專利名稱：金屬襯墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在連接兩個結(jié)構(gòu)體時用于密封其接合面的金屬襯墊，特別是涉及 一種能夠?qū)?nèi)燃機(jī)的氣缸蓋和氣缸體之間的接合面進(jìn)行密封的金屬襯墊。
背景技術(shù)：
自以往，金屬襯墊被用于各種技術(shù)領(lǐng)域中，作為其中之一，有一種用于對內(nèi)燃機(jī)的 氣缸蓋和氣缸體之間的接合面進(jìn)行密封的氣缸蓋用金屬襯墊。在這種氣缸蓋用金屬襯墊 中，存在一種具有墊圈部并且由該墊圈部包圍燃燒室孔的結(jié)構(gòu)的金屬襯墊，其中，上述墊圈 部具有折疊金屬板的形狀。近年來，為了實現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的功率的高輸出化、高效率化，有被密封的燃燒室孔內(nèi)的 燃燒氣體壓力上升的傾向。因此，為了確保密封性，需要提高氣缸蓋和氣缸體之間的接合面 的夾緊表面壓力，但是在這種情況下，有可能局部地施加過大的夾緊表面壓力，從而有可能 使氣缸蓋、氣缸體變形或者損傷金屬襯墊。因而，為了具有能夠充分地發(fā)揮氣體密封性的夾 緊表面壓力且不會局部地施加過大的夾緊表面壓力，對氣缸蓋和氣缸體之間的接合面中的 夾緊表面壓力分布進(jìn)行調(diào)整變得更加重要。為了應(yīng)對這些，例如提出有以下方案在與墊圈部相鄰的金屬薄板部分附加具有 適當(dāng)厚度的覆蓋層，由此，將墊圈部與相鄰部分形成的夾緊表面壓力的差設(shè)定為與規(guī)定的 夾緊表面壓力分布的表面壓力差一致，從而即使在規(guī)定的夾緊表面壓力分布產(chǎn)生細(xì)微變化 的情況下，也能夠應(yīng)對該變化(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 日本特開平11-315931號在記載在專利文獻(xiàn)1中的墊片中，能夠?qū)γ芊獾娜紵铱椎陌霃椒较蛏系膴A緊表 面壓力分布進(jìn)行調(diào)整，但是無法對燃燒室孔的圓周方向上的夾緊表面壓力分布進(jìn)行調(diào)整。 但是，當(dāng)考慮到實際在氣缸蓋與氣缸體之間插入金屬襯墊來進(jìn)行連接的情況時，由于連接 螺栓的位置、氣缸蓋以及氣缸體的剛性等、燃燒室孔的圓周方向上的位置不同而使施加到 墊圈部以及其相鄰區(qū)域的夾緊表面壓力分布不同。因而，在記載在專利文獻(xiàn)1中的墊片中， 無法在燃燒室孔的全周上獲得適當(dāng)?shù)膴A緊表面壓力分布，難以實現(xiàn)適當(dāng)?shù)拿芊?。另外，為了?yīng)對這些，例如考慮通過在墊圈部的圓周方向上改變厚度來獲得規(guī)定 的夾緊表面壓力分布。但是，由于厚度變化是非常細(xì)微的變化，因此在初始的厚度調(diào)整中需要極其精細(xì) 的厚度調(diào)整，容易由于環(huán)境變化、微細(xì)的變形等而使夾緊表面壓力分布產(chǎn)生變化，并且也容 易使產(chǎn)品產(chǎn)生偏差，因此不得已進(jìn)行柔軟性、魯棒性較差的設(shè)計。另外，在氣缸蓋的組裝過程中，在擰緊連接螺栓而在局部將氣缸蓋夾緊在氣缸體 上的情況下，難以保持氣缸蓋和氣缸體之間的接合面的平行度，在初始組裝時，非常難以獲 得適當(dāng)?shù)膴A緊表面壓力分布。另外，假設(shè)即使在初始階段獲得了適當(dāng)?shù)膴A緊表面壓力分布， 也由于因墊片的蠕變特性導(dǎo)致的加重方向上的尺寸(厚度尺寸)隨時間發(fā)生變化，難以保 持最佳的夾緊表面壓力分布。因此，難以在初始組裝時獲得最佳的夾緊表面壓力分布，難以長期保持穩(wěn)定的最佳夾緊表面壓力分布。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠解決上述問題而在初始組裝時容易地獲得 最佳夾緊表面壓力分布、且即使長期使用也能夠保持穩(wěn)定的最佳夾緊表面壓力分布的金屬 襯墊。本發(fā)明的金屬襯墊的一個實施方式(aspect)是一種金屬襯墊，其包括主體，其設(shè)有開口部，大致呈平板狀；墊圈部，其具有折回薄板而形成的折回部分，通過該折回部分 來包圍上述開口部，其中，在上述墊圈部上形成有凸緣部分，該凸緣部分是從上述折回部分 連續(xù)的上述薄板與上述主體重疊的部分，在同一上述墊圈部上上述凸緣部分的寬度不恒定。


