用於發動機的缸蓋墊片及發動機的製作方法

2023-09-21 17:06:45 3

本實用新型總體上涉及墊片，並且更具體地涉及在發動機的汽缸蓋與汽缸缸套之間使用的缸蓋墊片。

背景技術：

具有用於密封發動機的汽缸蓋與汽缸之間的界面的密封凸起的缸蓋墊片通常是已知的。然而，這樣的墊片在由汽缸限定的燃燒室中可能會導致縫隙。更具體地，已知的缸蓋墊片僅僅部分延伸跨過汽缸蓋和汽缸的配接表面，由此導致了從燃燒室向外延伸至墊片的內徑的環狀縫隙。縫隙是處於排放法規管制下的未燃燒烴的來源，因此減小縫隙是有利的。

雖然減小縫隙可能看起來簡單，但是某些應用需要進行防止使用已知解決方案的額外考慮。例如，在汽缸直接形成在汽缸體中的較小發動機中，已知的是，通過減小密封凸起的直徑來基本上匹配燃燒室的直徑，由此減小縫隙。然而，這種方式並不適用於具有插入至汽缸體中的頂部凸緣汽缸缸套的發動機，這是因為組裝時的負載路徑從汽缸蓋延伸穿過墊片的密封凸起而進入到汽缸缸套的凸緣中並且最終到達缸體。因此，結合頂部凸緣汽缸缸套使用的墊片的密封凸起必須與汽缸缸套凸緣對準以避免產生過量的應力和彎曲力矩。汽缸缸套凸緣大於汽缸孔徑，因而無法在不引入缸套的不期望的應力和彎曲的情況下通過減小密封凸起直徑來減小縫隙。

技術實現要素：

本實用新型目的在於提供一種可以有效減小發動機的汽缸蓋與汽缸缸套之間的縫隙的缸蓋墊片。

根據本實用新型的一個方面，提供了一種在具有汽缸蓋和汽缸缸套的發動機中使用的缸蓋墊片，所述汽缸缸套具有限定燃燒室的側壁，所述汽缸缸套包括在遠離燃燒室的向外方向上從側壁突出的缸套凸緣；所述缸蓋墊片包括主體層和通過凸緣纏繞物部分聯接至主體層的凸緣層，所述凸緣纏繞物部分的大小設置為與汽缸缸套的側壁軸向對準，且凸緣層與主體層間隔開，在主體層與凸緣層之間且鄰近凸緣纏繞物部分的位置形成有環形間隙；核心層聯接至主體層並且包括密封凸起，所述密封凸起與凸緣纏繞物部分向外間隔開並且大小設置為與缸套凸緣軸向對準。

進一步的，由所述側壁限定的所述燃燒室具有孔徑，所述凸緣纏繞物部分具有纏繞物外表面，所述纏繞物外表面限定了與所述孔徑相等的凸緣纏繞物直徑。

優選的，所述主體層和凸緣層一體成型。所述環形間隙的長度大於所述汽缸缸套的所述側壁的寬度。所述缸蓋墊片具有從所述密封凸起至所述凸緣纏繞物部分的均勻厚度。

進一步的，所述汽缸缸套具有從所述側壁延伸至所述缸套凸緣的外表面的缸套面，所述缸套面包括設置在所述側壁與所述缸套凸緣的所述外表面之間的凸臺，且所述缸蓋墊片還包括基層，所述基層聯接至所述主體層，所述基層與所述凸緣層間隔開且形成用於接納所述凸臺的狹槽。

再進一步的，所述核心層包括從所述狹槽向外設置的末端端部。

根據本實用新型的另一個方面，提供了一種發動機，包括汽缸蓋以及汽缸缸套，所述汽缸缸套具有限定燃燒室的側壁並且具有在遠離燃燒室的向外方向上從側壁突出的缸套凸緣；所述缸蓋墊片設置在汽缸蓋與汽缸缸套之間，並且包括主體層和通過凸緣纏繞物部分聯接至主體層的凸緣層，所述凸緣纏繞物部分的大小設置為與汽缸缸套的側壁軸向對準，且凸緣層與主體層間隔開，在主體層與凸緣層之間且鄰近於凸緣纏繞物部分的位置形成有環形間隙；核心層聯接至主體層並且包括密封凸起，所述密封凸起與凸緣纏繞物部分向外間隔開並且大小設置為與缸套凸緣軸向對準。

