專利名稱:金屬層疊型氣缸蓋密封墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種夾設(shè)在發(fā)動機的氣缸體與氣缸蓋之間的金屬層疊 型氣缸蓋密封墊,更為詳細地說,本發(fā)明涉及一種能夠使設(shè)置在燃燒 室孔周圍的密封凸起的兩個端部上所發(fā)生的面壓均衡,并且能夠抑制 因面壓而在氣缸體和氣缸蓋上產(chǎn)生壓接痕跡的金屬層疊型氣缸蓋密封 塾。
背景技術(shù):
在發(fā)動機性能不斷提高的同時,在強化氣缸體與氣缸蓋之間的密 封性能方面所作的努力也從未間斷過。例如,在專利文獻l的日本國
發(fā)明專利特開平4-219572號公報所公開的金屬層疊型密封墊中,如圖 4所示,在通過形成在密封墊30中的燃燒室孔31、固定用螺栓孔32 以及冷卻水孔33的截面中,在基板35的燃燒室孔31的周圍形成有非 對稱凸起35a。并且,該金屬層疊型密封墊被構(gòu)成為通過在該基板35 的非對稱凸起35a的凸部側(cè)層疊輔助板36,使該輔助板在燃燒室孔31 的孔緣處折返并延伸至非對稱凸起35a的凹部的中途而形成楔形止動 體36a,使得非對稱凸起35a跨越楔形止動體36a (厚度增大部分)和 除此以外的一般部分(非厚度增大部分)。
如上所述,在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)使用了在凸起的兩個端部上產(chǎn)生不 同面壓的非對稱凸起35a。但是,在圖4的已知的密封墊中,由于非 對稱凸起的內(nèi)側(cè)端部35b位于楔形止動體36a (厚度增大部分)內(nèi), 并且外側(cè)端部35c位于楔形止動體36a以外的一般部分(非厚度增大 部分),所以,即使通過該非對稱凸起35a,將厚度增大部分側(cè)的凸 起的曲率半徑設(shè)定成較大的曲率半徑而減小彈簧常數(shù),將非厚度增大 部分側(cè)的凸起的曲率半徑設(shè)定成較小的曲率半徑而增大彈簧常數(shù),厚所以,該密封墊如該專利文獻所述的那樣能夠提高密封性能,但其沒 有就如何使燃燒室孔周圍的密封凸起的兩個端部的面壓形成均衡這一 方面作出考慮。
專利文獻1 特開平4-219572號公報
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)課題在于利用在上述非對稱凸起中在凸起的兩個 端部上產(chǎn)生不同的面壓這一現(xiàn)象,考慮到與燃燒室孔的孔緣處的金屬 板的彎折部分之間的關(guān)聯(lián)性,使設(shè)置在金屬層疊型氣缸蓋密封墊的燃 燒室孔周圍的密封凸起的兩個端部上所產(chǎn)生的面壓均衡,以獲得穩(wěn)定 的密封性能,同時抑制因大的面壓局部地作用在氣缸體和氣缸蓋上而 產(chǎn)生壓接痕跡。
解決方案
為了解決上述課題,本發(fā)明提供一種金屬層疊型氣缸蓋密封墊, 其通過至少層疊多塊金屬板而形成,該金屬層疊型氣缸蓋密封墊的特 征在于,在上述金屬板中的位于外層的第l金屬板的燃燒室孔的周圍 形成非對稱凸起,在該非對稱凸起的凸部側(cè)層疊其他金屬板,該其他 金屬板在燃燒室孔的孔緣處折返,并且該折返部分的前端延伸到與上 述非對稱凸起的外側(cè)端部相對應(yīng)的位置,在上述第l金屬板的非對稱 凸起中,將相對于凸起頂部位于燃燒室孔側(cè)的曲率半徑較大的凸起部 分的寬度a與相對于凸起頂部位于相反側(cè)的曲率半徑較小的凸起部分 的寬度b之間的關(guān)系設(shè)定為a>b,將上述凸起的最小的曲率半徑R設(shè) 定為R》0.5mm,并且將上述凸起部分的寬度a與曲率半徑R之間的 關(guān)系i殳定為a^2R。
