專利名稱：汽缸蓋密封墊及汽缸蓋密封墊的設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及夾持在發(fā)動機(jī)部件之間進(jìn)行密封的汽缸蓋密封墊(cylinder head gasket，汽缸墊)，更加詳細(xì)而言，涉及使密封面壓力均勻、能夠抑 制發(fā)動機(jī)部件的變形的汽缸蓋密封墊及汽缸蓋密封墊的設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
發(fā)動機(jī)的汽缸蓋密封墊，在被夾持在機(jī)動車的發(fā)動機(jī)的汽缸蓋、汽缸 體(cylinder body)這兩個部件之間的狀態(tài)下，通過螺栓緊固連接，發(fā)揮 對燃燒氣體(燃燒廢氣)、油、冷卻水等的流體進(jìn)^f于密封的作用。
最近的發(fā)動機(jī)與以往的發(fā)動機(jī)相比，逐步小型化、輕量化，材料也從 鑄鐵變?yōu)殇X合金，并且伴隨著發(fā)動機(jī)的高輸出化，存在燃燒氣體的壓力增 大的傾向。因此，在汽缸從發(fā)動機(jī)的寬度方向中央偏離地配置這樣的情況 下，通過折彎部(匕、一K,巻邊、翻邊)作用于汽缸蓋的面壓力變?yōu)椴痪?分布，沒有均勻地按壓汽缸蓋，所以存在汽缸蓋變形這一問題。
作為這樣的金屬制密封墊之一，提出了下述的氣缸蓋密封墊。該氣缸 蓋密封墊是汽缸相對于寬度方向向一方偏置排列的多缸內(nèi)燃機(jī)用的金屬汽 缸蓋密封墊，在至少1張密封墊構(gòu)成板上，沿密封墊的周緣環(huán)狀地形成有 橫截面形狀為臺階狀的臺階狀折彎部，由連接汽缸孔的中心的線所分割的 密封墊的面積小的一側(cè)的折彎部的強(qiáng)度強(qiáng)，面積大的一側(cè)的折彎部的強(qiáng)度 弱(例如，參照專利文獻(xiàn)l)。
在該層疊型金屬密封墊中，能夠謀求遍及密封墊整體地使密封面壓力 均勻化，能夠提高設(shè)置在水孔、油孔等的周圍的折彎部的密封性能。,但是， 如果在密封墊的周圍環(huán)狀設(shè)置臺階狀的折彎部，則與設(shè)置在汽缸筒^]孔的周緣部的折彎部相比，形成比較長的折彎部，存在不利于在密封對象孔的 周緣部確保較高的密封面壓力這一問題。
另一方面，也提出了為了防止汽缸蓋的長度方向的變形，僅在密封 墊的長度方向的兩端部設(shè)置耐熱性、非壓縮性且非變形性的突條的金屬密 封墊；為了防止汽缸蓋的寬度方向的變形，在寬度方向兩端緣和各通孔之 間設(shè)有相對壓縮方向的載荷具有大的剛性、相對各螺栓的緊固力實質(zhì)上作 為剛體發(fā)揮作用的撓曲防止用突條的金屬汽缸蓋密封墊(例如，參照專利 文獻(xiàn)2以及3)。
就這些汽缸蓋密封墊而言，關(guān)于撓曲防止用突條的形狀、長度等并未 記載。還有，該撓曲防止用突條，也有防止密封用突條(折彎部等)被過 度壓縮的作用，從某一高度起作為剛體發(fā)揮作用。因此，在自該高度進(jìn)一 步按壓密封墊的情況下，密封用突條的密封面壓力不增加。
專利文獻(xiàn)1:日本特開平10-19130號7>才艮
專利文獻(xiàn)2:日本特開平9-292027號公報
專利文獻(xiàn)3:日本特開2003-42295號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而作出的，本發(fā)明的目的在于，針對夾持在發(fā) 動機(jī)的兩個部件之間進(jìn)行密封的汽缸蓋密封墊，提供以折彎部等密封機(jī)構(gòu) 為基礎(chǔ)、用于防止汽缸蓋變形的機(jī)構(gòu)的設(shè)計容易、而且能夠確保高密封面 壓力的汽釭蓋密封墊及汽缸蓋密封墊的設(shè)計方法。
