專利名稱：金屬襯墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)汽缸體和汽缸蓋接合面之間的金屬襯墊，其能防止流體例如燃燒氣體，冷卻水，潤滑油等的泄漏。
通常，各種襯墊設(shè)置在構(gòu)成一汽車發(fā)動(dòng)機(jī)例如一內(nèi)燃機(jī)的汽缸體和汽缸蓋接合面之間，以防止流體例如燃燒氣體，冷卻水，潤滑油等的泄漏，并且通過緊固件例如螺栓等緊固汽缸體和汽缸蓋而達(dá)到密封作用。在先有技術(shù)中，具有所謂的軟襯墊，其由石棉材料，化纖材料，碳片材料等制造。然而，軟襯墊有一個(gè)不可避免的缺點(diǎn)，由于內(nèi)燃機(jī)的工作，襯墊材料隨時(shí)間而變壞，并且其難于保證好的耐熱性。所以，眾所周知，近來已廣泛使用了金屬襯墊，其耐熱，耐壓，工作可靠，并具有好的復(fù)原特性(彈簧特性)和導(dǎo)熱性。
近來，為了進(jìn)一步達(dá)到更好的發(fā)動(dòng)機(jī)性能，在發(fā)動(dòng)機(jī)的小型化和輕量化方面已有了一些發(fā)展，以產(chǎn)生更高的輸出，和減少油耗等等。例如，為了達(dá)到這一發(fā)展的目的，發(fā)動(dòng)機(jī)部件有使用鋁合金的趨勢，在汽缸體中的相鄰汽缸筒之間的間隔制的盡可能小。
另一方面，在用鋁合金制造發(fā)動(dòng)機(jī)部件時(shí)，容易想到，與例如鑄鐵制的發(fā)動(dòng)機(jī)部件相比，其整體鋼性大大減小了。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)的小型化和輕量化引起一新的問題，發(fā)動(dòng)機(jī)保留的熱量--其是由發(fā)動(dòng)機(jī)的工作所產(chǎn)生的--增加了。為了克服發(fā)動(dòng)機(jī)保留的熱量的增加，就要擴(kuò)展冷卻水路等等，然而，這就進(jìn)一步降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的整體鋼性。另外，在汽缸筒的附近形成冷卻水路以提高冷卻效率，然而，這就使緊固汽缸體和汽缸蓋的螺栓等的緊固位置遠(yuǎn)離汽缸筒。于是，這必然使靠近螺栓的位置緊固力較大，相反，遠(yuǎn)離螺栓的位置緊固力較小。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體剛性下降時(shí)，和由于緊固件例如螺栓的增加而引起的緊固力的偏移時(shí)，在設(shè)置在汽缸體和汽缸蓋接合面之間的金屬襯墊上，在金屬襯墊和汽缸體之間，或在金屬襯墊和汽缸蓋之間，于其對應(yīng)于汽缸筒所形成的汽缸內(nèi)徑孔的周邊部分產(chǎn)生間隙。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，因?yàn)槠變?nèi)徑孔周邊部分的表面壓力不平衡，汽缸內(nèi)徑孔的圓度下降了，另外，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)工作期間從汽缸體到汽缸蓋不同部分導(dǎo)熱性不同，汽缸的變形增加了。另外，當(dāng)上述間隙產(chǎn)生時(shí)，因?yàn)榻饘僖r墊的接合面?zhèn)戎苯颖┞队谌紵龤怏w，就引起一些問題金屬襯墊的壽命減少了，不能長時(shí)間地保證密封特性。
例如，如圖20所示，在先有技術(shù)的金屬襯墊1中，在金屬制的基板2上有一汽缸內(nèi)徑孔3，并沿汽缸內(nèi)徑孔3的內(nèi)周邊有一線材形成的環(huán)4，通過一夾住基板2邊部的折疊的內(nèi)彈性金屬板5夾住環(huán)4而將其固定在位，另外，一外彈性金屬板6覆蓋并夾住內(nèi)彈性金屬板5。另一方面，基板2的外周邊部由與內(nèi)外彈性金屬板5和6不同的另一彈性金屬板7夾住。彈性金屬板7例如通過點(diǎn)焊焊接在基板2上。另外，沿基板2的螺栓孔，油孔，水孔等，并沿基板2的外周邊形成有硅橡膠邊8或類似物。
在這種金屬襯墊1中，為了克服上述的發(fā)動(dòng)機(jī)的整體剛度的減少，和由于緊固件例如螺栓等引起的緊固力的偏移，使環(huán)4的壓扁量和橡膠邊8的變形量相互不同，同時(shí)，通過選擇內(nèi)和外彈性金屬板5和6的厚度而限制環(huán)4的壓扁量，以保證在金屬襯墊1的任何位置都有有效的密封，并通過基板2外周邊部的彈性金屬板7抑制金屬襯墊1的整體變形而使緊固力均勻。
然而，雖然圖20所示的金屬襯墊1確實(shí)能保證足夠的密封和抑制變形，但要求基板2和各彈性金屬板5，6和7都制成單獨(dú)的元件，并且，在制造時(shí)，必須分別將各彈性金屬板5，6和7裝在基板2上。于是，這就不可避免地增加成本，而使金屬襯墊1很昂貴。另外，在金屬襯墊1中，因?yàn)閲@汽缸孔只設(shè)置金屬元件，例如環(huán)4，內(nèi)和外彈性金屬板5和6，所以，其不可能減輕發(fā)動(dòng)機(jī)整體剛度的下降，和吸收螺栓的緊固力的偏移。所以，其有難于保證汽缸孔圓度的缺點(diǎn)。
另外，在日本專利公開號昭6—101761中所公開的金屬襯墊中，為了保證好的氣體密封，在螺栓孔的周邊部裝有一墊圈，或?qū)⒒鍖?yīng)于周邊部(螺栓孔的密封部)的部分向后折疊，而使周邊部比其他部分更厚，同時(shí)，將墊圈也裝在汽缸內(nèi)徑孔的周邊部，或者基板相應(yīng)于周邊部的部分向后折疊，并將一恢復(fù)彈性元件插入墊圈和基板之間，或折疊部分和基板(汽缸內(nèi)徑孔的密封部)之間。另外，在螺栓孔密封部和汽缸內(nèi)徑孔密封部之間形成一橡膠烘制的密封緣部分，以密封水和油。
然而，在這種情況下，在緊固螺栓的時(shí)候，對于螺栓孔位置的內(nèi)側(cè)區(qū)域，必須由汽缸蓋施加一使橡膠烘制的密封緣部分變形的載荷，和一使汽缸孔密封部分的恢復(fù)彈性件變形的載荷。然而，小型和輕質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的鋁合金制的汽缸筒的剛度是低的，不能施加一足夠的載荷。于是，在汽缸蓋螺栓孔之間的部分變形形成一向上彎曲的凸面。特別是，在相鄰于汽缸筒的部分形成一大的撓度。
如上所述，當(dāng)在相鄰于汽缸蓋的汽缸筒的螺栓孔之間的部分產(chǎn)生一大的撓度時(shí)，就難于密封發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的高溫高壓的燃燒氣體。于是，在先有技術(shù)的金屬襯墊中，已采取了一種對策，將恢復(fù)彈性件的厚度在汽缸內(nèi)徑孔密封部分整體作得更大，將一填隙板部分插入相鄰的汽缸內(nèi)徑孔之間，以增加汽缸內(nèi)徑孔周圍的表面壓力。
然而，在這種對策中，因?yàn)槠咨w的撓曲，即，螺栓孔之間部分的撓曲越來越大，由于螺栓的緊固，螺栓孔附近的表面壓力是高的，相反，螺栓孔之間部分的表面壓力，特別是，相鄰于汽缸筒部分的表面壓力是低的。于是，有高的表面壓力的部分，即，螺栓孔附近的部分，將汽缸內(nèi)筒的表面向內(nèi)推，并且，當(dāng)螺栓孔形成于汽缸內(nèi)徑孔周圍的四個(gè)角的每一個(gè)上時(shí)，汽缸內(nèi)筒的截面變形為一苜蓿葉形狀，并且失圓。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在這種狀態(tài)工作時(shí)，就增加了油耗，降低了功率，并造成廢氣污染等等。
本發(fā)明解決了上述問題，其目的是提供一種金屬襯墊，其能以低成本制造，同時(shí)，能保證一個(gè)與內(nèi)燃機(jī)的高性能相對應(yīng)的足夠的功能，同時(shí)，其有一個(gè)小的金屬接觸密封面積，以減小絕對載荷，其能使降低內(nèi)燃機(jī)的剛度，并保證燃燒室孔的圓度。
本發(fā)明的另一目的是提供一種金屬襯墊，其能抑制由于螺栓的緊固而引起的汽缸蓋螺栓孔之間部分的變形，同時(shí)保證好的密封，并能減少由于螺栓的緊固所引起的螺栓孔附近部分和燃燒室孔(汽缸筒)周圍部分之間的表面壓差，而使燃燒室孔周圍部分的表面壓力均勻，而保證燃燒室孔的圓度。
在本發(fā)明的第一方面，設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠類材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；另一折疊部分，其形成于基板接合區(qū)域中的位置，該折疊部分不同于燃燒室孔的折疊部分；一填隙板，其固定于所述另一折疊部分中。在這方面，形成凸邊的位置包括當(dāng)設(shè)置金屬襯墊時(shí)要求表面壓力穩(wěn)定的位置，例如，繞燃燒室孔，繞螺栓孔等位置，或在接合面區(qū)域之間要形成分界的位置，例如，在一油孔和一水孔之間形成分界的密封位置。另外，作為軟性元件，例如可以是一可延展的石墨板，聚酰亞胺的聚四氟乙烯板等，云母，或鉛，鋅，銅，軟鋼等金屬板。填隙板的固定位置沒有特別的限制，只要是在基板與汽缸體和汽缸蓋的整個(gè)接合區(qū)域中能防止汽缸體和汽缸蓋的接合面變形的位置就行。
在本發(fā)明的金屬襯墊中，當(dāng)將金屬襯墊放入汽缸體和汽缸蓋之間而進(jìn)行組裝時(shí)，對于由于離緊固件例如螺栓的距離不同而引起的緊固力的偏移，折疊部分和在折疊部分內(nèi)側(cè)的軟性元件能隨著偏移而適當(dāng)變形，這種變形能使緊固力所產(chǎn)生的表面壓力均勻。另外，橡膠類材料制的凸邊可彈性變形而促使表面壓力的均勻化，并能達(dá)到和保持一個(gè)足夠的密封作用。另外，其導(dǎo)致了在組裝時(shí)表面壓力只直接施加在燃燒室孔周圍的部分，于是，能減少整個(gè)緊固力。另外，因?yàn)榻饘僖r墊包括單片基板，并且，基板的燃燒室孔的邊緣被折疊，所以，能減少所要制造的金屬模的數(shù)量，并能很大程度上減少包括材料成本的制造成本。另外，因?yàn)槟芡ㄟ^一沖程分布器的方法，或金屬模的方法容易地形成凸邊，所以，能很便宜地制造金屬襯墊。
