包括通道保持功能的垫圈的制作方法

包括通道保持功能的垫圈
1.相关申请的交叉引用
2.本专利申请要求于2019年10月30日提交的第16/668,958号美国专利申请的优先权和所有权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。


背景技术：

3.机械总成可以包括两个部件。这两个部件可拆卸地彼此附接，并且包括位于它们之间的垫圈，以防止气体和/或流体在两个部件的界面处泄漏。例如，发动机(例如汽车用内燃机)包括可拆卸的盖，以允许接近内部部件进行组装和修理。盖可以是阀盖(也称为摇臂盖)、气缸盖罩、油底壳等。盖包括通道，并且垫圈位于通道中，以密封盖和发动机部件(例如气缸盖、发动机缸体等)。垫圈防止盖和发动机部件之间的气体和/或流体泄漏。盖可以用紧固件(例如螺栓)紧固到发动机部件上，其中该紧固件延伸穿过盖并螺纹接合发动机部件中的孔，以将垫圈保持在盖和发动机部件之间。
4.盖和发动机部件之间的适当密封以防止它们之间的泄漏取决于垫圈在通道中的正确放置。在将盖组装到发动机部件期间，当密封件不正确地定位在盖和发动机部件之间的情况下，密封件的完整性可能会受到损害。例如，在组装过程中垫圈放置不当可能导致垫圈在通道外部被夹在盖和发动机部件之间，例如夹在通道侧面的法兰之间。
附图说明
5.图1是包括盖、两个垫圈和紧固件的总成的立体图。
6.图2是包括用于容纳垫圈的通道的盖的立体图。
7.图3a是图1中的垫圈之一的立体图。
8.图3b是图3a的垫圈的俯视图。
9.图3c是通过图3b中的线3c的剖视图。
10.图3d是通过图3b中的线3d的剖视图。
11.图4a是图1的垫圈之一的俯视图。
12.图4b是通过图4a中的线4b的剖视图。
13.图4c是通过图4a中的线4c的剖视图。
14.图5是与通道的一部分接合的垫圈的一部分的俯视图。
15.图6是穿过图1的盖、垫圈之一和紧固件之一的剖视图。
具体实施方式
16.参考附图，其中相同的数字在几幅图中指示相同的部件，垫圈10包括细长的密封材料的无端环(an endless loop)。无端环包括第一段12、第二段14和从第一段12延伸到第二段14的曲折段16。第一段12和第二段14均在平面p中延伸，即在同一个平面中。第一段12和第二段14各自具有连接到曲折段16的端部18。端部18在平面p中并沿着以两个端部18为中心的轴线a(图5)彼此间隔开。曲折段16具有第一峰20和第二峰22。第一峰20和第二峰22
在平面p中并且在轴线a的相对两侧。垫圈10包括限定出紧固件孔56的紧固件部分54。紧固件孔56延伸穿过紧固件部分54。曲折段16位于其中两个紧固件孔56之间。垫圈10包括位于每个紧固件孔56中的唇缘34。唇缘34从紧固件部分54延伸到紧固件孔中并且绕紧固件孔56的圆周延伸。
17.参考图1，总成32包括盖26和垫圈10。盖26具有宽度为wc的通道28。垫圈10可在通道28中与盖26接合。当垫圈10从盖26拆卸时，第一峰20和第二峰22之间的曲折段16的宽度ws大于盖26的通道28的宽度wc。
18.垫圈10的曲折段16将垫圈10保持在通道28中，以确保在将盖26组装到机械总成的基座部件(例如，发动机的发动机部件，例如发动机的气缸盖、发动机缸体等)上时，垫圈10相对于盖26正确定位。具体地，由于第一峰20和第二峰22在平面p中并且在轴线a的相对两侧，所以第一峰20和第二峰22邻接通道28，使得垫圈10通过过盈配合保持在通道28中。换言之，由于曲折段16的宽度ws大于通道28的宽度wc，曲折段16可以被压入通道28并摩擦地保持在通道28中。因此，在盖26组装至基座部件期间，垫圈10保持在通道28中，包括当盖26定位时，通过重力沿离开通道28的方向偏置垫圈10。
