CN101251059B - 气缸盖密封垫 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种开式水套型发动机所使用的气缸盖密封垫，能够使气缸体的形成气缸筒的圆筒部的上表面上的表面压力适当分布，降低气缸筒变形并且抑制纵弯曲。其构成为：在气缸筒用孔(2)的周缘部，层叠具有折回部(12)的第一金属基板(10)、其一部分(21)***该折回部(12)内的第二金属基板(20)、和第一金属基板(10)与第二金属基板(20)之间的卷边板(30)，在气缸体(60)的形成气缸筒(61)的内筒部(62)的外周位置(62a)，层叠所述第一金属基板(10)、所述卷边板(30)、中间板(40)和所述第二金属基板，并且使位于两位置的各层叠板的板厚的合计一致。
Description
技术领域
本发明涉及夹持在开式水套型发动机的气缸盖与气缸体之间进行密封的气缸盖密封垫。
背景技术
气缸盖密封垫，以被夹持在汽车的发动机的气缸盖与气缸体等发动机部件之间的状态，通过气缸盖螺钉被紧固，起到对燃烧气体、油、冷却水等流体进行密封的作用。
另一方面，如果以气缸体的形式区分气缸，则有在气缸体上的与气缸盖的接合面上没有冷却水通路的闭式发动机，和将气缸体上的与气缸盖的接合面作为冷却水通路而打开的开式水套型发动机。如图10所示，在开式水套型发动机的情况下，在发动机体60的靠近气缸盖的部分具有冷却水通路(水套)64，在冷却性能方面与轻型化方面是有利的，而且因为具有开口部而容易制造。
关于该开式水套型发动机用的气缸盖密封垫，提出这样的金属密封垫：沿着遍及气缸体的圆筒部与形成冷却水通路的外侧的外壁部双方地夹插的基板的气缸筒的内周设置密封环，通过形成在比气缸套更靠内侧处的密封环的最大厚部进行气缸筒的燃烧气体的密封，并且通过形成在隔着冷却水通路的两侧的台阶卷边对冷却水进行密封(例如参照专利文献1)。
在该气缸盖密封垫中，作为冷却水通路与气缸筒之间的冷却水的密封对策而设有台阶卷边，但在气缸体的内筒部的上表面，内周侧的厚度较大、外周侧的厚度较小，因此，存在这样的问题：如果施加较大的按压力则在内周侧施加较大的表面压力，不能够谋求按压力的适当化，另外作用有使内筒部的上部向内侧倾斜的转矩，使得气缸体变形。
专利文献1：特开平10-281290号公报
发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的，本发明的目的在于，提供一种开式水套型发动机所使用的气缸盖密封垫，能够使气缸体的形成气缸筒的圆筒部的上表面上的表面压力适当分布，降低气缸筒变形并且抑制纵弯曲。
为了实现上述目的的本发明所涉及的气缸盖密封垫，被夹持在开式水套型的气缸体与气缸盖之间发挥密封功能，将第一金属基板在气缸筒用孔的周缘部形成折回部，并且在该折回部内，***第二金属基板的内周侧平坦部以配置该第二金属基板，在所述内周侧平坦部的外周侧设置第一半卷边，并且将该第一半卷边的外周侧平坦部配置在所述折回部侧，从而形成该第二金属基板，进而，在所述折回部内，在所述第二金属基板的所述内周侧平坦部与所述第一金属基板之间，层叠配置具有向所述第一金属基板侧凸的第一全卷边的圆环状的卷边板，其构成为：将所述第一半卷边的倾斜部的外周侧端部配置得比气缸体的形成气缸筒的内筒部的外周位置更靠内周侧，并且将所述卷边板的外周侧端部延长至所述内筒部的外周位置或其附近而形成所述卷边板，进而，在所述第一半卷边的外周侧配置中间板的平坦部，使所述第一全卷边的位置上的各金属构成板的板厚的合计与所述卷边板的所述外周侧端部的位置上的各金属构成板的板厚的合计一致。根据该构成，在较大的按压力施加于气缸盖密封垫上时，内筒部的内周侧与外周侧的板厚的合计相同，所以能够使内筒部的内周侧与外周侧的按压力均等化，并能够谋求在内筒部所产生的应力的最优化。
