主燃烧密封凸起内的小弹性密封特征的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及在内燃机里使用的多层垫片组件。
【背景技术】
[0002]多层垫片组件传统上用于形成机械系统或装置(例如，内燃机)的两个配合部件之间的密封，以防止燃烧气体、冷却水、润滑油等的泄漏。通常的应用包括将多层垫片组件放置于气缸体和气缸盖之间以及气缸体和排气管之间。气缸盖垫片典型地绕着内燃机的气缸内径延伸，以将高压燃烧气体密封在所述气缸内径内，以及密封润滑油通道和冷却剂通道。排气管垫片典型地绕着内燃机的排气口延伸，以密封高温废气使其从所述内燃机流向排气系统。一旦安装，所述多层垫片组件承受着来自内燃机部件的螺栓连接的负载，并且依靠该负载于其间提供充分的密封。
[0003]现在许多内燃机使用气缸套，也称作气缸衬垫，其被插入气缸体的气缸内径。所述气缸套形状上通常为圆柱形，并且布置于所述气缸内径内、所述气缸体和活塞间。制成所述气缸套的金属或合金常常与用于所述气缸体的金属或合金不同。例如，内燃机可能具有由铝构成的气缸体，以及由钢或铸铁构成的气缸套。这些金属具有不同的热膨胀率，其可能致使所述气缸套膨胀并相对所述气缸内径轴向收缩。例如，如果所述气缸套遭受高温，其可以轴向膨胀并压碎所述垫片组件，这可能永久性地使垫片组件变形。所述垫片组件的这种永久变形会产生问题，因为所述垫片组件的一些弹性可能丧失，从而使所述垫片的密封能力大打折扣。然后，当所述气缸套遭受低温时，其可以轴向收缩并在所述气缸套和所述形变的垫片组件之间留下缝隙，从而造成微小的燃烧气体泄露。
[0004]这种多层垫片组件典型地包括至少一个垫片层，所述至少一个垫片层具有内侧边缘，所述内侧边缘限制出至少一个小孔。所述垫片层也具有外侧区域，所述外侧区域与所述小孔径向隔开。在气缸盖垫片的应用中，所述小孔典型地与所述内燃机的气缸内径互相对应。可供选择地，在排气管垫片应用中，所述小孔典型地与所述内燃机的排气口互相对应。所述至少一个垫片层可能是彼此之间相互堆叠的多个垫片层。所述垫片层经常包括密封缘，所述密封缘布置于所述内侧边缘和所述外侧区域之间以增强所述垫片组件的密封能力。典型地，所述密封缘绕着每个小孔环状延伸。所述密封缘可以包括主密封缘，所述主密封缘绕着所述小孔圆周性地延伸并且沿着第一径向长度径向延伸。所述密封缘可以进一步包括第二密封缘，所述第二密封缘沿着所述垫片层配置于所述主密封缘和所述内侧边缘之间，其中所述第二密封缘沿着第二径向长度延伸。
[0005]一些多层垫片也包括阻挡层，所述阻挡层配置于所述垫片层之间。例如，一种已知的多层垫片包括阻挡层，所述阻挡层从所述第二密封缘延伸至所述内侧边缘，并且与所述第二密封缘的所述第二径向长度完全重叠。在另一种已知的多层垫片中，所述阻挡层从所述垫片层的所述外侧区域延伸过来，并且沿着所述第二密封缘的第二径向长度终止，从而与所述主密封特征的所述第一径向长度完全重叠而与所述第二密封特征的所述第二径向长度部分重叠。然而，这种阻挡层无法为所述多层垫片提供充分的保护，以抵抗所述气缸内径气缸套在热负载过程中膨胀和收缩造成的永久变形。
【发明内容】
[0006]一种垫片组件，包括至少一个垫片层，所述至少一个垫片层具有内侧边缘，所述内侧边缘限制出至少一个小孔，并且所述垫片层具有外侧区域，所述外侧区域与所述小孔径向隔开。至少一个主密封缘，所述主密封缘沿着所述垫片层配置于所述内侧边缘和所述外侧区域之间，其中所述主密封缘绕着所述小孔圆周性地延伸并且沿着第一径向长度径向延伸。至少一个第二密封缘，所述第二密封缘沿着所述垫片层配置于所述主密封缘和所述内侧边缘之间，其中所述第二密封缘沿着第二径向长度延伸。阻挡层，所述阻挡层邻近所述垫片层的至少一部分。所述阻挡层从所述垫片层的所述外侧区域向所述内侧边缘径向延伸。相应地，所述阻挡层与所述主密封缘的所述第一径向长度和所述第二密封缘的所述第二径向长度全部重叠，从而为所述垫片层的内侧边缘附近提供增强的垫片弹性。
