專利名稱：制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法及用于汽缸蓋的金屬墊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法，該金屬墊插于內燃機的汽缸體與汽缸蓋之間以密封汽缸體與汽缸蓋之間的接合面，本發(fā)明還涉及這種用于汽缸蓋的金屬墊。
背景技術：
在內燃機中，在汽缸體與汽缸蓋之間的接合面上插入有金屬墊，并且金屬墊被圓頭螺栓緊固以用于將燃料氣體、冷卻水以及潤滑油密封。具體地，密封汽缸孔是關鍵的，因為汽缸孔的不充分密封可能引起相鄰汽缸之間燃料氣體的不期望漏流，這可能導致發(fā)動機輸出降低。泄漏的燃料氣體還可能流入周向地形成于汽缸孔周圍的冷卻水孔內，導致諸如過熱故障，或者最嚴重的情況導致引擎卡死(engine seizure)。在為避免以上現(xiàn)象進行的嘗試中，例如專利文獻1、2公開了一種包括彈性金屬板的金屬墊，其中在汽缸孔周圍設有環(huán)狀凸緣。專利文獻1、2公開的用于汽缸蓋的金屬墊包 括金屬基板，由金屬板構成并具有與內燃機的汽缸體的缸膛(cylinderbore)對應地形成的汽缸孔；環(huán)狀凸緣，形成于汽缸孔的周邊；冷卻水孔，與汽缸體的冷卻水套和汽缸蓋的冷卻水孔對應地形成于環(huán)狀凸緣的外側周邊；以及環(huán)狀高低平面差異調整板，設置為面對基板的環(huán)狀凸緣。高低平面差異調整板設置有爪狀部分，并且這些爪狀部分被插入形成于基板中的掛合孔內并且折返至一側以使得高低平面差異調整板與基板結合。由于設置在環(huán)狀凸緣與外周凸緣之間的高低平面差異調整板產(chǎn)生的厚度差，所以表面壓力得到適當?shù)卣{難
iF. O然而，專利文獻I和2中公開的技術帶來了一個問題，如圖18所示，每個爪狀部分3h僅被折返至一側，而高低平面差異調整板3不能強有力地耦合至基板2。另一個問題是，如圖19所示，在爪狀部分3h從高低平面差異調整板3垂直折返的情況下，當多個高低平面差異調整板3層疊于彼此頂部作為庫存產(chǎn)品或作為制造金屬墊過程所需的部件時，爪狀部分3h中的一些會傾斜地折返。這種傾斜折返的爪狀部分3h因將高低平面差異調整板3組裝到基板2時需要若干修改而使工時增加，并且高低平面差異調整板3有時會作為次品被浪費。鑒于以上問題，本發(fā)明人進行了研究并發(fā)現(xiàn)，如圖20A和20B所示，通過在從高低平面差異調整板3的外圍邊緣突出的突出片3b中設置底孔3c、利用包括圓柱形沖頭對底孔3c的外圍部分進行牽拉以便形成具有圓形截面的管狀部3d、使形成的管狀部3d貫通掛合孔2h以及將管狀部3d折返至基板的外部并將管狀部3d壓平來獲得高低平面差異調整板3與基板的有力耦合。如圖21所示，還可以發(fā)現(xiàn)，由于即使在多個高低平面差異調整板3層疊于彼此頂部作為庫存產(chǎn)品或作為制造金屬墊過程所需的部件時形成的爪狀部分3h也不會傾斜地折返，所以以上結構省略了在組裝至基板2的同時對修改的需求，還解決了高低平面差異調整板3作為次品而浪費的問題。引文列表專利文獻
專利文獻I :日本專利申請公開第2002-286141號專利文獻2 :日本專利申請公開第H10-281289號

發(fā)明內容
技術問題然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當在以上高低平面差異調整板3中使用用于深度牽拉的材料(例如，SUS304或SUS430)吋，由于材料的低抗拉強度和高延展性，在內燃機進行低溫工作的過程中高低平面差異調整板3抵抗汽缸蓋和汽缸體的拉伸和收縮而被削弱，并且高低平面差異調整板3在排氣方向、進氣方向以及其他方向上可能會變形，如圖22A和22B所示。變形趨勢在具有高輸出或低剛性的內燃機中尤為明顯，因而必須采取措施來對抗變形。處理高低平面差異調整板3變形的措施之一是增加板的厚度，從而增加強度。然而，作為該方法的結果，汽缸蓋和汽缸體中的張カ增加，盡管該方法改進了變形阻力以及對 抗燃料氣體的密封性能，但由此帶來了其它問題，例如耗油量增加以及來自各部件的異常噪音。根據(jù)對墊的密封性能與因汽缸蓋和汽缸體中的張カ產(chǎn)生的以上問題之間的相容性需求，構成高低平面差異調整板3的金屬箔的適用厚度通常應限于0. 05mm到0. 15mm的范圍，而且厚度的范圍限制是變形的重要原因之一。具體地，當使用具有0. 05mm厚度的極薄金屬箔來限定微小的高低平面差異時，必定產(chǎn)生變形，這增加了對阻止高低平面差異調整板3變形的措施的需求。由于考慮到以上問題不能采用上述増加金屬箔厚度的抗變形方法來阻止高低平面差異調整板3的變形，所以使用諸如用于彈簧的不銹鋼帶的彈性材料(例如，SUS301-l/2H、SUS301-3/4H以及SUS304-3/4H)作為構成高低平面差異調整板3的金屬箔，并且將如此形成的高低平面差異調整板3耦合至基板2。然而，在這種情況下，還出現(xiàn)了以下問題。更具體地，在高低平面差異調整板3的突出片3b上設置的圓形底孔3c中，具有圓形截面的管狀部3d利用包括圓柱形沖頭的沖模而形成，并且管狀部3d貫通基板2的掛合孔2h。