根據本實用新型的另一個方面，提供了一種在具有汽缸蓋和汽缸缸套的發動機中使用的缸蓋墊片，該汽缸缸套包括具有一寬度並且限定具有孔徑的燃燒室的側壁以及在遠離燃燒室的向外方向上從側壁突出的缸套凸緣。缸蓋墊片包括主體層和通過凸緣纏繞物部分聯接至主體層的凸緣層。凸緣纏繞物部分具有限定與燃燒室的孔徑相等的凸緣纏繞直徑的纏繞外表面，使得凸緣纏繞物部分與汽缸缸套的側壁軸向對準。凸緣層與主體層間隔開，在所述主體層與凸緣層之間且鄰近於凸緣纏繞物部分的位置形成有環形間隙，其中該環形間隙具有大於汽缸缸套的側壁的寬度的長度。核心層聯接至主體層並且包括密封凸起，該密封凸起與凸緣纏繞物部分向外間隔開並且大小設置為與缸套凸緣軸向對準。

本實用新型將缸蓋墊片的凸緣纏繞物部分與限定燃燒孔的汽缸缸套的側壁對準，使得缸蓋墊片佔據了汽缸蓋與汽缸缸套之間的空間，由此減小了汽缸蓋與汽缸缸套之間的縫隙。同時，通過將缸蓋墊片的密封凸起設置在負載直接作用至汽缸體的位置，由此可以避免向汽缸缸套引入應力和彎曲力矩。

附圖說明

圖1是具有根據本實用新型形成的墊片的發動機的側視圖；

圖2A是圖1的發動機的一部分的橫截面的放大側視圖；

圖2B是發動機的一部分的橫截面的放大側視圖，其中該發動機具有形成有埋頭孔以接納汽缸缸套凸緣的汽缸體；

圖3是設置有圖1的發動機的墊片的透視圖；

圖4是圖1的發動機的一部分的橫截面的放大側視圖，其示出了圖3的墊片部分；

圖5是圖1的發動機的一部分的橫截面的放大側視圖，其示出了墊片的替代性實施例的部分。

應當理解的是，附圖並不一定是按比例的，並且所公開的實施例有時候是用圖解的方式和以局部視圖的方式進行說明。在某些情況下，可能已經省略了對於理解所公開的方法和設備而言不必要的或者使得其它細節難以理解的細節。當然，應當理解的是，本實用新型並不限於本文所說明的特定實施例。

具體實施方式

本文公開了用於在具有汽缸蓋和頂部凸緣汽缸缸套的發動機中使用的缸蓋墊片的實施例。缸蓋墊片包括大小設置為與汽缸缸套的凸緣對準的密封凸起，該汽缸缸套具有從密封凸起向內延伸並且在凸緣纏繞物處接合的主體層和凸緣層。凸緣纏繞物與限定燃燒孔的汽缸缸套的側壁對準，使得墊片佔據了汽缸蓋與汽缸缸套之間的空間，由此減小縫隙。

如圖1中最佳地所示，內燃機20包括汽缸體22和諸如由多個螺栓26可移除地附接至汽缸體22的汽缸蓋24。缸蓋墊片30密封地定位在汽缸體22與汽缸蓋24之間。

汽缸體22大體上提供對發動機的部件的支撐。如圖2A中最佳地所示，例如，汽缸體22包括具有缸體支撐面34的中間缸體支撐件32。缸體孔隙36形成在缸體支撐面34中並且大小設置為接納汽缸缸套38。更具體地，汽缸缸套38包括限定具有孔徑43的燃燒室42的側壁40以及從側壁40向外延伸的缸套凸緣44。缸體支撐面34接合缸套凸緣44以在缸體孔隙36內支撐汽缸缸套38。隔板35可以設置在缸體支撐面34的頂部上並且設置在汽缸體22與汽缸蓋24之間。圖2A還說明了形成在缸體支撐面34中並且大小設置為接納第二汽缸缸套39的第二缸體孔隙37。雖然所說明的實施例示出了兩個汽缸缸套38、39，但是將明白的是，汽缸體22可以支撐多於或少於兩個汽缸缸套而不脫離本實用新型的範圍。