在上述本發(fā)明的第一方面，對于緊固件的緊固力的偏移，因?yàn)榱硗獾恼郫B部分增進(jìn)了緊固力所產(chǎn)生的表面壓力的均勻性，就抑制了汽缸體和汽缸蓋的變形。因?yàn)樘钕栋骞潭ㄓ诹硗庹郫B部分內(nèi)側(cè)，就防止了金屬襯墊僅在燃燒室孔周圍的位置與汽缸體和汽缸蓋接觸，并且由此，表面壓力不僅僅集中于燃燒室孔周圍的位置，并能防止汽缸體和汽缸蓋的變形。
當(dāng)形成折疊部分時(shí)，在一些情況下，折疊部分的端部不能完全壓平。如果折疊部分端部不能壓平的金屬襯墊設(shè)置在汽缸體和汽缸蓋之間，可以設(shè)想，密封性能將變差。另一方面，為了使端部壓平，需要一很大的載荷，并且，通過施加一過大的載荷而壓扁可能同時(shí)會引起回彈。在這方面，當(dāng)板厚為0.3mm或更大時(shí)，很難壓平端部。所以，在最佳實(shí)施例中，折疊部分的端部位于汽缸體和汽缸蓋的至少一個(gè)的接合面的外側(cè)。這樣，就不會降低密封性，并且不需要施加一大的載荷來壓平端部。于是，能準(zhǔn)確地計(jì)算裝配時(shí)的襯墊載荷。
從前面的描述清楚可見，本發(fā)明的金屬襯墊有下列優(yōu)點(diǎn)。其能很便宜地制造金屬襯墊，并且，能使由緊固件例如螺栓所引起的汽缸體和汽缸蓋接合面之間的表面壓力更均勻，能保證足夠的密封性能，和保證燃燒室孔的圓度。于是，改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗，減小了功率損失，并能達(dá)到長的使用壽命。另外，由于有折疊部分，緊固件引起的緊固力能均勻分布，并且通過折疊部分和固定在其中的軟性元件能保證足夠的密封性，并能保證發(fā)動(dòng)機(jī)孔的圓度。另外，因?yàn)榻饘僖r墊包括單片基板，并且燃燒室孔等的邊緣被折疊，所以能減少所要制造的金屬模的數(shù)量，并能減少包括材料成本在內(nèi)的制造成本。另外，能使汽缸體和汽缸蓋接合面之間的表面壓力更均勻，以保證足夠的密封性能。
另外，表面壓力不僅僅集中于燃燒室孔周圍的位置，并能防止汽缸體和汽缸蓋接合面的變形。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，當(dāng)除燃燒室孔的折疊部分之外在基板的接合部分中形成有另外的折疊部分時(shí)，該另外的折疊部分的端部位于汽缸體和汽缸蓋接合面的至少一個(gè)的外側(cè)。由此，不致降低密封性能，也不需要施加載荷來壓平端部，并能準(zhǔn)確地計(jì)算出設(shè)置金屬襯墊時(shí)的襯墊載荷。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在基板的外周邊形成另外的折疊部分。由此，使汽缸體和汽缸蓋接合面的表面壓力均勻，并能防止汽缸體和汽缸蓋的變形。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在基板上形成有螺栓孔，在螺栓孔的邊緣形成另外的折疊部分。由此，連接件例如螺栓的軸向力被所述另外的折疊部分分散，并且使在緊固件例如螺栓附近的緊固力所產(chǎn)生的表面壓力更均勻，并能抑制汽缸體和汽缸蓋的變形。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在基板上形成臺階部分，使折疊部分一個(gè)接合面離基板一接合面的高度與折疊部分另一接合面離基板另一接合面的高度基本相等。由此，當(dāng)金屬襯墊設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋之間時(shí)，折疊部分的接合面從基板分別向汽缸體的接合面?zhèn)群拖蚱咨w的接合面?zhèn)韧怀鲆幌嗤某潭取Ｓ谑?，折疊部分能與汽缸體和汽缸蓋均勻地接觸，并且因?yàn)榕_階部分使折疊部分本身具有彈簧特性，所以，隨著緊固力或發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的熱效應(yīng)所引起的汽缸體和汽缸蓋的變形，折疊部分能適應(yīng)地變形，而使表面壓力更均勻。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，固定于折疊部分內(nèi)側(cè)的軟性元件的寬度能沿燃燒室孔的圓周方向部分地變化。由此，對于緊固件例如螺栓的緊固力，折疊部分的推斥力能隨軟性元件寬度的增加而增加，并且隨軟性元件寬度的減小而減小。所以，通過在遠(yuǎn)離緊固件的緊固力較小的位置增加軟性元件的寬度，和在靠近緊固件的緊固力較大的位置減小軟性元件的寬度，能使燃燒室孔周圍對汽缸體和汽缸蓋所產(chǎn)生的表面壓力更均勻。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，固定于折疊部分內(nèi)側(cè)的軟性元件的厚度沿燃燒室孔的圓周方向部分地變化。例如，當(dāng)形成于基板上的螺栓孔之間的距離較大時(shí)，或當(dāng)水孔的數(shù)量較多時(shí)，就增加了表面壓力的不均勻性。于是，通過在這種位置增加軟性元件的厚度，能使燃燒室孔周圍在汽缸體和汽缸蓋上所產(chǎn)生的表面壓力更均勻。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一種表面處理材料覆蓋于基板的至少一個(gè)接合面上。作為表面處理材料，例如，可以使用氟橡膠，腈橡膠(NBR)，可延展的石墨板等等。于是，表面處理材料使金屬襯墊的表面光滑，并且表面處理材料補(bǔ)償了汽缸體和汽缸蓋接合面的不平度，并防止了內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)壓力的損耗。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一種潤滑劑施加于折疊部分的接合面上。作為潤滑劑，可以使用二硫化鉬，石墨等等。于是，潤滑劑使折疊部分的接合面平滑。并且，汽缸體和汽缸蓋的接合面的金屬不與基板的金屬直接接觸。于是，防止了在折疊部分的接合面上出現(xiàn)裂紋。并且，當(dāng)汽缸體和汽缸蓋由不同金屬制造時(shí)，其能防止內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)由于熱膨脹的不同而引起的磨擦，而防止由于磨損而出現(xiàn)的刮傷，并通過微密封作用而防止壓力損失。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，至少在基板燃燒室孔內(nèi)表面上涂鍍至少一種涂層。作為涂層，可采用金屬鍍層，樹脂涂層，或金屬和樹脂的混合涂層。由此，即使當(dāng)裝有金屬襯墊的內(nèi)燃機(jī)是一例如由海水冷卻的舷外發(fā)動(dòng)機(jī)，或用于海水和淡水的通用發(fā)動(dòng)機(jī)等等，其也能保證有耐腐蝕性，和耐化學(xué)性，并能長時(shí)間保證有穩(wěn)定的密封性能。這種涂層在形成孔之后和施加表面處理材料和潤滑劑之前進(jìn)行預(yù)處理。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，沿燃燒室孔整個(gè)圓周，線形軟性元件固定于基板燃燒室孔折疊部分端部的內(nèi)側(cè)。由此，緊固元件例如螺栓的緊固力使汽缸體和汽缸蓋之間的線形軟性元件被壓扁，并且金屬襯墊接合面與汽缸體之間的間隙和金屬襯墊接合面與汽缸蓋之間的間隙被軟性元件壓扁的量所堵塞。于是，更滿意的密封被保證。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，沿燃燒室孔的整個(gè)圓周，至少兩個(gè)不同直徑的線形軟性元件固定于基板燃燒室孔折疊部分的內(nèi)側(cè)。當(dāng)在燃燒室孔折疊部分的端部需要高的表面壓力時(shí)，一大直徑的軟性元件固定于折疊部分內(nèi)側(cè)的內(nèi)端，一小直徑的軟性元件固定于折疊部分內(nèi)側(cè)的外端。于是，相對于緊固件例如螺栓所產(chǎn)生的緊固力，在靠近燃燒室一側(cè)的軟性元件的壓扁量要大于遠(yuǎn)離燃燒室的一側(cè)，并且軟性元件的變形與表面壓力成適當(dāng)?shù)谋壤?，以使在燃燒室孔折疊部分的端部能保證一高的表面壓力。另一方面，例如，在通過將一鑄鐵襯套壓配合入一鋁制汽缸體而構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，鑄鐵襯套的內(nèi)周邊有變形和磨圓的可能性，并且當(dāng)一大的載荷施加在燃燒室孔折疊部分端部時(shí)，燃燒室孔的圓度會變差。所以，在這種情況下，一小直徑的軟性元件被固定于折疊部分內(nèi)側(cè)的內(nèi)端，和一大直徑的軟性元件固定于折疊部分內(nèi)側(cè)的外端。通過這種布置，遠(yuǎn)離燃燒室的軟性元件的壓扁量大于靠近燃燒室一側(cè)的壓扁量，使軟線的變形與表面壓力成適當(dāng)?shù)谋壤⑹谷紵铱字車木o固表面壓力均勻。于是，能防止鑄鐵襯套的內(nèi)周邊變形和磨圓，以及燃燒室孔的圓度的變差。
