襯墊的製作方法
2023-09-20 16:32:00 2
專利名稱：襯墊的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種襯墊，涉及用於夾裝在構成內燃機的氣缸體和氣缸蓋相對的接合面間而對該接合面間進行密封的襯墊，所述內燃機使用於例如摩託車、汽車、工業用機械、船外機等。
背景技術：
作為層疊型的襯墊，有例如專利文獻1中示出的襯墊。其為這樣的技術，即，在燃燒室孔周緣部設有板厚最厚的部分、負載高載荷地進行設計，相應於必要的密封性能將板厚設定得較小，抑制防止氣缸蓋或氣缸缸孔的變形。即，其目的在於，由將襯墊的總板厚在燃燒室孔周緣部設定得最厚，接著是其外側的凸條部(ビ一ド，bead)部分，而後在更外側的其他部分設計為最薄，由此來提高密封性，並且確保氣缸缸孔的圓度以便不在燃燒室(缸孔)臨近的周緣部施加過大的表面壓力，或防止氣缸蓋的變形。而且，在專利文獻1中公開了這樣的技術，即，通過在燃燒室孔周緣部中也使其總板厚沿周向變化，從而調整氣缸缸孔周緣部的表面壓力，或防止氣缸蓋的變形，或確保氣缸缸孔的正圓。
日本特開平12-227047號公報然而，存在這樣的問題，即，為了在燃燒室孔周緣部使總板厚變化而得到目標的表面壓力，有進行嘗試求得厚度的必要，而由於反覆的調整作業而使得設計效率低。另外，由鍛造加工使副板的厚度部分地變化，但是，因為副板的少許的厚度的差給表面壓力帶來較大的影響，所以需要充分的金屬模精度。另外，由於在多氣缸發動機用襯墊中加工面積相應於氣缸數而變大，並需要較大的載荷，所以，存在限定生產設備、加工困難的問題。
發明內容
本發明是鑑於這些問題而做出的，其目的在於提供一種金屬襯墊，其能夠使燃燒室孔周緣部的表面壓力穩定，可提高密封壓力，同時確保氣缸缸孔的正圓，或防止氣缸蓋的變形，而且能夠容易設定目標的表面壓力。
為解決上述課題，本發明的技術方案1的一種襯墊，具有一對基板、副板、墊板；所述一對基板，開口設置有燃燒室孔，同時，包圍該燃燒室孔地設有第一凸條部，相互層疊配置著；所述副板，層疊在所述一對基板間；所述墊板，在所述基板以及副板間並且在所述基板的燃燒室孔的周圍層疊；對於所述基板，將隔著所述第一凸條部的形成位置的所述燃燒室孔側的平坦部稱為第一平坦部，以及將隔著所述第一凸條部的從所述燃燒室孔離開一側的平坦部稱為第二平坦部，在這樣的場合下，所述墊板至少層疊在所述基板的第一平坦部以及所述第一凸條部的形成位置上，其特徵在於，沿所述燃燒室孔的周向延伸設置有第二凸條部，該第二凸條部在所述副板中的層疊於所述第一平坦部的部分將該副板向板厚方向彎曲而成，通過板厚方向的載荷而塑性變形。
這裡，在技術方案中，「在副板中的層疊於所述第一平坦部的部分」，除了在第一平坦部直接層疊的場合，也包括經由墊板等進行層疊的場合。
本發明的技術方案2的襯墊，在技術方案1中，其特徵在於，所述副板，由比所述基板硬度低的材料形成。
本發明的技術方案3的襯墊，在技術方案1或2中，其特徵在於，所述第二凸條部的寬度以及高度中的至少任意一項沿延伸設置方向帶有變化。
本發明的技術方案4的襯墊，在技術方案1至3的任意一項中，其特徵在於，在所述基板中形成有插通緊固用螺栓的螺栓孔，所述第二凸條部不在所述螺栓孔附近形成而僅在從所述螺栓孔離開的位置形成。
本發明的技術方案5的襯墊，在技術方案1至4的任意一項中，其特徵在於，形成有大於等於2條的所述第二凸條部。
