汽缸盖垫片组件.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102483161 A(43)申请公布日 2012.05.30CN102483161A*CN102483161A*(21)申请号 201080036413.5(22)申请日 2010.08.1961/235，211 2009.08.19 USF16J 15/08(2006.01)F02F 11/00(2006.01)F02F 1/24(2006.01)(71)申请人费德罗-莫格尔公司地址美国密西根州南菲尔德西北公路26555(72)发明人道格拉斯克莱蒙斯 杰克胡爱玛格里索姆(74)专利代理机构上海智信专利代理有限公司 31002代理人邓琪(54) 发明名称汽缸盖垫片组

2、件(57) 摘要本发明提供一种静态汽缸盖垫片组件，包括具有开口的内间隔层，该内间隔层在平面的相对侧面之间延伸，所述开口与内燃机的缸膛一致。多个内功能层分别叠置在所述间隔层的相对侧面上。所述内功能层具有围绕所述间隔层的所述开口延伸的轴向对齐的嵌套的环形密封凸缘。该垫片组件进一步包括与内功能层分开的多个外功能层。该外功能层具有环形内边缘，该环形内边缘彼此轴向间隔开以提供一间隙，用于容置内间隔层的至少一部分于其内。内间隔层的外边缘被轴向钳制于外功能层之间，由此可防止该内间隔层从外功能层脱离。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2012.02.17(86)PCT申请的申请数据PCT/US

3、2010/045967 2010.08.19(87)PCT申请的公布数据WO2011/022530 EN 2011.02.24(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书4页 附图4页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页1/1页21.一种静态汽缸盖垫片组件，其特征在于，包括：具有开口的内间隔层，该内间隔层在平面的相对侧面之间延伸，所述开口与缸膛一致；以及叠置在所述间隔层的各相对侧面上的多个内功能层，所述内功能层具有围绕所述间隔层的所述开口延伸的轴向对齐的嵌套的环形密封凸缘。2.如权利要求1所述的静态汽缸盖垫片组件，其特征在于，

4、进一步包括与所述内功能层分开的多个外功能层，所述外功能层具有彼此轴向间隔开的环形内边缘以提供环形间隙，从而容置内间隔层的至少一部分于该间隙中。3.如权利要求2所述的静态汽缸盖垫片组件，其特征在于，所述内间隔层具有环形外边缘，静态汽缸盖垫片组件进一步包括夹置于所述外功能层之间的外间隔层，所述外间隔层具有内边缘，该外间隔层的内边缘与所述内间隔层的外边缘径向间隔开。4.如权利要求3所述的静态汽缸盖垫片组件，其特征在于，所述内间隔层在所述外功能层之间轴向浮动，并相对于所述外间隔层径向浮动。5.如权利要求3所述的静态汽缸盖垫片组件，其特征在于，所述内间隔层和所述外间隔层具有不同的厚度。6.如权利要求1所

5、述的静态汽缸盖垫片组件，其特征在于，所述轴向对齐的嵌套的环形密封凸缘是满凸缘，所述内间隔层的一侧面上的所述满凸缘与所述内间隔层的相对侧面上的所述满凸缘轴向面对彼此呈镜像关系。7.如权利要求1所述的静态汽缸盖垫片组件，其特征在于，所述轴向对齐的嵌套的环形密封凸缘是满凸缘，所述内间隔层的一侧面上的满凸缘与所述内间隔层的相对侧面上的满凸缘轴向远离彼此呈镜像关系。8.如权利要求1所述的静态汽缸盖垫片组件，其特征在于，所述轴向对齐的嵌套的环形密封凸缘是满凸缘，所述内间隔层的一侧面上的所述满凸缘与所述内间隔层的相对侧面上的所述满凸缘在相同的方向上轴向面对。9.如权利要求1所述的静态汽缸盖垫片组件，其特征在