在本發(fā)明另一實(shí)施例中，一填隙板固定于相鄰燃燒室孔之間的折疊部分中，由此，特別是當(dāng)汽缸體和汽缸蓋的剛度較小時(shí)，因?yàn)樘钕栋骞潭ㄓ诒砻鎵毫^低的相鄰燃燒室孔之間，填隙板使表面壓力均勻。
在本發(fā)明另一實(shí)施例中，在基板燃燒室孔折疊部分至少一個(gè)接合面上，于折疊部分的寬度內(nèi)形成至少一個(gè)繞燃燒室孔的金屬凸邊。由于金屬凸邊的形成，金屬襯墊與汽缸體或汽缸蓋的接觸從面接觸變?yōu)榫€接觸，使固定于折疊部分內(nèi)側(cè)的軟性元件的變形更容易。于是，例如，在靠近螺栓等的緊固位置的高壓部分和在相鄰螺栓之間中部位置的低壓部分之間的表面壓差成為均勻。特別是，當(dāng)在燃燒室孔的徑向形成至少兩個(gè)相互間隔的金屬凸邊，而具有一波紋形狀截面時(shí)，線接觸的數(shù)量增加了，并且密封面有高的壓力而增強(qiáng)了迷宮作用。因此，即使一個(gè)金屬凸邊發(fā)生泄漏，另一金屬凸邊也能保證密封性能。
在本發(fā)明另一實(shí)施例中，沿燃燒室孔圓周方向，金屬凸邊的高度可部分變化。由此，對于例如螺栓等緊固件的緊固力，金屬凸邊越高，推斥力越大，反之，當(dāng)高度低時(shí)，推斥力減小。然而，通過在小緊固力的位置形成大高度的金屬凸邊，并通過在大緊固力的位置形成小高度的金屬凸邊，能使汽缸體和汽缸蓋中產(chǎn)生的繞燃燒室孔的表面壓力更均勻。
在本發(fā)明另一實(shí)施例中，在基板除折疊部分之外的兩接合面上覆蓋有泡沫橡膠，使泡沫橡膠的高度高于折疊部分的高度。
在有燃燒室孔折疊部分，和在例如基板外邊緣或螺栓孔所形成的另外的折疊部分的金屬襯墊中，當(dāng)其設(shè)置在汽缸體和汽缸蓋之間時(shí)，在無折疊部分的基板部分和汽缸體和汽缸蓋之間形成間隙。特別是，在水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，冷卻水由泵循環(huán)，在泵附近水壓可能是高的，反之，在遠(yuǎn)離泵的位置水壓可能是低的。于是，在有對應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)水套的水孔的金屬襯墊中，通過改變水孔的尺寸來調(diào)節(jié)水壓。然而，當(dāng)基板有一大的厚度時(shí)，有使間隙變大和發(fā)生短路的可能性。于是，在上述的實(shí)施例中，在除折疊部分之外的基板的兩接合面上，覆蓋有要求小的表面壓力的泡沫橡膠，于是，能防止水孔之間的短路，而不需要大的表面壓力。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在基板的至少一個(gè)接合面上形成橡膠類材料制的凸邊，使凸邊的高度高于燃燒室孔折疊部分的高度，并且，向回折疊的基板邊緣向基板側(cè)進(jìn)一步彎曲。由此，能防止固定于折疊部分內(nèi)側(cè)的軟性元件從折疊部分內(nèi)側(cè)伸出。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，折疊部分的內(nèi)表面被制成為具有高摩擦阻力的表面。為了形成高摩擦阻力表面，基板可以保留一個(gè)末進(jìn)行精加工的狀態(tài)，或在基板上形成不規(guī)則形狀或裂紋。因?yàn)檎郫B部分的內(nèi)表面有高的摩擦阻力，使固定于折疊部分內(nèi)的軟性元件不易在折疊部分內(nèi)側(cè)移動(dòng)，并且軟性元件不易從折疊部分中伸出。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在基板上要形成橡膠類材料凸邊的至少一個(gè)部分制成為有高摩擦阻力的表面。為了形成高摩擦阻力的表面，可以使基板保持不進(jìn)行精加工的狀態(tài)，或在基板上形成不規(guī)則形狀或裂紋。于是，當(dāng)使用一沖程分布器方法或使用金屬模在基板上形成凸邊時(shí)，凸邊能更牢固地固定于基板上。
在本發(fā)明的第二方面，一種設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；其特征在于當(dāng)穿過相鄰燃燒室孔中點(diǎn)的直線作為一標(biāo)線，穿過標(biāo)線兩側(cè)的相對的兩螺栓孔中點(diǎn)的直線作為第一螺栓線，穿過位于標(biāo)線各側(cè)的一組螺栓孔中點(diǎn)的直線作為第二螺栓線時(shí)，在基板的連接區(qū)域中的至少一個(gè)位置，形成有大厚度部分，其厚度大于基板而小于折疊部分，其位于第一螺栓線上的各螺栓孔的基板邊緣側(cè)，和位于第二螺栓線兩端的各螺栓孔的基板邊緣側(cè)。
可以通過將基板邊緣向回折疊，或在相應(yīng)位置附著一與基板分離的填隙板而形成一大厚度部分。然而，當(dāng)通過附著一與基板分離的元件而成形時(shí)，所用的元件最好不是如橡膠那樣的低剛度材料，而最好是與基板剛度差不多的金屬。
形成凸邊的位置包括在安裝金屬襯墊時(shí)要求表面壓力穩(wěn)定的位置，例如，繞燃燒室孔的位置，繞螺栓孔的位置，等等，以及接合面之間要分界的空間之間的位置，如使油孔和水孔之間分界的密封位置。
在本發(fā)明的金屬襯墊中，當(dāng)將金屬襯墊設(shè)在汽缸體和汽缸蓋之間而進(jìn)行組裝時(shí)，隨著根據(jù)緊固件例如螺栓的距離而引起的緊固力的偏移，燃燒室孔的折疊部分和在其內(nèi)側(cè)的軟性元件適當(dāng)?shù)刈冃危⑶彝瑫r(shí)，橡膠類材料制的凸邊彈性變形，以保證足夠的密封作用。
在這方面，汽缸體相對于螺栓的緊固力在沿形成大厚度部分的第一和第二螺栓線的截面上的變形如下設(shè)定。因?yàn)槿紵铱椎恼郫B部分比大厚度部分要厚至少一個(gè)軟性元件的厚度，所以，汽缸蓋被推靠在燃燒室孔的折疊部分上，并且汽缸蓋螺栓孔之間的部分首先變形，向上側(cè)彎曲成一中凸形。隨后，基板的邊緣與大厚度部分接觸。然而，因?yàn)榇蠛穸炔糠掷缡怯膳c基板剛度差不多的金屬制的，并且無軟性元件固定在其中，所以，大厚度部分幾乎不變形，并能支承汽缸蓋的變形。另外，當(dāng)緊固力增加時(shí)，大厚度部分作為一對抗體，并產(chǎn)生一力使汽缸蓋螺栓孔之間的部分變形，向下側(cè)彎曲成一中凸形。因?yàn)檫@個(gè)力是在與燃燒室孔折疊部分與汽缸蓋接觸所引起的汽缸蓋的變形相抵消的方向產(chǎn)生的，所以，汽缸蓋的變形被抑制了。
于是，在有形成于上述位置的大厚度部分的第一或第二螺栓孔線的部分，在靠近螺栓孔位置和在螺栓孔之間鄰近燃燒室孔位置之間的表面壓差變小。
本發(fā)明的金屬襯墊有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即，通過燃燒室孔的折疊部分，固定在折疊部分中的軟性元件，和由橡膠類材料制的凸邊，能保證密封作用。
另外，通過在由螺栓孔的設(shè)置而表示的每條線上于基板邊緣形成的大厚度部分，能抑制緊固螺栓時(shí)汽缸蓋的變形，以及在靠近螺栓孔的位置和靠近燃燒室孔位置之間的表面壓差。
在一最佳實(shí)施例中，在本發(fā)明的金屬襯墊中，第一螺栓孔線是一條直線，其穿過標(biāo)線兩側(cè)線對稱設(shè)置的兩螺栓孔的中點(diǎn)。
在另一實(shí)施例中，對所有螺栓孔設(shè)定第一和第二螺栓孔線，在第一螺栓孔線的各螺栓孔的基板邊緣側(cè)的基板接合區(qū)域中的所有位置，和在第二螺栓孔線兩端各螺栓孔的基板邊緣側(cè)的基板接合區(qū)域中的位置形成大厚度部分。因?yàn)樵谏鲜龅谝缓偷诙菟拙€的所有位置形成有大厚度部分，在燃燒室孔的整個(gè)周邊的表面壓力是平均的，并能保證燃燒室孔的圓度。于是，在使用上述金屬襯墊的發(fā)動(dòng)機(jī)中，機(jī)油消耗減少了，燃料消耗減少了，功率損失減少了，廢氣的污染也減小了。
在另一實(shí)施例中，通過將基板的邊緣向回折疊，可形成部分或所有的一組大厚度部分。通過折疊部分而形成的大厚度部分，容易使沿汽缸孔的表面壓力均勻，并降低制造成本。
為了通過折疊基板邊緣而形成折疊部分，在形成基板的時(shí)候，即，在將金屬板的外周部分切成預(yù)定形狀，和在金屬板的預(yù)定位置形成各種孔的時(shí)候，金屬板被成形，使要向回折疊的部分從金屬板的主體整體向外突出，然后，將伸出的邊緣部向回折疊在基板上。
所以，當(dāng)通過折疊基板的邊緣在基板上形成一組大厚度部分的一部分或全部時(shí)，通過將突出的邊緣部分向回折疊而容易形成大厚度部分。然而，如果由于基板的設(shè)計(jì)而難于形成這種折疊部分，可以通過在相應(yīng)的位置附著一填隙板而形成大厚度部分。這能達(dá)到相同的作用。
在形成折疊部分的時(shí)候，將會出現(xiàn)折疊部分的端部不能完全壓平的情況。當(dāng)金屬襯墊設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋之間而折疊部分的端部不能完全壓平的時(shí)候，即，折疊部分的上下側(cè)稍微擠壓而使端部形成為圓形時(shí)，可以想象，通過工作和停止的熱冷循環(huán)的重復(fù)，折疊部分端部的圓形形狀逐漸改變，并且在折疊部分的端部的密封特性將變差。另外，為了使圓的端部壓扁和變平，需要一個(gè)很大的載荷。通過施加載荷進(jìn)行壓平時(shí)，將會引起回彈和破裂。在這方面，當(dāng)板厚等于或大于0.3mm時(shí)，端部就很難壓平。
在另一實(shí)施例中，形成為大厚度部分的折疊部分端部位于汽缸體和汽缸蓋接合面的至少一個(gè)的外側(cè)。由此，不會損失密封特性，并且不需要施加載荷使端部壓平。另外，在設(shè)置金屬襯墊時(shí)，能準(zhǔn)確地計(jì)算襯墊的載荷。
