專利名稱：金屬墊片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如夾置在內(nèi)燃機的氣缸體和氣缸蓋之間的金屬墊片。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃機中，金屬墊片夾置在氣缸體和氣缸蓋之間的接合面上并被緊固，從而起到密封作用。具體來說，在圍繞氣缸孔口的區(qū)域中的密封是很重要的，在該部分的不充分密封可引起燃燒室內(nèi)壓力下降及過熱。因此，作為改善密封性能的金屬墊片，金屬墊片被構(gòu)制成使一薄金屬板布置和疊放在一對彈性金屬基片之間，所述金屬基片具有與氣缸孔口同心的邊緣(beads)，所述薄金屬板具有與上述氣缸孔口相應(yīng)的孔(例如，請參閱參考文件1)。
圖7的局部切除的平面圖表示參考文件1中所述的金屬墊片，圖8是沿圖7中X-X線截取的剖面圖。如圖7和圖8所示，參考文件1的金屬墊片是通過疊放一個薄金屬板B3和一對彈性金屬基片A31和A32構(gòu)成的，薄金屬板B3具有相應(yīng)于氣缸孔口31的孔和一個三環(huán)連接的平面形狀，彈性金屬基片A31和A32具有相應(yīng)于薄金屬板B3設(shè)置的氣缸孔口31和在氣缸孔口31的圓周部分上形成的凸邊32，以保將薄金屬板B3保持在彈性金屬基片A31和A32的凸邊32之間。另外，金屬墊片的彈性金屬基片A31和A32也設(shè)有在管孔38的周邊部分上的類似凸邊33。圖7中的附圖標記36表示用于將薄金屬板B3鎖緊在彈性金屬基片A31和A32上的鎖緊爪。
在參考文件1的金屬墊片中，在圍繞氣缸孔口的周邊部分中的密封功能是利用螺栓緊固金屬墊片時產(chǎn)生的凸邊的斥力增強的。但是，在許多情形中，在氣缸體或氣缸蓋的表面形成鑄孔(即，在鑄造中形成的氣泡引起的表面上小洞，見圖10)，或者，表面是粗糙的。因此，人們認為，只有彈性金屬基片并不能充分地追隨鑄孔或粗糙的表面，密封性能仍有可能變差。另外，也曾有人提出一種金屬墊片，其中未發(fā)泡的實心橡膠層(下文中稱為“未發(fā)泡橡膠層”)在彈性金屬基片上形成。但是，鑄孔或粗糙表面仍可能使密封性能變差。
另一方面，也有人曾在金屬墊片上形成發(fā)泡橡膠層以增強密封性能(例如，請參閱參考文件2和3)。雖然在這些參考文件中的發(fā)泡橡膠層在待密封的表面上存在直徑1.5mm或更小的鑄孔或表面粗糙度為12.5Ra或更小(按照JIS B0601-1994的10點平均粗糙度)的情形中一般表現(xiàn)出很好的密封性能，但是，在鑄孔直徑超過1.5mm或表面粗糙度超過12.5Ra的情形中，發(fā)泡橡膠層在有些情形中并不能保證足夠的密封性能。另外，帶有發(fā)泡橡膠層的金屬墊片的橡膠層在發(fā)泡前就較厚，在高溫高壓的條件下發(fā)泡橡膠層變劣，導致螺栓的軸向力減小。為了得到發(fā)泡橡膠層，一般采用微膠囊熱分解法，其中使用了化學發(fā)泡劑。由于微膠囊(micro-encapsulation)取得的發(fā)泡橡膠具有低的發(fā)泡系數(shù)，因而這樣的發(fā)泡橡膠層用于密封鑄孔具有低的效果。另外，由于發(fā)泡橡膠層的許多泡室是單獨封閉的(下文中稱為“閉孔”)，在低溫(低于0℃)下每個泡室會收縮，從而引起螺栓的軸向力的減小。另外，當密封表面壓力不足時，發(fā)泡橡膠層不會完全壓偏，因而在使用中使發(fā)泡橡膠層變劣，從而不利地導致螺栓應(yīng)力松弛。另外，氣缸孔口周圍的溫度變得相當高，因而使發(fā)泡橡膠層在相對較早時期就因為熱而變劣，在有些情形中使密封性能變劣。