用于實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明中的汽缸蓋密封墊，是發(fā)動機(jī)的汽缸蓋密 封墊，其中，設(shè)置成在俯視情況下，以在前側(cè)和后側(cè)面積相等的方式分 割，進(jìn)而以在排氣側(cè)和進(jìn)氣側(cè)面積相等的方式分割，分割為四個區(qū)域時， 在各區(qū)域中的折彎部長度的總和比最大的區(qū)域小的區(qū)域中，追加工藝折彎 部，使得折彎部長度的總和在最大的區(qū)域的折彎部長度的總和的95%以上 且100%以下。
該工藝折彎部，是指不同于設(shè)置在密封對象孔的周緣部的、具有密封功能的折彎部，形成折彎部的形狀但沒有形成密封線、不直接有助于密封 的折彎部。還有，該面積的計算，為了計算的簡化可以包括密封對象孔、 螺栓孔等的穿通面積在內(nèi)地進(jìn)行計算，但從由折彎部的面壓力所產(chǎn)生的按 壓力的均勻化的方面來看更加優(yōu)選不包括這些穿通部分的計算方法。
根據(jù)該構(gòu)成，在4個被等面積分割的各區(qū)域中所配置的折彎部長度的 總和為大致相等的長度，所以產(chǎn)生面壓力的部位的面積變得大致相同。因 此，以比較簡單的結(jié)構(gòu)，使作用于該各區(qū)域的力變得大致相等，使作用于 汽缸蓋等的發(fā)動機(jī)部件的按壓力變得大致均勻，所以抑制這些發(fā)動機(jī)部件 的變形。
使該各區(qū)域中的折彎部長度的總和在95%~100%的范圍內(nèi)，是不進(jìn) 行求出面壓力分布的按壓試驗等就能夠容易實現(xiàn)的，所以能夠使密封墊的 設(shè)計變得非常簡單。還有，工藝折彎部的長度、位置只要考慮平面情況即 可，所以能夠容易設(shè)計。
尤其是，在前側(cè)和后側(cè)的汽缸蓋的斜度、在排氣側(cè)和進(jìn)氣側(cè)的汽缸蓋 的斜度降低，變?yōu)榫鶆虻男倍龋栽谑褂脮r降低局部疲勞，具有耐久性 好的效果。
在上述的汽缸蓋密封墊中，構(gòu)成為，將所述工藝折彎部的剖面形狀形 成為與水密封用的折彎部的剖面形狀或油密封用的折彎部的剖面形狀相同 的形狀。該構(gòu)成的原因在于，工藝折彎部易于配置在從密封墊的中心線偏 離的位置，所以如果考慮到轉(zhuǎn)矩，則較之一般來說密封面壓力高的汽缸筒 用的折彎部的形狀，優(yōu)選設(shè)為與其相比密封面壓力低的水密封用或油密封 用的折彎部形狀。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，不依賴按壓試驗等就能夠決定工藝折彎部 的形狀，所以能夠使i是計方法顯著簡單化。
還有，優(yōu)選，該工藝折彎部，以整體的折彎部的配置相對于連接汽缸 筒用孔的中心的線大致線對稱的方式設(shè)置。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，相對于連接汽缸 筒用孔的中心的線，排氣側(cè)和進(jìn)氣側(cè)的橫彎曲轉(zhuǎn)矩變得大致相等，所以能 夠使汽缸筒周邊的變形減少。
還有，為了實現(xiàn)上述目的的汽缸蓋密封墊的設(shè)計方法，是發(fā)動機(jī)的汽缸蓋密封墊的設(shè)計方法，其中，在俯視的情況下，以在前側(cè)和后側(cè)面積相 等的方式分割，進(jìn)而以在排氣側(cè)和進(jìn)氣側(cè)面積相等的方式分割，分割為四 個區(qū)域時，在各區(qū)域中的折彎部長度的總和比最大的區(qū)域小的區(qū)域中，追 加工藝折彎部，使得折彎部長度的總和在最大的區(qū)域的折彎部長度的總和
的95%以上且100%以下。
根據(jù)該方法，通過設(shè)置具有折彎部的形狀但未形成密封線、不直接有 助于密封的工藝折彎部這一非常簡單的設(shè)計方法，能夠設(shè)計出下述的汽缸 蓋密封墊，該汽缸蓋密封墊中，使產(chǎn)生面壓力的部位的面積大致相同，使 作用于該各區(qū)域的力變得大致相同，使作用于汽缸蓋的按壓力大致均等， 能夠抑制汽缸蓋的變形。
