專利名稱：密封墊的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及一種密封墊，更具體地，本發明涉及一種具有插 入到內燃機的氣缸蓋和氣缸體的各配合面之間的堆疊的金屬板的密封 塾。
背景技術：
關于傳統的密封墊，例如，公開號為的日本專利公 開了一種金屬密封墊，其防止由于冷卻水使施加在金屬密封墊的每個 金屬板上的密封構件脫落而造成發動機故障(專利文獻l)。專利文獻 1中公開的金屬密封墊構造為使面對氣缸蓋的板、面對氣缸體的板和 插入其間的副板(sub plate )互相疊放。所述板由嵌縫部互相連接。嵌 縫部疊放在圍繞燃燒室的水套上。
此外，公開號為11 -241769的日本專利公開了一種金屬密封墊， 其目的在于通過插入一對彈性金屬板之間的填隙板來確保在金屬密封 墊中的填隙片的作用(專利文獻2)。在專利文獻2中， 一對彈性金屬 板和填隙板通過嵌縫部連接。連接部以這種方式形成通過將填隙板 固定器(bite)壓入彈性金屬板中而形成底部的周邊部分。
在上述專利文獻1中，構成密封墊的堆疊的板由嵌縫部連接。在 設置有嵌縫部的燃燒室的附近，在燃燒室中的壓力下，氣缸體更大程 度地變形。在此情況下，如果在對應于嵌縫部的位置的堆疊的板的表 面中制成切口，則氣缸體的變形導致過度的壓力施加到切口上。這可 能使密封墊的耐用性變差。
相反，在上述專利文獻2中，形成嵌縫部以不在彈性金屬板和填 隙板的表面中制成切口 。這使得難于將形成在每個板表面的配合的凸 起和凹陷的形狀的深度設置得更大。因此，也許不能確保彈性金屬板 和填隙板之間足夠的連接力。

發明內容
本發明的目的是解決上述問題和提供一種密封墊，通過所述密封 墊確保堆疊的板之間足夠的連接力并獲得極好的耐用性。
根據本發明的密封墊插入到內燃機的氣缸蓋的配合面和氣缸體的 配合面之間。所述密封墊包括多個堆疊的板構件，每個所述板構件具 有形成于其中的對應于燃燒室的氣缸孔。所述多個板構件包括第 一嵌 縫部和第二嵌縫部，每個所述第 一嵌縫部和第二嵌縫部以配合的凸起 和凹陷的形狀形成，所述配合的凸起和凹陷形成在所述多個板構件的 表面中，并且將所述多個板構件互相連接。所述第一嵌縫部形成為在 所述多個板構件的表面中具有切口 ，并且設置為相對遠離所述氣缸孔。 所述第二嵌縫部形成為在所述多個板構件的表面中不具有切口，并且
設置為相對靠近所述氣缸孔。
根據以上述方式構造的密封墊，在外力施加于多個板構件的情況 下，不具有切口的第二嵌縫部的強度顯示出比具有切口的第 一嵌縫部
的強度高。在本發明中，第一嵌縫部設置得比第二嵌縫部離所述氣缸 孔遠，從而能減少由于燃燒室內的壓力而產生在第一嵌縫部的壓力。 這能提高密封墊的耐用性。通過設置不具有切口的第二嵌縫部及具有 切口的第一嵌縫部，能確保多個板構件之間足夠的連接力。
優選地，形成在所述多個板構件的表面中的配合的凸起和凹陷的 形狀，在所述第一嵌縫部中的深度大于在所述第二嵌縫部中的深度。 以此種方式構造的密封墊能設置在所述多個板構件的表面中形成的配 合的凸起和凹陷的形狀，使得在所述具有切口的第 一嵌縫部中的深度 大于在所述不具有切口的第二嵌縫部中的深度。因此，通過設置第一 嵌縫部，能確保多個板構件之間足夠的連接力。
