CN105209803A - 发动机隔板垫片 - Google Patents

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CN105209803A CN201480026964.1A CN201480026964A CN105209803A CN 105209803 A CN105209803 A CN 105209803A CN 201480026964 A CN201480026964 A CN 201480026964A CN 105209803 A CN105209803 A CN 105209803A
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丹尼尔·约瑟夫·奥罗斯科
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Abstract

本发明提供一种用于在内燃机(18)中建立气密和液密密封的密封组件。所述密封组件包括由金属制成的板(26)，该板具有多个开口和至少一个大致平坦的表面。该板还具有至少一个搁架(27)，所述搁架周向包围多个开口中的一个开口，并且该搁架向着大致平坦的表面以及开口敞开。该密封组件还包括由弹性可压缩材料构成的至少一个密封护条(28)，该密封护条与搁架接合并且从该搁架向外延伸经过大致平坦的表面以将板与所述内燃机中的另一构件密封。

Description

发动机隔板垫片
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年3月15日提交的第61/798,624号美国临时专利申请的权益，该临时申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明主要涉及内燃机，并且更具体地涉及用于内燃机的密封装置。
背景技术
图1示出了一种常规内燃机，其包括发动机缸体和气缸盖。发动机缸体具有用于容纳活塞的缸膛。气缸盖和发动机缸体也包括用于在发动机缸体与气缸盖之间输送冷却剂的多个冷却剂孔以及包括用于容纳螺栓以将气缸盖与发动机缸体互相连接的多个螺栓孔。一块铝板夹设在气缸盖与发动机缸体之间并且具有与缸膛和冷却剂/螺栓孔对应且相对于这些孔扩大的开口。发动机还包括缸套，该缸套典型地由比发动机缸体更硬的材料构成，并且作为缸膛壁的衬里。缸套具有凸缘，该凸缘朝着位于发动机缸体与气缸盖之间的间隙中的铝板延伸。
图1中所示的发动机还包括用于在发动机缸体、气缸盖和缸套之间建立气密和液密密封的多个密封装置。其中一个密封装置是具有橡胶涂层的金属板，该金属板夹设在发动机缸体与铝板之间。另一密封装置是具有钢芯的橡胶套环，该橡胶套环周向包围冷却剂/螺栓孔。又一密封装置是用于将缸套与铝板以及与气缸盖密封的燃烧密封装置。该燃烧密封装置具有外部铠装件，该铠装件被弯曲成大致呈C形，并且具有内部开口、设置在该内部开口内的主体以及邻近环形主体且同样设置在该内部开口内的支承环(wirering)。
具有橡胶涂层的板式密封装置、具有钢芯的橡胶套环以及环形密封装置都是必须在发动机的装配期间被手动放置到它们各自的发动机构件中的嵌入式构件。
发明内容
本发明的一个方面包括一种用于在内燃机中建立气密和液密密封的密封组件。该密封组件包括一块板，该板由金属制成，并且具有多个开口和至少一个大致平坦的表面。该板具有至少一个搁架(shelf)，该搁架周向包围其中一个开口中的一个开口，并且向着大致平坦的表面以及向着多个开口中的一个开口敞开。由弹性可压缩材料制成的至少一个密封护条(bead)与搁架接合，并且从搁架向外延伸经过板的至少一个大致平坦的表面以将该板与内燃机中的另一构件密封。该密封组件具有一些特定的制造优点，因为密封护条与板的搁架的接合使得在内燃机的装配期间不需要添加额外的密封装置。
根据本发明的另一方面，密封护条通过二次成型连接(overmoldingconnection)与板的搁架接合。
根据本发明的又一方面，板包括多个搁架，且密封组件还包括燃烧密封装置，该燃烧密封装置与其中一个搁架接合，并且周向包围多个开口中的一个开口。燃烧密封装置可以具有铠装件和主体环以及支承环。燃烧密封装置可以通过弹性体护条与搁架互相连接，该弹性体护条通过二次成型连接与板以及与铠装件互相连接。