根據(jù)本發(fā)明的汽缸蓋密封墊以及汽缸蓋密封墊的設(shè)計方法，使在密封 墊的4個被分割為等面積的各區(qū)域中配置的折彎部長度的總和為95%以上 且100%以下的大致相同的長度，所以產(chǎn)生面壓力的部位的面積變得大致 相同。因此，作用于該各區(qū)域的力變得大致相同，作用于汽缸蓋等的發(fā)動 機(jī)部件的按壓力變得大致均等。因此，能夠抑制這些發(fā)動機(jī)部件的變形。
還有，使該各區(qū)域中的折彎部長度的總和在95%~100%的范圍內(nèi)， 是不進(jìn)行按壓試驗等就能夠容易地實現(xiàn)的，所以能夠使密封機(jī)構(gòu)的設(shè)計變 得非常簡單。還有，工藝折彎部的長度、位置只要考慮平面情況即可，所 以能夠容易設(shè)計。


圖l是表示本發(fā)明的實施方式的汽缸蓋密封墊的俯視圖。 圖2是示意表示圖1的汽缸蓋密封墊的包括工藝折彎部的長度的折彎 部長度的總和的圖。
圖3是表示現(xiàn)有技術(shù)的汽缸蓋密封墊的俯視圖。
圖4是示意表示圖3的汽缸蓋密封墊的折彎部長度的總和的圖。
符號說明
1， IX汽缸蓋密封墊 2 汽缸筒用孔3水孔 4 油孔
5螺栓孔 10、 20金屬構(gòu)成板
12、 22汽缸筒用全折彎部 13、 23水孔用全折彎部
14、 24油孔用全折彎部 16、 26 工藝折彎部 Rl、 R2、 R3、 R4 區(qū)域
ZL1、 ZL2、 ZL3、 ZL4折彎部的長度的總和 ZL1A、 SL2A、 ZL3A、 ZL 4A 包括了工藝折彎部的長度的折彎部 的長度的總和
具體實施例方式
接下來，參照附圖對本發(fā)明中的汽缸蓋密封墊的實施方式進(jìn)行說明。 圖1以及圖3是示意說明圖，為了更加便于理解結(jié)構(gòu)，使密封對象孔、折 彎部(匕、、一K,巻邊、翻邊)、工藝折彎部(捨Tt、、一K)的大小、形狀 等的尺寸與實物不同，夸張地進(jìn)行表示。
本發(fā)明中的實施方式的汽缸蓋密封墊，是^J^動機(jī)的汽缸體(cylinder body)和汽缸蓋夾持的金屬制密封墊，對排氣、進(jìn)氣等的流體進(jìn)行密封。
該汽缸蓋密封墊構(gòu)成為，具有兩張以上由軟鋼(低碳鋼)板、不銹鋼 退火材料、不銹鋼調(diào)質(zhì)材料(彈簧鋼板)等形成的金屬構(gòu)成板(金屬基板)。 另外，其俯視形狀被制成與發(fā)動機(jī)的汽缸體和汽缸蓋的接合面的形狀大致 一致，形成燃燒氣體、水或油通過的汽缸筒(cylinder bore )用孔2、水孔 3、油孔4以及緊固連接螺栓用的螺栓孔5。
如圖1所示，本發(fā)明的實施方式的歧管密封墊1，包括一張或兩張以 上(圖1中為兩張)金屬構(gòu)成板10、 20，該金屬構(gòu)成板10、 20例如由不 銹鋼退火材料形成。在該密封對象用孔2的周緣部，在金屬構(gòu)成板IO、 20 上，作為密封機(jī)構(gòu)，對于汽缸筒用孔2設(shè)置全折彎部12、 22，對于水孔3 設(shè)置全折彎部13、 23，對于油孔4設(shè)置全折彎部14、 24。還有，這些全折 彎部，根據(jù)需要也可以以半折彎部形成。還有，可以不在金屬構(gòu)成板IO、 20的兩方而僅在一方上設(shè)置折彎部，還有也可以是兩重圍繞密封對象孔的二重折彎部等而非一重圍繞密封對象孔的一重折彎部。
針對該汽缸蓋密封墊l,在俯視時，以在前側(cè)FR和后側(cè)Rr面積相等 的方式用直線A-A分割，進(jìn)而以在排氣側(cè)Ex和進(jìn)氣側(cè)In面積相等的方式 用直線B-B分割，分割為4個區(qū)域R1、 R2、 R3、 R4。作為此時的面積， 可以包括汽缸筒用孔2、水孔3、油孔4的穿通部分的面積，但更優(yōu)選去掉 該穿通面積。該狀態(tài)是圖3所示那樣的現(xiàn)有技術(shù)的汽缸蓋密封墊1X。