還優選地，所述第一嵌縫部設置在所述板構件的外邊緣上。所述 第二嵌縫部設置為鄰近所述氣缸孔。根據以此種方式構造的密封墊， 所述第 一嵌縫部設置得相對遠離所述氣缸孔，所述第二嵌縫部設置得 相對靠近所述氣缸孔。
優選地，當在平面圖中觀看氣缸體的配合面時，所述氣缸體具有 互相垂直的較長尺寸的方向和較短尺寸的方向。在所述第 一嵌縫部內 制成的所述切口的開口面在所述較長尺寸的方向上延伸。根據以此種 方式構造的密封墊，當內燃機運行時，氣缸體在較長尺寸的方向發生 的熱膨脹比在較短尺寸的方向的熱膨脹大。氣缸體的所述熱膨脹導致 沿著所述氣缸體熱膨脹的方向、在多個板部件中產生壓力。另一方面， 具有切口的第一嵌縫部提供抵抗所述切口的開口面延伸的方向上的壓 力的相對好的耐用性。因此，通過將第一嵌縫部中所述切口的開口面
更有效地提高密封墊的耐用性。
優選地，所述氣缸體包括水套，其圍繞所述燃燒室形成，并且冷 卻水流過所述水套。所述氣缸體是頂開式氣缸體，其中所述水套在所 述配合面中敞開。根據以此種方式構造的密封墊，在所述氣缸體是頂 開式氣缸體的情況下，由于燃燒室內的壓力，所述氣缸體容易圍繞燃 燒室變形。所述氣缸體的變形導致在板構件中產生可能降低密封墊的 耐用性的壓力。因此，在設置有頂開式氣缸體的內燃機中，能更有效 地獲得根據本發明的上述效果。
還優選地，所述第二嵌縫部形成為與所述水套重疊。根據以此種 方式構造的密封墊，能防止所述氣缸體的配合面和形成在所述第二嵌 縫部的板構件的配合的凸起和凹陷的形狀互相千涉。
如上所述，根據本發明，能提供確保堆疊的板之間足夠的連接力 和提供極好的耐用性的密封墊。
從以下結合附圖對本發明的詳細說明，本發明的上述和其它目的、 特點和優點將變得更明顯。


圖1為在本發明的實施例中的密封墊的分解裝配圖2為圖1中的密封墊的平面圖3為安裝了圖1中的密封墊的氣缸體的平面圖4為安裝了圖1中的密封墊的發動機的橫截面圖5A和5B為示出由圖2中的雙點劃線V包圍的位置的密封墊的 放大圖6A和6B為示出由圖2中的雙點劃線VI包圍的位置的密封墊 的放大圖7為示出形成圖5A和5B中的切口嵌縫部的過程的橫截面圖； 圖8為示出形成圖6A和6B中的凸起嵌縫部的過程的橫截面圖。
具體實施例方式
參考附圖將說明本發明的實施例，其中相同或相應的零件由相同 的附圖標記表示。
圖1為本發明的實施例中的密封墊的分解裝配圖。圖2為圖1中 的密封墊的平面圖。參考圖1和圖2，將密封墊IO插入作為內燃機的 多氣缸汽油發動機的氣缸蓋和氣缸體的各配合面之間。密封墊10防止
卻水從氣缸蓋和氣缸體的配合面之間泄漏。
安裝了密封墊10的內燃機不限于汽油發動機，也可以是柴油發動機。
密封墊10包括作為第一和第二彈性金屬板的波紋板20和21以及 作為中間板的填隙板30。波紋板20、填隙板30和波紋板21以氣缸蓋 和氣缸體互相疊放的方向堆疊。密封墊10由以一個方向互相疊放的堆 疊的板形成。波紋板20面對氣缸蓋設置。波紋板21面對氣缸體設置。 填隙板30設置在波紋板20和波紋板21之間。
波紋》反20、 i真隙才反30和波紋一反21由金屬+反構件形成。例如，通 過對不銹彈簧鋼沖壓成型，并且通過形成為諸如波紋對沖壓成型的板 進行處理，來制造波紋板20和波紋板21。為了獲得預定的抗拉強度、
