专利名称：标准模件式垫片的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于实现两相对面之间的气体或液体密封的静密封垫片，特 别是涉及适用于产品幵发顺序中的一个应用配置到下一个应用配置或一个设 计修正到下一个设计修正的模件式垫片组件。
背景技术：
当任意两相对面必须通过液体或气体紧密封地密封在一起时，采用静密 封垫片装置。以内燃机为例，很多部位都用到这种垫片组件，包括汽缸盖和 汽缸体之间。汽缸盖垫片的专用密封件围绕燃烧室，另一些专用密封件设于 油流道、冷却液流道等等周围。另一些发动机垫片应用，在例如进气歧管、 排气歧管、水泵和油底壳，同样需要构造来满足预期应用要求的专用密封件。垫片组件典型地具有由弹性金属、橡胶纤维或其他适合的材料制成的片 状垫片体或载体。该载体主要起到支撑件的作用，用以将各种密封件与待密 封面上的部件对准支撑于准确位置处。该载体还可包括用于配合扣件或定位 销的孔或凹口。这些传统形式的垫片组件被证实是耐用且有效的。然而，其缺点在于需 要在生产过程中制造并安装。由于机械装配本身在时间和生产上的低效率， 大多生产方法需要大批量生产任何一种特定形式的垫片组件。为确保制造足 够的任何特定结构的垫片，有时会导致过量生产某特定形式的垫片组件。因此需要一种垫片组件，能够便于从一种应用到下一种应用，以减小机 械装配的时间以及任何一种给定类型垫片的大批量生产负担。发明内容根据本发明的一方面，提供一种适于压縮设置于两相对面之间的静密封 垫片组件，用于在该两相对面中的至少一个面上实现密封。该静密封垫片组 件包括设有至少一个开口的片状载体。具有与所述载体分别形成的制品的密封件操作时可设于该载体的开口中。所述载体具有类纤维网状结构，所述密 封件的开口可设于该载体类纤维网状结构的任何位置处，以使所述垫片组件 适于一个应用配置到下一个应用配置。由此，密封件成形为可定位于所述载 体本体任何位置处的标准模件，仅需在所述载体上形成开口并将密封件插入 该开口中即可。其结果是，要求从一种垫片类型转换为另一种垫片类型的机 械装配可仅为冲压中冲模的位置和尺寸改变。根据本发明的另一方面，提供一种适于压縮设置于两相对面之间的静密 封垫片组件，用于在该两相对面中的至少一个面上实现密封。根据本发明的 该方面，该静密封垫片组件包括设有至少一个开口的片状载体，所述开口与 在所述两相对面中一个面上的一部件对准。所述载体具有类纤维网状结构。 具有与所述载体分别形成的制品的密封件可操作地结合于所述载体的开口 中。 一可释放的固定部用于在所述密封件定位于所述相对面中的一个面上之 后，响应一断开力，自动将所述密封件与所述孔分开，从而允许将所述载体 拆除以便重复使用或循环利用，而所述密封件仍保留在后，实现所述相对面 之间的密封。因此，所述载体可被拆除并丢弃。这具有减小相对面之间的承 压面积、仅由密封件来承载压縮载荷的附加效果。因此，由于压縮载荷明确 集中于密封件，故只需较小的载荷就可获得满意的密封效果。根据本发明的又一方面，提供一种用于实现两相对面之间的密封的组装 垫片的形成方法。该方法包括下列步骤按规则或不规则重复几何图案交叉 多个股以形成栅格状载体；在该载体上形成尺寸大于所述重复几何图案的尺 寸的开口；形成外周设有固定部的密封件；以及将所述密封件压入所述载体 的开口，直到该载体的多个股与所述固定部配合。在该方法中，通过简单的 挤压操作，可将所述密封件可操作地结合于所述载体的开口中，所述载体的 多个股与环绕密封件的槽配合，自动将该密封件锁固于其位置上。由于所述 载体上的开口的尺寸大于所述重复几何图案的尺寸，因此可确保所述载体的 至少多个股与密封件上的槽相互配合。
为了更清楚地说明本发明的上述及其他特征和优点，以下结合附图对本 发明进行详细描述，其中图1是本发明的载体在形成开口之前的立体图； 图2是如图1所示示图，然而，载体上形成了多个开口； 图3是如图2所示的立体图，展示准备安装于载体各个开口中的各种密 封件；图4是设于待密封面上的本发明组装垫片的简化立体图，其中各密封件 对准设于该待密封面上的各部件之上；图5是如图4所示的立体图，展示了该方法中的下一个步骤，将载体拆 除，而密封件仍保持对准设于待密封面上的各部件之上，并准备由一个相对 的表面挤压；图6是旨在永久固定于欲密封的两相对表面之间的垫片组件的另一可选 实施例的立体图；以及图7是操作时设于载体的开口中的密封件的简化片断剖视图。