Металлическая прокладка

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в качестве уплотнения между головкой блока цилиндров и блоком двигателя. Прокладка содержит по меньшей мере один активный слой и по меньшей мере один регулировочный слой, имеющие совмещенные отверстия для камеры сгорания. Регулировочный слой имеет кольцевые участки, окружающие отверстия для камер сгорания, и лапки, выступающие радиально наружу от кольцевых участков. Кольцевые участки расположены под соответствующими уплотняющими кромками активного слоя. Каждая лапка имеет радиально проходящую наружу зону шейки и комплект боковых загнутых язычков, поддерживаемых на конце зоны шейки и выступающих от него радиально наружу. Язычки проходят через соответствующий комплект дистанцированных в стороны установленных окон, выполненных в активном слое, и отогнуты назад в направлении один к другому для крепления регулировочного слоя к активному слою. Изобретение позволяет повысить уплотнительную способность прокладки. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

1. Область техники

Данное изобретение касается в основном многослойных стальных прокладок, более конкретно крепления промежуточного стопорного слоя между смежными активными слоями.

2. Предшествующий уровень техники

Опубликованная заявка США №2002/0135135 А1 раскрывает металлическую прокладку, имеющую промежуточный стопорный слой, расположенный между двумя наружными активными слоями и имеющий несколько радиальных лапок с язычком, проходящих вдоль соответствующей радиальной оси, и затем отклоняющихся от плоскости для прохождения через соответствующее окно в одном из активных слоев, и далее отгибающихся назад сами на себя, располагаясь поверх активного слоя вдоль оси загнутого язычка. Одним недостатком такого устройства является то, что, когда прокладка зажата между головкой и блоком, зажимные усилия приложены к участку загнутого язычка и передаются через язычок назад к стопорному слою и могут повлиять на появление нежелательных напряжений вблизи уплотняющих кромок активных слоев, что ухудшает уплотнительную способность прокладки, особенно в связи с использованием блока двигателя/головки цилиндров с закрытой верхней частью.

Целью настоящего изобретения является преодолеть или значительно уменьшить недостатки узла прокладки предшествующего уровня техники.

Краткое описание изобретения и преимуществ

Многослойная металлическая прокладка, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, включает в себя по меньшей мере один активный слой и по меньшей мере один, выполненный в форме шайбы, регулировочный слой. Активный слой и регулировочный слой имеют совмещенные отверстия для камеры сгорания, а регулирующий слой имеет кольцевые участки, окружающие отверстия для камеры сгорания и лапки, выступающие радиально наружу от кольцевых участков. Кольцевые участки расположены под соответствующими уплотняющими кромками активного слоя. Лапки включают в себя радиально проходящую зону шейки, поддерживающую комплект боковых загнутых язычков на своем радиально наружном конце, которые выступают наружу в стороны от зоны шейки. Загнутые язычки проходят через соответствующий комплект дистанцированных в стороны установочных окон, выполненных по меньшей мере в одном активном слое, и отогнутых назад в направлении один к другому для крепления регулировочного слоя по меньшей мере к одному активному слою.

Изобретение имеет преимущество в расположении загнутых язычков не на одной линии с зонами шейки лапок. Так, когда прокладка зажата между двумя уплотняемыми элементами, такими как головка цилиндра и прокладка, не происходит прямой передачи напряжения обратно через зону шейки из-за зажимного усилия, действующего на ориентированные в стороны загнутые язычки, что в противном случае может привести к концентрации напряжения вблизи уплотняющей кромки, ухудшая уплотнительную способность прокладки.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, по меньшей мере один активный слой также включает в себя понижающее напряжение окно, расположенное вдоль оси зоны шейки между двумя установочными или зажимными окнами и перекрывающее зону шейки, и перекрываемую зону, отделяющую понижающее напряжение окно от каждого из установочных окон. Это понижающее напряжение окно служит для уменьшения любого передаваемого напряжения, вследствие зажима относительно загнутых язычков обратно через регулирующий слой или активный слой, на уплотнительную кромку, в результате чего увеличивается сохранность уплотнения.

