专利名称：垫片组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及垫片组件，尤其涉及包括多个垫片托架的垫片组件，更具体地，涉及在单个组件中将多个密封材料相整合的垫片组件。
背景技术：
现代的密封要求在不同的流体通道中频繁地密封具有不同流体成分的不同流体，因此为起到密封作用，需要不同的密封材料。该流体通道有时彼此靠近，因此期望利用一单个垫片组件在数个流体通道上实现密封，该单个垫片组件整合多个具有不同密封成分的不同密封件。在汽车应用中，这是常见情况。在汽车应用中的这样一个例子包括一种用于密封通向汽缸盖的进气歧管的垫片组件，该垫片组件需要一个密封接头，用于密封引擎油、引擎冷却剂和空气/燃料通道，因此需要在单个的垫片组件内的耐引擎油密封件、耐引擎冷却剂密封件以及耐空气/液料密封件。
在单个垫片组件中获得由多种密封材料制成多个密封件的一种方法为共模铸(co-mold)不同的密封材料，例如将不同的弹性材料或弹性物质共模铸到单个的垫片托架上。但是，不同的弹性材料可能需要不同的处理条件(例如，时间，温度和周围环境)、需要使用不同的前驱物(primers)或其他助黏剂、需要使用不同的托架材料或者其他不同的情况，这使得共模铸或多或少地成为不可能或者不如意。
因此，期望开发一种改进的垫片组件，其能够消除相关技术领域中垫片组件的局限性，特别是期望一种如本文所述的适用于汽车应用的垫片组件。
发明内容
本发明提供一种垫片组件，它允许在单个的垫片组件里整合多种类型的密封件，同时不需对垫片托架上的密封件进行共模铸。该发明还包括一种利用多个托架实现的单密封件类型的垫片组件。
本发明的垫片组件包括一组托架。每个托架具有至少一个非密封孔和至少一个密封孔。该密封孔具有一个环绕该密封孔周缘延伸的密封件，并联接于该托架。该组托架包括一个托架堆叠，其中该托架堆叠中的每个托架与至少一个另外的托架相接触。该多个托架的非密封孔对着该密封孔，并与该密封孔相配合，由此，每个密封件通过其他托架中的被对准的和与之配合的非密封孔延伸，以在该堆叠的第一外表面提供一个第一密封表面，并在该堆叠的第二外表面提供一个第二密封表面。该堆叠中的托架可被结合在一起以形成该垫片组件。该密封件可包括多种材料，包括弹性材料，例如在汽车应用中常用的那些。
本发明的垫片组件特别有利于在汽车中使用，该情况下需要垫片组件具有由不同弹性材料形成的密封件，这些弹性材料耐受不同的车辆流体，例如引擎冷却剂、引擎油和气体/燃料混合物。
尽管根据本发明的密封件，可以使用共模铸，但可以确信本发明的垫片组件具有特别的优点，因为该垫片组件可确保多种密封材料的整合，而同时不需共模铸或类似方法，因此在利用这些方法不切实际时，本发明可被用来形成垫片组件。例如不同的密封材料可能利用不同的前驱物，或者需要不同的、并且相互排斥的清洗、操作或处理条件，或者不期望被应用到单个的共模铸部分。
本发明的垫片组件也可通过制作一个托架堆叠而被使用，其中每个托架大致上比采用单个托架时更薄。厚度的减少具有如下好处与其它可能的方法相比，利用标准托架制造技术，托架可以更容易地制造。
结合下述更详细的说明和附图，本发明的上述和其它优点，将会被更容易地理解，其中相同的标号代表相同的部件，其中图1是本发明的垫片组件的部件的分解示意图；图2是本发明的垫片组件的部件组设后的示意图；图3A是沿图1中3A-3A线的横截面示意图；
图3B是沿图1中3B-3B线的横截面示意图；图4是沿图2中4-4线的横截面示意图；图5是本发明带有将要被密封的联接部件的垫片的分解的横截面示意图；图6是本发明的垫片以及与之联接以形成密封接合的横截面示意图。
具体实施例方式