具体实施例参照附图，其中相似数字指代这几幅图中相似或相应部分。本发明静密 封垫片组件的片状载体10如图1所示。该载体10为类纤维网状结构。该网 可由高分子材料制成，例如热塑性或热固性聚合物，或可由金属离散股制成， 或由其他适合的合成物包括纤维素和类橡胶产品制成。各离散股可具有任何 形状的截面，包括附图所示的示例性圆形。可采用任何已知的构造技术将这些离散股结合在一起，包括但不限于编 织技术。无论采用哪种组装技术，优选将这些离散股按规则或不规则重复几 何图案交迭形成网状物。两组平行离散股直角相交的情况下，采用正方形或 长方形规则的重复几何图案，且任何给定平行离散股组中相邻股之间的距离 称为股距。当然也可采用其他的离散股排列方式，且重复的几何图案不必是 直线型的。重复图案并非只能由一种形状构成，在这种情况下，图案为不规 则形式的。例如，如果载体10由高分子材料模塑而成，则其规则重复几何图 案可为任何有利形状或多种形状。在一些应用中，甚至需要改变载体10某些 区域的股距，以实现最佳载荷分布，并最终形成不规则重复图案，其中每个 图案的尺寸不同。图2展示了制造过程中紧随图1所示阶段的下一个阶段，其中载体纤维于其将与欲密封相对面中一个或两个面上的通道或其他部件对准的关键位置 形成了多个开口。这些开口可具有任何空间尺寸和形状，假设每个开口切断至少一股，则留下由这些被切断的股形成的多个悬臂茎(cantilevered stems) (见图7)。以汽缸盖垫片的情况为例，大开口 14通常为圆形结构，并适于 对准位于内燃机汽缸体的燃烧室之上。 一对侧开口 16、 18可为非圆形几何形 状，并可对准位于冷却液流道或其他部件之上。远离中心的开口20、 22提供 了开口的位置、尺寸及应用的附加示例。至少一个、优选几个密封件采用一种或多种适于密封应用的材料分别形 成制品。例如，再结合汽缸盖垫片的情况考虑，燃烧室的密封件必须能够承 受极度高温高压，因此构造成可承受高压縮载荷的结构。然而，同一垫片上 的冷却液通道的密封件则需能承受低温低压，但需要具有高的耐腐蚀性能。 因此密封件的结构和材料成分根据其应用和环境进行改变。参照图3所示，多个密封件对准设于载体10上的其各自对应的开口之上。 燃烧密封件24对准位于大开口 14之上，且通常为圆形结构。燃烧密封件24 的一般厚度大于载体10的一般厚度，如图所示甚至可以比载体10厚几倍。围绕燃烧密封件24的外周设有固定部，该固定部用于与伸入载体10开 口 14的悬臂茎12相互配合。当然，该固定部可采用多种形式，例如凸起的 唇缘或扣件，此处简单示为包括设于载体IO—般平面上、至少部分围绕密封 件24外周延伸的单槽26。该槽26根部外径的尺寸与开口 14的内径接近， 以便悬臂茎12的端部与密封件24保持压接，从而使该密封件24保持固定状 态。为便于安装，密封件24可设有斜切的导向边28，插入过程中，该导向 边28使密封件24位于开口 14的中心，同时也使具有楔形效果的悬臂茎12 一致偏转。虽然图中所示的槽26具有大致槽形的结构，但该槽也可采用其他 几何结构，包括各种不对称结构。为方便拆卸，固定部还包括使密封件能够 从载体10拆除的释放面。当槽26起释放面作用时，该功能部件包括槽26 的圆形底部，悬臂茎12可弯曲、平滑跨越该圆形底部，并与其抵接。再参照图3，所示附加密封件包括适于插入开口 16的不规则成形的密封 件30。设置和构造该不规则密封件30用于实现冷却液流道、油流道、推杆 或其他任何部件周围的流体紧密封。另一不规则成形的密封件32特别适合配合设置于开口 18中。该密封件32代表欲实现特定功能的设备。例如，该设备型的密封件32可包括用于测 量温度、压力、应力或其他运行状态的监测器。需要采用电导线34将关于感 测状态的信息传送至适当的数据采集设备。作为一可选方案，该设备型的密 封件32可为控制一部件或状态的设备型。例如，这种设备型的密封件32可包括选择性地限定欲密封的两相对面之间的液体或气体流或者使该液体或气 体流转向的阀。例如，冷却液流道中的阀可起到自动调温器的作用。再如， 该设备型的密封件32可响应振动，产生可变制动效果，从而消除不需要的振 动。当然也可能实现其他控制作用。此外，该设备型的密封件32可为载荷分 配类型，其主要或附带作用是战略性地扩展和/或集中欲密封的相对面之间的 载荷。