内地偏移。在当前实施例中，密封通道30，32各自呈圆形或近圆形。底部密封通道32径向地大于上部密封通道30。此外，该上部和下部通道30，32的相应轴是偏移的，从而引起了另一程度的不对称性。这种不对称性是特定应用的需求的原因，在当前示例中，这种应用要求密封组件的上部和下部密封表面径向不同并且偏移。
在单个的密封通道30，32在它们各自分离的支承层14，16中形成后，并且在层14，16连接在一起后，弹性密封材料42被浇铸到该密封通道30，32中，以便在环绕支承件12的相应开口18，24的支承件12的相对侧上形成密封焊缝44，46，以用于密封第一和第二构件22，28的相关联的开口20，26。图2更好地示出了，形成反向密封焊缝44，46的密封材料42形成为一个模压件，并且该模压件横跨单独的支承层14，16的密封通道30，32连接。图2更好地示出了，密封焊缝44，46分别从密封材料42的中心部分48和它们各自的通道30，32处轴向地向外延伸至密封焊缝44，46的最外部密封接触面50，52。密封焊缝44，46和它们的密封通道30，32通常具有相同的跟踪轨迹，并且因此该密封焊缝44，46与通道30，32一样是不对称的，从而沿着密封焊缝的整个轨迹，该密封接触表面50，52在支承件的相对侧上没有轴向地对准。该不对称关系使密封焊缝44，46能够适应第一和第二构件22，28的不对称开口20，26，并且因此该密封焊缝按照第一和第二构件22，28的不对称开口20，26的需要形成。
图3描绘了相对的密封焊缝44，46的密封接触表面50，52的轨迹，还进一步示出了该密封焊缝44，46的不对称关系。可以看出，下部密封焊缝46比上部密封焊缝44具有更大的直径，并且它们的轴是偏移的。密封焊缝接触表面50，52之间的特定的不对称关系将根据将要被密封的第一和第二构件22，28的配合开口20，26的不对称关系通过特定密封应用的特别需要来决定。
如图2所示，密封焊缝44，46中的每一个具有彼此相同或不同的断面轮廓。该特定的轮廓可通过特定密封应用的需要来决定，其中一个描述代表了一种可能性。本领域普通技术人员将会了解到上部和下部的密封焊缝44，46的不对称关系可被同样地应用到需要特定密封焊缝所需要的任何断面配置的密封焊缝中，并且不论该轮廓在密封焊缝之间是相同或不同。
用于密封焊缝44，46的弹性材料可以是现在所使用的多种有机聚合弹性材料中的任意一种，或者是将来发展的适合于特殊密封应用的材料，其中垫圈10将应用于该密封。一些这样的例子包括橡胶，NBR(丁晴橡胶)，或其它弹性体。如果特定的应用存在需要，本发明还考虑到将两种材料浇铸在一起的可能性，这样，如果需要，该密封焊缝中的一个可由不同于另一个密封焊缝的弹性材料制成，以支承不同的负荷、压力或其它条件。
图4示出了支承层横跨密封通道的连接。通过在支承层14，16中引入密封通道30，32，支承材料12的内部圆环54被径向地限定在该密封焊缝的内部，而不是通过支承层14，16的桥接部分58，60连接到主支承体56，其中该支承层14，16延伸穿过弹性密封42的主体48。桥接部分58，60由开口区域62，64(图2)断开，以便对于一片浇铸的密封材料42而在支承层14，16的密封通道间建立起开口连通。
图5和图6分别示出了密封组件110和210的两个示例性可替换实施例的不对称接触表面150，152，250，252的轨迹分别与密封焊缝144，146，244，246反向。图5的密封焊缝轨迹是密封焊缝144，146，244，246可具有相同尺寸和外形的例子，但是它们的轴是偏移的以便该密封焊缝存在轴向的不对准以补偿将被度量的构件中相应的不对准。图6的轨迹示出了一个轨迹是圆形而另一个轨迹是非圆形的例子。当然，本领域普通技术人员可以认识到实际上不对称密封焊缝的无数多种组合也是可能的，这受特定应用要求的影响。因此，上述实施例仅仅是多种其它不对称焊缝配置的示例，这是本发明所考虑的。
