主燃燒密封凸起內的小彈性密封特征的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明通常涉及在內燃機里使用的多層墊片組件。
【背景技術】
[0002]多層墊片組件傳統上用于形成機械系統或裝置(例如，內燃機)的兩個配合部件之間的密封，以防止燃燒氣體、冷卻水、潤滑油等的泄漏。通常的應用包括將多層墊片組件放置于氣缸體和氣缸蓋之間以及氣缸體和排氣管之間。氣缸蓋墊片典型地繞著內燃機的氣缸內徑延伸，以將高壓燃燒氣體密封在所述氣缸內徑內，以及密封潤滑油通道和冷卻劑通道。排氣管墊片典型地繞著內燃機的排氣口延伸，以密封高溫廢氣使其從所述內燃機流向排氣系統。一旦安裝，所述多層墊片組件承受著來自內燃機部件的螺栓連接的負載，并且依靠該負載于其間提供充分的密封。
[0003]現在許多內燃機使用氣缸套，也稱作氣缸襯墊，其被插入氣缸體的氣缸內徑。所述氣缸套形狀上通常為圓柱形，并且布置于所述氣缸內徑內、所述氣缸體和活塞間。制成所述氣缸套的金屬或合金常常與用于所述氣缸體的金屬或合金不同。例如，內燃機可能具有由鋁構成的氣缸體，以及由鋼或鑄鐵構成的氣缸套。這些金屬具有不同的熱膨脹率，其可能致使所述氣缸套膨脹并相對所述氣缸內徑軸向收縮。例如，如果所述氣缸套遭受高溫，其可以軸向膨脹并壓碎所述墊片組件，這可能永久性地使墊片組件變形。所述墊片組件的這種永久變形會產生問題，因為所述墊片組件的一些彈性可能喪失，從而使所述墊片的密封能力大打折扣。然后，當所述氣缸套遭受低溫時，其可以軸向收縮并在所述氣缸套和所述形變的墊片組件之間留下縫隙，從而造成微小的燃燒氣體泄露。
[0004]這種多層墊片組件典型地包括至少一個墊片層，所述至少一個墊片層具有內側邊緣，所述內側邊緣限制出至少一個小孔。所述墊片層也具有外側區域，所述外側區域與所述小孔徑向隔開。在氣缸蓋墊片的應用中，所述小孔典型地與所述內燃機的氣缸內徑互相對應。可供選擇地，在排氣管墊片應用中，所述小孔典型地與所述內燃機的排氣口互相對應。所述至少一個墊片層可能是彼此之間相互堆疊的多個墊片層。所述墊片層經常包括密封緣，所述密封緣布置于所述內側邊緣和所述外側區域之間以增強所述墊片組件的密封能力。典型地，所述密封緣繞著每個小孔環狀延伸。所述密封緣可以包括主密封緣，所述主密封緣繞著所述小孔圓周性地延伸并且沿著第一徑向長度徑向延伸。所述密封緣可以進一步包括第二密封緣，所述第二密封緣沿著所述墊片層配置于所述主密封緣和所述內側邊緣之間，其中所述第二密封緣沿著第二徑向長度延伸。
[0005]一些多層墊片也包括阻擋層，所述阻擋層配置于所述墊片層之間。例如，一種已知的多層墊片包括阻擋層，所述阻擋層從所述第二密封緣延伸至所述內側邊緣，并且與所述第二密封緣的所述第二徑向長度完全重疊。在另一種已知的多層墊片中，所述阻擋層從所述墊片層的所述外側區域延伸過來，并且沿著所述第二密封緣的第二徑向長度終止，從而與所述主密封特征的所述第一徑向長度完全重疊而與所述第二密封特征的所述第二徑向長度部分重疊。然而，這種阻擋層無法為所述多層墊片提供充分的保護，以抵抗所述氣缸內徑氣缸套在熱負載過程中膨脹和收縮造成的永久變形。
【發明內容】
[0006]一種墊片組件，包括至少一個墊片層，所述至少一個墊片層具有內側邊緣，所述內側邊緣限制出至少一個小孔，并且所述墊片層具有外側區域，所述外側區域與所述小孔徑向隔開。至少一個主密封緣，所述主密封緣沿著所述墊片層配置于所述內側邊緣和所述外側區域之間，其中所述主密封緣繞著所述小孔圓周性地延伸并且沿著第一徑向長度徑向延伸。至少一個第二密封緣，所述第二密封緣沿著所述墊片層配置于所述主密封緣和所述內側邊緣之間，其中所述第二密封緣沿著第二徑向長度延伸。阻擋層，所述阻擋層鄰近所述墊片層的至少一部分。所述阻擋層從所述墊片層的所述外側區域向所述內側邊緣徑向延伸。相應地，所述阻擋層與所述主密封緣的所述第一徑向長度和所述第二密封緣的所述第二徑向長度全部重疊，從而為所述墊片層的內側邊緣附近提供增強的墊片彈性。