在这种情况下，该设备型的密封件32可具有类似弹簧性能的弹性，或 者为完全不具压縮性能的固体，无论哪种情况，这种载荷分配密封件32的正 确应用可有效达到密封要求，控制系统中的噪声、振动及声振粗糙度问题。不规则密封件30、设备型密封件32以及附加的、示例性的密封装置36、 38，均具有与密封件24所述的槽26的固定部类似的固定部，以及类似斜切 边28或其他结构的设置，以便于与载体10推进连接。图4举例说明了本发明完全组装好的垫片组件，该垫片组件设于待密封 面40之上。 一旦就位，密封件24、 30、 32、 36和38位于其各自部件之上， 则可将载体10拆除，如图5所示。这通过将各密封件24、 30、 32、 36、 38 固定于待密封面40上适当位置处，再将载体10抬起或者剥离来实现。密封 件可采用任何方法固定于适当位置处，例如，可通过自密封件上方施加压力， 通过密封件下方的夹紧装置，通过专用的粘合剂，或者，通过具有粘合性能 的多用途化合物，通过与待密封面40上的部件互锁配合等等方式，将密封件 固定于适当位置。拆除载体10的步骤使得悬臂茎12从与其对应的槽26的配 合中斜脱出来。而后可重复使用、循环利用载体IO，也可以将其丢弃。当一相对面(图未示)与待密封面40抵接时，压縮力完全由密封件承载， 因此，压縮力仅集中在最相关区域。进一步地，由于载体10被拆除了，故减 少了不必要的重量以及这些相对面之间加强热传递和/或冷却的潜在可能。待 密封面40设有螺栓孔42，该螺栓孔42示例性地作为相对面之间的扣接系统 的一部分，通过该扣接系统可建立和保持压縮载荷。如图6所示，本发明一可选实施例中，载体10，并未从待密封面40上拆除。在此，载体IO，包括围绕其外周设置的弹性边缘带44，用于建立两相对 面之间的密封。该载体10'还包括未修饰的开口 46，该开口 46与螺栓孔42 对准，为螺栓或其他扣件提供通畅的通道。弹性密封件44特别适用于需防止 无关材料进入邻接面之间的间隙的情况，例如，汽缸盖和汽缸体之间。然而， 在其他应用中，例如内燃机的排气歧管垫片中，不需要这种外周密封件44。 当然，密封组件的各种变换可使载体10'保持夹设于相对面之间，但不包括 弹性外周密封件44。不过，在一些应用中，仍需要将载体IO、 10'保持在适 合位置，以使各种密封件24、 30、 32、 36、 38位于其准确位置。另外，如果组装相对面之前不将载体10、 IO'拆除，那么可将载体10、 10'专门设计用于分配压縮载荷。由于载体10、 10'是由纤维网状物形成的， 故其最终表面积小于传统整体式载体的表面积，而且，只需较小的夹紧力即 可获得同样的性能。参照图1-5,其从整体上按顺序展示了在两相对面中至少一个面上实现 密封的组装垫片的形成方法。该方法包括下列步骤首先按规则或不规则重 复几何图案交叉多个股以形成栅格状载体10、 10'。在形成不规则重复图案 的情况下，并不需要如此形成的每个图案具有相同的尺寸和形状， 一些应用 可要求股与股之间间隔的股距不同。其次，在载体10、 10'上形成开口 14-22， 该开口的尺寸大于重复几何图案的尺寸。密封件24、 30、 32、 36、 38作为制 品分别制成，并具有至少部分围绕其外周的固定部，例如，槽26。将密封件 压入载体IO、 IO，上的开口中，直到载体的股与固定部配合，例如卡于槽26 中。由此，可通过将独立制造的密封件压配固定在形成于载体10、 IO，本体 任何位置处的一个或多个开口中，方便地组装垫片。载体IO、 IO，上形成开口 16-22时，其部分股被切断产生指入开口的悬臂 茎12。将密封件压在载体IO、 10'中时，这些悬臂茎12弹性弯曲，而后锁入 固定部，将各密封件固定以备安装。安装方法进一步包括下列步骤将组装 垫片置于待密封面40上，密封件24、 30、 32、 36、 38对准设于通道或其他 部件之上。在本发明的一个实施例中，当密封件保持对准设于其各自部件之 上时，将载体10从密封件上拆除。而后该载体10可再循环利用、重新使用 或丢弃。在另一实施例中，载体10'与夹在相对面之间的密封件永久固定在 一起。形成栅格状载体IO、 10'的步骤可采用任何方法实现，包括编织金属、聚合体或纤维素材料股，或者其他网格成形技术如在交叠处进行铜焊或粘结。密封件32可为设备型结构，此时，上述方法进一步包括监测运行状况、 控制流体流动和/或分配两相对面之间的压縮载荷的步骤。