金属垫的制作方法
金属垫的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及安装在容纳传动装置等的两个壳体之间以防止油泄漏的金属垫。具体 地，本发明涉及即使发生升高或推动现象、或者即使在接合面存在气孔的情况下也能在长 时间确保金属垫的有效密封功能，其中升高现象是指两个壳体之间的间隙变大，而推动现 象是指壳体沿接合面移动。
【背景技术】
[0002] 容纳诸如与内燃机结合的传动装置等的第一壳体和盖状的第二壳体通过螺栓组 装在一起，金属垫插在两个壳体之间。通过紧固螺栓来固定两个壳体，在金属垫上设置的凸 起被压缩且弹性变形。因此，凸起产生恢复力，其中恢复力在壳体的接合面上形成密封线， 以防止油的泄漏等。例如在公开出版的第2011-047508号日本专利申请公开、公开出版的 第H2-021370号日本实用新型申请公开和公开出版的第H11-230355号日本专利申请中公 开了设有凸起的金属垫。
【发明内容】
[0003] 公开出版的第2011-047508号日本专利申请公开中描述的金属垫的凸起具有如 该公开的图5所示的初始形状，即具有大宽度的平坦部分在横截面中突出。如本申请的图 11A所示，在金属垫被置于两个壳体H1、H2之间且螺栓被紧固的状态之前，凸起100的中央 部分紧靠壳体H1，凸起100的底端紧靠下壳体H2。当紧固螺栓时，凸起100被压缩为如图 11B所示，该压缩产生凸起100的下凹部分，以相对于壳体H1形成两条密封线101、102并相 对于壳体H2形成三条密封线103、104和105。
[0004] 公开出版的第H2-021370号日本实用新型申请公开中描述的金属垫的凸起具有 如该公开的图3所示的初始形状，即具有尖顶的三角形。如本申请的图12A所示，在金属垫 被置于两个壳体Hl、H2之间且螺栓被紧固的状态之前，凸起200的顶部相对地变形从而具 有M形。结果，两个上端部紧靠壳体H1，两个下端部紧靠壳体H2。变形的顶部悬在空中。当 紧固螺栓时，如图12B所示，相对于壳体H1形成两条密封线201、202,变形的顶部压靠壳体 H2且形成三条密封线203、204和205。
[0005] 公开出版的第H11-230355号日本专利申请中描述的金属垫的凸起具有如该公开 的图2所示的初始形状，即中央部分和两个侧部沿相反方向突出。如本申请的图13所示， 当金属垫被置于两个壳体H1、H2之间且螺栓被紧固时，相对于壳体H1形成两条密封线301、 302,并相对于壳体H2形成一条密封线303。应当注意，为了便于说明，通过将该公开的图2 颠倒而绘制出图13。
[0006] 如图14所示，当发生与内燃机反复地操作和不操作有关的温度变化或由于传动 装置的移位而发生齿轮啮合时，在壳体Hl、H2中观察到诸如沿垂直方向在两个壳体Hl、H2 之间分开间隙的升高HL现象和沿水平方向的小推动HS现象。如果长时间持续这种现象， 则凸起将失去弹性从而降低密封线的表面压力并因此损害对油等的密封功能。具体地，公 开出版的第2011-047508号日本专利申请公开和公开出版的第H2-021370号日本实用新型 申请公开中描述的凸起具有以下结构：即通过紧固螺栓增加抵接壳体的接触点数量以产生 从原始横截面形状的形变。一旦发生升高或推动现象，接触点的数量将减少从而损害密封 功能。
[0007] 在金属垫用于传动装置的情况下，在传动装置中的油压较低。因此，代替具有更 高弹性并用于密封高压燃烧气体的不锈钢材料，优选使用具有更低弹性但更便宜的钢铁材 料。但是，当使用钢铁材料时，由于它的弹性较低，担心由于升高现象而明显降低密封功能。 出于这个原因，假定由钢铁材料制成的金属垫和使用公开出版的第2011-047508号日本专 利申请公开与公开出版的第H2-021370号日本实用新型申请公开中描述的技术易于受到 升高和推动现象的影响。为了抑制推动现象的影响，重要的是将凸起稳定地放置在壳体H1、 H2上。为此，增加密封线的表面压力很重要。但是，在使用钢铁材料的情况下，难以增加所 有密封线的表面压力，因此要求确保被放置的凸起具有足够的稳定性以防止推动现象。
[0008] 此外，当壳体H1、H2由压铸法制造时，如图15A、图15B所示，在壳体H1、H2的接合 面上可能在任何位置以任何尺寸形成气孔Cl、C2。本文使用的术语"气孔"是指在由压铸 法制造壳体后留在壳体的接合面上的细小凹陷部分。当气孔Cl、C2存在于密封线附近时， 可能在气孔C1、C2和密封线之间形成间隙。此外，即使没有间隙形成，表面压力也会由于气 孔C1、C2而降低。因此，存在油可能流出密封线的风险。出于这个原因，如上述所讨论的， 公开出版的第2011-047508号日本专利申请公开与公开出版的第H2-021370号日本实用新 型申请公开中描述的凸起相对于壳体具有更多的接触点，以降低气孔C1、C2的影响。但是， 接触点的数量可能由于升高或推动现象而减少，因此油等仍然可能泄漏。而且，公开出版的 第H11-230355号日本专利申请公开中描述的凸起具有更少的接触点并且因此与公开出版 的第2011-047508号日本专利申请公开与公开出版的第H2-021370号日本实用新型申请公 开中描述的凸起相比具有更高的密封线表面压力，因此假设即使发生升高和推动现象仍然 可保持接触点的数量。但是，由于接触点的初始数量就很少，所以气孔C1、C2的影响是不可 避免的。
[0009] 通常用于固定壳体H1、H2的螺栓被插入到形成在金属垫上的螺栓孔中。在公开出 版的第2011-047508号日本专利申请公开中，螺栓孔被设置在凸起的外部以优先考虑凸起 的位置。但是，在这种情况下，金属垫的周边尺寸变大，壳体H1、H2的尺寸也增加。出于这 个原因，如图16A所示，虽然螺栓孔优选地设置在金属垫的横向中央部分，但是因为由升高 和推动现象导致的密封线上的表面压力降低或气孔Cl、C2,油可能渗入密封线之间的间隙 Gl、G2和G3,通过间隙G1至G3流入螺栓孔4中，并且最终经由通过壳体H1的孔的螺栓流 出。
[0010] 本发明旨在解决上述常见问题，并提供不易于受到升高和推动现象的影响并能够 对于壳体接合面上的气孔有效发挥密封功能的金属垫。此外，本发明旨在提供以下金属垫： 即使在金属垫的中央部分设置螺栓孔，周边螺栓孔的密封功能也不受损害。
[0011] 本发明提供一种金属垫，其包括水平延伸的框型基底和沿所述基底延伸并被夹在 两个壳体之间的凸起部分，其中，凸起部分包括：一对外倾斜部分，连接至基底并分别朝两 个壳体的一个突出；和一对内倾斜部分，连接至各自外倾斜部分的顶端，分别朝两个壳体的 另一个突出，并在它们的顶端处互相连接，并满足以下的关系：
[0012] Mh2/Mhl = 1. 10 ~1. 81，W3>W1 且 W3>W2，
[0013] 其中，在与凸起部分的延伸方向垂直的横截面中，PI和P2分别是在面向两个壳体 的一个的基底的前侧的水平线和一对外倾斜部分的前侧的斜线之间的交点；P3和P4分别 是在一对外倾斜部分的前侧的斜线和一对内倾斜部分的前侧的斜线之间的交点；P5是在 一对内倾斜部分的前侧的斜线之间的交点；Mhl是从P1至P3的垂直长度；Mh2是从P3至P5 的垂直长度；W1是从P1至P5的水平长度；W2是从P2至P5的水平长度；并且W3是从P3至 P4的水平长度，并且其中，当金属垫被夹在两个壳体之间时，一对外倾斜部分的顶端紧靠在 两个壳体的一个上以形成两条密封线，并且一对外倾斜部分的底端和一对内倾斜部分的顶 端在紧靠两个壳体的另一个上以形成三条密封线。