伸長率和硬度，對波紋板20和波紋板21進行熱處理和表面處理。類
似地，填隙板30由比波紋板20和波紋板21的厚度小的不銹彈簧鋼制 成。
圖3為示出安裝了圖1中的密封墊的氣缸體的平面圖。圖4為示 出安裝了圖1中的密封墊的發動機的橫截面圖。圖4示出了對應于圖2 中的沿IV-IV線的位置的發動機的^"截面形狀。
參考圖3和圖4,氣缸體40由金屬制成。例如，氣缸體40由鋁合 金制成。氣缸體40包括作為與氣缸蓋48配合的面的頂面40a。
多個燃燒室45形成在氣缸體40中。多個燃燒室45形成為互相隔 開并以一個方向排列(圖3中箭頭400指示的方向)。多個燃燒室45 在頂面40a敞開。在頂面40a，多個燃燒室45的每個具有基本為圓形 的開口面。氣缸體40的形狀是在多個燃燒室45排列的方向相對長， 在與多個燃燒室45排列的方向垂直的方向(圖3中箭頭500指示的方 向)相對短。頂面40a具有基本為矩形的形狀，即具有沿著多個燃燒 室45排列的方向的較長邊，和沿著與所述多個燃燒室45排列的方向 垂直的方向的較短邊。
氣缸體40具有形成在其中的水套47。用于冷卻氣缸體40的冷卻 水循環通過水套47。水套47沿著燃燒室45的周邊延伸。氣缸體40是 頂開式氣缸體，其中水套47在頂面40a中敞開。
氣缸蓋48和氣缸體40由螺栓(未示出)固定。旋入螺栓的多個 內螺紋孔43形成在氣缸體40中。在氣缸體40中形成多個凹陷部42。 多個凹陷部42的每個/人頂面40a凹陷。多個凹陷部42形成為沿著頂 面40a的外邊緣互相隔開。
氣缸蓋48由金屬制成。例如，氣缸蓋48由輕量和高剛性的鋁合 金制成。氣缸蓋48包括作為與氣缸體40配合的面的底面48a。頂面 40a與底面48a彼此相對。包括波紋板20、填隙板30和波紋板21的 密封墊10被夾持在頂面40a和底面48a之間。
參考圖1、圖2和圖4，波紋板20和21成形為與頂面40a和底面 48a的形狀一致。波紋板20和波紋板21形狀相同。多個氣缸孔22形 成在波紋板20和21中，每個氣缸孔對應于燃燒室45。多個氣缸孔22 形成在對應于形成在氣缸體40中的多個燃燒室45的位置的各位置處。 在本實施例中，多個氣缸孔22形成為互相隔開并且沿一個方向排列。 波紋板20和21具有形成在其中的多個螺栓孔23，用于固定氣缸蓋48 和氣缸體40的螺栓插入螺栓孔23。
當在平面圖中看密封墊10時，填隙板30的面積比波紋板20和21 的面積小。填隙板30成形為沿著燃燒室45的周邊延伸。多個氣缸孔 22形成在填隙^反30中，每個氣缸孔對應于燃燒室45。由于此構造， 在沿著氣缸孔22的周邊的位置處，波紋板20和21與插入其間的填隙 板30堆疊。在遠離氣缸孔22的波紋板20和21的外邊緣上，波紋板 20和21堆疊而沒有填隙板30插入其間。
波紋板20和波紋板21分別具有形成在其中的波紋25和波紋26。 波紋25和26形成為圍繞燃燒室45環狀延伸。填隙板30被夾持在波 紋板20和21之間的波紋25和26形成的位置處。波紋25形成為朝向 氣缸蓋48的底面48a凸起。波紋26形成為朝向氣缸體40的頂面40a 的凸起。當氣缸蓋48和氣缸體40固定在一起時，波紋25和26被擠 壓變形。該變形能確保燃燒室45周圍的高密封性，以可靠地防止燃燒 室45中的燃燒氣體的泄漏。
