[发明专利]金属密封垫

说明书

本发明涉及用于多气缸发动机中相对装配面之间进行密封的金属密封垫，该金属密封垫由沿孔形成波纹的一对波纹基板和夹在两基板间的中间板构成。

在现有技术中，铝制汽缸盖和汽缸体等的发动机结构部件，其重量虽然轻，但由于其刚度低，在发动机运转时，两者间的相对变位有增大的倾向，所以，两结构部件相对面之间密封的金属密封垫由弹性金属板制成，该弹性金属板上在与汽缸燃烧室、水、油等通路的贯通孔周围附近形成有波纹。

现有公知的金属密封垫是由一对波纹基板和夹在该对波纹基板间的中间板构成的，该对波纹基板由形成有波纹的弹性金属板制成。当把金属密封垫紧固地挟在汽缸盖和汽缸体的相对面之间并压缩成全屈状态时，该对波纹基板的各波纹受压变形，因其变形时的反作用，使两相对面间的波纹基板和中间板在波纹及其附近处相互强力压接，从而阻止了通过贯通孔的流体从相对面间漏出，起到密封的作用。中间板备有补偿部，在紧固金属密封垫时，该补偿部具有限制二片波纹基板变形的限位功能和吸收两相对面间间隙不匀整的吸收功能。

上述那样的金属密封垫是公知技术，例如，在日本专利公报特开昭62-155374号中，揭示了一种在中间板上设有垫圈的金属密封垫。在日本专利公报特开昭64-65367号中，揭示了一种在中间板上形成台阶形状(以下称为台阶)并设有垫圈的金属密封垫。在日本专利公报特开昭63-293363号中，揭示了一种在叠层状中间板之间夹设衬垫并形成台阶的金属密封垫。另外，在日本专利公报实开平4-66457号中，揭示了一种金属密封垫，在该金属密封垫的叠层状中间板的一方金属板上形成台阶，在另一方金属板上由折叠部形成台阶。

上述的金属密封垫，是通过板金加工形成中间板上的台阶的。板金加工中，要形成任意高度的台阶或在孔周围形成完全一样高度的台阶，在技术上是很困难的。此外，当形成垫圈型的金属密封垫紧固在汽缸体与汽缸盖之间并压缩为全屈状态下，发动机持续驱动时，形成垫圈的台阶部、折叠部由于在有残留应力状态下受到反复作用的弯曲应力，所以在垫圈处易产生龟裂或塑性变形。另外，在用二片或二片以上的金属板叠层形成中间板的情况下，或夹有衬垫的情况下，已经由二片金属板构成的波纹基板本身也成为产生上述问题的原因。在叠层金属板的层间易形成间隙，通过金属密封垫上贯通孔的燃烧气体等的流体容易通过该间隙漏到金属密封垫的外部。为了防止流体泄漏，曾考虑过在金属密封垫的金属板上涂敷橡胶或树脂、填补叠层金属板间的间隙的方案，但该方案的缺点是，随着橡胶或树脂层的老化，固定汽缸盖与汽缸体的螺栓的紧固力也渐渐变小，使密封性能降低。

在中间板上形成垫圈的情况下，为了防止密封性能降低及发生上述的龟裂现象，就要受不能实施加工程度严格的弯折加工的制约；而且台阶的设定和板厚不能无关系的自由设定；用于发动机时，还受压缩比和密封垫总板厚的制约，因此，中间板的板厚的设定也受到制约。

此外，叠层的金属板片数或附属部件增加时，必须对每个部件进行设计、制造和质量管理，总体上提高了成本。

现有的金属密封垫，为了在燃烧室孔的周缘得到补偿部，使补偿部具有限制二片波纹基板的波纹变形即防止全压缩功能和吸收紧固时相对面的不匀整的吸收功能，基本上需要二片中间板。或者，使用衬垫等的其它部件、或在构成中间板的金属板的一部分上形成折叠部来形成补偿部。为此，与上述同样地，在补偿部存在应力、密封等问题，在制造方面也增加工序，还需要质量管理，其结果使成本提高。

本申请人在日本专利公报特开平8-100859号中提出了一种金属密封垫，该金属密封垫改进了中间板的补偿部。如图23所示，该金属密封垫的夹设在波纹基板51、52间的中间板60是板厚大于波纹基板51、52板厚的金属板，在中间板60上形成台阶63和台阶64。台阶63形成在从波纹基板51、52的各波纹53、54靠孔内侧的区域，并朝向一方波纹基板51，其高度低于波纹53；台阶64形成在比台阶63更靠孔内侧的区域，并朝向另一方波纹基板52，其高度大于台阶63的高度但小于台阶63与波纹54的高度之和。两台阶间的环形部成为一方波纹基板51的限位部即补偿部65，从台阶64靠近孔A侧的环形部成为另一方波纹基板52的补偿部66。