專利名稱：金屬密封墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于多氣缸發(fā)動機中相對裝配面之間進行密封的金屬密封墊，該金屬密封墊由沿孔形成波紋的一對波紋基板和夾在兩基板間的中間板構(gòu)成。
在現(xiàn)有技術(shù)中，鋁制汽缸蓋和汽缸體等的發(fā)動機結(jié)構(gòu)部件，其重量雖然輕，但由于其剛度低，在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，兩者間的相對變位有增大的傾向，所以，兩結(jié)構(gòu)部件相對面之間密封的金屬密封墊由彈性金屬板制成，該彈性金屬板上在與汽缸燃燒室、水、油等通路的貫通孔周圍附近形成有波紋。
現(xiàn)有公知的金屬密封墊是由一對波紋基板和夾在該對波紋基板間的中間板構(gòu)成的，該對波紋基板由形成有波紋的彈性金屬板制成。當把金屬密封墊緊固地挾在汽缸蓋和汽缸體的相對面之間并壓縮成全屈狀態(tài)時，該對波紋基板的各波紋受壓變形，因其變形時的反作用，使兩相對面間的波紋基板和中間板在波紋及其附近處相互強力壓接，從而阻止了通過貫通孔的流體從相對面間漏出，起到密封的作用。中間板備有補償部，在緊固金屬密封墊時，該補償部具有限制二片波紋基板變形的限位功能和吸收兩相對面間間隙不勻整的吸收功能。
上述那樣的金屬密封墊是公知技術(shù)，例如，在日本專利公報特開昭62-155374號中，揭示了一種在中間板上設(shè)有墊圈的金屬密封墊。在日本專利公報特開昭64-65367號中，揭示了一種在中間板上形成臺階形狀(以下稱為臺階)并設(shè)有墊圈的金屬密封墊。在日本專利公報特開昭63-293363號中，揭示了一種在疊層狀中間板之間夾設(shè)襯墊并形成臺階的金屬密封墊。另外，在日本專利公報實開平4-66457號中，揭示了一種金屬密封墊，在該金屬密封墊的疊層狀中間板的一方金屬板上形成臺階，在另一方金屬板上由折疊部形成臺階。
上述的金屬密封墊，是通過板金加工形成中間板上的臺階的。板金加工中，要形成任意高度的臺階或在孔周圍形成完全一樣高度的臺階，在技術(shù)上是很困難的。此外，當形成墊圈型的金屬密封墊緊固在汽缸體與汽缸蓋之間并壓縮為全屈狀態(tài)下，發(fā)動機持續(xù)驅(qū)動時，形成墊圈的臺階部、折疊部由于在有殘留應(yīng)力狀態(tài)下受到反復(fù)作用的彎曲應(yīng)力，所以在墊圈處易產(chǎn)生龜裂或塑性變形。另外，在用二片或二片以上的金屬板疊層形成中間板的情況下，或夾有襯墊的情況下，已經(jīng)由二片金屬板構(gòu)成的波紋基板本身也成為產(chǎn)生上述問題的原因。在疊層金屬板的層間易形成間隙，通過金屬密封墊上貫通孔的燃燒氣體等的流體容易通過該間隙漏到金屬密封墊的外部。為了防止流體泄漏，曾考慮過在金屬密封墊的金屬板上涂敷橡膠或樹脂、填補疊層金屬板間的間隙的方案，但該方案的缺點是，隨著橡膠或樹脂層的老化，固定汽缸蓋與汽缸體的螺栓的緊固力也漸漸變小，使密封性能降低。
在中間板上形成墊圈的情況下，為了防止密封性能降低及發(fā)生上述的龜裂現(xiàn)象，就要受不能實施加工程度嚴格的彎折加工的制約；而且臺階的設(shè)定和板厚不能無關(guān)系的自由設(shè)定；用于發(fā)動機時，還受壓縮比和密封墊總板厚的制約，因此，中間板的板厚的設(shè)定也受到制約。
此外，疊層的金屬板片數(shù)或附屬部件增加時，必須對每個部件進行設(shè)計、制造和質(zhì)量管理，總體上提高了成本。