圖1是表示本發(fā)明的金屬襯墊的一個實施方式的圖，(a)表示俯視圖，(b)以及(C) 表示其局部剖視圖，(d)表示主體為三層結(jié)構(gòu)的情況下的局部剖視圖。圖2是表示本發(fā)明的金屬襯墊的其它實施方式的圖，(a)表示俯視圖，(b) (d) 表示其局部剖視圖，(e)表示主體為三層結(jié)構(gòu)的情況下的局部剖視圖。圖3是表示本發(fā)明的金屬襯墊的其它實施方式的圖，(a)表示俯視圖，(b)以及(C) 表示其局部剖視圖，(d)表示主體為三層結(jié)構(gòu)的情況下的局部剖視圖。圖4是表示本發(fā)明的金屬襯墊的其它實施方式的圖，(a)表示俯視圖，(b)以及(c) 表示其局部剖視圖，(d)表示主體為三層結(jié)構(gòu)的情況下的局部剖視圖。圖5是表示本發(fā)明的墊圈部的其它實施方式的剖視圖。圖6是表示本發(fā)明的金屬襯墊的其它實施方式的剖視圖。
具體實施例方式概要說明(General Description)本發(fā)明的金屬襯墊的一個實施方式(Embodime nt)是一種金屬襯墊，其包括主 體，其設(shè)有開口部，大致呈平板狀；墊圈部，其具有折回薄板而形成的折回部分，通過該折回 部分來包圍上述開口部，其中，在上述墊圈部上形成有凸緣部分，該凸緣部分是從上述折回 部分連續(xù)的上述薄板與上述主體重疊的部分，在同一上述墊圈部上上述凸緣部分的寬度不 恒定。本發(fā)明的金屬襯墊能夠適用于所有結(jié)構(gòu)體的接合面的密封，特別是，適用于對暴 露在高溫、高壓下的內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋和氣缸體進(jìn)行連接的情況下的接合面的密封。其中，壓 縮比較高的柴油發(fā)動機(jī)的燃燒氣體壓力變得更高，因此可以說使用本發(fā)明的金屬襯墊更有 效。在此，大致平板狀的主體還包括具有凹凸部分、彎曲部分的情況，存在主體由一個 構(gòu)件構(gòu)成的情況，也存在主體由多個構(gòu)件構(gòu)成的情況。在主體由多個構(gòu)件構(gòu)成的情況下，例如，既考慮由不同的材料構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，也考慮在芯材料的外側(cè)具有涂層的結(jié)構(gòu)。作為除了涂層以外的主體材料，可以使用包括不銹鋼、碳素鋼、鋁、鋼、耐熱合金在內(nèi)的所有金屬材料，可以根據(jù)使用壓力、使用溫度來使用最佳材料。另外，作為涂層，能夠涂覆包括橡膠、氟樹脂在內(nèi)的任意的有機(jī)、無機(jī)材料，還能夠 涂覆二氧化鉬、鋁、不銹鋼等金屬粉。另外，可以將涂層直接涂覆到芯材料的金屬上，也可以 考慮涂覆到配置在芯材料外側(cè)的外層的薄板上。在設(shè)置涂層的情況下，由于其彈性，即使產(chǎn) 生一些變形也能夠保持密封性。此外，設(shè)置在主體上的開口部可以具有包括圓形、矩形在內(nèi) 的任意的截面形狀。墊圈部可以與主體一體地形成，也可以如后述那樣，由與主體不同的構(gòu)件構(gòu)成。在 與主體一體地形成的情況下，例如，還可以使用配置在芯材料外側(cè)的外層的薄板形成折回 部分而具備墊圈部。另外，該折回部分的內(nèi)部可以是空心，也可以如后述那樣在內(nèi)部具備芯 材料。另外，墊圈部的凸緣部分可以設(shè)在主體的兩面?zhèn)?，也可以僅設(shè)在單面?zhèn)壬?。另外，作為墊圈部的材料，可以與主體同樣地使用包括不銹鋼、碳素鋼、鋁、鋼、耐 熱合金在內(nèi)的所有金屬材料，可以根據(jù)使用壓力、使用溫度來使用最佳材料。另外，也可以 與主體同樣地設(shè)置使用了任意的材料的涂層。與主體重疊的凸緣部分的寬度表示從墊圈部的折回部分連續(xù)的薄板與主體重疊 的“重疊量”。通常認(rèn)為，在對墊片施加夾緊載荷的情況下，在開口部的周圍區(qū)域內(nèi)，主要在 墊圈部的折回部分的一部分和凸緣部分上承受載荷。因而，在承受相同的夾緊載荷的情況 下，在凸緣部分的寬度較寬、即重疊量較大的情況下，該區(qū)域的夾緊表面壓力變得較小，在 凸緣部分的寬度較窄、即重疊量較小的情況下，該區(qū)域的夾緊表面壓力較大?？梢跃植孔兏咕壊糠值膶挾?，也可以連續(xù)地變更凸緣部分的寬度。另外，在凸 緣部分被設(shè)置在主體的兩面?zhèn)鹊那闆r下，可以在兩面以相同的方式變更凸緣部分的寬度尺 寸，也可以在各面上以不同的方式變更凸緣部分的寬度尺寸。在這種情況下，也包括變更一 側(cè)表面的凸緣部分的寬度尺寸而不變更另一側(cè)表面的凸緣部分的寬度尺寸的方式。在本實施方式中，在一個開口的周圍區(qū)域中，即使在由于位置不同而施加過度的 夾緊加重、施加不能保持密封性那樣的較低的夾緊加重的情況下，也能夠通過對墊圈部的 凸緣部分的寬度進(jìn)行調(diào)整來在開口部的周圍區(qū)域得到適當(dāng)?shù)膴A緊表面壓力。另外，由蠕變特性等產(chǎn)生的夾緊表面壓力分布隨時間發(fā)生的變化較少，因此能夠 在穩(wěn)定的狀態(tài)下長期使用墊片。