圖2B示出了汽缸體22a的替代性實施例。汽缸體22a包括具有缸體支撐面34a的中間缸體支撐件32a。缸體孔隙36a形成在缸體支撐面34a中並且大小設置為接納汽缸缸套38。更具體地，埋頭孔35a形成在中間缸體支撐件32a中並且大小設置為接納缸套凸緣44。汽缸體22a可以進一步包括第二缸體孔隙37a，其具有大小設置為接納第二汽缸缸套39的缸套凸緣的第二埋頭孔41a。

圖3中更詳細地示出了缸蓋墊片30。在所說明的實施例中，缸蓋墊片30包括具有大體上矩形周邊的主體層50。多個相對較小的孔隙52穿過主體層50形成，以提供螺栓孔通道、水通道、油通道以及用於汽缸蓋24的各部分與汽缸體22的對應部分流體連通的空隙。相對較大的孔隙提供了用於在組裝發動機20時與燃燒室42流體連通的燃燒開口54。

在至少毗接燃燒開口54的區域中，缸蓋墊片30包括凸緣層56，其用於佔據汽缸體22與汽缸蓋24之間的空間。如圖4中最佳地所示，凸緣層56通過凸緣纏繞物部分58聯接至主體層50。主體層50、凸緣層56和凸緣纏繞物部分58可以如所說明地形成為一體，或者替代地可以設置為隨後進行組裝的獨立部件。

在所說明的實施例中，凸緣纏繞物部分58大體上為U形，從而使得凸緣層56在主體層50上方摺疊。凸緣纏繞物部分58具有限定凸緣纏繞物直徑62（圖3）的纏繞物外表面60。凸緣纏繞物部分58的大小設置為使得纏繞物外表面60基本上與汽缸缸套38的側壁40軸向對準。更具體地，凸緣纏繞物直徑62與燃燒室42的孔徑43大致相同，使得主體層50和凸緣層56佔據汽缸蓋24與汽缸缸套38之間的空間，由此減小縫隙。

缸蓋墊片30進一步包括核心層64，以在汽缸缸套38與汽缸蓋24之間設置燃燒密封件。在圖4中說明的實施例中，核心層64設置在主體層50與凸緣層56之間並且包括與凸緣纏繞物部分58向外間隔開的密封凸起66。更具體地，密封凸起66的大小設置為使得其與缸套凸緣44軸向對準，從而將由汽缸蓋施加的且穿過墊片的負載引導至缸套凸緣上並且因此由汽缸體22的中間缸體支撐件32直接抵消。因此，將密封凸起66與缸套凸緣對準，可有利地避免過大的應力和彎曲力矩。另外，將會明白的是，缸蓋墊片30具有從密封凸起66至凸緣纏繞物部分58的基本上均勻的厚度。

缸蓋墊片30進一步配置成在凸緣纏繞物部分58附近具有相對較小的硬度，從而進一步防止過大的應力和彎曲力矩。如圖4中最佳地所示，核心層64進一步限定從密封凸起66向內設置並且與凸緣纏繞物部分58間隔開的末端端部68。通過在尚未達到凸緣纏繞物部分58處終止核心層64，主體層50和凸緣層56的內段限定了鄰近於凸緣纏繞物部分58的環形間隙70。在組裝且放置於負載下方時，主體層50和凸緣層56可以偏轉至環形間隙70中，而不是將負載輸送至汽缸缸套38，由此避免了施加至汽缸缸套38的附加應力和彎曲。在所說明的實施例中，環形間隙70具有大於汽缸缸套38的側壁40的寬度74的間隙長度72，由此更可靠地確保沒有施加負載力至汽缸缸套38的側壁40。