在另一實(shí)施例中，在折疊部分(大厚度部分)和基板之間形成一臺階部分，以使燃燒室孔的折疊部分(大厚度部分)上接合面離基板上接合面的高度等于折疊部分(大厚度部分)的下接合面離基板下接合面的高度。由此，當(dāng)設(shè)置金屬襯墊時(shí)，燃燒室孔折疊部分的接合面和大厚度部分的接合面分別向汽缸體的接合面和向汽缸蓋的接合面突出一相同的程度。于是，汽缸體的接合面和汽缸蓋的接合面均勻地與汽缸體和汽缸蓋接觸，并且因?yàn)榕_階部分使折疊部分本身具有彈簧特性，所以，折疊部分和大厚度部分能隨由于緊固力和工作時(shí)所產(chǎn)生的熱的影響所造成的汽缸體和汽缸蓋的變形而變形。于是，能提高表面壓力的均勻化。
下面通過實(shí)施例并參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述。


圖1是本發(fā)明的金屬襯墊一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖2是沿圖1中A—A線的剖視圖；圖3是沿圖1中B—B線的剖視圖；圖4是沿圖1中C—C線的剖視圖；圖5A是一剖視圖，顯示了在汽缸孔折疊部分一個(gè)接合面上形成的金屬邊；圖5B是一剖視圖，顯示了在汽缸孔折疊部分兩個(gè)接合面上形成的金屬邊；圖6是一個(gè)實(shí)施例的剖視圖，其中，折疊部分上層的一個(gè)邊緣進(jìn)一步向基板的上表面彎曲；圖7是本發(fā)明的金屬襯墊另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)平面圖；圖8是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所用的填隙板的平面圖；圖9是沿圖7中A—A線的剖視圖；圖10是沿圖7中C—C線的剖視圖；圖11是沿圖7中D—D線的剖視圖；圖12A是一實(shí)施例的剖視圖，其中，一組環(huán)固定在汽缸孔折疊部分內(nèi)側(cè)，使環(huán)的直徑從折疊部分的端部依次減?。粓D12B是一實(shí)施例的剖視圖，其中，一組環(huán)固定在汽缸孔折疊部分內(nèi)側(cè)，使環(huán)的直徑從折疊部分的端部依次增加；圖13是本發(fā)明的金屬襯墊另一實(shí)施例的剖視圖；圖14A是一剖視圖，其中，金屬襯墊設(shè)在汽缸體和汽缸蓋之間，使折疊部分的端部僅位于汽缸體接合面的外側(cè)；圖14B是一剖視圖，其中，金屬襯墊設(shè)在汽缸體和汽缸蓋之間，使折疊部分的端部位于汽缸體和汽缸蓋的兩個(gè)接合面的外側(cè)；
圖15是一實(shí)施例的剖視圖，其中，泡沫橡膠附著在一個(gè)實(shí)施例的基板上；圖16是本發(fā)明金屬襯墊另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)平面圖；圖17是沿圖16中A—A線的剖視圖；圖18是對應(yīng)于圖16中直線K2所取剖面的示意圖，其中，解釋大厚度部分的結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的作用；圖19是對應(yīng)于圖3的剖視圖，除了沒有形成臺階部分；圖20是先有技術(shù)的金屬襯墊剖視圖。
圖1—4顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。金屬襯墊10包括一金屬例如不銹鋼制的基板11，一組孔形成在基板11上。基板11包括各孔的內(nèi)表面，和圍繞各孔的兩個(gè)接合面，它們被覆蓋以金屬鍍層，樹脂涂層，或金屬與樹脂的混合涂層，另外，根據(jù)構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體和汽缸蓋的接合面的加工不平度，在基板11的表面烘制一種表面處理材料12，例如氟化橡膠，腈化橡膠(NBR)，二硫化鉬等等。在圖4中，表面處理材料12作了稍夸大的顯示，但在其他圖中沒有顯示。
一組孔包括一組對應(yīng)于汽缸體的汽缸筒(燃燒室)的汽缸內(nèi)徑孔13，對應(yīng)于連接汽缸體和汽缸蓋的緊固螺栓位置的螺栓孔14，對應(yīng)于將潤滑油供應(yīng)到各滑動(dòng)部件例如活塞等(未示)的油道的油孔15，和位于水套內(nèi)側(cè)部的水孔16，水套用于將冷卻水供應(yīng)到由于燃料的燃燒和活塞的滑動(dòng)而溫度升高的汽缸體和汽缸蓋。當(dāng)金屬襯墊10設(shè)置在汽缸體和汽缸蓋之間而構(gòu)成一發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，孔13—16與發(fā)動(dòng)機(jī)的相應(yīng)部分連通。
在孔13—16中，對于汽缸內(nèi)徑孔13，基板11的孔13的邊緣向后折疊，形成一折疊部分，如圖2—4所示，并且一個(gè)由例如可延展的石墨板制的軟性元件17夾在折疊部分21的內(nèi)側(cè)。軟性元件17的厚度根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)是可變的，然而，大約0.3mm是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的厚度，并且，在本實(shí)施例中，一個(gè)密度為1.0的軟性元件被夾在內(nèi)側(cè)，并被一個(gè)600kg/cm2的壓力壓縮，使其被壓縮和變形大約30—40％。另一方面，在基板11外周緣的預(yù)定位置形成有折疊部分22，其如同汽缸內(nèi)徑孔13的折疊部分21那樣向同一接合面折疊。特別是，折疊部分22的尺寸根據(jù)各折疊部分22所形成的位置而變化。形成于基板11外周緣一側(cè)的折疊部分22在整個(gè)寬度方向上延伸，一些折疊部分22形成于基板11外周緣的長的一側(cè)，處于對應(yīng)于螺栓孔14之間的位置和靠近螺栓孔14的位置。折疊部分22簡單地向后折疊，并且，沒有元件夾在折疊部分內(nèi)側(cè)。
雖然圖中沒有顯示，折疊部分21和22的兩個(gè)接合面覆蓋以潤滑劑，例如二硫化鉬，石墨等等，另外，折疊部分21和22的內(nèi)表面可以形成不平整或形成裂縫。
這里，對于軟性元件17，雖然可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的剛度而不同，但剛度越大，減少的厚度可以越多。也就是說，可以使用更簿的軟性元件17。另外，軟性元件17不限于可延展的石墨板，例如，可以使用軟金屬板，如鉛板，鋅板，銅板，軟鋼板等，或四氟乙烯板(例如聚酰亞胺板)，或云母。
因?yàn)檎郫B部分21和22形成于汽缸內(nèi)徑孔13的邊緣，和對應(yīng)于基板11外周邊的螺栓孔14的位置，所以，折疊部分21和22突出于基板11的接合面的一側(cè)。然而，如圖3和4所示，在基板11上的折疊部分21和基板11其他部分之間的連接部分形成一臺階部分23，并且，在基板11上的折疊部分22和基板11其他部分之間的連接部分形成另一臺階部分23。在圖3和4中，臺階部分23被形成，使折疊部分21和22的上和下接合面向下下降。于是，折疊部分21和22的上接合面到基板11上接合面的高度等于折疊部分21和22的下接合面到基板11下接合面的高度。然而，如圖2所示，在相鄰汽缸孔13之間距離較窄的位置沒有形成臺階部分23。
另一方面，在基板11的兩個(gè)接合面上的每一個(gè)上形成有例如硅橡膠制的橡膠邊24。橡膠邊24繞汽缸內(nèi)徑孔13和繞各螺栓孔14成形，并分界出各汽缸內(nèi)徑孔13，螺栓孔14，油孔15和水孔16。在圖1中，橡膠邊24的軌跡由長短虛線表示。另外，如圖3和4所示，特別是繞螺栓孔14形成的橡膠邊24有一與接合面正交的半圓形的截面，同時(shí)，在兩個(gè)接合面上的橡膠邊24是對稱的。在其他位置形成的橡膠邊24有與接合面正交的梯形的截面，并且在兩個(gè)接合面的橡膠邊24是對稱的。在本實(shí)施例中，雖然橡膠邊24的截面形狀是半圓形的和梯形的，但所有橡膠邊24可以形成為半圓形或梯形，或其他形狀。另外，在基板11上形成橡膠邊24的位置處可以預(yù)先形成一些不平整部或裂縫，以使橡膠邊24能以好的狀態(tài)成形。
橡膠邊24形成于基板11兩個(gè)接合面上，以致橡膠邊24的上頂點(diǎn)離折疊部分21和22上接合面的高度等于橡膠邊24的下頂點(diǎn)離折疊部分21和22下接合面的高度，另外，相反的橡膠邊24的上頂點(diǎn)和下頂點(diǎn)之間的距離為折疊部分21和22的1.5倍。在這種情況下，關(guān)于金屬襯墊10的厚度，假設(shè)在上和下頂點(diǎn)之間測量的對置的橡膠邊24的高度用T1表示，汽缸內(nèi)徑孔13折疊部分21的厚度用T2表示，折疊部分22靠近螺栓孔14外周邊的厚度用T3表示，這些厚度T1，T2和T3的關(guān)系必須滿足T1，T2和T3的值的順序?yàn)樵絹碓酱蟆？梢酝ㄟ^例如一沖程分布器的方法，網(wǎng)板印刷，使用金屬模的模注方法或其他方法來形成橡膠邊24，特別是當(dāng)使用網(wǎng)板印刷時(shí)，能容易得到一壓合圖形。
在這種情況下，能僅在一個(gè)接合面上形成橡膠邊24，而在另一接合面上形成一金屬邊，使金屬邊突出于該接合面?zhèn)取Ｈ欢?，形成金屬邊就必須使用一金屬?！?br> 當(dāng)如此形成的金屬襯墊10設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間時(shí)，與汽缸體或汽缸蓋的接合面接觸的金屬表面(特別是覆蓋以表面處理材料12的)的區(qū)域?yàn)檎麄€(gè)金屬襯墊10面積的大約25％。當(dāng)金屬襯墊10設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋之間，并且由緊固裝置例如螺栓緊固時(shí)，這種設(shè)計(jì)能盡可能減少所被施加的絕對載荷。
