金屬珠緣襯墊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種金屬珠緣襯墊(11)，該金屬珠緣襯墊包括具有至少一個(gè)珠緣(9)的一個(gè)密封區(qū)域(12)；具有至少一個(gè)凹陷(21)以用于接收一個(gè)支撐裝置(5)、特別是螺釘?shù)闹辽僖粋€(gè)支撐區(qū)域(13)；以及將該密封區(qū)域(12)連接至該支撐區(qū)域(13)的至少一個(gè)中間區(qū)域(14)，其中該中間區(qū)域(14)被配置成與該密封區(qū)域(12)和/或該支撐區(qū)域(13)相比是垂直于支撐方向(4)更加可變形而不穩(wěn)定的。
【專利說明】金屬珠緣襯墊
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬珠緣襯墊和包括該金屬珠緣襯墊的一種排氣渦輪增壓器。
[0002]金屬珠緣襯墊的作用方式是使得被壓入密封板中的珠緣壓靠在有待密封的面上。在此情況下珠緣與有待密封的面之間的接觸事實(shí)上是線性的。通常的情況是，將多個(gè)密封板上下放置。于是這些板的相應(yīng)珠緣與相對(duì)的密封面進(jìn)行接觸。珠緣板由于珠緣的預(yù)應(yīng)力而起作用，這些珠緣大大限制了其彈性，即使在熱負(fù)載情況下也是如此。材料是相應(yīng)地選擇的。如果這些珠緣被壓到斷裂點(diǎn)，由于珠緣被壓平而失去珠緣的作用。為了防止這一點(diǎn)，金屬珠緣襯墊通常配備有所謂的“停止層”。這確保了這些密封面在珠緣區(qū)域中的適當(dāng)間距。
[0003]圖1示出了在第一元件I與第二元件2之間的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的金屬珠緣襯墊3。這種先前已知的金屬珠緣襯墊3包括一個(gè)第一層6、一個(gè)第二層7和一個(gè)停止層8。這三個(gè)層彼此上下堆疊。珠緣9是以第一層6和第二層7形成的。一個(gè)支撐裝置5、具體為螺釘，沿著支撐方向4伸出而穿過所有三個(gè)層。該支撐裝置5將這兩個(gè)元件1、2壓靠在彼此上。在此情況下，珠緣9變形并且進(jìn)行密封。在熱引發(fā)的膨脹過程的情況下，這種先前已知的金屬珠緣襯墊3不一定膨脹到與這兩個(gè)元件1、2的密封面相同的程度。在襯墊受到高溫的情況下，這兩個(gè)層6、7是奧氏體的，而有待密封的元件1、2是鐵氧體的。這導(dǎo)致了膨脹特性方面的差異。在熱負(fù)載情況下，被擠壓的金屬珠緣襯墊3將比有待密封的元件1、2膨脹更多。然而，由于擠壓，這種膨脹是不可能的，因此金屬珠緣襯墊3在微觀上被壓縮。這種壓縮在冷卻時(shí)沒有被完全逆轉(zhuǎn)，因?yàn)樵趹?yīng)力變得足夠大而將該金屬珠緣襯墊3的壓縮逆轉(zhuǎn)之前該金屬珠緣襯墊3的強(qiáng)度在冷卻時(shí)初始地增大。因此，受到高溫并且具有停止層8的這種先前已知的金屬珠緣襯墊3隨著循環(huán)數(shù)目的增加而縮短、形成了不規(guī)則性并且可能撕裂。因此，它們變得易漏。使用槽縫來接收該支撐裝置5也不會(huì)充分防止這一點(diǎn)。
[0004]圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的另一種安排。在此，該先前已知的金屬珠緣襯墊3被接收在第一元件I的一個(gè)凹槽10中。這個(gè)金屬珠緣襯墊3不包括停止層。在金屬珠緣襯墊3的這個(gè)實(shí)例中，為了允許足夠的空間進(jìn)行膨脹，凹槽10被銑削到第一元件I中。在此凹槽10的深度被選擇成使得該金屬珠緣襯墊3不能被擠壓到斷裂點(diǎn)。因此元件1、2相應(yīng)地被直接擰到彼此上，在此情況下該金屬珠緣襯墊3沒有成為該螺釘組件的一部分。在此的一個(gè)缺點(diǎn)是，由于將凹槽10銑削到其中，第一元件I的機(jī)加工是復(fù)雜且昂貴的。