根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的氣缸蓋密封墊,如后述的與壓縮時 的面壓有關(guān)的實驗(模擬實驗)的結(jié)果所示,能夠使設(shè)置在燃燒室孔 周圍的非對稱凸起的兩個端部上所產(chǎn)生的面壓得到均衡,從而能夠獲 得穩(wěn)定的密封性能。在本發(fā)明所涉及的金屬層疊型氣缸蓋密封墊的優(yōu)選實施形式中, 僅在燃燒室孔周圍中的需要使產(chǎn)生于該凸起的兩個端部的面壓均衡的 部位設(shè)置上述非對稱凸起,并使上述非對稱凸起與設(shè)置在其它部位的 凸起平滑連接。此外,在本發(fā)明所涉及的金屬層疊型氣缸蓋密封墊的其他的優(yōu)選 實施形式中,將層疊在第l金屬板的非對稱凸起的凸部側(cè)的其它金屬板作為第2以及第3金屬板,并且將第l金屬板的燃燒室孔側(cè)的孔緣 部設(shè)置成不與其它金屬板進行固定,使第2金屬板在燃燒室孔的孔緣 處朝第3金屬板側(cè)折返,使該折返部分的前端延伸至與第l金屬板的 非對稱凸起的外側(cè)端部相對應(yīng)的位置,并且使第3金屬板的邊緣部分 位于該折返部分的前端的外側(cè)。 發(fā)明效果根據(jù)上述本發(fā)明的氣缸蓋密封墊,利用在上述非對稱凸起中在凸 起的兩個端部上產(chǎn)生不同的面壓這一現(xiàn)象,考慮到與燃燒室孔的孔緣 處的金屬板的彎折部分之間的關(guān)聯(lián)性,使設(shè)置在金屬層疊型氣缸蓋密 封墊的燃燒室孔周圍的密封凸起的兩個端部上所產(chǎn)生的面壓均衡,以 獲得穩(wěn)定的密封性能,同時抑制因大的面壓局部地作用在氣缸體和氣 缸蓋上而產(chǎn)生壓接痕跡。
圖l是表示未安裝在發(fā)動機上時的本發(fā)明所涉及的金屬層疊型氣 缸蓋密封墊的主要部分的縱向截面放大示意圖。圖2是表示關(guān)于本發(fā)明所涉及的氣缸蓋密封墊在壓縮變形時產(chǎn)生 的面壓分布的實驗(模擬實驗)結(jié)果的曲線圖。圖3是表示關(guān)于比較例的密封墊(a=b)在壓縮變形時產(chǎn)生的面 壓分布的實驗(模擬實驗)結(jié)果的曲線圖。圖4是作為現(xiàn)有技術(shù)的金屬層疊型密封墊的主要部分縱向截面放 大圖。附圖標記說明10氣釭蓋密封墊11第l金屬板12第2金屬板12a折返部分13第3金屬板14非對稱凸起14a凸起頂部14b、14c 凸起部分14d、14e 端部16燃燒室孔具體實施方式
圖l是表示本發(fā)明所涉及的金屬層疊型氣缸蓋密封墊的實施例的主要部分即燃燒室孔16周圍部分的截面圖。該氣缸蓋密封墊10夾設(shè) 在發(fā)動機的氣缸蓋21和氣缸體22之間。該氣缸蓋密封墊通過至少層 疊多塊金屬板而形成,而在本實施例中,氣缸蓋密封墊10則由位于外 層的第1金屬板11、層疊在第1金屬板上的第2金屬板12和第3金 屬板13形成。上述第1金屬板11在燃燒室孔16的周圍形成有非對稱凸起14。 