6、于，叠置在所述间隔层的各相对侧面上的所述多个内功能层包括叠置在所述相对侧面的一个侧面上的内功能层和叠置于所述相对侧面的另一个侧面上的内功能层，两内功能层的层数不相同。10.如权利要求1所述的静态汽缸盖垫片组件，其特征在于，至少部份单个的功能层相对彼此具有不同的厚度。权 利 要 求 书CN 102483161 A1/4页3汽缸盖垫片组件0001 相关申请的交叉引用0002 本申请要求于2009年8月19日提交的美国临时申请序列号No.61/235,211的权益，其通过引用整体合并入此处。技术领域0003 本发明主要涉及用在需要被夹紧的两个元件之间以建立气/液密封的静态垫片，更具体地涉及多层静态垫

7、片，例如汽缸盖垫片。背景技术0004 在需要被夹紧的两个元件之间(例如在汽缸芯体和引擎芯体之间)以建立气/液密封时，通常选用具有一对功能层的静态汽缸盖垫片，该静态汽缸盖垫片带有被夹置于该对功能层之间的间隔层。通常，该对功能层中的至少一层具有密封凸缘以便于建立流体密封。该间隔层紧靠功能层设置以便于通过压紧功能层的密封凸缘而建立流体密封。不幸的是，当将汽缸芯体固定于引擎芯体时，可能由于对密封凸缘的过压缩而对密封凸缘造成损害。如果密封凸缘被过压缩而基本压平，例如在夹合过程中或者在使用过程中，就有可能在密封凸缘区域形成疲劳裂纹。该疲劳裂纹最终会降低静态垫片建立气体和/或流体紧密封的能力，从而降低发动机

8、的寿命和性能。另外，由于单功能层被设置于紧靠间隔层的至少一个侧面上，因此很难在密封凸缘和需要被密封的表面之间实现所需的线性力以建立可靠的气/液紧密封。发明内容0005 一种静态汽缸盖垫片组件包括具有开口的内间隔层，该内间隔层在平面的两相对侧面之间延伸，所述开口与缸膛一致。多个内功能层分别叠置在该内间隔层的相对侧面上。所述内功能层具有围绕该间隔层的开口延伸的轴向对齐的嵌套的环形密封凸缘。0006 根据本发明的另一个方面，该垫片组件包括多个外功能层，该外功能层与内功能层分开。该外功能层具有环形内边缘，该环形内边缘彼此轴向间隔开以提供一间隙，该间隙用于容置内间隔层的至少一部分于其内。于是，内间隔层的

9、外边缘在外功能层之间被轴向钳制(captured)，从而防止该内间隔层从外功能层脱离。0007 根据本发明的又一个方面，该垫片组件包括夹置于外功能层之间的外间隔层。该外间隔层延伸至一内边缘，该内边缘与所述内间隔层的外边缘保持径向间隔开。0008 根据本发明的又一个方面，该内间隔层在所述外功能层之间轴向浮动且相对于该外间隔层径向浮动。附图说明0009 为了更清楚地说明根据本发明的垫片组件的这些和其他方面、特征及优点，以下结合当前优选的实施例和最佳实施方式、所附权利要求以及附图对本发明进行详细描述，说 明 书CN 102483161 A2/4页4其中：0010 图1是根据本发明的一个方面构造的汽缸

10、盖垫片组件的径向横截面视图，该汽缸盖垫片被示出为部分安装于汽缸套，引擎芯体和汽缸盖之间；0011 图2是根据本发明的另一个方面构造的汽缸盖垫片组件的径向横截面的局部分解图；0012 图3是根据本发明的又一个方面配置的带有多个功能层的内间隔层的径向横截面的侧视图；0013 图4是根据本发明的又一个方面配置的带有多个功能层的内间隔层的径向横截面的侧视图；0014 图5是根据本发明的又一个方面配置的带有多个功能层的内间隔层的径向横截面的侧视图；0015 图6是根据本发明的又一个方面配置的带有多个功能层的内间隔层的径向横截面的侧视图；以及0016 图7是根据本发明的又一个方面配置的带有多个功能层的内间

