专利名称：密封结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及在至少2个部件的结合面之间介入膏状密封垫而被密封的密封结构， 所述膏状密封垫具有在涂布后在具有弹性的状态下固化而粘接的性质。
背景技术：
一直以来，在汽车等车辆所搭载的内燃机(发动机)中，在气缸体等上结合正时链罩(timing chain cover)、油底壳等的情况下，在上述2个部件的结合面之间介入密封件。作为该密封件，使用了橡胶制密封垫，但近年来，使用了例如液体密封垫(参照例如专利文献1)。在专利文献1涉及的现有例中，公开了在内燃机的气缸体和气缸盖与链罩的结合部分之间介入了液体密封垫的结构。在该专利文献1涉及的现有例中，关于气缸体和气缸盖、链罩的材料，丝毫没有提及，关于液体密封垫对它们的粘接力，也丝毫没有提及。可是，在专利文献2涉及的现有例中，在金属制的衬套20与由弹性体制成的树脂罩36的结合面配置有固体的密封垫37的构成中，如段号0043所记载的那样，由与树脂罩 36同类的材料(尼龙系弹性体)形成上述密封垫37，在不使用用于提高两者的接合力的底漆(primer)的情况下使上述两者接触。在该专利文献2涉及的现有例中，其目的是，防止下述情况由于由金属制的衬套 20与树脂罩36之间的热膨胀系数差引起的上述两者的尺寸变化，从而导致密封垫37的密封性被破坏。但是，在该专利文献2涉及的现有例的段号0053中，记载了在树脂罩36与固体的密封垫37之间配置有用于提高两者的接合力的底漆61。该密封垫37介由底漆61被热熔接。但是，关于底漆61的材料，没有提及。此外，在专利文献3涉及的现有例中公开了在由镁或镁合金制成的基材上形成有等离子体电解氧化被膜的结构的镁部件。等离子体电解氧化被膜是由在基材侧形成的包含微细孔隙的致密层和在致密层上形成的包含粗大孔隙的多孔质层形成的叠层结构。在该专利文献3涉及的现有例中记载了，在上述镁部件的情况下，如果在基材上的等离子体电解氧化被膜上涂布液体密封垫，则可通过多孔质层的粗大孔隙来确保液体密封垫的附着力。专利文献1 日本特开2002-276462号公报专利文献2 日本特开2007-107484号公报专利文献3 日本特开2007-308757号公报
发明内容
在专利文献2涉及的现有例中，使用了固体的密封垫37，而不是使用本发明那样的膏状密封垫，专利文献2涉及的现有例与本发明的发明的构成基础不同。
而且，该专利文献2涉及的现有例所公开的底漆61是什么并不清楚，但该底漆61 的作用是用于使固体的密封垫37热熔接于树脂罩36，与本发明那样地将膏状密封垫牢固地粘接于树脂、镁合金等那样的部件的情况不同。此外，专利文献3涉及的现有例仅仅是涉及镁部件的发明，与本发明那样的密封结构不同，而且未公开也没有暗示出本发明的下述那样的目的思想。鉴于这样的情况，本发明的目的是，在至少2个部件的结合面之间介入在涂布后在具有弹性的状态下固化而粘接的性质的膏状密封垫从而被密封的密封结构中，使膏状密封垫牢固地粘接于由膏状密封垫不易粘接的材料制成的至少一个部件，从而提高至少2个部件的结合部分的密封性。本发明是在至少2个部件的结合面之间介入膏状密封垫而被密封的密封结构，所述膏状密封垫具有在涂布后在具有弹性的状态下固化而粘接的性质，所述密封结构的特征在于，所述至少2个部件中的至少一个部件由在其结合面上官能团存在的密度低的材料形成，在该至少一个部件的结合面上形成有金属热喷涂膜，在该金属热喷涂膜上粘接有所述膏状密封垫。另外，关于结合面上官能团存在的密度低的材料，如一般众所周知的那样，可列举例如树脂材料或镁合金等。上述密度低的用语是与例如铁系金属、铝合金等情况相比的相对表达。此外，关于金属热喷涂膜，如一般众所周知的那样，是通过金属热喷涂而生成的膜， 作为该金属热喷涂膜的主要组成金属，是铝系、铁系金属等任意的金属。已知上述的膏状密封垫对这样的树脂材料、镁合金等的粘接力弱，但如上述构成的那样，使上述至少一个部件与上述膏状密封垫介由金属热喷涂膜而牢固地粘接。