专利名称：金属衬垫的制作方法
技术领域：
本发明关于一种金属衬垫，特别是该金属衬垫夹于二接合表面之间使该接合表面由其球珠密合，其中金属衬垫包括包围至少一流体孔的球珠，该流体孔成为流体彼此连通的开口，该开口分别设置于接合表面内。
近几年来，随着引擎废气清洁程度要求提高，且燃料消耗的情况改善，可以在EGR板的接合表面2上面对一部份球珠3b的位置处形成前述气体通道凹面2b，闪孔(lightning hole)及中空闪部(未示出)，用以减轻重量，如图8所示，其中EGR板的接合表面2为夹持金属衬垫3的接合表面1，2其中一个。当公知单板型金属衬垫3内例如气体通道凹面2b，闪孔等的不受压部份形成时，球珠3b面对不施压表面例如气体通道凹面2b、闪孔等部份的部份应该本来就会被压到接合表面，如图式中的虚线所示。然而，没有表面推动球珠部份，而且球珠区域也会偏离不施压表面。因此，会造成球珠区域没有受到足以紧压于活塞头接合表面1(为另一接合表面)的压力，因此球珠区域的密合性质变差的问题。当金属衬垫3夹持于上述活塞头接合表面1及EGR板接合表面2之间，此时开口内压力因为流体开口为通风口1a及通风管2a而变成负压时，密合性质变差的情况尤其明显。
然后，为了确定球珠整个周围的密合性质，研究积层金属衬垫，其中积层金属衬垫内邻近于另一接合表面的衬垫本板具有一球珠。球珠面向接合表面上具有不施压表面(例如气体通道凹面及闪孔等)的部份受到另一衬垫本板压向另一接合表面。然而，上述方法有时无法满足减轻重量及充分降低成本的需求，因为金属衬垫整体重量增加而且制造成本也增加。
为达到上述目的，本发明提供的金属衬垫夹持于二个接合表面之间，并且具有至少一流体孔。金属衬垫包括一使二个接合表面密合的球珠，该球珠包围至少一流体孔，该流体孔成为流体彼此连通的开口，该开口分别设于接合表面内。金属衬垫更包括一凸部，该凸部顶端紧靠接合表面其中一个，而其余部份则位于仅紧靠另一表面的球珠附近。
此等金属衬垫里，因为没有施压表面的部份(例如气体通道凹面、闪孔等)只存在于上述二接合表面的另一表面上，所以球珠具有球珠仅紧靠二接合表面另一表面的区域，而且凸部(紧靠二接合表面的一表面的顶端)位于球珠只紧靠上述接合表面之一的区域附近。因此，金属衬垫的凸部包围区域乃因凸部顶端进靠另一接合表面而往上述二接合表面的一表面推进，而且只紧靠上述位于金属衬垫凸部附近的表面的球珠区域强力压在一接合表面上。因此，在球珠只紧靠一接合表面的区域上产生高表面压力。
因此，本发明的金属衬垫，为符合提高引擎废弃清洁程度及改善燃料消耗情况的需求，是在部份面对球珠形成例如EGR系统的气体通道凹面，减轻重量用的闪孔等没有施压表面的部份(在夹持金属衬垫的其中一接合表面上)，即使使用单板型金属衬垫而不用积层型金属衬垫，也可以通过上述高表面压力，而在面对没有施压表面部份(例如气体通道凹面、闪孔)的球珠区域上获得高密合效果。
注意，本发明的金属衬垫在需要较高密合效果时可以是积层型。该情况里，因为积层型金属衬垫的刚性变成比单板型金属衬垫高，所以只紧靠上述接合表面其中一的球珠区域(位于金属衬垫凸部附近)通过凸部顶端紧靠另一接合表面而更强力压在一接合表面上。因此，在只紧靠一接合表面的球珠区域上产生高表面压力，并获得更高的密合效果(抗压性)。
而且，在本发明的金属衬垫，前述凸部可以位于凸部只紧靠前述另一接合表面的位置，也就是，凸部没有紧靠上述一表面的位置。如此，因为凸部(紧靠上述另一接合表面的顶端)往上述一接合表面推，而没有受到一接合表面的限制，所以位于凸部附近的球珠区域更强力压在上述一接合表面，产生表面压力，并得到更高的密合效果(抗压性)。