[0014] 基底优选地形成有螺栓孔，通过螺栓孔插入螺栓以固定两个壳体，并且凸起部分 包括弯曲的凸起部分，在弯曲的凸起部分 中，一对内倾斜部分终止于螺栓孔附近，一对外倾 斜部分延伸并且螺栓孔位于一对外倾斜部分之间。
[0015] 根据本发明的金属垫具有设置在水平延伸的基底上的凸起部分，该凸起部分包括 一对外倾斜部分和一对内倾斜部分，其中一对外倾斜部分分别朝壳体的一个突出，一对内 倾斜部分分别朝壳体的另一个突出并在它们的顶端处互相连接。该金属垫也满足以下关 系：
[0016] Mh2/Mhl = 1. 10 ~1. 81，W3>W1 且 W3>W2，
[0017] 其中，Mhl是从P1至P3的垂直长度；Mh2是从P3至P5的垂直长度；W1是从P1至 P5的水平长度；W2是从P2至P5的水平长度；且W3是从P3至P4的水平长度。这允许内突 出的顶端以凸起部分的初始横截面形状位于基底之下，这确保即使在发生升高或推动现象 时也具有良好的密封功能。另外，凸起部分对于每一个壳体形成多条密封线。也就是说，两 条密封线形成在一个壳体上，三条密封线形成在另一个壳体上，结果，即使在接合面上存在 气孔，也能有效地实现密封功能。
[0018] 当基底形成有螺栓孔时，凸起部分可以包括弯曲的凸起部分，在弯曲的凸起部分 中，一对内倾斜部分终止于螺栓孔附近，一对外倾斜部分延伸并且螺栓孔位于一对外倾斜 部分之间。因此，能够防止诸如通过螺栓孔而泄漏油等的故障。此外，弯曲的凸起部分允许 螺栓孔设置在基底的中央部分以便可以降低金属垫的外部直径。
[0019] 附图简要说明
[0020] 图1是示出根据本发明的金属垫的实施方式的平面图。
[0021] 图2是在图1所示的金属垫被置于两个壳体之间的状态下的横截面图。
[0022] 图3是沿线X1-X1得到的图1所示的金属垫的横截面图。
[0023]图4是示出从如图2所示的状态已紧固壳体的螺栓以将金属垫保持在壳体之间的 状态的横截面图。
[0024] 图5是图1所示的螺栓孔的周边部分的部分放大图。
[0025] 图6A是沿图5的线Y1-Y1得到的横截面图。
[0026] 图6B是沿图5的线Y2-Y2得到的横截面图。
[0027] 图6C是沿图5的线X2-X2得到的横截面图。
[0028] 图7A至图7L示出相对于基底进行密封线表面压力测试后的压敏纸的颜色变化。
[0029] 图8A至图8B示出相对于图5所示的螺栓孔的周边部分进行密封线表面压力测试 后的压敏纸的颜色变化。
[0030] 图9A至图9B示出相对于图16所示的螺栓孔的周边部分进行密封线表面压力测 试后的压敏纸的颜色变化。
[0031] 图10示出应力松弛率的测量结果。
[0032] 图11A和图11B示出传统的金属垫，其中，图11A示出传统的金属垫被置于两个壳 体之间的状态，图11B示出传统的金属垫被夹在两个壳体之间的状态。
[0033] 图12A和图12B示出另一个传统的金属垫，其中，图12A示出被置于两个壳体之间 的传统金属垫，图12B示出被夹在两个壳体之间的传统金属垫。
[0034] 图13示出被夹在两个壳体之间的又一传统金属垫。
[0035] 图14是用于示出壳体的升高和推动现象的传统金属垫的平面图。
[0036] 图15A是示出形成在壳体的接合面的气孔的横截面图。
[0037] 图15B是示出形成在壳体的接合面的气孔的平面图。
[0038] 图16A是示出油流入螺栓孔中的状态的平面图。
[0039] 图16B是示出油流入螺栓孔中的状态的横截面图。
【具体实施方式】
[0040] 下面参考附图详细地描述本发明的实施方式。
[0041] 图1所示的金属垫1由具有凸起部分的垫基板形成，该凸起部分通过加压成型，并 且该垫基板由在表面上涂覆有诸如橡胶等的密封材料的薄金属板（例如不锈钢或钢铁材 料）制成。如图2所示，金属垫例如放置在容纳传动装置等的两个壳体H1、H2之间，并在金 属垫被夹在通过螺栓等相互固定的两个壳体H1、H2之间的状态下使用。密封材料的设置可 以防止在金属垫和壳体之间的金属与金属接触，还可以提供微密封功能以消除壳体的接合 面上的任何小的不平整之处，其中这些不平整因磨制处理而造成。应当注意，图2示出了金 属垫被夹在壳体H1、H2(通过螺栓固定）之间前的状态。
[0042] 金属垫1包括框型基底2和凸起部分3,框型基底2水平延伸，凸起部分3在基底 2的横向内侧上沿基底2延伸。以平面视角看，本实施方式的基底2大体呈D形，但是形状 和尺寸可以根据传动装置和壳体Hl、H2而进行各种改变。除了之后描述的放大的直径部 分，本实施方式的基底2的宽度在整个外周上保持一致。但是该宽度也可以根据壳体等进 行各种改变。
[0043] 如图3所示，与沿着基底2进行延伸的方向垂直的凸起部分3的横截面（下文简 称为"横截面"）大体呈"M"形，该形状类似于通过反向弯折山的顶端而形成的形状。这将 参考图2和图3进一步详细描述。凸起部分3包括一对外倾斜部分3a、3b和一对内倾斜部 分3e、3f。该一对外倾斜部分3a、3b与基底2连接并分别朝一个壳体H1突出。该一对内倾 斜部分3e、3f与各自的外倾斜部分3a、3b的顶端3c、3d连接、分别朝另一壳体H2突出、并 且在它们的顶端3g处彼此连接。在图3中，附图标记3h、3i表示各自的外倾斜部分3a、3b 的底端。另外，顶端3c、3d、3g和底端3h、3i是当金属垫1被壳体HI、H2夹入时紧靠在壳体 Hl、H2上以相对壳体Hl、H2形成密封线的部分（下文，相同的附图标记3c-3i用于表示由 顶端3c、3d、3g和底端3h、3i形成的密封线）。
[0044] 下文将进一步讨论凸起部分3。假设面朝壳体H1的金属垫的一侧是前侧，则在如 图3所示的横截面中满足如下关系：
[0045] Mh2/Mhl = 1. 10 ~1. 81，W3>W1 且 W3>W2，
[0046] 其中，P1和P2分别是基底2前侧的水平线L1和外倾斜部分3a、3b前侧的斜线L2、 L3之间的交点；P3和P4分别是外倾斜部分3a、3b前侧的斜线L2、L3和内倾斜部分3e、3f 前侧的斜线L4、L5之间的交点；P5是在内倾斜部分3e、3f前侧的斜线L4、L5之间的交点； Mhl是从P1至P3的垂直长度；Mh2是从P3至P5的垂直长度；W1是从P1至P5的水平长度； W2是从P2至P5的水平长度；W3是从P3至P4的水平长度。也就是说，凸起部分3超过基 底部分2在顶端3c、3d朝向前侧突出，并超过基底部分2在顶端3g朝向后侧突出。此外， 顶端3c和3g之间的距离（3g的反向）大于顶端3g和底端3h之间的距离以及大于顶端3g 和底端3i之间的距离。
[0047] 如图4所示，具有该形状和尺寸关系的凸起部分3可以在被夹在壳体Hl、H2之间 时，在壳体H1的接合面上形成两条密封线3c、3d，以及在壳体H2的接合面形成三条密封线 3g、3h、3i。也就是说，金属垫1相对于一个壳体形成多条密封线，具体地，相对于壳体H2形 成三条密封线，这样金属垫1不易受到气孔的影响。由于金属垫1被夹在壳体Hl、H2之间 前后的形状没有明显差异（即，用于形成密封线的顶端3c、3d、3g和底端3h、3i最开始就突 出），因此即使发生升高现象接触点的数量也不会改变，从而有效地保持密封功能。此外，顶 端3g从基底2突出以增强密封线的表面压力，从而可以稳定地设置凸起部分3。凸起部分 3具有以顶端3g为中心的横向对称形状，并且在顶端3c、3d之间朝向顶端3g的宽度W3较 大，这样可以更加稳定地设置凸起部分3。