[0005]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種金屬珠緣襯墊，該金屬珠緣襯墊使得有可能通過有成本效益的生產(chǎn)和組裝、特別在高的熱負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)兩個(gè)元件的永久且牢固的密封。
[0006]該目標(biāo)是通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征組合實(shí)現(xiàn)的。這些從屬權(quán)利要求包含本發(fā)明的多個(gè)有利發(fā)展。
[0007]因此，該目的是通過一種金屬珠緣襯墊實(shí)現(xiàn)的，該金屬珠緣襯墊包括:具有至少一個(gè)珠緣的一個(gè)密封區(qū)域、至少一個(gè)支撐區(qū)域以及將該密封區(qū)域連接至該支撐區(qū)域上的至少一個(gè)中間區(qū)域。該支撐區(qū)域具有至少一個(gè)凹陷以用于接收一個(gè)支撐裝置、特別是螺釘。這個(gè)凹陷具體被形成為一個(gè)通孔或一個(gè)側(cè)向開放的通孔。根據(jù)本發(fā)明，該中間區(qū)域被配置成與該密封區(qū)域和/或該支撐區(qū)域相比是垂直于支撐方向更加可變形而不穩(wěn)定的。該支撐方向基本上垂直于該金屬珠緣襯墊、即平行于該支撐裝置或該螺釘延伸?！翱勺冃味环€(wěn)定的”具體是指，該中間區(qū)域在整個(gè)金屬珠緣襯墊的熱升溫情況下塑性地和/或彈性地變形，而使得該金屬珠緣襯墊中應(yīng)力下降。根據(jù)本發(fā)明，該金屬珠緣襯墊是一個(gè)擰緊組件的與有待連接的第一和第二元件一起的一個(gè)組成部分。優(yōu)選的是這兩個(gè)有待連接的元件彼此夾緊到只與該支撐區(qū)域齊平。這兩個(gè)元件上的有待密封的面的其余區(qū)域可以熱致膨脹并且不引起該金屬珠緣襯墊的任何支撐。該金屬珠緣襯墊可以容易地對(duì)熱引發(fā)的變形、特別是由于該中間區(qū)域的可變形而不穩(wěn)定的構(gòu)形所導(dǎo)致的變形進(jìn)行補(bǔ)償。不再需要根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的如圖2所示的凹槽。
[0008]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，提供的是該密封區(qū)域包括至少兩個(gè)層，這些層在該支撐方向上是上下安排的，并且該中間區(qū)域包括少于該密封區(qū)域的至少一個(gè)層。具體而言，該密封區(qū)域包括兩個(gè)層并且該中間區(qū)域僅包括一個(gè)層。
[0009]此外，優(yōu)選提供的是，該支撐區(qū)域包括至少兩個(gè)層，這些層在該支撐方向上是上下安排的，并且該中間區(qū)域包括少于該支撐區(qū)域的至少一個(gè)層。具體而言，該支撐區(qū)域包括兩個(gè)層，這兩個(gè)層之一是所謂的停止層。
[0010]此外，優(yōu)選提供的是，在該中間區(qū)域中形成至少一個(gè)沿支撐方向上升的波紋。具體而言，該中間區(qū)域被形成為一個(gè)波紋板。在該中間區(qū)域的板中形成波紋使得該中間區(qū)域是“風(fēng)琴狀的”。