圖5A和5B為示出由圖2中的雙點劃線V包圍的位置的密封墊的 放大圖。圖5A是平面圖，圖5B是圖5A中沿B-B線的橫截面圖。
參考圖5，波紋板20和21包括切口嵌縫部51。所述切口嵌縫部 51以配合的凸起和凹陷的形狀形成，所述配合的凸起和凹陷在所述波 紋板20和21的表面中形成。切口嵌縫部51形成為朝著氣釭體40突 出的、配合的凸起和凹陷的形狀。在切口嵌縫部51中，通過形成在波 紋板20和21的表面中的、配合的凸起和凹陷，波紋板20和波紋板21 互相連接。
切口嵌縫部51形成有設置在波紋板20和21的表面中的切口 52。 切口嵌縫部51具有形成在其中的一對切口 52,所述切口 52互相隔開 并且相對。切口 52從波紋板20和21的頂部向底部延伸。切口 52的 開口面在與波紋^反20和21延伸的平面垂直的平面中延伸。切口 52的 開口面具有梯形形狀。切口 52的開口面沿著多個燃燒室45排列的方 向延伸。也就是，氣缸體40的相對長的邊延伸的方向。換句話說，切 口 52在氣缸體40的相對短的邊延伸的方向上敞開。
當發動才幾運轉時，在燃燒室45中產生高溫和高壓的燃燒氣體。這 導致氣缸體40受熱并熱膨脹。在此情況下，氣缸體40在多個燃燒室 45排列的方向上發生相對大的熱膨脹，在與所述多個燃燒室45排列的 方向垂直的方向上發生相對小的熱膨脹。所述氣缸體40的熱膨脹在波 紋板20和21中、在氣缸體40熱膨脹的方向上產生壓力。
波紋板20和21為4氐抗在切口 52的開口面延伸的方向上的壓力4是 供的耐用性比為抵抗在切口 52的開口面面對的方向上的壓力提供的耐 用性大。因此，通過將氣缸體40發生相對大的熱膨脹的方向與切口 52
的開口面延伸的方向對齊，能提高波紋板20和21在切口嵌縫部51中 的耐用性。
圖6A和6B為示出由圖2中的雙點劃線VI包圍的位置的密封墊 的放大圖。圖6A是平面圖，圖6B是圖6A中沿B-B線的橫截面圖。
參考圖6,波紋板20、填隙板30和波紋板21包括凸起嵌縫部61。 所述凸起嵌縫部61以配合的凸起和凹陷的形狀形成，所述配合的凸起 和凹陷在所述波紋板20、填隙板30和波紋板21的表面中形成。凸起 嵌縫部61形成為朝著氣缸體40突出的、配合的凸起和凹陷的形狀。 在凸起嵌縫部61中，通過形成在波紋才反20、填隙寺反30和波紋板21的 表面中的、配合的凸起和凹陷，波紋板20、填隙板30和波紋板21互 相連接。
凸起嵌縫部61形成為在波紋板20、填隙板30和波紋板21的表面 中不設置切口 。在凸起嵌縫部61中，每個波紋板20、填隙板30和波 紋板21的表面具有大致的半球狀凹陷。在圖5中具有切口 52的切口 嵌縫部51中，在波紋板20、填隙板30或波紋板21中形成的配合的凸 起和凹陷的形狀的深度可以設置得比在不具有切口的凸起嵌縫部61中 形成的配合的凸起和凹陷的形狀的深度大(H1〉H2)。
參考圖2，切口嵌縫部51設置為相對遠離氣缸孔22,凸起嵌縫部 61設置為相對靠近氣缸孔22。切口嵌縫部51設置在波纟丈纟反20和21 的外邊緣上。多個切口嵌縫部51互相隔開。凸起嵌縫部61鄰近氣缸 孔22設置。凸起嵌縫部61設置在互相鄰近的氣缸孔22之間。多個凸 起嵌縫部61互相隔開。通過將凸起嵌縫部61鄰近氣缸孔22設置，具