19.如下文进一步阐述的，垫圈10可包括将紧固件36保持到垫圈10的唇缘34。在这样的示例中，曲折段16将垫圈10保持在通道28中，并且唇缘34将紧固件36保持到垫圈10上。在将盖26组装到基座部件期间，无论盖26的位置如何，即包括重力将垫圈10从通道28中偏置出来和/或将紧固件36从盖26中偏置出来的位置，垫圈10和紧固件36都保持在盖26上。
20.参考图1和图2，盖26例如通过使用紧固件36可释放地与基座部件接合。盖26可以是例如阀盖(也称为摇杆盖)、气缸盖罩、油底壳等。盖26可以由任何合适的材料(例如铝、钢、塑料等)制成。在基座部件是发动机的发动机部件的示例中，发动机可以例如是比如汽车用内燃机。
21.盖26包括容纳紧固件36的紧固件孔38。紧固件孔38延伸穿过盖26，即，具有两个开口端。当盖26组装到基座部件时，基座部件具有与盖26的紧固件孔38对准的螺纹紧固件孔。紧固件36延伸穿过紧固件孔38，即穿过两个开口端，并且螺纹接合基座部件的紧固件孔38。盖26的紧固件孔38可以是光滑的，即没有螺纹。紧固件36可以具有任何合适的类型、尺寸等。总成32可以包括任何合适数量的紧固件36。紧固件36可以具有任何合适的类型，例如螺纹紧固件，比如螺栓。在这样的示例中，每个紧固件36可以包括头部和螺纹轴。
22.总成32可以包括任何合适数量的通道28和对应的垫圈10。在图中所示的示例中，总成32包括两个通道28和两个垫圈10。共同的数字用于标识通道28和垫圈10的共同特征。在其他示例中，总成32可包括任何合适的数量，即一个或多个。
23.通道28可以是无端环。通道28可以是平面的，即，通道28可以在平面p中是平坦的，如图中的示例所示。在其他示例中，通道28可以是非平面的，即，可以在z方向上弯曲(图1-图3a中标识了xyz坐标)。
24.通道28包括彼此相对的两个侧面40、从一侧40延伸到另一侧40的底部42以及与底部42相对的开口面。当盖26组装到基座部件时，开口面面向基座部件。当组装到基座部件时，垫圈10邻接通道28的底部42和基座部件的相对面。在组装到基座部件之前，垫圈10可以比通道28高，即在z方向上比从底部42到开口面的距离高(xyz坐标在图3a中标识)，使得垫圈10在组装到基座部件时被压缩在底部42和基座部件之间。
25.通道28包括至少一个凹槽部分44。如图中的示例所示，通道28可以包括凹槽部分44之间的空腔46。在包括空腔46的示例中，每个凹槽部分44从一个空腔46延伸到另一个空腔46。在通道28不包括空腔46的其他示例中，通道28可以包括一个环状的凹槽部分44。
26.凹槽部分44的横截面通常为u形或c形。凹槽部分44可以包括直线部分48和弯曲部分50。换句话说，凹槽部分44可以是直的并且可以在xy平面p中弯曲。凹槽部分44在xy平面p中具有宽度(即，宽度wc)并且在z方向上具有深度。
27.凹槽部分44可以具有恒定的横截面。换言之，凹槽部分44可以在垂直于轴线a的所有横截面处具有共同的形状和尺寸。具体地，通道28的宽度wc(即从一侧40到垂直于轴线a的另一侧40的距离)可以是恒定的。
28.空腔46分别设置在盖26的紧固件孔38处。空腔46比通道28的凹槽部分44更宽，即在x和y方向上。空腔46可以与凹槽部分44的高度相同，即在z方向上。空腔46可以是圆弧形的，例如圆形。
29.垫圈10在盖26和基座部件之间进行密封，以防止盖26和基座部件之间的气体和/或流体泄漏。具体地，垫圈10在盖26和基座部件之间连续地进行密封，以防止气体和/或流体沿着盖26和基座部件之间的环形界面泄漏。如上所述，当盖26组装到基座部件时，垫圈10邻接盖26的通道28的底部42和基座部件并且可以在它们之间被压缩。
30.垫圈10可以是弹性的，以在将盖26安装到基座部件时保持盖26和基座部件之间的密封。垫圈10(即密封材料)可以例如是聚合物。作为示例，垫圈10可以是弹性聚合物(弹性体)，即橡胶。例如，垫圈10可以是硅树脂。作为其他示例，垫圈10可以包括纸、软木等和弹性粘合剂。垫圈10可包括比如嵌入聚合物中并沿轴线a延伸的金属线的加强件。
