內燃發動機的汽缸蓋罩和墊片的製作方法

2023-09-12 14:48:30 1

專利名稱：內燃發動機的汽缸蓋罩和墊片的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及內燃發動機的汽缸蓋罩和墊片。
背景技術：
許多汽油和柴油汽缸蓋罩為隔離的系統。該罩可在彈性隔離墊環 (elastomericisolator grommets)禾口彈性周邊墊圈(elastomeric perimeter gasket)之 間取得平衡。改善密封性能的一個途徑是增加隔離系統的總體剛度。然而，增加隔離系統 的剛度可增加發動機和/或汽缸蓋罩的NVH(噪聲、振動和不平順性)。相反，減小隔離系統 的剛度可增加機油洩漏的風險。作為一個在密封和剛度之間折衷的例子，發明人為薩拉馬(Salameh)的美國專利 6，691，667公開了具有消聲止擋(acoustically decoupled stop)的殼體罩。該殼體罩帶 有具有外圍邊緣的軸向延伸部，所述外圍邊緣成形(profiled)為用於收容具有與發動機 缸體的密封面接合的邊緣表面的成形的彈性體密封件。然而，本實用新型的發明人已經認識到這種方法帶來的一些問題。作為一個示例， 該方法要求在殼體罩的軸向延伸部和發動機缸體之間維持一定壓力(tension)以壓縮該 成形密封件。這種方法仍然允許將NVH從發動機缸體傳送至殼體罩。

實用新型內容本實用新型的目的包括提供內燃發動機的汽缸蓋和墊片以解決上面的問題，其中 密封功能和NVH隔離功能可彼此相互消除影響(decoupled)。本實用新型提供一種內燃發動機的汽缸蓋罩，所述汽缸蓋罩包含具有長型的第 一墊片部件和沿所述第一墊片部件的長度與所述第一墊片部件密封連接的柔性第二墊片 部件的墊片；配置用於保持所述第一墊片部件抵壓汽缸蓋用於密封與所述汽缸蓋的接合的 底部託架；及罩體，所述罩體配置用於提供汽缸蓋的覆蓋面，並在與所述汽缸蓋具有間隔距 離處與所述第二墊片部件密封連接。第一墊片部件可用於在汽缸蓋與底部託架之間的接合處密封汽缸蓋罩。通過將罩 體在與第一墊片部件具有距離處連接至第二墊片部件，可分離並且可單獨優化密封功能和 NVH隔離功能。這樣，可提供有效的和低成本的結構。本實用新型還提供一種墊片，包含具有圓形截面並且配置為安裝在第一元件和 第二元件之間以密封所述第一元件和第二元件之間的接合處的長型的彈性第一部件；及在 其第一邊緣處與所述第一部件密封連接的柔性隔膜式第二部件，所述第二部件具有離開所 述第一邊緣延伸並且配置用於密封與第三元件的接合的第二邊緣並且配置以柔性方式將 所述第三元件密封連接至所述第一元件和第二元件。本實用新型進一步提供一種墊片，包含長型的第一部件和隔膜式第二部件，所述 第一部件配置用於在第一元件和第二元件之間的接合處提供密封接合，並且所述第二部件 為配置用於在第三元件與所述第一元件和第二元件中一個或二者之間提供柔性密封連接。[0010]本實用新型有利於改善密封功能和NVH隔離功能並降低成本。應該明白地是上面的實用新型內容是提供用於以簡化形式引入將在具體實施方 式中進一步描述的一系列概念。其不意味著確定請求保護主題的主要的或關鍵特徵，請求 保護的範圍由本申請的權利要求書界定。此外，請求保護的主題不受限於解決上面提及的 或本說明書中任何部分提到的任何缺點的實施例。

圖1顯示了在帶有依照本實用新型配置的示例汽缸蓋罩的配置用於推進車輛的 內燃發動機內的一個汽缸的組合截面立體圖。圖2顯示了圖1中所示的汽缸蓋罩的詳細截面圖。圖3至5為可使用於其它示例汽缸蓋罩的多種墊片裝置的詳細截面圖。圖3-5大約按比例繪製。本實用新型的範圍內的其它實施例(未圖示)可具有其 它相對大小。