這里，“發(fā)泡系數(shù)”是指發(fā)泡后橡膠層的厚度與發(fā)泡前橡膠層厚度之比。
JP2003-287135A[參考文件2]JP5-86070U[參考文件3]JP6-32836U本發(fā)明是鑒于上述問題做出的，本發(fā)明的目的是提供一種金屬墊片，其發(fā)泡橡膠層在高溫高壓下不會變劣，且在低溫時不會收縮，而且這種金屬墊片甚至能夠足以密封具有大的鑄孔或高的表面粗糙度的氣缸體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明人已做出充分調(diào)研來檢驗上述問題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)上述發(fā)明目的可以通過下述金屬墊片實現(xiàn)。這個發(fā)現(xiàn)說明本發(fā)明已經(jīng)完成。
本發(fā)明主要涉及下述項目(1)一種設(shè)置在氣缸蓋和氣缸體之間的金屬墊片，它包括一個具有第一孔的薄金屬板；第一彈性金屬基片；第二彈性金屬基片；和至少一個發(fā)泡橡膠層，其中第一和第二彈性金屬基片中的每一個具有第二孔和在第二孔的周邊部分上形成的凸邊，其中薄金屬板設(shè)置在第一和第二彈性金屬基片的凸邊之間，其中所述一個發(fā)泡橡膠層是借助一種使具有預發(fā)泡成分的預發(fā)泡層發(fā)泡的方法提供的，其中所述預發(fā)泡層具有15至50μm的厚度和2至4的發(fā)泡系數(shù)。
(2)所述預發(fā)泡成分包括20％-70％重量的門尼值為10至70的聚合物；以所述成分的總重量為基礎(chǔ)，20％至60％重量的可熱分解的發(fā)泡劑；其中所述發(fā)泡橡膠層具有80％或更大的開孔率。
(3)所述第一彈性金屬基片設(shè)置得面對氣缸體，且在第一彈性金屬基片的兩側(cè)上設(shè)有發(fā)泡橡膠層。
(4)它還包括一個未發(fā)泡橡膠層，其中第一彈性金屬基片設(shè)置成面對氣缸體，且具有面對氣缸體的第一表面和與第一表面相反的第二表面，其中第一彈性金屬基片具有設(shè)置在第一表面上的發(fā)泡橡膠層和設(shè)置在第二表面上的未發(fā)泡橡膠層。
(5)它還包括第三彈性金屬基片和未發(fā)泡橡膠層，其中第一和第二彈性金屬基片具有設(shè)置在其兩側(cè)上的未發(fā)泡橡膠層，其中第三彈性金屬基片包括能夠容納第一彈性金屬基片的第三孔；在第三孔周邊部分形成的凸邊；及在其兩側(cè)上設(shè)置的發(fā)泡橡膠層，其中第一彈性金屬基片借助多個連接構(gòu)件固定在第三彈性金屬基片上。
(6)其中所述凸邊具有一個彎曲部分，該彎曲部分具有一個彎部，該彎部在與凸邊周向垂直的橫截面中具有0.5mm或更大的曲率半徑，其中第一彈性金屬基片設(shè)置成面對氣缸體，且具有面對氣缸體的第一表面和第一表面相反的第二表面，其中第一彈性金屬基片具有設(shè)置在第一表面上的發(fā)泡橡膠層。
在本發(fā)明中，開孔是指彼此連通的孔。另外，“開孔率”是指在發(fā)泡橡膠層中開孔的體積與全部孔的體積之比。


圖1是表示本發(fā)明金屬墊片的一個實施例的平面圖。
圖2是沿圖1中X-X線截取的剖面圖。
圖3是沿圖1中X-X線截取的表示本發(fā)明的金屬墊片的另一實施例的剖面圖。