11、隔层的径向横截面的侧视图。具体实施方式0017 更具体地参考附图，图1示出了根据本发明的一个方面构造的多层垫片组件10。该垫片组件10在此示出为汽缸盖垫片组件，用于在汽缸芯体12，汽缸套14和汽缸盖16之间建立气/液紧密封。该垫片组件10具有至少一个多层的内功能层，在此示出为具有一对多层的内功能层，也被称为叠置的内功能层18，20。另外，作为示例，内间隔层22被至少部分夹置于内功能层18，20之间。该内功能层18，20被设置为紧靠在内间隔层22的两相对侧面24，26。该内功能层18，20分别具有界定环形开口的内边缘28，30，该内边缘的尺寸与内间隔层22的界定环形开口的内边缘32一致。各内边缘

12、(也被称为开口28，30，32)彼此同心设置，而且在此示出为容置汽缸套14的直立法兰34。该多层的功能层18，20分别具有环形的彼此嵌套一致的全压密封凸缘(fullcompression seal bead)36，38。该密封凸缘36，38在此示出为彼此轴向对齐地从间隔层22的表面24，26轴向向外延伸，以便在汽缸盖16和汽缸套14之间建立气体紧密封，从而保持对缸膛39的所需的压应力。该垫片组件10进一步包括外功能层，在此示出为单层的外功能层40，42，其间夹置有外间隔层52。该外功能层40，42具有彼此轴向间隔开的环形的内边缘44，46，至少部分由外间隔层52来间隔开，以形成环形间隙48，该

13、间隙的大小足以容置内间隔层22的外边缘50使其间隙配合。因此，内间隔层22被外功能层40，42轴向钳制以防不经意地从外功能层40，42脱离。该外间隔层52是扁平的或者基本扁平，并具有界定开口的内边缘54，该开口尺寸设定为可间隙配合地容置内间隔层22。因此，由内功能层18，20和内间隔层22组成的内垫片子组件56可相对于由外功能层40，42和外间隔层52组成的外垫片子组件58径向和轴向浮动，但是，由于外功能层40，42的径向内侧部分与内间隔层22的径向外侧部分重叠，该内子组件56被外子组件58所钳制以防从外子组件58脱离。因此，该内子组件56和外子组件58可彼此独立浮动以适应汽缸套14和引擎芯体

14、12之间的偏差(平衡)。因此，引擎芯体12和汽缸套14的制造公差可放松，并同时在配合的发动机组件之间提供可靠的气/液紧密封。说 明 书CN 102483161 A3/4页50018 堆叠的内功能层18，20和单层的外功能层40，42由弹性金属，例如弹簧钢组成，也可根据密封需求具有任何合适的单层厚度。由于堆叠的内功能层18，20分别具有多层，在此示出而非限制为具有彼此紧靠的三层，因而基本沿着线60建立的线接触力可以被精确控制并最大化以确保在所期望的应用中建立可靠的密封。由于可以调节彼此紧靠堆叠的各层的层数，同时也可以调节彼此紧靠的各层的厚度(图7)，该线接触力60可以被精确地进行控制。因此，如果

15、需要的话，堆叠的内功能层18，20的各层可以具有彼此不同的厚度，而且，也可以使用由具有不同物理性能(例如弹性和弹簧刚度)的不同类型的材料来构造堆叠的层18，20的各层。0019 该内和外间隔层22，52可以由相对刚性的金属材料来构造，例如冷轧钢或不锈钢制成。该间隔层22，52由于其是扁平的或基本扁平而分别具有在径向横截面上大致对称的本体。根据应用场合，该内和外间隔层22，52可以具有相同，基本相同或者不同的厚度。如图1所示，外间隔层52比内间隔层22厚。这部分是由于内功能层18，20是多层，而外功能层40，42是单层。因此，内和外间隔层22，52的相对厚度可以根据内功能层18，20的层数和各层