В другом предпочтительном варианте осуществления понижающее давление окно проходит аксиально за пределы лапок. Кроме того, прокладка в соответствии с изобретением может содержать два активных слоя, причем только с одним из активных слоев посредством загнутых язычков соединена шайба. Загнутые язычки предпочтительно дистанцированы от кольцевых участков, причем каждый загнутый язычок может включать в себя линию сгиба, дистанцированную в сторону и наружу от зоны шейки. Также предпочтительно, если регулировочный слой только частично перекрывает активный слой.

Краткое описание чертежей

Эти и другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятны после рассмотрения последующего подробного описания и приложенных чертежей, на которых:

Фиг.1 - вид в поперечном сечении по линии 1-1 фиг.3;

Фиг.2 - вид сверху прокладки, выполненной в соответствии с данным предпочтительным вариантом осуществления изобретения;

Фиг.3 - увеличенный фрагментарный вид сверху части прокладки согласно фиг.1 и 2;

Фиг.4 - вид сверху регулировочного слоя; и

Фиг.5 - вид в поперечном сечении по линии 5-5 фиг.3.

Фиг.1 представляет поперечное сечение многослойной металлической прокладки типа, используемого для уплотнения одного или более отверстий камеры сгорания двигателя. Многослойная прокладка 10 предназначена, как обычно, для зажима между головкой цилиндра и блоком двигателя для уплотнения различных каналов, образующих связь между головкой и блоком, включая одно или более отверстий камеры сгорания.

Прокладка 10 включает по меньшей мере один, предпочтительно, по меньшей мере два упругих активных слоя 12, выполненных по меньшей мере с одним отверстием 14 для камеры сгорания, с таким размером и положением, чтобы совмещаться с камерой сгорания двигателя. Фиг.2 является видом сверху по меньшей мере одного активного слоя 12. В описанном варианте осуществления активный слой 12 и, следовательно, прокладка 10, выполнена с тремя такими отверстиями 14 для камеры сгорания.

Как лучше всего видно на фиг.1 и 2, наружные активные слои 12 прокладки 10 выполнены с уплотняющим рельефом 16, окружающим каждое отверстие 14 для камеры сгорания. Уплотняющий рельеф 16 выступает вверх (или вниз) от плоскости активных слоев 12, и, когда они сжаты между головкой и блоком, происходит их упругая деформация, что образует известным образом уплотнение, типа уплотнения для жидкой среды, вокруг отверстий 14 для камеры сгорания и, следовательно, камер сгорания двигателя. Прокладка 10 также включает стопорный или выполненный в форме шайбы регулировочный слой 18, прилегающий к одной стороне по меньшей мере одного активного слоя, или, в случае описанного варианта осуществления, в котором имеются два активных слоя, расположенный между этими слоями, для регулирования сжатия уплотнительного рельефа 16. Дополнительно, ссылаясь на фиг.3 и 4, регулировочный слой 18 включает кольцевые участки 20, имеющие центральные отверстия 22, совмещенные с кромками отверстий 14 для камеры сгорания активных слоев, и расположенные под кольцевым уплотняющим рельефом 16 по окружности отверстий 14. Кольцевые участки 20 оканчиваются вблизи радиальной наружной протяженности уплотнительного рельефа 16. Как таковой, регулировочный слой 18 проходит от отверстий 14 активных слоев 12, но не является сплошным относительно всей протяженности активных слоев 12. Кольцевые участки 20, связанные с каждым отверстием 14 для камеры сгорания, предпочтительно соединяются с другими через перемычку 24 между смежными кольцевыми участками, как лучше всего показано в фиг.4. Перемычки 24 расположены между смежными отверстиями 14 для камеры сгорания. Регулировочный слой 18 предпочтительно выполнен в виде одной детали, как показано в фиг.4.