圖4是表示本發(fā)明的金屬墊片的另一實施例的平面圖。
圖5是沿圖4中X-X線截取的剖面圖。
圖6是沿圖7中X-X線截取的剖面圖，表示本發(fā)明的金屬墊片的彈性金屬基片的形狀的一種實例。
圖7是表示傳統(tǒng)的金屬墊片的部分切除的平面圖。
圖8是沿圖7中X-X線截取的剖面圖，表示傳統(tǒng)的金屬墊片。
圖9是沿圖7中X-X線截取的表示本發(fā)明的金屬墊片的另一實施例的剖面圖。
圖10是表示在各實例中進行的鑄孔密封測試方法的示意圖。
具體實施例方式
下面詳述本發(fā)明。
本發(fā)明的金屬墊片是設(shè)置在氣缸蓋和氣缸體之間的金屬墊片，它包括一個具有孔的薄金屬板；一對彈性金屬基片；至少一個發(fā)泡橡膠層，其中所述一對彈性金屬基片中的每一個具有孔和在該孔周邊上形成的凸邊，其中薄金屬板設(shè)置在所述一對彈性金屬基片的凸邊之間，其中所述至少一個發(fā)泡橡膠層是通過一種方法形成的，該方法包括使一個具有預發(fā)泡成分的預發(fā)泡層發(fā)泡，其中所述預發(fā)泡層具有15至50μm的厚度和2至4的發(fā)泡系數(shù)。因此，能夠提供一種金屬墊片，其發(fā)泡橡膠層在高溫高壓下不會變劣，在低溫下不會收縮，并且這種金屬墊片甚至能夠足以密封具有大的鑄孔或高的表面粗糙度的氣缸體。
用于形成發(fā)泡橡膠層的預發(fā)泡成分最好含有以預發(fā)泡成分的總重量為基礎(chǔ)的20-70wt％的一聚合物，該聚合物具有10至70的門尼值(mooney value)。更為推薦的是，該門尼值為20至60，該含量是以預發(fā)泡成分的最重量為基礎(chǔ)的20-60wt％。通過使用這種聚合物，可以有效地防止發(fā)泡橡膠層的變劣。
聚合物不局于門尼值為上述范圍內(nèi)的那種類型。其實例包括至今以來曾用于墊片的聚合物如NRB、HNBR、氟橡膠、EPDM及丙烯酸類橡膠。優(yōu)選使用NBR、HNBR和氟橡膠。另外，在使用NBR的情形中，NBR中丙烯腈組的含量(下文中稱為“AN值”)優(yōu)選為39至52，更優(yōu)選為40至48，其目的是取得耐油性。
另外，預發(fā)泡成分最好含有可熱分解的化學發(fā)泡劑。雖然可熱分解的發(fā)泡劑并不受限制，但是其發(fā)泡溫度優(yōu)選為120℃或更高，更優(yōu)選為150℃至210℃。在預發(fā)泡成分中的發(fā)泡劑量以預發(fā)泡成分的總重量為基礎(chǔ)優(yōu)選為20-60wt％，更優(yōu)選為15-35wt％。
另外，最好在預發(fā)泡成分中添加硫化劑和硫化加速劑。硫化劑最好大量添加以實現(xiàn)高的硫化密度。在硫磺硫化的情形中，硫化劑最好以1.5至4.5phr使用。最好使用硫化加速劑，它能引起迅速的硫化，即，它可提供的在150℃的溫度下達到Curas數(shù)據(jù)中T50所需的時間為4分鐘或更短。在150℃的溫度下達到Curast數(shù)據(jù)中的T50所需的時間是指當在150℃的溫度下進行硫時，橡膠達到T50所需要的時間。
上述的預發(fā)泡成分溶解在有機溶劑中以得到涂覆液，該涂覆液涂覆在鋼板上以得到預發(fā)泡層。有機溶劑不受限制，只要它可溶解預發(fā)泡成分即可，其實例是10至90wt％芳香烴基(或酮基)溶劑如甲苯和10至90wt％酯基溶劑的混合溶劑。預發(fā)泡成分溶解在有機溶劑中，使其固體濃度以涂覆液的重量為基礎(chǔ)最好為10至60wt％。