31.垫圈10相对于盖26是柔性的。换句话说，当安装在通道28中时，垫圈10符合盖26的形状。在将垫圈10组装到盖26之前，垫圈10可以与通道28的形状相匹配。当从盖26拆下时，垫圈10可以是平面的，即在平面p中是平坦的。当如图所示安装通道28中时，垫圈10是平面的，即在平面p中是平坦的。在通道28是平面的示例中，通道28和垫圈10在同一平面p上是平坦的。
32.在图中所示的示例中，垫圈10是无端环。参考图3a-图5，垫圈10包括至少一个细长部分52。如图中的示例所示，垫圈10可以具有紧固件部分54。在包括紧固件部分54的示例中，细长部分52和紧固件部分54是一体的，即，垫圈10是单一的、均匀的材料片，而没有将细长部分52和紧固件部分54保持在一起的接缝、接头、紧固件或粘合剂。换言之，细长部分52和紧固件部分54例如通过模制同时形成为单个连续单元。当盖26组装到基座部件时，垫圈10的细长部分52设置在盖26的凹槽部分44中。在包括紧固件部分54和空腔46的示例中，垫圈10的紧固件部分54设置在盖26的空腔46中。
33.在垫圈10是平面的示例中，细长部分52在xy平面p中是细长的。细长部分52可以是直的和/或曲线的。
34.作为一个示例，紧固件部分54可以位于细长部分52之间。作为另一个示例，紧固件部分54可以沿着细长部分52，即从细长部分52横向延伸。在一个示例中，细长部分52是环形的，并且紧固件部分54从细长部分52横向延伸。在其他示例中，垫圈10不包括连接到细长部分52的紧固件部分54。
35.细长部分52包括曲折段16、第一段12和第二段14。细长部分52可包括任何合适数
量的曲折段16、第一段12和第二段14。术语“第一段12”和“第二段14”是细长部分52在曲折段16的相对两侧的段的标识符。在包括多于一个曲折段16的示例中，细长部分在曲折段16的相对两侧包括一个第一段12和一个第二段14。对于每个曲折段16，第一段12、第二段14和曲折段16在平面p(例如xy平面p)中可以是平坦的。
36.当安装在通道28中时，曲折段16相对于由曲折段16接合的通道28的部分转动。在一些示例中，垫圈10的曲折段16可与通道28的直线部分48接合。在其他示例中，垫圈10的曲折段16可与通道28的弯曲部分50接合。在任一示例中，曲折段16相对于由曲折段16接合的通道28的部分具有多匝。
37.如上所述，第一段12和第二段14各自具有连接到曲折段16的端部18。第一段12的端部18和第二段14的端部18沿以两个端部18为中心的轴线a彼此间隔开。换句话说，轴线a平分两个端部18。端部18可以沿轴线a延伸。轴线a可以是第一段12和第二段14的中心轴线a，其中第一段12和第二段14沿中心轴线a延伸，即第一段12和第二段14可以是同轴的。轴线a可以是直的，也可以是弯曲的。在图中所示的示例中，轴线a位于xy平面p中。
38.曲折段16设计为弹性地接合盖26中通道28的相对两侧。可通过将曲折段16压入通道28中来将曲折段16安装在通道28中。在组装到通道28中之前，弯曲形状具有预安装形状。在组装到通道28期间，曲折段16弹性地变形至通道28至安装后形状，即，当处于安装后形状时，曲折段16符合通道28的形状，同时自身偏置抵靠通道28的侧面40朝向预安装形状。当组装到通道28中时，曲折段16与通道28形成过盈配合。过盈配合产生与通道28的侧面40的充分接合，以防止曲折段16在重力的作用下从通道28掉落。当压入通道28中时，曲折段16沿轴线a延伸。可以用手将曲折段16安装到通道28中，即，通过用手指将曲折段16压入通道28中。
39.曲折段16具有曲折的形状，即，具有多于一匝。曲折的形状由峰定义。如上所述，曲折段16具有第一峰20和第二峰22。曲折段16可以具有任何合适数量的峰。在图中所示的示例中，曲折段16具有三个峰，具体地，第一峰20、第二峰22和第三峰24。峰20、22、24可以是弯曲的或尖锐的，即，曲折的形状可以是弯曲的、锯齿形的等。