并且，能夠通過墊圈部的凸緣部分來利用表面接觸進(jìn)行密 封，因此能夠增大有效密封區(qū)域，能夠獲得適合于多種密封狀況的墊片結(jié)構(gòu)。例如，即使在 所連接的結(jié)構(gòu)體的接合面不平行的情況下，也容易較大地形成有效密封面。此外，本發(fā)明的金屬襯墊的另一實施方式是一種墊片，在將上述金屬襯墊插入到 兩個結(jié)構(gòu)體之間、利用連接構(gòu)件來連接上述兩個結(jié)構(gòu)體而對上述兩個結(jié)構(gòu)體的接合面進(jìn) 行密封的情況下，根據(jù)上述連接構(gòu)件的位置以及上述結(jié)構(gòu)體的剛性確定上述凸緣部分的寬 度，使得在上述開口部的周圍區(qū)域內(nèi)形成規(guī)定的夾緊表面壓力分布。在兩個結(jié)構(gòu)體之間插入墊片、利用連接構(gòu)件來連接兩個而對其接合面進(jìn)行密封的 情況下，開口部的周圍區(qū)域的夾緊載荷由于連接構(gòu)件的位置、結(jié)構(gòu)體的剛性的影響，根據(jù)位 置不同而成為不同的值，但是，例如，可以從結(jié)構(gòu)力學(xué)分析上述影響而確定凸緣部分的寬 度，使得在開口部的周圍區(qū)域獲得最佳夾緊表面壓力分布。在這種情況下，使用了有限元法等的計算機(jī)分析也是有效的方法。此外，本發(fā)明的金屬襯墊的另一實施方式是一種金屬襯墊，其在上述墊圈部的上 述折回部分的內(nèi)部還具備芯構(gòu)件。在此，作為芯構(gòu)件例如可以使用具有圓形的截面形狀的芯構(gòu)件，也可以使用具有 矩形截面形狀的芯構(gòu)件，可以使用具有其它任意的截面形狀的芯構(gòu)件。另外，作為芯構(gòu)件的 材料可以使用包括不銹鋼、碳素鋼、鋁、銅、耐熱合金在內(nèi)的所有金屬材料。在本實施方式中，在折回部分的內(nèi)部具備芯構(gòu)件，因此在墊圈的折回部分還能夠 可靠地承受夾緊載荷。另外，在芯構(gòu)件具有較大的彈性的情況下，假設(shè)即使產(chǎn)生比較大的變 形，也能夠保持密封性。
此外，本發(fā)明的金屬襯墊的另一實施方式是一種金屬襯墊，其中，上述墊圈部由與 上述主體不同的構(gòu)件構(gòu)成。在本實施方式中，墊圈部由與主體不同的構(gòu)件構(gòu)成，因此材料、形狀的自由度增 力口，根據(jù)墊圈部和主體的組合，能夠在寬度較寬的條件下，獲得最佳夾緊表面壓力分布。另 夕卜，在墊圈部由與主體不同的構(gòu)件構(gòu)成的情況下，原則上能夠在主體的兩面?zhèn)仍O(shè)置凸緣部 分，因此能夠?qū)擅鎮(zhèn)鹊耐咕壊糠值膶挾冗M(jìn)行調(diào)整而更多種且精細(xì)地調(diào)整夾緊表面壓力。此外，本發(fā)明的金屬襯墊的另一實施方式是一種金屬襯墊，在同一上述墊圈部上， 上述墊圈部的厚度不恒定，根據(jù)上述凸緣部分的寬度尺寸以及上述墊圈部的厚度尺寸的組 合，在上述開口部的周圍區(qū)域形成規(guī)定的夾緊表面壓力分布。在本實施方式中，不僅變更凸緣部分的寬度尺寸，還變更墊圈部的厚度尺寸，由此 能夠精細(xì)地調(diào)整凸緣部分的寬度尺寸以及墊圈部的厚度尺寸的組合、即能夠精細(xì)地調(diào)整墊 圈部的折回部分處的夾緊表面壓力和凸緣部分的夾緊表面壓力，因此能夠更有效地獲得開 口部的周圍區(qū)域的最佳夾緊表面壓力分布。此外，本發(fā)明的金屬襯墊的另一實施方式是一種金屬襯墊，在對具有多個氣缸的 內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋和氣缸體之間的接合面進(jìn)行密封的情況下，安裝于每個氣缸上的上述金屬 襯墊的上述凸緣部分的形狀不同。在本實施方式中，在將金屬襯墊用于對氣缸蓋與氣缸體之間的接合面進(jìn)行密封的 情況下，有時由于每個氣缸的夾緊載荷以及夾緊表面壓力不同，因此通過在每個氣缸使用 墊圈部的凸緣部分的形狀不同的金屬襯墊，從而能夠在氣缸蓋以及氣缸體整體中獲得最佳 夾緊表面壓力分布。發(fā)明的效果這樣，在本發(fā)明的墊片中，通過調(diào)整墊圈部的凸緣部分的寬度，能夠在初始組裝時 在開口部的周圍區(qū)域容易地獲得適當(dāng)?shù)膴A緊表面壓力，由于因蠕變特性等產(chǎn)生的夾緊表面 壓力分布隨時間的變化較少，因此能夠在穩(wěn)定的狀態(tài)下長期使用墊片。并且，通過墊圈部的凸緣部分能夠利用表面接觸來進(jìn)行密封，因此能夠增大有效 密封區(qū)域，從而能夠獲得適合于多種密封狀況的墊片結(jié)構(gòu)。^^ΡΒΙτκ^^Μ^^Bj^ (Description of the i 1 lustratedembodiment)以下，利用附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的金屬襯墊的實施方式。