[0011]在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中提供的是，該中間區(qū)域包括在該支撐區(qū)域與該密封區(qū)域之間的至少一個(gè)腹板，其中該腹板的長度特別地大于該腹板的寬度。該金屬珠緣襯墊優(yōu)選地包括多個(gè)支撐區(qū)域，每個(gè)支撐區(qū)域具有一個(gè)凹陷以用于插入一個(gè)支撐裝置。這些支撐區(qū)域各自通過一個(gè)分開的腹板連接至該密封區(qū)域上。由于該金屬珠緣襯墊保持是由于熱膨脹而相對(duì)于擰接點(diǎn)充分地可移位的，因此這些支撐區(qū)域優(yōu)選地僅通過該薄的并且風(fēng)琴狀的腹板而連接至該密封區(qū)域上。這樣確保了該金屬珠緣襯墊可以膨脹，并且由于與擰接點(diǎn)的結(jié)合而確保了其位置。
[0012]在這個(gè)金屬珠緣襯墊的重心與該支撐區(qū)域中的這些凹陷之一的中心點(diǎn)之間限定了一條虛擬線。該腹板與這條虛擬線之間的角度位于30°與150°之間、特別地在40°與140°之間、特別地在50°與130°之間。優(yōu)選的是根據(jù)這些角度范圍來形成每個(gè)腹板的角度。具體在圓化的或圓周狀的金屬珠緣襯墊的情況下，以這個(gè)角度范圍的腹板構(gòu)形得到了大致徑向延伸的腹板。由此該金屬珠緣襯墊的總直徑保持是盡可能小的。
[0013]此外，優(yōu)選提供的是，該支撐區(qū)域的一個(gè)第一厚度位于該中間區(qū)域的一個(gè)第二厚度與該密封區(qū)域的一個(gè)第三厚度之間。這些厚度在此情況下是在支撐方向上測量的。該密封區(qū)域的厚度將在未安裝狀態(tài)下進(jìn)行測量。由于這種構(gòu)形，該中間區(qū)域特別地具有在該支撐方向上膨脹的足夠可能性。
[0014]此外，優(yōu)選提供的是，該金屬珠緣襯墊具有至少一個(gè)層，該至少一個(gè)層是一件式制造的并且是該支撐區(qū)域、中間區(qū)域和密封區(qū)域所共有的一個(gè)組成部分。
[0015]此外，優(yōu)選提供的是，在垂直于該支撐方向上測量的、該支撐區(qū)域的最大第一直徑與該支撐裝置的凹陷的一個(gè)第二直徑之間的比率為最大5、特別地最大4、特別地最大3。這樣確保了該支撐區(qū)域的尺寸、特別是該停止層的尺寸保持為盡可能的小，而使得有足夠的空間可用于該中間區(qū)域。
[0016]該金屬珠緣襯墊特別優(yōu)選地是由金屬板制造的。該停止層可以由金屬和塑料二者組成。
[0017]此外本發(fā)明覆蓋了包括剛才描述的金屬珠緣襯墊的至少一種的一種排氣渦輪增壓器。具體在排氣渦輪增壓器的情況下，這些金屬珠緣襯墊非常經(jīng)常地暴露于熱應(yīng)力下，并且因此在此使用根據(jù)本發(fā)明的金屬珠緣襯墊是特別優(yōu)選的。
[0018]在下文中結(jié)合附圖對(duì)多個(gè)示例性實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)解釋，在附圖中:
[0019]圖1示出了一種根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的金屬珠緣襯墊，
[0020]圖2示出了另外一種根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的金屬珠緣襯墊，
[0021]圖3示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施例，本發(fā)明的金屬珠緣襯墊的截面圖，
[0022]圖3a示出了根據(jù)第二示例性實(shí)施例，本發(fā)明的金屬珠緣襯墊的截面圖，
[0023]圖4示出了根據(jù)該第一示例性實(shí)施例，本發(fā)明的金屬珠緣襯墊的平面圖，并且
[0024]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的排氣渦輪增壓器，該排氣渦輪增壓器具有用于根據(jù)這兩個(gè)示例性實(shí)施例的本發(fā)明金屬珠緣襯墊的一個(gè)密封面。