40.参考图3b和图4a，第一峰20和第二峰22位于轴线a的相对两侧40上。第三峰24与第一峰20位于轴线a的共同侧。第二峰22位于第一峰20和第三峰24之间。例如，第二峰22沿轴线a与第一峰20和第三峰24等距地间隔开。第一峰20、第二峰22和第三峰24可以与轴线a等距地间隔开，即，垂直于轴线a测量。
41.在预组装的形状中，曲折段16比通道28宽。曲折段16的宽度ws是从第一峰20到第二峰22。换句话说，曲折段16的宽度ws是从轴线a到垂直于轴线a的第一峰20的距离和从轴线a到垂直于轴线a的第二峰22的距离之和。通道28具有宽度wc，其中当曲折段16处于预组装形状时，宽度wc小于曲折段16的宽度ws。当安装在凹槽中时，峰20、22、24改变角度，以沿轴线a拉长曲折段16。
42.垫圈10可具有沿第一段12、第二段14和曲折段16的恒定横截面。在图中所示的示例中，垫圈10具有圆弧形横截面，更具体地，具有圆形横截面(参见图3c和图4b)。换言之，垫圈10可以是珠状的。其他示例包括多边形，例如矩形横截面。
43.如上所述，在包括紧固件部分54和空腔46的示例中，垫圈10的紧固件部分54设置在盖26的空腔46中。紧固件部分54可以在xy平面中匹配空腔46的形状。垫圈10包括穿过垫圈10并定位成与盖26中的紧固件孔38对准的紧固件孔38。当垫圈10安装在凹槽中时，垫圈
10的紧固件部分54限定出与盖26中的紧固件孔38对准的紧固件孔56。换言之，紧固件孔56延伸穿过紧固件部分54。在这样的示例中，紧固件部分54的形状通常为圆形。紧固件部分54绕紧固件孔56圆形地延伸。细长部分52之一从紧固件部分54沿一个方向延伸，而另一个细长部分52从紧固件部分54沿另一个方向延伸。这些细长部分52可以从紧固件部分54线性地(即沿直线)延伸。
44.参考图3d、图4c和图6，垫圈10包括延伸到垫圈10的紧固件孔56中的唇缘34。唇缘34绕紧固件孔38的圆周18延伸。作为一个示例，唇缘34可以绕紧固件孔56的圆周是连续的。作为另一示例，唇缘34可以包括绕紧固件孔38的圆周彼此间隔开的多个段。
45.唇缘34设计成可释放地将紧固件36保持在垫圈10的紧固件孔56中。具体地，唇缘34的尺寸和形状设计为当紧固件36插入到垫圈10的紧固件孔56中时与紧固件36形成过盈配合。过盈配合产生与紧固件36的充分接合，以防止紧固件36在重力作用下从紧固件孔56掉落。唇缘34设计成允许紧固件36在紧固件孔56中旋转，以允许紧固件36与基座部件中的螺纹孔螺纹接合。
46.曲折段16和唇缘34提供垫圈10保持和紧固件36保持，以便于将盖26组装到基座部件。具体地，曲折段16沿第一方向(例如，图1中的 z方向)将垫圈10保持在凹槽中，并且唇缘34沿与第一方向相反的第二方向(例如，图1中的-z方向)将紧固件36保持在垫圈10的紧固件孔38中。因此，盖26可以转动到多个位置以安装垫圈10和紧固件36，即从相反的方向，而不会丢失已经安装到盖26的垫圈10/紧固件36。此外，盖26可以在安装到基座部件期间在不同位置转动，而不会丢失垫圈10或紧固件36。垫圈10在通道28中的保持还确保在盖26和基座部件之间正确放置垫圈10，以在盖26和基座部件之间进行密封。因此，当紧固件36被拧紧到基座部件以将盖26固定到基座部件时，曲折段16和唇缘34增加了正确地放置盖26和密封件的可能性。将紧固件36保持到盖26增加了将紧固件36与基座部件中的螺纹孔对准的容易性，同时垫圈10也保持在通道28中。
47.已经以说明性方式描述了本公开，并且应当理解，已经使用的术语旨在具有描述词的性质而不是限制性的。鉴于以上教导，本公开的许多修改和变化是可能的，并且本公开可以以不同于具体描述的方式实施。