在此，在圖1 圖4中， (a)示出表示設(shè)有多個開口部6的金屬襯墊2的一部分的俯視圖，(b)以及(c)示出從(a) 示出的箭頭方向觀察的局部剖視圖。另外，圖1以及圖2示出安裝到設(shè)在金屬襯墊2上的多個開口部6中的配置在端部的開口部6上的墊圈8的形狀，圖3以及圖4示出安裝到設(shè) 在金屬襯墊2上的多個開口部6中的配置在中間位置(不是端部的位置)上的開口部6的 墊圈8的形狀。在下面的說明中，將附圖中的上側(cè)記載為上側(cè)，附圖中的下側(cè)記載為下側(cè)， 附圖中的右側(cè)記載為右側(cè)，附圖中的左側(cè)記載為左側(cè)。此外，本發(fā)明的金屬襯墊2能夠用于所有結(jié)構(gòu)體的接合面的密封，特別是，還能夠 對暴露在高溫、高壓環(huán)境下的密封發(fā)揮較高的密封性能。例如，能夠應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋 以及氣缸體之間的接合面的密封，特別是，在壓縮比較高的柴油發(fā)動機(jī)的情況下，被暴露在 更高的壓力下，因此使用本發(fā)明的金屬襯墊特別有效。關(guān)于圖1所示的實施方式的說明首先，利用圖1說明本發(fā)明的金屬襯墊的一個實施方式。金屬襯墊整體結(jié)構(gòu)的說明首先，利用圖1的(a)說明設(shè)有多個開口部6的金屬襯墊2的整體結(jié)構(gòu)。金屬襯 墊2具備大致平板狀的主體4和墊圈部8，在主體4上設(shè)有多個開口部6，在各個開口部6 上安裝有墊圈部8。該結(jié)構(gòu)在圖1 圖4所示的實施方式中全部相同，如后述那樣，在各圖 中墊圈部8的形狀、特別是墊圈部8的凸緣部分8b的形狀不同，但是對于其它形狀，原則上 相同。此外，作為設(shè)在主體4上的開口部6的截面形狀，可以具有包括圓形、矩形在內(nèi)的任 意的形狀。在本實施方式中，主體4和墊圈部8由不同的構(gòu)件構(gòu)成，在開口部6上，墊圈部8 被嵌入到主體4而形成一個金屬襯墊2。但是，并不限于此，也可以如后述的圖6所示的實 施方式那樣一體地形成主體4和墊圈部8。關(guān)于主體4的說明大致平板狀的主體4不需要完全是平板狀，還包括具有一些凹凸部分、彎曲部分 的情況。例如，也可以以包圍開口部6的方式設(shè)置凹凸部，由此形成彈簧形狀的密封機(jī)構(gòu)。另外，考慮主體4由一個構(gòu)件構(gòu)成的情況，也考慮主體4由多個構(gòu)件構(gòu)成的情況。 在由多個構(gòu)件構(gòu)成的情況下，例如，考慮層疊多個不同的層的層疊結(jié)構(gòu)，也考慮在芯材料的 外側(cè)具有涂層的結(jié)構(gòu)。作為構(gòu)成除了涂層材料以外的主體4的材料，可以使用包括不銹鋼、碳素鋼、鋁、 銅、耐熱合金在內(nèi)的所有金屬材料，可以根據(jù)使用壓力、使用溫度使用最佳材料。另外，作為涂層，可以涂覆包括橡膠、氟樹脂在內(nèi)的任意的有機(jī)、無機(jī)材料，還可以 涂覆二氧化鉬、鋁、不銹鋼等金屬粉。另外，可以將涂層直接涂覆到芯材料的金屬上，也可以 考慮涂覆到配置在芯材料的外側(cè)的外層的薄板上。在設(shè)置涂層的情況下，由于其彈性，即使 產(chǎn)生一些變形也能夠保持密封性。主體4的尺寸可以根據(jù)用途采用任意的值，例如，在用于氣缸蓋以及氣缸體之間 的接合面的密封的情況下，平面尺寸根據(jù)氣缸蓋以及氣缸體的尺寸確定，開口部6的尺寸 根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的燃燒室孔的尺寸確定。另外，主體4的厚度尺寸可以例示0. 3mm 1. 5mm，但 是并不限于此。另外，在各開口部6的周圍4處設(shè)有螺栓孔10，在所接合的結(jié)構(gòu)體(未圖示)之間插入該金屬襯墊2，將連接螺栓(未圖示)插入結(jié)構(gòu)體的螺栓孔及金屬襯墊2的螺栓孔10， 從而連接兩個結(jié)構(gòu)體。因而，通過該連接螺栓的緊固力，金屬襯墊2承受夾緊載荷。