Регулировочный слой 18 соединен с одним из прилегающих активных слоев 12 посредством соединительной структуры 26 шайбы 18 и активных слоев 12. Соединительная структура 26 включает в себя лапки 28 регулировочного слоя 18, выступающие в радиальном направлении наружу от кольцевых участков 20 в заданных местах, например, показанных на фиг.4. Лапки 28 имеют узкую зону 30 шейки, которая проходит вдоль радиальной оси А каждой зоны шейки и заканчивается на своем радиальном наружном конце по меньшей мере одной, а предпочтительно парой поперечных загнутых язычков 32, способных к пластической деформации, которые находятся поперек и на расстоянии от оси А зоны 30 шейки. Как лучше всего показано в фиг.4, лапки 28 имеют предпочтительно Т-образную форму, при этом вертикальное основание Т представляет собой зону 30 шейки, а поперечная часть представляет собой загнутые язычки 32.

Соединительная структура 26 также включает связанные с ней отверстия или установочные окна 34, выполненные в активном слое 12, к которому крепится регулировочный слой 18. Окна 34 имеют такой размер и расположены таким образом, чтобы принимать изогнутые язычки 32, которые, как лучше всего видно на фиг.3 и 5, проходят через окна 34 и загнуты сверху в направлении один к другому, и чтобы эффективно заворачивать язычки 32 вокруг перекрываемой зоны 36 активного слоя 12, к которому они крепятся. Перекрываемые зоны 36, на которые загибаются язычки 32, дистанцированы в стороны одна от другой и от зоны 30 шейки лапок 28. Перекрываемые зоны 36 также расположены на расстоянии от кольцевых участков 20 регулировочного слоя 18, а также уплотнительного рельефа 16 активного слоя 12, к которому крепится регулировочный слой 18. Как лучше всего показано в фиг.3 и 5, каждый загнутый язычок 32 имеет линию 38 сгиба, у кромки каждого соответствующего окна 34, которая дистанцирована в сторону от зоны 30 шейки, так что загнутые язычки 38 складываются поверх себя, а не поверх зоны 30 шейки. Окна 34 предпочтительно достаточно широки, чтобы дать возможность загнутым язычкам 32 отклоняться сначала из плоского положения в плоскости лапок 28 вверх через окна 34 и загибаться назад на перекрываемые зоны 36 активного слоя 12, к которому крепится регулировочный слой 18.

Активный слой 12, к которому крепится регулировочный слой 18, дополнительно предпочтительно включает в себя центральный вырез или окно 40, понижающее напряжения, расположенное по оси А радиально наружу от уплотняющего рельефа 16 и за пределами радиального наружного конца лапок 28, как лучше всего проиллюстрировано в фиг.3. Это понижающее напряжение окно 40 предпочтительно немного шире, чем зона 30 шейки лапки 28, но дистанцировано внутрь от концов загнутых сверху язычков 32. Окна 34, 40 задают относительно тонкий зажимной участок 42 активного слоя 12, к которому крепится регулировочный слой 18, и на который укладываются загнутые язычки 32. Этот зажимной участок 42 дистанцирован от зоны 30 шейки лапки и частично задает перекрытые зоны 36 активного слоя 12. Таким образом, лапки 46 и окна 34 служат для соединения регулировочного слоя 18 с активным слоем 12.

Прокладка 10 согласно изобретению может использоваться в блоках цилиндров двигателя как с открытой, так и закрытой верхней частью. Пунктирные линии 44 и 46 на фиг.3 показывают размещение соединительной структуры 26 относительно использования с открытой верхней частью, где 44 и 46 представляют собой боковые стенки открытой камеры блока, проходящие к верхней части, так что зона между границами 44, 46 открыта и не поддерживает соединительную структуру 26. Когда прокладка 10 зажимается между головкой и блоком цилиндров такого двигателя с открытой верхней частью, соединительная структура 26 имеет возможность отклониться вниз в открытое пространство и таким образом не создавать препятствия или не оказывать чрезмерного сопротивления или напряжения, воздействующих назад на уплотняющий рельеф 16, что ухудшило бы требующиеся уплотняющие характеристики рельефа 16.