图1-6显示了本发明的垫片组件10。垫片组件10可被使用在任何需要垫片以在密封接合部的配合部件之间起密封作用。尽管垫片组件可广泛应用到多种密封接合部中，本发明的垫片组件10被确信尤其适用于各种汽车中。具体地，垫片组件10尤其适用于为进气歧管提供垫片。垫片组件10的特别的优点在于，它确保了在单个的垫片中的多种类型的密封材料的使用，而不需要共模铸或预先采用将多种类型的密封材料整合为单个的垫片体的其它技术。在垫片组件10所需要的密封材料的类型要求用到不同性质的材料或工艺时，或需要特殊的影响该垫片组件制造成本的处理方法时，存在其它一些问题，使这些材料模铸到单个托架上不可能实现，此时，本发明的优点更为明显。
垫片组件10包括至少一个第一托架12和一个第二拖架14。如下文即将讨论的那样，在本发明的范围内，也可使用另外的托架。托架，包括第一托架12和第二托架14，可由任何期望的垫片托架材料制成，包括金属、工程塑料，例如热塑性塑料和热固塑料、弹性材料、化合物材料或类似物。托架，例如第一托架12和第二托架14，可以是任何期望的垫片形状，包括如图1和图2所示的平板状，或任何程度的曲面状或者阶梯状，或者其他形状。无论该托架选择什么形状，每个托架，例如第一托架12和第二托架14，应当适宜叠置或套置，从而使各个托架的上表面和下表面相互接触。托架，例如第一托架12和第二托架14，可由相同的材料或不同的材料制成。选择托架材料的因素(包括是否它们应当由同种或不同材料制成)，包括操作环境(例如，暴露于流体或化学成分中、暴露于杂质或其它污染物中、操作温度)、在叠置中的托架的位置(例如，对流体、污染物或类似物暴露最少的内部元件，以及对流体、污染物或类似物暴露更明显的外部元件)、包括密封接合部元件在内所用材料(例如化学作用和电效应(galvanic effect))，用于相邻托架的材料(例如化学作用和电效应或类似作用)以及选择用于托架的密封材料(例如，结合强度和配合性，潜在的电活动或类似活动)。密封和非密封孔可以是任何合适的尺寸和形状。此处它们被显示为大致呈圆柱形，但根据待密封的通道和密封表面，也可以是矩形、正方形、椭圆形、卵形、三角形或其它的多边形或不规则形状。但是，它们大致为封闭形状，以具有一个被限定的连续或封闭周缘。孔的大小可根据开口以及待密封通道的类型而变化。例如，在一个进气歧管垫片组件中，冷却剂通道大致与燃料空气通道具有不同的尺寸和/或形状，而反过来燃料空气通道大致与油通道和开口尺寸和形状不同。因此，在垫片组件10中与这些通道和开口有关的孔的尺寸会相应地彼此不同。
参照图1-4，第一托架12具有一个外表面16以及一个托架配合表面18。第一托架12具有至少一个非密封孔20以及至少一个密封孔22。第一托架12还包括至少一个第一密封件24，它与第一托架12相连接，并环绕该密封孔22的一个周缘26延伸。非密封孔20不具有与之相联的密封件。非密封孔20的主要目的是为与其它托架相联的密封件提供开口。非密封孔20的定位和尺寸设置，使得与其它托架的密封孔相联的密封件从非密封孔中穿过。典型地，非密封孔20的尺寸被设置为稍大于与其它一个或多个托架相联的密封件，以允许该密封件顺畅地穿过孔20，从而组装垫片组件10，其尺寸还被设置为在该密封件40和任何孔20之间存在足够空隙，以允许这些密封件在垫片组件使用中必要时受压并横向充分膨胀，从而得到预期的密封程度，包括在这些密封件40的上密封表面46和下密封表面47(如图6所示)上施加期望的密封压力。一个或多个密封件24优选地连接于密封孔22的侧壁30。可替换地，也可将密封件24连接于外表面16或配合表面18中的一个或与它们都连接，或者连接于侧壁30、外表面16或配合表面18的任何组合。密封件24的连接可通过利用熟知的模铸方法将该密封件模铸于托架12而达成，这些方法根据托架12和密封件24所选用的材料的不同而不同，或者利用粘合或热结合方式将该密封件连接于该托架12而达成，或者通过其它熟知的连接方法和机构而达成，包括利用具有与托架12内锁特性等的密封件24的机械紧固、滑动或压配合。尽管第一托架此处被描述成具有至少一个非密封孔20和至少一个密封孔22，但容易理解，第一托架12可具有为需要达到期望的垫片设计的任何数量的密封孔22和非密封孔。