有其中形成凸起嵌縫部61的填隙板30能成形為沿著燃燒室45的周邊 延伸。這能提高填隙板30的材料的屈服點。
參考圖4，凸起嵌縫部61設置在與水套47重疊的位置處。參考圖 2和圖3，切口嵌縫部51設置在與形成在氣缸體40中的凹陷部42重 疊的位置處。此構造能防止形成在凸起嵌縫部61和切口嵌縫部51中 的配合的凸起和凹陷與氣缸體40干涉。
圖7為示出形成圖5A和5B中的切口嵌縫部的過程的一黃截面圖。 參照圖5和圖7,切口嵌縫部51由包括凸模72和凹模77的模具71形 成。處于堆疊狀態的波纟丈板20和21設置在凸模72和凹模77之間， 并且在該狀態下，凸模72朝向凹模77移動。首先，凸模72的邊緣部 72e在波紋板20和21的表面中產生切口 。然后在使波統板20和21的 表面變形時，將凸才莫72裝入凹才莫77， ^v而在波紋才反20和21的表面中 形成配合的凸起和凹陷的形狀。
圖8為示出形成圖6A和6B中的凸起嵌縫部的過程的橫截面圖。 參照圖6和圖8,凸起嵌縫部61由包括凸模82和凹模87的模具81形 成。處于堆疊狀態的波紋板20、填隙板30和波紋板21設置在凸模82 和凹模87之間，并且在該狀態下，凸模82朝向凹模87移動。然后在 使波紋板20、填隙板30和波紋板21的表面變形時，將凸模82裝入凹 模87,從而在波紋板20、填隙板30和波纟丈板21的表面中形成配合的 凸起和凹陷的形狀。
應該注意，形成在切口嵌縫部51和凸起嵌縫部61中的配合的凸 起和凹陷的形狀不限于圖5和圖6示出的形狀。例如，切口嵌縫部51
可以形成為切口 52是矩形或除了矩形之外的多邊形。而且，凸起嵌縫
部61可以形成為具有底部氣缸(bottomed cylinder)形狀的凹陷。
在本發明的實施例中的密封墊是插入到作為內燃機的汽油發動機 的氣缸蓋48和氣缸體40的各配合面之間的密封墊10。密封墊10包括 作為多個堆疊的板構件的波紋板20、填隙板30和波紋板21，每個所 述的波纟丈板20、填隙板30和波紋板21具有形成于其中的對應于燃燒 室45的氣缸孔22。波紋板20和21包括作為第一嵌縫部的切口嵌縫部 51,所述切口嵌縫部51以配合的凸起和凹陷的形狀形成，所述配合的 凸起和凹陷在波紋板20和21的表面中形成并且將波紋一反20和21互 相連接。波紋板20、填隙板30和波紋板21包括作為第二嵌縫部的凸 起嵌縫部61，所述凸起嵌縫部61以配合的凸起和凹陷的形狀形成，所 述配合的凸起和凹陷在波紋板20、填隙板30和波紋板21的表面中形 成，并且將波紋板20、填隙板30和波紋板21互相連接。所述切口嵌 縫部51形成為在所述波紋板20和21的表面中具有切口 52,并且設置 為相對遠離所述氣缸孔22。凸起嵌縫部61形成為在所述波紋板20、 填隙板30和波紋板21的表面中不具有切口 ，并且設置為相對靠近所 述氣缸孔22。
以所述方式構造的本發明的實施例中的密封墊10能確保波紋板 20、填隙板30和波紋板21之間足夠的連接力，并且能提高密封墊10 的耐用性。其原因將在下面說明。
參考圖4，當燃燒室45內的壓力增加時，氣缸體40的孔壁40c朝 向燃燒室45的外側變形。在本實施例中，氣缸體40是頂開式氣缸體， 因此孔壁40c的厚度減少，并且發生更大程度的變形。在此情況下， 氣缸體40和氣缸蓋48的配合面在平行方向上互相偏移。這導致隨著