雖然涂覆含有預發(fā)泡成分的涂覆液的方法并無具體限制，但是，最好采用能夠控制發(fā)泡橡膠層厚度的方法，其實例包括使用間隙涂料器或滾筒涂料器的涂覆方法。涂層厚度最好為15至50μm，發(fā)泡劑最好在大約150℃至240℃加熱處理5至15分鐘被包泡以形成發(fā)泡橡膠層。發(fā)泡條件如硫化劑、發(fā)泡劑和加熱時間經(jīng)過適當調(diào)節(jié)，使發(fā)泡橡膠層具有2至4的發(fā)泡系數(shù)，并使制成的發(fā)泡橡膠層具有80％或更大的開孔率。通過使用具有上述門尼值的聚合物及以上述比例向聚合物添加硫化劑和發(fā)泡劑就能夠控制發(fā)泡系數(shù)。具體來說，發(fā)泡系數(shù)取決于聚合物的門尼值和硫化速度。當聚合物的門尼值太低時，聚合物被發(fā)泡氣體膨脹太大。當門尼值太高時，發(fā)泡氣體引起的聚合物的膨脹受到抑制。當硫化速度太高時，在聚合物被發(fā)泡氣體膨脹前的硫化進展使發(fā)泡系數(shù)受抑制。當硫化速度太低時，聚合物在橡膠被硫化而硬化前被發(fā)泡氣體膨脹，增加了發(fā)泡系數(shù)。例如，當具有20至40的門尼值的聚合物與低硫化速度的硫化加速劑(Curast數(shù)據(jù)在150℃的溫度下達到T50所需的時間約為5至6分鐘)和低分解溫度的發(fā)泡劑一起使用時，發(fā)泡系數(shù)增加。另一方面，當具有40至60的門尼值的聚合物與高硫化速度的硫化加速劑(Curast數(shù)據(jù)在150℃的溫度下達到T50所需時間約為1至3分鐘)和高分解溫度的發(fā)泡劑一起使用時，發(fā)泡系數(shù)減小。因此，發(fā)泡系數(shù)是通過改變聚合物、硫化加速劑和發(fā)泡劑的組合而被控制的。
在本發(fā)明中，薄金屬板最好具有0.05至0.15mm的厚度。薄金屬板最好由不銹鋼制成。
這種發(fā)泡橡膠層甚至在高溫高壓下也可使變劣受到抑制，并長時期保持良好的密封性質(zhì)。另外，在低溫下發(fā)泡橡膠層的收縮也受到抑制。另外，甚至當氣缸體的表面存在直徑超過1.5mm的鑄孔時，或當氣缸體表面粗糙度超過12.5Ra時，也可保持足夠的密封性質(zhì)。
現(xiàn)在描述本發(fā)明的若干實施例的實例，但是，本發(fā)明顯然不局限于此。
在圖1中表示本發(fā)明的金屬墊片的一個實施例。圖2是沿圖1中X-X線截取的剖面圖。圖1的金屬墊片大致包括一對彈性金屬基片，其中在多個氣缸孔口周邊的部分上形成凸邊，以及一個薄金屬板，該薄金屬板通過上述凸邊緊密保持在上述一對彈性金屬基片之間，并具有相應(yīng)于氣缸孔口的孔。金屬墊片由兩個彈性金屬基片A11和A12及一薄金屬板B1構(gòu)成，所述彈性金屬基片設(shè)有沿多缸發(fā)動機的相應(yīng)氣缸孔口11的周邊部分形成的凸邊12，所述薄金屬板包括圍繞相應(yīng)氣缸孔口11的周邊部分的具有需要厚度的環(huán)形部分，所述環(huán)形部分是相對于彈性金屬基片A11和A12的凸邊部分形成的。
薄金屬板B1被構(gòu)制得與相鄰部分整體相連。在這種情形中，薄金屬板在多個金屬部位(在圖1所示的實例中為4個由附圖標記16指示的部分)上固定在一個彈性金屬基片A12上。