[0048] 如图 3所示，本实施方式的顶端3c、3d、3g形成R形横截面。当金属垫被夹在壳体 H1、H2之间时这种形状增大密封线的宽度，并能够进一步降低气孔的影响。
[0049] 如图1所示，基底2设有螺栓孔4 (在本实施方式中共计8个螺栓孔），螺栓插入该 螺栓孔4以将壳体H1、H2固定在一起。螺栓孔4设置在基底2的横向中心处。基底2上设 置有扩展直径部分2a以包围螺栓孔4。
[0050] 下面将参考图3、图5和图6A至图6C详细描述在扩展直径部分2a上的凸起部分 3。在图5中，以附图标记D1和D2表示的线所具有的尺寸大于相对于螺栓孔4的孔直径的 预定尺寸。在本实施方式中，附图标记D1表示位于螺栓孔4的孔直径外侧7_处的线，附 图标记D2表示位于螺栓孔4的孔直径外侧1. 5mm处的线。
[0051] 如图5所示，密封线3c、3d、3g、3h、3i在线D1的外部的区域中直线状延伸。如图 6所示，当横向向内形成平坦部分时，密封线3c跨过线D1被分为两条密封线3c和3cl。类 似地，当横向向内形成平坦部分时，密封线3d也被分为两条密封线3d和3dl。密封线3h、 3i沿扩展直径部分2a的外边缘延伸，并且螺栓孔4位于密封线3h和3i之间。也就是说， 径向方向的扩展直径部分2a的外侧部分从线D1径向向外伸展以围绕螺栓孔4，并在经过螺 栓孔4中心的位置处具有最大的伸展宽度。因此，外侧部分成形为朝向相反侧上的线D1会 聚。
[0052] 密封线3g的垂直长度Mh2为在线D1外部处的长度（如图3所示），并且，在经过 线D1后，其逐渐减小长度（如图6A所示）直至最终在线D2内部消失（如图6B所示）。如 图5所示，分别从密封线3c、3d分开的密封线3cl、3dl在通过线D1后彼此接近，并在线D2 处合并在一起。也就是说，形成密封线3g之上的间隙G1(如图3和图6A所示）在通过线 D1后逐渐减小并在线D2处完全消失。
[0053] 以这种方式，凸起部分3在扩展直径部分2a处延伸，不通过螺栓孔4而是绕过螺 栓孔4 (下文中将在扩展直径部分2a处的凸起部分称为"弯曲的凸起部分3j "）。因此，如 图16B所示，即使油等进入在密封线之间的间隙Gl、G2或G3,也可被阻止进入螺栓孔。此 外，如图6B至图6C所示，线D2的横截面在弯曲的凸起部分3 j处的形状类似于具有单个倾 斜结构的半凸起。也就是说，弯曲的凸起部分具有与其他凸起部分3具有的M形状相比更易 于压缩的横截面形状，从而，当使用螺栓紧固时，凸起能够在螺栓下面立刻被完全压缩。因 此，可以更可靠地防止油从螺栓孔4流出。
[0054] 实施例
[0055] 本发明的发明者关注了如图13所示的金属垫300的现有技术以验证如上设置的 金属垫的性能。换言之，为了增加在顶端3g处的密封线的表面压力，需要使Mh2的值大于 Mhl的值（即，将Mh2/Mhl的值设置为等于或大于1)。但是，当Mh2/Mhl的值过大时，将如金 属垫300的情况一样仅形成共计三条密封线。在这一点上，发明者认为可以存在对于Mh2/ Mhl的关系的特定优选范围，并根据经验地制造各种金属垫为具有固定至0. 21mm的Mhl和 在0? 13mm至0? 43mm的范围内分为12个等级的Mh2。如上制造的所有金属垫都由钢铁材料 制成并满足W3>W1且W3>W2的关系。顶端3c、3d、3g具有R形（半径r = 2. 5mm)，并且使用 橡胶作为密封材料并且该橡胶具有24 ym的厚度和Hs70的硬度。
[0056] 通过油压密封测试和密封线表面压力测试来检测金属垫的性能。对如图1和图3 所示的金属垫进行油压密封测试。在测试中，直线延伸且设置在两个扩展直径部分2a之间 的基底2由壳体夹具夹紧，加压的油被允许流入在壳体夹具之间的间隙中，并验证油是否 通过金属垫漏出。壳体夹具被制造成可以产生气孔，因此当金属垫被夹紧时，在紧邻每一个 顶端3c、3d、3g的上方的位置处和紧邻每一个底端3h、3i的下方的位置处，该壳体夹具设有 凹陷部分（在本文中具有2mm的直径）。此外，在顶端3c、3d相对应的凹陷部分之间的间隙 是 3mm〇
[0057] 如图4所示，以如下方式进行密封线表面压力测试：压敏纸被设置上壳体与金属 垫之间以及下壳体与金属垫之间，使用在夹紧金属垫之后压敏纸的颜色改变以用于评价。 使用Fuji Film Co.，Ltd生产的压力测量膜（用于低压力使用）作为压敏纸。在图7中， 上色（黑色）部分表示压敏纸的颜色已经改变的部分。此外，图7A至图7F示出被置于上 壳体和金属垫之间的压敏纸的颜色改变，图7G至图7L示出被置于下壳体和金属垫之间的 压敏纸的颜色改变。另外，图7A和图7G示出比较例1的结果，图7B和图7H示出比较例2 的结果，图7C和图71示出比较例4的结果，图7D和图7J示出实施例1的结果，图7E和图 7K示出实施例6的结果，图7F和图7L示出比较例5的结果。图7D和图7J示出压敏纸的 颜色改变与顶端3c、3d、3g和底端3h、3i之间的对应关系。省略比较例3、实施例2至实施 例5和比较例6的压敏纸的颜色改变。比较例3中上色部分的分布密于比较例2中上色部 分的分布，但是稀于比较例4中上色部分的分布。实施例2至实施例5中上色部分的分布 密于比较例1中上色部分的分布，但是稀于比较例6中上色部分的分布，并且密度从实施例 2至实施例5按顺序变大。此外，与比较例5相同，可以看出比较例6具有在密封线3g的横 向中央部分中空白的线。
[0058] 表1中示出两个测试的结果和所使用的金属垫规格。
[0059]
[0060]表1
[0061] 油压密封测试：
[0062] Good =未观察到油泄漏
[0063] NG =观察到油泄漏
[0064] 密封线表面压力测试：
[0065] Good =密封线的表面压力足够
[0066] NG =密封线的表面压力不足
[0067] 在油压密封测试期间，在比较例1至比较例3中油从金属垫漏出。此外，如图7G和 7H所示，在密封线表面压力测试期间，位于下部中央的密封线（图11B中的密封线105,图 12B中的密封线205)的上色部分在比较例1和比较例2中是稀疏的，这表示密封线的表面 压力不足。如图7F和7E所示，比较例5和比较例6中的密封线3c、3d的上色部分是稀疏 的，并且如图7L所示，在密封线3g的横向中央部分处存在空白的线。也就是说，可以看出 在密封线3c、3d、3g上的表面压力不足。另一方面，实施例1至6的结果良好。也就是说， 当具有图2所示形状的凸起部分满足Mhl/Mh2 = 1. 10~1. 81、W3>W2且W3>W2的关系时， 可以确保防止油的泄漏并且可以确保密封线的表面压力。即使气孔位于紧邻密封线的上方 或紧邻密封线的下方的位置处，只要它们的直径等于或小于2_，就可以观察到油的泄漏可 被防止。而且，即使气孔具有3mm的直径，只要它们位于两条密封线之间，就可以观察到油 的泄漏可被防止。
[0068] 通过上述密封线表面压力测试来评价设有螺栓孔的扩展直径部分。图8示出对根 据图1、图5和图6所示的本申请的扩展直径部分进行测试的结果。图8A示出在上壳体和 金属垫之间得到的结果，图8B示出在下壳体和金属垫之间得到的结果。图9示出对扩展直 径部分（其中密封线3g连接至螺栓孔4)进行测试的结果（参考图16)。另外，图9A示出 在上壳体和金属垫之间得到的结果，图9B示出在下壳体和金属垫之间得到的结果。
