本发明提供一种包括第一垫片层和第二垫片层的垫片总成，第一垫片层和第二垫片层具有限定一孔的外侧区域和内侧边缘。该垫片层具有位于内侧边缘和外侧区域之间的密封焊道。设置于垫片层之间的止位层在连接接缝处与第一垫片层的外侧区域连接并且从连接接缝延伸至内侧边缘。由密封材料制造的涂层涂覆于第一垫片层和止位层之间。该涂层从连接接缝延伸至第一垫片层的内侧边缘以呈现一直接围绕孔的接触区域，第一垫片层和止位层在该接触区域与涂层直接连续地接触，从而防止第一垫片层和止位层之间的气体泄漏以及金属与金属接触。
多个金属垫片层，所述金属垫片层包括至少一个第一垫片层和第二垫片层，每个所述第一垫片层和第二垫片层具有限定至少一个待密封的孔的内侧边缘以及与所述孔径向间隔开的外侧区域，至少一个密封焊道，所述密封焊道沿着至少一个所述垫片层在所述内侧边缘和所述外侧区域之间设置，一止位层，所述止位层设置于所述垫片层之间且在连接接缝处连接至所述第一垫片层的所述外侧区域，其中，所述止位层从所述连接接缝延伸至所述垫片层的所述内侧边缘，一涂覆于所述第一垫片层和所述止位层之间的由密封材料构成的涂层，所述涂层从所述第一垫片层的所述内侧边缘延伸以呈现一接触区域，所述接触区域邻近并且直接地围绕由所述第一垫片层界定的孔，并且所述止位层与涂覆于其间的所述涂层直接连续地接触，从而防止所述第一垫片层和所述止位层之间的气体泄漏并且防止所述第一垫片层和所述止位层之间的金属与金属接触。
2.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，所述止位层包括一弯曲部，所述弯曲部沿着邻近所述连接接缝的双弯曲线以促使所述止位层焊接至所述第一垫片层。
3.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，每个所述垫片层具有外表面和内表面。
4.根据权利要求3所述的总成，其特征在于，止位层设置于所述垫片层的所述内表面之间。
5.根据权利要求4所述的总成，其特征在于，所述涂层涂覆于所述第一垫片层的至少一部分所述内表面上并且从所述内侧边缘延伸至所述连接接缝。
6.根据权利要求5所述的总成，其特征在于，所述涂层另外涂覆于所述垫片层的所述外表面上。
7.根据权利要求4所述的总成，其特征在于，所述第一垫片层的所述外表面与汽缸盖紧密配合，所述第二垫片的外表面与发动机体紧密配合。
8.根据权利要求7所述的总成，其特征在于，所述至少一个密封焊道包括从所述第一垫片层的所述外表面朝着汽缸盖向外突出的第一密封焊道以及与所述第一密封焊道径向对齐且从所述第二垫片层的所述外表面朝着发动机体向外突出的第二密封焊道。
9.根据权利要求4所述的总成，其特征在于，所述第一垫片层的所述外表面与排气歧管紧密配合，并且所述第二垫片层的外表面与发动机体紧密配合。
10.根据权利要求9所述的总成，其特征在于，所述至少一个密封焊道包括从所述第一垫片层的所述外表面朝着排气歧管向外突出的第一密封焊道以及与所述第一密封焊道轴向对齐且从所述第二垫片层的所述外表面朝着发动机体向外突出的第二密封焊道。
11.根据权利要求4所述的总成，其特征在于，所述多个金属垫片层由钢制造且彼此叠置。
12.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，所述连接接缝是焊接接缝，所述焊接接缝沿着所述第一垫片层的所述外侧区域以间断焊缝的样式限定所述孔延伸。
金属垫片
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年6月1日提交的第61/654，435号美国临时申请以及2012年6月5日提交的第13/488，805号美国实用申请的权益。
技术领域
[0003] 本发明大致涉及内燃机中使用的多层金属垫片。
背景技术