16、的厚度进行调节。0020 在组装垫片10之后，至少部分的外功能层40，42覆盖至少部分的内间隔层22，由此，内组件56和外组件58保持为整体构件。因此，正如上述讨论，内垫片子组件56可以相对于外垫片子组件58径向和轴向浮动，但是，垫片组件10在组装过程中可以不用考虑内垫片子组件56从外垫片子组件58上的不经意地脱离。当然，如果需要的话，通过控制间隙48的大小和相应的内间隔层22的尺寸(外径和厚度)，在内和外子组件56，58之间的相对浮动度可以控制并最小化。0021 在构造垫片组件10中，应该理解，多层的内功能层18，20的各层可以保持彼此分离，或者彼此固定在一起，例如通过焊接过程中的焊缝62。

17、另外，如果需要的话，该功能层18，20可以与内间隔层22保持分离或者固定到内间隔层22上，例如通过焊缝64。类似的，该外功能层40，42可以与外间隔层52保持分离或者固定到外间隔层52上。为了便于在制造过程中进行操作，内功能层18，20优选为固定到内间隔层22上，且外功能层40，42优选为固定到外间隔层52上。0022 在图2中，示出了根据本发明的另一个方面构造的垫片组件110，其中，使用相差100的相同附图标记指示相似特征。该垫片组件110具有与上述描述基本相同的内和外子组件156，158，该内子组件156具有多层的内功能层118，120，其间夹置有间隔层122，其中，各功能层118，120

18、具有一对独立的紧靠的功能层，而不是前述实施例中的三个独立的紧靠的功能层。此外，该外子组件158具有一对外功能层140，142，其间夹置有外间隔层152，另外，包括一额外的功能层142，该额外的功能层与邻近的功能层142呈镜像设置。此外，该垫片组件110与以上描述相同。0023 图3-图7中示出了根据本方面的另一些方面构造的各内子组件256，356，456，556，656。0024 如图3所示，该内子组件256与图2中的内子组件156类似，但是功能层218，220具有彼此镜像设置的满凸缘(full bead)236，238，该满凸缘面向彼此轴向向内，而不是像图2那样面向彼此轴向向外。0025 如

19、图4所示，该内子组件356与图1中的内子组件56类似，但是功能层318，320说 明 书CN 102483161 A4/4页6具有彼此镜像设置的满凸缘336，338，该满凸缘面向彼此轴向向内，而不是像图1那样面向彼此轴向向外。0026 如图5所示，该内子组件456与图1中的内子组件56和图4中的内子组件356类似，但是功能层418，420具有彼此朝着相同方向设置的轴向向内的满凸缘436，438，使得如果没有中间的间隔层422的话，该满凸缘436，438彼此嵌套。0027 如图6所示，该内子组件556的内功能层518的层数与内功能层520的层数不相同，该内功能层518叠置在间隔层522的相对侧面

20、的一个侧面上，而内功能层520叠置在间隔层522的相对侧面的另一个侧面。该上功能层518的层数和配置与图2中的内子组件156相似，而下功能层520的层数和配置与图1中的内子组件56类似。0028 如图7所示，内子组件656与内子组件556类似，即叠置在间隔层622的相对侧面的一个侧面上的内功能层618的层数与叠置在间隔层622的相对侧面的另一个侧面上的内功能层620的层数不相同。但是，该上功能层618的层数和配置与图1中的内子组件56类似，而下功能层620的层数和配置与图2中的内子组件156相似。0029 应该理解，用于形成该多层的内功能层的各层的层数可以与所列举的情况不相同，另外，如果需要的话，各层的厚度可以发生变化。因此，阐述的实施例仅作为当前优选的实施例而不是用以阐述本发明范围内的所有预期的实施例。0030 显然，根据以上教导，本发明的许多修正和变型是可能的。因此，应当理解，在最终授权的权利要求的范围内，本发明可不同于具体描述通过其他方式实施。说 明 书CN 102483161 A1/4页7图1图2说 明 书 附 图CN 102483161 A2/4页8图3图4说 明 书 附 图CN 102483161 A3/4页9图5图6说 明 书 附 图CN 102483161 A4/4页10图7说 明 书 附 图CN 102483161 A10