[发明专利]多层静态垫片、其包含阻挡区域的间隔层及其构建方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求2014年12月19日提交的序列号为62/094,706的美国临时专利申请，以及2015年12月18日提交的序列号为14/975,263的美国发明专利申请的优先权，所述申请在此通过引用而整体并入本文。

背景技术

1.技术领域

本发明主要涉及用于在将被夹在一起的两个构件之间建立气密/液密密封的静态垫片，更具体地说，涉及包含具有密封凸筋的功能层和单独的间隔层的多层静态垫片。

2.相关技术

在例如气缸盖与发动机缸体，或排气歧管与气缸盖的将被夹在一起的两个构件之间建立气密/液密密封时，通常使用具有多层的静态垫片。通常，多层垫片的至少一层(有时被称为功能层)具有密封凸筋，以便建立气密/液密密封。有时被称为间隔层或阻挡层的另一层被构造为邻接功能层，以防止功能层的密封凸筋完全变平。如果在紧固将被夹在一起的构件的同时，密封凸筋被过度压缩而基本变平，除了密封凸筋失去其施加高压缩密封压力的能力之外，例如在夹紧期间或在使用期间，在密封凸筋的区域内会形成疲劳裂纹。疲劳裂纹最终会降低静态垫片建立气密和/或液密密封的能力，从而潜在地降低发动机的使用寿命和性能。因此，间隔层执行其预期功能是很重要的，同时在制造中也是经济的。

发明内容

本发明提供了一种多层静态垫片，用于在将被夹在一起的两个构件之间提供气密/液密密封。垫片包括至少一个金属功能层，所述金属功能层具有至少一个功能层开口。每个功能层开口被构造成围绕待密封的通道。所述至少一个功能层包括从所述至少一个功能层开口径向向外并大体上围绕所述至少一个功能层开口的密封凸筋。该垫片还包括具有在大体平坦的相对侧面之间延伸的厚度的金属间隔层。间隔层具有延伸通过相对侧面的至少一个间隔层开口，每个间隔层开口构造成与单独的一个功能层开口以及待密封的通道对准。间隔层的相对侧面中的每个侧面具有从其向外延伸的多个凸起和向内延伸到其中的多个凹陷，其中凸起和凹陷形成所述间隔层的阻挡区域。在相对侧面上的每个凹陷延伸进入单独的凸起，从而形成相关凸起的下侧面。所述凹陷延伸进入间隔层的相对侧面的距离等于或大于间隔层厚度的1/2，从而使得所述凹陷延伸到阻挡区域的相对侧面的距离等于或大于阻挡区域的厚度的1/2。

根据本发明的另一方面，每个所述凸起具有围绕相应的一个所述凹陷延伸的环形壁，所述环形壁的壁厚小于所述金属间隔层的厚度，同时保持足够的强度，以防止功能层的密封凸筋完全变平。

根据本发明的另一方面，所述凸起环形壁的壁厚可以小于在大体平坦的相对侧面之间延伸的所述间隔层的最终厚度的1/2。

根据本发明的另一方面，所述凸起环形壁的壁厚可以是在大体平坦的相对侧面之间延伸的所述间隔层的最终厚度的约1/3。

根据本发明的另一方面，所述凸起的环形壁的壁厚可以等于或大于所述间隔层的厚度。

根据本发明的另一方面，每个所述凸起环形壁可以从所述相对侧面中相应的一个侧面以倾斜关系延伸，以进一步增强凸起的抗压强度。

根据本发明的另一方面，不同凸起的至少一些环形壁可相对于彼此以不同的角度倾斜，以便当被夹持在待密封的构件之间时调整跨越垫片的平滑载荷分布。

根据本发明的另一方面，至少一些凸起可以相对于彼此具有不同的高度，并且至少一些凹陷可以相对于彼此具有不同的深度，以便当被夹持在待密封的构件之间时调整跨越垫片的平滑载荷分布。

根据本发明的另一方面，至少一些环形壁可相对于彼此具有不同的刚度或抗压强度，以便在被夹持在待密封的构件之间时调整跨越垫片的平滑载荷分布。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于多层静态垫片的间隔层。间隔层具有在大体平坦的相对侧面之间延伸的厚度的金属层，以及延伸通过相对侧面的至少一个间隔层开口，其中每个间隔层开口被构造成与待密封的通道对准。所述相对侧面中的每个侧面具有由其向外延伸的多个凸起和向内延伸到其中的多个凹陷，相对侧面中的每个侧面上的所述多个凹陷与相对的侧面上的所述凸起直接相对，从而形成其下侧面。其中所述凹陷延伸进入所述相对侧面的距离等于或大于所述厚度的1/2。