在本發(fā)明中，計算出該各區(qū)域R1、 R2、 R3、 R4中的折彎部長度的總 和ZL1、 ZL2、 ZL3、 ZL4。求出其中折彎部長度的總和最大的區(qū)域(這 里假設(shè)為R1)。接著，研究相對于該最大折彎部長度的總和i:Ll，其他區(qū) 域和R2、 R3、 R4的折彎部長度的總和ZL 2、藝L 3、 ZL4是否為大致相 同的長度，更加詳細(xì)而言，是否在最大區(qū)域Rl的折彎部長度的總和ZL1 的95%以上且100%以下。
如果為"是"則保持不變，如果為"否"的話，追加設(shè)置工藝折彎部 16、 26，如圖1所示，使得包括該工藝折彎部16、 26的折彎部長度的折彎 部長度的總和ZL1A(-ZL1) 、 ZL2A、 SL3A、 ！L4A為大致相同的長度， 詳細(xì)而言，在最大區(qū)域R1的折彎部長度的總和ZL1A (=ZL1)的95%以 上且100%以下。在圖l的結(jié)構(gòu)中，在區(qū)域R2和區(qū)域R4設(shè)置工藝折彎部 16、 26。因此，ZL2A〉ZL2、 ZL4A〉ZL4， ZL1A=ZL1，在沒有設(shè)置工 藝折彎部的區(qū)域R3中同樣，ZL3A=SL3。還有，作為參考，圖4中示意 表示圖3的現(xiàn)有技術(shù)中的汽缸蓋密封墊1X的各區(qū)域R1、 R2、 R3、 R4的 折彎部長度的總和ZL1、 2L2、 ZL3、 ZL4。
該工藝折彎部16、 26，不同于在密封對象孔2、 3、 4的周緣部所設(shè)置 的具有密封功能的折彎部11、 12、 13、 21、 22、 23，是具有折彎部的形狀 但沒有形成密封線、不直接有助于密封的折彎部。
該工藝折彎部16、 26的剖面形狀形成為與水密封用的折彎部12、 22 的剖面形狀或油密封用的折彎部13、 23的剖面形狀相同的形狀。通過形成 為該形狀，不依靠按壓試驗等就能夠決定工藝折彎部16、 26的形狀，所以 能夠使設(shè)計方法簡單。工藝折彎部16、 26，易于配置在從密封墊的中心線A-A離開的位置，所以如果考慮到轉(zhuǎn)矩，則較之一般來說密封面壓力高的汽缸筒用的折彎部12、 22的形狀，優(yōu)選設(shè)為與其相比密封面壓力低的水密封用的折彎部13、 14的形狀或油密封用的折彎部23、 24形狀。
并且，將工藝折彎部16、 26，以整體的折彎部的配置相對于連接汽缸筒用孔2的中心的線C-C大致線對稱的方式設(shè)置構(gòu)成。根據(jù)該構(gòu)成，相對于連接汽缸筒用孔2的中心的線C-C，排氣側(cè)Ex和進(jìn)氣側(cè)In的橫彎曲轉(zhuǎn)矩變得大致相同，所以能夠減少汽缸筒周邊的變形。
根據(jù)該構(gòu)成，在4個等面積分割的各區(qū)域R1、 R2、 R3、 R4中配置的折彎部長度的總和ZL1A、 ZL2A、 2L3A、 ^L4A變?yōu)榇笾孪嗤拈L度，所以產(chǎn)生面壓力的部位的面積變得大致相同。因此，作用于該各區(qū)域R1、R2、 R3、 R4的力變得大致相同，作用于汽缸蓋等發(fā)動機(jī)部件的按壓力變得大致均勻，所以抑制這些發(fā)動機(jī)部件的變形。
使該各區(qū)域R1、 R2、 R3、 R4中的折彎部長度的總和SL1A、 ZL2A、ZL3A、 ZL4A相互在95% 100%的范圍內(nèi)，是不進(jìn)行按壓試驗等就能夠容易地實現(xiàn)的，所以能夠使密封機(jī)構(gòu)的設(shè)計變得非常簡單。還有，工藝折彎部16、 26的長度、位置也只要考慮平面情況即可，所以能夠容易地進(jìn)行設(shè)計。