按照上述步骤、根据上述各种结构特征制造的垫片组件特别适用于小批 量生产的制造环境中，避免了习知垫片制造技术中固有的低效率。例如，在 一给定发动机的汽缸盖垫片中，根据发动机的结构，可存在多种垫片类型(也 就是，不同零件数量)。如果同一基本发动机设计具高输出选择配置，则很可 能使每一密封件的位置保持不变，却采用更高温度或压力级别的专用密封件 取代常规结构的密封件。因此，由于该垫片组件具有标准模件特征，故可交 换或替换密封件而不影响整个制造过程。而且，在迭代循环过程中进行测试或重新设计生产程序时，本发明垫片 组件可方便地应用于产品试样情形下。因此减少了每一设计版本的制造时间， 从而縮短了产品开发周期。本发明的另一优点在于密封件的可变性，即密封件可制造具有相互不同 的厚度。因此，当需要以特定方式分配或集中两相对面之间的载荷时，设计 师可结合各密封件的几何形状对其厚度作各种改变。栅格状载体IO、 10'可通过切割或采用其他方式形成开口 16-22，以容纳 任何几何形状的密封装置或密封件，网状物的相邻股之间的股距可变，使得 当固定较大密封件时可采用较大网格，较小网格间距可用于容纳较小的元件。 进一步地，较大股距的网状载体10、 10'适合要求较好的空气流动或热传递 的应用中，例如排气歧管垫片应用。采用编织、交错或其他方式固定于栅格 图案中的特定股可具有任何截面形状，包括圆形、矩形或其他形状。根据特 定应用场合以及具体条件的要求，载体10、 10'可为临时存在的或永久设置 的。此外，与习知垫片中所用的传统整体式载体相比，采用栅格状载体IO、 10'可显著减少生产废料。以上采用举例说明的方式对本发明进行了描述，可以理解，所采用的术 语只是用于对本发明进行描述而非限制。很明显，根据以上描述可以对本发 明做各种改变和修改。因此，可以理解，除上述特定实施例外，本发明可以 其他方式实施，而不限于上述说明书中所描述。
权利要求
1、一种静密封垫片组件，适于压缩设置于两相对面之间以在该两相对面中的至少一个面上实现密封，该静密封垫片组件包括设有至少一个开口的片状载体，所述开口与在所述两相对面之间延伸的通道对准；具有与所述载体分别形成的制品的密封件，该密封件操作时设于所述载体的开口中；以及所述载体具有网状结构，其中所述开口和所述密封件可设于所述载体的任何位置处，以使所述垫片组件适于从一个应用配置到下一个应用配置。
2、 根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述网状结构包括多个编 织的股。
3、 根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述网状结构是由多个股按重复几何图案交叠构成的网状物。
4、 根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述网状物包括至少一组 平行股，该网状物的股距为所述平行股中相邻股之间的平均距离，该股距小 于所述密封件的宽度和所述密封件的长度。
5、 根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述载体具有常规厚度，所述密封件的常规厚度大于所述载体的厚度。
6、 根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述股包括金属线。
7、 根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述股包括聚合体材料。
8、 根据权利要求3所述的组件，其特征在于/所述股包括纤维素材料。
9、 根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述开口由多个悬臂茎界定。
10、 根据权利要求9所述的组件，其特征在于，所述密封件包括与所述 载体的悬臂茎相互配合的固定部。
11、 根据权利要求10所述的组件，其特征在于，所述密封件具有外周， 所述固定部具有设于所述载体平面上并至少部分围绕所述密封件的外周延伸 的槽。
12、 根据权利要求10所述的组件，其特征在于，所述固定部具有使密封件能够从所述载体拆除的释放面。
13、 根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述密封件包括选自监 测器、控制器或载荷分配器的装置。