[0069] 在图9中，白线越过围绕螺栓孔4的上色部分。也就是说，金属垫1(其中密封线 3g连接至螺栓孔4)具有在螺栓孔周围处密封线表面压力不足的区域（如图16A所示），从 而， 当油进入如图16B所示的间隙G1至G3时，油可能流入至螺栓孔4中。相反，在图8中， 螺栓孔4的整个周边区域都由上色部分包围。也就是说，由于螺栓孔4的周边区域由壳体 以图5所示的金属垫中的足够表面压力夹紧，因此即使油渗进间隙G1至G3中，也能够防止 油从螺栓孔4泄漏。
[0070] 另外，如果施加在金属垫1表面上的密封材料具有过小的厚度，则无法充分地实 现密封性能；如果施加的密封材料具有过大的厚度，则由于与内燃机重复地操作和不操作 有关的密封材料的塑性变形和温度变化，可能轻易发生降低螺栓轴向力的扭矩下降。因此， 为了评价用作密封材料的橡胶的膜厚的影响，进行了油压密封测试和应力松弛率的测量。
[0071] 对于油压密封测试，准备具有膜厚为16^111、24^111、35^111、47^111和57^111的橡胶 的金属垫。金属垫由上述壳体夹具夹紧，并且加压的油被提供。对于每个金属垫来验证油 泄漏。所有金属垫的橡胶硬度是Hs70。在比较例1至比较例4和实施例1至实施例8中的 金属垫的形状与比较例4中的金属垫的形状相似，在比较例4中，尽管未观察到油泄漏，但 是确认密封线的表面压力不足。结果，虽然在具有膜厚为16 ym的橡胶的金属垫中观察到 油泄漏，但是在具有膜厚为24 ym或以上的橡胶的金属垫中未观察到油泄漏，因此，可以发 现不小于24 ym的橡胶膜厚可以提供足够的密封性能。
[0072] 对于测量应力松弛率，通过将具有膜厚为1611111、2411111、35 11111、4711111和57 11111的 橡胶的金属垫切割为预定尺寸，来制备测试样本。测试样本被置于两片板之间，通过螺栓固 定板以利用预定螺栓轴向力来夹紧测试样本。在测试样本在预定温度下放置预定时间后， 评价螺栓轴向力的降低量。具体地，应变仪被附接至螺栓，并且对于测试样本中的每一个， 在以预定螺栓轴向力夹紧时螺栓的伸长度（在加热之前的伸长度）S1、和当在热处理和冷 却后松开螺栓时获得恢复长度（在加热和冷却之后的恢复）S2。对于每一个测试样本的应 力松弛率（％ )通过以下公式计算：应力松弛率（％ ) = (S1-S2)/S1*100。图10示出这些结 果。图10示出在橡胶膜厚为16 y m至47 y m的情况下未观察到明显改变，而在橡胶膜厚为 47 y m至57 y m的情况下观察到应力松弛率的明显改变（螺栓轴向力的大幅降低）。因此， 为了长时间保持密封性能并经受温度变化，发现橡胶膜厚优选为在为等于或小于47 y m。
[0073] 也就是说，根据油压密封测试和应力松弛率测量的结果，发现橡胶膜厚优选为 24 y m至47 y m以长时间保持足够的密封性能。
[0074] 根据本发明，可以提供一种金属垫：其不易受到升高和推动现象的影响，并能够有 效实现密封功能以防壳体接合面上的气孔。而且，可以提供一种金属垫：即使在金属垫的中 央部分设置螺栓孔也不损害金属垫的密封功能。
[0075] 附图标记说明
[0076] 1 金属垫
[0077] 2 基底
[0078] 2a扩展直径部分
[0079] 3 凸起部分
[0080] 3a、3b外倾斜部分
[0081] 3c、3d顶端（密封线）
[0082] 3e、3f内倾斜部分
[0083] 3g顶端（密封线）
[0084] 3h、3i底端（密封线）
[0085] 3j弯曲的凸起部分
[0086] 4 螺栓孔
[0087] C1、C2 气孔
[0088] D1 围绕壳体的金属垫的螺栓孔的厚部分的外轮廓的圆周
[0089] D2 相对将螺栓固定在壳体上的螺杆的直径具有预定大尺寸的 线
[0090] G1至 G3间隙
[0091] H1 壳体
[0092] H2 壳体
[0093] L1 基底前侧的水平线
[0094] L2、L3 外倾斜部分前侧的斜线
[0095] L4、L5 内倾斜部分前侧的斜线
[0096] PIL1和L2的交点
[0097] P2 L1和L3的交点
[0098] P3 L2和L4的交点
[0099] P4 L3和L5的交点
[0100] P5 L4和L5的交点
[0101] Mhl从P1至P3的垂直长度
[0102] Mh2 从P3至P5的垂直长度
[0103] W1 从P1至P5的水平长度
[0104] W2 从P2至P5的水平长度
[0105] W3 从P3至P4的水平长度
[0106] 100 凸起
[0107] 101至105密封线
[0108] 200 凸起
[0109] 201至205密封线
[0110] 300 金属垫
[0111] 301至305密封线
【主权项】
1. 一种金属垫，包括水平延伸的框型基底和沿所述基底延伸并被夹在两个壳体之间的 凸起部分，其中， 所述凸起部分包括： 一对外倾斜部分，连接至所述基底，并分别朝所述两个壳体中的一个壳体突出；以及 一对内倾斜部分，连接至各自的所述一对外倾斜部分的顶端，分别朝所述两个壳体中 的另一个壳体突出，并在所述一对内倾斜部分的顶端处互相连接， 其中，所述金属垫满足以下关系： Mh2/Mhl=I. 10 ~1. 81，W3>W1 且W3>W2， 其中，在与所述凸起部分的延伸方向垂直的横截面中，Pl和P2分别是在面向所述一个 壳体的所述基底的前侧的水平线和所述一对外倾斜部分的前侧的斜线之间的交点；P3和 P4分别是所述一对外倾斜部分的前侧的斜线和所述一对内倾斜部分的前侧的斜线之间的 交点；P5是所述一对内倾斜部分的前侧的斜线之间的交点；Mhl是从Pl至P3的垂直长度； Mh2是从P3至P5的垂直长度；Wl是从Pl至P5的水平长度；W2是从P2至P5的水平长度； 并且W3是从P3至P4的水平长度，以及 其中，当所述金属垫被夹在所述两个壳体之间时，所述一对外倾斜部分的所述顶端紧 靠在所述一个壳体上以形成两条密封线，并且所述一对外倾斜部分的底端和所述一对内倾 斜部分的所述顶端紧靠在所述另一个壳体上以形成三条密封线。2. 如权利要求1所述的金属垫，其中，所述基底形成有螺栓孔，通过所述螺栓孔插入螺 栓以固定所述两个壳体，并且所述凸起部分包括弯曲的凸起部分，在所述弯曲的凸起部分 中，所述一对内倾斜部分终止于所述螺栓孔附近，以及所述一对外倾斜部分延伸且所述螺 栓孔位于所述一对外倾斜部分之间。
【专利摘要】本发明提供一种不易受到壳体升高和推动现象的影响并可在气孔处有效起到密封作用的金属垫。金属垫1包括设有一对外倾斜部分3a、3b和一对内倾斜部分3e、3f的凸起部分3，并满足以下关系：Mh2/Mh1＝1.10～1.81，W3>W1且W3>W2，其中，Mh1和Mh2是垂直长度，W1、W2和W3是水平长度。当金属垫被夹在两个壳体H1、H2之间时，顶端3c、3d紧靠在壳体H1上以形成两条密封线，并且底端3h、3i和顶端3g紧靠在壳体H2上以形成三条密封线。
【IPC分类】F02F11/00
【公开号】CN104895696
【申请号】CN201510089849
【发明人】土佐修, 平山信一, 中嶋好一, 鈴木雅士
【申请人】日本利克雷斯工业株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年2月27日
【公告号】US9121489, US20150252887