具體實施方式
內燃發動機的氣門罩描述為具有分隔開的和/或分離的密封功能和NVH隔離功 能。這樣，可最優化每個功能。在多種實施例中，將汽缸蓋罩的周邊硬性安裝(hard mounted)至汽缸蓋。這會使 得將密封墊片硬性安裝至汽缸蓋上。這可提供改善的密封性能。改善的密封性能也可以允 許更大的緊固件跨度，並且因此可使用更少的緊固件。在多種實施例中，可相對於密封功能移動NVH隔離。這可使得NVH隔離被最優化， 並且因此改善NVH性能。實施例可使得可以消除彈性墊環和在其它情況下需要的隔離套 筒。在一些示例中，可將NVH隔離相對於汽缸蓋罩的周邊向內移動。現參考圖1，其顯示了組合截面立體圖。圖1顯示多缸發動機10的一個汽缸，其 可包括在車輛的推進系統中。發動機10可至少部分由包括控制器(末圖示)的控制系統 和由車輛操作者經過輸入裝置(例如加速踏板)的輸入控制。發動機10的燃燒室(即汽 缸)30可包括帶有定位於其內的活塞36的燃燒室壁32。活塞36可連接至曲軸40以便使 活塞的往復運動轉換成曲軸40的旋轉運動。曲軸40可經由中間傳動系統連接至車輛的至 少一個驅動輪。而且，起動機馬達可經由飛輪連接至曲軸40以起動發動機10的運轉。燃燒室30可從進氣歧管44接收進氣並且可經由排氣道48排出燃燒氣體。進氣 歧管44和排氣道48可經由各自的進氣門52和排氣門54選擇性地與燃燒室30連通。在 一些實施例中，燃燒室30可包括一個或更多的進氣門和/或一個或更多的排氣門。這個例子中，可經由各自的凸輪驅動系統51和53通過凸輪驅動控制進氣門52和 排氣門54。凸輪驅動系統51和53可各自包括一個或更多的凸輪並且可利用可通過控制 器運轉的凸輪廓線變換系統(CPS)、可變凸輪正時(VCT)、可變氣門正時(VVT)和/或可變 氣門升程(WL)系統中一個或多個以改變氣門運轉。進氣門52和排氣門54的位置可分別 由位置傳感器55和57確定。在可替代實施例中，可通過電動氣門驅動控制進氣門52和/ 或排氣門54。例如，汽缸30可替代地包括經由電動氣門驅動控制的進氣門和經由包括CPS 和/或VCT系統的凸輪驅動控制的排氣門。[0022]燃料噴射器66顯示為直接連接至燃燒室30用於將燃料與可從控制器接收的信號 脈衝寬度成比例地直接地噴射於其中。以這樣的方式，燃料噴射器66提供了將燃料直接噴 射進燃燒室30內的所謂直接噴射。燃料噴射器66可安裝在例如燃燒室的側面或在燃燒室 的上方。可通過包括燃料箱、燃料泵和燃料導軌的燃料系統(未顯示)將燃料輸送至燃料 噴射器66。在一些實施例中，燃燒室30可替代地或附加地包括設置在進氣歧管44中的燃 料噴射器用於提供將燃料噴射至燃燒室30的上遊進氣道內的所謂進氣道噴射。在選定的運轉模式下，點火系統88可響應來自控制器的點火提前信號SA經由火 花塞92將點火火花提供至燃燒室30。儘管顯示了火花點火部件，在一些實施例中，無論有 無點火火花，燃燒室30或發動機10的一個或多個其他燃燒室可以壓縮點火模式運轉。汽缸蓋94可連接至汽缸體96上。汽缸蓋94可配置以可運轉地容納，和/或支撐 一個或多個進氣門52、一個或多個排氣門54、相關聯的氣門驅動系統51和53和位置傳感 器55和57等。其它部件，例如火花塞92也可由汽缸蓋94容納和/或支撐。汽缸體96可 配置用於容納活塞36。如上所述，圖1僅顯示了多缸發動機的一個汽缸，並且每個汽缸可類似地包括其 自身的一組進氣門/排氣門、燃料噴射器、火花塞等。