在該非對稱凸起14中,有必要將相對于凸起頂部14a位于燃燒室孔 16側(cè)的曲率半徑較大的凸起部分14b的寬度a與相對于凸起頂部14a 位于相反側(cè)的曲率半徑較小的凸起部分14c的寬度b之間的關(guān)系設(shè)定 為a>b,并且將上述凸起的最小的曲率半徑R設(shè)定為R^0.5mm,將上 述凸起部分的寬度a與曲率半徑R之間的關(guān)系設(shè)定為a^2R。該等與 非對稱凸起14相關(guān)的形成條件是本發(fā)明的發(fā)明人在反復(fù)進行研究的 基礎(chǔ)上所獲得的結(jié)果。此外,當上述曲率半徑R小于0.5mm時,產(chǎn) 生龜裂的可能性增大。通過具有上述結(jié)構(gòu),如后述的與壓縮時的面壓有關(guān)的實驗(模擬 實驗)的結(jié)果所示,能夠使所述非對稱凸起14的內(nèi)外兩個端部14d、14e上所產(chǎn)生的面壓得到均衡,從而能夠獲得穩(wěn)定的密封性能。此外,在本實施形式中,關(guān)于上述凸起頂部14a的兩側(cè)的凸起部 分14b和凸起部分14c,就其曲率半徑的相對的大小關(guān)系進行了說明, 但這并不意味著在各個凸起部分14b、 14c的范圍內(nèi)曲率半徑各自是一 定的,而只是對兩個范圍內(nèi)的曲率半徑的平均的大小關(guān)系作了說明。 因此,非對稱凸起14也可以設(shè)置成從一端到另一端其曲率半徑逐漸變 化的曲線狀的結(jié)構(gòu)。并且,在能夠確保設(shè)置區(qū)域時,上述非對稱凸起14可以設(shè)置在燃 燒室孔16的整個周圍部分,但也可以僅設(shè)置在需要使產(chǎn)生于該凸起 14的兩個端部14d、 14e的面壓均衡的部位,例如i殳置在用于將氣缸 體和氣缸蓋相互固定在一起的固定用螺栓孔的附近,此時,需要使上 述非對稱凸起14與設(shè)置在燃燒室孔16周圍的其它部位的凸起平滑連 接。上述第2以及第3金屬板12、 13層疊在形成有非對稱凸起14的 第1金屬板11的該非對稱凸起14的凸部側(cè)。層疊在第1金屬板11上的第2金屬板12,在燃燒室孔16的孔緣 處,在第3金屬板13側(cè),也就是與第l金屬板ll相反的一側(cè),隔著 用來調(diào)整厚度和高低差等的環(huán)狀的填隙片17在彎折部分12b折返,該 折返部分12a的前端延伸至與第1金屬板11的非對稱凸起14的外側(cè) 端部14e相對應(yīng)的位置附近。此外,第3金屬板13的位于該燃燒室孔 16側(cè)的邊緣部分設(shè)置有凸起13a,該邊緣部分設(shè)置在上述第2金屬板 12的折返部分12a前端的外側(cè),位于不會與該折返部分12a相重疊的 位置上。因此,在燃燒室孔16側(cè)的孔緣部,第l金屬板ll與層疊在非對 稱凸起14的凸部側(cè)的第2以及第3金屬板12、 13之間是不固定的。將具有上述結(jié)構(gòu)的密封墊10夾設(shè)在氣缸蓋21與氣缸體22之間, 并用固定用螺栓固定后,在燃燒室孔16的周圍,非對稱凸起14發(fā)生 壓縮變形,伴隨著該壓縮變形,在非對稱凸起14的端部14d、 14e產(chǎn) 生較大的面壓。