在本實施例中，位于氣缸體側(cè)(即圖2中的下側(cè))的彈性金屬基片A12最好具有一個發(fā)泡橡膠層110。另一方面，在設(shè)置在氣缸蓋側(cè)(即圖2中的上側(cè))的彈性金屬基片A12上形成一個未發(fā)泡橡膠層。與氣缸體比較，氣缸蓋溫度較低，因而難于受到熱的影響。因此，甚至未發(fā)泡橡膠層111也能提供足夠的密封性質(zhì)。但是，與氣缸體類似，氣缸蓋是鑄造成的，因而其上存在鑄孔或表面粗糙，可能會使密封性能變劣。因此，在本實施例的金屬墊片中，與上面類似的發(fā)泡橡膠層最好也形成在氣缸蓋側(cè)的彈性金屬基片A11上，不過，在圖中并未畫出。
另外，如上所述，發(fā)泡橡膠層110對氣缸體或氣缸蓋的鑄孔或粗糙表面可特別有效地提供密封性質(zhì)。但是，人們?nèi)該模c薄金屬板B的壓力接觸會引起永久變形，逐漸使密封性能變劣。因此，如圖3所示，在彈性金屬基片A12的金屬薄板B1側(cè)的表面上可形成未發(fā)泡橡膠層111以替代發(fā)泡橡膠層。當發(fā)泡橡膠層也在氣缸蓋側(cè)的彈性金屬基片A11上形成時，在彈性金屬基片A11的薄金屬板B1側(cè)上類似地形成未發(fā)泡橡膠層111。
作為另一實施例，圖4中表示本發(fā)明的金屬墊片的一個實施例的部分切除的平面圖。圖5表示沿圖4中X-X線截取的剖面圖。如圖4和圖5所示，本實施例的金屬墊片是通過在第一彈性金屬基片A21和第二彈性金屬基片A22之間布置和疊放一個具有氣缸孔口21的薄金屬板B2而構(gòu)成的，另外，通過機械連接構(gòu)件28如夾子(grommets)或鉚釘在多個部分C2將第一彈性金屬基片固定在一個第三彈性金屬基片A23上。在安裝時，金屬墊片被布置成使第二彈性金屬基片A22設(shè)置在氣缸蓋側(cè)，而使第三彈性金屬基片A23設(shè)置在氣缸體側(cè)。
薄金屬板B2具有平面形狀，其中具有相應(yīng)于氣缸孔口21的孔的環(huán)被連接起來。第一彈性金屬基片A21具有相應(yīng)于薄金屬板B2的氣缸孔口21的孔，在孔的周邊部分形成有凸邊22，另外，在其兩個表面上形成未發(fā)泡橡膠層211。第二彈性金屬基片A22具有相應(yīng)于薄金屬板B的氣缸孔口21的孔，在孔的周邊部分形成有凸邊22，另外，在其兩個表面上還形成有未發(fā)泡橡膠層211。第三彈性金屬基片A23具有能夠容納第一彈性金屬基片的孔，在孔的周邊部分形成凸邊，在其兩表面上形成發(fā)泡橡膠層210。
第三彈性金屬基片A23通過連接構(gòu)件28與第一彈性金屬基片A21點接觸，因而從氣缸孔口21傳遞的熱量不大。另外，在第三彈性金屬基片A23上開有使冷卻水可流動的孔，這有助于冷卻效果。因此，發(fā)泡橡膠層210不會發(fā)生因熱引起的變劣。另外，在第一彈性金屬基片A21和第二彈性金屬基片A22上形成氣缸孔口21，未發(fā)泡發(fā)泡橡膠層211在高溫下發(fā)泡。但是，未發(fā)泡橡膠層211耐熱性強，因而實際上不會引發(fā)任何問題。在本發(fā)明中，對未發(fā)泡橡膠層211不作任何限制，但是由于上述原因，最好使用耐熱性很好的未發(fā)泡橡膠層。
如圖7和沿圖7中X-X線截取的剖面圖的圖6所示，本發(fā)明的凸邊最好具有一個彎曲部分C3，在與凸邊周向垂直的橫截面內(nèi)包括曲率半徑(R)為0.5mm或更大的彎部。圖6和7表示具有凸邊如凸邊32和33的彈性金屬基片A31和A32。另外，如圖9所示，發(fā)泡橡膠層34最好設(shè)置在彈性金屬基片A32的氣缸體側(cè)上。在許多情形中，在氣缸體或氣缸蓋310的表面上形成有鑄孔(例如，參閱圖10)。某些氣缸體具有直徑超過1.5mm的鑄孔。