根据本发明的又一方面，至少一个密封护条包括至少一个肋条。
根据本发明的另一方面，板由铝或者铝合金构成。
本发明的另一方面提供一种内燃机，该内燃机包括具有缸膛的发动机缸体、设置在缸膛中的缸套以及气缸盖。一块金属板夹设在发动机缸体与气缸盖之间。该板具有多个开口、至少一个大致平坦的表面以及至少一个搁架，该搁架周向包围多个开口中的至少一个开口，并且向着大致平坦的表面以及向着开口敞开。由弹性可压缩材料构成的至少一个密封护条与至少一个搁架接合，并且从搁架向外延伸以相对于发动机缸体和缸套以及气缸盖中的至少一个密封。
本发明的又一方面提供一种制造用于内燃机的密封组件的方法。该方法包括以下步骤：准备一块板，该板由金属构成且具有多个开口和至少一个大致平坦的表面。该板还具有至少一个搁架，该搁架周向包围多个开口中的一个开口，并且向着大致平坦的表面以及向着该开口敞开。该方法还包括以下步骤：将弹性可压缩材料注塑成在至少一个搁架处与板二次成型接合，以形成密封护条。
本发明的另一方面包括以下步骤：准备一个燃烧密封装置，并且将弹性体护条注塑成与燃烧密封装置以及板的至少一个搁架二次成型接合。
附图说明
请参阅下述详细说明并结合附图进行考虑，本发明的这些和其它特征及优点将更加容易领会和理解，其中：
图1是一种已知内燃机的剖视图；
图2是包括密封组件的第一示例性实施方式的内燃机的剖视图；
图3a-e是用于图2的密封组件的密封装置的不同示例性实施方式的剖视图；
图4是密封组件的另一示例性实施方式的部分剖视图；
图5是密封组件的又一示例性实施方式的部分剖视图；
图6是密封组件的另一示例性实施方式的部分剖视图；
图7是密封组件的又一示例性实施方式的部分剖视图；
图8是密封组件的又一示例性实施方式的部分剖视图；
图9是密封组件的另一示例性实施方式的部分剖视图；
图10是密封组件的又一示例性实施方式的部分剖视图。
具体实施方式
参照图2，本发明的一个方面提供一种改进的柴油的压缩点火的内燃机18，该内燃机包括发动机缸体20；气缸盖22；缸套24；以及带有金属板26的密封组件，该金属板夹设在发动机缸体20与气缸盖22之间。内燃机18与类似发动机相比得到改进，因为它提供改善的密封性能且不需要如在该类型的其它已知内燃机中通常存在的橡胶涂层板、任何具有钢芯的橡胶套环以及燃烧密封装置。这节省了材料，也使内燃机的装配变得更快且更加成本有效。在示例性实施方式中，金属板26由铝或铝合金制成且在下文被称作“铝板26”。铝板26包括多个开口，这些开口与缸膛以及与在发动机缸体20和气缸盖22中的冷却剂孔和螺栓孔29相对应。
仍然参照图2，主要示出了密封组件的第一示例性实施方式。铝板26在铝板26、气缸盖22以及发动机缸体20在冷却剂/螺栓孔29处和在缸套24处的交接处包括多个搁架27或者台肩。每个搁架27向着铝板26的至少两个表面(例如，顶面和冷却剂孔和螺栓孔29中的一个)敞开。这样，在从横截面看时，铝板26在它的每个角部上都具有一个搁架27。根据具体应用，搁架27可以具有类似或者不同尺寸或者构造。
由弹性可压缩材料(例如橡胶)构成的护条28(在下文被称作“角部护条28”)被注塑成在搁架27处与铝板26接合。在示例性实施方式中，铝板26在冷却剂/螺栓孔29的顶部和底部包括弹性体角部护条28，以及在铝板26、发动机缸体20以及缸套24的交接处具有单个角部护条28。角部护条28基本上围绕相应的冷却剂/螺栓孔29以及缸套周向延伸，以在铝板26和与之接合的不同构件之间建立气密和液密密封。例如，其中一个角部护条28在铝板、发动机缸体20以及缸套24之间建立气密和液密密封。另一角部护条28在铝板26与发动机缸体20之间建立气密和液密密封。又一角部护条28在铝板26与气缸盖22之间建立气密和液密密封。角部护条28优选通过注塑工艺与铝板26连接。这可以实现更快和/或更简单的内燃机装配，因为不需要嵌入橡胶涂层板和具有钢芯的橡胶模制套环的步骤。另外，因为角部护条28在发动机18装配之前与铝板26连接，因此，消除了装配工人忘记任何在其它已知发动机中存在的嵌入式密封装置的风险。角部护条28可以由任何合适的弹性可压缩密封材料(例如包括合成橡胶或者天然橡胶)形成。