[0007]这种垫片组件的优点在于，所述阻挡层从所述外侧区域延伸至所述内侧边缘，并且与主密封缘和第二密封缘的全部径向长度重叠。这种特殊的结构产生的垫片组件更有弹性并且更能处理所述气缸套经受热负载时的膨胀和收缩。更具体地说，凭借与两个密封缘重叠，通过膨胀的气缸套施加于所述垫片组件上的压缩力被分散于两个密封缘的全部径向长度上。这能防止所述气缸套在高温下膨胀时压碎某一密封缘或使某一密封缘永久变形。由于所述垫片组件邻近所述内侧边缘部位的弹性被保留下来，因此不会在所述气缸套和所述垫片组件之间产生缝隙，并且微小的气体泄漏也被消除了。
【附图说明】
[0008]本发明的这些及其他优点和特征将会被清楚地领会，因为当本发明与附图结合加以考虑时，可通过参考以下详细描述被更好地理解，其中:
[0009]图1A是一个示例性的多层垫片组件的不完全截面图；
[0010]图1B是所述多层垫片组件的一个示例性的第二密封缘的分解的不完全截面图；
[0011]图1C是一个示例性的多层垫片组件的不完全截面图；
[0012]图2A是一个示例性的多层垫片组件的不完全截面图；
[0013]图2B是一个示例性的多层垫片组件的不完全截面图；
[0014]图2C是一个示例性的多层垫片组件的不完全截面图；
[0015]图2D是一个示例性的多层垫片组件的不完全截面图；
[0016]图3是一个示例性的多层垫片组件的不完全截面图，所述示例性的多层垫片组件布置于示例性的气缸盖和气缸体之间；
[0017]图4A是一个作为现有技术的多层垫片组件的不完全截面图，所述作为现有技术的多层垫片组件配置于示例性的气缸盖和气缸体之间，其中所述气缸套已经轴向膨胀，压碎所述第二密封缘并使其永久变形；
[0018]图4B是一个作为现有技术的多层垫片组件的不完全截面图，所述作为现有技术的多层垫片组件配置于示例性的气缸盖和气缸体之间，其中所述气缸套已经轴向收缩，显示出了被压碎并永久变形的所述第二密封缘；
[0019]图5A是一个作为现有技术的多层垫片组件的不完全截面图，所述作为现有技术的多层垫片组件配置于示例性的气缸盖和气缸体之间，其中所述气缸套已经轴向膨胀，压缩所述第二密封缘使其抵靠所述阻挡层；
[0020]图5B是一个作为现有技术的多层垫片组件的不完全截面图，所述作为现有技术的多层垫片组件配置于示例性的气缸盖和气缸体之间，其中所述气缸套已经轴向收缩，并且已经回到未被压缩的状态；
[0021]图6是一个示例性的多层垫片组件的顶部整体视图，突出显示了轴向对齐的桥部。
【具体实施方式】
[0022]更详细地参考附图，图1A展示了多层钢制垫片组件20，所述垫片组件20用于为内燃机的气缸体22和气缸盖24之间提供密封。所述垫片组件20包括至少一个垫片层26、28，所述至少一个垫片层26、28具有内侧边缘30，所述内侧边缘30限制出至少一个小孔32，并且所述垫片层26、28具有外侧区域34，所述外侧区域34与所述小孔32径向隔开。所述至少一个垫片层26、28可能包括彼此之间相互堆叠的多个金属垫片层26、28。因此，所述金属垫片层26、28轴向对齐并且通常相互之间共同延伸。每个所述垫片层26、28呈现出内表面46和在所述内表面46对面的外表面48。所述垫片组件20可以包括任何数量的垫片组件26,28ο当所述垫片组件20具有包括第一垫片层26和第二垫片层28的两个垫片层26、28时，所述第一垫片层26和第二垫片层28的内表面46彼此相对。所述垫片组件20可以进一步包括中间层54，所述中间层54与两个所述垫片层26、28共同延伸并且布置于两个所述垫片层26、28之间。因此，所述中间层54可以被夹在至少两个所述垫片层26、28之间。应当理解，所述垫片组件20的中间层54可被附着于一个或多个所述垫片层26、28上。可以使用多种多样的附着手段，包括但不限于使用粘合剂、紧固件、焊接以及压接。
[0023]继续参考图1Α，所述垫片组件20进一步包括至少一个主密封缘56、58，所述主密封缘56、58沿着所述垫片层26、28布置于所述内侧边缘30和所述外侧区域34之间。所述主密封缘56、58可以呈现多种不同的形状并且能够以各个方向延伸。图1A中展示的所述垫片组件20构造成使得所述主密封缘56、58形成于每个所述第一垫片层26和第二垫片层28内，并且朝向所述中间层54向内突出。所述主密封缘56、58绕着所述小孔32圆周性地延伸，并且沿着第一径向长度60径向延伸。所述第一径向长度60相当于用作测量结构(所述结构形成所述主密