隨后，管狀部3d向基板2的外部折返(S卩，彎曲處理)并被壓平。在這種情況下，如圖23A所示，可能在任何位置發(fā)生斷裂，并且如果裂縫之間的間隙較小，折返部分相對于基板2的掛合力會減少。此外，由于斷裂，折返部分可能從高低平面差異調整板3脫落，而且當脫落的部分進入高低平面差異調整板3與基板2之間時會造成缺乏密封性的風險，或者當脫落的部分離開沖模時會損壞基板2的凸緣部。此外，如圖23B所示，即使預先在高低平面差異調整板3的突出片3b中設置具有多邊形形狀的底孔3c，并且通過插入包括圓柱形沖頭的沖模形成具有多邊形截面的管狀部3d，如圖23C所示，使用弾性材料作為高低平面差異調整板3也會不可避免地導致在管狀部3d的中間部分出現(xiàn)裂縫或者導致管狀部3d的一部分破損。鑒于以上情況，本發(fā)明的目的是提供一種制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法，其能夠在基板與高低平面差異調整板之間建立牢固的掛合狀態(tài)而不會出現(xiàn)上述裂縫或因破損而導致的缺陷。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于汽缸蓋的金屬墊，其能夠通過利用金屬箔的微小的高低平面差異在環(huán)狀凸緣與外周凸緣之間提供厚度差，在獲得適當接觸壓カ平衡的同時改進基板與高低平面差異調整板之間的掛合力。
解決問題的技術方案因此，本發(fā)明的目的是有利地解決上述問題，并且本發(fā)明提供了根據(jù)本發(fā)明的制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法，所述金屬墊包括至少一個基板，其由彈性金屬板構成并且具有汽缸孔，所述汽缸孔與汽缸體的各缸膛對應地形成，所述汽缸體將要與內燃機的所述汽缸蓋一起安裝；環(huán)狀凸緣，形成于各個所述汽缸孔周圍；冷卻水孔，與所述汽缸蓋的冷卻水孔以及所述汽缸體的冷卻水套或冷卻水孔對應地形成于各個所述環(huán)狀凸緣的外側周圍；以及外周凸緣，形成為并且定位成包圍所述環(huán)狀凸緣和所述冷卻水孔；以及高低平面差異調整板，其由金屬板構成并且具有多個環(huán)狀部，所述多個環(huán)狀部分別重疊在所述基板的各個所述汽缸孔的周邊部分；以及多個突出片，其一體形成于各個環(huán)狀部的外周邊，其中，所述高低平面差異調整板的所述突出片與所述基板掛合，所述方法包括在所述高低平面差異調整板的每個突出片中形成底孔；通過將包括多角錐形沖頭的沖模插入所述底孔中以便將所述底孔的周邊部向上提起的同時將所述周邊部分割成多個部分，從而形成包括多個突起部分的管狀部，在所述基板中與所述管狀部在所述高低平面差異調整板中形成的位置對應的位置處形成掛合孔；以及通過使所述高低平面差異調整板的所述管狀部貫通所述基板的掛合孔，然后將所述管狀部的突起部分向所述基板的外側折返并且將所述突起部分壓平，從而使所述突出片與所述基板掛合。應當注意，本文中的“多角錐形形狀”包含其中沖 頭的端部被壓平或磨圓的截去頂端的多角錐形形狀。根據(jù)以上制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法，由于包括多角錐形沖頭的沖模被用于將形成于高低平面差異調整板的突出片中的底孔的周邊部向上彎曲成管狀形狀，所以向上彎曲的管狀部的側壁通過沖頭的有角邊緣(接合相鄰的圓錐表面并用作刀片)被分割成具有基本一致尺寸的多個突起部分。因此，通過將多個突起部分折返至外部并將突起部分壓平，實現(xiàn)了將壓平后的突起部分以花瓣形狀均勻地分布，從而在基板與高低平面差異調整板之間建立了牢固掛合狀態(tài)。因此，即使在對汽缸蓋和汽缸體進行重復加熱和冷卻的情況下板表面出現(xiàn)微動磨損(在與板表面平行的方向上進行相對的表面運動)，也可阻止高低平面差異調整板從基板脫開。本發(fā)明的制造方法在使用彈性材料(例如用于彈簧的不銹鋼帶)作為用于高低平面差異調整板的材料時尤其有利。在以上制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法中，優(yōu)選地，沖模的多角錐形沖頭包括五角錐形沖頭，而且管狀部的多個突起部分包括五個突起部分。通過以上結構，已被壓平為花瓣形狀的管狀部的突起部分均被確保具有建立相對于基板的牢固掛合狀態(tài)的充足尺寸。此外，在以上制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法中，優(yōu)選地，沖模的沖頭具有20至40度范圍的錐角0。應當注意，本文中“沖頭的錐角”指的是相對于沖頭的軸線形成的有角邊緣的角度，該有角邊緣位于多角錐形沖頭的相鄰圓錐表面之間的邊界上并用作刀片。如果沖頭的錐角大于40度，管狀部中的一些部分就不能在其形成期間同時被分割成多段，并且數(shù)量和角度(即，突起部分相對于高低平面差異調整板延伸的表面所成的傾斜角)可能出現(xiàn)差異。