此外，在本发明的金属衬垫里，前述球珠可以是完整球珠，而只紧靠前述一接合表面的区域可以是完整球珠的顶端。如此，只紧靠一接合表面的球珠区域为完整球珠的顶端，而且因为完整球珠顶端通过凸部顶端紧靠另一接合表面而强力推到上述的接合表面，所以在球珠只紧靠一接合表面的球珠区域上产生更高的表面压力，并且获得更高的密合效果)。
而且，在本具体实施例的金属衬垫里，上述凸部的至少顶端部份为半球形，而可以在构成上述金属衬垫的空白金属板两侧上，除了上述凸部顶端至少一区域及形成流体通道的区域以外，形成由合成橡胶等做成的橡胶涂层。如此，因为凸部顶端附近的顶端部份(紧靠一接合表面)具有至少一半球形，即使平坦度在一容忍范围内，也可以通过紧靠接合表面的平衡球珠的半球形结构，施加均匀压力于球珠。而且，因为形成金属衬垫的空白金属板两面上的橡胶涂层可以根据接合表面上工具所造成的印痕而弹性变形，之后便得到较高的密合效果。此外，橡胶涂层形成于除了凸部顶端的区域及形成流体通道的区域以外的区域上。可以避免由于引擎重复温度变化，因滑动或经侵蚀而造成橡胶涂层磨损，同时可提高压力的传递效率。另一方面，在形成流体通道的区域内，可避免EGR气体流动使橡胶涂层分离。
图8为公知金属衬垫夹持于二个接合表面之间的示意图，其中该接合表面其中之一没有施压表面。
接合表面1，2通风口1a气体通道凹面(凹部)1b闪凹面(凹部)1c螺栓安装孔1d延伸部1e通风管2a气体通道凹面2b穿透孔2c金属衬垫3通风孔3a完整球珠3b气体通道通孔3c气体通道通孔3d平衡球珠3f
如图2所示，在用以安装通风口的自动引擎活塞头接合表面1上，设置有四个通风口1做流体开口，并且也设置一供EGR系统用的气体通道凹面(凹部)1b，作为没有施压表面的区域，从左侧依槽状形状延伸到接合表面1上部中心处。也设置用以减轻重量的闪凹面(凹部)1c，作为没有施压表面的部份，其位于接合表面1上部及相邻通风口1a之间。也在接合表面1上设置五个螺栓安装孔1d，用以安装上述EGR板于活塞头。在每个通风口1a里设置一延伸部1e，其中该延伸部1e往相邻的另一通风口1a延伸。
此外，如图3所示，在安装于通风歧管上的EGR板接合表面2上设置四个通风管2a作为流体开口。也设置一供EGR系统用的气体通道凹面2b，作为没有施压表面的区域，其在接合表面2上部依槽形左右延伸，该接合表面2的二端向下延伸，该气体通道凹面2b位于相邻通风口2a之间，图式仅显示一对的其中一个。也在接合表面2上设置五个穿透孔2c，用以插接螺栓，以将EGR板安装于活塞头。
图1所示的本发金属衬垫例如由不锈钢空白金属板做成。金属衬垫3具有四个通风孔3a，用以将前述位于活塞头接合表面1上的四个通风口1a连接前述位于EGR板接合表面2上的通风管2a。金属衬垫也具有一锯齿状剖面的连续完整球珠3b，包围风通孔3a，以分开每个通风孔3a，如图4所示金属衬垫3夹持于接合表面1，2的情况。金属衬垫3也具有一气体通道通孔3c，其是将位于活塞头接合表面1上的气体通道凹面连接位于EGR板接合表面2上的气体通道凹面2b中心。金属衬垫也具有四个气体通道通孔3d，将EGR板接合表面2上的气体通道凹面2b两端与活塞头接合表面1内每个通风口1a的延伸部1e。金属衬垫3也具有五个穿透孔1d，用以插接对应于五个用以安装前述EGR板的螺栓安装孔1d及插接螺栓的穿透孔2c。
上述完整球珠3b包围对应每个通风口1a的通风孔3a及对应通风口1a延伸部的气体通道透孔3d，以将通风口3a与气体通道透孔3d密合于位于相邻通风口1a之间的闪凹部1c，其中图式仅显示一对的其中一个。此外，完整球珠3b在包围接合表面1上的气体通道凹面1b时包围气体通道透孔3c。