當凸邊的彎曲部分C4彎曲成具有角部而非彎部時，如圖8所示，在角部和鑄孔之間的間隙會降低密封性能。另一方面，如圖6所示，當凸邊具有包括彎部的彎曲部分時，凸邊的彎曲部分在安裝時可彈性變形以覆蓋鑄孔以保證密封。這種彎曲部分是有效的，在相同的緊固狀態(tài)下，使與氣缸蓋或氣缸體表面的接觸寬度能夠比具有帶角部的凸邊的墊片的情形擴大1.5至2.0倍。在這里所使用的彈性金屬基片一般是用厚度為0.2至0.3mm的不銹鋼板制成的。彎曲起點的曲率半徑(R)優(yōu)選為0.5mm或更大，更優(yōu)選為1.5mm或更大，以便通過彈性變形可靠地覆蓋直徑超過1.5mm的鑄孔。在倒圓時進行彎曲能夠容易地形成這種彎曲部分。在金屬墊片的彈性金屬基片的凸邊中彎曲部的形成連同發(fā)泡橡膠層一起可提高對具有較大鑄孔或較高表面粗糙度的氣缸體或氣缸蓋的密封效果。
實例現(xiàn)在結(jié)合實例和對比例更詳細地描述本發(fā)明，但是，本發(fā)明顯然并不局限于此。
實例1至3和對比例1至7試樣制備表格1所示的含有聚合物、發(fā)泡劑、硫化劑和硫化加速劑的每種成分溶解在含有甲苯和乙酸乙酯的有機溶劑中以制備涂覆液，使每種涂覆液中成分的固體濃度以涂覆液重量為基礎(chǔ)為40wt％。每種涂覆液用滾筒涂料器施加在已實施了非鉻化處理和底層涂料處理的不銹鋼上以得到預發(fā)泡層(每個預發(fā)泡層的厚度請參閱表格1)，然后，在210℃的溫度下進行10分鐘的熱處理以得試樣1-10，每個試樣具有發(fā)泡橡膠層。對試樣進行了下述評價。
表1

注1試樣1-3和8-10中所使用的聚合物(A)是ZEON公司制造的。
試樣2，4-7中所使用的聚合物(A)是JSR公司制造的。
注2試樣1-8和10中所使用的發(fā)泡劑(B)是SANKO KASEI有限公司制造的。
試樣5和9中所使用的發(fā)泡劑(B)是Matsumoto Yushi-Seiyaku有限公司制造的。
注3試樣1-10中所使用的硫是Tsurumi化學公司制造的。
注4試樣1-10中所使用的硫化加速劑是Ouchishinko化學工業(yè)有限公司制造的。
評價方法1.發(fā)泡系數(shù)發(fā)泡系數(shù)是使用下面的公式根據(jù)預發(fā)泡層的厚度和發(fā)泡橡膠層的厚度計算的(厚度是用千分尺測量的)。
(發(fā)泡橡膠層的厚度/預發(fā)泡層厚度)＝發(fā)泡系數(shù)2.開孔率的測量每個試樣浸入水中，然后承受真空除氣以用水置換發(fā)泡橡膠層中孔內(nèi)的空氣。測試進行直至用水置換后重量變得恒定為止，通過使用下面的公式來計算開孔率。
被置換的水重量/(發(fā)泡橡膠層的體積-預發(fā)泡層的體積)×1003.耐熱流動性在150℃及100Mpa的表面壓力的條件下使試樣承受測試22小時，用顯微鏡觀察測試后的外觀，以下述標準評價外觀。
評價標準A無橡膠流動B有橡膠流動4.轉(zhuǎn)矩下降率按照下述方式使每個試樣承受測試以測量轉(zhuǎn)矩下降率。
(1)借助轉(zhuǎn)矩扳手用螺栓將每個試樣緊固在一個凸緣上以測量初始轉(zhuǎn)矩。
(2)在上述(1)的狀態(tài)中，將試樣冷卻至-35℃，將一標記貼附在凸緣和螺栓上，將該標記貼附在其接觸表面的位置上，然后松開螺栓。
(3)借助轉(zhuǎn)矩扳手用貼有標記的螺栓再次將每個試樣緊固在帶有標記的凸緣上，使凸緣和螺栓的標記重合，在-35℃測量轉(zhuǎn)矩。