每個波紋板20、填隙板30和波紋板21離氣缸孔22的距離越小，經受 的壓力越大。此外，切口嵌縫部51的切口 52的端部顯示更大的切口 系數。這導致壓力集中在該部分并且疲勞強度降低。
因此，在本實施例中，具有切口 52的切口嵌縫部51 i殳置在遠離 氣缸孔22的位置，不具有切口的凸起嵌縫部61設置在靠近氣缸孔22 的位置。這能有效抑制由于壓力作用于每個板構件而損壞密封墊10。
因為切口嵌縫部51具有切口 52,所以在波紋板20和21的表面中 形成的配合的凸起和凹陷的形狀，設置成在切口嵌縫部51中的深度大 于在凸起嵌縫部61中的深度。這使得在堆疊的板構件之間的連接力增 加，并且提高密封墊10的裝配過程的易操作性。
雖然對本發明進行了詳細說明和舉例，應該清楚了解的是所述的 只是說明性和示例性的，而不是限制性的，本發明的構思和范圍僅僅 由所附的權利要求項來限制。
權利要求
1、一種密封墊，其插入到內燃機的氣缸蓋的配合面和氣缸體的配合面之間，包括多個堆疊的板構件，每個所述板構件具有對應于燃燒室的氣缸孔，所述多個板構件包括第一嵌縫部和第二嵌縫部，每個所述第一嵌縫部和第二嵌縫部以配合的凸起和凹陷的形狀形成，所述配合的凸起和凹陷在所述多個板構件的表面中形成并且將所述多個板構件互相連接，以及所述第一嵌縫部形成為在所述多個板構件的表面中具有切口，并且設置為相對遠離所述氣缸孔，所述第二嵌縫部形成為在所述多個板構件的表面中不具有切口，并且設置為相對靠近所述氣缸孔。
2、 如權利要求1所述的密封墊，其中在所述多個板構件的表面中 形成的配合的凸起和凹陷的形狀，在所述第 一嵌縫部中的深度大于在 所述第二嵌縫部中的深度。
3、 如權利要求1所述的密封墊，其中所述第一嵌縫部設置在所述 多個板構件的外邊緣上，并且所述第二嵌縫部設置為鄰近所述氣缸孔。
4、 如權利要求1所述的密封墊，其中當在平面圖中觀看所述配合面時，所述氣缸體具有互相垂直的較 長尺寸的方向和較短尺寸的方向，并且在所述第 一嵌縫部內制成的所述切口的開口面在所述較長尺寸的 方向上延伸。
5、 如權利要求1所述的密封墊，其中 所述氣缸體包括水套，其圍繞所述燃燒室形成，并且冷卻水流過 所述水套，并且所述氣缸體是頂開式氣缸體，其中所述水套在所述配合面中敞開。6、如權利要求5所述的密封墊，其中所述第二嵌縫部形成為與所 述水套重疊。
全文摘要
一種密封墊包括堆疊的波紋板、填隙板和波紋板，所述波紋板、填隙板和波紋板的每個具有形成在其中的對應于燃燒室的氣缸孔。所述波紋板具有將兩個板互相連接的切口嵌縫部。所述波紋板、填隙板和波紋板具有將所述板互相連接的凸起嵌縫部。所述切口嵌縫部形成為具有在所述波紋板的表面中的切口，并且所述切口嵌縫部設置為相對遠離所述氣缸孔。所述凸起嵌縫部形成為在所述波紋板、填隙板和波紋板的表面中不具有切口，并且所述凸起嵌縫部設置為相對靠近所述氣缸孔。以此構造設置所述密封墊，確保在堆疊的板之間足夠的連接力和獲得極好的耐用性。
文檔編號F16J15/08GK101109340SQ20071012328
公開日2008年1月23日 申請日期2007年7月23日 優先權日2006年7月21日
發明者吉島一也, 清位榮夫, 角田弘孝 申請人:豐田自動車株式會社;日本密封墊株式會社