現(xiàn)有的金屬密封墊，為了在燃燒室孔的周緣得到補償部，使補償部具有限制二片波紋基板的波紋變形即防止全壓縮功能和吸收緊固時相對面的不勻整的吸收功能，基本上需要二片中間板?；蛘撸褂靡r墊等的其它部件、或在構(gòu)成中間板的金屬板的一部分上形成折疊部來形成補償部。為此，與上述同樣地，在補償部存在應(yīng)力、密封等問題，在制造方面也增加工序，還需要質(zhì)量管理，其結(jié)果使成本提高。
本申請人在日本專利公報特開平8-100859號中提出了一種金屬密封墊，該金屬密封墊改進了中間板的補償部。如圖23所示，該金屬密封墊的夾設(shè)在波紋基板51、52間的中間板60是板厚大于波紋基板51、52板厚的金屬板，在中間板60上形成臺階63和臺階64。臺階63形成在從波紋基板51、52的各波紋53、54靠孔內(nèi)側(cè)的區(qū)域，并朝向一方波紋基板51，其高度低于波紋53；臺階64形成在比臺階63更靠孔內(nèi)側(cè)的區(qū)域，并朝向另一方波紋基板52，其高度大于臺階63的高度但小于臺階63與波紋54的高度之和。兩臺階間的環(huán)形部成為一方波紋基板51的限位部即補償部65，從臺階64靠近孔A側(cè)的環(huán)形部成為另一方波紋基板52的補償部66。
該金屬密封墊不用其它的部件，不形成折疊部，在容許的范圍內(nèi)能得到任意厚度的補償部65、66，所以，面壓平衡良好，減少波紋基板51、52的應(yīng)力變化和作用在補償部65、66上的彎曲應(yīng)力，可防止波紋53、54的破損和補償部65、66的破損，防止密封效果的降低而發(fā)揮穩(wěn)定的密封效果。另外，形成在中間板60上的兩補償部65、66起到保護波紋53、54的密封效果，同時，防止波紋53、54的全壓縮而保護波紋，而且，在沿燃燒室孔A或燃燒氣體孔的各區(qū)域，通過變更兩補償部65、66的形狀或斷續(xù)地形成兩補償部65、66，并根據(jù)孔間及螺栓的位置關(guān)系把兩補償部形成為最適宜的狀態(tài)。
另外，為了實現(xiàn)上述提出的金屬密封墊的目的，本申請人進一步對中間板和各波紋基板的相互構(gòu)造作了研究，開發(fā)了不需要其它的部件、不形成應(yīng)力狀態(tài)不良的折疊部、能改善貫通孔周圍的密封性能、減少波紋基板應(yīng)力變化、防止波紋破損和密封性能降低、具有穩(wěn)定密封效果并且成本低的金屬密封板。
本發(fā)明的主要目的是提供一種減少上述各波紋基板的應(yīng)力變化，防止主波紋的破損，阻止燃燒氣體等流體在貫通孔周圍從中間板或波紋基板的疊層金屬板之間漏出，具有穩(wěn)定的密封效果并且成本低的金屬密封墊。該金屬密封墊備有一對波紋基板和中間板，形成在中間板上的波紋成為第1波紋基板的限位部(補償部)，具有對第1波紋基極限位的功能。在第2波紋基板上形成與上述波紋對應(yīng)的副波紋。
本發(fā)明的金屬密封墊，具有第1、第2波紋基板和中間板；該第1、第2波紋基板分別由沿并列孔形成有主波紋的彈性金屬板構(gòu)成；該中間板夾設(shè)在主波紋相對配置著的上述第1、第2波紋基板之間且板厚大于第1、第2波紋基板的板厚；其特征在于，在上述中間板上形成有波紋，該波紋形成在主波紋的內(nèi)側(cè)區(qū)域并向著第1波紋基板凸出，其高度小于主波紋的高度；在上述第2波紋基板上形成有副波紋，該副波紋的凸部與中間板的上述波紋的凹部重合。
本發(fā)明的金屬密封墊，在上述中間板的形成有波紋一側(cè)的至少一面上，在緊固前的自由狀態(tài)時，上述中間板與上述第1、第2波紋基板之間留有間隙地對置著，但當用螺栓等將汽缸蓋與汽缸體緊固在一起時，被挾持在兩者間的第1、第2波紋基板隨著上述主波紋的變形而與中間板相接，由中間板上的波紋防止波紋基板上的主波紋被全壓縮，中間板上的波紋形成為吸收中間板與第1波紋基板之間間隙不勻整的限位部(補償部)。