本發明的技術方案6的襯墊，在技術方案1至5的任意一項中，其特徵在於，關於層疊所述墊板的部分，合計了所述基板的板厚、所述副板的板厚以及所述墊板的板厚的總板厚在所述第一平坦部的位置設定得最厚。
本發明的技術方案7的襯墊，在技術方案6中，其特徵在於，通過至少在所述第一平坦部層疊多層所述墊板，所述總板厚設定得較厚。
這裡，技術方案的記述中，所說的「至少在第一平坦部」的意思是，不只指僅在第一平坦部層疊多層墊板的場合，也包括除了第一平坦部還在第一平坦部以外的部分層疊多層墊板的場合。
另外，層疊多層墊板，包括將1張的墊板折回而進行重疊的場合。
如果根據本發明，能夠使燃燒室孔周緣部的表面壓力穩定，可提高密封壓力的同時確保氣缸缸孔正圓，或可防止氣缸蓋的變形，而且能夠容易設定目標的表面壓力。
圖1(a)是示出了本實施方式的襯墊的平面圖，(b)是示出了構成襯墊的副板的平面圖。
圖2是圖1的A-A』線的斷面圖。
圖3是示出了本發明的其他的襯墊的斷面圖(圖1的A-A』線斷面的一部分)。
圖4是示出了形成本發明的其他的第二凸條部的副板的斷面圖(圖1的A-A』線斷面的一部分)。
圖5是示出了本發明的其他的襯墊的斷面圖(圖1的A-A』線斷面的一部分)。
圖6是示出了本發明的其他的襯墊的斷面圖(圖1的A-A』線斷面的一部分)。
圖7是用於說明本發明的其他的第二凸條部的配置例的襯墊的平面圖。
圖8是示出了本發明的其他的襯墊的斷面圖(圖1的A-A』線斷面的一部分)。
圖9是示出了本發明的其他的襯墊的斷面圖(圖1的A-A』線斷面的一部分)。
圖10是示出了本發明的其他的襯墊的斷面圖(圖1的A-A』線斷面的一部分)。
圖11是示出了本發明的其他的襯墊的斷面圖(圖1的A-A』線斷面的一部分)。
附圖標記說明1 燃燒室孔2 螺栓孔10 襯墊10』基板10』A 第一平坦部10』B 第二平坦部11、11』、11」墊板11A 增厚部BD1 第一凸條部BD2 第二凸條部SL 密封線具體實施方式
下面，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
(構成)在圖1以及圖2中示出了本實施方式的襯墊。圖1(a)是示出了本實施方式的襯墊10的平面圖，(b)是構成(a)中示出的襯墊的副板的平面圖。另外，圖2是圖1(a)的A-A』線斷面圖。
本實施方式的襯墊10，是夾裝在內燃機的氣缸蓋和氣缸體的接合面間的襯墊的一個例子。該襯墊10，具有在上下層疊的基板10』、10』，在該基板10』、10』間層疊的副板10」、還有在該基板10』、10』以及副板10」間部分地層疊的墊板11。下面，對各部件的構成進行說明。
基板10』由薄壁金屬板形成，第一凸條部BD1(後述)硬度較高，能夠由彈力產生密封所需的充足的表面壓力，採用例如薄壁的不鏽鋼板等作為材料。
在基板10』上，開口設置有燃燒室孔1以及螺栓孔2。
燃燒室孔1，在基板10』的大致中央部沿長度方向上排列多個地形成，在內燃機的接合面上開口，分別形成在與多個使燃燒氣體爆炸的燃燒室對應的位置上。另外，螺栓孔2，與插通螺栓的位置對應地形成，該螺栓將襯墊10緊固固定在氣缸體以及氣缸蓋上。
另外，在所述燃燒室孔1的周圍，以環狀包圍該燃燒室孔1以及第一平坦部10』A(後述)地設定有密封線SL，沿該密封線SL形成有第一凸條部BD1。第一凸條部BD1，在本實施方式中，是以向板厚方向的一側呈凸狀地形成的方式將基板10』彎曲形成而構成的金屬凸條部。另外，第一凸條部BD1的形狀在本發明中並不做限定，可採用各種形狀，但是，在圖2中形成弓狀的全凸條部(フルビ一ド，full bead)。第一凸條部BD1的凸條部高度設定成，比墊板11的增厚部11A(後述)與平坦部的板厚差的1/2的尺寸高，通過彈性變形到由增厚部11A形成的板厚方向的間隙高度，可產生所需的密封壓力。