圖2的曲線圖表示通過解析實驗(模擬實驗)求出的結(jié)果,其是 在具有圖1所示的本發(fā)明的非對稱凸起14的氣缸蓋密封墊中,將該凸 起14的寬度設(shè)定為1.7mm,將相對于所述凸起頂部14a位于燃燒室 孔16側(cè)的凸起部分14b的寬度a與位于相反側(cè)的凸起部分14c的寬度 b之比a:b設(shè)定為6:4,將該非對稱凸起14的最小的曲率半徑R設(shè)定 為0.5mm,并在這一條件下,通過解析實驗(模擬實驗)對該凸起的 因壓縮而完全彎曲時所產(chǎn)生的面壓進行求解而得到的結(jié)果。此外,為 了進行比較,在圖3的曲線圖中示出了以同樣的方法對以凸起寬度為 1.7mm的對稱凸起取代了上述非對稱凸起的密封墊的面壓進行求解而 得到的結(jié)果。從圖3的比較例的曲線圖可以知道,在使用對稱凸起時,在一般 情況下,由于上述彎折部分12b的存在,在該凸起的燃燒室孔側(cè)的端 部上產(chǎn)生的面壓比在其它端部上產(chǎn)生的面壓大,與此相比,在圖2所 示的本發(fā)明的實施例中,凸起的兩個端部的面壓大致實現(xiàn)了均等化。 因此,根據(jù)本發(fā)明的氣缸蓋密封墊,通過將設(shè)置在燃燒室孔周圍的非 對稱凸起設(shè)置成在規(guī)定的形成條件的范圍內(nèi),能夠使兩個端部上產(chǎn)生 的面壓得到均衡,從而能夠獲得穩(wěn)定的密封性能。并且,如上所述,能夠使凸起的兩個端部中產(chǎn)生的面壓均等化, 所以在嵌合安裝有氣缸套的氣缸體22中使用時,能夠降低作用于該氣 缸套的面壓,從而能夠減輕氣缸套的應(yīng)變。
權(quán)利要求
1.一種金屬層疊型氣缸蓋密封墊,其通過至少層疊多塊金屬板而形成,其特征在于,在上述金屬板中的位于外層的第1金屬板的燃燒室孔的周圍形成非對稱凸起,在該非對稱凸起的凸部側(cè)層疊其他金屬板,該其他金屬板在燃燒室孔的孔緣部折返,并且該折返部分的前端延伸到與上述非對稱凸起的外側(cè)端部相對應(yīng)的位置,在上述第1金屬板的非對稱凸起中,將相對于凸起頂部位于燃燒室孔側(cè)的曲率半徑較大的凸起部分的寬度a與相對于凸起頂部位于相反側(cè)的曲率半徑較小的凸起部分的寬度b之間的關(guān)系設(shè)定為a>b,將上述凸起的最小的曲率半徑R設(shè)定為R≥0.5mm,并且將上述凸起部分的寬度a與曲率半徑R之間的關(guān)系設(shè)定為a≥2R。
全文摘要
本發(fā)明利用非對稱凸起的曲率半徑之間的差異,使金屬層疊型氣缸蓋密封墊的凸起的端部上產(chǎn)生的面壓均衡并實現(xiàn)均等化。在由第1至第3金屬板(11~13)層疊而成的氣缸蓋密封墊中,在第1金屬板(11)的燃燒室孔(16)的周圍形成非對稱凸起(14),并在該非對稱凸起的凸部側(cè)層疊其他的金屬板。在上述非對稱凸起(14)中,將相對于凸起頂部(14a)位于燃燒室孔(16)側(cè)的曲率半徑較大的凸起部分(14b)的寬度a與相對于凸起頂部位于相反側(cè)的曲率半徑較小的凸起部分(14c)的寬度b之間的關(guān)系設(shè)定為a>b,將凸起的最小的曲率半徑R設(shè)定為R≥0.5mm,并且將上述凸起部分(14b)的寬度a與曲率半徑R之間的關(guān)系設(shè)定為a≥2R。
文檔編號F02F11/00GK101220783SQ20081000283
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月9日
發(fā)明者安田紀章 申請人:石川密封墊株式會社