即，上述中間板的補償部相接后，第1波紋基板的主波紋的變位量被限制，防止了主波紋的全壓縮；上述主波紋的彈性作用尚存，發(fā)揮吸收汽缸蓋和汽缸體的相對面間的不勻整的吸收功能。相對于中間板主表面的中間板的波紋高度，小于第1波紋基板的主波紋的高度，所以，構(gòu)成上述補償部的波紋的剛性高，即使因上述緊固而變形也不會損壞補償部的功能。
另外，形成在上述第2波紋基板上的副波紋的凸部與中間板的上述波紋的凹部重合，所以，在上述全屈狀態(tài)時，中間板與第2波紋基板之間的間隙被充分吸收，使密封性能提高。另外，可將形成在第2波紋基板上的主波紋和副波紋的高度做得比較低且等高。這種情況下，第2波紋基板的副波紋在壓縮狀態(tài)時，相對于中間板波紋的凹凸嵌合能順利地進行。
另外，在中間板的較第2波紋基板的主波紋靠內(nèi)側(cè)區(qū)域的不同半徑位置上，分別形成朝向第2波紋基板且高度小于主波紋高度的第2波紋；在第1波紋基板上，形成另外的副波紋，在緊固時的全屈狀態(tài)，該副波紋的凸部與中間板的第2波紋的凹部重合。
根據(jù)本發(fā)明的金屬密封墊，上述中間板的波紋成為防止第1波紋基板全壓縮的第1補償部，中間板上的另一波紋作為防止第2波紋基板全壓縮的第2補償部。另外，當在第2波紋基板的主波紋外側(cè)的區(qū)域也形成副波紋的情況下，當相鄰孔間的距離大時，相鄰的上述副波紋不會合，但當相鄰孔間的距離小時，上述副波紋構(gòu)成的限位部在孔間區(qū)域會合而形成共同的限位部。
因此，中間板的各面上分別對應(yīng)的波紋構(gòu)成各補償部，上述各波紋基板與各補償部相接后其變位量受到限制，不使主波紋變形到被完全壓縮的壓壞程度，其作為主波紋的彈性作用尚存，具有吸收汽缸蓋和汽缸體相對面間的不勻整的吸收功能。
由于構(gòu)成第1、第2補償部的波紋相對于中間板主表面的高度小于上述主波紋的高度，所以，構(gòu)成兩補償部的波紋的剛性高，即使兩補償部在緊固時變形也不會喪失兩補償部的功能。在金屬密封墊的緊固時，由于第2波紋基板的副波紋的凸部與中間板波紋的凹部重合，所以，能確保中間板對波紋基板的補償功能，并能在中間板的兩面確保中間板的波紋與波紋基板的副波紋的凹凸部嵌合的密封功能。
另外，在中間板的較波紋基板的主波紋靠內(nèi)側(cè)區(qū)域的不同半徑位置上，形成朝向波紋基板且高度小于主波紋高度的波紋時，中間板的兩波紋的高度可做成同樣高。用于第1波紋基板的第1補償部相對于中間板的一側(cè)平面的高度，與用于第2波紋基板的第2補償部相對于中間板的另一側(cè)平面的高度相同。因此，可以認為上述各補償部對各波紋基板的作用與波紋的凹凸嵌合形成的密封功能相同。這時，兩波紋基板的隨壓縮而產(chǎn)生的應(yīng)力狀態(tài)的平衡良好，應(yīng)力負擔不會偏向任何一方波紋基板。
另外，在金屬密封墊的緊固時，為形成上述補償部而設(shè)置的波紋部分上，即使不能避免產(chǎn)生彎曲應(yīng)力狀態(tài)，由于上述波紋本身約束中間板的變形，中間板的各補償部的變形量與上述第1波紋基板的主波紋被壓壞時的變形量相比，其變形量要小得多，所以，能保持中間板和補償部的功能。
本發(fā)明的金屬密封墊中，由于中間板的板厚t1為各波紋基板板厚t2的2倍以上(t1/t2≥2)，約2～4倍(t1/t2≥2～4)，在中間板上沿著上述波紋形成高度小于上述波紋高度的限位部，所以，通過防止主波紋的過壓縮而能防止主波紋的塑性變形及龜裂的產(chǎn)生，而且上述限位部阻止燃燒氣體向主波紋一側(cè)流入，保護主波紋不受高溫氣體等的腐蝕，防止主波紋的功能的降低。