[0004] 传统上使用多层钢垫片在机械系统或者装置(比如内燃机)的两个配合零件之间形成密封以防止燃烧气体、冷却水、润滑油等的泄漏。通常的应用包括在发动机体和汽缸盖之间以及在发动机体和排气歧管之间放置多层钢垫片总成。汽缸盖垫片典型地围绕发动机的缸膛延伸以将高压燃烧气体密封在缸膛内，密封油和冷却通道也是如此。排气歧管垫片典型地围绕发动机的排气口延伸以密封流进排气系统的高温废气。一旦安装，多层钢垫片总成承受来自发动机部件螺栓连接的荷载并且依靠此荷载在其间提供足够的密封。
[0005] 此类现有技术的多层钢垫片典型地具有包括至少一个第一垫片层和一个第二垫片层的彼此叠置的多个钢垫片层。每个第一垫片层和第二垫片层具有界定至少一个待密封的孔的内侧边缘。每个垫片层还具有与孔径向隔开的外侧区域。在汽缸盖垫片应用中，该孔典型地与内燃机的缸膛对应。可选择地，在排气歧管垫片应用中，该孔典型地与内燃机的排气口对应。该垫片层在内侧边缘与外侧区域之间界定至少一个密封焊道以提供具有增大的垫片厚度的区域从而增强密封性能。典型地，密封焊道围绕每个孔环形地延伸。
[0006] 一些现有技术的多层垫片进一步包括设置于垫片层之间的止位层。根据Umehara的第11/812，113号美国专利申请，该止位层可在焊缝处焊接至第一垫片层的外侧区域。根据Kestly等人的第5277434号美国专利，该止位层可从垫片层的外侧区域延伸至垫片层的内侧边缘。至少一个密封材料涂层可涂覆于垫片层之间，使得该涂层与多个垫片层是基本共同延伸的(coextensive)。尽管存在涂层，在垫片层与止位层之间仍存在少量的燃烧气体泄漏。该问题的发生是由于止位层和垫片层不直接接触在直接围绕开口的区域内的涂层。
发明内容
[0007] 一种垫片总成，具有包括至少一个第一垫片层和一个第二垫片层的多个金属垫片层，每个第一垫片层和第二垫片层具有限定至少一个待密封的孔的内侧边缘以及与该孔径向隔开的外部区域。至少一个密封焊道沿着至少一个垫片层在内侧边缘和外侧区域之间设置。止位层设置于垫片层之间并且在连接接缝处连接至第一垫片层的外侧区域，其中，该止位层从连接接缝延伸至垫片层的内侧边缘。由密封材料制造的涂层涂覆于第一垫片层和止位层之间。该涂层从第一垫片层的内侧边缘延伸以呈现一接触区域，该接触区域邻近并且直接地围绕由第一垫片层界定的孔。止位层直接连续地与涂覆于其间的涂层接触以防止第一垫片层和止位层之间的漏气并且在涂层的区域内防止第一垫片层和止位层之间的金属与金属接触。
[0008] 此类垫片的优点在于涂层在直接围绕孔的接触区域中夹置于第一垫片层和止位层之间，并且因此在涂层和第一垫片层之间以及涂层和止位层之间没有间隙、空洞或者袋口，否则这些地方可能存在流体泄露。据此，相对于现有的已知的此种一般类型的垫片，由于接触区域的特殊结构消除了第一垫片层和止位层之间的气体泄漏，此类垫片总成具有提高的使用寿命以及密封性能。
附图说明
[0009] 参阅以下详细说明，同时参阅附图，本发明的这些和其它优点以及特征将更易于领会和理解，其中：
[0010] 图1是典型的多层垫片总成的爆炸示意图；
[0011] 图2是典型的多层垫片总成的第一垫片层的部分俯视示意图；
[0012] 图3是另一种典型的多层垫片总成的第二垫片层的俯视示意图，并且示出了间断焊缝样式；以及
[0013] 图4是多层垫片总成的部分横截面示意图。
具体实施方式
[0014] 参阅附图，示出了用以在内燃机的发动机体和汽缸盖之间提供密封的垫片总成，其中相同的附图标记用以标示贯穿多个附图的相应部分。
[0015] 如图1所示，该垫片总成包括彼此叠置的多个金属垫片层20、22。垫片层20、22可由钢或者其它适合的金属制造。该多个金属垫片层20、22包括至少一个第一垫片层20和一个第二垫片层22，每个第一垫片层20和第二垫片层22具有界定至少一个待密封的孔26的内侧边缘24。参阅图2和图3，应当理解，该孔26大致与内燃机中覆盖缸膛安装位置的区域对应，但还可与覆盖汽缸盖和/或发动机体中排气口、冷却通道、用以容置紧固件的螺纹孔以及其它孔洞的区域对应。每个垫片层进一步包括与孔26径向间隔开的外侧区域28。