本實用新型說明的和描述的發動機10 可包括在車輛中，例如道路汽車(road automobile)以其它類型車輛。在一些示例中，發動 機10可作為包括一個或多個馬達或發動機內的混合動力推進系統的一部分，例如在混合 動力電動車輛(HEV)的情況下。儘管將參照車輛描述發動機10的示例應用，應該了解的是 發動機10可使用於不必要限制於車輛推進系統的其它應用中。圖1也顯示了內燃發動機10的汽缸蓋罩100，並且圖2顯示了汽缸蓋罩100 —部 分的放大示圖。圖2中顯示了示例相對大小，其大約按比例繪製。汽缸蓋罩100可包括具 有長型的第一墊片部件104和沿該第一墊片部件104的長度109與第一墊片部件104密封 連接的彈性的第二墊片部件106的墊片102。底部託架110可配置用於保持第一墊片部件 104抵壓汽缸蓋94用於密封與汽缸蓋94的接合。罩體114可配置用於提供汽缸蓋94的覆 蓋面。罩體114可在與汽缸蓋94具有間隔距離126處與第二墊片部件106密封連接。在 多種實施例中，罩體114可由熱塑性材料製成。第一墊片部件104和第二墊片部件106中一個或二者可由彈性材料 (elastomericmaterial)製成。第一墊片部件104可在汽缸蓋94的頂面130上形成無端部 迴路(endlessloop)。第二墊片部件106可具有可縱向地連接至第一墊片部件104的第一縱向邊緣118。 第二墊片部件106也可具有可基本上平行於第一縱向邊緣118並與其間隔開的第二縱向邊 緣120。儘管第一縱向邊緣118和第二縱向邊緣120可為平行的，它們可以離開汽缸蓋94 不同距離設置。第二墊片部件106可在第一縱向邊緣118和第二縱向邊緣120之間形成長 MWPBIM (elongate diaphragm)。可使用多種連接方式將第二墊片部件106連接至第一墊片部件104。例如，通過使 用粘合劑、焊接、使用緊固件等。在一些示例中，第二墊片部件106可與第一墊片部件104 一體成形。墊片102可為例如單個模製彈性部件。在一些示例中，第一墊片部件104可具 有圓形截面。第二墊片部件106可徑向地、或切向地或通過其它合適的連接配置連接至第 一墊片部件104。
6[0030]可使用多種連接方式將第二墊片部件106連接至罩體114。例如，通過使用粘合 劑、焊接、使用緊固件等。在多種示例中，罩體114可包括配置用於容納第二縱向邊緣120 的槽口 122。第二縱向邊緣120可壓配入槽口 122和/或使用任意所描述的連接方式或其 它合適的方式連接。罩體114可具有在汽缸蓋94的頂面130之上保持距離126的周邊邊 緣124。周邊邊緣124可與槽口 122具有距離128。在一些示例中，第二縱向邊緣120可直 接地連接至周邊邊緣124。罩體114能夠相對於汽缸蓋94移動並且其任何移動可被第二墊片部件106吸收。 這樣，可有效地吸收來自汽缸蓋94的NVH。第二墊片部件106包括彎曲部132，彎曲部132 配置為可彎曲以吸收罩體114在汽缸蓋94的頂面130的法線方向上的移動，和吸收平行於 汽缸蓋94的頂面130的移動。圖1還說明了可配置用於將汽缸蓋罩100固定至汽缸蓋94的兩個或多個緊固件 裝置158中一個。緊固件裝置158可包括與可與汽缸蓋94連接的連接座162連接的緊固 件160，例如螺栓或螺釘等。緊固件160可穿過與底部託架110連接、緊固至其上或與之一 體製造的安裝凸緣164。通過將密封功能與NVH隔離功能分離而可以實現的本實用新型的 剛性結構(stiffening structure)可得到有效的密封功能，其進而使得緊固件裝置158可 以被相對遠地間隔開。