上述限位部的高度，做成在孔間區(qū)域高，在孔間以外的區(qū)域低；或者做成在孔間區(qū)域和垂直于通過各孔中心的中心軸線且通過孔中心的軸線上的區(qū)域高，在其以外的區(qū)域低。另外，在高度高的區(qū)域與高度低的區(qū)域之間的過渡區(qū)域，上述限位部的高度以平滑曲面形式變化?；蛘撸厣鲜隹讛嗬m(xù)地形成上述限位部。另外，中間板是用比第1、第2波紋基板軟的金屬制成的。
本發(fā)明的金屬密封墊只用一對波紋基板和一片中間板構(gòu)成，所以可減少零件的數(shù)目，減少加工工序，只有加工這樣簡單的波紋加工形狀，不僅可大幅度地降低制造成本，而且可提高部件的加工精度，降低累積誤差，限位部的高度控制容易，因?qū)娱g數(shù)減少而提高密封性能，是具有可靠性的產(chǎn)品。
形成在中間板上的上述限位部，也可以設(shè)在密封墊組裝時的汽缸蓋一側(cè)、汽缸體一側(cè)或兩側(cè)。
另外，上述限位部的高度，可以在中間板上形成為均等的高度，但根據(jù)情況也可以視沿孔周圍的區(qū)域情形而使其具有不同的高度，或者對應(yīng)于發(fā)動機的變形、例如汽缸蓋與汽缸體或汽缸蓋與排氣歧管之間的裝配面的變形、運轉(zhuǎn)時的熱、爆發(fā)等引起的變形而使其具有不同的高度。
另外，上述的限位部也可以沿孔連續(xù)地形成或沿孔部分地或斷續(xù)地形成。上述限位部的形狀可以是環(huán)形凸部、圓弧形凸部、圓形凸部等。
本發(fā)明的金屬密封墊，在中間板上形成限位部而無須采用襯墊等其它部件，不必制作其它部件，也不需要對中間板進行組裝或固定等，能降低成本。另外，由于在中間板上形成上述的限位部，可以避免在組裝或固定等作業(yè)不完善時所出現(xiàn)的問題。
本發(fā)明的金屬密封墊，在中間板上形成限位部而不需形成折疊部，另外，在上述波紋基板的孔側(cè)端緣也不設(shè)折疊部，所以，不需要形成折疊部的制造工序，也就不需要采取防止折疊部上產(chǎn)生龜裂的措施，從而可降低成本。
本發(fā)明的金屬密封墊，通過設(shè)置上述的波紋，可以任意地設(shè)定從中間板的表面凸起的上述作為限位部的補償部的高度，所以，也可以適宜地變更對于兩波紋基板的對向安裝面的面壓平衡。另外，由于可以根據(jù)波紋基板特性不同等狀況，設(shè)定波紋基板的應(yīng)力變化和作用在補償部上的彎曲應(yīng)力，其結(jié)果，可以防止波紋基板的主波紋的損壞及補償部的損壞，從而防止密封效果的降低，發(fā)揮穩(wěn)定的密封效果。
本發(fā)明的金屬密封墊，當在中間板的兩面分別形成相同高度的波紋并作為對波紋基板的限位部時，用于第1波紋基板的第1補償部相對于中間板的一側(cè)平面的高度與用于第2波紋基板的第2補償部相對于中間板的另一側(cè)平面的高度相同，可以認為兩補償部對上述力學(xué)特性相同的各波紋基板的作用沒有差異。這時，兩波紋基板隨著壓縮的應(yīng)力狀態(tài)平衡良好，其結(jié)果，波紋基板的應(yīng)力變化和作用在中間板補償部上的彎曲應(yīng)力不會只偏向于一方的波紋基板和補償部，而使它們均等地負擔，這樣，可防止波紋基板主波紋的塑性變形及破損，防止補償部的破損和密封效果的降低，能發(fā)揮的穩(wěn)定的密封效果。
圖1是本發(fā)明金屬密封墊的局部平面圖。
圖2是本發(fā)明金屬密封墊的第1實施例，表示沿圖1中I-I線的放大剖面圖。圖3是本發(fā)明金屬密封墊的第1實施例，是表示變更了圖2的下側(cè)波紋基板形狀的實施例的剖面圖。
圖4是說明波紋基板和中間板的分解圖。
圖5是表示本發(fā)明金屬密封墊第2實施例的剖面圖。
圖6是表示本發(fā)明金屬密封墊第3實施例的平面圖。
圖7是沿圖6中K-K線的剖面圖。
圖8是沿圖6中L-L線的剖面圖。