【技术领域】
[0001] 本发明涉及安装在容纳传动装置等的两个壳体之间以防止油泄漏的金属垫。具体 地，本发明涉及即使发生升高或推动现象、或者即使在接合面存在气孔的情况下也能在长 时间确保金属垫的有效密封功能，其中升高现象是指两个壳体之间的间隙变大，而推动现 象是指壳体沿接合面移动。
【背景技术】
[0002] 容纳诸如与内燃机结合的传动装置等的第一壳体和盖状的第二壳体通过螺栓组 装在一起，金属垫插在两个壳体之间。通过紧固螺栓来固定两个壳体，在金属垫上设置的凸 起被压缩且弹性变形。因此，凸起产生恢复力，其中恢复力在壳体的接合面上形成密封线， 以防止油的泄漏等。例如在公开出版的第2011-047508号日本专利申请公开、公开出版的 第H2-021370号日本实用新型申请公开和公开出版的第H11-230355号日本专利申请中公 开了设有凸起的金属垫。
【发明内容】
[0003] 公开出版的第2011-047508号日本专利申请公开中描述的金属垫的凸起具有如 该公开的图5所示的初始形状，即具有大宽度的平坦部分在横截面中突出。如本申请的图 11A所示，在金属垫被置于两个壳体H1、H2之间且螺栓被紧固的状态之前，凸起100的中央 部分紧靠壳体H1，凸起100的底端紧靠下壳体H2。当紧固螺栓时，凸起100被压缩为如图 11B所示，该压缩产生凸起100的下凹部分，以相对于壳体H1形成两条密封线101、102并相 对于壳体H2形成三条密封线103、104和105。
[0004] 公开出版的第H2-021370号日本实用新型申请公开中描述的金属垫的凸起具有 如该公开的图3所示的初始形状，即具有尖顶的三角形。如本申请的图12A所示，在金属垫 被置于两个壳体Hl、H2之间且螺栓被紧固的状态之前，凸起200的顶部相对地变形从而具 有M形。结果，两个上端部紧靠壳体H1，两个下端部紧靠壳体H2。变形的顶部悬在空中。当 紧固螺栓时，如图12B所示，相对于壳体H1形成两条密封线201、202,变形的顶部压靠壳体 H2且形成三条密封线203、204和205。
[0005] 公开出版的第H11-230355号日本专利申请中描述的金属垫的凸起具有如该公开 的图2所示的初始形状，即中央部分和两个侧部沿相反方向突出。如本申请的图13所示， 当金属垫被置于两个壳体H1、H2之间且螺栓被紧固时，相对于壳体H1形成两条密封线301、 302,并相对于壳体H2形成一条密封线303。应当注意，为了便于说明，通过将该公开的图2 颠倒而绘制出图13。
[0006] 如图14所示，当发生与内燃机反复地操作和不操作有关的温度变化或由于传动 装置的移位而发生齿轮啮合时，在壳体Hl、H2中观察到诸如沿垂直方向在两个壳体Hl、H2 之间分开间隙的升高HL现象和沿水平方向的小推动HS现象。如果长时间持续这种现象， 则凸起将失去弹性从而降低密封线的表面压力并因此损害对油等的密封功能。具体地，公 开出版的第2011-047508号日本专利申请公开和公开出版的第H2-021370号日本实用新型 申请公开中描述的凸起具有以下结构：即通过紧固螺栓增加抵接壳体的接触点数量以产生 从原始横截面形状的形变。一旦发生升高或推动现象，接触点的数量将减少从而损害密封 功能。
[0007] 在金属垫用于传动装置的情况下，在传动装置中的油压较低。因此，代替具有更 高弹性并用于密封高压燃烧气体的不锈钢材料，优选使用具有更低弹性但更便宜的钢铁材 料。但是，当使用钢铁材料时，由于它的弹性较低，担心由于升高现象而明显降低密封功能。 出于这个原因，假定由钢铁材料制成的金属垫和使用公开出版的第2011-047508号日本专 利申请公开与公开出版的第H2-021370号日本实用新型申请公开中描述的技术易于受到 升高和推动现象的影响。为了抑制推动现象的影响，重要的是将凸起稳定地放置在壳体H1、 H2上。为此，增加密封线的表面压力很重要。但是，在使用钢铁材料的情况下，难以增加所 有密封线的表面压力，因此要求确保被放置的凸起具有足够的稳定性以防止推动现象。
[0008] 此外，当壳体H1、H2由压铸法制造时，如图15A、图15B所示，在壳体H1、H2的接合 面上可能在任何位置以任何尺寸形成气孔Cl、C2。本文使用的术语"气孔"是指在由压铸 法制造壳体后留在壳体的接合面上的细小凹陷部分。当气孔Cl、C2存在于密封线附近时， 可能在气孔C1、C2和密封线之间形成间隙。此外，即使没有间隙形成，表面压力也会由于气 孔C1、C2而降低。因此，存在油可能流出密封线的风险。出于这个原因，如上述所讨论的， 公开出版的第2011-047508号日本专利申请公开与公开出版的第H2-021370号日本实用新 型申请公开中描述的凸起相对于壳体具有更多的接触点，以降低气孔C1、C2的影响。但是， 接触点的数量可能由于升高或推动现象而减少，因此油等仍然可能泄漏。而且，公开出版的 第H11-230355号日本专利申请公开中描述的凸起具有更少的接触点并且因此与公开出版 的第2011-047508号日本专利申请公开与公开出版的第H2-021370号日本实用新型申请公 开中描述的凸起相比具有更高的密封线表面压力，因此假设即使发生升高和推动现象仍然 可保持接触点的数量。但是，由于接触点的初始数量就很少，所以气孔C1、C2的影响是不可 避免的。
[0009] 通常用于固定壳体H1、H2的螺栓被插入到形成在金属垫上的螺栓孔中。在公开出 版的第2011-047508号日本专利申请公开中，螺栓孔被设置在凸起的外部以优先考虑凸起 的位置。但是，在这种情况下，金属垫的周边尺寸变大，壳体H1、H2的尺寸也增加。出于这 个原因，如图16A所示，虽然螺栓孔优选地设置在金属垫的横向中央部分，但是因为由升高 和推动现象导致的密封线上的表面压力降低或气孔Cl、C2,油可能渗入密封线之间的间隙 Gl、G2和G3,通过间隙G1至G3流入螺栓孔4中，并且最终经由通过壳体H1的孔的螺栓流 出。
[0010] 本发明旨在解决上述常见问题，并提供不易于受到升高和推动现象的影响并能够 对于壳体接合面上的气孔有效发挥密封功能的金属垫。此外，本发明旨在提供以下金属垫： 即使在金属垫的中央部分设置螺栓孔，周边螺栓孔的密封功能也不受损害。
[0011] 本发明提供一种金属垫，其包括水平延伸的框型基底和沿所述基底延伸并被夹在 两个壳体之间的凸起部分，其中，凸起部分包括：一对外倾斜部分，连接至基底并分别朝两 个壳体的一个突出；和一对内倾斜部分，连接至各自外倾斜部分的顶端，分别朝两个壳体的 另一个突出，并在它们的顶端处互相连接，并满足以下的关系：
[0012] Mh2/Mhl = 1. 10 ~1. 81，W3>W1 且 W3>W2，
[0013] 其中，在与凸起部分的延伸方向垂直的横截面中，PI和P2分别是在面向两个壳体 的一个的基底的前侧的水平线和一对外倾斜部分的前侧的斜线之间的交点；P3和P4分别 是在一对外倾斜部分的前侧的斜线和一对内倾斜部分的前侧的斜线之间的交点；P5是在 一对内倾斜部分的前侧的斜线之间的交点；Mhl是从P1至P3的垂直长度；Mh2是从P3至P5 的垂直长度；W1是从P1至P5的水平长度；W2是从P2至P5的水平长度；并且W3是从P3至 P4的水平长度，并且其中，当金属垫被夹在两个壳体之间时，一对外倾斜部分的顶端紧靠在 两个壳体的一个上以形成两条密封线，并且一对外倾斜部分的底端和一对内倾斜部分的顶 端在紧靠两个壳体的另一个上以形成三条密封线。