這樣，可使用更少的緊固件160。汽缸蓋罩100可配置為包括多種示例配置的底部託架110。例如，圖1和圖2中 所示的底部託架可包括基本上水平地設置在第一墊片部件104上方的凸緣134。第一腹板 (web) 136和第二腹板137可連接至凸緣134，並且可沿凸緣134的相對側基本上垂直設置。 底部託架110可配置用於連接和/或部分地容納第一墊片部件104。在一些示例中，第一 墊片部件104可基本上位於腹板136、137之間並且在凸緣134之下。在這個示例中，腹板
136、137可突出至凸緣134之上。腹板136、137(特別是腹板136、137延伸至凸緣134之上 的部分)可為底部託架110提供額外的強度和剛度。額外增加的強度和剛度也可允許使用 更少的緊固件160 (即提供更大的緊固件160間隔)在這個示例中，第一腹板136可位於第一墊片部件104的外側138，並且第二腹板 137可位於第一墊片部件104的內側140。第二腹板137可包括設置為接觸第二墊片部件 106的底邊緣144。在其它示例中，底邊緣144和第二墊片部件106之間可存在間隔。圖3為另一示例汽缸蓋罩200的截面圖。墊片102可包括長型的彈性第一墊片部 件或第一部件104，其具有基本上圓形截面並且可配置用於安裝在第一元件194和第二元 件210之間以密封第一元件194和第二元件210之間的接合處220。墊片102還可包括在 其第一邊緣118處與第一部件密封連接、並且具有延伸離開第一邊緣118並配置用於密封 與第三元件214的接合的第二邊緣120、並且配置用於以柔性方式將第三元件214密封連接 至第一元件194和第二元件210的柔性隔膜式第二部件106。在這個示例中，第一元件194可為汽缸蓋94，並且第二元件210可為配置為被緊 固至汽缸蓋94的底部託架110。此外，第三元件214可為汽缸蓋罩體114。在帶有汽缸蓋 罩的其它應用中，可替代地或作為補充使用墊片102。一個示例使用可為與油盤(oil pan)
一起使用。圖3中說明的示例包括連接至凸緣134的相對邊緣的第一腹板136和第二腹板
137。該示例不同於圖2中說明的示例，至少在於腹板136和137未延伸超出凸緣134之上。[0038]也可以如早先描述的示例的情況，圖3中所示的墊片102可包括第二墊片部件 106，其可包括定位為延伸離開與第一元件194鄰近的第一墊片部件104的第一部222、定 位為彎曲形狀的第二部223和在與第一元件194具有距離126處連接至第三元件214的第 三部224。第二部223可具有至少第一彎曲226和第二彎曲228以使得第三元件214相對 於第一元件194或第二元件210的任何移動可由第二部223內的第一彎曲226和第二彎曲 228中一個或二者的彎曲吸收。一些示例實施例可包含包括長型的第一墊片部件104和隔膜式第二部件106的墊 片102，其中第一墊片部件104可配置用於在第一元件194和第二元件210之間的接合處 220提供密封接合。第二部件106可配置用於在第三元件214與第一元件194和第二元件 210中一個或二者之間提供柔性和密封連接。第一部件104和第二部件106可形成無端部迴路並且所具有的大小和形狀符合第 二元件210和第三元件214的各自周邊。 圖4說明了另一個示例汽缸蓋罩300。在這個示例中，墊片102可具有在離開第一 元件194的第一間隔距離150處從第一部件104延伸的第二部件106。第二部件106可在 離開第一元件194的第二間隔距離152處與第三元件214連接。