CN104246322B - 金属衬垫及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种金属衬垫(MG)，抑制密封凸缘(4)的面压部分降低，能够长期确保优异的密封性。为实现该目的，金属衬垫(MG)在金属板(1)上形成有以密封对象空间的开口形状开设的开口部(2)和沿该开口部(2)的周围延伸的密封凸缘(4)，在所述密封凸缘(4)中，由半凸缘(41)构成的部分、由翘起凸缘(42)构成的部分、由全凸缘构成的部分中两个以上的部分相互连续。

Description

金属衬垫及其制造方法
技术领域
本发明涉及作为内燃机的排气歧管和排气管的接合部或气缸体和气缸盖的接合部等密封装置使用的金属衬垫及其制造方法。
背景技术
作为内燃机的排气歧管和排气管或进气歧管和进气管的接合部等密封装置使用的金属衬垫被夹在相互对向的接合面间，通过以包围开口于上述接合面的开口部的方式弯曲形成的密封凸缘来密封废气或空气和燃料的混合气等。
在此，在排气歧管或进气歧管的情况下，往往排气管或进气管的接合部的开口形状为非圆形(例如方形环状)，在这样的部分上使用密封凸缘形成与上述开口形状相似形的金属衬垫(例如参照专利文献1)。但是，这种金属衬垫在承受到紧固负荷时，相比曲线状延伸的部分，容易在密封凸缘直线状延伸的部分发生变形，因此，存在在密封凸缘的直线状部分容易产生由于面压不足而引起的泄漏的问题。而且，为解决这样的问题，目前已知有，通过增大容易产生面压不足的部分的密封凸缘的宽度及高度以提高刚性，来确保必要的面压(例如参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平08－014394号公报
专利文献2：日本特开平08－159284号公报
发明内容
(发明要解决的问题)
但是，根据现有的技术，由于密封凸缘的截面形状本身大致全周为相同，所以可通过变更密封凸缘的宽度及高度来进行调整的面压的范围小。
本发明是鉴于以上问题点而创立的，其技术课题在于提供一种能够抑制密封凸缘的面压部分降低并能够长期确保优异的密封性的金属衬垫。
(解决技术问题的技术方案)
作为用于有效解决上述的技术课题的技术方案，本发明技术方案的金属衬垫，在金属板上形成有以密封对象空间的开口形状开设的开口部和沿该开口部的周围延伸的密封凸缘，在该密封凸缘中，由半凸缘构成的部分、由翘起凸缘构成的部分、由全凸缘构成的部分中两个以上的部分相互连续。
此外，在此所说的半凸缘是指金属板的开口缘部为顶部的端缘并且由单侧斜面形成的***形状的凸缘，翘起凸缘是指从一末端部经一斜面部及顶部到达另一斜面部的***形状的凸缘，全凸缘是指以截面形状形成山形的方式成形，且从一末端部经一斜面部、顶部及另一斜面部到达另一末端部的***形状的凸缘。
在具备本发明技术方案的结构的金属衬垫中，就赋予了紧固负荷时的密封凸缘的弹簧常数而言，由翘起凸缘构成的部分比由半凸缘构成的部分高，由全凸缘构成的部分比由翘起凸缘构成的部分高。因此，在密封凸缘沿非圆形的开口部延伸的情况下，例如可进行如下适宜的调整：通过将因密封凸缘的曲率大(曲率半径小)而面压上升的部分设为由半凸缘构成，抑制面压的上升，且通过将因密封凸缘的曲率小(曲率半径大)而面压降低的部分设为由翘起凸缘或全凸缘构成，抑制面压的降低。
本发明技术方案的金属衬垫的制造方法，具备：在金属板上利用配置于其厚度方向两侧的凹模和凸模成形凸缘的工序；在所述金属板上形成开口缘经由所述凸缘的顶部、斜面部、末端部中两个以上的开口部的工序。