所述構成的基板10』、10』，一對上下對照地，即第一凸條部BD1朝向副板10」地配置。另外，隔著基板10』的第一凸條部BD1的兩側是平坦的，以下將第一凸條部BD1的燃燒室孔1側的平坦部稱為第一平坦部10』A，將離開燃燒室孔1一側稱為第二平坦部10』B。
副板10」用於相應於接合面間的距離調整襯墊10的板厚的目的等，與基板10』形狀大致相同，在層疊方向對應的位置上開口設置有燃燒室孔1或缸孔2。另外，在本實施方式中，在副板10」中的、層疊在基板10』的第一平坦部10』A上的部分，沿燃燒室孔1的周向延伸設有第二凸條部BD2。該第二凸條部BD2的凸條部高度比形成於基板10』的第一凸條部BD1低，並且，通過施加板厚方向載荷而相應於其表面壓力的大小進行塑性變形。副板10」採用比基板10』硬度低的軟質金屬，例如實施了鋅電鍍的鐵板，以便使第二凸條部BD2可以塑性變形。硬度最好是在維氏硬度(HV)200左右或更低。第二凸條部BD2，除了鍛造加工，也可以由壓紋等衝壓加工形成。如果進行衝壓加工的話，由於能夠以比鍛造加工低的載荷進行加工，所以加工起來比較容易。
墊板11用於部分地調整板厚的目的等，燃燒室孔1的周圍，在本實施方式中是在基板10』的第一平坦部10』A以及第一凸條部BD1的形成位置層疊，通過緊固而部分地安裝在副板10」上。另外，墊板11在燃燒室孔1的端緣整周上折回，與其他部分相比形成板厚較厚的增厚部11A。因此，在第一平坦部10』A層疊墊板11的增厚部11A和副板10」的第二凸條部BD2形成部分；在第一凸條部BD1形成位置層疊墊板11的平坦部和副板10」；在第二平坦部10』B僅層疊副板10」。因此，襯墊10的總板厚(在圖中是，基板10』的板厚+副板10」、10」的板厚+位於層疊有墊板的部分的墊板11的板厚)在燃燒室孔1周緣最厚，隨著自此向外側而逐步地變薄。
(作用效果)下面，對於所述構成的襯墊10作用效果進行說明。
將所述構成的襯墊10置於構成發動機的氣缸體的接合面和氣缸蓋的接合面之間，由貫穿螺栓孔2的緊固螺栓緊固而安裝。
此時，第一凸條部BD1，壓縮變形到板厚方向間隙的高度，該板厚方向間隙由墊板11的增厚部11A和平坦部的板厚差形成，通過其彈性回復力產生密封壓力，密封燃燒室的氣體壓力。
與此同時，在總板厚最厚的燃燒室孔1周緣的第一平坦部10』A，通過集中承受螺栓的緊固載荷，產生密封燃燒室孔的爆炸燃燒壓力所需的充足的高表面壓力。此時，因為總板厚逐步地變薄，表面壓力按第一平坦部10』A、第一凸條部BD1形成位置、第二平坦部10』B的順序逐步地變小，所以，可以避免接合面的變形，該變形是由於燃燒室附近的表面壓力過於極端地變大而造成的。
而且，在本實施方式中，通過在緊固時被基板10』的第一平坦部10』A壓縮，第二凸條部BD2相應於緊固載荷的大小進行塑性變形，所以，高度相應地降低。因此，即使在燃燒室孔1周緣中，例如在螺栓孔2附近，緊固時的載荷變得比從螺栓孔2離開的部分大，所以，高度降低了與第二凸條部BD2的變形相當的程度。因為緊固載荷在高度降低的部分分散，所以在緊固後(第二凸條部BD2的塑性變形後)燃燒室孔1周緣的表面壓力變得均勻。因此，可實現良好的密封作用，同時，確保燃燒室的圓度，防止接合面的變形。