另一方面，如果沖頭的錐角小于20度，那么按壓沖程被延長，并且沖模的端部變細，因而沖模在處理期間在端部處折斷的風險將增加，盡管這種情況在形成管狀部方面沒有出現(xiàn)任何問題。另外，在以上制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法中，優(yōu)選地，形成于高低平面差異調整板中的底孔的形狀為圓形。雖然依照沖頭的形狀將底孔形成為多邊形形狀是沒有問題的，但是這種多邊形底孔與類似的多角錐形沖頭組合在確?？缀蜎_頭的位置精度和角度位置精度方面會不利地影響可加工性。如果底孔形成為圓形形狀，就可省略對位置對準和角度位置對準的需求，從而在改善可加工性的同時可保持良好質量。另外，在以上制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法中，優(yōu)選地，形成于基板中的掛合孔的形狀為圓形。雖然依照管狀部的截面形狀將掛合孔形成為多邊形形狀是沒有問題的，但是這種多邊形掛合孔與待插入掛合孔的類似多邊形管狀部組合時在確保掛合孔和管狀部的位置精度和角度位置精度方面會不利地影響可加工性。此外，當基板中的掛合孔被形成為多邊形形狀時，用于將管狀部的突起部分折返至外部并將突起部分壓平的折返沖模需要形成為多邊形形狀，而且在確保折返沖模和突起部分的位置精度和角度位置精度方面會不利地影響可加工性。另ー方面，當掛合孔形成為圓形形狀時，在掛合孔與管狀部之間以及在折返沖模與突起部分之間均省略對位置對準和角度對準的需求。因此，在改善可加工性的同時可保持良好質量。本發(fā)明還提供了一種用于汽缸蓋的金屬墊，所述金屬墊包括至少ー個基板，其由弾性金屬板構成并且具有汽缸孔，所述汽缸孔與汽缸體的各缸膛對應地形成，所述汽缸體 將要與內燃機的所述汽缸蓋一起安裝；環(huán)狀凸緣，形成于各個所述汽缸孔周圍；冷卻水孔，與所述汽缸蓋的冷卻水孔以及所述汽缸體的冷卻水套或冷卻水孔對應地形成于各個所述環(huán)狀凸緣的外側周圍；以及外周凸緣，形成為并且定位成包圍所述環(huán)狀凸緣和所述冷卻水孔；以及高低平面差異調整板，其由金屬板構成并且具有多個環(huán)狀部，所述多個環(huán)狀部分別重疊在所述基板的各個所述汽缸孔的周邊部分；以及多個突出片，其一體形成于各個所述環(huán)狀部的外周邊處，所述高低平面差異調整板的所述突出片與所述基板掛合，其中底孔在所述高低平面差異調整板的每個突出片中形成，包括多個突起部分的管狀部通過將包括多角錐形沖頭的沖模插入所述底孔中以便將所述底孔的周邊部向上提起的同時將所述周邊部分割成多個部分而形成，掛合孔在所述基板中與所述管狀部在所述高低平面差異調整板中形成的位置對應的位置處形成，以及通過使所述高低平面差異調整板的所述管狀部貫通所述基板的掛合孔，然后將所述管狀部的突起部分向所述基板的外側折返并且將所述突起部分壓平，從而使所述突出片與所述基板掛合。在以上根據(jù)本發(fā)明的用于汽缸蓋的金屬墊中，優(yōu)選地，所述高低平面差異調整板的環(huán)狀部的位于冷卻水孔側的外側部分端面位于形成環(huán)狀凸緣的凸緣形狀的外側邊緣的外側。還優(yōu)選地，所述外側部分端面位于所述外周凸緣的內側邊緣的內側，所述外周凸緣形成為包圍所述冷卻水孔以及汽缸體的冷卻水套或冷卻水孔。本發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，提供了一種能夠在基板與高低平面差異調整板之間建立牢固的掛合狀態(tài)的制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法，以及能夠增加基板與高低平面差異調整板之間的掛合力的用于汽缸蓋的金屬墊。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于汽缸蓋的整體金屬墊的平面圖；圖2A是沿圖I的線A-A獲取的根據(jù)以上實施方式的用于汽缸蓋的金屬墊的截面圖，而圖2B是沿圖I的線B-B獲取的截面圖3是根據(jù)以上實施方式的用于汽缸蓋的金屬墊的下側基板的平面圖；圖4是根據(jù)以上實施方式的用于汽缸蓋的金屬墊的高低平面差異調整板的平面圖；圖5是使管狀部貫通下側基板中的掛合孔并被折返至下側基板的外側時，根據(jù)以上實施方式的用于汽缸蓋的金屬墊中的高低平面差異調整板的突出片的平面圖；圖6是當從與圖2A基本相同的位置觀察金屬墊時根據(jù)本發(fā)明的另ー實施方式的用于汽缸蓋的金屬墊的截面圖；圖7是在管狀部被向上彎曲之前根據(jù)另ー實施方式的用于汽缸蓋的金屬墊中的高低平面差異調整板的突出片的平面圖；圖8A是通過在不形成底孔的情況下將五角錐形沖頭直接刺穿而形成的管狀部的側視圖，而圖8B是使管狀部貫穿基板的掛合孔并被壓平的情況下圖8A的管狀部的截面 