關(guān)于墊圈部8的說明接著，利用圖1的(b)以及圖1的(C)所示的局部剖視圖詳細(xì)說明安裝到主體4的開口部6的墊圈部8的結(jié)構(gòu)。在此，圖1的(b)是從圖1的(a)的箭頭A觀察的局部剖 視圖，圖1的(c)是從圖1的(a)的箭頭B觀察的局部剖視圖。任一個剖視圖的基本結(jié)構(gòu)都相同，墊圈部8具有將薄板折回而形成的折回部分 8a、以及從該折回部分8a連續(xù)的薄板與主體4重疊的凸緣部分Sb。在圖1的(b)以及圖1 的(c)中，將從折回部分8a連續(xù)的薄板與主體4的表面重疊的區(qū)域表示為凸緣部分8b，將 其左側(cè)的區(qū)域表示為折回部分8a。另外，說明將墊圈部8安裝到主體4的方式，在通過折回薄板而產(chǎn)生的折回部分8a 的內(nèi)部空間插入大致平板狀的主體4，由此固定兩個構(gòu)件。另外，通過墊圈部8的折回部分 8a來形成包圍開口部6的形狀。此外，在圖1的(b)及圖1的(c)中，凸緣部分8b的寬度尺寸不同，但是基本結(jié)構(gòu) 相同。對于該凸緣部分8b的寬度尺寸的不同見后述。作為墊圈部8的材料，可以與主體4同樣地使用由包括不銹鋼、碳素鋼、鋁、銅、耐 熱合金在內(nèi)的所有金屬材料構(gòu)成的薄板，可以根據(jù)使用壓力、使用溫度使用最佳材料。另 夕卜，也可以與主體同樣地設(shè)置使用了任意的材料的涂層。另外，作為構(gòu)成墊圈部8的薄板的厚度尺寸可以例示0. Imm 0. 4mm，但是并不限 于此。關(guān)于墊圈部8的寬度尺寸的說明如圖1的(a)所示，在本實施方式中，墊圈部8的凸緣部分8b的寬度具有箭頭A所 示處那樣的較窄區(qū)域和箭頭B所示處那樣的較寬區(qū)域。在此，凸緣部分8b的寬度表示從墊 圈部8的折回部分8a連續(xù)的薄板與主體4重疊的“重疊量”。另外，如圖1的(b)以及圖1 的(c)所示，墊圈部8從主體4的表面向外側(cè)突出相當(dāng)于構(gòu)成墊圈部8的薄板的厚度的量， 因此在使用連接螺栓對金屬襯墊2施加夾緊載荷的情況下，在開口部6的周圍區(qū)域，主要由 墊圈部8、更詳細(xì)地說由折回部分8a的一部分和凸緣部分8b承受夾緊載荷。因而，在接受相同的夾緊載荷的情況下，在凸緣部分8b的寬度較寬、即重疊量較 大的情況下，該區(qū)域的夾緊表面壓力較小，凸緣部分8b的寬度較窄，即在重疊量較小的情 況下，該區(qū)域的夾緊表面壓力較大。關(guān)于圖1示出的墊圈部8的說明如圖1的(a)所示，在本實施方式中，示出安裝到設(shè)在主體4上的多個開口部6中 的位于端部的開口部6上的墊圈部8的形狀。在這種情況下，說明配置在示于圖1的(a) 的中央的開口部6的左右的連接螺栓(在圖1的(a)中僅圖示螺栓孔10)，對于在開口部6 的左側(cè)的上下的連接螺栓僅在其一側(cè)存在開口部6，對于在開口部6的右側(cè)的上下的連接 螺栓在其兩側(cè)存在開口部6。也就是說，配置于左側(cè)的連接螺栓對一個開口部6施加夾緊載 荷，配置于右側(cè)的連接螺栓對兩個開口部6施加夾緊載荷。因而，由配置于左側(cè)的連接螺栓 產(chǎn)生的夾緊載荷原則上是由配置于右側(cè)的連接螺栓產(chǎn)生的夾緊載荷的兩倍。如果，在一個墊圈部8中，在將其所有凸緣部分8b的寬度尺寸設(shè)為相同的情況下， 墊圈部8的左側(cè)區(qū)域(凸緣部分8b和彎曲部8a的一部分)所承受的夾緊表面壓力與墊圈 部8的右側(cè)區(qū)域(凸緣部分8b和彎曲部8a的一部分)所承受的夾緊表面壓力相比成為非常大的值。此外，施加到墊圈部8的各位置上的夾緊表面壓力不僅受到連接螺栓的位置的 影響，也受到結(jié)構(gòu)體的形狀、剛性的影響。特別是，在為了發(fā)揮充分的密封性而整體地施加 比較大的夾緊載荷的情況下，特別是在接近連接螺栓的區(qū)域內(nèi)，有可能施加過大的夾緊表 面壓力。為了應(yīng)對這些，在本實施方式中，在接近左側(cè)連接螺栓的配置位置的區(qū)域設(shè)置墊 圈部8的凸緣部分8b的寬度較寬的區(qū)域。由此，能夠防止產(chǎn)生過大的夾緊表面壓力，能夠 在開口部6的周圍區(qū)域形成最佳的夾緊表面壓力分布。在這種情況下，例如還能夠利用使 用了有限元法等的計算機(jī)結(jié)構(gòu)分析確定能夠形成最佳夾緊表面壓力分布的凸緣部分8b的 輪廓。另外，如從圖1的(a)的箭頭B觀察的局部剖視圖、即圖1的(c)所示，在本實施 方式中，墊圈部8的凸緣部分8b被設(shè)置在主體4的兩面?zhèn)?，且在主體4的兩面?zhèn)韧咕壊糠?8b具有相同的寬度尺寸。也就是說，凸緣部分8b的寬度以相同方式擴(kuò)寬。但是，并不限于 此，可以如圖2的(c)所示地在主體4的上下表面上凸緣部分8b的寬度尺寸不同，也可以 如圖6所示地僅在主體4的一個表面設(shè)置凸緣部分8b。此外，從圖1的(a)的箭頭A觀察的局部剖視圖、即圖1的(b)示出墊圈部8的凸 緣部分8b的寬度沒有擴(kuò)寬的區(qū)域的截面形狀。如上所述，在圖1中，示出安裝到設(shè)在金屬襯墊2上的多個開口部6中的配置在端 部上的開口部6的墊圈部8的一個實施方式，即使利用配置在金屬襯墊2的端部上的連接 螺栓來施加較大的夾緊加重，通過與其對應(yīng)地擴(kuò)寬墊圈部8的凸緣部分8b的寬度，由此能 夠在開口部6的周圍區(qū)域獲得適當(dāng)?shù)膴A緊表面壓力。