14、 根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述载体具有外周，并 设有围绕该外周设置以在所述两相对面之间建立密封的弹性体。
15、 一种静密封垫片组件，适于压縮设置于两相对面之间以对该两相对面中的至少一个面实现密封，该静密封垫片组件包括设有至少一个开口的片状载体，所述开口与在所述两相对面之间延伸的通道对准，该载体具有网状结构；具有与所述载体分别形成的制品的密封件，该密封件可操作地结合于所 述载体的开口中；以及可释放的固定部，用于在所述密封件定位于所述相对面中的一个面上之 后，响应一断开力，自动将所述密封件与所述孔分开，从而使所述载体拆除 而所述密封件保留于原位。
16、 根据权利要求15所述的组件，其特征在于，所述密封件具有外周， 所述固定部具有设于所述载体平面上并至少部分围绕所述密封件的外周延伸 的槽。
17、 根据权利要求16所述的组件，其特征在于，所述开口由多个悬臂茎 界定，该悬臂茎在所述操作结合状态下与所述槽和所述密封件配合。
18、 根据权利要求15所述的组件，其特征在于，所述网状结构包括多个 编织的股。
19、 根据权利要求15所述的组件，其特征在于，所述网状结构是由多个 股按重复几何图案交叠构成的网状物。
20、 根据权利要求19所述的组件，其特征在于，所述网状物包括至少一 组平行股，该网状物的股距为所述平行股中相邻股之间的平均距离，该股距 小于所述密封件的宽度和所述密封件的长度。
21、 根据权利要求19所述的组件，其特征在于，所述股包括聚合体材料。
22、 根据权利要求19所述的组件，其特征在于，所述股包括纤维素材料。
23、 根据权利要求19所述的组件，其特征在于，所述股包括金属线。
24、 根据权利要求15所述的组件，其特征在于，所述载体具有常规厚度，所述密封件的常规厚度大于所述载体的厚度。
25、 根据权利要求15所述的组件，其特征在于，所述密封件包括选自监 测器、控制器和载荷分配器的装置。
26、 一种用于实现两相对面之间的密封的组装垫片的形成方法，包括下 列步骤按重复几何图案交叉多个股以形成栅格状载体； 在所述载体上形成尺寸大于所述重复几何图案的尺寸的开口； 形成外周设有固定部的密封件；以及将所述密封件压入所述载体的开口直到该载体的多个股与所述固定部配合。
27、 根据权利要求26所述的方法，其特征在于，进一步包括，将所述组 装垫片设置于待密封面上，并使所述密封件对准位于该待密封面上的部件之 上。
28、 根据权利要求27所述的方法，其特征在于，进一步包括，当所述密 封件保持对准位于所述部件之上时，将所述载体与所述密封件分开。
29、 根据权利要求28所述的方法，其特征在于，进一步包括，循环利用 所述载体。
30、 根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述形成载体的步骤包 括编织所述股的步骤。
31、 根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述将密封件压入所述 开口的步骤包括弯曲所述载体的悬臂茎。
32、 根据权利要求26所述的方法，其特征在于，进一步包括，用所述密 封件监测运行状况。
33、 根据权利要求26所述的方法，其特征在于，进一步包括，用所述密 封件控制流体的流动。
34、 根据权利要求26所述的方法，其特征在于，进一步包括，用所述密 封件分配两相对面之间的压縮载荷。
全文摘要
本发明提供了一种静密封垫片组件，它具有由叠置的线股形成的网构成的栅格状载体(10，10’)。在该载体((10，10’)中有利地设置了开口(16-22)，该线股断开的端部形成伸向内部的悬臂茎。任何一种特定结构的各种密封件(24，30，32，36，38)压进相应的开口(16-22)中，悬臂茎(12)与每个密封件中的环槽(26)相配合而使相应的密封件就位。该垫片组件接着置于待密封表面(40)之上，而载体(10，10’)既可拆除，也可作为垫片组件的永久固定件保留。
文档编号F02F11/00GK101233311SQ200680027938
公开日2008年7月30日 申请日期2006年5月26日 优先权日2005年6月1日
发明者阿维德·A·卡斯勒 申请人:费德罗-莫格尔公司