圖9是表示本發(fā)明金屬密封墊第4實施例的平面圖。
圖10是沿圖9中N-N線的剖面圖。
圖11是沿圖9中M-M線的剖面圖。
圖12是表示本發(fā)明金屬密封墊第5實施例的平面圖。
圖13是沿圖12中Q-Q線的剖面圖。
圖14是沿圖12中P-P線的剖面圖。
圖15是表示本發(fā)明金屬密封墊第6實施例的說明圖。
圖16是表示本發(fā)明金屬密封墊第7實施例的平面17是沿圖16中R-R線的剖面圖。
圖18是沿圖16中S-S線的剖面圖。
圖19是沿圖16中T-T線的剖面圖。
圖20是表示圖16所示金屬密封墊的中間板的平面圖。
圖21是沿圖20中U-U線的剖面圖。
圖22是沿圖20中V-V線的剖面圖。
圖23是表示現(xiàn)有技術(shù)的金屬密封墊的剖面圖。
下面，參照
本發(fā)明金屬密封墊的實施例。該金屬密封墊例如被挾持在汽缸蓋與汽缸體之間或汽缸蓋與排氣歧管之間，使其對相向的裝配面間進行密封。在該金屬密封墊上形成有與汽缸體上的燃燒室對應(yīng)的汽缸孔即燃燒室孔，或者形成有與排氣歧管的排氣通道對應(yīng)的燃燒氣體孔。該金屬密封墊上形成有并列的若干個孔，能適用于4氣缸、6氣缸等多氣缸發(fā)動機。在表示以下說明的各實施例的圖中，對于相同的構(gòu)造及具有相同功能的零件和部分，都標以相同的附圖標記，并省略其重復(fù)說明。
先參照圖1及圖2，說明本發(fā)明金屬密封墊的第1實施例。本實施例的金屬密封墊上，在燃燒室孔(以下稱為孔)A的周圍，除了螺栓孔B外，還形成有水孔、油孔等各種孔。
該金屬密封墊是由波紋基板1、2和中間板10疊置而成的疊層型密封板。波紋基板1、2由2片同樣厚的彈性金屬板構(gòu)成；中間板10的厚度大于波紋基板1、2的板厚并夾在兩波紋基板1、2之間。在波紋基板1、2和中間板10上，于同一位置形成孔A、也是在基本上同樣的位置穿設(shè)著各種孔。沿著波紋基板1、2的孔A形成與孔A略同心且圍成環(huán)形的、斷面凸形的主波紋3、4。主波紋3、4在相對于中間板10的相同位置，其凸部彼此對向，在疊層挾著時，主波紋3、4與中間板的各表面11、12相接。但波紋基板2的主波紋4的高度和寬度都比波紋基板1的主波紋3小。
在中間板10上形成有圍著孔A的環(huán)形限位部，該環(huán)形限位部由波紋13構(gòu)成，該波紋13位于較與主波紋3、4相接的表面11、12更靠近孔A一側(cè)的區(qū)域，其向著波紋基板1凸起的高度E低于波紋3的高度H并且小于中間板10的厚度D。由于波紋13是通過板金加工在中間板10上形成的，所以，在中間板10的另一側(cè)表面12上形成了凹部14，該凹部14的深度F與上述高度E相同。其結(jié)果，中間板10的波紋13形成為波紋基板1的限位部即補償部15。在金屬密封墊緊固前的自由狀態(tài)，補償部15與波紋基板1之間形成間隙S。
波紋基板2的副波紋16的高度和寬度，與中間板10的波紋13的高度及寬度相同，把波紋基板1、2與中間板10緊固在一起時，波紋基板2的副波紋16的凸部17恰好與中間板10的凹部14重合。波紋基板2的主波紋4的高度和寬度可以與副波紋16的高度和寬度相同，但并不限于此。例如，為了發(fā)揮作為主波紋的密封功能以及更加有效地實現(xiàn)吸收對向面的不勻整的吸收功能，也可以如圖3所示，把波紋基板2的主波紋4做成為與基板1的主波紋3同樣程度大小的波紋。這種情況下，包含副波紋16的部分在自由狀態(tài)時雖然稍遠離中間板10，但不妨礙用緊固工具將對向面進行緊固固定。
