缸套密封結構的製作方法

2023-06-03 02:42:51 1

專利名稱：缸套密封結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種密封結構，特別涉及一種缸套密封結構。
背景技術：
.氣缸蓋與氣缸體之間設有氣缸墊，以保證燃燒室的密封。氣缸墊應該滿足以下主要要 求1)在高溫、高壓燃氣作用下有足夠的強度，不易損壞。2)耐熱和耐腐蝕，即在高溫、 高壓燃氣下或有壓力的機油和冷卻水的作用下不燒損、不變質。3)具有一定的彈性，能 補償接合面的不平度，以保證密封。4)拆裝方便，壽命長。
對於敞開式(Open Deck)鋁合金機體，缸套與機體的配合形式常見的形式有壓入式、 鋁包容式(Cast-in)和活動式。無論是壓入式缸套還是鋁包容式缸套，在將缸套裝配到 機體後，缸套與機體為過盈配合，最後都會對帶有缸套的機體頂面進行機加工，使機體上 的缸套端面達到一定的平面度要求。
但對於活動式缸套，缸套和機體是間隙配合，缸套和機體都分別完成各自的機加工， 然後裝配在一起，不對裝配總成的缸套2端面進行最後的合件加工，由於公差配合的問題， 勢必會造成各缸的突出量有一定量的差異，如圖l所示，這將給氣缸墊的密封設計要求提 出了一定的挑戰。
眾所周知，發動機氣缸的密封要求特別高，現代多點噴射自然吸氣的汽油機爆發壓力 達到70bar以上，增壓的或直噴的汽油機的爆發壓力則更高。現代的氣缸墊設計多採用多 層金屬形式的結構(MLS)。對於前面提到的壓入式或鋁包容式等機體合件頂面機加工的 形式來說，氣缸墊缸口的密封通常採用的結構如圖2所示，兩層凸筋層中間夾一厚度補充 層，以使氣缸墊的壓緊厚度達到設計要求。該厚度補充層通常為單塊光整的冷軋的低碳鋼 製成。兩層凸筋層在需要密封的氣缸口和水口、油口周圍衝壓出一定高度的凸紋。利用凸 紋的彈性變形來實現密封。上述現有的缸套密封結構應用在壓入式和鋁包容式的氣缸口上 的密封等進行機體頂面最終加工工序的結構是可以達到密封要求的。
但對於採用活動式缸套的發動機，由於缸套突出量的不一致，造成宏觀的不平度，如 果採用圖2或類似的結構，勢必會造成多缸機各缸套的面壓值有很大差異，缸套突出量大 的，對應的面壓值就高，反之，缸套突出量小的，對應的面壓值就低。在一定的範圍內， 面壓值大的，密封性能越好。因此，在發動機工作時，面壓值低的位置洩露的可能性就非
常高。
在申請號為200620141232. X的專利中，描述了一種汽油發動機全金屬氣缸墊，所述 氣缸墊墊體上設有氣缸孔、水孔、油孔和螺栓孔，墊體是由上板和薄板二片金屬板構成， 在氣缸孔處的薄板上設有一環形金屬板形成的環形平面密封帶，在氣缸孔處的上板上設有 一弧形的上板波紋筋並與薄板配合形成單波紋筋密封帶。在氣缸孔處的薄板上設有一弧形 的薄板波紋筋並與上板配合形成豎置雙波紋筋密^f帶。結合附圖可以看出，該專利同樣不 適用於氣缸頂面不平的情況。
有鑑於上述現有的缸套密封結構存在的缺陷，本發明人基於從事此類產品設計製造多 年來豐富的實務經驗和專業知識，並加以實際運用，以期創設出適用於氣缸頂面不平的、
密封性能更好的缸套密封結構。經本發明人不斷研究、試驗和改進，創設出本實用新型。
實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題是提供一種密封性能更好，能應用於活動式等缸'套頂面 不平的機體的缸套密封結構。
為解決上述技術問題，本實用新型缸套密封結構在缸套的缸口處設置兩彈性變形層和 一塑性變形層，所述塑性變形層夾在兩彈性變形層中間。
作為上述方案的優選方案，塑性變形層在對應缸套的缸口處設置凸起的圓環帶。