[0014] 基底优选地形成有螺栓孔，通过螺栓孔插入螺栓以固定两个壳体，并且凸起部分 包括弯曲的凸起部分，在弯曲的凸起部分 中，一对内倾斜部分终止于螺栓孔附近，一对外倾 斜部分延伸并且螺栓孔位于一对外倾斜部分之间。
[0015] 根据本发明的金属垫具有设置在水平延伸的基底上的凸起部分，该凸起部分包括 一对外倾斜部分和一对内倾斜部分，其中一对外倾斜部分分别朝壳体的一个突出，一对内 倾斜部分分别朝壳体的另一个突出并在它们的顶端处互相连接。该金属垫也满足以下关 系：
[0016] Mh2/Mhl = 1. 10 ~1. 81，W3>W1 且 W3>W2，
[0017] 其中，Mhl是从P1至P3的垂直长度；Mh2是从P3至P5的垂直长度；W1是从P1至 P5的水平长度；W2是从P2至P5的水平长度；且W3是从P3至P4的水平长度。这允许内突 出的顶端以凸起部分的初始横截面形状位于基底之下，这确保即使在发生升高或推动现象 时也具有良好的密封功能。另外，凸起部分对于每一个壳体形成多条密封线。也就是说，两 条密封线形成在一个壳体上，三条密封线形成在另一个壳体上，结果，即使在接合面上存在 气孔，也能有效地实现密封功能。
[0018] 当基底形成有螺栓孔时，凸起部分可以包括弯曲的凸起部分，在弯曲的凸起部分 中，一对内倾斜部分终止于螺栓孔附近，一对外倾斜部分延伸并且螺栓孔位于一对外倾斜 部分之间。因此，能够防止诸如通过螺栓孔而泄漏油等的故障。此外，弯曲的凸起部分允许 螺栓孔设置在基底的中央部分以便可以降低金属垫的外部直径。
[0019] 附图简要说明
[0020] 图1是示出根据本发明的金属垫的实施方式的平面图。
[0021] 图2是在图1所示的金属垫被置于两个壳体之间的状态下的横截面图。
[0022] 图3是沿线X1-X1得到的图1所示的金属垫的横截面图。
[0023]图4是示出从如图2所示的状态已紧固壳体的螺栓以将金属垫保持在壳体之间的 状态的横截面图。
[0024] 图5是图1所示的螺栓孔的周边部分的部分放大图。
[0025] 图6A是沿图5的线Y1-Y1得到的横截面图。
[0026] 图6B是沿图5的线Y2-Y2得到的横截面图。
[0027] 图6C是沿图5的线X2-X2得到的横截面图。
[0028] 图7A至图7L示出相对于基底进行密封线表面压力测试后的压敏纸的颜色变化。
[0029] 图8A至图8B示出相对于图5所示的螺栓孔的周边部分进行密封线表面压力测试 后的压敏纸的颜色变化。
[0030] 图9A至图9B示出相对于图16所示的螺栓孔的周边部分进行密封线表面压力测 试后的压敏纸的颜色变化。
[0031] 图10示出应力松弛率的测量结果。
[0032] 图11A和图11B示出传统的金属垫，其中，图11A示出传统的金属垫被置于两个壳 体之间的状态，图11B示出传统的金属垫被夹在两个壳体之间的状态。
[0033] 图12A和图12B示出另一个传统的金属垫，其中，图12A示出被置于两个壳体之间 的传统金属垫，图12B示出被夹在两个壳体之间的传统金属垫。
[0034] 图13示出被夹在两个壳体之间的又一传统金属垫。
[0035] 图14是用于示出壳体的升高和推动现象的传统金属垫的平面图。
[0036] 图15A是示出形成在壳体的接合面的气孔的横截面图。
[0037] 图15B是示出形成在壳体的接合面的气孔的平面图。
[0038] 图16A是示出油流入螺栓孔中的状态的平面图。
[0039] 图16B是示出油流入螺栓孔中的状态的横截面图。
【具体实施方式】
[0040] 下面参考附图详细地描述本发明的实施方式。
[0041] 图1所示的金属垫1由具有凸起部分的垫基板形成，该凸起部分通过加压成型，并 且该垫基板由在表面上涂覆有诸如橡胶等的密封材料的薄金属板（例如不锈钢或钢铁材 料）制成。如图2所示，金属垫例如放置在容纳传动装置等的两个壳体H1、H2之间，并在金 属垫被夹在通过螺栓等相互固定的两个壳体H1、H2之间的状态下使用。密封材料的设置可 以防止在金属垫和壳体之间的金属与金属接触，还可以提供微密封功能以消除壳体的接合 面上的任何小的不平整之处，其中这些不平整因磨制处理而造成。应当注意，图2示出了金 属垫被夹在壳体H1、H2(通过螺栓固定）之间前的状态。
[0042] 金属垫1包括框型基底2和凸起部分3,框型基底2水平延伸，凸起部分3在基底 2的横向内侧上沿基底2延伸。以平面视角看，本实施方式的基底2大体呈D形，但是形状 和尺寸可以根据传动装置和壳体Hl、H2而进行各种改变。除了之后描述的放大的直径部 分，本实施方式的基底2的宽度在整个外周上保持一致。但是该宽度也可以根据壳体等进 行各种改变。
[0043] 如图3所示，与沿着基底2进行延伸的方向垂直的凸起部分3的横截面（下文简 称为"横截面"）大体呈"M"形，该形状类似于通过反向弯折山的顶端而形成的形状。这将 参考图2和图3进一步详细描述。凸起部分3包括一对外倾斜部分3a、3b和一对内倾斜部 分3e、3f。该一对外倾斜部分3a、3b与基底2连接并分别朝一个壳体H1突出。该一对内倾 斜部分3e、3f与各自的外倾斜部分3a、3b的顶端3c、3d连接、分别朝另一壳体H2突出、并 且在它们的顶端3g处彼此连接。在图3中，附图标记3h、3i表示各自的外倾斜部分3a、3b 的底端。另外，顶端3c、3d、3g和底端3h、3i是当金属垫1被壳体HI、H2夹入时紧靠在壳体 Hl、H2上以相对壳体Hl、H2形成密封线的部分（下文，相同的附图标记3c-3i用于表示由 顶端3c、3d、3g和底端3h、3i形成的密封线）。
[0044] 下文将进一步讨论凸起部分3。假设面朝壳体H1的金属垫的一侧是前侧，则在如 图3所示的横截面中满足如下关系：
[0045] Mh2/Mhl = 1. 10 ~1. 81，W3>W1 且 W3>W2，
[0046] 其中，P1和P2分别是基底2前侧的水平线L1和外倾斜部分3a、3b前侧的斜线L2、 L3之间的交点；P3和P4分别是外倾斜部分3a、3b前侧的斜线L2、L3和内倾斜部分3e、3f 前侧的斜线L4、L5之间的交点；P5是在内倾斜部分3e、3f前侧的斜线L4、L5之间的交点； Mhl是从P1至P3的垂直长度；Mh2是从P3至P5的垂直长度；W1是从P1至P5的水平长度； W2是从P2至P5的水平长度；W3是从P3至P4的水平长度。也就是说，凸起部分3超过基 底部分2在顶端3c、3d朝向前侧突出，并超过基底部分2在顶端3g朝向后侧突出。此外， 顶端3c和3g之间的距离（3g的反向）大于顶端3g和底端3h之间的距离以及大于顶端3g 和底端3i之间的距离。
[0047] 如图4所示，具有该形状和尺寸关系的凸起部分3可以在被夹在壳体Hl、H2之间 时，在壳体H1的接合面上形成两条密封线3c、3d，以及在壳体H2的接合面形成三条密封线 3g、3h、3i。也就是说，金属垫1相对于一个壳体形成多条密封线，具体地，相对于壳体H2形 成三条密封线，这样金属垫1不易受到气孔的影响。由于金属垫1被夹在壳体Hl、H2之间 前后的形状没有明显差异（即，用于形成密封线的顶端3c、3d、3g和底端3h、3i最开始就突 出），因此即使发生升高现象接触点的数量也不会改变，从而有效地保持密封功能。此外，顶 端3g从基底2突出以增强密封线的表面压力，从而可以稳定地设置凸起部分3。凸起部分 3具有以顶端3g为中心的横向对称形状，并且在顶端3c、3d之间朝向顶端3g的宽度W3较 大，这样可以更加稳定地设置凸起部分3。