另外，由蠕變特性等產(chǎn)生的夾緊表面壓力分布隨時間的變化較少，因此能夠在穩(wěn) 定的狀態(tài)下長期使用金屬襯墊。并且，通過墊圈部8的凸緣部分8b，能夠利用表面接觸進(jìn)行 密封，因此能夠增大有效密封區(qū)域，能夠獲得適合于多種密封狀況的金屬襯墊結(jié)構(gòu)。例如， 即使在所連接的結(jié)構(gòu)體的接合面不平行的情況下，也容易較大地形成有效密封面。另外，除了上述那樣對墊圈部8的凸緣部分8b的寬度尺寸進(jìn)行調(diào)整以外，也可以 通過調(diào)整墊圈部8的厚度，利用兩者的組合來更有效地調(diào)整夾緊表面壓力分布。在這種情 況下，對折回薄板而形成的墊圈部8的厚度尺寸進(jìn)行變更較為容易，由此能夠有效地調(diào)整 夾緊表面壓力。另外，在本實施方式中，如圖1的(b)以及圖1的(c)所示，該折回部分8a的內(nèi)部 為空心，但是如圖5的(a)以及圖5的(b)所示，可以在折回部分8a的內(nèi)部具備芯構(gòu)件12。 在這種情況下，能夠通過使芯構(gòu)件12變形來變更墊圈部8的厚度尺寸。另外，在圖1的(b)以及圖1的(c)中，主體4由一個構(gòu)件構(gòu)成，但是并不限于此， 如圖1的(d)所示，還可以使用多個構(gòu)件層疊的結(jié)構(gòu)的主體4。圖4的(d)與圖1的(c)同 樣地是從圖1的(a)的箭頭B觀察的剖視圖，示出在芯構(gòu)件4a的兩側(cè)層疊了外層構(gòu)件4b 和外層構(gòu)件4c的情況。其中，主體4并不限于三層結(jié)構(gòu)，可以由任意數(shù)量的層構(gòu)成。并且，在用于對內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋與氣缸體之間的接合面進(jìn)行密封的情況下，有時 由于施加于每個氣缸的夾緊載荷以及夾緊表面壓力不同，因此還考慮使用對每個氣缸使用 墊圈部8的凸緣部分8b的形狀不同的金屬襯墊2。例如，如果是四缸的內(nèi)燃機(jī)，則考慮安裝 到氣缸#1 氣缸#4的金屬襯墊4的墊圈部8的凸緣部分8b的形狀分別不同的情況。
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關(guān)于墊圈部8的其它實施方式的說明接著，利用圖2 圖4說明本發(fā)明的金屬襯墊2的墊圈部8的其它實施方式。對圖2所示的實施方式的說明首先，利用圖2說明安裝到設(shè)在金屬襯墊2上的多個開口部6中的配置在端部的 開口部6的墊圈部8的其它實施方式。在本實施方式與圖1示出的實施方式之間，墊圈部 8的凸緣部分8b的形狀不同，其它結(jié)構(gòu)相同。因而，在下面的說明中，僅說明不同點。如圖2的(a)所示，在本實施方式中，與圖1所示的實施方式同樣地，墊圈部6的 左側(cè)區(qū)域的凸緣部分8b的寬度較寬，但是相對于在圖1中一部分的寬度較寬，在本實施方 式中，左側(cè)的整個區(qū)域中凸緣部分8b的寬度形成得較寬。另一方面，如從圖2的(a)的箭 頭B觀察的局部剖視圖、即圖2的(c)所示，上表面?zhèn)鹊耐咕壊糠?b較寬，但是下表面?zhèn)鹊?凸緣部分8b’不寬。關(guān)于本實施方式那樣的結(jié)構(gòu)，例如，在對內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋和氣缸體進(jìn)行接合的情 況下，考慮降低強(qiáng)度較弱的氣缸蓋側(cè)(上側(cè))的夾緊表面壓力、提高強(qiáng)度較強(qiáng)的氣缸體側(cè) (下側(cè))的夾緊表面壓力來確保密封性。另外，在圖1所示的實施方式中，附圖右側(cè)的凸緣部分8b的寬度不寬，但是在本實 施方式中，如圖2的(a)所示，在配置有連接螺栓的位置的附近位置具有凸緣部分8b的寬 度較寬的區(qū)域。如從圖2的(a)的箭頭C觀察的局部剖視圖、即圖2的(d)所示，在該區(qū)域 中上表面?zhèn)群拖卤砻鎮(zhèn)鹊膶挾韧瑯佣驾^寬。此外，圖2的(b)是從圖2的(a)的箭頭A觀 察的局部剖視圖，表示凸緣部分8b的寬度不寬的區(qū)域的截面形狀。如上所述，在本實施方式中，與上述實施方式同樣地，在開口部6的周圍區(qū)域能夠 得到最佳夾緊表面壓力。另外，在圖2的(b) 圖2的(d)中，主體4由一個構(gòu)件構(gòu)成，但是并不限于此，如 圖2的(e)所示，也可以使用層疊有多個構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的主體4。圖2的(e)與圖2的(d)同 樣地是從圖2的(a)的箭頭C觀察的剖視圖，表示在芯構(gòu)件4a的兩側(cè)層疊了外層構(gòu)件4b 和外層構(gòu)件4c的情況。