再次参照图1-4，相似地，第二托架14具有一个外表面32以及一个托架配合表面34。第二托架14具有至少一个非密封孔36和至少一个密封孔38。第二托架14还包括至少一个第二密封件40，它与第二托架14相连接，并环绕该密封孔38的一个周缘42延伸。如前所述，非密封孔36不具有与之相联的密封件。非密封孔36的主要目的是为与其它托架(例如托架12)相联的密封件提供作为通道的开口。非密封孔36的定位和尺寸设置与密封孔36相关联的来自于其它托架的密封件从非密封孔穿过。典型地，非密封孔36的尺寸被设置为稍大于与其它一个或多个托架相联的密封件—例如密封件24，以使该密封件24顺畅地穿过非密封孔36，从而保证垫片组件10的组装，其尺寸还被设置为在该密封件24和任何孔36之间存在足够空隙，以允许这些密封件在垫片组件使用中必要时受压并横向充分膨胀，从而得到预期密封效果，包括在这些密封件的上密封表面28和下密封表面29(如图6所示)上施加期望的密封压力。一个或多个密封件40优选地连接于密封孔38的侧壁44。可替换地，也可将密封件40连接于外表面32或配合表面34中的一个或与它们都连接，或者连接于侧壁44、外表面32或配合表面34的任何组合。密封件40的连接可通过利用熟知的模铸方法将该密封件模铸于托架而达成，这些方法根据托架14和密封件40所选用的材料的不同而不同，或者利用粘合或热结合方式将该密封件40连接于该托架14而达成，或者通过其它熟知的连接方法和机构而达成，包括利用具有与托架内锁特性等的密封件40的机械紧固、滑动或压配合。尽管第二托架此处被描述成具有至少一个非密封孔36和至少一个密封孔38，但容易理解，第二托架可具有为需要达到期望的垫片设计的任何数量的密封孔38和非密封孔36。
再次参照图1-4，第一托架12和第二托架14的配合表面18、34分别相互接触，且第一托架12的至少一个非密封孔20对准并相联于第二托架14的至少一个密封孔38，以及类似地，第二托架14的至少一个非密封孔36对准并相联于第一托架12的至少一个密封孔22。每个密封件24、40适于穿过各自关联的非密封孔36、20延伸，并提供一个在第一托架12的外表面16上的第一密封表面48，包括上密封表面28、46，以及提供一个在所述第二托架外表面上的第二密封表面50，包括下密封表面29、47。组成第一密封表面48的表面28、46根据密封接合部51的配合部件49的设计和几何形状，可以为共面或不共面，其中垫片组件10作为密封接合部51的一部分。类似地，组成第二密封表面50的表面29、47根据密封接合部的配合部件的设计和几何形状，可以为共面或不共面，其中垫片组件10作为密封接合部的一部分。
此处使用的密封件24、40可以为任何适于形成与该密封接合部的配合部件密封的材料，包括浸渍纸、木塞、包括毡、金属、合成物和多种弹性材料的纤维。考虑到本发明应用于汽车领域的多种类型的密封结合部，密封件24、40优选地包括各种弹性材料。用于每个密封件24和密封件40的弹性材料的类型取决于该密封接合部的性质以及对垫片组件10和密封件24、40的应用要求。大致上，弹性材料密封件可由它们对流体的耐受性而分类，该流体在使用密封件的密封接合部的通道里被密封。为长久保持密封件24、40的密封完整性，密封件24、40必须对流过与密封件24、40相联的通道的流体具有耐受性。在本发明应用于汽车领域的情况下，大致的耐受性分类包括耐引擎冷却剂、耐引擎油、耐自动变速箱油液、耐动力油、耐HVAC制冷剂和耐空气/燃料。这些流体代表熟知的各种不同的化学成分和混合物，因此此处不再进一步描述。考虑到现在应用在汽车领域的密封复杂性，其中，这些流体频繁地流过引擎中的通道、汽缸盖、进气歧管和彼此接近的其它部件，因此总期望在它们之间的密封接合部，利用单个的垫片组件来密封带有不同化学耐受性的两种或多种流体流过的通道和开口，因此，优选地为不同的密封材料。因此，密封件24和密封件40，以及当使用两个以上的托架的情况下的其它密封件，或者一种以上的密封材料被整合于单个托架时，可以根据设计需要，从包括耐引擎冷却剂弹性材料、耐燃料弹性材料、耐引擎油弹性材料、耐自动变速箱油液弹性材料、耐动力油弹性材料和耐制冷剂弹性材料组中选取。