如圖4中最佳地所示，缸蓋墊片30可以進一步包括聯接至主體層50和核心層64的基層76。基層76設置在缸蓋墊片30上且位於缸套凸緣44外，基層76的厚度與位於缸套凸緣44內的缸蓋墊片30的厚度相似，由此防止汽缸蓋24在缸套凸緣44的外側邊緣上方發生彎曲。基層76可以具有基本上相同的厚度並且可以設置在與凸緣層56基本上相同的平面中，如圖4所示。

圖5說明了用於結合汽缸缸套102和汽缸蓋103使用的缸蓋墊片100的替代性實施例，該汽缸蓋經過改進以在搬運和組裝期間保護汽缸缸套102的缸套面104。更具體地，汽缸缸套102包括限定具有孔徑110的燃燒室108的側壁106以及從側壁106向外延伸的缸套凸緣112。缸套面104沿著汽缸缸套102的頂部從側壁106的內表面114延伸至缸套凸緣112的外表面116。缸套面104包括設置在側壁106的內表面114與缸套凸緣112的外表面116之間的凸臺118。凸臺118在搬運和組裝期間保護缸套面104的凹入表面120a、120b，由此避免損壞由缸蓋墊片100密封地接合的表面。

缸蓋墊片100配置成容納設置在缸套面104上的凸臺118。與上述缸蓋墊片30類似，缸蓋墊片100包括通過凸緣纏繞物部分126聯接至凸緣層124的主體層122。凸緣纏繞物部分126具有凸緣纏繞物外表面132，其配置成諸如通過具有基本上等於燃燒室108的孔徑110的凸緣纏繞物直徑134而基本上與側壁106的內表面114軸向對準，使得主體層122和凸緣層124佔據了汽缸蓋103與汽缸缸套102之間的空間，由此減小縫隙。環形間隙138可以鄰近於凸緣纏繞物部分126設置在主體層122與凸緣層124之間，以使主體層122和/或凸緣層124可以偏轉，由此減小可以施加至汽缸缸套102的力的大小。

核心層128聯接至主體層122並且具有密封凸起130，該密封凸起130與凸緣纏繞物部分126向外間隔開並且大小設置為與缸套凸緣112軸向對準。在此實施例中，核心層128設置在主體層122與基層129之間。核心層128和基層129均分別具有從密封凸起130向內設置並且從凸緣層124向外設置的末端端部136、137。狹槽140形成在一側上的核心層128和基層129與另一側上的凸緣層124之間，並且大小設置為接納缸套面104的凸臺118。因此，不同於圖4中所示的缸蓋墊片30，缸蓋墊片100在密封凸起130與凸緣纏繞物部分126之間具有不同的厚度以容納缸套面104的凸臺118。

工業實用性

本實用新型公開了用於在具有汽缸蓋和頂部凸緣汽缸缸套的發動機中使用的缸蓋墊片的實施例。缸蓋墊片包括大小設置為與汽缸缸套的凸緣對準的密封凸起，該汽缸缸套具有從密封凸起向內延伸並且在凸緣纏繞物部分處接合的主體層和凸緣層。凸緣纏繞物部分與限定燃燒孔的汽缸缸套的側壁對準，使得缸蓋墊片佔據了汽缸蓋與汽缸缸套之間的空間，由此減小了汽缸蓋與汽缸缸套之間的縫隙。同時，通過將密封凸起設置在負載直接作用至汽缸體的位置，由此可以避免向汽缸缸套引入應力和彎曲力矩。

將會明白的是，前述描述提供了所公開的組件和技術的實例。然而，可以預期的是，本實用新型的其它實施方案可以在細節上不同於前述實例。對本實用新型或其實例的所有引用旨在提及此時討論的特定實例且不旨在暗示對本實用新型的範圍的更一般的任何限制。

因此，本實用新型包括所有適用法律所許可的權利要求書中所列舉的主題的全部修改和等同物。另外，上述組成部分在其全部可行的變型中的任何結合均包括在本實用新型中，除非在本文中另有指示或者由上下文明確地否定。