其中，主體4并不限于三層結(jié)構(gòu)，能夠由任意數(shù)量的層構(gòu)成。關(guān)于圖3所示的實施方式的說明接著，利用圖3說明安裝到設(shè)在金屬襯墊2上的多個開口部6中的配置在中間位 置(不是端部的位置)上的開口部6的墊圈部8的一個實施方式。此外，在本實施方式與 圖1示出的實施方式之間，墊圈部8的凸緣部分8b的形狀不同，其它結(jié)構(gòu)相同。因而，在下 面的說明中，僅說明不同點。在本實施方式中，在配置有連接螺栓的位置附近的四處局部設(shè)置有墊圈部8的凸 緣部分8b的寬度較寬的區(qū)域。由此，在連接螺栓的夾緊力的影響較強(qiáng)的區(qū)域不會產(chǎn)生過大 的夾緊表面壓力，能夠獲得適當(dāng)?shù)膴A緊壓力分布。在此，從圖3的(a)的箭頭A觀察的局部剖視圖、即圖3的(b)表示墊圈部8的凸 緣部分8b的寬度尺寸不寬的區(qū)域的截面形狀。另外，從圖3的(a)的箭頭B觀察的局部剖 視圖、即圖3的(c)表示墊圈部8的凸緣部分8b的寬度尺寸較寬的區(qū)域的截面形狀。另外，在圖3的(b)以及圖3的(c)中，主體4由一個構(gòu)件構(gòu)成，但是并不限于此， 還可以如圖3的(d)所示地使用層疊有多個構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的主體4。圖3的(d)與圖3的(c) 同樣地是從圖3的(a)的箭頭B觀察的剖視圖，表示在芯構(gòu)件4a的兩側(cè)層疊了外層構(gòu)件4b和外層構(gòu)件4c的情況。其中，主體4并不限于三層結(jié)構(gòu)，可以由任意數(shù)量的層構(gòu)成。關(guān)于圖4所示的實施方式的說明接著，利用圖4說明安裝到設(shè)在金屬襯墊2上的多個開口部6中的配置在中間位 置(不是端部的位置)上的開口部6的墊圈部8的其它實施方式。此外，在本實施方式與 圖3示出的實施方式之間，墊圈部8的凸緣部分8b的形狀不同，其它結(jié)構(gòu)相同。因而，在下 面的說明中，僅說明不同點。在圖3所示的實施方式中，局部地設(shè)有墊圈部8的凸緣部分8b的寬度較寬的區(qū) 域。也就是說，墊圈部8的凸緣部分8b的寬度尺寸不連續(xù)地發(fā)生變化，但是，在本實施方式 中，如圖4的(a)所示，墊圈部8的凸緣部分8b的寬度尺寸連續(xù)地發(fā)生變化，墊圈部8的凸 緣部分8b具有連續(xù)的平滑的外形。通過這種墊圈部8的凸緣部分8b的寬度尺寸的連續(xù)變 化，能夠形成更加精細(xì)的、適當(dāng)?shù)膴A緊壓力分布。在這種情況下，例如，還可以利用使用了有 限元法等的計算機(jī)結(jié)構(gòu)分析確定能夠形成最佳夾緊表面壓力分布的凸緣部分8b的輪廓。在此，從圖4的(a)的箭頭A觀察的局部剖視圖、即圖4的(b)表示墊圈部8的凸 緣部分8b的寬度尺寸最窄的區(qū)域的截面形狀。另外，從圖4的(a)的箭頭B觀察的局部剖 視圖、即圖4的(c)表示墊圈部8的凸緣部分8b的寬度尺寸最寬的區(qū)域的截面形狀。另外，在圖4的(b)以及圖4的(c)中，主體4由一個構(gòu)件構(gòu)成，但是并不限于此， 如圖4的(d)所示，還可以使用層疊有多個構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的主體4。圖4的(d)與圖4的(c) 同樣地是從圖4的(a)的箭頭B觀察的剖視圖，表示在芯構(gòu)件4a的兩側(cè)層疊了外層構(gòu)件4b 和外層構(gòu)件4c的情況。其中，主體4并不限于三層結(jié)構(gòu)，能夠由任意數(shù)量的層構(gòu)成。關(guān)于本發(fā)明的金屬襯墊的其它實施方式的說明關(guān)于圖5所示的實施方式的說明圖5是表示墊圈部8的周圍的結(jié)構(gòu)的局部剖視圖，表示在墊圈部8的折回部分8a 的內(nèi)部空間具備芯構(gòu)件12的實施方式。圖5的(a)表示具備具有圓形的截面形狀的芯構(gòu) 件12的墊圈部8，圖5的(b)表示具備具有矩形截面的截面形狀的芯構(gòu)件12的墊圈部8。 這些芯構(gòu)件12可以根據(jù)用途、使用條件選擇最佳截面形狀的芯構(gòu)件12。在本實施方式的墊 圈部8中，利用芯構(gòu)件12的強(qiáng)度能夠承受更大的夾緊載荷。另外，如上所述，例如，能夠通過使芯構(gòu)件12變形來使墊圈部8的厚度發(fā)生變化， 組合墊圈部8的凸緣部分8b的寬度尺寸的變化以及墊圈部8的厚度尺寸的變化，從而形成 最佳夾緊表面壓力分布。關(guān)于圖6所示的實施方式的說明圖6是表示包括主體4和墊圈部8的金屬襯墊2的結(jié)構(gòu)的剖視圖，在本實施方式 中，墊圈部8與主體4 一體地形成。