根据本发明，该多种组的成员可包括具有熟知的耐这些流体的弹性材料。例如，耐燃料/空气弹性材料包括多种碳氟化合物和其他的弹性材料或橡胶，例如，亚乙烯六氟丙烯弹性材料(FKM)、四氟丙烯/丙烯弹性材料(FEPM)、表氯醇弹性材料(ECO)、氢化丁腈弹性材料(HNBR)和具有甲基和乙烯基团的氟硅酮(仅用于燃料蒸汽)。耐油弹性材料包括多种碳氟化合物弹性材料或其它弹性材料例如，聚氯丁烯(CR)、丙烯腈-丁二烯共聚物弹性材料(NBR)、HNBR、烷基丙烯酸脂聚合物弹性材料(ACM)、乙烯丙烯酸(AEM)、FKM以及FEPM。耐冷却剂(包括长效冷却剂)弹性材料包括多种碳氟化合物和其他的弹性材料或橡胶，例如，乙烯/丙烯共聚物或者带有二烯烃(EPDM)、VMQ、NBR、HNBR、FKM(仅用于处理过氧化物)的三元共聚物。耐自动变速箱油液弹性材料包括多种碳氟化合物和其他的弹性材料，例如，FKM、FEPM、HNBR、ACM、AEM以及乙烯-醋酸乙烯弹性材料(EVA)。耐制冷剂弹性材料包括多种弹性材料，例如，HNBR以及EPDM。耐动力油弹性材料包括多种弹性材料，例如，HNBR以及NBR。
垫片组件10也可优选地包括一种用于接合第一托架12和第二托架14的机构。这样的机构可包括用于接合托架的临时或永久机构，永久机构可包括将各种粘合剂，该粘合剂置于一个或两个配合表面，或者置于到一个位于两托架之间或围绕托架周缘延伸的另外的部件上、穿过托架延伸的铆钉或其它紧固件、焊接、热结合，或在托架之间或环绕其周缘的铜焊接，或者任何其它用于将托架彼此接合的熟知机构。
再次参照图1-6，尽管本发明关于第一托架12和第二托架14已在此处显示和描述，但应当理解，本发明可包括任何期望数量的托架，并可包括相应数量的不同类型的密封件。此外，尽管使用了两个托架，应当理解每个托架可包括不止一种类型的密封件。因此，本发明也可被描述为一种垫片组件10，包括一组托架12、14(例如，2n个托架，其中n为托架的数量)，每个托架具有至少一个非密封孔(即，非密封孔20、36)和至少一个密封孔(即，密封孔22、38)，它带有一个环绕密封孔的周缘(即，周缘26、42)延伸的密封件(即，密封件24、40)，并被连接于该托架。该托架组包括一个托架堆叠52，该堆叠52的每个托架与至少一个其它托架相接触，并且该托架的非密封孔对准并相联于密封孔，以使每个密封件穿过对准和相联的其它托架上的非密封孔延伸，并在该堆叠52的第一外表面54提供一个第一密封表面48和在该堆叠52的第二外表面56提供一个第二密封表面50。考虑到在一个给定的托架上整合多种类型的密封件，参照图5，显示了代表第一弹性材料的密封件24和一个代表第二弹性材料的密封件24’，该密封件24’带有上密封表面28’和下密封表面29’，其不同于显示的第一弹性材料，说明多个不同类型的密封件可整合到单个托架上。另外，本概念可延伸至堆叠52的一个或多个或所有的托架。因此，多种不同类型的密封件可被整合到每个托架堆叠中。
可以确信，本发明提供的优点可适用于流过的新的流体组合物，例如此处描述的那些流体组合，其通过单个的密封接合部，因此确保了在汽车领域或其他应用中的新型的密封接合部。较现有的应用技术，这可改进汽车的部件中对流过的流体的处理，例如冷却。
显而易见地，根据上述教导，本发明的许多修正和变形是可能的。因此，应当理解，在后附的权利要求的范围内，本发明可以采用与上述具体描述不同的方式实施。本发明由权利要求限定。
权利要求
1.一种垫片组件，包括一个第一托架，具有一个外表面、一个托架配合表面、至少一个非密封孔、至少一个密封孔以及至少一个连接于所述第一托架并环绕该密封孔的周缘延伸的第一密封件；一个第二托架，具有一个外表面、一个托架配合表面、至少一个非密封孔、至少一个密封孔以及至少一个连接于所述第二托架并环绕该密封孔的周缘延伸的第二密封件；所述第一托架的配合表面和所述第二托架的配合表面相互接触，并且所述第一托架的至少一个非密封孔对准并相联于所述第二托架的至少一个密封孔，以及所述第二托架的至少一个非密封孔对准并相联于所述第一托架的至少一个密封孔，该每个密封件适合穿过各自相联的非密封孔延伸，且所述第一托架的外表面提供一个第一密封表面以及所述第二托架的外表面提供一个第二密封表面。