把金屬密封墊放在汽缸蓋與汽缸體的對向面之間并用緊固工具緊固時，波紋基板1、2的波紋3、4產(chǎn)生彈性變形，漸淅靠近中間板并相接，中間板10的補償部15限制相接后波紋基板1的變位量，防止波紋3的完全壓縮，使其保持作為波紋的功能。由于構(gòu)成補償部的波紋13的相對于中間板10的表面的高度，小于主波紋3的高度，所以，補償部15本身的剛性高，即使隨著上述緊固而產(chǎn)生變形，作為補償部15的功能也不會喪失。由于能防止波紋3的全壓縮狀態(tài)，所以可確保良好的密封性，并且使波紋基板1的應(yīng)力振幅減小，在補償部15不產(chǎn)生大的彎曲應(yīng)力及應(yīng)力振幅，其結(jié)果，在波紋基板1上不會產(chǎn)生龜裂或塑性變形。另外，在緊固時，補償部15也具有吸收存在于汽缸蓋對向面之不勻整的吸收功能。
用緊固螺栓使對相向面間進行緊固時，主波紋4的大小的設(shè)定，也取決于波紋基板2，主波紋4受到緊固力被壓縮到全屈狀態(tài)，仍具有作為波紋基板2的波紋的主功能。在主波紋4壓縮的同時，波紋基板2的副波紋16嵌入中間板10的的凹部14內(nèi)。由于副波紋16的凸部17的作用，使中間板10的波紋13處背側(cè)的凹部14與波紋基板2之間的間隙消失，從而可防止來自孔A的高溫燃燒氣體通過波紋基板2與中間板10的疊層間向外部漏出。
中間板10是用比波紋基板1、2軟的金屬做成的。例如，波紋基板1、2用SUS301制作，作為調(diào)節(jié)板的中間板10則用SECC(軟質(zhì)鋼板)制作。另外，如圖4所示，在形成波紋基板1、2的彈性金屬板表面，例如涂敷約10～50μm厚的耐熱性及耐油性非金屬材料，對于汽缸蓋及汽缸體避免金屬對金屬的接觸狀態(tài)，確保作為金屬密封墊的耐腐蝕性、耐久性及強度。例如，在波紋基板1、2的表里兩面涂敷具有耐熱性及耐油性的氟橡膠5，再在氟橡膠5上涂敷丙烯酸硅酮類樹脂6。此外，在波紋基板1、2的機械加工時即使存在凹凸不平，涂敷在波紋基板1、2表面的非金屬材料也能填補該凹凸不平，以充分發(fā)揮密封功能。
下面，參照圖5說明本發(fā)明金屬密封墊的第2實施例。
第2實施例與第1實施例具有基本相同的構(gòu)造和功能，與第1實施例不同之處僅僅是在中間板10上除了設(shè)有向波紋基板1凸出的波紋18外，還設(shè)有向基板2凸出的波紋23，與其對應(yīng)地，在基板1上也設(shè)有副波紋26，該副波紋26有與波紋23的凹部24重合的凸部27。即，在中間板10上與主波紋3、4相接觸的部分和孔A之間，形成向波紋基板1凸出的環(huán)形波紋18，在從波紋18靠近孔A的部分，形成向波紋基板2凸出的環(huán)形副波紋23。其結(jié)果，中間板10的環(huán)形波紋18形成為波紋基板1的限位部即補償部20，環(huán)形副波紋23形成為波紋基板2的限位部即補償部25。
與中間板10的構(gòu)造相應(yīng)地，波紋基板2上形成有副波紋21，該副波紋21具有與波紋18的凹部19重合的凸部22。波紋基板1上形成有副波紋26，該副波紋26有與中間板10上的波紋23的凹部24重合的凸部27。用緊固工具把金屬密封墊緊固在對向面之間后，波紋基板1、2的副波紋21、26的凸部22、27重合地嵌入中間板10的波紋18、23的凹部19、24內(nèi)，所以，中間板10與各波紋基板1、2之間存有間隙的可能性減少，可更加切實地防止燃燒氣體等流體通過中間板10與各波紋基板1、2之間向金屬密封墊的外部漏出。