首先，說明圖6的(a)所示的實施方式，主體4具有在芯構(gòu)件4a的兩側(cè)層疊有外 層構(gòu)件4b以及外層構(gòu)件4c的三層結(jié)構(gòu)。并且，下側(cè)的外層構(gòu)件4b超過芯構(gòu)件4a地延伸， 外層構(gòu)件4b折回而形成折回部8a，并且外層構(gòu)件4b與主體4的外層構(gòu)件4c重疊而形成 凸緣部分8b。因而，在本實施方式中，上側(cè)具有凸緣部分8b，但是下側(cè)不具有凸緣部分8b。 但是，上側(cè)的凸緣部分8b的寬度尺寸能夠與圖1 圖4所示的實施方式同樣地以任意的方 式進(jìn)行改變。另一方面，在圖6的(b)示出的實施方式中，主體4具有在芯構(gòu)件4a的下表面層疊有外層構(gòu)件4b的兩層結(jié)構(gòu)。并且，下側(cè)的外層構(gòu)件4b超過芯構(gòu)件4a地延伸，外層構(gòu)件4b 折回而形成折回部8a，并且外層構(gòu)件4b與主體4的芯構(gòu)件4a重疊而形成凸緣部分8b。在 本實施方式中，也與上述情況同樣地，上側(cè)具有凸緣部分8b，但是下側(cè)不具有凸緣部分8b。 但是，上側(cè)的凸緣部分8b的寬度尺寸能夠與圖1 圖4所示的實施方式同樣地以任意的方 式進(jìn)行改變。其它實施方式本發(fā)明的金屬襯墊的實施方式并不限于上述實施方式，其它各種實施方式被包括 在本發(fā)明中。
附圖標(biāo)記說明
2 金屬襯墊；4 主體；4a 芯構(gòu)件；4b 外層構(gòu)件；4c 外層構(gòu)件；6 開口部；8 墊圈部； 8a 折回部分；8b、8b，凸緣部分；10 螺栓孔；12 芯構(gòu)件。
權(quán)利要求
一種金屬襯墊，其包括主體，其大致呈平板狀，設(shè)有開口部；墊圈部，其具有將薄板折回而形成的折回部分，并通過該折回部分包圍上述開口部，其中，在上述墊圈部上形成有凸緣部分，該凸緣部分是從上述折回部分連續(xù)的上述薄板與上述主體重疊的部分，在同一上述墊圈部上上述凸緣部分的寬度不恒定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬襯墊，其中，在兩個結(jié)構(gòu)體之間插入上述金屬襯墊并利用連接構(gòu)件連接上述兩個結(jié)構(gòu)體而密封上 述兩個結(jié)構(gòu)體的接合面的情況下，根據(jù)上述連接構(gòu)件的位置以及上述結(jié)構(gòu)體的剛性確定上述凸緣部的寬度，以在上述開 口部的周圍區(qū)域形成規(guī)定的夾緊表面壓力分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金屬襯墊，其中， 在上述墊圈部的上述折回部分的內(nèi)部具備芯構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項所述的金屬襯墊，其中， 上述墊圈部由與上述主體不同的構(gòu)件構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中的任一項所述的金屬襯墊，其中， 在同一上述墊圈部上，上述墊圈部的厚度不恒定，通過組合上述凸緣部分的寬度尺寸以及上述墊圈部的厚度尺寸，在上述開口部的周圍 區(qū)域形成規(guī)定的夾緊表面壓力分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任一項所述的金屬襯墊，其中，在對具有多個氣缸的內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋和氣缸體之間的接合面進(jìn)行密封的情況下，安裝 于每個氣缸的上述金屬襯墊的上述凸緣部分的形狀不同。
全文摘要
本發(fā)明提供一種金屬襯墊，該金屬襯墊(2)在初始安裝時為了能夠容易地獲得最佳夾緊表面壓力分布且即使長期使用也能夠保持穩(wěn)定的最佳夾緊表面壓力分布，具備主體(4)和墊圈部(8)，上述主體(4)設(shè)置有開口部(6)，大致呈平板狀，上述墊圈部(8)具有折疊薄板而形成的折回部分(8a)且利用折回部分(8a)包圍開口部(6)，其中，在墊圈部(8)上形成有凸緣部分(8b)，該凸緣部分(8b)是從折回部分(8a)連續(xù)的薄板與主體(4)重疊的部分，在同一墊圈部(8)上凸緣部分(8b)的寬度不恒定。
文檔編號F16J15/08GK101809340SQ20088010273
公開日2010年8月18日 申請日期2008年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月10日
發(fā)明者小平仁, 熊谷進(jìn)吾, 相澤收, 藥師寺正人 申請人:愛爾鈴克鈴爾丸三公司