2.如权利要求1所述的垫片组件，其特征在于，该至少一个第一密封件和该至少一个第二密封件各自由弹性材料制成。
3.如权利要求1所述的垫片组件，其特征在于，该至少一个第一密封件在所述第一托架的至少一个密封孔的侧壁连接于所述第一托架，并且该至少一个第二密封件在所述第二托架的至少一个密封孔的侧壁连接于所述第二托架。
4.如权利要求2所述的垫片组件，其特征在于该至少一个第一密封件和该至少一个第二密封件包括不同的弹性材料。
5.如权利要求2所述的垫片组件，其特征在于，该至少一个第一密封件和该至少一个第二密封件包括相同的弹性材料。
6.如权利要求4所述的垫片组件，其特征在于，该垫片组件是一种汽车用垫片组件。
7.如权利要求6所述的垫片组件，其特征在于，该第一密封件的弹性材料以及该第二密封件的弹性材料选自耐引擎冷却剂弹性材料、耐燃料弹性材料、耐引擎油弹性材料、耐自动变速箱油液弹性材料、耐制冷剂弹性材料以及耐动力油弹性材料。
8.如权利要求6所述的垫片组件，其特征在于，该第一和第二弹性材料选自FKM、FEPM、ECO、HNBR、VMQ、CR、NBR、ACM、AEM、EVA、EPDM。
9.如权利要求1所述的垫片组件，其特征在于，它进一步包括用于将第一托架接合到第二托架的机构。
10.一种垫片组件，包括多个托架，每个托架具有至少一个非密封孔和至少一个密封孔，该密封孔带有一个环绕该密封孔的周缘延伸并连接于该托架的密封件；该多个托架包括一个托架堆叠，所述每个托架触接至少一个其它的所述托架，并且这些托架的非密封孔对准并相联于该密封孔，以使每个密封件通过该其它托架的对准的和相联的非密封孔延伸，并在该堆叠的一个第一外表面提供一个第一密封表面和在该堆的一个第二外表面提供一个第二密封表面。
11.如权利要求1所述的垫片组件，其特征在于，每个密封件由弹性材料制成。
12.如权利要求1所述的垫片组件，其特征在于，该密封件连接于它的密封孔的侧壁。
13.如权利要求11所述的垫片组件，其特征在于，该每个托架的密封件包括与其它托架的密封件不同的弹性材料。
14.如权利要求11所述的垫片组件，其特征在于，该每个托架的密封件包括相同的弹性材料。
15.如权利要求13所述的垫片组件，其特征在于，该垫片组件是一种汽车用垫片组件。
16.如权利要求15所述的垫片组件，其特征在于，该第一密封件的弹性材料以及该第二密封件的弹性材料选自耐引擎冷却剂弹性材料、耐燃料弹性材料、耐引擎油弹性材料、耐自动变速箱油液弹性材料、耐制冷剂弹性材料以及耐动力油弹性材料。
17.如权利要求16所述的垫片组件，其特征在于，该第一和第二弹性材料选自FKM、FEPM、ECO、HNBR、VMQ、CR、NBR、ACM、AEM、EVA、EPDM。
18.如权利要求10所述的垫片组件，其特征在于，它进一步包括用于接合该多个托架以形成堆叠的机构。
全文摘要
本发明提供一种垫片组件，包括多个托架，每个托架具有至少一个非密封孔和至少一个密封孔，该密封孔带有一个环绕该密封孔的周缘延伸并连接于该托架的密封件；该多个托架包括一个托架堆叠，其中每个托架触接至少一个其它的所述托架，并且这些托架的非密封孔对准并相联于该密封孔，以使每个密封件通过该其它托架的对准的和相联的非密封孔延伸，以在该堆叠的一个第一外表面提供一个第一密封表面和在该堆叠的一个第二外表面提供一个第二密封表面。该堆叠中的托架可被接合在一起以形成该托架组件。该密封件可包括多种材料，包括弹性材料，例如在汽车应用中通常用到的那些。
文档编号F16J15/02GK101052799SQ200580037774
公开日2007年10月10日 申请日期2005年10月18日 优先权日2004年11月9日
发明者格雷戈里·安德鲁·贝维 申请人:费德罗-莫格尔公司