中間板10的波紋23及波紋基板1的副波紋26的高度及寬度，可根據(jù)孔A間的距離適當?shù)卦O(shè)定。當把波紋基板2的副波紋21的高度及寬度設(shè)定為與副波紋26的高度及寬度等值時，由于限位部對波紋基板的變形限制，可以防止主波紋的完全壓縮，可以使吸收相向安裝面的不勻整的吸收功能及密封功能等的補償部的作用在中間板10兩側(cè)相對稱，從而應(yīng)力狀態(tài)的平衡也好，應(yīng)力負擔不會偏向波紋基板1或2的任一方。副波紋21、26的高度及寬度最好設(shè)定為小于主波紋3、4的高度及寬度。中間板10的波紋18、23分別形成為對波紋基板1的補償部20和對波紋基板2的補償部25，波紋18設(shè)置在遠離孔A的位置，波紋23設(shè)置在靠近孔A的位置，但也可以把補償部20配置在靠近孔A的位置，把補償部25配置在遠離孔A的位置。
下面參照圖6、圖7和圖8說明本發(fā)明金屬密封墊的第3實施例。
第3實施例中，除了波紋基板1、2上形成的主波紋在孔A之間不會合這一點外，其余的構(gòu)造及功能都與第1實施例相同。即，形成在波紋基板1上的主波紋7及形成在波紋基板2上的主波紋8在相鄰孔A之間不會合，而是互相獨立形成的。在第3實施例中，形成在中間板10上的波紋15(補償部或限位部)向著配置在汽缸蓋一側(cè)的波紋基板1突出。在波紋基板2上形成有副波紋16，該副波紋16具有能與中間板10的波紋13的凹部14重合的凸部17。第3實施例中，中間板10的厚度約為波紋基板1、2的厚度的3～5倍。雖然在圖6至圖8中示出了在中間板10上只形成向波紋基板1凸出的波紋13，但也可以與圖5所示實施例同樣地，同時形成向波紋基板2凸出的波紋。
下面，參照圖9、圖10和圖11說明本發(fā)明金屬密封墊的第4實施例。
第4實施例與第1實施例的不同點僅在于形成在中間板10上的波紋位于波紋基板的波紋的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。即，在中間板10上，在波紋3的內(nèi)側(cè)形成波紋28，在波紋3的外側(cè)形成波紋29。在波紋3的外側(cè)區(qū)域形成的波紋29不侵入孔A間的區(qū)域，與相鄰的波紋9相連。
下面，參照圖12、圖13和圖14說明本發(fā)明金屬密封墊的第5實施例。
第5實施例與第3實施例或第4實施例相比，其不同點僅在于形成在中間板10上的外側(cè)的波紋31在孔A間的區(qū)域會合。即，波紋基板1、2的主波紋7、8在孔A間的區(qū)域不會合，分別獨立地延伸。在中間板10上，在主波紋7、8的內(nèi)側(cè)形成波紋30，在外側(cè)形成波紋31。位于主波紋7、8外側(cè)的波紋31在孔A間的區(qū)域會合，形成為共同的波紋32。
下面，參照圖15說明本發(fā)明金屬密封墊的第6實施例。
形成在中間板10上的波紋33的高度，在孔間的區(qū)域34和區(qū)域35內(nèi)高，區(qū)域35是垂直于通過各孔中心O的中心軸線X且通過孔中心O的軸線Y上的區(qū)域；在上述以外的區(qū)域36內(nèi)低。在高區(qū)域35和低區(qū)域36的過渡區(qū)域37，波紋33的高度以平滑的曲面形式變化。例如，形成在中間板10上的波紋33的高度，在區(qū)域34和區(qū)域35約為60μm，在區(qū)域36約為30μm。波紋33的這些高度變化是這樣的在離固定汽缸蓋和汽缸體的螺栓的緊固位置遠的區(qū)域，波紋33的高度形成得高，從而具有使波紋基板的波紋的面壓均等的功能。根據(jù)情況也可以把波紋33的高度做成為在孔間區(qū)域34高，在孔間以外的區(qū)域低的形式。
下面，參照圖16～圖22說明本發(fā)明金屬密封墊的第7實施例。