[0025]下文中參照?qǐng)D3至5對(duì)本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)解釋。
[0026]圖3示出了在一個(gè)第一元件I與一個(gè)第二元件2之間處于安裝狀態(tài)下的金屬珠緣襯墊11。該金屬珠緣襯墊11將第一和第二元件1、2的相對(duì)的面彼此密封。
[0027]這兩個(gè)元件1、2通過一個(gè)形成為螺釘?shù)倪B接裝置5而被擠壓在一起。該連接裝置5在支撐方向4上延伸。在該金屬珠緣襯墊11中提供了一個(gè)形成為通孔的凹陷21。該連接裝置5從第一元件I到第二元件2延伸穿過了這個(gè)凹陷21。
[0028]在垂直于支撐方向4的方向上,該金屬珠緣襯墊11被分為一個(gè)密封區(qū)域12、一個(gè)支撐區(qū)域13和一個(gè)中間區(qū)域14。該中間區(qū)域14位于密封區(qū)域12與支撐區(qū)域13之間。密封區(qū)域12直接匯入中間區(qū)域14中。中間區(qū)域14直接匯入支撐區(qū)域13中。該金屬珠緣襯墊11包括由金屬板制成的一個(gè)第一層6。該第一層6延伸跨過了所有三個(gè)區(qū)域:密封區(qū)域
12、支撐區(qū)域13和中間區(qū)域14。此外，該金屬珠緣襯墊11包括一個(gè)由金屬板制成的第二層7和一個(gè)停止層8。該第二層7僅延伸跨過了密封區(qū)域12。該停止層8僅延伸跨過了支撐區(qū)域13。該第二層7位于第一層6上。該停止層8同樣位于第一層6上。因此，中間區(qū)域14是僅由第一層6形成的。
[0029]在第一層6和密封區(qū)域12中的第二層7中形成了多個(gè)珠緣。這些珠緣在擠壓這兩個(gè)元件1、2時(shí)略微變形并且因此將這兩個(gè)元件1、2相對(duì)于彼此密封。該中間區(qū)域14在第一層6中具有兩個(gè)波紋15、16。這些波紋15、16呈現(xiàn)了該中間區(qū)域14的一種“風(fēng)琴狀的”構(gòu)形。
[0030]該支撐區(qū)域13通過第一層6和停止層8限定了這兩個(gè)元件1、2之間的最小距離。在支撐方向4上測量時(shí)，該支撐區(qū)域13具有一個(gè)第一厚度28。中間區(qū)域14的風(fēng)琴狀的區(qū)域具有一個(gè)第二厚度29，同樣是在支撐方向4上測量的。該第一厚度28顯著大于該第二厚度29。此外，該第一厚度28小于在處于未安裝狀態(tài)下的密封區(qū)域12處的一個(gè)第三厚度。
[0031]此外，圖3示出了一個(gè)第一直徑17。這個(gè)第一直徑17限定了該支撐區(qū)域13的、特別是停止層8的最大直徑。一個(gè)第二直徑18指示了凹陷21的內(nèi)直徑。該第一直徑17被選擇成是盡可能小的，以使得有足夠的空間可用于該密封區(qū)域12和中間區(qū)域14。該第一直徑17根據(jù)凹陷21的大小或所選擇的支撐裝置5的大小進(jìn)行適配。
[0032]圖3a描述了根據(jù)本發(fā)明的襯墊的另外一個(gè)實(shí)施例，其中該密封區(qū)域12和中間區(qū)域14由僅一個(gè)層組成。在此情況下，這些珠緣的高度將選擇成在密封區(qū)域12中高于在中間區(qū)域14中。在此情況下該支撐區(qū)域13可以由一個(gè)凸緣或通過將該一個(gè)層折疊來產(chǎn)生。
[0033]圖4示出了來自圖3的金屬襯墊11的平面圖。參照?qǐng)D4，可以容易地看到該密封區(qū)域12被形成為一個(gè)封閉的環(huán)。此外，該金屬珠緣襯墊11具有多個(gè)支撐區(qū)域13，每個(gè)支撐區(qū)域具有一個(gè)凹陷21。這些單獨(dú)的支撐區(qū)域13各自經(jīng)由一個(gè)形成為腹板的中間區(qū)域14連接至該密封區(qū)域12上。
[0034]此外，圖4示出了這些凹陷21可以形成為封閉的孔洞和側(cè)向開放的孔洞。第二層7通過所繪焊接點(diǎn)19而連接至第一層6上。