下面，描述金屬襯墊10的功能。當(dāng)金屬襯墊10設(shè)置在構(gòu)成一發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體和汽缸蓋之間，并由緊固件例如螺栓緊固時(shí)，緊固力所產(chǎn)生的汽缸體和汽缸蓋的表面壓力使金屬襯墊10在被壓扁的方向變形，更具體地說，最高的橡膠邊24在被壓扁的方向彈性變形，然后，折疊部分21和22在被壓扁的方向變形，并且，軟性元件17由于折疊部分21的變形而變形。這時(shí)，在折疊部分21中，假設(shè)軟性元件17的板厚是0.3mm，在軟性元件17靠近螺栓并有較高表面壓力的部分，其大約變形50％，而具有大約0.15mm的厚度。在軟性元件17遠(yuǎn)離螺栓并有較低表面壓力的部分，例如在相鄰汽缸內(nèi)徑孔13之間的部分或在螺栓孔14之間的位置，厚度減少到大約0.18—0.20mm。于是，因?yàn)檐浶栽?7在表面壓力較高的部分變形而有一較薄的厚度，反之，在與較高表面壓力部分相比有一較低表面壓力的部分，軟性元件17變形有一較厚的厚度，所以，在金屬襯墊10的表面能施加一大致均勻的表面壓力。
相對于緊固力所引起的汽缸體和汽缸蓋的變形，一個(gè)推斥力使折疊部分21和22和軟性元件17隨汽缸體和汽缸蓋的變形而變形。于是，汽缸體和汽缸蓋和金屬襯墊10的接合面之間的間隙被堵塞了。另外，在螺栓孔14附近，因?yàn)檎郫B部分22與汽缸體和汽缸蓋的接合面直接接觸，所以，軸向力幾乎不減小。另外，因?yàn)檎郫B部分21和22由于臺階部分23的變形而本身具有彈簧特性，所以，折疊部分21和22能適當(dāng)?shù)刈冃尾⒛鼙ＷC密封性能。
在裝有如上所述的金屬襯墊10的發(fā)動(dòng)機(jī)中，工作時(shí)在繞汽缸內(nèi)徑孔13的位置密封壓力最高。假設(shè)在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)燃燒氣體的最高壓力是100kg/cm2，并假設(shè)襯墊系數(shù)為6，施加于汽缸內(nèi)徑孔13周圍的壓力為“600kg/cm2×折疊部分21的面積”。假設(shè)汽缸內(nèi)徑孔13的直徑為80mm，折疊部分21的寬度為4.0mm，當(dāng)金屬襯墊10裝在一四缸發(fā)動(dòng)機(jī)上時(shí)，折疊部分21的面積為43cm2，于是，一個(gè)600×43＝25800kg的壓力被施加。
甚至當(dāng)這樣的壓力被施加時(shí)，折疊部分21和被固定在其內(nèi)側(cè)的軟性元件17也能成比例地變形，并能維持和保證一滿意的密封性能。另外，作為軟性元件17的可延展的石墨板具有好的導(dǎo)熱性，所以，就是在加熱時(shí)，其恢復(fù)力也不會變壞。特別是，在一有高密度的壓縮制品中，恢復(fù)率的降低很小，并能保證一個(gè)長時(shí)間的可靠性。
如圖5A和5B所示，當(dāng)在繞汽缸內(nèi)徑孔13的折疊部分21的一個(gè)接合面上，或在折疊部分21的兩個(gè)接合面上，在折疊部分21的寬度內(nèi)形成金屬凸邊21A時(shí)，能達(dá)到下面的優(yōu)點(diǎn)。即，在圖5A和5B所示的例子中，在汽缸內(nèi)徑孔13的徑向部分，形成一組相互間隔的金屬凸邊，其橫截面為波紋形，由于形成有這些金屬凸邊21A，折疊部分21與汽缸體或汽缸蓋的接觸從面接觸變?yōu)榫€接觸，同時(shí)，使固定在折疊部分21內(nèi)側(cè)的軟性元件17的變形成為更容易。于是，就有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，使靠近螺栓孔14的高壓部分和在螺栓孔14之間低壓部分之間的差較大。特別是，通過形成多個(gè)金屬凸邊21A，線接觸部分的數(shù)量增加了，并且，一個(gè)高壓被施加在密封表面上，由此而形成一迷宮式效應(yīng)，并且當(dāng)一個(gè)金屬凸邊21A發(fā)生泄漏時(shí)，其他的金屬凸邊21A也能保證密封作用。然而，即使采用單個(gè)金屬凸邊21A，也能達(dá)到形成高壓部分和低壓部分之間的差的優(yōu)點(diǎn)。
如圖6所示，在將軟性元件17固定在內(nèi)側(cè)的汽缸內(nèi)徑孔13的折疊部分21上，折疊部分21上層的邊緣21B能進(jìn)一步向基板11的上表面彎曲。通過邊緣21B的彎曲，能防止軟性元件17從折疊部分21的內(nèi)側(cè)向外移動(dòng)。
圖7—10顯示了與金屬襯墊10不同的另一金屬襯墊30。在該金屬襯墊30中，為簡化描述，與金屬襯墊10相同的部件標(biāo)以相同的標(biāo)號。
在金屬襯墊30中，一由線狀軟金屬材料制的環(huán)31固定在汽缸內(nèi)徑孔13的折疊部分21內(nèi)側(cè)的內(nèi)端，以使環(huán)31在汽缸內(nèi)徑孔13的整個(gè)周邊上延伸。金屬襯墊30沒有基板11靠近螺栓孔14的外周邊上形成的折疊部分22，反之，通過使螺栓孔14的邊緣向回折疊而形成一折疊部分32。另外，在基板11與汽缸體和汽缸蓋的整個(gè)接合面區(qū)域上，形成一組孔33，其位于能防止汽缸體和汽缸蓋的接合面變形的位置，例如，在靠近螺栓孔14和基板11外周邊與橡膠邊24之間的位置，然后，各孔33的邊緣向回折疊形成一折疊部分34，并且一個(gè)環(huán)形填隙板35固定于折疊部分34內(nèi)側(cè)。另外，在相鄰的汽缸內(nèi)徑孔13之間的位置，在相鄰的折疊部分21的內(nèi)側(cè)固定一個(gè)由軟金屬材料制的填隙板36，如圖8所示。另外，為了能容易識別環(huán)形填隙板35是否固定在折疊部分34內(nèi)側(cè)，最好填隙板35的寬度大于折疊部分34。
在汽缸體和汽缸蓋由低剛度材料例如鋁合金等制造的情況下，通過與軟性元件17例如可延展的石墨板等一同使用，而使金屬襯墊30能具有更均勻的表面壓力，并保證密封特性。即，當(dāng)金屬襯墊30設(shè)于汽缸體和汽缸蓋之間，并通過螺栓的緊固而施加一表面壓力時(shí)，首先，最高的橡膠邊24在被壓扁的方向彈性變形，然后，折疊部分21和22在被壓扁的方向變形，并通過該變形，使軟性元件17和環(huán)31變形。因?yàn)榄h(huán)31是線狀的，即，其有一大致圓形的截面，首先，環(huán)31在一窄小的面積接收表面壓力，隨著環(huán)31被逐漸壓扁，接受表面壓力的區(qū)域增加了。
因?yàn)榄h(huán)31固定在折疊部分21的內(nèi)側(cè)，所以，壓扁性能逐漸變差。然而，這時(shí)因?yàn)樵谡郫B部分21，軟性元件17和環(huán)31中已產(chǎn)生了推斥力，就保證了與汽缸體和汽缸蓋的接合面的密封性能，另外，推斥力使折疊部分21，軟性元件17的環(huán)31隨汽缸體和汽缸蓋的變形而變形，而連續(xù)地保證密封性能。
另一方面，因?yàn)榄h(huán)31固定于汽缸孔13的整個(gè)周邊，并且填隙板36固定于相鄰的汽缸筒13之間，折疊部分32克服螺栓或類似物的緊固力而作用一個(gè)推斥力，緊固力所產(chǎn)生的表面壓力在整個(gè)金屬襯墊30上變得均勻，以使能保證足夠的密封性能，尤其是在表面壓力較弱的位置，如在汽缸內(nèi)徑孔13之間和螺栓孔14之間。
另外，因?yàn)樾纬闪艘唤M孔33，并且通過使每個(gè)孔33形成折疊部分34而固定填隙板35，金屬襯墊30不僅在汽缸內(nèi)徑孔13周圍，而且在各折疊部分34與汽缸體和汽缸蓋接觸。于是，表面壓力不僅僅集中于汽缸內(nèi)徑孔13的周圍，并且抑制了汽缸體和汽缸蓋接合面的變形。
另外，如圖12A和12B所示，一組直徑不同的環(huán)37，38和39可以固定在折疊部分21的內(nèi)側(cè)，處于汽缸內(nèi)徑孔13的整個(gè)周邊上。這些環(huán)37，38和39由與環(huán)31相同的線狀軟金屬材料制造。
如圖12A所示，當(dāng)汽缸內(nèi)徑孔13的端部需要一高的表面壓力時(shí)，有最大直徑的環(huán)37固定于折疊部分21的內(nèi)側(cè)，有中等直徑的環(huán)38和有最小直徑的環(huán)39以朝向折疊部分21外側(cè)的順序固定。在這種布置中，相對于由螺栓等產(chǎn)生的緊固力，因?yàn)閴罕饬吭谄變?nèi)徑孔13端部最大，并且隨離端部的距離的增加而壓扁量減小，環(huán)37，38和39的變形能與表面壓力適當(dāng)成比例，并在汽缸內(nèi)徑孔13的端部能保證一高的表面壓力。
另一方面，在一將鑄鐵套筒壓配合入鋁制汽缸體而形成的發(fā)動(dòng)機(jī)中，當(dāng)一大的載荷施加于汽缸內(nèi)徑孔13的折疊部分21時(shí)，有產(chǎn)生一缺點(diǎn)的可能性，即，鑄鐵套筒變形而使其邊緣變圓，并且降低了汽缸孔的圓度。所以，在這種情況下，如圖12B所示，直徑最小的環(huán)39固定于折疊部分21的端部，直徑中等的環(huán)38和直徑最大的環(huán)37以朝向折疊部分21外側(cè)的順序固定。通過這種布置，壓扁量在遠(yuǎn)離端部的位置比在靠近折疊部分21端部的位置更大。于是，環(huán)37，38和39的變形與表面壓力適當(dāng)?shù)爻杀壤⑶?，緊固表面壓力是均勻的。于是，防止了使鑄鐵套筒邊緣變圓的變形，并能保證汽缸孔的圓度。