本发明技术方案的金属衬垫的製造方法，具备：在金属板上利用配置于其厚度方向两侧的凹模和凸模成形凸缘的工序；在所述金属板上形成开口缘经由所述凸缘的顶部、斜面部、末端部中包含所述顶部的两个以上的开口部的工序；在进行所述凸缘的成形之前，预先形成所述开口部中开口缘经由所述顶部的部分。
根据本发明技术方案的制造方法，就利用凹模和凸模成形在金属板上成形的凸缘而言，在开口部的开口缘穿过凸缘的顶部的部分为半凸缘，在开口部的开口缘穿过凸缘的斜面部的部分为翘起凸缘，在开口部的开口缘穿过凸缘的末端部的部分为全凸缘。
(发明的效果)
根据本发明技术方案的金属衬垫，由于密封凸缘的弹簧常数在由半凸缘构成的部分、由翘起凸缘构成的部分和由全凸缘构成的部分大幅变化，所以能够抑制密封凸缘以非圆形延伸的情况下的曲率的差异所导致的密封凸缘的面压偏差，能够长期确保优异的密封性。
根据本发明技术方案的金属衬垫的制造方法，能够容易制造本发明技术方案的金属衬垫。
附图说明
图1是表示本发明的金属衬垫的优选的实施方式的俯视图。
图2是图1所示的实施方式的主要部分剖面图，(A)是图1的A－A剖面图，(B)是图1的B－B剖面图。
图3是表示在本发明的金属衬垫的制造方法的优选的实施方式中，在金属板上预先形成有成为口孔部的一部分的预备孔的状态的俯视图。
图4是表示在本发明的金属衬垫的制造方法的优选的实施方式中使用的凸模的上面图。
图5是图4所示的凸模的主要部分剖面图，(A)是图4的A－A剖面图，(B)是图4的B－B剖面图。
图6是表示在本发明的金属衬垫的制造方法的优选的实施方式中使用的凹模的下面图。
图7是图6所示的凹模的主要部分剖面图，(A)是图6的A－A剖面图，(B)是图6的B－B剖面图。
图8是表示在本发明的金属衬垫的制造方法的优选的实施方式中，在金属板上利用凸模和凹模成形凸缘的工序的俯视图。
图9是利用图8所示的凸模和凹模进行的成形工序的主要部分剖面图，(A)是图8的A－A剖面图，(B)是图8的B－B剖面图。
图10是表示在本发明的金属衬垫的制造方法的优选的实施方式中，在金属板上通过二次加工而形成口孔部(ポート穴部)的工序的俯视图。
符号说明
1 金属板
2 口孔部
2a 半圆弧状开口缘
2b 直线状开口缘
2c 缓曲线状开口缘
4 密封凸缘
41 半凸缘
42 翘起凸缘
42’ 全凸缘
5 凸模
50 凸缘成形用凸部
51 半凸缘成形凸部
52 翘起凸缘成形凸部
6 凹模
60 凸缘成形用凹部
61 半凸缘成形凹部
62 翘起凸缘成形凹部
MG 金属衬垫。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的金属衬垫及其制造方法的优选的实施方式。首先，图1表示本发明的金属衬垫的优选的实施方式，该金属衬垫MG插装于例如汽车用内燃机的排气歧管和排气管的接合面间。
金属衬垫MG在由选自不锈钢、冷轧钢板、镀锌钢板、及铝合金板等具有弹性的薄板构成的金属板1上开设有口孔部2、用于在该口孔部2和金属板1的外周缘之间的多个部位插通将未图示的排气歧管和排气管结合的螺栓的螺栓插通孔3，且形成有沿口孔部2的周围延伸的密封凸缘4。
口孔部2相当于本发明技术方案中记载的开口部，开设成由排气歧管及排气管形成的废气通路的投影形状，换言之，开设成将在排气歧管及排气管的接合面上开口的废气通路的开口形状投影的大致长圆形状。详细而言，该口孔部2的开口缘由一对半圆弧状开口缘2a和在其间延伸的直线状开口缘2b及缓曲线状开口缘2c构成。缓曲线状开口缘2c相比半圆弧状开口缘2a，曲率极小得多(曲率半径大)。