[0035]被形成為腹板的這些中間區(qū)域14是基本上徑向地圍繞該密封區(qū)域12安排的。這種徑向安排具體地定義如下:在圖4中繪出了該金屬珠緣襯墊11的重心20。類似地，對(duì)于每個(gè)凹陷21，圖4示出了對(duì)應(yīng)凹陷21的中心點(diǎn)22。中心點(diǎn)22與重心20之間的連接表示為第一虛擬線24。此外，圖4中的參考號(hào)23表示密封區(qū)域12處腹板的末端中心。一條第二虛擬線25延伸經(jīng)過中心點(diǎn)22和這個(gè)中心23。關(guān)于這些單獨(dú)的支撐區(qū)域13，第一虛擬線24與第二虛擬線25之間的角度用α、β、Υ、δ、ε表示。這些對(duì)應(yīng)的角度位于30°與150°之間、特別地在40°與140°之間、特別地在50°與130°之間。這些腹板也可以按以下方式、特別地按以下窄的形式來設(shè)計(jì)，即，使得它們不只在橫向于波紋方向的方向上、而且在徑向方向上也是不穩(wěn)定的。這也可以通過對(duì)另外的波紋的相應(yīng)定向來實(shí)現(xiàn)。
[0036]此外，圖4示出了形成為腹板的這些中間區(qū)域14的長度26。這個(gè)長度26是平行于第二虛擬線25從中心23遠(yuǎn)到該支撐區(qū)域13而測量的。這些腹板的寬度27是在這些腹板的最寬的點(diǎn)處、垂直于第二虛擬線25而測量的。特別地，這個(gè)長度26大于寬度27。具體而言，長度26為寬度27的至少1.2倍、特別地1.5倍。
[0037]圖5展示了一個(gè)排氣渦輪增壓器30，該排氣渦輪增壓器具有一個(gè)壓縮機(jī)31和一個(gè)渦輪機(jī)32。壓縮機(jī)31和渦輪機(jī)32的轉(zhuǎn)子通過一個(gè)軸33相連接。渦輪機(jī)32由來自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣驅(qū)動(dòng)。使得壓縮機(jī)31旋轉(zhuǎn)并且因此通過軸33對(duì)用于該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)料空氣進(jìn)行增壓。殼體I (第一元件)具有至少一個(gè)密封面34。該金屬珠緣襯墊11和一個(gè)蓋子(第二元件)被布置在并且擰接到所述密封面34上。
[0038]除本發(fā)明的以上書面披露外，特此明確地參考在圖3至圖5中對(duì)本發(fā)明的圖形展示，以進(jìn)行補(bǔ)充披露。
[0039]參考符號(hào)列表
[0040]I第一元件
[0041]2第二元件
[0042]3根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的金屬珠緣襯墊
[0043]4支撐方向
[0044]5支撐裝置(螺釘)
[0045]6 第一層
[0046]7 第二層
[0047]8停止層
[0048]9 珠緣
[0049]10 凹槽[0050]11根據(jù)本發(fā)明的金屬珠緣襯墊
[0051]12密封區(qū)域
[0052]13支撐區(qū)域
[0053]14中間區(qū)域
[0054]15第一波紋
[0055]16第二波紋
[0056]17第一直徑
[0057]18第二直徑
[0058]19焊接點(diǎn)
[0059]20重心
[0060]21 凹陷
[0061]22凹陷的中心點(diǎn)
[0062]23腹板的末端中心
[0063]24第一虛擬線
[0064]25第二虛擬線
[0065]26長度
[0066]27寬度
[0067]28第一厚度
[0068]29第二厚度
[0069]30排氣渦輪增壓器
[0070]31壓縮機(jī)
[0071]32渦輪機(jī)
[0072]33軸