此外，图4所示金属衬垫夹持于上述接合表面1，2之间的具体实施例里，从图5的剖面图也可知，金属衬垫3具有二个平衡球珠3f，作为凸部，其中空部面对活塞头接合表面1上相邻通风口1a之间的闪凹部，而其凸侧整个的形状大略为半球形。这些平衡球珠3f的顶端紧靠着EGR板接合表面2上气体通道凹面2b(图4所示)两端下部。
附带一提地，上述完整球珠3b横跨气体通道凹面2b两端的部份只紧靠着表面1，如图5所示。因此，如同表面2侧边，这些部份面对气体通道凹面2b，没有受到来自接合表面2的任何压力。因为上述平衡球珠3f(如图4所示)位于横跨气体通道凹面2b两端的完整球珠部份附近，所以平衡球珠3f的顶端紧靠着接合表面2，如图5所示。此外，平衡球珠3f的中空部面对闪凹面1c。因此，完整球珠3f可被推进闪凹面1c。
而且，本具体实施例的金属衬垫3在上述空白金属板两面上具有合成橡胶做成的公知橡胶涂层(未示出)，除了下列的区域外上述大略为半球形的平衡球珠3f的整个面积，包括面对气体通道凹面1b的流体通道及接合表面1上延伸部1e的区域，及包括接合表面2上面对气体通道凹面2b的流体通道的区域。
在本具体实施例的金属衬垫3里，在金属衬垫3插入活塞头接合表面1与EGR板接合表面2之间后，当二个接合表面1，2被钳夹力量往图5箭号所示的闭合方向推-其中钳夹力量是由五个螺栓拴插穿透孔2c与3c，然后旋紧在螺栓安装孔1d所得时。然后，除了横跨接合表面2上气体通道凹面2b两端的部份以外的完整球珠3b其它部份夹持在前述接合表面1，2之间，并且强力推到表面1，2，产生高表面压力。
此外，在本具体实施例的金属衬垫3里，紧靠EGR板接合表面2的顶端(图5所示)靠近完整球珠3b每一个EGR板接合表面2上横跨气体通道凹面2b两端的部份，只紧靠着活塞头接合表面1。因此，平衡球珠3f的包围区域因为平衡球珠3f顶端紧靠EGR板接合表面2而压向前述活塞头接合表面1，然后完整球珠横跨气体通道凹面2b两端的部份(靠近金属衬垫3的平横球珠3f，并且只靠仅活塞头接合表面1)强力压在活塞头接合表面1。通过该动作，也在只紧靠活塞头接合表面1的完整球珠3b区域内产生高表面压力。
因此，在本具体实施例的金属衬垫3里，即使EGR系统的气体通道凹面2b形成于部份面对EGR板接合表面2(该表面为夹持金属衬垫3的活塞头接合表面1与EGR板接合表面2其中之一)上的完整球珠区域上，为符合提高引擎废弃清洁程度及改善燃料消耗情况的需求，可以在包括面对气体通道凹面2b的完整球珠整个周围上经由单板型金属衬垫施加高表面压力而得到高密合效果。因此，在活塞头接合表面1上形成气体通道凹面1b的高密闭EGR气体通道，经由气体通道透孔3c，穿过位于活塞头接合表面1上的气体通道凹面2b，并且从气体通道凹面2b两端，经由气体通道透孔3d，到达前述位于活塞头接合表面1上之透气口1a延伸部1e。
而且，本具体实施例的金属衬垫3里，因为凸出的平衡球珠3f位于只紧靠EGR板接合表面2的区域上，也就是在没有紧靠活塞头接合表面2的闪凹面1c处，平衡球珠3f，也就是紧靠EGR板接合表面2的顶端，是推往活塞头接合表面1，没有受到接合表面1撑住。然后，完整球珠3b靠近平衡球珠3f的部份压到活塞头接合表面1，并且产生高表面压力，然后得到更高密合效果。
而且，在本具体实施例的金属衬垫3里，因为包围通风口3a与气体通道透孔3d的球珠为完整球珠3b，而只紧靠活塞头接合表面1的部份为完整球珠3b顶端，(只紧靠活塞头接合表面1，位于金属衬垫3里的平衡球珠3f附近)变成完整球珠3b的顶端。通过将平衡球珠3f的顶端紧靠EGR板接合表面2，完整球珠3顶端强力压在活塞头接合表面1，于只紧靠接合表面1(接合表面之一)的区域上产生高表面压力，获得较高密合效果。
