[发明专利]静垫片及其构造方法

说明书

提供一种金属静垫片(10)及其构造方法。垫片包括至少一个金属层(12,14,16)。该至少一个金属层具有相对两侧(18,20)，其中延伸穿过相对两侧的至少一个贯通开口(22,24)构造成与待密封的开口对齐，并且至少一个环形密封凸珠(28)至少部分地围绕该至少一个贯通开口延伸。至少一个突起(32)从所述相对两侧中的至少一侧向外延伸，其中至少一个突起(32)防止至少一个密封凸珠(28)完全变平。至少一个突起(32)具有通过增材制造工艺沉积在彼此之上的多个分立的金属层，其中，突起(32)形成为具有在其中延伸的中空区域(42,44,46)。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2015年9月25日提交的美国临时申请(序列号)62/232,997以及于2016年9月23日提交的美国实用专利申请No.15/274,783的权益，这两项专利申请的全部内容通过引用完全地结合于本申请中。

发明背景

1.技术领域

本发明一般涉及用于在待夹紧在一起的两个构件之间建立气密/液密式密封的类型的静垫片及其构造方法。

2.相关技术

在要被夹紧在一起的两个构件(例如，气缸盖和发动机缸体，或者发动机缸体和排气歧管)之间建立气密/液密式密封时，通常使用具有一个或多个层的静垫片。通常，该多层垫片的其中至少一个层(有时称为活性层或功能层)具有一个或多个密封凸珠(beads)，以围绕开口，例如气缸孔，冷却剂开口和/或螺栓开口，建立气密/液密式密封。其中另一个层(有时称为距离层)可以被配置为邻接功能层，以便于设定在柴油机中实现理想压缩比所需的间隙厚度，同时还有助于通过限制功能层的密封凸珠的压缩来围绕开口建立气密/液密式密封。

为了便于将功能层的密封凸珠压缩至期望的高度，而不过度压缩密封面包，功能层或距离层(如果提供的话)通常形成为具有在其材料内形成的一个或多个凸起的突起。该凸起的突起通常通过高吨位成形压机在模压过程中形成。这样，压机使相应层的材料塑性变形以形成凸起的突起。遗憾的是，用于形成凸起的突起的高吨位压力机非常昂贵，占据大量空间，并且在建造时专用于凸起的突起的特定尺寸和图案，因此需要大量时间和努力从凸起的突起的一种图案转变为另一种图案。此外，作为使活性层或距离层的材料发生塑性变形的结果，材料特性以不可预知的方式变化，由此在距离层的材料内产生不可预知的材料特性，这最终可导致距离层的按预期发挥作用的能力过早失效。此外，必须机械地镦锻(upset)活性层或距离层的材料通常导致凸起的突起具有这样的形状和尺寸，它们彼此偏离且偏离实际上期望的形状和尺寸，这主要归因于层材料内的公差以及用于形成凸起的突起的压机和工具的公差。另外，如果突起形成于活性层中，则由于材料通常为一般难于以可预测的方式塑性变形的高强度弹簧钢，例如FH301SS，而通常会出现进一步的问题。

发明内容

提供金属静垫片。该垫片包括至少一个金属层。该至少一个金属层具有相对两侧，其中，延伸穿过所述相对两侧的至少一个贯通开口设置成与一开口对齐，和围绕所述至少一个贯通开口延伸的至少一个凸起的环形密封凸珠。至少一个突起从所述相对两侧中的至少一侧向外延伸，其中，所述至少一个突起防止所述至少一个密封凸珠的完全变平。所述至少一个突起具有通过增材制造工艺而沉积在彼此之上的多个分立的金属层，其中，所述突起形成为具有在其中延伸的中空区域。

根据本发明的另一方面，所述至少一个突起可以形成在功能层上。

根据本发明的另一方面，所述至少一个金属层可以包括具有所述至少一个凸起的环形密封凸珠的至少一个金属功能层，以及包括具有相对两侧的金属片的单独的金属距离层，其中，所述至少一个突起可以结合到所述功能层或所述距离层的至少一侧上，以防止所述至少一个密封凸珠的过度压缩。

根据本发明的另一方面，所述至少一个突起可以形成为彼此间隔开的多个突起。