另外，在上述气缸盖密封垫上，在所述气缸体的所述内筒部的外周侧设置第二半卷边，并且在比形成于所述内筒部的周围的冷却水通路的外侧壁面更靠外周侧处设置第三半卷边，并以所述第二半卷边与所述第三半卷边之间位于所述第一金属基板侧的方式形成所述中间板；这样能够提高对冷却水通路的密封性能。
进而，在上述气缸盖密封垫上，在所述第一金属基板的折回部的相反侧层叠第三金属基板，并且在该第三金属基板上，与所述第一全卷边相对并且以凸侧互相相对的方式设置第二全卷边，进而，与所述第二半卷边和所述第三半卷边相对，并且以第四半卷边与第五半卷边之间位于所述第二金属基板侧的方式设置所述第四半卷边与所述第五半卷边；利用该第三金属基板，能够进一步提高对气缸筒以及冷却水通路的密封性能。
根据本发明的气缸盖密封垫，由于将折回部内的卷边板的外周侧延长至开式水套型发动机的气缸体的内筒部(缸体衬套)的外周位置，使得内筒部的内周侧与外周侧的按压力均等化，所以能够谋求对内筒部所施加的密封表面压力以及在内筒部所产生的应力的最优化。其结果，能够降低内筒部的形变，也能够抑制纵弯曲。另外，因为作用在内筒部上的使上面向内侧倾斜的转矩变小，所以能够降低气缸筒变形。
附图说明
图1是用于说本发明的第一实施方式的气缸盖密封垫的构成的开式水套型发动机的气缸体的部分俯视图。
图2是表示本发明的第一实施方式的气缸盖密封垫的图1的A-A剖面图。
图3是表示本发明的第一实施方式的气缸盖密封垫的图1的B-B剖面图。
图4是表示本发明的第一实施方式的其他气缸盖密封垫的、与图1的A-A剖面图相当的部分剖面图。
图5是表示本发明的第一实施方式的其他气缸盖密封垫的、与图1的B-B剖面图相当的部分剖面图。
图6是表示本发明的第二实施方式的气缸盖密封垫的、与图1的A-A剖面图相当的部分剖面图。
图7是表示本发明的第二实施方式的气缸盖密封垫的、与图1的B-B剖面图相当的部分剖面图。
图8是表示本发明的第二实施方式的其他气缸盖密封垫的、与图1的A-A剖面图相当的部分剖面图。
图9是表示本发明的第二实施方式的其他气缸盖密封垫的、与图1的B-B剖面图相当的部分剖面图。
图10是表示开式水套型发动机的气缸体的一个例子的俯视图。
符号说明
1、1A：气缸盖密封垫 2：气缸筒用孔(燃烧室用孔)
10：第一金属基板 12：折回部(凸缘部分)
20：第二金属基板 21：第二金属基板的内周侧平坦部
22：第一半卷边 30：卷边板
31：第一全卷边 40：中间板
42：第二半卷边 44：第三半卷边
50：第三金属基板 51：第二全卷边
53：第四半卷边 55：第五半卷边
60：气缸体 61：气缸筒
62：圆筒部(缸体衬套) 62b：圆筒部的外壁面
63：外壁部 64：冷却水通路(水套)
具体实施方式
以下，参照附图对本发明所涉及的气缸盖密封垫的实施方式进行说明。另外，图1～图10是模式性的说明图，为了使构成更加易于理解，气缸筒用孔的大小、气缸衬套、水孔、卷边的大小、形状等的尺寸与实际情况不同，夸张地进行表示。
如图2～图9所示，本发明所涉及的实施方式的气缸盖密封垫1、1A，是被夹持在多气缸发动机用的开式水套型发动机的气缸盖与气缸体的发动机部件之间的金属密封垫，对气缸筒的高温·高压的燃烧气体、以及冷却水通路、冷却油通路等的冷却水、油等的流体进行密封。