Когда прокладка 10 зажимается между головкой и блоком с закрытой верхней частью (в этом случае пунктирные линии 44, 46 будут отсутствовать в головке и блоке выше и ниже тела соединительной структуры), уплотняющий рельеф 16 сжимается, образуя уплотнение вокруг камер сгорания, и загнутые вверх язычки 32 также сжимаются. Узкие зажимные участки 42 и промежуточное понижающее напряжение окно 40 концентрируют зажимные усилия на узком зажимном участке 42, в местах, дистанцированных одно от другого и от оси А зоны 30 шейки. Таким образом, любое сопротивление, вызванное сжатием загнутых язычков 32, в значительной степени локализуется и не распространяется по всей ширине лапок 28. Эта локализация также ограничивает влияние, которое оказывают загнутые язычки на уплотняющие усилия, передаваемые на уплотняющий рельеф 16. На участке, где сжатие загнутых язычков 32 действует на разрыв равномерного зажима уплотняющего рельефа 16 в зоне лапок 28, любое такое уменьшение зажимного усилия значительно локализуется по радиальной линии зажимными участками 42, которые очень узки и которые дистанцированы один от другого, чтобы оказывать минимальное влияние на уплотняемость рельефа 16.

Очевидно, что возможны многочисленные модификации и варианты настоящего изобретения на основании нижеизложенного. Поэтому необходимо понимать, что изобретение может быть использовано иначе, чем описано выше, но в объеме прилагаемой формулы изобретения. Изобретение определено формулой изобретения.

1. Многослойная металлическая прокладка, содержащая: по меньшей мере один активный слой, по меньшей мере один выполненный в форме шайбы регулировочный слой, при этом активный слой и регулировочный слой имеют совмещенные отверстия для камеры сгорания, причем регулировочный слой имеет кольцевые участки, окружающие отверстия камеры сгорания, и лапки, выступающие радиально наружу от кольцевых участков, при этом кольцевые участки расположены под соответствующими уплотняющими кромками по меньшей мере одного из активных слоев, лапки включают в себя радиально проходящую зону шейки, поддерживающую комплект боковых загнутых язычков на своем радиально наружном конце, которые выступают наружу в стороны от зоны шейки, причем указанные загнутые язычки проходят через соответствующий комплект дистанцированных в стороны установочных окон, выполненных по меньшей мере в одном активном слое, и отогнуты назад в направлении один к другому для крепления регулировочного слоя по меньшей мере к одному активному слою.

2. Прокладка по п.1, в которой загнутые язычки проходят поперек зоны шейки.

3. Прокладка по п.1, в которой по меньшей мере один активный слой включает в себя понижающее напряжение окно, распложенное вдоль оси зоны шейки между установочными окнами.

4. Прокладка по п.3, в которой по меньшей мере один активный слой включает в себя перекрываемую зону, отделяющую понижающее напряжение окно от каждого из установочных окон.

5. Прокладка по п.4, в которой каждый загнутый язычок включает в себя зажимной участок, сложенный поверх перекрываемых зон.

6. Прокладка по п.5, в которой понижающее напряжение окно больше по ширине, чем указанная зона шейки.

7. Прокладка по п.5, в которой понижающее давление окно проходит аксиально за пределы лапок.

8. Прокладка по п.1, в которой имеется два активных слоя.

9. Прокладка по п.8, в которой шайба соединена только с одним из активных слоев посредством загнутых язычков.

10. Прокладка по п.1, в которой уплотняющие кромки окружают отверстия для камеры сгорания.

11. Прокладка по п.1, в которой регулировочный слой только частично перекрывает активный слой.

12. Прокладка по п.1, в которой зона шейки и загнутые язычки вместе имеют, как правило, Т-образную конфигурацию.

13. Прокладка по п.1, в которой загнутые язычки дистанцированы от кольцевых участков.

14. Прокладка по п.1, в которой каждый загнутый язычок включает в себя линию сгиба, дистанцированную в сторону и наружу от зоны шейки.