圖；圖9是適用于本發(fā)明的包括五角錐形沖頭的沖模的示意圖；圖IOA是通過依照本發(fā)明的制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法形成的管狀部的平面圖，而圖IOB是其側視圖；圖11是通過依照本發(fā)明的制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法形成的管狀部的側視圖，其中管狀部貫穿基板的掛合孔；圖12是在利用折返沖模將管狀部向外部折返的情況下通過依照本發(fā)明的制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法形成的管狀部的側視圖；圖13示出了在依照本發(fā)明的制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法中適用的、包括多角錐形沖頭的沖模，以及與沖頭的錐角有關的對應表格；圖14是包括五角錐形沖頭的沖模被插入形成于高低平面差異調整板的突出片中的五邊形底孔內的狀態(tài)；圖15示出了對在基板與高低平面差異調整板彼此掛合處的周圍、通過依照本發(fā)明的制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法制造的金屬墊的一部分進行的拉伸試驗；圖16A是示出通過改變沖頭的錐角進行的制造確認的結果的表格，而圖16B是示出錐角和錐長度之間的關系的曲線圖；圖17是在依照本發(fā)明的制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法中適用的、包括另ー五角錐形沖頭的沖模的示意圖；圖18是根據(jù)傳統(tǒng)技術的金屬墊的部分方法平面圖；圖19是根據(jù)傳統(tǒng)技術的用于金屬墊的高低平面差異調整板的截面圖，其中高低平面差異調整板層疊于彼此頂部；圖20是根據(jù)對照實施例的金屬墊的高低平面差異調整板的截面圖，其中具有圓形截面的管狀部已利用包括圓柱形沖頭的沖模通過對形成于高低平面差異調整板的突出片的底孔周圍的外圍部分進行牽拉處理而形成；圖21是根據(jù)對照實施例的金屬墊的高低平面差異調整板的截面圖，其中高低平面差異調整板層疊于彼此頂部；圖22A和圖22B示出了當高低平面差異調整板中使用了用于深度牽拉的材料時高低平面差異調整板變形的狀態(tài)；
圖23A是根據(jù)對照實施例的金屬墊的高低平面差異調整板的突出片的平面圖，其中，具有圓形截面的管狀部折返至外部并被壓平，圖23B是具有形成于其上的五邊形底孔的高低平面差異調整板的突出片的平面圖，圖23C是示出管狀部被折返至外部并被壓平的狀態(tài)的平面圖，該管狀部通過將包括圓柱形沖頭的沖模插入形成于高低平面差異調整板的突出片的五邊形底孔內而形成；圖24是根據(jù)本發(fā)明的以上實施方式的用于汽缸蓋的金屬墊的平面圖，其中高低平面差異調整板安裝在下側基板上。
具體實施例方式以下參考附圖詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式。
在本實施方式中，用于汽缸蓋的金屬墊I (以下簡稱為“金屬墊I”)為包括三個金屬板的三板層疊型，其包含彼此疊放的高低平面差異調整板以及作為由不銹鋼構成的彈性金屬板的兩個基板2，如圖2所示。如圖I和3所示，基板2中的每個包括多個(附圖中為三個)汽缸孔2a，多個汽缸孔2a與在發(fā)動機(S卩，內燃機)中將要與汽缸蓋一起安裝的汽缸體的缸膛對應地形成，其中金屬墊I將組裝在汽缸蓋上；環(huán)狀凸緣2b，均具有山形截面并形成于各汽缸孔2a周圍；多個冷卻水孔2c，(在開放蓋板型(open deck type)汽缸體的情況下)與汽缸體的冷卻水套或者(在閉合蓋板型(closed deck type)汽缸體的情況下)與汽缸體的冷卻水孔以及汽缸蓋的冷卻水孔對應地形成于環(huán)狀凸緣2b中的每個的外周邊周圍；以及外周凸緣2d，其具有單側傾斜形狀的截面并形成和定位成將環(huán)狀凸緣2b和冷卻水孔2c完全包圍。在外周凸緣2d的外側，每個基板2還包括多個潤滑油孔2e ;多個(圖中為八個)螺栓孔2f，在每個螺栓孔2f中插有圓頭螺栓以用于將汽缸蓋緊固至汽缸體；以及孔眼2g。兩個基板2的環(huán)狀凸緣2b在墊I的厚度方向上對齊，并向外突出以面對相反的方向。類似地，兩個基板2的外周凸緣2d在墊I的厚度方向上對齊并且向外突出以面對相反的方向。此外，如圖3所示，在該實施例中，面對汽缸體板面的下側基板2包括四個或五個掛合孔2h，掛合孔2h (在開放蓋板型汽缸體的情況下)與汽缸體的冷卻水套或者(在閉合蓋板型汽缸體的情況下)與汽缸體的冷卻水孔以及汽缸蓋的冷卻水孔對應地以適當間隔周向地形成于相應汽缸孔2a周圍的每個環(huán)狀凸緣2b的外周邊附近。另外，如圖4所示，本實施方式的金屬墊I包括高低平面差異調整板3，高低平面差異調整板3插于兩片基板2之間。高低平面差異調整板3是比基板2薄的金屬板(例如，厚度從0. Olmm到0. 15mm)并且由不銹鋼構成(優(yōu)選地，例如用于彈簧的不銹鋼帶的彈性材料)。高低平面差異調整板3包括三個環(huán)狀部3a，其中每一個環(huán)狀部3a相對于每個基板2分別重疊在各個汽缸孔(2a)的周邊部分；以及突出片3b，在環(huán)狀部3a的外圍邊緣與每個環(huán)狀部3a —體形成。三個環(huán)狀部3a彼此連接。