[0007]這種墊片組件的優點在于，所述阻擋層從所述外側區域延伸至所述內側邊緣，并且與主密封緣和第二密封緣的全部徑向長度重疊。這種特殊的結構產生的墊片組件更有彈性并且更能處理所述氣缸套經受熱負載時的膨脹和收縮。更具體地說，憑借與兩個密封緣重疊，通過膨脹的氣缸套施加于所述墊片組件上的壓縮力被分散于兩個密封緣的全部徑向長度上。這能防止所述氣缸套在高溫下膨脹時壓碎某一密封緣或使某一密封緣永久變形。由于所述墊片組件鄰近所述內側邊緣部位的彈性被保留下來，因此不會在所述氣缸套和所述墊片組件之間產生縫隙，并且微小的氣體泄漏也被消除了。
【附圖說明】
[0008]本發明的這些及其他優點和特征將會被清楚地領會，因為當本發明與附圖結合加以考慮時，可通過參考以下詳細描述被更好地理解，其中:
[0009]圖1A是一個示例性的多層墊片組件的不完全截面圖；
[0010]圖1B是所述多層墊片組件的一個示例性的第二密封緣的分解的不完全截面圖；
[0011]圖1C是一個示例性的多層墊片組件的不完全截面圖；
[0012]圖2A是一個示例性的多層墊片組件的不完全截面圖；
[0013]圖2B是一個示例性的多層墊片組件的不完全截面圖；
[0014]圖2C是一個示例性的多層墊片組件的不完全截面圖；
[0015]圖2D是一個示例性的多層墊片組件的不完全截面圖；
[0016]圖3是一個示例性的多層墊片組件的不完全截面圖，所述示例性的多層墊片組件布置于示例性的氣缸蓋和氣缸體之間；
[0017]圖4A是一個作為現有技術的多層墊片組件的不完全截面圖，所述作為現有技術的多層墊片組件配置于示例性的氣缸蓋和氣缸體之間，其中所述氣缸套已經軸向膨脹，壓碎所述第二密封緣并使其永久變形；
[0018]圖4B是一個作為現有技術的多層墊片組件的不完全截面圖，所述作為現有技術的多層墊片組件配置于示例性的氣缸蓋和氣缸體之間，其中所述氣缸套已經軸向收縮，顯示出了被壓碎并永久變形的所述第二密封緣；
[0019]圖5A是一個作為現有技術的多層墊片組件的不完全截面圖，所述作為現有技術的多層墊片組件配置于示例性的氣缸蓋和氣缸體之間，其中所述氣缸套已經軸向膨脹，壓縮所述第二密封緣使其抵靠所述阻擋層；
[0020]圖5B是一個作為現有技術的多層墊片組件的不完全截面圖，所述作為現有技術的多層墊片組件配置于示例性的氣缸蓋和氣缸體之間，其中所述氣缸套已經軸向收縮，并且已經回到未被壓縮的狀態；
[0021]圖6是一個示例性的多層墊片組件的頂部整體視圖，突出顯示了軸向對齊的橋部。
【具體實施方式】
[0022]更詳細地參考附圖，圖1A展示了多層鋼制墊片組件20，所述墊片組件20用于為內燃機的氣缸體22和氣缸蓋24之間提供密封。所述墊片組件20包括至少一個墊片層26、28，所述至少一個墊片層26、28具有內側邊緣30，所述內側邊緣30限制出至少一個小孔32，并且所述墊片層26、28具有外側區域34，所述外側區域34與所述小孔32徑向隔開。所述至少一個墊片層26、28可能包括彼此之間相互堆疊的多個金屬墊片層26、28。因此，所述金屬墊片層26、28軸向對齊并且通常相互之間共同延伸。每個所述墊片層26、28呈現出內表面46和在所述內表面46對面的外表面48。所述墊片組件20可以包括任何數量的墊片組件26,28ο當所述墊片組件20具有包括第一墊片層26和第二墊片層28的兩個墊片層26、28時，所述第一墊片層26和第二墊片層28的內表面46彼此相對。所述墊片組件20可以進一步包括中間層54，所述中間層54與兩個所述墊片層26、28共同延伸并且布置于兩個所述墊片層26、28之間。因此，所述中間層54可以被夾在至少兩個所述墊片層26、28之間。應當理解，所述墊片組件20的中間層54可被附著于一個或多個所述墊片層26、28上。可以使用多種多樣的附著手段，包括但不限于使用粘合劑、緊固件、焊接以及壓接。
[0023]繼續參考圖1Α，所述墊片組件20進一步包括至少一個主密封緣56、58，所述主密封緣56、58沿著所述墊片層26、28布置于所述內側邊緣30和所述外側區域34之間。所述主密封緣56、58可以呈現多種不同的形狀并且能夠以各個方向延伸。圖1A中展示的所述墊片組件20構造成使得所述主密封緣56、58形成于每個所述第一墊片層26和第二墊片層28內，并且朝向所述中間層54向內突出。所述主密封緣56、58繞著所述小孔32圓周性地延伸，并且沿著第一徑向長度60徑向延伸。所述第一徑向長度60相當于用作測量結構(所述結構形成所述主密