在一些示例中，第一距離 150可基本上等於第二距離152。第三元件214能夠相對於第一元件194和第二元件210 移動，並且其任何移動可由第二部件106吸收。第二部件106可為隔膜式第二部件106。汽缸蓋罩300可包括配置用於將第二墊片部件106的一部分支撐在離開汽缸蓋94 的頂面130第一間隔距離150處的支柱154。支柱154可連接至第一元件194，和/或連接 至底部託架110。圖5說明了包括墊片102的另一示例汽缸蓋罩400。在該示例中，底部託架110可 包括腹板137。腹板137可具有配置為接觸第二墊片部件106的彎曲的接觸面146。這樣， 腹板137可在第二墊片部件106上施加分散的壓力。同樣，對於罩體114的任何移動可允 許第二墊片部件106以平滑方式彎曲。底部託架102、第二墊片部件106和罩體108的組合可在汽缸蓋94上形成的基本 上連續的密封。第二墊片部件106可在底部託架102和在離開底部託架102間隔距離126 處的罩體108之間提供至少一些振動隔離。這樣，可儘可能剛性地製造密封部件(例如將 底部託架110夾至第一墊片部件104之上)以提供有效的密封特性，並且可儘可能軟地制 造隔離部件(例如第二墊片部件106)以提供有效的NVH隔離特性。注意的是本實用新型包括的示例控制和估計過程能夠與多種發動機和/或車輛 系統配置一起使用。本實用新型描述的具體過程可代表任意數量處理策略(例如事件驅 動、中斷驅動、多任務、多線程等)中的一個或多個。同樣，可以以所說明的順序或並行實現 所說明的各種動作、操作或功能，或在一些情況下有所省略。同樣，處理的順序也並非達到 此處所描述的實施例所必需的，而只是為了說明和描述的方便。可根據使用的具體策略，可 重複實現一個或多個說明的動作或功能。此外，這些動作圖像化表示了編程入發動機控制 系統的計算機可讀存儲介質的編碼。應了解，此處公開的配置與過程實際上為示例性，且這些具體實施例不可認定為 限制，因為可能存在多種變形。例如，上述技術可應用於V-6、1-4、1-6、V-12、對置4缸、和 其他發動機類型。本實用新型的主旨包括所有多種系統與配置以及其它特徵、功能和/或此處公開的性質的新穎且非顯而易見的組合與子組合。 本申請的權利要求具體地指出某些被認為是新穎的和非顯而易見的組合和次組 合。這些權利要求可指為「一個」元素或「第一」元素或其等同物。這些權利要求應該了解 為包括一個或多個這種元素的結合，既不要求也不排除兩個或多個這種元素。所公開的特 徵、功能、元件和/或特性的其他組合和次組合可通過修改現有權利要求或通過在這個或 關聯申請中提出新的權利要求得到主張。這些權利要求，無論與原始權利要求範圍相比更 寬、更窄、相同或不相同，也被認為包括在本實用新型主題內。
權利要求一種內燃發動機的汽缸蓋罩，其特徵在於，包含具有長型的第一墊片部件和沿所述第一墊片部件的長度與所述第一墊片部件密封連接的柔性第二墊片部件的墊片；配置用於保持所述第一墊片部件抵壓汽缸蓋用於密封與所述汽缸蓋的接合的底部託架；及罩體，所述罩體配置用於提供汽缸蓋的覆蓋面，並在與所述汽缸蓋具有間隔距離處與所述第二墊片部件密封連接。
2.如權利要求1所述的汽缸蓋罩，其特徵在於，所述罩體能夠相對於所述汽缸蓋移動， 並且所述罩體的移動可由所述第二墊片部件吸收，所述罩體包括配置用於容納所述第二墊 片部件的末端邊緣的槽口並具有在所述汽缸蓋的頂面之上保持距離的周邊邊緣，所述第二 墊片部件包括配置用於彎曲以吸收所述罩體在所述汽缸蓋的頂面的法線方向上的移動，並 且還配置用於吸收平行於所述汽缸蓋的頂面的移動的彎曲部。
