[发明专利]金属密封垫

说明书

本发明涉及一种装在内燃机汽缸体和汽缸盖的接合面之间的金属密封垫，用来防止燃气、冷却水和润滑剂等的漏失。

在一内燃机内，密封垫是装在汽缸体和汽缸盖之间并用螺栓一类夹紧件夹紧以便在其间形成密封的。

在密封垫的密封中，燃烧室或汽缸内孔周边的密封是很重要的，如果在这一部分密封不良，燃烧室内的燃烧气体就不能有效地利用，从而使燃气压力下降。

因此，在金属密封垫的一个弹性基板上设置一个与汽缸内孔同    心而平行于汽缸内孔的凸圆边，以便在金属密封垫和汽缸体或汽缸盖(也称为内燃机部件)的接合面之间由上述螺栓所产生的表面压力利用在汽缸体和汽缸盖之间夹紧金属密封垫时所产生的凸圆边反作用力，改善汽缸内孔周边上的密封。    

另外，在汽缸内孔和在其周边上形成的凸圆边之间形成一个与基板其他部分相同的平直区。平直区是用来调整和补偿用于汽缸内孔的冲压机和用于凸圆边的模压机之间定位上的偏差的。但在将金属密封垫置于汽缸体和汽缸盖之间并将其夹紧时，由于凸圆边的反

作用力在其邻近产生很高的表面压力，汽缸体或汽缸盖与凸圆边接触的部分和接近汽缸内孔的部位，也就是对着平直区或与平直区接触的部分会产生变形而彼此脱开。

由于这种脱开变形，尽管在汽缸体或汽缸盖和金属密封垫之间各接合面上的平直区内尚能保证具有表面压力，但汽缸体和汽缸盖对金属密封垫的夹紧力减小了。有时会在其间产生间隙。当内燃机在这种状态下工作时，在金属密封垫内，先是在夹紧力减小的平直区上，随即在凸圆边上，会产生振动。同时，对金属密封垫所加的夹紧力随着在内燃机燃烧过程中汽缸内孔中压力的增减而变化，从而引起凸圆边的振动。此外，对金属密封垫所作夹紧力也还随着各内燃机部件内由其温度变化引起的质量波动或体积变化而变化，以致夹紧力的波动或变化会使凸圆边特别是凸圆边上运动受到限制的部分受到疲劳破坏。

因此，如在日本实用新型专利申请Hei3-56277中所述，建议将一填隙板(辅助板)装在平直区上以减小从平直区到凸圆边的振幅。在所建议的金属密封垫中，如图12所示，在两个基板30、31上形成的凸圆边32是彼此朝内对置的，而将一个具有一定厚度的辅助板36装在其中一个基板(图中为下基板)汽缸内孔33周边上的平直区35上，用来缩小各基板30、31凸圆边32和一个汽缸内孔33之间一个平直区35处的间隙，对其整个周边可通过焊接进行固定而使汽缸内孔33和34各各对齐。

图中编号37所示为一固定线。此固定线减小从平直区35开始到凸圆边32的振动振幅，而增大辅助板36的厚度也会通过辅助板36在平直区35上产生反作用力，使作用在凸圆边36上的夹紧力得以分散，从而消除由于燃烧过程中汽缸内孔中压力增减或由于内燃机部件温度变化引起其体积变化所造成的夹紧力波动，从而消除凸圆边32的疲劳破坏。

在设有两个以上汽缸内孔而相邻内孔之间的距离减小的情况下，相邻内孔之间的凸圆边重叠。在这种情况下，建议将内孔之间的凸圆边合并成一个直线形凸圆边，而使其垂直于相邻汽缸内孔中心的连线(参阅美国专利4815750)。这也保证了汽缸内孔之间的表面压力，而螺栓一类紧固件的夹紧力是难以作出的。

但，随着最近出现的一些显著的技术创新，内燃机要求减小其尺寸，燃烧室之间的距离因此已经缩短而汽缸内径已经加大，以致汽    缸内孔之间的距离已大为缩短。此外，在重量要求减轻的同时，功率已日趋增大，内燃机油耗日趋减省，铝材的使用日趋增多，增压器一类辅助装置也已配置起来，而且燃气混合物也已成为贫气。综合这类因素，金属密封垫内产生的振幅呈现出日益增大的趋势。

此外，由于铝材在内燃机部件上的应用已经开展起来，材料的刚性降低。而且，尽管由于尺寸和重量的缩减所引起的材料热容的增大可通过加大冷却水通路之类的方法得到解决，但这进一步降低了内燃机的刚性。此外，由于冷却水通路在设置上更接近汽缸内孔，螺

栓一类夹紧件的紧固位置进一步远离汽缸内孔，在汽缸内孔之间的部分上金属密封垫的夹紧力日益减弱的趋势更为明显。

考虑到这种种因素，作用在靠近螺栓一类夹紧件的金属密封垫上的夹紧力和作用在远离夹紧件，确切地说作用在螺栓之间的部分上的夹紧力两者之间存在着很大的差别。如果夹紧力如上所述相差很大，沿汽缸内孔在金属密封垫的基板之间或在基板和汽缸体或汽缸盖之间就会造成间隙上的差异。如果设置在金属密封垫的基板之间汽缸内孔周边上的辅助板在宽度和厚度上是均匀的，汽缸体或汽缸盖一类内燃机部件在汽缸内孔周边上的变形就不会是均匀的，结果是，汽缸内孔的圆度就会降低而使燃烧效率下降，摩擦损失和燃烧压力波动加大，使用寿命降低。