由此，至少一个部件与金属热喷涂膜之间的粘接力、金属热喷涂膜与膏状密封垫之间的粘接力分别变强。因此，在上述至少2个部件的结合部分，上述各粘接部位的密封性提尚。而且，如上述构成的那样，在至少一个部件的结合面上形成金属热喷涂膜时，由于被热喷涂的金属粒子的热而使上述结合面熔化，并且被热喷涂的金属粒子进入该熔化了的结合面中，该金属粒子与金属粒子一个接一个地进行金属键合，因此使膜生长。即，通过这样的金属粒子的锚定效果，使金属热喷涂膜对至少一个部件的粘接力变强。如一般众所周知的那样，由于膏状密封垫对金属热喷涂膜的粘接力比较强，因此结果是上述膏状密封垫牢固地粘接于上述至少一个部件。而且，由于金属热喷涂膜是通过热喷涂而生成的，不是使用模型而成型的，因此成型面上没有附着脱模剂等，不需要在涂布膏状密封垫之前洗涤等。优选地，上述至少2个部件中的其它部件为铝合金或铁系金属制。该铝合金或铁系金属，如一般众所周知的那样，是表面上官能团存在的密度高的材料。因此，如果在这样的材料的表面上涂布膏状密封垫，则膏状密封垫牢固地粘接。因此，根据上述的构成，由于以上述方式牢固地粘接于至少一个部件侧的膏状密封垫对上述其它部件牢固地粘接，因此上述至少2个部件的结合部分中的全部粘接部位的密封性提高。优选地，上述至少一个部件的结合面在形成上述金属热喷涂膜之前实施过等离子体处理。
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如该构成的那样，如果对上述至少一个部件的结合面实施等离子体处理，则金属热喷涂膜的粘接力提高。这是因为，如果对上述的由树脂材料、镁合金等制成的至少一个部件实施等离子体处理，则该至少一个部件的表面的氧化膜被除去，该表面变粗糙，并且在该表面上附加多个官能团。由此，由于上述至少一个部件的表面积增大了，而且表面上官能团存在的密度提高，因此如果在该至少一个部件上形成金属热喷涂膜，则作为上述至少一个部件的材料的树脂材料、镁合金等的官能团与金属热喷涂膜的官能团之间的键合的密度提高，金属热喷涂膜的粘接力变强。因此，以树脂材料、镁合金为材料的至少一个部件与金属热喷涂膜之间的接合面的密封性变良好。优选地，上述金属热喷涂膜的表面在涂布上述膏状密封垫之前实施过等离子体处理。如该构成的那样，如果对上述金属热喷涂膜的表面实施等离子体处理，则膏状密封垫对金属热喷涂膜的粘接力提高。这是因为，如果对上述的金属热喷涂膜的表面实施等离子体处理，则该金属热喷涂膜的表面的杂质、氧化膜被除去，该表面变粗糙，并且在该表面上附加多个官能团。因此，由于金属热喷涂膜的表面积增大了，而且表面上官能团存在的密度提高，因此如果在该金属热喷涂膜上涂布膏状密封垫，则上述金属热喷涂膜的官能团与膏状密封垫的官能团之间的键合的密度提高，膏状密封垫的粘接力变强。因此，在涂布膏状密封垫之后将至少2个部件结合的过程中，无论上述至少一个部件的操作姿势如何，都不用担心膏状密封垫从该部件滴落。因此，结合操作可容易地进行。此外，由在至少一个部件与它的结合对方部件的结合面之间介入的膏状密封垫所获得的密封性提高。优选地，上述膏状密封垫为硅橡胶系的FIPG。另外，上述的FIPG，如一般众所周知的那样，是i^ormed In Place Gasket (就位成形密封垫)的缩写。而且，可以将硅橡胶系的FIPG涂布成例如线状或带状，并且刚涂布后形状不易走形，此外，具有在涂布后在具有弹性的状态下固化而粘接那样的性质，因此向上述结合面涂布的涂布操作变容易，并且结合面的密封性提高。根据本发明，在至少2个部件的结合面之间介入在涂布后在具有弹性的状态下固化而粘接的性质的膏状密封垫从而被密封的密封结构中，可以使膏状密封垫牢固地粘接在由膏状密封垫不易粘接的材料制成的至少一个部件上，并可以提高至少2个部件的结合部分的密封性。
图1是显示作为本发明涉及的密封结构的适用对象的内燃机的一实施方式的侧视图。图2是图1所示的内燃机的分解立体图。图3是图1的(3)-(3)线剖面的面视图。