沿口孔部2的周围延伸的密封凸缘4，沿着半圆弧状开口缘2a的部分由半凸缘41构成，沿着直线状开口缘2b及缓曲线状开口缘2c的部分由翘起凸缘42构成。
其中，如图1的A－A截面即图2的(A)所示，半凸缘41为经由从外周末端部4a斜立起的外周斜面部4b到达平板状的顶部4c的***形状，顶部4c的内周侧的端缘成为口孔部2的半圆弧状开口缘2a。另外，如图1的B－B截面即图2的(B)所示，翘起凸缘42为经由从外周末端部4a斜立起的外周斜面部4b和在其上端向上侧以凸的形状弯曲的顶部4c到达相反侧的内周斜面部4d的***形状，内周斜面部4d的内周端缘成为金属板1的口孔部2的直线状开口缘2b或缓曲线状开口缘2c。
此外，在口孔部2的开口缘中的从半圆弧状开口缘2a向直线状开口缘2b或缓曲线状开口缘2c的过渡部分(从直线状开口缘2b或缓曲线状开口缘2c向半圆弧状开口缘2a的过渡部分)2d，密封凸缘4从半凸缘41连续过渡到翘起凸缘42(从翘起凸缘42到半凸缘41)。
如上构成的金属衬垫MG例如以在汽车用内燃机的排气歧管和排气管的接合面间单一或多个层叠的状态***装并紧固，由此，密封凸缘4被压缩变形，通过其反作用负荷得到密封所需的面圧，防止从上述接合面间泄漏废气。
在这种金属衬垫中，如图示例，密封凸缘4的形状为非圆形时，在承受到紧固负荷时，在曲率大(曲率半径小)的部分有弹簧常数变高，面压容易过大的趋势，相反，在曲率小(曲率半径大并接近直线)的部分有弹簧常数变低，容易产生面压不足的趋势。但是，根据图示的实施方式的金属衬垫MG，由于密封凸缘4中沿着曲率大的半圆弧状开口缘2a的部分由半凸缘41构成，从而能够防止面压过大化，并且由于沿着曲率小的直线状开口缘2b或缓曲线状开口缘2c的部分由翘起凸缘42构成，从而能够防止面压过小化。
图3～图10按工序顺序表示用于制造上述金属衬垫MG的方法。即，在金属衬垫MG的制造中，首先，如图3所示，在金属板1上开设螺栓插通孔3、具有开口缘成为图1的口孔部2的半圆弧状开口缘2a的部分的一对预备孔21、一对定位用孔22。它们可以在进行金属板1的外缘的冲切的同时冲切形成。
图4所示的凸模5，在其上面形成有凸缘成形用凸部50和通过与金属板1的定位用孔22嵌合而用于在上面定位设置金属板1的多个定位用凸部5a。凸缘成形用凸部50与图1所示的密封凸缘4的顶部4c相对应，由成形半凸缘41的部分(以下称作“半凸缘成形凸部”)51和成形翘起凸缘42的部分(以下称作“翘起凸缘成形凸部”)52构成，同样如图5的(A)(B)所示，半凸缘成形凸部51形成为宽度比翘起凸缘成形凸部52宽。
另外，凸模5的凸缘成形用凸部50中的半凸缘成形凸部51形成月牙形状，其外缘51a与半凸缘41的顶部41c的外缘相对应地延伸，即，在该凸模5上设置图3所示的金属板1时，以位于预备孔21的外周侧的方式形成，与之相对，内缘51b以穿过预备孔21内的方式形成。
另一方面，图6所示的凹模6在其下面形成有凸缘成形用凹部60。参考符号6a是可与凸模5的定位用凸部5a嵌合的定位用凹部或孔。凸缘成形用凹部60由图1所示的成形密封凸缘4的半凸缘41的部分(以下称作“半凸缘成形凹部”)61和成形翘起凸缘42的部分(以下称作“翘起凸缘成形凹部”)62构成，同样如图7的(A)(B)所示，半凸缘成形凹部61形成为宽度比翘起凸缘成形凹部62宽。另外，半凸缘成形凹部61形成为宽度比凸模5的半凸缘成形凸部51宽，且翘起凸缘成形凹部62形成为宽度比凸模5的翘起凸缘成形凸部52宽。
