金屬墊片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種包括第一墊片層和第二墊片層的墊片總成，第一墊片層和第二墊片層具有限定一孔的外側區(qū)域和內側邊緣。該墊片層具有位于內側邊緣和外側區(qū)域之間的密封焊道。設置于墊片層之間的止位層在連接接縫處與第一墊片層的外側區(qū)域連接并且從連接接縫延伸至內側邊緣。由密封材料制造的涂層涂覆于第一墊片層和止位層之間。該涂層從連接接縫延伸至第一墊片層的內側邊緣以呈現(xiàn)一直接圍繞孔的接觸區(qū)域，第一墊片層和止位層在該接觸區(qū)域與涂層直接連續(xù)地接觸，從而防止第一墊片層和止位層之間的氣體泄漏以及金屬與金屬接觸。
【專利說明】金屬墊片
相關申請的交叉引用
[0001]本申請要求2012年6月1日提交的第61/654,435號美國臨時申請以及2012年6月5日提交的第13/488,805號美國實用申請的權益。

【技術領域】
[0002]本發(fā)明大致涉及內燃機中使用的多層金屬墊片。

【背景技術】
[0003]傳統(tǒng)上使用多層鋼墊片在機械系統(tǒng)或者裝置(比如內燃機)的兩個配合零件之間形成密封以防止燃燒氣體、冷卻水、潤滑油等的泄漏。通常的應用包括在發(fā)動機體和汽缸蓋之間以及在發(fā)動機體和排氣歧管之間放置多層鋼墊片總成。汽缸蓋墊片典型地圍繞發(fā)動機的缸膛延伸以將高壓燃燒氣體密封在缸膛內，密封油和冷卻通道也是如此。排氣歧管墊片典型地圍繞發(fā)動機的排氣口延伸以密封流進排氣系統(tǒng)的高溫廢氣。一旦安裝，多層鋼墊片總成承受來自發(fā)動機部件螺栓連接的荷載并且依靠此荷載在其間提供足夠的密封。
[0004]此類現(xiàn)有技術的多層鋼墊片典型地具有包括至少一個第一墊片層和一個第二墊片層的彼此疊置的多個鋼墊片層。每個第一墊片層和第二墊片層具有界定至少一個待密封的孔的內側邊緣。每個墊片層還具有與孔徑向隔開的外側區(qū)域。在汽缸蓋墊片應用中，該孔典型地與內燃機的缸膛對應?？蛇x擇地，在排氣歧管墊片應用中，該孔典型地與內燃機的排氣口對應。該墊片層在內側邊緣與外側區(qū)域之間界定至少一個密封焊道以提供具有增大的墊片厚度的區(qū)域從而增強密封性能。典型地，密封焊道圍繞每個孔環(huán)形地延伸。
[0005]一些現(xiàn)有技術的多層墊片進一步包括設置于墊片層之間的止位層。根據Umehara的第11/812，113號美國專利申請，該止位層可在焊縫處焊接至第一墊片層的外側區(qū)域。根據Kestly等人的第5277434號美國專利，該止位層可從墊片層的外側區(qū)域延伸至墊片層的內側邊緣。至少一個密封材料涂層可涂覆于墊片層之間，使得該涂層與多個墊片層是基本共同延伸的(coextensive)。盡管存在涂層，在墊片層與止位層之間仍存在少量的燃燒氣體泄漏。該問題的發(fā)生是由于止位層和墊片層不直接接觸在直接圍繞開口的區(qū)域內的涂層。


【發(fā)明內容】

[0006]一種墊片總成，具有包括至少一個第一墊片層和一個第二墊片層的多個金屬墊片層，每個第一墊片層和第二墊片層具有限定至少一個待密封的孔的內側邊緣以及與該孔徑向隔開的外部區(qū)域。至少一個密封焊道沿著至少一個墊片層在內側邊緣和外側區(qū)域之間設置。止位層設置于墊片層之間并且在連接接縫處連接至第一墊片層的外側區(qū)域，其中，該止位層從連接接縫延伸至墊片層的內側邊緣。由密封材料制造的涂層涂覆于第一墊片層和止位層之間。該涂層從第一墊片層的內側邊緣延伸以呈現(xiàn)一接觸區(qū)域，該接觸區(qū)域鄰近并且直接地圍繞由第一墊片層界定的孔。止位層直接連續(xù)地與涂覆于其間的涂層接觸以防止第一墊片層和止位層之間的漏氣并且在涂層的區(qū)域內防止第一墊片層和止位層之間的金屬與金屬接觸。
[0007]此類墊片的優(yōu)點在于涂層在直接圍繞孔的接觸區(qū)域中夾置于第一墊片層和止位層之間，并且因此在涂層和第一墊片層之間以及涂層和止位層之間沒有間隙、空洞或者袋口，否則這些地方可能存在流體泄露。據此，相對于現(xiàn)有的已知的此種一般類型的墊片，由于接觸區(qū)域的特殊結構消除了第一墊片層和止位層之間的氣體泄漏，此類墊片總成具有提高的使用壽命以及密封性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]參閱以下詳細說明，同時參閱附圖，本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點以及特征將更易于領會和理解，其中:
[0009]圖1是典型的多層墊片總成的爆炸示意圖；
[0010]圖2是典型的多層墊片總成的第一墊片層的部分俯視示意圖；
[0011]圖3是另一種典型的多層墊片總成的第二墊片層的俯視示意圖，并且示出了間斷焊縫樣式；以及
[0012]圖4是多層墊片總成的部分橫截面示意圖。

