专利名称：金属垫片的制作方法
技术领域：
本发明涉及复合层金属垫片，更具体的说，本发明涉及一种至少有两层由 止挡层分开的可动的凸缘层组成的金属垫片。
2.
背景技术：
复合层金属垫片常用于发动机上，用来提供由螺栓或其它夹紧机构联接的 两个零件间的密封，例如气缸盖和发动机芯体之间，或排气管和芯体之间的密 封。
本领域内，已知有多种垫片结构而提供不同用途。本发明的一个主要应用 之处就是用于需要减小垫片的厚度，并在非常低的接触压力条件下，垫片也可 提供有效的密封，即使密封界面凹凸不平该垫片也能达到密封效果，例如在汽 缸盖上的应用，汽缸衬套凸出于发动机芯体顶部的密封盖。在这些非理想密封 条件下，很难设计出一种密封圈来达到这种应用场合所需的所有条件。
如美国专利5， 544， 899公开了一种复合层金属垫片，该垫片有一对功能 层，功能层上设有配合孔和围绕在孔的周围的对中的凸缘。 一个局部止挡层 (partial stopper layer)介于两功能层之间而围绕在相应孔的周围。在一些 实施例中，止挡层仅部分的延伸过密封缘，在夹紧力作用下止挡层把密封缘压 平在止挡层上。最重要的是密封缘被完全压平后至少会产生一定程度的过度压 縮，密封缘会产生永久变形，这样就会降低垫片的密封性能。至少另外的一个 实施例中，止挡层跨越了密封缘的整个宽度，并两侧都被焊牢，并被变形从而 与位置相对的两个密封缘的一个构成套接关系。在本实施例中，可以理解为止
挡层会限制垫片层的变形，止挡层在密封缘的两端焊接在垫片层上。因此，被 限制的功能层比其它层的压力要大，垫片总的压力的增大，使其难以满足对减 小垫片厚度和降低压力的要求。
美国专利5， 628， 518公开了另外一种形式的复合层金属垫片，该垫片要求 中间层是完整的一层而不能是部分的。尽管这种形式的垫片可用于多种场合， 但是完整的中间层增大了垫片的厚度，因此在要求垫片厚度很薄的场合该垫片 就不适用了 。
本发明的目的就是克服了或最大程度的减小了现有垫片的缺陷，本发明特 别适用于要求垫片厚度小和压力低的场合。
发明内容
按照本发明的一个实施例， 一种复合层金属垫片的结构包括至少一组基本 是平面体的第一和第二层垫片，并设有至少一个对中孔和至少一个在每一层垫 片层上的相关的密封缘，该密封缘相互相对对中，并且径向向外间隔围绕在所 述孔的周围并从各自所处的平面体向外凸出。该垫片还包括局部止挡层，其介 于所述的垫片层之间，并且它的面积小于任一所述的垫片层，所述的止挡层从 所述密封缘径向内部的位置到径向外部的位置完全跨过所述的密封缘，并固定 在只与所述密封缘一侧相邻的至少一层垫片层上，且在密封缘相对的另一侧是 自由端。
本发明的一个优点是在相对较小的压力下可使得垫片厚度最小且密封缘变 形可控。
由于止挡层完全延伸过密封缘，止挡层就产生有益效果，使得垫片上每一 层中的所有的密封缘压力基本一致。此外，由于止挡层与密封缘一端固定而另 一端是自由的，止挡层就不会完全限制与之固定的垫片层上的密封缘产生的变 形，因此密封缘各处产生的变形会更加一致。
结合以下详细的描述和附图，本发明的特征和优点可以更好的理解。其中-图1是按照本发明的一个最佳实施例的垫片结构的局部平面视图2是沿图1中线2-2方向剖开的放大剖视图3是类似图2的视图，但显示了垫片处于压縮状态下；
图4是本发明另一实施例的剖视图5是本发明再一实施例的剖视图6是本发明又一实施例的剖视图7是本发明另一实施例的剖视图。
具体实施例方式
按照本发明第一个较佳实施例构成的复合层金属垫片在图1和图2中以10
表示，复合层金属垫片至少包括一对第一和第二垫片层12， 14，和介于该垫片 层12， 14之间的局部止挡层16。垫片层12， 14的材料是弹性金属薄片，如不锈 钢或类似材料，垫片层上设有不同大小的孔，包括至少一个(常常有多个)用于 发动机芯体22上汽缸20的汽缸孔18，在一些发动机上，发动机汽缸20还可配 有如图2所示的汽缸衬套24。汽缸孔18和垫片层12，14对中，垫片层12，14分 别设有围绕在汽缸孔18周围的弹性的密封缘(sealing bead) 26,28。密封缘 26，28是第一第二垫片层12，14的变形部分，在垫片层材料上形成隆起，最好是 一个完整的凸缘，密封缘26, 28从各自垫片层12， 14的主体部分30, 32所在的 平面向上凸起形成。第一第二垫片层12， 14上的密封缘26， 28相对布置，如图2 实施例所示，这样的对中关系使密封缘相互对应。密封缘26，28沿汽缸孔18径 向向外间隔开，确定围绕汽缸孔18周围并将密封缘26，28和汽缸孔18隔离开 的径向内部的平坦区域34， 36。区域34， 36是垫片层12， 14主体部分30， 32上的 一部分，它们最好在一个平面上或相互平行。在密封缘26,28径向向外的另一 侧具有另一个外平面区域38,40同样形成主体部分30,32的一部份，并且在一 个平面上，最好相互平行，更好同径向内部区域34，36位于同一平面，垫片层 12， 14的外露表面可分别有一层涂有橡胶的垫片涂层42 。
止挡层16介于垫片层12, 14之间，更具体地，介于密封缘26，28之间。局 部止挡层的"局部"意为其面积比任一垫片层12或14的面积少的多。如图2 所示，止挡层16从汽缸孔18或其附近径向向外延伸到刚刚超过密封缘26， 28 的区域38， 40处。止挡层16最好采用焊接形式固定于垫片层12或14的至少一