作為上述方案的優選方案，所述塑性變形層由至少一對壓緊厚度調節層構成，所述壓 緊厚度調節層在對應缸套的缸口處設置凸起的圓環帶，兩片壓緊厚度調節層對扣，在圓環 帶處形成空腔。
優選的是，彈性變形層在對應缸套的缸口處設置凸紋。
優選的是，彈性變形層由至少一對對扣的凸筋層構成，凸筋層在對應缸套的缸口處設 有凸紋。
優選的是，塑性變形層由低碳鋼材料製成。 優選的是，彈性變形層為不鏽鋼材料。
採用這樣的結構後，缸套密封結構能適用於活動式缸套，即缸套裝入機體後頂面不 平的缸套的密封，該缸套密封結構能彌補缸套不平引起的誤差，從而起到良好的密封效 果。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。


圖1是活動式缸套裝配到機體後頂面不平示意圖。圖2是現有的MLS氣缸墊常用缸口密封結構。圖3是本實用新型的俯視圖。圖4是圖3中A-A向視圖。圖5是本實用新型氣缸墊初次裝配壓緊後的狀態圖。 附圖標記如下1、機體 2、缸套3、彈性變形層 4、厚度補充層5、塑性變形層 6、氣缸蓋21、缸口 31、 32、凸筋層53、空腔 51、 52、壓緊厚度調節層具體實施方式
根據本實用新型缸套密封結構包括如下結構，下文中參照附圖將對此進行詳細描述。圖2所示為現有技術中的氣缸墊常用缸口 21密封結構形式。該缸套密封結構包括兩 個凸筋層3i、 32,兩凸筋層31、 32之間夾一厚度補充層4。該凸筋層31、 32在對應缸套 的缸口21處設置凸紋，凸筋層31、 32截面呈單波紋型，材料採用不鏽鋼板。該厚度補充 層4通常為平板形的冷軋鋼板，以使氣缸墊壓緊厚度達到設計要求。但現有的氣缸墊密封結構不適用於多缸機的各個氣缸頂面不平的情況。如
圖1所示， 氣缸頂面不平，會造成缸體突出量小的地方，面壓值小，缸體突出量大的地方，面壓值大， 各缸套的面壓值有很大差異。因此，在發動機工作時，面壓值低的位置洩漏的可能性就越 高。為了徹底解決這個問題，提高安全係數，設計了如圖3、圖4所示的結構形式。如圖4所示，為本實用新型的密封結構示意圖。主要的改進之處在於，在兩彈性變形 層3之間設置了塑性變形層5，該塑性變形層5在外力足夠大的情況下可以發生塑性變形， 即永久變形。這樣，可以彌補氣缸頂面不平引起的高度差。上面所述的塑性變形層5的結構可以在缸套的缸口 21位置衝壓出凸起的圓環帶。該 圓環帶在缸蓋螺栓扭緊後，會在氣缸較高的位置產生塑性變形，以彌補各個氣缸的高度差。 這樣就可以保持各個缸套的面壓值均勻。從而保證氣缸密封結構良好的密封性能。作為上述方案的優選方案，塑性變形層5由至少一對壓緊厚度調節層51、 52構成，壓緊厚度調節層51、 52的結構與上述方案相同，在對應缸套的缸口 21處衝壓出凸起的圓 環帶。將這兩片壓緊厚度調節層51、 52對扣，在圓環帶處形成圓環形的空腔53。塑性變 形層5還可以由兩對或兩對以上的壓緊厚度調節層51、 52構成。根據設計要求的氣缸墊 壓緊厚度來確定。彈性變形層3在對應缸套的缸口 21處設置一圈凸紋。發動機氣缸內的燃燒過程使內 部壓力產生周期性的變化。燃燒氣體產生的壓力造成氣缸蓋6的抬升。圖4中的凸筋層 31、 32能^始終保持與氣缸套缸口21的緊密接觸，從而保證密封。彈性變形層3由至少一對對扣的凸筋層31、 32構成，凸筋層31、 32與上述方案結構相同，在對應缸套的缸口 21處設有凸紋。彈性變形層3可以由兩對或兩對以上的凸筋層31、 32構成。這樣可以提高彈性變形層3對氣缸蓋6抬升的跟隨性。上述塑性變形層5採用低碳鋼材料，例如使用冷軋鋼板等塑性材料。