[0048] 如图 3所示，本实施方式的顶端3c、3d、3g形成R形横截面。当金属垫被夹在壳体 H1、H2之间时这种形状增大密封线的宽度，并能够进一步降低气孔的影响。
[0049] 如图1所示，基底2设有螺栓孔4 (在本实施方式中共计8个螺栓孔），螺栓插入该 螺栓孔4以将壳体H1、H2固定在一起。螺栓孔4设置在基底2的横向中心处。基底2上设 置有扩展直径部分2a以包围螺栓孔4。
[0050] 下面将参考图3、图5和图6A至图6C详细描述在扩展直径部分2a上的凸起部分 3。在图5中，以附图标记D1和D2表示的线所具有的尺寸大于相对于螺栓孔4的孔直径的 预定尺寸。在本实施方式中，附图标记D1表示位于螺栓孔4的孔直径外侧7_处的线，附 图标记D2表示位于螺栓孔4的孔直径外侧1. 5mm处的线。
[0051] 如图5所示，密封线3c、3d、3g、3h、3i在线D1的外部的区域中直线状延伸。如图 6所示，当横向向内形成平坦部分时，密封线3c跨过线D1被分为两条密封线3c和3cl。类 似地，当横向向内形成平坦部分时，密封线3d也被分为两条密封线3d和3dl。密封线3h、 3i沿扩展直径部分2a的外边缘延伸，并且螺栓孔4位于密封线3h和3i之间。也就是说， 径向方向的扩展直径部分2a的外侧部分从线D1径向向外伸展以围绕螺栓孔4，并在经过螺 栓孔4中心的位置处具有最大的伸展宽度。因此，外侧部分成形为朝向相反侧上的线D1会 聚。
[0052] 密封线3g的垂直长度Mh2为在线D1外部处的长度（如图3所示），并且，在经过 线D1后，其逐渐减小长度（如图6A所示）直至最终在线D2内部消失（如图6B所示）。如 图5所示，分别从密封线3c、3d分开的密封线3cl、3dl在通过线D1后彼此接近，并在线D2 处合并在一起。也就是说，形成密封线3g之上的间隙G1(如图3和图6A所示）在通过线 D1后逐渐减小并在线D2处完全消失。
[0053] 以这种方式，凸起部分3在扩展直径部分2a处延伸，不通过螺栓孔4而是绕过螺 栓孔4 (下文中将在扩展直径部分2a处的凸起部分称为"弯曲的凸起部分3j "）。因此，如 图16B所示，即使油等进入在密封线之间的间隙Gl、G2或G3,也可被阻止进入螺栓孔。此 外，如图6B至图6C所示，线D2的横截面在弯曲的凸起部分3 j处的形状类似于具有单个倾 斜结构的半凸起。也就是说，弯曲的凸起部分具有与其他凸起部分3具有的M形状相比更易 于压缩的横截面形状，从而，当使用螺栓紧固时，凸起能够在螺栓下面立刻被完全压缩。因 此，可以更可靠地防止油从螺栓孔4流出。
[0054] 实施例
[0055] 本发明的发明者关注了如图13所示的金属垫300的现有技术以验证如上设置的 金属垫的性能。换言之，为了增加在顶端3g处的密封线的表面压力，需要使Mh2的值大于 Mhl的值（即，将Mh2/Mhl的值设置为等于或大于1)。但是，当Mh2/Mhl的值过大时，将如金 属垫300的情况一样仅形成共计三条密封线。在这一点上，发明者认为可以存在对于Mh2/ Mhl的关系的特定优选范围，并根据经验地制造各种金属垫为具有固定至0. 21mm的Mhl和 在0? 13mm至0? 43mm的范围内分为12个等级的Mh2。如上制造的所有金属垫都由钢铁材料 制成并满足W3>W1且W3>W2的关系。顶端3c、3d、3g具有R形（半径r = 2. 5mm)，并且使用 橡胶作为密封材料并且该橡胶具有24 ym的厚度和Hs70的硬度。
[0056] 通过油压密封测试和密封线表面压力测试来检测金属垫的性能。对如图1和图3 所示的金属垫进行油压密封测试。在测试中，直线延伸且设置在两个扩展直径部分2a之间 的基底2由壳体夹具夹紧，加压的油被允许流入在壳体夹具之间的间隙中，并验证油是否 通过金属垫漏出。壳体夹具被制造成可以产生气孔，因此当金属垫被夹紧时，在紧邻每一个 顶端3c、3d、3g的上方的位置处和紧邻每一个底端3h、3i的下方的位置处，该壳体夹具设有 凹陷部分（在本文中具有2mm的直径）。此外，在顶端3c、3d相对应的凹陷部分之间的间隙 是 3mm〇
[0057] 如图4所示，以如下方式进行密封线表面压力测试：压敏纸被设置上壳体与金属 垫之间以及下壳体与金属垫之间，使用在夹紧金属垫之后压敏纸的颜色改变以用于评价。 使用Fuji Film Co.，Ltd生产的压力测量膜（用于低压力使用）作为压敏纸。在图7中， 上色（黑色）部分表示压敏纸的颜色已经改变的部分。此外，图7A至图7F示出被置于上 壳体和金属垫之间的压敏纸的颜色改变，图7G至图7L示出被置于下壳体和金属垫之间的 压敏纸的颜色改变。另外，图7A和图7G示出比较例1的结果，图7B和图7H示出比较例2 的结果，图7C和图71示出比较例4的结果，图7D和图7J示出实施例1的结果，图7E和图 7K示出实施例6的结果，图7F和图7L示出比较例5的结果。图7D和图7J示出压敏纸的 颜色改变与顶端3c、3d、3g和底端3h、3i之间的对应关系。省略比较例3、实施例2至实施 例5和比较例6的压敏纸的颜色改变。比较例3中上色部分的分布密于比较例2中上色部 分的分布，但是稀于比较例4中上色部分的分布。实施例2至实施例5中上色部分的分布 密于比较例1中上色部分的分布，但是稀于比较例6中上色部分的分布，并且密度从实施例 2至实施例5按顺序变大。此外，与比较例5相同，可以看出比较例6具有在密封线3g的横 向中央部分中空白的线。
[0058] 表1中示出两个测试的结果和所使用的金属垫规格。
[0059]
[0060]表1
[0061] 油压密封测试：
[0062] Good =未观察到油泄漏
[0063] NG =观察到油泄漏
[0064] 密封线表面压力测试：
[0065] Good =密封线的表面压力足够
[0066] NG =密封线的表面压力不足
[0067] 在油压密封测试期间，在比较例1至比较例3中油从金属垫漏出。此外，如图7G和 7H所示，在密封线表面压力测试期间，位于下部中央的密封线（图11B中的密封线105,图 12B中的密封线205)的上色部分在比较例1和比较例2中是稀疏的，这表示密封线的表面 压力不足。如图7F和7E所示，比较例5和比较例6中的密封线3c、3d的上色部分是稀疏 的，并且如图7L所示，在密封线3g的横向中央部分处存在空白的线。也就是说，可以看出 在密封线3c、3d、3g上的表面压力不足。另一方面，实施例1至6的结果良好。也就是说， 当具有图2所示形状的凸起部分满足Mhl/Mh2 = 1. 10~1. 81、W3>W2且W3>W2的关系时， 可以确保防止油的泄漏并且可以确保密封线的表面压力。即使气孔位于紧邻密封线的上方 或紧邻密封线的下方的位置处，只要它们的直径等于或小于2_，就可以观察到油的泄漏可 被防止。而且，即使气孔具有3mm的直径，只要它们位于两条密封线之间，就可以观察到油 的泄漏可被防止。
[0068] 通过上述密封线表面压力测试来评价设有螺栓孔的扩展直径部分。图8示出对根 据图1、图5和图6所示的本申请的扩展直径部分进行测试的结果。图8A示出在上壳体和 金属垫之间得到的结果，图8B示出在下壳体和金属垫之间得到的结果。图9示出对扩展直 径部分（其中密封线3g连接至螺栓孔4)进行测试的结果（参考图16)。另外，图9A示出 在上壳体和金属垫之间得到的结果，图9B示出在下壳体和金属垫之间得到的结果。