突出片3b從每個環(huán)狀部3a的外圍邊緣向外突出并至少延伸至汽缸體的冷卻水套的位置或冷卻水孔的位置。在該實施例中，四個或五個突出片3b與形成于下側基板2中的每個汽缸孔2a周圍的四個或五個掛合孔2h對應地設置在每個環(huán)狀部3a中。如圖5所示，每個突出片3b在壓平為花瓣形狀的五個突起部分3dl (褶皺段)處牢固地鉤于下側基板2。稍后描述突起部分3dl。應當注意，圖2B示出了高低平面差異調整板3在其橫向方向與環(huán)狀凸緣2b之間的關系，在圖2B中緊靠冷卻水孔定位的高低平面差異調整板3的每個環(huán)狀部3a的外側表面位于形成環(huán)狀凸緣2b的凸輪形狀的外側邊緣L2的外部。換句話說，高低平面差異調整板3設置為在橫向方向覆蓋整個環(huán)狀凸緣。圖6是當從與圖2A基本相同的位置觀察金屬墊時根據(jù)本發(fā)明的另ー實施方式的金屬墊I的截面圖。該另ー實施方式與以上實施方式的區(qū)別僅在于環(huán)狀凸緣2b和外周凸緣2d的突出方向被修改以使得凸緣2b、2d彼此面對，除此之外該另ー實施方式具有與以上實施方式基本相同的結構。根據(jù)以上兩個實施方式的金屬墊1，由于多個突起部分3dl在相應的掛合孔2h周圍折返并被壓平，所以在基板2與高低平面差異調整板3之間建立了牢固掛合狀態(tài)。因此，即使在對汽缸蓋和汽缸體進行重復加熱和冷卻的情況下板表面出現(xiàn)微動磨損(在與板表面平行的方向上進行相対的表面運動)，也可阻止高低平面差異調整板從基板脫離。此外，根據(jù)以上兩個實施方式的金屬墊1，如圖2A所示，由于從環(huán)狀凸緣2b的內側 邊緣LI到外側邊緣L2的整個凸緣區(qū)域位于高低平面差異調整板3上，所以基板2的環(huán)狀凸緣2b與外周凸緣2d之間存在高低平面差異。因此，増加了環(huán)狀凸緣2b和外周凸緣2d的表面壓力，因而整個環(huán)狀凸緣2d能夠被壓縮。具體地，即使使用了具有0. 05mm厚度的極薄金屬箔，也可通過細微高低平面差異適當?shù)卣{整表面壓カ平衡。另外，根據(jù)以上兩個實施方式的金屬墊1，由于用于插入管狀部3d的掛合孔2h與汽缸蓋的冷卻水孔以及汽缸體的冷卻水套或冷卻水孔對應地沿著環(huán)狀凸緣的周邊形成，所以每個管狀部的向外側折返并被壓平的部分可進入相應的冷卻水或相應的冷卻水套而不會夾在汽缸蓋的板表面與汽缸體的板表面之間。因此，折返且被壓平的部分被阻止成為環(huán)狀凸緣2b中表面壓カ增加的阻礙。另外，根據(jù)以上兩個實施方式的金屬墊1，由于形成于每個突出片3b中的突起部分3dl的數(shù)量為五，所以當被壓平為具有多個花瓣的花瓣形狀吋，管狀部3d的突起部分3dl確實具有充足尺寸以建立相對于基板2的牢固掛合狀態(tài)。另外，根據(jù)以上兩個實施方式的金屬墊1，用于掛合突出片3b的、形成于基板2中的掛合孔2h的數(shù)量與每個缸膛對應地設置為四個或五個，高低平面差異調整板3對基板2的掛合力充分增強以使得即使在汽缸蓋與汽缸體的板表面上出現(xiàn)微動磨損也可阻止高低平面差異調整板3從基板2脫開。接下來，對制造根據(jù)以上實施方式的金屬墊I的方法進行描述。開始，如圖7以放大的方式所示，將底孔3c形成于高低平面差異調整板3的每個突出片3b的上端部。將底孔3c形成于突出片3b中的原因在干，如果將五角錐形沖頭直接插入突出片3b中來形成管狀形狀，并且將形成的管狀部3d貫通基板2的掛合孔2h以進行折疊和壓平處理，那么管狀部3d的端部可能被彎折，這帶來了高低平面差異調整板3可能不能與基板2完全一體化的風險。這是因為管狀部3d —旦被向上提起，管狀部3d的端部就會向外卷縮(參見圖8A)，而且在隨后立即進行的壓平處理過程中，向外卷縮的部分會向內彎曲(參見圖8B)。隨后，通過插入包括多角錐形的(在該實施例中為五角錐形)沖頭4a的沖模4對形成于每個突出片3b中的底孔3c的外圍部分進行牽拉處理。通過這樣做,如圖IOA和IOB所示，外圍部分在被沖頭4a的刀片(有角邊緣)4b分割成多段的同時彎曲成管狀形狀，從而形成由多個突起部分3屯組成的管狀部3d。對于管狀部3d的高度來說，如圖IOB所示，例如1_的高度就足夠。同時，沖模4中沖頭4a以下的部分形成圓柱形。隨后，將其中每個突出片3b中的管狀部3d已如上所述地彎曲的高低平面差異調整板3布置在圖3所示的下側基板2上。此時，高低平面差異調整板3的三個環(huán)狀部與三個汽缸孔2a的外圍彼此對準，并且如圖11所示，每個突出片3b的管狀部3d貫通形成于基板2中的相應掛合孔2h。應當注意，優(yōu)選地，可預先在任意時間在底部基板2上形成具有圓形形狀的圓形掛合孔2h。隨后，如圖12所述，通過利用例如包括具有圓錐形狀端部沖頭的沖模5，將貫通相應掛合孔2h的每個突出片3b的管狀部3d的突起部分3屯向外部折返。在這種情況下，由于管狀部3d已被分割成具有基本一致尺寸的多個(在這種情況下為五個)突起部分3屯，所以當向外部折返時，管狀部3d被均勻地折返成具有多個花瓣的花瓣形狀。接下來，通過利用例如包括具有扁平端部沖頭的沖模(未示出)，將管狀部3d的花瓣形突起部分3屯壓平。