个且最好仅一个上。图2所示的第一个实施例中，止挡层16在密封缘26，28径 向向内的位置通过焊接头41固定在第一垫片层12上。止挡层16的另外一端43 相对于密封缘26,28径向向外布置，并且在本实施例中没有被固定也与相邻垫 片层12, 14无联接。图2所示本发明的第一实施例以及其它实施例中，均会说 明止挡层仅一端被固定，最好是邻近汽缸孔18径向向内的一端，然而当密封圈 10在压力下被夹紧时，在密封缘另一侧的止挡层另一端自由的无联接的相对于 其所固定的垫片层移动。特别对于图2中本发明的第一个实施例，可以看出， 止挡层16被牢牢固定在介于汽缸孔18和密封缘26之间的第一垫片层12上的 径向内部区域34上。固定止挡层16的优选方法是焊接，并且最好是激光焊， 但也可以使用其它方法，如铆接、粘接、中间粘接层等，但不限于这些方法。 在第一个实施例中，局部止挡层16是平的。此外，在该实施例中，相对中的密 封缘26,2S的延伸方向是一致的，第一垫片层上的密封缘26从它的主体部分30 向外凸起，第二垫片层14上的密封缘28沿相同的方向向第一垫片层12凸起。 第二垫片层14上的密封缘28的顶部与止挡层16的底部相接触，止挡层16的 上部与第一垫片层12跨过密封缘26的部分相接触。
参考附图3，它所描述的是汽缸衬套24稍微的凸出于发动机芯体22上的顶 盖44的情况。如图3所示，当汽缸盖46与发动机芯体22被螺栓或类似物夹紧 时，垫片IO具有足够的压縮柔软性以适应衬套凸出的情况，并且还能在发动机 芯体22和衬套24和汽缸盖46之间形成合适的密封。在相对较轻的夹紧力作用 下垫片10就能够产生变形来跨接凸出的汽缸衬套24与发动机本体22的顶盖44 之间产生的台阶，并且另一面与汽缸盖46形成密封，使发动机汽缸20被完全 密封而不会产生渗漏。由于止挡层16仅固定于密封缘26的一侧，止挡层就不 能全部的阻止密封缘的变形，而适合于更加柔软、更易压縮的减少厚度的垫片。 特别的，如图3所示，当垫片被压縮时，密封缘向平面状态压縮而向外铺开， 并引起垫片层12,14的轻微移动，为了说明清楚，图3中作了夸大的展示。垫 片层的任何这样的移动或滑动都不会被止挡层限制，因为止挡层仅固定密封缘 的一侧，在另外相对的一侧48是自由的。
本发明的第二个实施例垫片110的结构如图4所示，其中用相同的标记增 加IOO用来表示相同的零件。该垫片110与图2中的垫片结构是相同的，除了
第二层14同原来的方向是相反的，因此密封缘126，128相互背向向外凸出。另 一个不同之处是止挡层116固定在第二垫片层114上，尽管它也同样可以固定 在第一垫片层112上。显而易见，以上所述的本发明的第一个实施例的垫片10 的所有优点，本发明的第二个实施例的垫片110也同样具有。
本发明的第三个实施例垫片210的结构如图5所示，其中与本发明第一个 实施例垫片10相同的零件标记增加200。垫片210同图4中的结构是一致的， 除了止挡层16设有一个与第二垫片层上的凸缘228套装在一起的凸缘50，该止 挡层16接合在第二垫片层上。
图6显示了本发明第四个实施例垫片310的结构，其中相同的标记增加300 用来表示相同的零件。该实施例中，第一垫片层312的方向是反过来的，因此 密封缘326， 328相互向内凸，止挡层316固定在第二垫片层314上并设有与第 二垫片层314上的密封缘328套接的凸缘52。
图7显示了本发明第五个实施例垫片410的结构，其中相同的标记增加400 用来表示相同的零件。在该实施例中，垫片的结构与图2中所示的是一致的， 除了焊接位置441位于密封缘426， 428外侧的止挡层的径向外端443上而不是 在径向内端。止挡层416在凸缘426， 428的径向向内的部分是自由的并与垫片 层412， 414的任一层都不连接。在图7中还可以看得出发动机芯体422无衬套。 如同以上所述本发明的其它实施例一样，该垫片410同样的可应用于带衬套和 不带衬套的发动机上。我们认为在本发明的范围内，可以预料图7中焊接位置 441也可应用于图4-6的任一实施例中。
显而易见，按照以上方法，本发明可进行许多的改动和变化。因此，可以 理解在权力要求范围内本发明的实施不限于上面的特别说明。本发明由权利要 求限定。
权利要求
1.一种复合层金属垫片，包括至少第一和第二垫片层，该垫片层是平面体，并设有至少一个对中孔和至少一个在每一层垫片层上的相关的密封缘，该密封缘相互相对对中，并且径向向外间隔围绕在所述孔的周围而从各自所处的平面体向外凸出；一个局部止挡层，其介于所述的垫片层之间，并且它的面积小于任一所述的垫片层，所述的止挡层从所述密封缘径向内部的位置到径向外部的位置完全跨过所述的密封缘，并固定在只与所述密封缘一侧相邻的至少一层垫片层上，且在密封缘相对的另一侧是自由端。
2. 根据权利要求l所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层固定在位于密 封缘径向内侧的至少一个垫片层上。
3. 根据权利要求1所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层仅固定在一 个垫片层上。
4. 根据权利要求1所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层固定在其径向内端。
5. 根据权利要求4所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层具有一个与 所述的垫片层不相附接的径向外端。