接下來，關(guān)于本發(fā)明的汽缸蓋密封墊的設(shè)計方法進(jìn)行說明。該設(shè)計方法是，俯視時，以在前側(cè)Fr和后側(cè)Rr面積相等的方式分割，進(jìn)而以在排氣側(cè)Ex和進(jìn)氣側(cè)In面積相等的方式分割，分割為4個區(qū)域R1、 R2、 R3、R4。此時，在各區(qū)域Rl、 R2、 R3、 R4中的折彎部長度的總和^L1A、 ^L2A、ZL3A、 ZL4A小于最大的區(qū)域R1的區(qū)域R2、 R3、 R4中，追加工藝折彎部16、 26,使得折彎部長度的總和ZL2A、 ZL3A、 ^L4A在最大的區(qū)域Rl的折彎部長度的總和ZL1A的95%以上且100%以下。
根據(jù)該汽缸蓋密封墊的設(shè)計方法，通過設(shè)置具有折彎部的形狀但未形成密封線、不直接有助于密封的工藝折彎部16、 26這一非常簡單的設(shè)計方法，能夠使產(chǎn)生面壓力的部位的面積大致相同，使作用于該各區(qū)域R1、R2、 R3、 R4的力大致相同。因此，能夠十分簡單地設(shè)計出使作用于汽缸蓋、氣缸體等發(fā)動機(jī)部件的按壓力大致均勻、能夠抑制發(fā)動機(jī)部件的變形 的汽釭蓋密封墊l。
權(quán)利要求
1. 一種汽缸蓋密封墊，它是發(fā)動機(jī)的汽缸蓋密封墊，其特征在于，設(shè)置成在俯視情況下，以在前側(cè)和后側(cè)面積相等的方式分割，進(jìn)而以在排氣側(cè)和進(jìn)氣側(cè)面積相等的方式分割，分割為四個區(qū)域時，在各區(qū)域中的折彎部長度的總和比最大的區(qū)域小的區(qū)域中，追加工藝折彎部，使得折彎部長度的總和在最大的區(qū)域的折彎部長度的總和的95％以上且100％以下。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所記載的汽缸蓋密封墊，其特征在于，設(shè)置成將 所述工藝折彎部的剖面形狀形成為與水密封用的折彎部的剖面形狀或油密 封用的折彎部的剖面形狀相同的形狀。
3. —種汽缸蓋密封墊的設(shè)計方法，它是發(fā)動機(jī)的汽缸蓋密封墊的設(shè)計 方法，其特征在于，在俯^L的情況下，以在前側(cè)和后側(cè)面積相等的方式分 割，進(jìn)而以在排氣側(cè)和進(jìn)氣側(cè)面積相等的方式分割，分割為四個區(qū)域時， 在各區(qū)域中的折彎部長度的總和比最大的區(qū)域小的區(qū)域中，追加工藝折彎 部，使得折彎部長度的總和在最大的區(qū)域的折彎部長度的總和的95%以上 且100%以下。
全文摘要
本發(fā)明針對汽缸蓋密封墊，提供以折彎部等密封機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)、使用于防止汽缸蓋的變形的機(jī)構(gòu)的設(shè)計變得容易、而且能夠確保高密封面壓力的汽缸蓋密封墊及汽缸蓋密封墊的設(shè)計方法。該汽缸蓋密封墊構(gòu)成為在俯視情況下，以前側(cè)(Fr)與后側(cè)(Rr)面積相等的方式分割，進(jìn)而以排氣側(cè)(Ex)與進(jìn)氣側(cè)(In)面積相等的方式分割，分割為四個區(qū)域(R1、R2、R3、R4)時，在各區(qū)域(R1、R2、R3、R4)中的折彎部長度的總和(∑L1A、∑L2A、∑L3A、∑L4A)小于最大的區(qū)域(R1)的區(qū)域(R1、R2、R3)中，追加設(shè)置工藝折彎部(16、26)，以使折彎部長度的總和(∑L2A、∑L3A、∑L4A)在最大的區(qū)域(R1)的折彎部長度的總和(∑L1A)的95％以上且100％以下。
文檔編號F02F11/00GK101509436SQ20091000641
公開日2009年8月19日 申請日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月12日
發(fā)明者今井敏博 申請人:石川密封墊板有限責(zé)任公司