因此，如圖5所示，管狀部3d被壓平為具有基本一致尺寸的多個 花瓣的花瓣形狀，其中每個突起部分3屯具有抵靠基板2被鉤住的足夠尺寸。這樣，高低平面差異調整板3通過突出片3b的管狀部3d與下側基板2掛合，然后，如圖2A所示，將上側基板2放置在高低平面差異調整板3上并進行圖24所示的處理。隨后，下側和上側基板2的每個中的三個汽缸孔2a彼此對準。此外，雖然未示出，但是典型的索環(huán)(grommet)可插入彼此對準且壓縮的下側和上側基板2的每個中的孔眼2g內，以使得兩片基板2以及插置于二者之間的高低平面差異調整板3被保持于固定位置。應當注意，孔眼2g設置在內燃機的汽缸體和汽缸蓋的區(qū)域的外部，因而通過將索環(huán)夾在內燃機的汽缸體與汽缸蓋的板表面之間，阻止了凸緣2b和2d的表面壓力減少。根據(jù)制造金屬墊I的方法，由于包括多角錐形沖頭4a的沖模4被用于將形成于高低平面差異調整板3的突出片3b中的每個底孔3c的外圍部分折返成管狀形狀，所以彎曲的管狀部3d的側壁通過沖頭4a的刀片4d (即，接合相鄰圓錐表面的有角邊緣)分割成具有基本一致尺寸的多個突起部分3屯。通過將以上多個突起部分3屯向外部折返并將突起部分3屯壓平，實現(xiàn)了將突起部分3屯以均勻分布的方式壓平為花瓣形狀，從而在基板2與高低平面差異調整板3之間建立了牢固掛合狀態(tài)。因此，即使在對汽缸蓋和汽缸體進行重復加熱和冷卻的情況下板表面出現(xiàn)微動磨損(在與板表面平行的方向上進行相對的表面運動)，也可阻止高低平面差異調整板3從基板2脫開。本發(fā)明的制造方法在使用彈性材料(例如用于彈簧的不銹鋼帶)作為用于高低平面差異調整板3的材料時尤其有利。在制造金屬墊I的方法中，優(yōu)選地，沖模4的多角錐形沖頭4a包括五角錐形沖頭，而且管狀部3d的多個突起部分3屯包括五個突起部分。通過以上結構，已被壓平為花瓣形狀的管狀部3d的突起部分3dl被確保均具有建立相對于基板2的牢固掛合狀態(tài)的充足尺寸。此外，在以上制造金屬墊I的方法中，優(yōu)選地，沖模4的沖頭4a具有20至40度范圍的錐角0。應當注意，本文中“沖頭的錐角0 ”指的是位于多角錐形沖頭的相鄰圓錐表面之間的邊界上并用作刀片的有角邊緣相對于沖頭的軸線S形成的角度。如果沖頭的錐角0大于40度，那么管狀部3d的一些部分就不能在其形成期間同時被分割成多段，并且數(shù)量和角度(即，突起部分3屯相對于高低平面差異調整板3延伸的表面所成的傾斜角)可能出現(xiàn)差異。另ー方面，如果沖頭的錐角e小于20度，那么按壓沖程被延長，并且沖模的端部變細，因而沖模在處理期間在端部處折斷的風險將増加，雖然這種情況在形成管狀部3d方面沒有呈現(xiàn)任何問題。另外，在以上制造金屬墊的方法中，優(yōu)選地，形成于高低平面差異調整板3中的底孔3c的形狀為圓形。雖然依照沖頭的形狀將底孔3c形成為多邊形形狀是沒有問題的，如圖14所示，但是這種多邊形底孔與類似的多角錐形沖頭組合在確保孔3c和沖頭的位置精度和角度位置精度方面會不利地影響可加工性。另ー方面，當?shù)卓?c形成為圓形形狀吋，就省略了對位置對準和角度位置對準的需求，從而在改善可加工性的同時保持了良好質量。另外，在以上制造金屬墊的方法中，優(yōu)選地，形成于基板2中的掛合孔2h的形狀為圓形。雖然依照管狀部3d的截面形狀將掛合孔2h形成為多邊形形狀是沒有問題的，但是這種多邊形掛合孔2h與待插入掛合孔2h的類似多邊形管狀部3d組合時在確保掛合孔2h和管狀部3d的位置精度和角度位置精度方面會不利地影響可加工性。此外，當基板2中的掛合孔2h被形成為多邊形形狀時，用于將管狀部3d的突起部分3も向外部折返并將突起部分3も壓平的折返沖模需要為多邊形形狀，而且在確保折返沖模和突起部分3も的位置精 度和角度位置精度方面不利地影響可加工性。另ー方面，當掛合孔2h形成為圓形形狀吋，在掛合孔2h與管狀部3d之間以及在折返沖模與突起部分3も之間均省略對位置對準和角度位置對準的需求。因此，在改善可加工性的同時保持了良好質量。實施例如圖15所示，為了確保得到通過根據(jù)本發(fā)明的、制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法實現(xiàn)的效果，通過根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法(以下稱為“實施例I的制造方法”)、根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法(以下稱為“實施例2的制造方法”)以及根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法(以下稱為“實施例3的制造方法”)來收集基板2與高低平面差異調整板3耦合的部分(試驗片)，并通過拉伸試驗裝置針對每個試驗片評估基板2與高低平面差異調整板3之間的耦合強度。