將每個試樣(在普通溫度下)的初始轉(zhuǎn)矩與在-35℃的轉(zhuǎn)矩相比較，使用下面的公式計算轉(zhuǎn)矩下降率。
/初始轉(zhuǎn)矩×100＝轉(zhuǎn)矩下降率5.密封測試使用上述試樣1至10制備具有下述表格2和3中所示形狀的實例1至3和對比例1至7的墊片。然后，將實例和對比例的每個墊片設(shè)置在具有表格2和3所示的形狀的凸緣上，使這些墊片承受下述測試，以便用下述標準評價墊片。
評價標準A沒有空氣泄漏B有空氣泄漏鑄孔密封測試(1)如圖10所示，每個試樣被處理以取得墊片，墊片具有高度為0.2mm、寬度為1.5mm的半凸邊形狀，半凸邊中心直徑為51.5mm。將墊片設(shè)置在具有鑄孔(直徑2.5mm，深度2.5mm)的凸緣上，使鑄孔處于半邊中心的位置上，然后以10N/mm的凸邊線性負載緊固在凸緣上。
(2)在(1)的狀態(tài)中，通過一個在凸緣中心的噴嘴向凸緣供應(yīng)空氣(200KPa)以測量泄漏的空氣量。
表面粗糙度密封測試(1)每個試樣被處理以取得墊片，墊片具有高度為0.2mm、寬度為1.5mm的半凸邊形狀，半凸邊中心直徑為51.5mm。將墊片設(shè)置在表面粗糙度為50Ra的凸緣上，使鑄孔處于半凸邊中心的位置上，然后以10N/mm的凸邊線性負載緊固在凸緣上。
(2)在(1)的狀態(tài)中，通過一個在凸緣中心的噴嘴向凸緣供應(yīng)空氣(200KPa)以測量泄漏的空氣量。
表2鑄孔密封測試

表3表面粗糙度密封性質(zhì)

上述測量和實驗的結(jié)果表示在下面的表格4中。
表4

從表格4可以看出，按照本發(fā)明的每個具有發(fā)泡橡膠層的實例的墊片，在耐熱流動性、轉(zhuǎn)矩下降和密封測試方面能夠得到滿意的結(jié)果。對比而言，具有過厚預發(fā)泡層的對比例1的墊片具有不好的耐熱流動性和差的轉(zhuǎn)矩下降。使用微囊類發(fā)泡劑制備的對比例2的墊片具有小的開孔率和差的轉(zhuǎn)矩下降。過大的門尼值的對比例4的墊片具有低的發(fā)泡系數(shù)和差的密封性質(zhì)。使用過小量發(fā)泡劑制備的對比例5的墊片具有低的發(fā)泡系數(shù)和差的密封性質(zhì)。使用過小量聚合物制備的對比例6的墊片具有小的開孔率、最壞的轉(zhuǎn)矩下降和差的耐熱流動性。由于使用微囊類發(fā)泡劑制備的對比例7的墊片具有過厚的預發(fā)泡層，因而墊片具有最壞發(fā)泡系數(shù)、最小的開孔率和差的密封性質(zhì)。
如上所述，按照本發(fā)明，可以取得一種金屬墊片，其發(fā)泡橡膠層在高溫高壓下不會變劣，在低溫下不會收縮，甚至可足以密封具有大的鑄孔或高的表面粗糙度的氣缸體。
雖然已經(jīng)結(jié)合具有實施例詳細描述了本發(fā)明，但是，本專業(yè)技術(shù)人員顯然懂得，可對其作出各種修改和變化而并不背離本發(fā)明的精神或超出本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明是以2004年3月30日提交的日本專利申請第2004-100006號、2004年3月31日提交的日本專利申請第2004-102172號和2004年3月31日提交的日本專利申請第2004-102178號為基礎(chǔ)的。