图4是显示使金属热喷涂膜和膏状密封垫附着于正时链罩的凸缘的形态的示意图。图5是显示将图4的正时链罩安装至气缸体和气缸盖的过程的立体图。图6是显示对应于图5的其它形态的立体图。附图标记说明1内燃机2气缸体加气缸体的螺纹孔3气缸盖3a气缸盖的螺纹孔6正时链罩6a正时链罩的凸缘6b凸缘的贯通孔15 螺栓20膏状密封垫21金属热喷涂膜
具体实施例方式以下，关于用于实施本发明的最佳实施方式，参照附图进行详细地说明。图1 图5显示本发明的一实施方式。这里，参照图1和图2，对作为应用本发明的特征的对象的内燃机的概略构成进行说明。在图1和图2中，1显示内燃机的整体，2为气缸体、3为气缸盖、4为气缸盖罩、5为油底壳、6为正时链罩、7为PCV板、8为油封护圈(oil seal retainer) 0正时链罩6从外部隐蔽保护卷绕在曲轴皮带轮11和进气门凸轮皮带轮(intake cam pulley) 12、排气门凸轮皮带轮(exhaust cam pulley) 13上的正时链(或正时带)14。 PCV板7安装在PCV装置的漏气取出部分。油封护圈8保持用于密封从气缸体2突出的曲轴9的后端的外周面之间的油封(省略图示)。这些正时链罩6、PCV板7、油封护圈8有时由适当的树脂材料形成。此外，关于气缸盖罩4、油底壳5，有时也由适当的树脂材料形成。作为这些树脂材料，有通常的工程塑料，例如聚丙烯、聚酰胺等。另一方面，关于作为安装有由这些树脂材料制成的部件的对方的气缸体2、气缸盖 3等，由铝合金或铸铁等那样的金属材料形成。在该实施方式中，可列举由树脂材料制成的部件为正时链罩6的例子。该正时链罩6通过螺栓15等紧固部件被固定于气缸体2、气缸盖3。具体而言，如图2和图3所示，在正时链罩6的外周设置有向外突出的凸缘6a，在该凸缘6a上设置有用于在保持适当间隙的状态下松动地插入螺栓15的贯通孔6b。此外，在作为正时链罩6的安装对方的气缸体2和气缸盖3的前面设置有用于拧入螺栓15的螺纹孔h、3a。而且，向气缸体2和气缸盖3安装正时链罩6时，只要将螺栓15从正时链罩6的凸缘6a的外侧插入贯通孔6b中，将该螺栓15拧入气缸体2和气缸盖3的螺纹孔h、3a中即可。为了确保密封性，在该正时链罩6与气缸体2和气缸盖3的结合面之间介入膏状密封垫20。该膏状密封垫20具有在涂布后在具有弹性的状态下固化而粘接的性质，可使用例如一般众所周知的FIPG(就位成形密封垫，Formed In Place Gasket)。这里的FIPG， 适合使用例如硅橡胶系且具有粘接成分，例如株式会社7 一# >卜'制的商品名TB1280E、 TB1285 等。可是，如上所述，由于气缸体2和气缸盖3为铝合金、铸铁等金属材料制，正时链罩 6为树脂材料制，因此进行如下研究。首先，已知在正时链罩6为树脂材料制的情况下，由FIPG制成的膏状密封垫20对该树脂材料的粘接力弱，即亲和性差。这是因为，树脂材料，如一般众所周知的那样，在表面上作为官能团的羟基存在的密度低。因此，树脂材料的羟基与膏状密封垫20的羟基进行氢键键合的密度变得极低，结果粘接力变弱。因此，在该实施方式中，如图3所示，研究了为了使膏状密封垫20对正时链罩6的凸缘6a的粘接力变强，在正时链罩6的凸缘6a上涂布膏状密封垫20之前，在正时链罩6 的凸缘6a的结合面的整个区域上形成金属热喷涂膜21，使膏状密封垫20涂布粘接在该金属热喷涂膜21上。总之，金属热喷涂膜21发挥作为用于使膏状密封垫20牢固地粘接于正时链罩6 的连接物的作用。作为该金属热喷涂膜21的主要组成金属，为例如铝系、铁系金属等任意的金属。此外，关于金属热喷涂膜21的膜厚，是任意的，但可以考虑作为其形成对象的部件的熔融程度等进行适当地设定。而且，在该实施方式中，在形成上述金属热喷涂膜21之前对正时链罩6的凸缘6a 的表面即结合面实施等离子体处理，并且在涂布上述膏状密封垫20之前对上述金属热喷涂膜21的表面实施等离子体处理。