在使用这些气缸盖密封垫1、1A的开式水套型发动机中，如图1以及图10所示，气缸体60，由形成有气缸筒61的圆筒部(缸体衬套)62和外壁部63形成。另外，由该内筒部62与外壁部63形成冷却水通路(水套)64。另外，在外壁部63上，设有水孔65、油孔66、紧固螺栓用的螺栓孔67，在圆筒部62上设有水孔65。
另外，在圆筒部62上，在气缸筒61侧嵌合有气缸套筒(气缸衬套)62a。该气缸套筒62a，由耐磨耗性、耐烧结性、耐热性、强度优异的特殊铸铁形成，圆筒部62与外壁部63，由轻型性优异的铝合金形成。
在该开式水套型发动机的气缸体60上，在其与气缸盖的接合面开有冷却水通路64，所以难以维持刚性，气缸筒容易变形，但在冷却性能方面是有利的，另外也容易铸造。
如图2～图5所示，第一实施方式的气缸盖密封垫1，构成为，具有：第一金属基板(第一表面板)10、第二金属基板(第二表面板)20、卷边板30、中间板40。该第一以及第二金属基板10、20、卷边板30、中间板40，由低碳钢板、不锈钢退火材料(退火材料)、不锈钢调制材料(弹簧钢板)等形成。尤其是，第一金属基板10使用耐热性、耐腐蚀性优异的材料即退火材料，另外，卷边板30使用弹性优异的材料即弹簧材料。
另外，这些金属基板10、20、40，配合气缸体等发动机部件的形状而制造，形成有气缸筒用孔(燃烧室孔)2、用于冷却水的循环的水孔(没有图示)、用于润滑油的循环的油孔(没有图示)、紧固气缸盖螺钉用的气缸盖螺钉孔(没有图示)等。
如图2～图5所示，将该第一表面板10在气缸筒用孔2的周缘部折回而形成弯曲部11和折回部(凸缘部)12，并且在该折回部12内，***第二表面板20的内周侧平坦部21而配置第二表面板20。在该第二表面板20上，在内周侧平坦部21的外周侧，设置随着向外周侧靠近而向折回部12侧展开的第一半卷边22，并将该第一半卷边22的外周侧平坦部23形成为在表面厚度方向上配置折回部侧。
另外，在折回部12内，在第二金属基板20的内周侧平坦部21与第一金属基板10之间，层叠配置圆环状的卷边板30。该卷边板30，形成为具有向第一表面板10侧凸的第一全卷边31。
进而，在外周侧平坦部23与第一金属基板10之间，配置中间板40。在该中间板40上，设置随着从内周侧靠近外周侧而从第二金属基板20侧向第一金属基板侧10侧展开那样倾斜的第二半卷边42，并且在冷却水通路64的外周侧即外壁部63的上侧设置随着从内周侧靠近外周侧而从第一金属基板10侧向第二金属基板侧20侧展开那样倾斜的第三半卷边44。形成于该第二半卷边42的内周侧的内周侧平坦部41被配置在第一半卷边22的外周侧。
根据这些构成，利用折回部12能够防止燃烧气体与第二金属基板20、卷边板30接触，所以第一金属基板10能够使用耐热性、耐腐蚀性优异的材料，第二金属基板20、卷边板能够使用弹性优异的材料。因此，能够通过将各种材料的特性灵活地组合而构成密封垫1。其结果，能够制成密封性、耐热性、耐腐蚀性、耐久性等各种性能优异的密封垫。
另外，因为设置了第一半卷边22，所以易于将第一半卷边22的内周侧平坦部21收于折回部12的内侧，即便在内筒部52的凸缘部的宽度较窄的情况下，也能够将第二金属板20的一部分即内周侧平坦部21***折回部12内，所以能够谋求折回部12的弹性的提高和由内周侧平坦部21的止动功能所导致的防止龟裂发生。
而且，在本发明中，如图1～图5所示，将第一半卷边22的倾斜部的外周侧端部配置得比气缸体60的形成气缸筒的内筒部62的外周位置62b更靠内周侧，并且将卷边板30的外周侧端部30a延长至内筒部62的外周位置62a(图1～图3)或者其附近(图4以及图5)而形成卷边板30。进而，在第一半卷边22的外周侧配置中间板40的平坦部41，从而使第一全卷边31的位置上的各金属构成板10、30、20、10的板厚的合计与内筒部62的外周位置62b上的各金属构成板10、30、40、20的板厚的合计一致。