【具體實施方式】
[0013]參閱附圖，示出了用以在內燃機的發(fā)動機體和汽缸蓋之間提供密封的墊片總成，其中相同的附圖標記用以標示貫穿多個附圖的相應部分。
[0014]如圖1所示，該墊片總成包括彼此疊置的多個金屬墊片層20、22。墊片層20、22可由鋼或者其它適合的金屬制造。該多個金屬墊片層20、22包括至少一個第一墊片層20和一個第二墊片層22，每個第一墊片層20和第二墊片層22具有界定至少一個待密封的孔26的內側邊緣24。參閱圖2和圖3，應當理解，該孔26大致與內燃機中覆蓋缸膛安裝位置的區(qū)域對應，但還可與覆蓋汽缸蓋和/或發(fā)動機體中排氣口、冷卻通道、用以容置緊固件的螺紋孔以及其它孔洞的區(qū)域對應。每個墊片層進一步包括與孔26徑向間隔開的外側區(qū)域28。
[0015]參閱圖1和圖4，每個墊片層20、22具有外表面30和內表面32。第一墊片層20的外表面30配置為與內燃機的汽缸蓋緊密配合。同樣地，第二墊片層22的外表面30配置為與內燃機的發(fā)動機體緊密配合?？蛇x擇地，第一墊片層20的外表面30可配置為與內燃機的排氣歧管緊密配合。至少一個密封焊道34、36通過墊片層20、22中的至少一個界定。該至少一個密封焊道34、36設置于墊片層20、22的內側邊緣24與墊片層20、22的外側區(qū)域28之間并且圍繞每個孔26大致環(huán)形地延伸。該至少一個密封焊道34、36可包括從第一墊片層20的外表面30朝著汽缸蓋向外突出的第一密封焊道34。該至少一個密封焊道34、36可進一步包括與第一密封焊道34徑向對齊且從第二墊片層22的外表面30朝著發(fā)動機體向外突出的第二密封焊道36。應當理解，也可采用其它的密封焊道34、36的排列形式。
[0016]如圖4所示，止位層38設置于墊片層20、22的內表面32之間。更具體地，該止位層38在連接接縫40處連接至第一墊片層20的外側區(qū)域28，使得該止位層38鄰近第一墊片層20的內表面32的一部分放置。該連接接縫可表現(xiàn)為焊接接縫40，但也可使用其他連接方式。該止位層38從連接接縫40延伸至墊片層20、22的內側邊緣24，使得該止位層38沿著并且穿過至少一個密封焊道34、36延伸并且在孔26處終止。該止位層38的功能是限制墊片層20、22的變形，從而允許在汽缸蓋和發(fā)動機體之間或者排氣歧管與發(fā)動機體之間的更強的夾緊力。
[0017]如圖3所示，將止位層38連接至第一墊片層20的該連接接縫40可以不連續(xù)的樣式沿著大致界定孔26的第一墊片層20的外側區(qū)域28延伸。應當理解，該樣式可為間斷焊縫樣式。根據間斷焊接樣式，焊縫是不連續(xù)的，從而避免了在不必要的區(qū)域的焊接，這些區(qū)域的焊接對焊縫的強度貢獻甚少。應當理解，該止位層38可采用激光焊接工藝或者其它適合的焊接工藝(包括但不限于點焊)焊接至第一墊片層20。
[0018]再參閱圖4，密封材料構成的涂層42在第一墊片層20和止位層38之間涂覆于第一墊片層20的至少一個表面上。更具體地，該涂層42可涂覆于第一墊片層20的一部分內表面32上。根據本發(fā)明的另一個方面，該涂層42還可涂覆于墊片層20、22的外表面30上。該涂層42從連接接縫40延伸至第一墊片層20的內側邊緣24以呈現(xiàn)鄰近并且直接圍繞孔26的接觸區(qū)域44。該接觸區(qū)域44通過一區(qū)域界定，在該區(qū)域內第一墊片層20和止位層38與涂覆于其間的涂層42直接連續(xù)接觸。換句話說，涂覆于此區(qū)域的該涂層42夾置于第一墊片層20和止位層38之間，使得在涂層42和第一墊片層20以及設置于其任意一側的止位層38之間不存在空隙、孔洞或者袋口。應當理解，即使當墊片總成處于其自由未壓縮狀態(tài)時，該接觸區(qū)域44中也沒有空隙、孔洞或者袋口。據此，該接觸區(qū)域44的排列形式防止了第一墊片層20和止位層38之間的燃燒氣體泄漏以及金屬與金屬接觸。