可以理解，能实现相同功能的本发明的其它实施例，在这里被合并在最终允许的专利权利要求的范围内。
权利要求
1.一种垫圈组件，包括第一支承层；第二支承层；所述第一和第二支承层被分别形成；所述第一和第二支承层被层压以便限定一层状支承件；至少一个对准开口，其形成在所述支承件中；弹性密封，其形成在所述支承件上，并且其具有围绕所述支承件一侧上的所述开口的第一密封焊缝和围绕所述支承件相对侧上的所述开口的第二密封焊缝；所述密封焊缝限定了所述支承件相对侧边的轴向向外间隔开的各自密封接触面；并且所述密封接触表面是相互不对称的。
2.如权利要求1所述的组件，其中所述支承件包括一向外间隔所述开口的密封通道并且所述密封形成于该密封通道中。
3.如权利要求2所述的组件，其中所述密封通道至少部分地完全穿过所述支承层延伸。
4.如权利要求3所述的组件，其中所述密封完全穿过所述密封通道延伸直至所述支承件的所述相对侧。
5.如权利要求4所述的组件，其中所述密封通道包括形成在每一所述支承层中的密封通道部分，所述密封通道部分彼此连通，但彼此不对称地被布置。
6.如权利要求5所述的组件，其中密封通道部分具有一条轨迹，该轨迹基本上与相应的密封通道部分相关联的密封焊缝的轨迹相同。
7.如权利要求1所述的组件，其中至少一个密封接触表面相对于所述支承件中的所述开口偏心地配置。
8.如该权利要求3所述的组件，其中所述密封作为一连续部分形成在所述支承件的所述相对侧上的所述密封焊缝之间。
9.如权利要求3所述的组件，其中所述密封通道被多个桥接部分断开。
10.如权利要求1所述的组件，其中所述支承件一侧上的所述密封焊缝相对于所述支承件的相对侧上的所述密封焊缝偏心地布置。
11.如权利要求1中的组件，其中所述支承件一侧上的所述密封焊缝具有一条圆周形轨迹，该圆周形轨迹不同于所述支承件相对侧上的所述密封焊缝的轨迹的圆周形轨迹。
12.如权利要求1所述的组件，其中所述支承件一侧上的所述密封焊缝与所述支承件相对侧上的所述密封焊缝具有非镜像关系。
13.一种在横跨分离面的两个构件之间形成密封以密封连通横跨该分离面的构件之间的开口的方法，其中在所述构件之间连通的开口彼此不对称地配置，该方法包括准备一垫圈组件，该垫圈组件具有至少两个分别形成的连接在一起以便限定一层状支承件的支承层，该层状支承件具有至少一个贯穿的开口，其位置与横跨分离面而将要被密封的构件的开口的位置相对应，将一弹性密封浇铸到该层状支承件，以便在层状支承件的相对侧上环绕该层状支承件的开口限定密封焊缝，该密封焊缝沿该层状支承件的相对侧轴向地向外延伸，以便限定相对的密封焊缝接触面；其中该密封焊缝接触面根据横跨分离面的将要被密封的构件的开口的不对称关系以彼此不对称的关系形成。
14.如权利要求13所述的方法，包括邻近于支承件中的开口穿过支承件而形成一密封通道，并且将密封浇铸到该通道中。
15.如权利要求14所述的方法，包括支承件形成有跨过该通道延伸的桥接部分。
全文摘要
一种垫圈组件，其由至少两个叠加在一起的支承层形成并且形成有至少一个穿过该支承件的开口，该开口与横跨将要被密封的两个构件的分离面的开口相对应。一弹性密封被浇铸到该支承件，以便通过相应的与将要被密封的构件相配合的接触面而在邻近开口的支承件的相对侧上限定一密封焊缝。该密封接触面是横跨支承件的互不对称配置的接触面，以便横跨分离面适应与将要被密封的构件的开口相关联的不对准。
文档编号F02F11/00GK1809693SQ200480017435
公开日2006年7月26日 申请日期2004年5月20日 优先权日2003年5月20日
发明者E·格南德, D·J·维亚拉尔, T·M·威利斯 申请人:联邦莫沃尔公司