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)置在氣缸蓋和氣缸體之間的金屬墊片，它包括一個具有第一孔的薄金屬板；第一彈性金屬基片；第二彈性金屬基片；和至少一個發(fā)泡橡膠層，其中第一和第二彈性金屬基片中的每一個具有第二孔和在第二孔的周邊部分上形成的凸邊，其中薄金屬板設(shè)置在第一和第二彈性金屬基片的凸邊之間，其中所述一個發(fā)泡橡膠層是借助一種使具有預發(fā)泡成分的預發(fā)泡層發(fā)泡的方法提供的，其中所述預發(fā)泡層具有15至50μm的厚度和2至4的發(fā)泡系數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬墊片，其特征在于所述預發(fā)泡成分包括20％-70％重量的門尼值為10至70的聚合物；以所述成分的總重量為基礎(chǔ)，20％至60％重量的可熱分解的發(fā)泡劑；其中所述發(fā)泡橡膠層具有80％或更大的開孔率。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬墊片，其特征在于所述第一彈性金屬基片設(shè)置得面對氣缸體，且在第一彈性金屬基片的兩側(cè)上設(shè)有發(fā)泡橡膠層。
4.如權(quán)利要求1所述的金屬墊片，其特征在于它還包括一個未發(fā)泡橡膠層，其中第一彈性金屬基片設(shè)置成面對氣缸體，且具有面對氣缸體的第一表面和與第一表面相反的第二表面，其中第一彈性金屬基片具有設(shè)置在第一表面上的發(fā)泡橡膠層和設(shè)置在第二表面上的未發(fā)泡橡膠層。
5.如權(quán)利要求1所述的金屬墊片，其特征在于它還包括第三彈性金屬基片和未發(fā)泡橡膠層，其中第一和第二彈性金屬基片具有設(shè)置在其兩側(cè)上的未發(fā)泡橡膠層，其中第三彈性金屬基片包括能夠容納第一彈性金屬基片的第三孔；在第三孔周邊部分形成的凸邊；及在其兩側(cè)上設(shè)置的發(fā)泡橡膠層，其中第一彈性金屬基片借助多個連接構(gòu)件固定在第三彈性金屬基片上。
6.如權(quán)利要求1所述的金屬墊片，其特征在于其中所述凸邊具有一個彎曲部分，該彎曲部分具有一個彎部，該彎部在與凸邊周向垂直的橫截面中具有0.5mm或更大的曲率半徑，其中第一彈性金屬基片設(shè)置成面對氣缸體，且具有面對氣缸體的第一表面和第一表面相反的第二表面，其中第一彈性金屬基片具有設(shè)置在第一表面上的發(fā)泡橡膠層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種設(shè)置在氣缸蓋和氣缸體之間的金屬墊片，該金屬墊片包括一個具有第一孔的薄金屬板；第一彈性金屬基片；第二彈性金屬基片；及至少一個發(fā)泡橡膠層，其中第一和第二彈性金屬基片中的每一個具有第二孔和在該孔周邊部分上形成的凸邊，其中薄金屬板設(shè)置在第一和第二彈性金屬基片的凸邊之間，其中借助一種方法提供至少一個發(fā)泡橡膠層，該方法包括使一預發(fā)泡層發(fā)泡，該預發(fā)泡層包括預發(fā)泡成分，其中預發(fā)泡層具有15至50μm的厚度和2至4的發(fā)泡系數(shù)。
文檔編號F16J15/08GK1676912SQ200510055058
公開日2005年10月5日 申請日期2005年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者藤野道夫, 瀨嵐俊一, 今中博信, 村田猛, 渡邊勝美 申請人:霓佳斯株式會社