6. 根据权利要求1所述的垫片，其特征在于，所述的密封缘相互相对凸出。
7. 根据权利要求6所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层上设有一个 凸缘，该凸缘与所述垫片层上的凸缘套接在一起。
8. 根据权利要求1所述的垫片，其特征在于，所述的密封缘相互背向凸出。
9. 根据权利要求8所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层是平面的。
10. 根据权利要求l所述的垫片，其特征在于，所述的密封缘凸出方向是 相同的。
11. 根据权利要求l所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层是平面的。
12. 根据权利要求l所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层径向向内和向外延伸而越过所述的密封缘。
13. 根据权利要求l所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层固定在位于 密封缘径向外侧的至少一个所述的垫片层上。
14. 根据权利要求l所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层固定在其径 向外端。
15. 根据权利要求l所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层具有一个与 所述的垫片层不相附接的径向内端。
16. —种装配件，包括一个发动机芯体，其至少有一个与汽缸衬套相配合的汽缸孔； 一个汽缸盖；一个垫片，其处于所述的发动机芯体和汽缸盖之间，垫片至少具有基本为 平面的第一和第二垫片层，并设有至少一个与所述发动机芯体上的汽缸孔相对 应的对中孔，相互相对中的每一个垫片层上至少有一个相关的密封缘，密封缘径向向外间隔围绕所述孔向外凸出于它们各自本体所在的平面；局部止挡层介 于所述的垫片层之间，其面积小于任一所述的垫片层，所述的止挡层从所述密 封缘径向内部的位置到径向外部的位置完全跨过了所述的密封缘，并固定在只 与所述密封缘一侧相邻的至少一层垫片层上，且在密封缘相对的另一侧是自由 端，所述的垫片与所述的衬套相接合。
17. 根据权利要求16所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层固定在位 于密封缘径向内侧的至少一个垫片层上。
18. 根据权利要求16所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层仅固定在 一个垫片层上。
19. 根据权利要求16所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层固定在其 径向内端。
20. 根据权利要求4所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层具有一个与 所述的垫片层不相附接的径向外端。
21. 根据权利要求16所述的垫片，其特征在于，所述的密封缘相互相对 凸出。
22. 根据权利要求21所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层上设有一个凸缘，该凸缘与所述垫片层上的凸缘套接在一起。
23. 根据权利要求16所述的垫片，其特征在于，所述的密封缘相互背向 凸出。
24. 根据权利要求23所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层是平面的。
25. 根据权利要求16所述的垫片，其特征在于，所述的密封缘凸出方向 是相同的。
26. 根据权利要求16所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层是平面的。
27. 根据权利要求16所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层径向向内 和向外延伸而越过所述的密封缘。
28. 根据权利要求16所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层固定在位 于密封缘径向外侧的至少一个所述的垫片层上。
29. 根据权利要求16所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层固定在其 径向外端。
30. 根据权利要求19所述的垫片，其特征在于，所述的止挡层具有一个 与所述的垫片层不相附接的径向内端。
全文摘要
本发明提供了一种复合层金属垫片，包括至少两个金属垫片层，具有一个对中孔和对中的围绕所述孔的相对的密封缘。一个局部止挡层，介于所述的垫片层之间，并且它的面积小于任一所述的垫片层。所述的止挡层从该孔向外延伸跨过所述的密封缘，并只在密封缘一侧固定在一层垫片层上，且在密封缘相对的另一侧是自由端。
文档编号F16J15/08GK101163909SQ200580012748
公开日2008年4月16日 申请日期2005年2月23日 优先权日2004年2月26日
发明者约格·施米茨 申请人:费德罗-莫格尔公司