[0069] 在图9中，白线越过围绕螺栓孔4的上色部分。也就是说，金属垫1(其中密封线 3g连接至螺栓孔4)具有在螺栓孔周围处密封线表面压力不足的区域（如图16A所示），从 而， 当油进入如图16B所示的间隙G1至G3时，油可能流入至螺栓孔4中。相反，在图8中， 螺栓孔4的整个周边区域都由上色部分包围。也就是说，由于螺栓孔4的周边区域由壳体 以图5所示的金属垫中的足够表面压力夹紧，因此即使油渗进间隙G1至G3中，也能够防止 油从螺栓孔4泄漏。
[0070] 另外，如果施加在金属垫1表面上的密封材料具有过小的厚度，则无法充分地实 现密封性能；如果施加的密封材料具有过大的厚度，则由于与内燃机重复地操作和不操作 有关的密封材料的塑性变形和温度变化，可能轻易发生降低螺栓轴向力的扭矩下降。因此， 为了评价用作密封材料的橡胶的膜厚的影响，进行了油压密封测试和应力松弛率的测量。
[0071] 对于油压密封测试，准备具有膜厚为16^111、24^111、35^111、47^111和57^111的橡胶 的金属垫。金属垫由上述壳体夹具夹紧，并且加压的油被提供。对于每个金属垫来验证油 泄漏。所有金属垫的橡胶硬度是Hs70。在比较例1至比较例4和实施例1至实施例8中的 金属垫的形状与比较例4中的金属垫的形状相似，在比较例4中，尽管未观察到油泄漏，但 是确认密封线的表面压力不足。结果，虽然在具有膜厚为16 ym的橡胶的金属垫中观察到 油泄漏，但是在具有膜厚为24 ym或以上的橡胶的金属垫中未观察到油泄漏，因此，可以发 现不小于24 ym的橡胶膜厚可以提供足够的密封性能。
[0072] 对于测量应力松弛率，通过将具有膜厚为1611111、2411111、35 11111、4711111和57 11111的 橡胶的金属垫切割为预定尺寸，来制备测试样本。测试样本被置于两片板之间，通过螺栓固 定板以利用预定螺栓轴向力来夹紧测试样本。在测试样本在预定温度下放置预定时间后， 评价螺栓轴向力的降低量。具体地，应变仪被附接至螺栓，并且对于测试样本中的每一个， 在以预定螺栓轴向力夹紧时螺栓的伸长度（在加热之前的伸长度）S1、和当在热处理和冷 却后松开螺栓时获得恢复长度（在加热和冷却之后的恢复）S2。对于每一个测试样本的应 力松弛率（％ )通过以下公式计算：应力松弛率（％ ) = (S1-S2)/S1*100。图10示出这些结 果。图10示出在橡胶膜厚为16 y m至47 y m的情况下未观察到明显改变，而在橡胶膜厚为 47 y m至57 y m的情况下观察到应力松弛率的明显改变（螺栓轴向力的大幅降低）。因此， 为了长时间保持密封性能并经受温度变化，发现橡胶膜厚优选为在为等于或小于47 y m。
[0073] 也就是说，根据油压密封测试和应力松弛率测量的结果，发现橡胶膜厚优选为 24 y m至47 y m以长时间保持足够的密封性能。
[0074] 根据本发明，可以提供一种金属垫：其不易受到升高和推动现象的影响，并能够有 效实现密封功能以防壳体接合面上的气孔。而且，可以提供一种金属垫：即使在金属垫的中 央部分设置螺栓孔也不损害金属垫的密封功能。
[0075] 附图标记说明
[0076] 1 金属垫
[0077] 2 基底
[0078] 2a扩展直径部分
[0079] 3 凸起部分
[0080] 3a、3b外倾斜部分
[0081] 3c、3d顶端（密封线）
[0082] 3e、3f内倾斜部分
[0083] 3g顶端（密封线）
[0084] 3h、3i底端（密封线）
[0085] 3j弯曲的凸起部分
[0086] 4 螺栓孔
[0087] C1、C2 气孔
[0088] D1 围绕壳体的金属垫的螺栓孔的厚部分的外轮廓的圆周
[0089] D2 相对将螺栓固定在壳体上的螺杆的直径具有预定大尺寸的 线
[0090] G1至 G3间隙
[0091] H1 壳体
[0092] H2 壳体
[0093] L1 基底前侧的水平线
[0094] L2、L3 外倾斜部分前侧的斜线
[0095] L4、L5 内倾斜部分前侧的斜线
[0096] PIL1和L2的交点
[0097] P2 L1和L3的交点
[0098] P3 L2和L4的交点
[0099] P4 L3和L5的交点
[0100] P5 L4和L5的交点
[0101] Mhl从P1至P3的垂直长度
[0102] Mh2 从P3至P5的垂直长度
[0103] W1 从P1至P5的水平长度
[0104] W2 从P2至P5的水平长度
[0105] W3 从P3至P4的水平长度
[0106] 100 凸起
[0107] 101至105密封线
[0108] 200 凸起
[0109] 201至205密封线
[0110] 300 金属垫
[0111] 301至305密封线
【主权项】
1. 一种金属垫，包括水平延伸的框型基底和沿所述基底延伸并被夹在两个壳体之间的 凸起部分，其中， 所述凸起部分包括： 一对外倾斜部分，连接至所述基底，并分别朝所述两个壳体中的一个壳体突出；以及 一对内倾斜部分，连接至各自的所述一对外倾斜部分的顶端，分别朝所述两个壳体中 的另一个壳体突出，并在所述一对内倾斜部分的顶端处互相连接， 其中，所述金属垫满足以下关系： Mh2/Mhl=I. 10 ~1. 81，W3>W1 且W3>W2， 其中，在与所述凸起部分的延伸方向垂直的横截面中，Pl和P2分别是在面向所述一个 壳体的所述基底的前侧的水平线和所述一对外倾斜部分的前侧的斜线之间的交点；P3和 P4分别是所述一对外倾斜部分的前侧的斜线和所述一对内倾斜部分的前侧的斜线之间的 交点；P5是所述一对内倾斜部分的前侧的斜线之间的交点；Mhl是从Pl至P3的垂直长度； Mh2是从P3至P5的垂直长度；Wl是从Pl至P5的水平长度；W2是从P2至P5的水平长度； 并且W3是从P3至P4的水平长度，以及 其中，当所述金属垫被夹在所述两个壳体之间时，所述一对外倾斜部分的所述顶端紧 靠在所述一个壳体上以形成两条密封线，并且所述一对外倾斜部分的底端和所述一对内倾 斜部分的所述顶端紧靠在所述另一个壳体上以形成三条密封线。2. 如权利要求1所述的金属垫，其中，所述基底形成有螺栓孔，通过所述螺栓孔插入螺 栓以固定所述两个壳体，并且所述凸起部分包括弯曲的凸起部分，在所述弯曲的凸起部分 中，所述一对内倾斜部分终止于所述螺栓孔附近，以及所述一对外倾斜部分延伸且所述螺 栓孔位于所述一对外倾斜部分之间。
【专利摘要】本发明提供一种不易受到壳体升高和推动现象的影响并可在气孔处有效起到密封作用的金属垫。金属垫1包括设有一对外倾斜部分3a、3b和一对内倾斜部分3e、3f的凸起部分3，并满足以下关系：Mh2/Mh1＝1.10～1.81，W3>W1且W3>W2，其中，Mh1和Mh2是垂直长度，W1、W2和W3是水平长度。当金属垫被夹在两个壳体H1、H2之间时，顶端3c、3d紧靠在壳体H1上以形成两条密封线，并且底端3h、3i和顶端3g紧靠在壳体H2上以形成三条密封线。
【IPC分类】F02F11/00
【公开号】CN104895696
【申请号】CN201510089849
【发明人】土佐修, 平山信一, 中嶋好一, 鈴木雅士
【申请人】日本利克雷斯工业株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年2月27日
【公告号】US9121489, US20150252887
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