彈性變形層3採用不鏽鋼材料等彈性較高的材料。由於壓緊厚度調節層51、 52使用的是冷軋鋼板等這樣的低碳鋼材料，它的凸起結構的彈性不像不鏽鋼材料的凸筋層31、 32那麼好。當氣缸墊初次裝配時，缸蓋螺栓的壓緊力先是克服凸筋的彈力，然後再克服壓緊厚度調節層51、 52的彈力。缸套突出量高的地方產生的壓緊力大一些，壓緊厚度調節層51、 52的凸起部受到較大的力，先是克服一部分彈力，如果缸套突出較高的話，缸套對壓緊厚度調節層51、 52所施加的壓力超過壓緊厚度調節層5K 52的彈性限度時，此部分可能產生一定的永久變形；而缸套突出量較低的地方產生的壓緊力較小，對壓緊厚度調節層51、 52的凸起部的壓緊變形就較小，沒有超過壓緊厚度調節虔51、 52的彈性限度，僅做彈性變形。通過這樣的調節，使得多缸發動機各個缸套突出畺有較大差異的發動機在裝配後，各個缸套處的面壓值一致性非常好，從而極大地提高缸口21的密封性。壓緊後的狀態如圖4。兩片壓緊厚度調節層5K 52在缸套較高處產生永久變形，兩片壓緊厚度調節層51、 52對扣所形成的空腔53在缸套較高處變小。如圖4所示，在缸蓋螺栓扭緊後，由於凸筋層3K 32彈性較好，壓緊狀態近似平面， 而在缸套突出量高的地方產生的壓緊力大，將壓緊厚度調節層51、 52的凸起壓緊後厚度 變小，在缸套突出量較低的地方產生的壓緊力較小，凸起壓緊後厚度較大，通過這樣的調 節，傳遞到氣缸蓋6平面的宏觀不平度大大削弱，從而使發動機整個氣缸蓋6和機體1 接合面各個缸套處的面壓值非常均勻。當發動機工作時，凸筋層31、 32也就是功能層的 凸筋的回彈特性相似，進而保證動態密封。 採用新的密封結構後，提高了活動式缸套的密封性能。上述設計實例僅用於對本實用新型進行說明，並不構成對權利要求範圍的限制，本領 域技術人員可以想到的其他實質等同手段，均在本實用新型權利要求範圍內。
權利要求1. 一種缸套密封結構，其特徵在於在缸套的缸口(21)處設置兩彈性變形層(3)和一塑性變形層(5)，所述塑性變形層(5)夾在兩彈性變形層(3)中間。
2. 根據權利要求1所述的缸套密封結構，其特徵在於所述塑性變形層(5)在對應缸套 的缸口 (21)處設置凸起的圓環帶。
3. 根據權利要求l所述的缸套密封結構，其特徵在於所述塑性變形層(5)由至少一對 壓緊厚度調節層(51、 52)構成，所述壓緊厚度調節層(51、 52)在對應缸套的缸口(21)處設置凸起的圓環帶，兩片壓緊厚度調節層(51、 52)對扣，在圓環帶處形成 空腔(53)。
4. 根據權利要求1所述的缸套密封結構，其特徵在於所述彈性變形層(3)在對應缸套 的缸口 (21)處設置凸紋。
5. 根據權利要求1所述的缸套密封結構，其特徵在於所述彈性變形層(3)由至少一對 對扣的凸筋層(31、 32)構成，所述凸筋層(31、 32)在對應缸套的缸口 (21)處設 有凸紋。
6. 根據權利要求1或2或3所述的缸套密封結構，其特徵在於所述塑性變形層(5)採 用低碳鋼材料。
7. 根據權利要求1或4或5所述的缸套密封結構，其特徵在於所述彈性變形層(3)採 用不鏽鋼材料。
專利摘要本實用新型公開了一種缸套密封結構，在缸套的缸口(21)處設置兩彈性變形層(3)和一塑性變形層(5)，所述塑性變形層(5)夾在兩彈性變形層(3)中間。採用這樣的結構後，密封性能更好，能應用於活動式等缸套頂面不平的機體。
文檔編號F02F11/00GK201215044SQ20082005714
公開日2009年4月1日 申請日期2008年4月10日 優先權日2008年4月10日
發明者張海峰 申請人:上海汽車集團股份有限公司;上海興盛密封墊有限公司