[0019]如圖4所示，墊片總成的止位層38可進一步包括鄰近連接接縫40的一彎曲部46以促使止位層38連接至第一墊片層20。該彎曲部46大致呈雙彎曲線并且容許鄰近連接接縫40的一部分止位層38均勻地接觸第一墊片層20。正如該詞的幾何學解釋，雙彎曲線的形狀有些類似字母S并且由一對相對的彎曲弧線構成，每個彎曲弧線從公切線切點開始延伸并止于一對平行端。應當理解，設置于第一墊片層20和止位層38之間的涂層42的厚度在第一墊片層20和直的或者未彎曲的止位層38之間形成一夾角。該夾角減少了連接接縫40的完整性(integrity)。在止位層38通過焊接連接至第一墊片層20的地方,該彎曲部46提高了焊縫的完整性和強度。
[0020]顯然，根據以上教導，本發(fā)明的各種修改和變化是可能的，在所附權利要求的范圍內，本發(fā)明還可通過具體描述以外的其他方式實施。這些先前的描述應當理解為涵蓋本發(fā)明的新穎性和實用性的任意組合?！八觥币辉~的使用指的是一個確定的描述的先行詞，意味著落入權利要求覆蓋的范圍內，其中，在名詞之前的“該”字不意味著包含于權利要求覆蓋的范圍。另外，權利要求中的附圖標記僅為了方便描述而非任何形式的限制。
【權利要求】
1.一種墊片總成，其特征在于，包括: 多個金屬墊片層，所述金屬墊片層包括至少一個第一墊片層和第二墊片層，每個所述第一墊片層和第二墊片層具有限定至少一個待密封的孔的內側邊緣以及與所述孔徑向間隔開的外側區(qū)域， 至少一個密封焊道，所述密封焊道沿著至少一個所述墊片層在所述內側邊緣和所述外側區(qū)域之間設置， 一止位層，所述止位層設置于所述墊片層之間且在連接接縫處連接至所述第一墊片層的所述外側區(qū)域，其中，所述止位層從所述連接接縫延伸至所述墊片層的所述內側邊緣， 一涂覆于所述第一墊片層和所述止位層之間的由密封材料構成的涂層， 所述涂層從所述第一墊片層的所述內側邊緣延伸以呈現(xiàn)一接觸區(qū)域，所述接觸區(qū)域鄰近并且直接地圍繞由所述第一墊片層界定的孔，并且所述止位層與涂覆于其間的所述涂層直接連續(xù)地接觸，從而防止所述第一墊片層和所述止位層之間的氣體泄漏并且防止所述第一墊片層和所述止位層之間的金屬與金屬接觸。
2.根據權利要求1所述的總成，其特征在于，所述止位層包括一彎曲部，所述彎曲部大致沿著鄰近所述連接接縫的雙彎曲線以促使所述止位層焊接至所述第一墊片層。
3.根據權利要求1所述的總成，其特征在于，每個所述墊片層具有外表面和內表面。
4.根據權利要求3所述的總成，其特征在于，止位層設置于所述墊片層的所述內表面之間。
5.根據權利要求4所述的總成，其特征在于，所述涂層涂覆于所述第一墊片層的至少一部分所述內表面上并且從所述內側邊緣延伸至所述連接接縫。
6.根據權利要求5所述的總成，其特征在于，所述涂層另外涂覆于所述墊片層的所述外表面上。
7.根據權利要求4所述的總成，其特征在于，所述第一墊片層的所述外表面與汽缸蓋緊密配合，所述第二墊片的外表面與發(fā)動機體緊密配合。
8.根據權利要求7所述的總成，其特征在于，所述至少一個密封焊道包括從所述第一墊片層的所述外表面朝著汽缸蓋向外突出的第一密封焊道以及與所述第一密封焊道徑向對齊且從所述第二墊片層的所述外表面朝著發(fā)動機體向外突出的第二密封焊道。
9.根據權利要求4所述的總成，其特征在于，所述第一墊片層的所述外表面與排氣歧管緊密配合，并且所述第二墊片層的外表面與發(fā)動機體緊密配合。
10.根據權利要求9所述的總成，其特征在于，所述至少一個密封焊道包括從所述第一墊片層的所述外表面朝著排氣歧管向外突出的第一密封焊道以及與所述第一密封焊道軸向對齊且從所述第二墊片層的所述外表面朝著發(fā)動機體向外突出的第二密封焊道。
11.根據權利要求4所述的總成，其特征在于，所述多個金屬墊片層由鋼制造且彼此疊置。
12.根據權利要求1所述的總成，其特征在于，所述連接接縫是焊接接縫，所述焊接接縫沿著所述第一墊片層的所述外側區(qū)域以間斷焊縫的樣式大致限定所述孔延伸。
【文檔編號】F16J15/08GK104395652SQ201380034769
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年4月30日 優(yōu)先權日:2012年6月1日
【發(fā)明者】崇·岡野, 史蒂文·洪卡拉, 休伯特·克勒 申請人:費德羅-莫格爾公司