實施例I的制造方法，針對將高低平面差異調整板3與基板2掛合，包括以下步驟在高低平面差異調整板3的每個突出片3b中形成五邊形底孔3c ;通過將包括五角錐形沖頭4a的沖模4插入底孔3c中形成包括五個突起部分3も的管狀部3d ;在基板2中與管狀部3d在高低平面差異調整板3中形成的位置對應地形成五邊形掛合孔2h ；以及將高低平面差異調整板3的管狀部3d通過形成于基板2中的相應掛合孔2h插入，隨后通過利用五邊形折返沖模將管狀部3d的突起部分3も向外部折返并將突起部分3も壓平。實施例2的制造方法，針對將高低平面差異調整板3與基板2掛合，包括以下步驟在高低平面差異調整板3的每個突出片3b中形成圓形底孔3c ;通過將包括五角錐形沖頭4a的沖模4插入底孔3c中形成包括五個突起部分3も的管狀部3d ;在基板2中與管狀部3d在高低平面差異調整板3中形成的位置對應地形成五邊形掛合孔2h ；以及將高低平面差異調整板3的管狀部3d通過形成于基板2中的相應掛合孔2h插入，隨后通過利用五邊形折返沖模將管狀部3d的突起部分3も向外部折返并將突起部分3も壓平。實施例3的制造方法，針對將高低平面差異調整板3與基板2掛合，包括以下步驟在高低平面差異調整板3的每個突出片3b中形成圓形底孔3c ;通過將包括五角錐形沖頭4a的沖模4插入底孔3c中形成包括五個突起部分3屯的管狀部3d ;在基板2中與管狀部3d在高低平面差異調整板3中形成的位置對應地形成圓形掛合孔2h ；以及將高低平面差異調整板3的管狀部3d通過形成于基板2中的相應掛合孔2h插入，隨后通過利用五邊形折返沖模將管狀部3d的突起部分3屯向外部折返并將突起部分3屯壓平。如圖15所示，關于根據(jù)上述三種制造方法制造的各金屬墊收集基板與高低平面差異調整板彼此掛合處周圍的部分，并進行拉伸試驗。因此，在根據(jù)本發(fā)明的三種制造方法中，金屬墊均在測試壓力達到200N時才斷裂，并展示了充分的耦合強度。制造方法的差異沒有得到耦合強度方面的任何差異。此外，當通過利用沖頭4a將管狀部3d形成于高低平面差異調整板3的突出片3b中時，除了在相鄰的突起部分3屯之間的分割部分中觀察到裂縫或破損之外，在管狀部3d中完全沒有觀察到突起部分3屯不期望的裂縫或破損。因此，從以上測試結果中可以發(fā)現(xiàn)只要利用實施例3的制造方法，即，利用包括五角錐形沖頭4a的沖模4從底孔3c周圍的周邊部分形成管狀部3d，而無需采用因孔的位置精度和角度位置精度的重要性而在可加工性方面較差的實施例I和2的制造方法，就可以低成本且以穩(wěn)定方式制造出能夠改善基板2與高低平面差異調整板3之間的掛合力的金屬 墊1，接下來，將對通過改變五角錐形沖頭的錐角0 (刀片角度)而在管狀部3d上進行的工作測試進行描述。在工作測試中，使用了五個沖模4，其中沖頭4a的錐角0為10度、20度、30度、40度以及60度。圖16A示出了該測試的結果。從測試結果中可以看出，在沖頭4a的錐角0為60度的沖模4的情況下，分割成的突起部分3屯的數(shù)量和角度上出現(xiàn)某些差異，并且處理被證明是不穩(wěn)定的。另一方面，如圖16B所示，在沖頭4a的錐角0為10度的沖模4的情況下，按壓沖程被拉長，并且沖模的端部變細，因而沖模在處理期間在端部處折斷的風險將增加，盡管這種情況在形成管狀部3d方面沒有呈現(xiàn)任何問題。從以上可知，應該理解，沖頭4a的錐角0優(yōu)選在約20度到40度的范圍內。雖然已基于附圖中所示的實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于以上所描述的實施例。例如，形成于每個突出片3b中的底孔3c的形狀可以為任何其他多邊形，例如正方形和六邊形。此外，掛合孔2h可形成于上側的基板2中以掛合高低平面差異調整板3的管狀部3d。另外，如圖17所示，待插入形成于突出片3b的底孔3c中用于形成具有多邊形截面的管狀部3d的沖模4可包括其中沖頭4a的端部被壓平或磨圓的截去頂端的多角錐形形狀。工業(yè)適用性因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了能夠在基板與高低平面差異調整板之間建立牢固掛合狀態(tài)的制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法，以及能夠改善基板與高低平面差異調整板之間的耦合力的用于汽缸蓋的金屬墊，該高低平面差異調整板由具有0. 05mm到0. 15_范圍厚度的彈性金屬箔構成。參考標號列表I 用于汽缸蓋的金屬墊2 基板3 聞低平面差異調整板3a環(huán)狀部
3b突出片3c底孔3d管狀部Sd1突起部分4沖模 4a沖頭
權利要求