图3a-e示出了弹性体角部护条28a-e的不同示例性实施方式。这些实施方式中的每一种实施方式包括一个或更多个凸起的脊条32a-e、肋条或者可以具有降低在被置于压力下时护条破裂风险的作用的其它结构，由此提高所提供的密封装置的耐用性和使用寿命。肋条32a-e优选地在注塑过程中被形成到角部护条28a-e中。在图3a的示例性实施方式中，角部护条28a包括沿相反轴向延伸的一对脊条32a。在图3b的示例性实施方式中，角部护条28b包括沿着一个轴向延伸的两个脊条32b和沿着相反轴向延伸的两个脊条32b。在图3c的示例性实施方式中，角部护条28c包括沿着一个轴向方向延伸的两个脊条32c、沿着相反轴向延伸的两个脊条32c、径向向内延伸的一个脊条32c和径向向外延伸的一个脊条32c。在图3d的示例性实施方式中，角部护条28d包括径向向内延伸的两个脊条32d和径向向外延伸的两个脊条32d。在图3e的示例性实施方式中，角部护条28e的每个轴向侧包括轴向延伸的尖峰32e和位于该尖峰的径向两侧的一对凹谷。
现在参照图4，其中，使用相差100的相似的附图标记指示与上述实施方式相对应的部件，示出了角部护条128的另一种实施方式。在该示例性实施方式中，角部护条128具有与铝板26接合的大致光滑的表面和多个间隔开的肋条132，这些肋条背向铝板126。这些肋条132可以提高在铝板126和与之密封的另一构件(例如，气缸盖、缸套或者发动机缸体)之间的密封性能。
往回参照图2中所示的第一示例性实施方式，内燃机18此外还包括燃烧密封装置34，该密封装置夹设在缸套24的上表面与气缸盖22之间以在缸套24与气缸盖22之间建立气密和液密密封，从而将燃料和燃烧气体封闭在缸膛中。示例性燃烧密封装置34具有铠装件36，该铠装件呈J形，该铠装件具有由凹槽相互间隔开的长腿部和短腿部。支承环38和纤维-金属-纤维主体环40至少部分设置在所述J形铠装件36的凹槽内。J形铠装件36通过弹性体护条30与铝板26互连，该弹性体护条延伸穿过位于J形铠装件36的长腿中的孔并且进入位于铝板26上的凹槽中，以在铝板26与燃烧密封装置34之间实现二次成型连接。弹性体护条30可以在铝板26被插入发动机18中之前被注塑到位于铝板26上的凹槽中并且穿过位于铠装件36中的孔，以使发动机18的装配更加容易。
现在参照图5，其中，使用相差200的相似的附图标记指示与上述实施方式相对应的部件，主要示出了燃烧密封装置234的另一示例性实施方式。在该实施方式中，铝板226大致呈矩形且具有平坦顶面和平坦底面，燃烧密封装置234的J形铠装件236通过弹性体护条230与平坦顶面接合，该弹性体护条被二次成型至与位于铝板226的平坦顶面中的凹槽接合。
现在参照图6，其中，使用相差300的相似的附图标记指示与上述实施方式相对应的部件，主要示出了燃烧密封装置334的又一示例性实施方式。该实施方式与图5的实施方式相类似，但是J形铠装件336的长腿部垂直设置在短腿部的上方。弹性体护条330被密封在燃烧密封装置334的主体和缸套324之间，且角部护条328设置在铝板326、缸套324和发动机缸体320的交接处。
现在参照图7，其中，使用相差400的相似的附图标记指示与上述实施方式相对应的部件，主要示出了燃烧密封装置434的又一示例性实施方式。该示例性实施方式与图6中所示的实施方式相类似，但是铠装件436通过弹性体护条430被二次成型至与铝板426接合。另外，在该实施方式中，燃烧密封装置434不具有在上述其它实施方式中存在的主体环。这可以额外节省成本。
现在参照图8，其中，使用相差500的相似的附图标记指示与上述实施方式相对应的部件，主要示出了燃烧密封装置534的另一示例性实施方式。该示例性实施方式与图7的实施方式相类似，但是铠装件536的长腿部以向下延伸的斜率弯曲到位于铝板526上的凹槽中。这可以有助于限制铠装件536以防止其径向延伸经过缸套524并进入发动机的燃烧室。
在图9中主要示出了内燃机的又一示例性实施方式，其中，使用相差600的相似的附图标记指示与上述实施方式相对应的部件。在该示例性实施方式中，在铝板626中的螺栓孔629具有肋条或者如从上方看大致呈星形，以有助于定位螺栓并且使发动机装配更加容易。
在图10中主要示出了内燃机的另一示例性实施方式，其中，使用相差700的相似的附图标记指示与上述实施方式相对应的部件。在该示例性实施方式中，护条728与螺栓孔729径向间隔开并且设置在位于铝板726上的凹槽中。