根据该构成，在较大的按压力施加于气缸盖密封垫1上时，内筒部62的内周侧与外周侧的板厚的合计相同，所以能够使内筒部62的内周侧与外周侧的按压力均等化，并能够谋求在内筒部62所产生的应力的最优化。根据使用该图1～图3的构成的气缸盖密封垫1的实验结果，可知相比现有的标准品，4个地方的形变幅度的平均值降低约9％。
另外，如果举该板厚的例子，以板厚t1形成第一金属基板10和中间板30，以t2＝1.2×t1形成第二金属基板20，以t3＝0.6×t1形成卷边板30。
接着，对第二实施方式进行说明。如图6～图9所示，在第二实施方式的气缸盖密封垫1A中，在第一实施方式的气缸盖密封垫1的构成基础上，在第一金属基板10的与折回部12相反侧层叠第三金属基板50。在该第三金属基板50上，与第一全卷边31相对并且以凸侧互相相对的方式设置第二全卷边51，进而，与第二半卷边42和第三半卷边44相对，并且以第四半卷边53与第五半卷边55之间的平坦部54位于第二金属基板20侧的方式设置第四半卷边53与第五半卷边55。
通过追加该第三金属基板的构成，第二全卷边51与第一全卷边31重叠，第四半卷边53与第二半卷边42，第五半卷边55与第三半卷边44分别重叠，所以能够提高在这些部分所产生的密封表面压力，所以能够进一步提高针对气缸筒61以及冷却水通路64的密封性能。
另外，如果举该板厚的例子，以板厚t1形成第一金属基板10和中间板30。而且以t2＝1.2×t1形成第二金属基板20，以t3＝0.6×t1形成卷边板30，进而，以t4＝0.8×t1形成第三金属基板50。
Claims (3)
1.一种气缸盖密封垫，被夹持在开式水套型的气缸体与气缸盖之间发挥密封功能，将第一金属基板在气缸筒用孔的周缘部形成折回部，并且在该折回部内，***第二金属基板的内周侧平坦部以配置该第二金属基板，在所述内周侧平坦部的外周侧设置第一半卷边，并且将该第一半卷边的外周侧平坦部配置在所述折回部侧，从而形成该第二金属基板，进而，在所述折回部内，在所述第二金属基板的所述内周侧平坦部与所述第一金属基板之间，层叠配置具有向所述第一金属基板侧凸的第一全卷边的圆环状的卷边板，其特征在于：
将所述第一半卷边的倾斜部的外周侧端部配置得比气缸体的形成气缸筒的内筒部的外周位置更靠内周侧，并且将所述卷边板的外周侧端部延长至所述内筒部的外周位置或其附近而形成所述卷边板，进而，在所述第一半卷边的外周侧将中间板的内周侧平坦部配置在所述第二金属基板与所述卷边板之间，使所述第一全卷边的位置上的各金属构成板的板厚的合计与所述卷边板的所述外周侧端部的位置上的各金属构成板的板厚的合计一致。
2.根据权利要求1所述的气缸盖密封垫，其特征在于：
在所述气缸体的所述内筒部的外周侧设置第二半卷边，并且在比形成于所述内筒部的周围的冷却水通路的外侧壁面更靠外周侧处设置第三半卷边，并以所述第二半卷边与所述第三半卷边之间位于所述第一金属基板侧的方式形成所述中间板。
3.根据权利要求2所述的气缸盖密封垫，其特征在于：
在所述第一金属基板的折回部的相反侧层叠第三金属基板，并且在该第三金属基板上，与所述第一全卷边相对并且以凸侧互相相对的方式设置第二全卷边，进而，与所述第二半卷边和所述第三半卷边相对，并且以第四半卷边与第五半卷边之间的平坦部位于所述第二金属基板侧的方式设置所述第四半卷边与所述第五半卷边。
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