[0016] 参阅图1和图4，每个垫片层20、22具有外表面30和内表面32。第一垫片层20的外表面30配置为与内燃机的汽缸盖紧密配合。同样地，第二垫片层22的外表面30配置为与内燃机的发动机体紧密配合。可选择地，第一垫片层20的外表面30可配置为与内燃机的排气歧管紧密配合。至少一个密封焊道34、36通过垫片层20、22中的至少一个界定。该至少一个密封焊道34、36设置于垫片层20、22的内侧边缘24与垫片层20、22的外侧区域28之间并且围绕每个孔26大致环形地延伸。该至少一个密封焊道34、36可包括从第一垫片层20的外表面30朝着汽缸盖向外突出的第一密封焊道34。该至少一个密封焊道34、36可进一步包括与第一密封焊道34径向对齐且从第二垫片层22的外表面30朝着发动机体向外突出的第二密封焊道36。应当理解，也可采用其它的密封焊道34、36的排列形式。
[0017] 如图4所示，止位层38设置于垫片层20、22的内表面32之间。更具体地，该止位层38在连接接缝40处连接至第一垫片层20的外侧区域28，使得该止位层38邻近第一垫片层20的内表面32的一部分放置。该连接接缝可表现为焊接接缝40，但也可使用其他连接方式。该止位层38从连接接缝40延伸至垫片层20、22的内侧边缘24，使得该止位层38沿着并且穿过至少一个密封焊道34、36延伸并且在孔26处终止。该止位层38的功能是限制垫片层20、22的变形，从而允许在汽缸盖和发动机体之间或者排气歧管与发动机体之间的更强的夹紧力。
[0018] 如图3所示，将止位层38连接至第一垫片层20的该连接接缝40可以不连续的样式沿着大致界定孔26的第一垫片层20的外侧区域28延伸。应当理解，该样式可为间断焊缝样式。根据间断焊接样式，焊缝是不连续的，从而避免了在不必要的区域的焊接，这些区域的焊接对焊缝的强度贡献甚少。应当理解，该止位层38可采用激光焊接工艺或者其它适合的焊接工艺(包括但不限于点焊)焊接至第一垫片层20。
[0019] 再参阅图4，密封材料构成的涂层42在第一垫片层20和止位层38之间涂覆于第一垫片层20的至少一个表面上。更具体地，该涂层42可涂覆于第一垫片层20的一部分内表面32上。根据本发明的另一个方面，该涂层42还可涂覆于垫片层20、22的外表面30上。该涂层
42从连接接缝40延伸至第一垫片层20的内侧边缘24以呈现邻近并且直接围绕孔26的接触区域44。该接触区域44通过一区域界定，在该区域内第一垫片层20和止位层38与涂覆于其间的涂层42直接连续接触。换句话说，涂覆于此区域的该涂层42夹置于第一垫片层20和止位层38之间，使得在涂层42和第一垫片层20以及设置于其任意一侧的止位层38之间不存在空隙、孔洞或者袋口。应当理解，即使当垫片总成处于其自由未压缩状态时，该接触区域44中也没有空隙、孔洞或者袋口。据此，该接触区域44的排列形式防止了第一垫片层20和止位层38之间的燃烧气体泄漏以及金属与金属接触。
[0020] 如图4所示，垫片总成的止位层38可进一步包括邻近连接接缝40的一弯曲部46以促使止位层38连接至第一垫片层20。该弯曲部46大致呈双弯曲线并且容许邻近连接接缝40的一部分止位层38均匀地接触第一垫片层20。正如该词的几何学解释，双弯曲线的形状有些类似字母S并且由一对相对的弯曲弧线构成，每个弯曲弧线从公切线切点开始延伸并止于一对平行端。应当理解，设置于第一垫片层20和止位层38之间的涂层42的厚度在第一垫片层20和直的或者未弯曲的止位层38之间形成一夹角。该夹角减少了连接接缝40的完整性(integrity)。在止位层38通过焊接连接至第一垫片层20的地方，该弯曲部46提高了焊缝的完整性和强度。
[0021] 显然，根据以上教导，本发明的各种修改和变化是可能的，在所附权利要求的范围内，本发明还可通过具体描述以外的其他方式实施。这些先前的描述应当理解为涵盖本发明的新颖性和实用性的任意组合。“所述”一词的使用指的是一个确定的描述的先行词，意味着落入权利要求覆盖的范围内，其中，在名词之前的“该”字不意味着包含于权利要求覆盖的范围。另外，权利要求中的附图标记仅为了方便描述而非任何形式的限制。