3.如權利要求1所述的汽缸蓋罩，其特徵在於，所述第二墊片部件形成長型的隔膜，並 且所述第二墊片部件沿著所述第一墊片部件的縱向邊緣固定。
4.如權利要求1所述的汽缸蓋罩，其特徵在於，所述底部託架包括腹板，所述腹板具有 配置用於接觸所述第二墊片部件的彎曲的接觸面。
5.一種墊片，其特徵在於，包含具有圓形截面並且配置為安裝在第一元件和第二元件之間以密封所述第一元件和第 二元件之間的接合處的彈性的長型第一墊片部件；及在其第一邊緣處與所述第一部件密封連接的隔膜式的柔性第二墊片部件，所述第二墊 片部件具有離開所述第一邊緣延伸並且配置用於密封與第三元件的接合的第二邊緣並且 配置以柔性方式將所述第三元件密封連接至所述第一元件和第二元件。
6.如權利要求5所述的墊片，其特徵在於，所述第二墊片部件包括定位為延伸離開與 所述第一元件鄰近的第一部件的第一部、定位為彎曲形狀的第二部和在與所述第一元件具 有距離處連接至所述第三元件的第三部以使得所述第三元件相對於所述第一元件或第二 元件的任何移動可由所述第二部的彎曲吸收，所述第二墊片部件在離開所述第一元件第一 間隔距離處從所述第一部件延伸，並且在離開所述第一元件第二間隔距離處與所述第三 元件連接，所述第一距離等於所述第二距離，所述第二墊片部件與所述第一墊片部件一體 成形。
7.如權利要求5所述的墊片，其特徵在於，所述第三元件能夠相對於所述第一元件和 第二元件移動，並且所述第三元件的任何移動可由所述第二墊片部件吸收，所述第一墊片 部件在汽缸蓋的頂面上形成無端部迴路。
8.如權利要求5所述的墊片，其特徵在於，所述第一元件為汽缸蓋，所述第二元件為配 置為被緊固至所述汽缸蓋的底部託架，並且所述第三元件為汽缸蓋罩體。
9.如權利要求5所述的墊片，其特徵在於，所述第一元件為汽缸蓋，所述第二元件為底 部託架，所述底部託架包括水平地設置在所述第一部件上方的凸緣，及沿所述凸緣的相對 側垂直設置的第一腹板和第二腹板，所述第一腹板位於所述第一墊片部件的外側，並且所 述第二腹板位於所述第一墊片部件的內側，且所述第二腹板包括設置為接觸所述第二墊片 部件的底邊緣。
10.一種墊片，其特徵在於，包含長型的第一墊片部件和隔膜式的柔性第二墊片部件，所述第一墊片部件配置用於在第 一元件和第二元件之間的接合處提供密封接合，並且所述第二墊片部件配置用於在第三元 件與所述第一元件和第二元件中一個或二者之間提供柔性密封連接。
11.如權利要求10所述的墊片，其特徵在於，所述第一墊片部件和第二墊片部件形成 無端部迴路並且所具有的大小和形狀符合所述第二元件和所述第三元件的各自周邊，所述 第一元件為汽缸蓋，所述第二元件為配置為緊固至所述汽缸蓋的底部託架，並且所述第三 元件為汽缸蓋罩體。
專利摘要本實用新型公開一種內燃發動機的汽缸蓋罩和墊片。示例汽缸蓋罩可包括具有長型的第一墊片部件和沿所述第一墊片部件的長度與所述第一墊片部件密封連接的柔性第二墊片部件的墊片、配置用於保持所述第一墊片部件抵壓汽缸蓋用於密封與所述汽缸蓋的接合的底部託架及罩體，所述罩體配置用於提供汽缸蓋的覆蓋面，並在與所述汽缸蓋具有間隔距離處與所述第二墊片部件密封連接。本實用新型的優點在於可分離並且可單獨地優化密封功能和NVH隔離功能。這樣，可提供有效的和低成本的結構。
文檔編號F02F11/00GK201730695SQ20092026935
公開日2011年2月2日 申請日期2009年11月4日 優先權日2008年11月5日
發明者託馬斯·愛德華·史密斯 申請人:福特環球技術公司