關於這點，例如，若第二凸條部BD2不發生塑性變形，而是僅進行如通常的第一凸條部BD1那樣的彈性變形的凸條部的話，儘管相應於緊固載荷進行壓縮變形，但載荷越大的部分變形量越大，而相反地產生較大的彈性回復力，所以，不能達到表面壓力均勻化的目的。
另外，因為所述第二凸條部BD2的高度變化(抑揚)相應於實際的緊固載荷自然地產生，所以，當與預先在燃燒室孔1周緣設有板厚差的場合相比時，縮短了反覆的調整作業，設計效率得到提高。而且，第二凸條部BD2可以由衝壓加工而形成，所以與鍛造加工相比的話加工也容易，適用範圍也廣。另外，因為第二凸條部BD2易於變形，所以金屬模的精度也沒有如此高的要求，在製造設備或成本方面也有利。
(變型例)以上，雖然對本發明的實施方式進行了說明，但是本發明的應用並不限定於所述實施方式，可在不偏離發明要旨的範圍內適宜地加以改變。
例如，第二凸條部BD2並不限定於形成圖2中示出的僅1條的場合，也可如圖3所示那樣在層疊於第一平坦部10』A的位置上形成2條或者更多條的可塑性變形的第二凸條部BD2。如果像這樣的話，即使在第一平坦部10』A的寬度較寬的場合，也能夠在寬度方向整體的範圍內使表面壓力均勻化。在該場合，沒有2條都製成相同的寬度以及高度的必要，可例如將從燃燒室孔1離開一側的凸條部高度設定得較低等。
另外，第二凸條部BD2的形狀，並不限定於如所述實施方式那樣的弓狀，例如圖4中示出的那樣，凸條部的凸面是平坦的，或者不只在板厚方向的一側凸出而是在板厚方向兩側凸出的凹凸狀也可以。
另外，增厚部11A並不限定於折回墊板11而形成的場合，例如也可將板厚不同或者相同的多張金屬板通過焊接或緊固等重合而形成。在圖8至圖10中示出了以下場合的例子，即，通過採用多張墊板，在第一平坦部10』A的位置將總板厚形成為最厚。圖8示出了將形狀不同的2張墊板11』、11」安裝在副板10」的兩面上的場合。其中，一側的墊板11」層疊在第一平坦部10』A以及第一凸條部BD1的形成位置，另一側的墊板11』層疊在第一平坦部10』A，由此在第一平坦部10』A的位置總板厚形成得最厚。另外，本發明並不限定於將墊板安裝在副板10」的場合，也可通過安裝在基板10』以及副板10」上(圖9)，或安裝在基板10』、10』的相互相對的面上(圖10)，從而在第一平坦部10』A的位置將總板厚形成為最厚。而且，本發明並不限定於多張層疊墊板的場合，也可如圖11中示出的那樣，通過在1張的墊板11的板厚上形成變化，在第一平坦部10』A的位置形成為最厚，從而較厚地製成總板厚。圖11中示出的墊板11，能夠例如在層疊於第一平坦部10』A的位置噴鍍金屬，或由鍛壓而形成。如圖11中示出的那樣，也可不僅由墊板的板厚調整總板厚，而且還部分地將副板或基板自身的板厚形成得較厚，從而在第一平坦部10』A的位置較厚地製成總板厚。另外，也可以如圖5中示出的那樣，以從上下夾入副板10」的第二凸條部BD2的方式折回墊板11，形成增厚部11A。
另外，第二凸條部BD2的寬度或凸條部高度，可在凸條部的整個延伸設置方向上製成一樣，但也可通過調整寬度的寬窄或凸條部高度而使第二凸條部BD2的剛性有所變化。在圖6中示出了較寬地製成寬度的第二凸條部BD2的例子。例如，在螺栓孔2附近的緊固載荷較大的情況下，與從螺栓孔2離開的部分相比，將凸條部寬度形成得較寬並且凸條部高度形成得較低，由此在該部分凸條部的剛性降低，易於塑性變形，所以，也易於使載荷降低。另一方面，因為在從螺栓孔2離開的部分，第二凸條部BD2難於變形，所以，可維持凸條部的高度，能夠維持緊固載荷的大小，因此，表面壓力變得均勻。