显然，根据上述教导，本发明的各种修改和变化都是可能的，并且在所附权利要求范围内，本发明还可以通过除了具体描述以外的方式实现。

Claims (15)

1.一种密封组件，其用于在内燃机中建立气密和液密密封，包括：
由金属制成的板，所述板具有多个开口，且所述板具有至少一个大致平坦的表面；
所述板具有至少一个搁架，所述搁架周向包围所述多个开口中的一个开口，并且所述搁架向着所述大致平坦的表面以及向着所述开口敞开；以及
由弹性可压缩材料构成的至少一个密封护条，所述密封护条与所述至少一个搁架接合，并且从所述搁架向外延伸经过所述板的所述至少一个大致平坦的表面，以将所述板与所述内燃机中的另一构件密封。
2.如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述密封护条通过二次成型连接与所述至少一个搁架接合。
3.如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述密封组件还包括多个所述搁架，以及包括燃烧密封装置，所述燃烧密封装置与其中一个所述搁架接合并且周向包围所述多个开口中的一个开口。
4.如权利要求3所述的密封组件，其特征在于，所述燃烧密封装置包括铠装件和主体环以及支承环。
5.如权利要求4所述的密封组件，其特征在于，一个弹性体护条将所述燃烧密封装置的所述铠装件与所述板互相连接。
6.如权利要求5所述的密封组件，其特征在于，所述弹性体护条通过二次成型连接与所述燃烧密封装置的所述铠装件以及与所述板互相连接。
7.如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述至少一个密封护条由弹性体材料构成。
8.如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述至少一个密封护条具有至少一个肋条。
9.如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述板由铝或铝合金构成。
10.一种内燃机，包括：
具有缸膛的发动机缸体；
设置在所述缸膛中的缸套；
气缸盖；
夹设在所述发动机缸体与所述气缸盖之间的板，所述板由金属制成，所述板具有多个开口，所述板具有至少一个大致平坦的表面，且所述板具有至少一个搁架，所述搁架周向包围所述多个开口中的一个开口，并且向着所述大致平坦的表面和所述开口敞开；以及
由弹性可压缩材料构成的至少一个密封护条，所述密封护条与所述板的所述至少一个搁架接合，并且从所述搁架向外延伸以相对于所述发动机缸体和所述缸套以及所述气缸盖中的至少一个密封。
11.如权利要求10所述的内燃机，其特征在于，所述至少一个搁架被进一步限定为多个搁架，并且所述内燃机还包括至少一个燃烧密封装置以及弹性体护条，所述至少一个燃烧密封装置设置在其中一个所述搁架上并且在所述缸套与所述气缸盖之间建立密封，所述弹性体护条与所述板以及与所述燃烧密封装置二次成型以使所述燃烧密封装置与所述板接合。
12.一种制造用于内燃机的密封组件的方法，包括以下步骤：
准备一块板，所述板由金属制成，并且具有多个开口和至少一个大致平坦的表面以及至少一个搁架，所述搁架周向包围所述多个开口中的至少一个开口，并且向着所述至少一个大致平坦的表面以及向着所述多个开口中的一个开口敞开：以及
将弹性可压缩材料注塑成在所述至少一个搁架上与所述板二次成型接合，以形成密封护条。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述弹性可压缩材料是弹性体材料。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述板的所述至少一个搁架被进一步限定为多个搁架，以及所述方法还包括以下步骤：准备燃烧密封装置，并将弹性体护条注塑成与所述燃烧密封装置以及与所述板的至少一个搁架二次成型接合。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述燃烧密封装置包括铠装件，以及将所述弹性体护条注塑成与所述燃烧密封装置二次成型接合的步骤被进一步限定为将所述弹性体护条注塑成与所述铠装件二次成型接合。
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