在本發(fā)明的金屬襯墊10和30中，因?yàn)槠涫怯蓡我坏幕?1形成的，并且折疊部分21，22，32和34形成于基板11上，所以能減少要制造的金屬模的數(shù)量，并且能大大減少制造成本，包括材料成本。另外，因?yàn)橥ㄟ^一沖程的分布器方法，網(wǎng)板印刷，使用金屬模的模塑方法等能容易地形成橡膠邊24，所以，能很便宜地制造金屬襯墊。
在如上所述的金屬襯墊10和30中，當(dāng)其設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間并被緊固時(shí)，相對于緊固力的偏移，折疊部分21和在其內(nèi)側(cè)的軟性元件17隨著偏移而適當(dāng)變形，由于這種變形，使緊固力所產(chǎn)生的表面壓力更加均勻。另外，因?yàn)橄鹉z邊24也彈性變形，并使緊固力進(jìn)一步均勻，能保證足夠的密封性能。如上所述，通過避免了緊固力的偏移，并保證了足夠的密封作用，能防止發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)由于所產(chǎn)生的振幅的影響而在金屬襯墊上發(fā)生裂紋和斷口，并防止了由于燃燒氣體的影響所引起的金屬襯墊工作壽命的縮短。對于整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)來說，改進(jìn)了燃料的燃燒，并提高了使用壽命。
在本實(shí)施例中，通過形成臺階部分23和23，折疊部分21，22，32和34的上接合面離基板11的上接合面的高度與折疊部分21，22，32和34的下接合面離基板11下接合面的高度相等。然而，如圖13所示，代替臺階部分的形成，在折疊部分21的折疊側(cè)，橡膠邊24a的高度可以制作的更高，在另一側(cè)，橡膠邊24b的高度可以制作的較低，以使橡膠邊24a的上接合面離基板11的上接合面的高度與橡膠邊24b下接合面離基板11下接合面的高度相等。
另外，因?yàn)檎郫B部分22形成于基板11的外周邊，所以，折疊部分22端部有不能完全壓平的可能性。當(dāng)不能完全壓平的金屬襯墊設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋之間時(shí)，如可容易想到的，在端部的密封性能將變差，并將需要一個(gè)過大的載荷使端部壓扁和變平，這時(shí)，就有施加載荷進(jìn)行壓扁所引起的回彈的可能性。
所以，如圖14A和14B所示，當(dāng)折疊部分22的端部22A位于汽缸蓋100和汽缸體101接合面中至少一個(gè)的外側(cè)時(shí)，密封性能不會下降，并且不需要施加載荷使端部變平。另外，這樣作使得能計(jì)算出準(zhǔn)確的襯墊載荷。
另外，如圖15所示，當(dāng)金屬襯墊10或30被裝在一水冷發(fā)動(dòng)機(jī)上時(shí)，在基板11除折疊部分21，22，32和34的兩接合面上覆蓋泡沫橡膠40，這能達(dá)到下面的優(yōu)點(diǎn)。即，在水冷發(fā)動(dòng)機(jī)中，冷卻水由泵循環(huán)，這就存在一個(gè)傾向在泵的附近水壓較高，反之，在遠(yuǎn)離泵的位置水壓較低。由此，在先有技術(shù)中，在有對應(yīng)于水冷發(fā)動(dòng)機(jī)水套的水孔16的金屬襯墊上，是通過改變水孔16的尺寸來調(diào)節(jié)水壓。然而，當(dāng)使用厚度較大的基板時(shí)，折疊部分21，22，32和34和基板11單板部分之間的厚度差較大，基板11的單板部分和汽缸體或汽缸蓋之間的間隙較大。于是，就存在短路的可能性。所以，當(dāng)覆蓋以泡沫橡膠40的金屬襯墊裝在這種發(fā)動(dòng)機(jī)上時(shí)，水孔16之間的短路就可以防止，而無需施加太大的表面壓力。
雖然圖中沒有顯示，但對遠(yuǎn)離緊固件例如螺栓的位置，汽缸內(nèi)徑孔14之間的位置和油孔15和水孔16數(shù)量較多的位置，通過部分地增加軟性元件17的寬度和厚度，能得到一均勻的表面壓力。即，因?yàn)檐浶栽?7的寬度和厚度的增加能使其推斥力增加，反之，寬度和厚度的減小能使推斥力減小，所以，如果在緊固力較低的位置使軟性元件17的寬度和厚度部分地增加，能適當(dāng)?shù)厥贡砻鎵毫鶆颉?br> 另外，當(dāng)需要形成一厚度較大的金屬襯墊時(shí)，不需要重疊一組基板11，可以通過將所需厚度的軟性元件或填隙板固定在與汽缸體或汽缸蓋的接合面直接接觸的折疊部分的內(nèi)側(cè)，或通過對應(yīng)地增加橡膠邊和金屬邊的高度，來達(dá)到這一目的。
下面參照圖16和17描述本發(fā)明另一實(shí)施例。
參照附圖，一金屬襯墊40包括一金屬例如不銹鋼制的基板11，在基板11上形成一組孔?；?1有，各孔的內(nèi)表面，和圍繞各孔的兩個(gè)接合面，其被覆以涂層，例如金屬鍍層，樹脂涂層，或金屬和樹脂的混合涂層。另外，根據(jù)構(gòu)成一發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體和汽缸蓋接合面的加工不平度，一種表面處理材料12，例如氟橡膠，腈橡膠(NBR)，二硫化鉬等等被烘制在基板11的表面上。
一組孔包括一組對應(yīng)于汽缸體汽缸筒(燃燒室)的汽缸內(nèi)徑孔13，對應(yīng)于連接汽缸體和汽缸蓋的緊固螺栓位置的螺栓孔14(14a—14f)，對應(yīng)于將潤滑油供到各滑動(dòng)部件例如活塞(未示)等等的油道的油孔15，和位于將冷卻水供到由于燃料燃燒和活塞滑動(dòng)而溫度升高的汽缸體和汽缸蓋上的水套內(nèi)側(cè)部分的水孔16。當(dāng)金屬襯墊40設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋之間而構(gòu)成一發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，這些孔13—16與發(fā)動(dòng)機(jī)的對應(yīng)部分相連通。
在孔13—16中，對于汽缸內(nèi)徑孔13，基板11的孔13的邊緣向后折疊形成一折疊部分21，如圖17所示，并且一個(gè)由例如石墨板制造的軟性元件17固定于折疊部分21內(nèi)側(cè)。軟性元件17的厚度根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的剛度變化，剛度越大，厚度越簿，然而，大約0.3mm為一標(biāo)準(zhǔn)厚度，并且，在這個(gè)實(shí)施例中，密度為1.0的軟性元件被固定在內(nèi)側(cè)，并由一600kg/cm2的壓力壓縮而變形大約30—50％。另外，軟性元件17不限于可延展的石墨板，而例如可以使用軟金屬板，如鉛板，鋅板，銅板，軟鋼板等等，或四氟乙烯板(如聚酰亞胺板)，或云母。
假設(shè)通過相鄰汽缸內(nèi)徑孔13中點(diǎn)的直線由標(biāo)線L0表示，位于標(biāo)線L0一側(cè)的螺栓孔14a—14c的中點(diǎn)處于與標(biāo)線L0平行的直線L1上，位于標(biāo)線L0另一側(cè)的螺栓孔14d—14f的中點(diǎn)處于與標(biāo)線L0平行的直線L2上。另外，在標(biāo)線L0兩側(cè)以最近距離相對的兩螺栓孔14a和14d的中點(diǎn)處于與標(biāo)線L0正交的直線K1上，同樣，兩螺栓孔14b和14e的中點(diǎn)處于與標(biāo)線L0正交的直線K2上，并且兩螺栓孔14c和14f的中點(diǎn)處于與標(biāo)線L0正交的直線K3上。這里，各直線K1—K3由第一螺孔線表示，各直線L1和L2由第二螺孔線表示。
一油孔15位于直線K1上的螺栓孔14a和基板11的外周邊之間，油孔15沿直線K1并靠近基板11外周邊的一個(gè)部分朝汽缸內(nèi)徑孔13的折疊部分21的同一接合面?zhèn)认蚧卣郫B，而形成一折疊部分22a。將在直線K1上螺栓孔14d外側(cè)的基板11的一個(gè)外周邊部分進(jìn)行折疊，而形成一折疊部分22d，該外周邊部分向汽缸內(nèi)徑孔13折疊部分21的同一接合面?zhèn)认蚧卣郫B。
在直線K2上的螺栓孔14b和14e外側(cè)，通過分別將基板11外周邊部分朝汽缸內(nèi)徑孔13折疊部分21的同一接合面?zhèn)认蚧卣郫B，而形成折疊部分22b和22e。
另一油孔15位于直線K3上的螺栓孔14c和基板11外周邊之間，油孔15沿直線K3并靠近基板11外周邊的一個(gè)部分朝汽缸內(nèi)徑孔13的折疊部分21的同一接合面?zhèn)认蚧卣郫B，而形成一折疊部分22c。在直線K3上的螺栓孔14f(也作為油孔)上，通過折疊在基板11外周邊側(cè)的螺栓孔14f的邊緣，而形成一折疊部分22f，螺栓孔14f的邊緣是朝汽缸內(nèi)徑孔13折疊部分21的同一接合面?zhèn)认蚧卣郫B的。
在直線L1上的兩端部螺栓孔的每一個(gè)(左端的螺栓孔14a示于圖16中，右端的螺栓孔未示)的外側(cè)的基板11的外周邊進(jìn)行折疊而形成折疊部分22g，折疊部分22g是通過朝汽缸內(nèi)徑孔13折疊部分21的同一接合面?zhèn)日郫B而形成的。同樣，在直線L2上的兩端部螺栓孔的每一個(gè)的外側(cè)的基板11的外周邊進(jìn)行折疊而形成折疊部分22h，折疊部分22h是通過朝汽缸內(nèi)徑孔13折疊部分21的同一接合面?zhèn)日郫B而形成的。
在本發(fā)明中，折疊部分22a—22h對應(yīng)于大厚度部分，并且，所有折疊部分都是通過將基板11的一個(gè)多余邊緣向回折疊而形成的，而多余邊緣是與基板形成的同時(shí)形成的，其整體地突出于主體。這些折疊部分的內(nèi)側(cè)中沒有固定任何物體，而僅僅是折疊。