而且，第二凸條部BD2無需如所述實施方式中示出的那樣沿燃燒室孔1的整周形成，可如圖7中示出的那樣僅在周向的一部分形成。圖7是襯墊10的平面圖，為了易於說明第二凸條部BD2的形成位置而以點劃線進行表示。在圖7的例子中，僅在從螺栓孔2離開的部分形成第二凸條部BD2，在螺栓孔2附近沒有形成第二凸條部BD2，而是使副板10」為平坦狀，即，在螺栓孔2附近成為從最初使第二凸條部BD2塑性變形到完全彎曲那樣的狀態。而且，在圖7的例子中，在第二凸條部BD2中也是，隨著從靠近螺栓孔2的部分向從螺栓孔2離開的部分(朝向在從圖中的點X到點Y示出的部分)，凸條部高度慢慢地變高，另外凸條部寬度變窄。通過這樣地製成，可使表面壓力更加均勻化，同時，也可對應緊固載荷差大的場合。
在本發明中，第一凸條部BD1的形狀或構成並沒有特別地限定，並不限定於如所述實施方式那樣沿密封線SL僅形成金屬凸條部的場合，本發明也可以適用在沿密封線SL形成由金屬凸條部和在板厚方向壓縮變形的彈性密封材料構成的合成凸條部的場合。
權利要求
1.一種襯墊，具有一對基板、副板、墊板；所述一對基板，開口設置有燃燒室孔，同時，包圍該燃燒室孔地設有第一凸條部，相互層疊配置著；所述副板，層疊在所述一對基板間；所述墊板，在所述基板以及副板間並且在所述基板的燃燒室孔的周圍層疊；對於所述基板，將隔著所述第一凸條部的形成位置的所述燃燒室孔側的平坦部稱為第一平坦部，以及將隔著所述第一凸條部的從所述燃燒室孔離開一側的平坦部稱為第二平坦部，在這樣的場合下，所述墊板至少層疊在所述基板的第一平坦部以及所述第一凸條部的形成位置上，其特徵在於，沿所述燃燒室孔的周向延伸設置有第二凸條部，該第二凸條部在所述副板中的層疊於所述第一平坦部的部分將該副板向板厚方向彎曲而成，通過板厚方向的載荷而塑性變形。
2.權利要求1中記述的襯墊，其特徵在於，所述副板由硬度比所述基板低的材料形成。
3.權利要求1或2中記述的襯墊，其特徵在於，所述第二凸條部的寬度以及高度中的至少任意一項沿延伸設置方向帶有變化。
4.權利要求1至3的任意一項中記述的襯墊，其特徵在於，在所述基板中形成有供緊固用螺栓插通的螺栓孔，所述第二凸條部不在所述螺栓孔附近形成而僅在從所述螺栓孔離開的位置形成。
5.權利要求1至4的任意一項中記述的襯墊，其特徵在於，形成大於等於2條的所述第二凸條部。
6.權利要求1至5的任意一項中記述的襯墊，其特徵在於，關於層疊所述墊板的部分，合計了所述基板的板厚、所述副板的板厚以及所述墊板的板厚的總板厚在所述第一平坦部的位置形成為最厚。
7.權利要求6中記述的襯墊，其特徵在於，通過至少在所述第一平坦部層疊多張所述墊板，所述總板厚形成得較厚。
全文摘要
本發明提供一種可以更確實地使增厚部的表面壓力均等的襯墊。襯墊(10)在上下層疊有開口設置了燃燒室孔(1)以及螺栓孔(2)的一對基板(10』、10』)，在該基板(10』、10』)之間夾裝有副板(10」)以及墊板(11)。副板(10」)在燃燒室孔(1)周緣延伸設有可塑性變形的第二凸條部(BD2)。由於第二凸條部(BD2)相應於緊固載荷的大小而變形，所以，在緊固載荷較大時，襯墊的高度變低，在緊固後燃燒室孔1周緣的表面壓力均勻化。
文檔編號F16J15/06GK1955452SQ20061011491
公開日2007年5月2日 申請日期2006年8月10日 優先權日2005年10月24日
發明者植田耕作, 小林信秀 申請人:日本金屬密封片株式會社