1.制造用于汽缸蓋的金屬墊(I)的方法，所述金屬墊(I)包括 至少一個基板(2)，其由彈性金屬板構成并且具有汽缸孔(2a)，所述汽缸孔(2a)與汽缸體的各缸膛對應地形成，所述汽缸體將要與內燃機的所述汽缸蓋一起安裝；環(huán)狀凸緣(2b)，形成于各個所述汽缸孔(2a)周圍；冷卻水孔(2c)，與所述汽缸蓋的冷卻水孔以及所述汽缸體的冷卻水套或冷卻水孔對應地形成于各個所述環(huán)狀凸緣(2b)的外側周圍；以及外周凸緣(2d)，形成為并且定位成包圍所述環(huán)狀凸緣(2b)和所述冷卻水孔(2c);以及 高低平面差異調整板(3)，其由金屬板構成并且具有多個環(huán)狀部(3a)，所述多個環(huán)狀部(3a)分別重疊在所述基板(2)的各個所述汽缸孔(2a)的周邊部分；以及多個突出片(3b)，其一體形成于各個環(huán)狀部(3a)的外周邊，其中，所述高低平面差異調整板(3)的所述突出片(3b)與所述基板(2)掛合，所述方法包括 在所述高低平面差異調整板(3)的每個突出片(3b)中形成底孔(3c)； 通過將包括多角錐形沖頭(4a)的沖模(4)插入所述底孔(3c)中以便將所述底孔(3c)的周邊部向上提起的同時將所述周邊部分割成多個部分，從而形成包括多個突起部分(Sd1)的管狀部(3d)， 在所述基板(2 )中與所述管狀部(3d)在所述高低平面差異調整板(3 )中形成的位置對應的位置處形成掛合孔(2h);以及 通過使所述高低平面差異調整板(3)的所述管狀部(3d)貫通所述基板(2)的掛合孔(2h)，然后將所述管狀部(3d)的突起部分(3屯)向所述基板(2)的外側折返并且將所述突起部分(3屯)壓平，從而使所述突出片(3b )與所述基板(2 )掛合。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中 所述沖模(4)的所述多角錐形沖頭(4a)包括五角錐形沖頭，所述管狀部(3d)的所述多個突起部分(3屯)包括五個突起部分。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的方法，其中 所述沖模(4)的所述沖頭(4a)具有20度到40度范圍內的錐角(0 )。
4.根據(jù)權利要求I至3中的任一項所述的方法，其中 形成于所述高低平面差異調整板(3)中的所述底孔(3c)的形狀為圓形。
5.根據(jù)權利要求I至4中的任一項所述的方法，其中 形成于所述基板(2)中的所述掛合孔(2h)的形狀為圓形。
6.用于汽缸蓋的金屬墊(1)，所述金屬墊(I)包括 至少一個基板(2)，其由彈性金屬板構成并且具有汽缸孔(2a)，所述汽缸孔(2a)與汽缸體的各缸膛對應地形成，所述汽缸體將要與內燃機的所述汽缸蓋一起安裝；環(huán)狀凸緣(2b)，形成于各個所述汽缸孔(2a)周圍；冷卻水孔(2c)，與所述汽缸蓋的冷卻水孔以及所述汽缸體的冷卻水套或冷卻水孔對應地形成于各個所述環(huán)狀凸緣(2b)的外側周圍；以及外周凸緣(2d)，形成為并且定位成包圍所述環(huán)狀凸緣(2b)和所述冷卻水孔(2c);以及 高低平面差異調整板(3)，其由金屬板構成并且具有多個環(huán)狀部(3a)，所述多個環(huán)狀部(3a)分別重疊在所述基板(2)的各個所述汽缸孔(2a)的周邊部分；以及多個突出片(3b)，其一體形成于各個所述環(huán)狀部(3a)的外周邊處，所述高低平面差異調整板(3)的所述突出片(3b )與所述基板(2 )掛合，其中 底孔(3c)在所述高低平面差異調整板(3)的每個突出片(3b)中形成，包括多個突起部分(3屯)的管狀部(3d)通過將包括多角錐形沖頭(4a)的沖模(4)插入所述底孔(3c)中以便將所述底孔(3c)的周邊部向上提起的同時將所述周邊部分割成多個部分而形成， 掛合孔(2h)在所述基板(2)中與所述管狀部(3d)在所述高低平面差異調整板(3)中形成的位置對應的位置處形成，以及通過使所述高低平面差異調整板(3)的所述管狀部(3d)貫通所述基板(2)的掛合孔(2h)，然后將所述管狀部(3d)的突起部分(3屯)向所述基板(2)的外側折返并且將所述突起部分(3屯)壓平，從而使所述突出片(3b )與所述基板(2 )掛合。
7.根據(jù)權利要求6所述的金屬墊，其中 所述高低平面差異調整板(3)的環(huán)狀部(3a)的位于冷卻水孔側的外側部分端面，位于形成環(huán)狀凸緣(2b)的凸緣形狀的外側邊緣(L2)的外側以及所述外周凸緣的內側邊緣的內側，所述外周凸緣形成為包圍所述冷卻水孔以及汽缸體的冷卻水套或冷卻水孔。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于汽缸蓋的金屬墊，其能夠改進基板與高低平面差異調整板之間的掛合力。一種制造用于汽缸蓋的金屬墊的方法包括以下步驟在高低平面差異調整板(3)的多個突出片(3b)的每個中形成底孔(3c)；通過將包括多角錐形沖頭(4a)的沖模(4)插入底孔(3c)以便將底孔(3c)的周邊部向上彎曲的同時將所述周邊部分割成多個部分，從而形成包括多個突起部分(3d1)的環(huán)狀部(3d)；在基板(2)中與環(huán)狀部(3d)形成于高低平面差異調整板(3)的位置對應的位置處形成掛合孔(2h)；以及通過使高低平面差異調整板(3)的環(huán)狀部(3d)貫通基板(2)的掛合孔(2h)，然后將環(huán)狀部(3d)的多個突起部分(3d1)折返至基板(2)的外側并且將突起部分(3d1)壓平使突出片(3b)與基板(2)掛合。
文檔編號F02F11/00GK102770654SQ20118001038
公開日2012年11月7日 申請日期2011年2月21日 優(yōu)先權日2010年2月22日
發(fā)明者松下義孝, 荒川佳美, 高橋裕司 申請人:日本利克雷斯工業(yè)株式會社