折疊部分21和22a—22h的兩個(gè)接合面覆蓋以潤滑劑，例如二硫化鉬，石墨等等，另一方面，一些裂口形成于折疊部分21的內(nèi)側(cè)表面。
基板11上形成折疊部分21和22(22a—22h)的部分與基板11的其他部分相比突出于一個(gè)接合面?zhèn)?。然而，如圖17所示，在折疊部分21和22b與基板11其他部分之間的連接部形成一臺階部分23，以使折疊部分21和22b相對于基板11的其他部分降低。于是，折疊部分21和22b上表面離基板11上表面的高度等于折疊部分21和22b下表面離基板11下表面的高度。在相鄰汽缸內(nèi)徑孔13之間的位置因?yàn)殚g隔較窄沒有形成臺階部分23。
另一方面，在基板11的兩接合面的每一個(gè)上形成例如由硅橡膠制的橡膠邊24。橡膠邊24繞汽缸內(nèi)徑孔13成形，并繞各螺栓孔14成形，并且，同時(shí)界定出汽缸內(nèi)徑孔13，螺栓孔14，油孔15和水孔16。在圖16中，橡膠邊24的軌跡由長短虛線表示。
另外，如圖17所示，橡膠邊24具有與接合面正交的半圓形截面，同時(shí)，在兩接合面的橡膠邊24是對稱的。截面的形狀不限于半圓形，而可以是梯形，并且其在其他位置的形狀可以與繞螺栓孔14的不同。另外，在基板11上的要形成橡膠邊24的位置可以預(yù)先形成一些波紋形狀或裂紋，以使橡膠邊24能以一好的狀態(tài)形成。
這些橡膠邊24形成于基板11兩接合面上，以使橡膠邊24的上頂點(diǎn)離折疊部分21和22b上接合面的高度等于橡膠邊24的下頂點(diǎn)離折疊部分21和22b下接合面的高度，另外，在對置的橡膠邊24的上頂點(diǎn)和下頂點(diǎn)之間的距離為折疊部分21和22厚度的1.5倍。在這種情況下，關(guān)于金屬襯墊10的厚度，在對置的橡膠邊24的上和下頂點(diǎn)之間測量的高度由T1表示，汽缸內(nèi)徑孔13折疊部分21的厚度由T2表示，并且在靠近螺栓孔14的外周邊的折疊部分22的厚度由T3表示，它們之間的關(guān)系和圖4中所述的相同。橡膠邊24可以由圖4中所述的那樣形成。
在該實(shí)施例中，可以僅在一個(gè)接合面上形成橡膠邊24，而在另一接合面上形成一金屬邊，使金屬邊突出于該接合面?zhèn)?。然而，形成金屬邊需要一金屬?！?br> 當(dāng)以這種方式形成的金屬襯墊40設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間時(shí)，與汽缸體或汽缸蓋接合面接觸的金屬表面(實(shí)際上覆蓋以表面處理材料)的面積是金屬襯墊40整個(gè)面積的大約30％或更少。當(dāng)金屬襯墊40設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋之間，并且由例如螺栓的緊固件緊固時(shí)，這種設(shè)計(jì)能最大可能地減少所施加的絕對載荷。
下面，描述金屬襯墊40的作用。當(dāng)金屬襯墊40設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋之間，并且由例如螺栓的緊固件緊固時(shí)，由于緊固件引起的汽缸體和汽缸蓋的表面壓力，金屬襯墊40在被壓扁的方向變形。更具體地說，最高的橡膠邊24在被壓扁的方向彈性變形，然后，折疊部分21和22在被壓扁的方向變形，并且折疊部分21的變形使軟性元件17變形。
這時(shí)，在折疊部分21中，假設(shè)軟性元件17的厚度是0.3mm，軟性元件17靠近螺栓并表面壓力較高的部分，軟性元件17變形大約50％，而有大約0.15mm的厚度，在軟性元件17遠(yuǎn)離螺栓并表面壓力較低的部分，例如在相鄰汽缸內(nèi)徑孔13之間的位置，或螺栓孔14之間的位置，厚度減少到大約0.18—0.20mm。于是，因?yàn)檐浶栽?7的變形在高表面壓力的部分有一較簿的厚度，反之，在與高表面壓力部分相比表面壓力較低的部分，軟性元件17變形而有一較厚的厚度，于是，能保證一足夠的密封作用。
另外，如果橡膠邊24的寬度減少，變形所需的載荷將減小。于是，金屬襯墊40將適用于汽缸體和汽缸蓋剛度的進(jìn)一步減少。
關(guān)于緊固力所引起的汽缸蓋的變形，當(dāng)考慮沿直線K2的截面時(shí)，如圖18所示，汽缸蓋被壓靠在汽缸內(nèi)徑孔13的折疊部分21上，螺栓孔14b和14e之間的汽缸蓋部分彎曲變形，向上側(cè)形成一中凸形，由字母H1表示。然后，汽缸蓋接觸分別位于螺栓孔14b和14e外側(cè)的折疊部分22b和22e。然而，因?yàn)檎郫B部分22b和22e中沒有固定軟性元件，所以它們幾乎不變形，并支承汽缸蓋的變形。
當(dāng)緊固力進(jìn)一步增加時(shí)，折疊部分22b和22e作為一對立物而起作用，并且產(chǎn)生一力F，其使螺栓孔14b和14e之間的汽缸蓋部分彎曲變形，向下側(cè)形成一中凸形。因?yàn)榱是在與由于汽缸內(nèi)徑孔的折疊部分21與汽缸蓋接觸所引起的汽缸蓋變形H1相抵消的方向產(chǎn)生的，所以，與沒有形成折疊部分22b和22e的先有技術(shù)的變形Hp相比，汽缸蓋的實(shí)際變形H2是小的。
同樣，對于沿直線K1和K3的截面，通過位于相應(yīng)螺栓孔14a和14d，14c和14f外側(cè)的折疊部分22a和22d，22c和22f的作用，就抑制了汽缸蓋的變形。另外，對于沿直線L1和L2的截面，由于位于相應(yīng)螺栓孔14a和14d外側(cè)的折疊部分22g和22h的作用，同樣地抑制了汽缸蓋的變形。
如上所述，在本實(shí)施例中，相對于螺栓的緊固力，由于在第一和第二螺栓線(K1—K3，和L1—L2)的上述位置形成折疊部分(大厚度部分)22(22a—22h)，就使汽缸內(nèi)徑孔13整個(gè)周邊上的表面壓力成為均勻。并保證了汽缸內(nèi)徑孔13的圓度。于是，能保證汽缸內(nèi)筒截面的圓度。并且，作為發(fā)動(dòng)機(jī)的整體，降低了油耗，減少了功率損失，并減小了廢氣污染。
另外，在本實(shí)施例中，當(dāng)油孔15處于沿螺栓線如直線K1的螺栓孔14a和基板11外周邊之間時(shí)，并且螺栓孔14f也作為一油孔時(shí)，油孔15和螺栓孔14f的邊緣部分折疊形成折疊部分22a，22c和22f。然而，即使在這種情況下，基板11外周邊的一部分也可以折疊形成折疊部分。在這方面，從節(jié)約基板材料的觀點(diǎn)來看，與留下一個(gè)用于折疊形成基板11外周邊折疊部分的向外延伸的多余部分相比，通過留下一用于折疊的多余周邊部分而在基板上形成油孔等是有利的，所以這種方法能節(jié)約更多的成本。
另外，在本實(shí)施例中，在基板11上形成有臺階部分23，以使折疊部分21以及折疊部分22的兩接合面離基板11每一側(cè)的高度都是相等的。于是，折疊部分21和22的接合面與汽缸體和汽缸蓋能均勻接觸。另外，因?yàn)槟苁够?1兩側(cè)橡膠邊24的高度相等，所以，橡膠邊24與汽缸體和汽缸蓋的接觸也是均勻的。另外，由于臺階部分23的形成，而使折疊部分21和22具有彈簧特性。所以，金屬襯墊40能隨汽缸體和汽缸蓋由于緊固力和運(yùn)轉(zhuǎn)熱量作用所引起的變形而適當(dāng)變形，并能提高表面壓力的均勻性。
本發(fā)明還包括沒有形成臺階部分23的金屬襯墊。在基板11上不形成臺階部分23，例如，如圖19所示，在折疊部分21和22b一側(cè)形成的橡膠邊24a較厚，而在另一側(cè)形成的橡膠邊24b較簿，使上橡膠邊24a離折疊部分21和22b上接合面的高度等于下橡膠邊24b離折疊部分21和22b下接合面的高度。
另外，在形成折疊部分，特別是形成于基板11外周邊的折疊部分22(22b，22d等)時(shí)，可能發(fā)生折疊部分的端部不能完全壓平的情況。如果這種折疊部分端部不平的金屬襯墊設(shè)置在汽缸體和汽缸蓋之間，很容易想到，在該端部的密封特性將變壞。另一方面，需要一個(gè)很大的載荷使該端部壓扁和變平，并且當(dāng)施加一載荷使其壓扁時(shí)，可能會發(fā)生回彈。例如，如果板厚為0.3mm或更大，就很難使端部壓扁和變平。
所以，如圖14A和14B所示，折疊部分22的端部22A位于汽缸體101和汽缸蓋100接合面的至少一個(gè)的外側(cè)。于是，密封性能將不會變壞，也不需要施加載荷使端部變平。另外，通過這種布置，能準(zhǔn)確地計(jì)算出襯墊的載荷。
在本實(shí)施例中，所有大厚度的部分都是折疊部分22，其是由折疊基板11的邊緣，即折疊與基板整體的用于折疊的突出的，并在制作基板時(shí)同時(shí)成形的多余邊部而形成的。所以，大厚度部分的形成是容易的。然而，本發(fā)明不限于此，如果由于設(shè)計(jì)需要而不可能形成折疊部分，可以通過將一填隙板附著在相應(yīng)部位而形成一大厚度部分。
在通過在基板外周邊附著一與基板分離的板材而形成一大厚度部分的情況下，可以在沿第一和第二螺栓孔線的相應(yīng)位置固定小的板材。然而，當(dāng)對應(yīng)于基板整個(gè)外周邊的的大的整體板材被固定而使基板的整個(gè)外周邊成為大厚度部分時(shí)，大厚度部分的形成更為容易。這也增加了大厚度部分的反作用。
另外，在本實(shí)施例中，例如，對于折疊部分22a和22d，當(dāng)它們離標(biāo)線L0的距離不同時(shí)，最好在較遠(yuǎn)的折疊部分22a中插入一填隙板或類似物，以增加其厚度，以致通過兩個(gè)折疊部分22a和22d得到相等的反作用。另外，為了達(dá)到相等的反作用，對于兩個(gè)大厚度部分的每一個(gè)，只需要使上述距離與除基板以外的大厚度部分的比率相等即可。