而且，在本具体实施例的金属衬垫3里，因为平衡球珠3f整个为半球形，并且在金属衬垫3的空白金属板的两面上，除平衡球珠3f区域与前述流体通道区域外，形成合成橡胶等做成的公知橡胶涂层，即使平坦度在一容忍范围内，但是也可以通过紧靠接合表面2的平衡球珠3f的半球形结构，施加均匀压力于只紧靠活塞头接合表面1的完整球珠区域。而且，形成金属衬垫3的空白金属板两面上的橡胶涂层可以根据接合表面上工具所造成的印痕而弹性变形，之后便得到较高的密合效果。此外，橡胶涂层系形成于除了整个平衡球珠3f及形成流体通道的区域以外的区域上。可以避免由于引擎重复温度变化，因为接合表面1，2上滑动或经侵蚀而造成橡胶涂层磨损。同时，可提高压力的传递效率。另一方面，在形成流体通道的区域内，可避免EGR气体流动使橡胶涂层分离。
表1为显示上述具体实施例具平衡球珠3的金属衬垫3与不具平衡球珠的金属衬垫在负压下的密合效果，其中不具平衡球珠的金属衬垫系通过将平衡球珠3从金属衬垫3取出而得，作为比较实施例。图6为测试结果的图表。
表1
在上述测试结果里，比较实施例没有平衡球珠的金属衬垫在-450mmHg下的漏出量为29cc/min，没有达到所要的效果。然而，前述本发明具体实施例具有平衡球珠的金属衬垫3的漏出量仅2.2cc/min，即使在-650mmHg下也是如此，此及果充分满足所要的需求。因此，确定上述本发明具体实施例的金属衬垫3具有极高的密合效果。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。例如，前述球珠不限定为锯齿状的完整球珠，也可以是单斜率的半球珠。而且，前述凸部不限于具有几乎半球形，也可以是具有几乎锥形的，或呈突出线延伸的齿状完整球珠，或单斜率的半球珠。此外，本发明的金属衬垫可以不仅用于引擎的接合表面之间，而且也用于其它接合表面之间。金属衬垫不限制是单板型，也可以是积层型。
权利要求
1.一种金属衬垫，夹持于二接合表面之间并且具有流体孔，其特征是，该金属衬垫包括一球珠，用以密合该些接合表面，该球珠包围该至少一流体孔，该开口分别设于接合表面内；一凸部，该凸部顶端紧靠接合表面其中一个，而其余部份则位于仅紧靠另一表面的球珠附近。
2.如权利要求1所述的金属衬垫，其特征是，该凸部位于只紧靠该二个接合表面的另一表面上。
3.如权利要求1所述的金属衬垫，其特征是，该球珠为完整球珠，而该球珠只紧靠该些接合表面其中一个的部份为该完整球珠的顶端。
4.如权利要求2所述的金属衬垫，其特征是，该球珠为完整球珠，而该球珠只紧靠该些接合表面其中一个的部份为该完整球珠的顶端。
5.如权利要求1至4中任一所述的金属衬垫，其特征是，该凸部的至少一顶端部份为半球形，而且在该金属衬垫空白金属板两面上，除了该凸部顶端部份区域及形成流体通道的区域以外，设置一橡胶涂层。
全文摘要
本发明关于一种能够确定密合效果的金属衬垫，其通过强压一部份球珠在其另一接合表面，其中受压的球珠面对一部份通风歧管与EGR板其中之一的接合表面。金属衬垫夹持于二接合表面之间，并且具有至少一流体孔包括一密合二接合表面的球珠，其中该球珠包围至少一流体孔，该流体孔成为流体彼此连通的开口，该开口分别设置于接合表面内。金属衬垫更包括一凸部，该凸部顶端紧靠接合表面其中一个，而其余部份则位于仅紧靠另一表面的球珠附近。
文档编号F02F11/00GK1396379SQ0212481
公开日2003年2月12日 申请日期2002年6月19日 优先权日2001年6月19日
发明者村上康则, 岩本淳, 萩原岳史, 土佐修, 松藤笃 申请人:本田技研工业株式会社, 日本利克雷斯工业株式会社