[0073]34密封面
【權(quán)利要求】
1.一種金屬珠緣襯墊(11)，包括: -具有至少一個(gè)珠緣(9)的一個(gè)密封區(qū)域(12)， -具有至少一個(gè)凹陷(21)以用于接收一個(gè)支撐裝置(5)、特別是螺釘?shù)闹辽僖粋€(gè)支撐區(qū)域(13)，以及 -將該密封區(qū)域(12)連接至該支撐區(qū)域(13)的至少一個(gè)中間區(qū)域(14)， -其中該中間區(qū)域(14)被配置成與該密封區(qū)域(12)和/或該支撐區(qū)域(13)相比是垂直于支撐方向(4)更加可變形而不穩(wěn)定的。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬珠緣襯墊，其中該密封區(qū)域(12)包括至少兩個(gè)層(6，7)，這些層在該支撐方向(4)上是上下安排的，并且該中間區(qū)域(14)包括少于該密封區(qū)域(12)的至少一個(gè)層。
3.如權(quán)利要求1所 述的金屬珠緣襯墊，其中該密封區(qū)域(12)和該中間區(qū)域(14)包括至少一個(gè)層(6)。
4.如以上權(quán)利要求之一所述的金屬珠緣襯墊，其中該支撐區(qū)域(13)包括至少兩個(gè)層(6，8)，這些層在該支撐方向(4)上是上下安排的，并且該中間區(qū)域(14)包括少于該支撐區(qū)域(13)的至少一個(gè)層。
5.如以上權(quán)利要求之一所述的金屬珠緣襯墊，其中在該中間區(qū)域(14)中形成了沿該支撐方向(4)上升的至少一個(gè)波紋(15，16)。
6.如以上權(quán)利要求之一所述的金屬珠緣襯墊，其中該中間區(qū)域(14)包括在該支撐區(qū)域(13)與該密封區(qū)域(12)之間的至少一個(gè)腹板，其中該腹板的長度(26)特別地大于該腹板的寬度(27)。
7.如權(quán)利要求6所述的金屬珠緣襯墊，其中具有一個(gè)凹陷(21)的一個(gè)相應(yīng)的支撐區(qū)域(13)在各自情況下通過一個(gè)腹板連接至該密封區(qū)域(12)上。
8.如權(quán)利要求6和7之一所述的金屬珠緣襯墊，其中該腹板與從該金屬珠緣襯墊(11)的重心(20)到該凹陷(21)的中心點(diǎn)(22)的一條虛擬線(24)之間的角度(α，β，Υ，δ，ε)位于30°與150。之間、特別地在40°與140。之間、特別地在50°與130。之間，該腹板在該凹陷的支撐區(qū)域(13)處開始。
9.如以上權(quán)利要求之一所述的金屬珠緣襯墊，其中在該支撐方向(4)上測量的、該支撐區(qū)域(13)的第一厚度(28)位于該中間區(qū)域(14)的一個(gè)第二厚度(29)與處于未安裝狀態(tài)下的該密封區(qū)域(12)的一個(gè)第三厚度之間。
10.如以上權(quán)利要求之一所述的金屬珠緣襯墊，其特征為該中間區(qū)域(14)和該密封區(qū)域(12)的至少一個(gè)連續(xù)層(6)，該至少一個(gè)連續(xù)層是一件式制造的并且是該支撐區(qū)域(13)的一個(gè)組成部分。
11.如以上權(quán)利要求之一所述的金屬珠緣襯墊，其中在垂直于該支撐方向(4)上測量的、該支撐區(qū)域(13)的最大第一直徑(17)與用于該支撐裝置(13)的凹陷(21)的一個(gè)第二直徑(18)之間的比率為最大5、特別地最大4、特別地最大3。
12.一種排氣渦輪增壓器，包括至少一個(gè)如以上權(quán)利要求之一所述的金屬珠緣襯墊⑶。
【文檔編號(hào)】F02F11/00GK103946531SQ201280055541
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月1日
【發(fā)明者】I·揚(yáng)圖爾 申請(qǐng)人:博格華納公司