在采用折疊部分22a和22c的情況下，當(dāng)油孔15形成于螺栓孔14a和14c外側(cè)時(shí)，除了折疊部分22a和22c，還可以在螺栓孔14a和14c一側(cè)的油孔15邊緣形成另外的折疊部分(未示)。另一方面，一填隙板可以固定于相應(yīng)位置，而形成一大厚度部分。換句話說，沿一螺栓孔線形成的大厚度部分不限于兩個(gè)，而可以形成三個(gè)或多個(gè)。
另外，在本實(shí)施例中，所有大厚度部分(折疊部分)形成于第一和第二螺栓孔線上的預(yù)定位置。然而，本發(fā)明包括這種情況，其中，一部分的大厚度部分形成于第一和第二螺栓孔線上的各預(yù)定位置。并且在這種情況下，汽缸蓋的變形被部分地抑制，于是，與先有技術(shù)相比，汽缸內(nèi)徑孔周圍的表面壓力是均勻的，并能提高汽缸內(nèi)徑孔的圓度。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠類材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；一另一折疊部分，其形成于基板接合區(qū)域中的位置，該折疊部分不同于燃燒室孔的折疊部分；一填隙板，其固定于所述另一折疊部分中。
2.一種設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠類材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；一另一折疊部分，其形成于基板接合區(qū)域中的位置，該折疊部分不同于燃燒室孔的折疊部分；其特征在于另一折疊部分的端部位于汽缸體和汽缸蓋接合面的至少一個(gè)的外側(cè)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的金屬襯墊，其特征在于所述另一折疊部分形成于基板的外周邊上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的金屬襯墊，其特征在于在基板上形成有螺栓孔，并且所述另一折疊部分形成于螺栓孔的邊緣。
5.一種設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠類材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；一形成于基板上的臺階部分，使折疊部分一接合面離基板一接合面的高度基本等于折疊部分另一接合面離基板另一接合面的高度。
6.一種設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠類材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；其特征在于所述固定于折疊部分的內(nèi)側(cè)的軟性元件的寬度沿燃燒室孔的圓周方向部分地變化。
7.一種設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠類材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；其特征在于所述固定于折疊部分內(nèi)側(cè)的軟性元件的厚度沿燃燒室孔的圓周方向部分地變化。
8.一種設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠類材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；其特征在于在基板的至少一個(gè)接合面上涂覆有表面處理材料。
9.一種設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠類材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；其特征在于在折疊部分的接合面上涂覆有潤滑材料。
10.一種設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠類材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；其特征在于在基板燃燒室孔的至少一個(gè)內(nèi)表面上至少覆蓋有一種涂層。
11.一種設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠類材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；其特征在于在基板上繞燃燒室孔整個(gè)圓周的燃燒室孔折疊部分端部內(nèi)側(cè)固定有線形軟性元件。
12.一種設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠類材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；其特征在于在基板上繞燃燒室孔整個(gè)圓周的燃燒室孔折疊部分的內(nèi)側(cè)至少固定兩個(gè)直徑不同的線形軟性元件。
13.一種設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠類材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；其特征在于在相鄰的燃燒室孔的折疊部分中固定有一填隙板。
14.一種設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠類材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；其特征在于在基板上折疊部分的至少一個(gè)接合面上在折疊部分的寬度內(nèi)形成至少一個(gè)繞燃燒室孔的金屬凸邊。
15.如權(quán)利要求14所述的金屬襯墊，其特征在于沿燃燒室孔的圓周方向，金屬凸邊的高度部分地變化。
16.一種設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；其特征在于在基板上除折疊部分之外的兩接合面上覆蓋有泡沫橡膠，使泡沫橡膠的高度高于折疊部分的高度。
17.一種設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠類材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；其特征在于向回折疊的基板端部朝基板側(cè)進(jìn)一步彎曲。
18.一種設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠類材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；其特征在于折疊部分的內(nèi)表面制成為具有高摩擦阻力的高摩擦阻力表面。
19.一種設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠類材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；其特征在于將基板上形成有橡膠類材料凸邊的至少一個(gè)部分制成為具有高摩擦阻力的高摩擦阻力表面。
20.一種設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；其特征在于當(dāng)穿過相鄰燃燒室孔中點(diǎn)的直線作為一標(biāo)線，穿過標(biāo)線兩側(cè)的相對的兩螺栓孔中點(diǎn)的直線作為第一螺栓線，穿過位于標(biāo)線各側(cè)的一組螺栓孔中點(diǎn)的直線作為第二螺栓線時(shí)，在基板的連接區(qū)域中，形成有大厚度部分，其厚度大于基板而小于折疊部分，其位于第一螺栓線上的各螺栓孔的基板邊緣側(cè)，和位于第二螺栓線兩端的各螺栓孔的基板邊緣側(cè)。
21.如權(quán)利要求20所述的金屬襯墊，其特征在于所述第一螺栓線為一直線，其穿過在標(biāo)線兩側(cè)對稱線定位的兩螺栓孔的中點(diǎn)。
22.如權(quán)利要求20或21所述的金屬襯墊，其特征在于所述第一和第二螺栓線對基板上所形成的所有螺栓孔而設(shè)定，在第一和第二螺栓線的所述所有位置上形成所述大厚度部分。
23.如權(quán)利要求20—22中任一所述的金屬襯墊，其特征在于一組大厚度部分中的一部分或全部是通過向回折疊基板的邊緣而形成的。
24.如權(quán)利要求23所述的金屬襯墊，其特征在于形成為大厚度部分的折疊部分端部位于汽缸體和汽缸蓋接合面的至少一個(gè)的外側(cè)。
25.如權(quán)利要求20—24中任一所述的金屬襯墊，其特征在于在基板上形成有臺階部分，使燃燒室孔折疊部分和大厚度部分上接合面離基板上接合面的高度等于折疊部分和大厚度部分下接合面離基板下接合面的高度。
全文摘要
設(shè)置于汽缸體和汽缸蓋的接合面之間，使該接合面之間密封的金屬襯墊，包括一金屬制的單一基板，其上形成至少一個(gè)燃燒室孔；一基板上的折疊部分，其通過將燃燒室孔的邊緣向回折疊于基板上而形成；一軟性元件，其固定于基板折疊部分的內(nèi)側(cè)；一由橡膠類材料制的凸邊，其形成于基板的至少一個(gè)接合面上，使凸邊的高度高于折疊部分的高度；一另一折疊部分，其形成于基板接合區(qū)域中的位置，該折疊部分不同于燃燒室孔的折疊部分；一填隙板，其固定于所述另一折疊部分中。
文檔編號F16J15/12GK1127841SQ95119740
公開日1996年7月31日 申請日期1995年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月22日
發(fā)明者植田耕作 申請人:日本金屬密封片株式會社