第7實施例與第3實施例不同之處是形成在中間板10上的限位部38沿孔A斷續(xù)地形成。即，在中間板10上，限位部38在孔A間的圓弧形區(qū)域34內(nèi)和圓弧形區(qū)域35內(nèi)形成，在其以外的區(qū)域36內(nèi)不形成。上述圓弧形區(qū)域35是垂直于通過各孔A中心O的中心軸線X且通過孔A中心O的軸線Y上的區(qū)域。另外，在區(qū)域34、區(qū)域35與區(qū)域36的過渡區(qū)域，限位部38的高度以平滑曲面的形式變化。因此，中間板10上的限位部38是在最遠離汽缸蓋與汽缸體的緊固螺栓位置的區(qū)域內(nèi)形成的，從而能夠?qū)Σy基板的波紋在緊固螺栓的緊固力減小的區(qū)域保持波紋的預(yù)定量面壓。波紋基板的副波紋的凸部恰好地嵌合在中間板10的限位部38背面的凹部內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種金屬密封墊，具有第1、第2波紋基板和中間板；該第1、第2波紋基板分別由沿并列孔形成有主波紋的彈性金屬板構(gòu)成；該中間板夾設(shè)在主波紋相對配置著的上述第1、第2波紋基板之間且板厚大于第1、第2波紋基板的板厚；其特征在于，在上述中間板上形成有波紋，該波紋形成在主波紋的內(nèi)側(cè)區(qū)域并向著第1波紋基板凸出，其高度小于主波紋的高度；在上述第2波紋基板上形成有副波紋，該副波紋的凸部與中間板的上述波紋的凹部重合。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬密封墊，其特征在于，上述中間板的板厚為第1、第2波紋基板板厚的2倍以上。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬密封墊，其特征在于，上述中間板的波紋構(gòu)成為防止第1波紋基板的主波紋全壓縮的補償部。
4.如權(quán)利要求1所述的金屬密封墊，其特征在于，在對應(yīng)于上述第1波紋基板的主波紋外側(cè)區(qū)域形成的中間板的波紋，在孔間的區(qū)域會合并形成為共同的波紋。
5.如權(quán)利要求1所述的金屬密封墊，其特征在于，上述中間板的波紋具有對于第1波紋基板主波紋的密封功能和防止全壓縮功能。
6.如權(quán)利要求1所述的金屬密封墊，其特征在于，上述中間板波紋的高度，在孔間區(qū)域高，在孔間以外的區(qū)域低。
7.如權(quán)利要求1所述的金屬密封墊，其特征在于，上述中間板波紋的高度，在孔間區(qū)域及通過各孔中心的軸線上的區(qū)域和垂直于上述軸線的區(qū)域高，在上述以外的區(qū)域低。
8.如權(quán)利要求6或7所述的金屬密封墊，其特征在于，上述中間板波紋的高度，在高區(qū)域與低區(qū)域的過渡區(qū)域以平滑曲面形式變化。
9.如權(quán)利要求1所述的金屬密封墊，其特征在于，上述中間板的波紋沿上述孔斷續(xù)地形成。
10.如權(quán)利要求1所述的金屬密封墊，其特征在于，上述中間板是用比第1、第2波紋基板軟的金屬做成的。
全文摘要
本發(fā)明的金屬密封墊，由形成在中間板上的波紋防止波紋基板的全壓縮并提高密封性能。該金屬密封墊由第1、第2波紋基板和配置在該兩基板之間的中間板構(gòu)成。在第1、第2波紋基板上有沿孔形成的主波紋。在中間板上，與主波紋相接觸位置和孔之間的區(qū)域，形成有對著第1波紋基板的波紋，該波紋形成為對于第1波紋基板的補償部。在第2波紋基板上，形成有副波紋，該副波紋的凸部與波紋的凹部重合。上述補償部防止緊固時波紋基板的主波紋的全壓縮，并吸收汽缸蓋與汽缸體的相對面間的不勻整；副波紋能提高對于形成有補償部的中間板的密封性。
文檔編號F02F11/00GK1145980SQ96109710
公開日1997年3月26日 申請日期1996年9月4日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月5日
發(fā)明者高田和邦, 植村浩, 三浦正彥, 新保善一, 杉村一昭, 中田和哉 申請人:日本密封墊株式會社, 豐田自動車株式會社