详细而言，凹模6的半凸缘成形凹部61的外缘61a及翘起凸缘成形凹部62的外缘62a与图1及图2所示的密封凸缘4的末端部4a相对应地延伸，在与凸模5组合时，位于该凸模5的半凸缘成形凸部51的外缘51a及翘起凸缘成形凸部52的外缘52a的更外周侧。另外，凹模6的半凸缘成形凹部61的内缘61b及翘起凸缘成形凹部62的内缘62b在与凸模5组合时，位于该凸模5的半凸缘成形凸部51的内缘51b及翘起凸缘成形凸部52的内缘52b的更内周侧。
其次，如图8及图9所示，在将图3所示的金属板1定位设置于凸模5和凹模6之间进行冲压成形时，该金属板1在半凸缘成形凸部51和半凸缘成形凹部61之间，因预备孔21的存在而如图9的(A)所示，仅在半凸缘成形凸部51的外缘51a和半凸缘成形凹部61的外缘61a进行弯曲，形成沿着预备孔21的半圆弧状开口缘2a的半凸缘41。另一方面，在翘起凸缘成形凸部52和翘起凸缘成形凹部62之间，由于金属板1上不存在预备孔21，所以该金属板1如图9的(B)所示在翘起凸缘成形凸部52的顶部和翘起凸缘成形凹部62的外缘62a及内缘62b这三处弯曲，成形截面形状为山形的全凸缘42’。
其次，将成形这种由半凸缘41及全凸缘42’构成的密封凸缘的金属板1如图10中点划线所示切断。即，冲切由一对预备孔21、21和全凸缘42’、42’围成的区域(图10中网格线所示的区域)1a。
在该工序中，通过在靠内周末端部4e的位置切断图9的(B)所示的全凸缘42’的内周斜面部4d，如图1所示，形成口孔部2，同时形成沿着该口孔部2的直线状开口缘2b及缓曲线状开口缘2c的翘起凸缘42，结束金属衬垫MG的制造。
因此，可以容易地制造具有沿着口孔部2的半圆弧状开口缘2a的半凸缘41和沿着直线状开口缘2b及缓曲线状开口缘2c的翘起凸缘42连续的密封凸缘4的金属衬垫MG。
此外，在形成口孔部2的工序中，如果将图9的(B)所示的内周斜面部4d在内周末端部4e切断，则也可以将沿着直线状开口缘2b及缓曲线状开口缘2c的翘起凸缘42的部分设为由全凸缘构成，而且，在凸模5及凹模6的凸缘成形凸部及凸缘成形凹部的形状、和形成口孔部2的切断位置的关系上，也可以将沿着半圆弧状开口缘2a的部分设为由翘起凸缘构成等进行各种变更。

Claims (3)

1.一种金属衬垫，其特征在于，在金属板上形成有以密封对象空间的开口形状开设的开口部和沿该开口部的周围延伸的密封凸缘，在该密封凸缘中，曲率大的部分由半凸缘构成，曲率小的部分由翘起凸缘构成，由半凸缘构成的部分和由翘起凸缘构成的部分相互连续，半凸缘为经由从密封凸缘的外周末端部斜立起的外周斜面部到达平板状的顶部的***形状，翘起凸缘为经由从密封凸缘的外周末端部斜立起的外周斜面部和在其上端向上侧以凸的形状弯曲的顶部到达相反侧的内周斜面部的***形状。
2.一种金属衬垫的制造方法，为制造权利要求1中记载的金属衬垫的方法，其特征在于，具备：在金属板上利用配置于其厚度方向两侧的凹模和凸模成形密封凸缘的工序；在所述金属板上形成开口缘经由所述密封凸缘的顶部及斜面部的开口部的工序。
3.一种金属衬垫的制造方法，为制造权利要求1中记载的金属衬垫的方法，其特征在于，具备：在金属板上利用配置于其厚度方向两侧的凹模和凸模成形密封凸缘的工序；在所述金属板上形成开口缘经由所述密封凸缘的顶部及斜面部的开口部的工序；在进行所述密封凸缘的成形之前，预先形成所述开口部中开口缘经由所述顶部的部分。
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