这样，如果对由树脂材料制成的正时链罩6的凸缘6a实施等离子体处理，则上述树脂表面的氧化膜被除去，该表面变粗糙，并且在该表面上附加多个作为官能团的羟基。由此，由于树脂材料的表面积增大了，而且表面上羟基存在的密度提高，因此如果在该树脂材料上热喷涂金属热喷涂膜21，则上述树脂材料的羟基与金属热喷涂膜21的金属系官能团的键合密度提高，金属热喷涂膜的粘接力变强。同样地，如果对金属热喷涂膜21实施等离子体处理，则上述金属热喷涂膜21的表面的杂质、氧化膜被除去，该表面变粗糙，并且在该表面上附加多个作为官能团的羟基。由此，由于金属热喷涂膜21的表面积增大了，而且在表面上羟基存在的密度提高，因此如果在该金属热喷涂膜21上涂布膏状密封垫20，则上述金属热喷涂膜21的金属系官能团和被附加的羟基与膏状密封垫20的羟基的键合的密度提高，膏状密封垫20的粘接力变强。接下来，对向气缸体2和气缸盖3安装正时链罩6时的操作进行详细地说明。首先，作为安装前的准备工序，在正时链罩6的凸缘6a的结合面上形成金属热喷涂膜20，然后在该金属热喷涂膜20上涂布粘接膏状密封垫21。具体而言，通过对凸缘6a的结合面实施等离子体处理而将凸缘6a的结合面改性，
7随后立即在凸缘6a的结合面上形成金属热喷涂膜21，通过对该金属热喷涂膜21实施等离子体处理而将金属热喷涂膜21的表面改性，随后立即在金属热喷涂膜21的表面上涂布膏状密封垫20。在该准备工序中，第1等离子体处理、金属热喷涂处理、第2等离子体处理、膏状密封垫20的涂布处理可以以规定的时间差连续地进行。S卩，例如图4所示，可以使第1等离子体照射喷嘴51、金属热喷涂喷嘴52、第2等离子体照射喷嘴53、密封垫涂布喷嘴M分别以规定间隔错开配置成一列的状态保持在图中未示出的滑块等上，通过该滑块使各喷嘴51 M沿着凸缘6a的周向以规定速度移动。在该情况下，在通过第1等离子体照射喷嘴51对凸缘6a进行等离子体处理之后立即通过金属热喷涂喷嘴52形成金属热喷涂膜21，随后立即通过第2等离子体照射喷嘴 53对金属热喷涂膜21的表面进行等离子体处理，随后立即通过密封垫涂布喷嘴M在金属热喷涂膜21上呈带状涂布膏状密封垫20。这样，如果位于排头的第1等离子体照射喷嘴51移动，则金属热喷涂喷嘴52、第2 等离子体照射喷嘴53、密封垫涂布喷嘴M紧随该移动线，因此各处理在一条线上进行等， 从而防止位置偏差。仅供参考，关于上述的等离子体处理，对于规定的压力(低气压或大气压)的气体，通过直流或交流电场使其发生放电，将高度电离了的气体状态的等离子体从适当的照射喷嘴(省略图示)喷射，照射在对象面(正时链罩6的凸缘6a、金属热喷涂膜21)上。对该等离子体处理的放电条件没有特别地限制，优选使上述压力为10(托)以下。 此外，电源的等离子体励磁电场频率可以利用50 (Hz)等恒定频率交流、1 (kHz) 100 (kHz) 左右的交流、13. 56 (MHz)等无线电波、2.45(GHz)等微波等中的任意一种。此外，上述气体可以利用例如氩气、氧气、空气、氮气、氦气、氟系气体、氨气等，其中，优选氨气、氧气、氩气、 氮气等的任意一种。此外，关于等离子体处理的形式，为ICP高密度等离子体照射、RIE通用等离子体照射、大气压等离子体照射等任意的形式。这样的准备工序结束后，通过将正时链罩6的凸缘6a向气缸体2和气缸盖3的前面推压，从而将涂布粘接在凸缘6a侧的膏状密封垫20的外面与气缸体2和气缸盖3的前面粘接。由于该气缸体2和气缸盖3如上所述由铝合金或铁系金属形成，因此如一般众所周知的那样，膏状密封垫20牢固地粘接。此时，如果使正时链罩6的外周缘与气缸体2和气缸盖3的周缘对齐，则正时链罩 6侧的贯通孔6b与气缸体2和气缸盖3侧的螺纹孔2a、3a大致一致。在该安装过程中，由于预先提高了膏状密封垫20对正时链罩6的凸缘6a的粘接力，因此无论正时链罩6的操作姿势如何，都不用担心膏状密封垫20从凸缘6a滴落。因此， 正时链罩6的安装操作可容易地进行。在该状态下，将螺栓15从正时链罩6的凸缘6a的外侧插入贯通孔6b中，将该螺栓15拧入气缸体2和气缸盖3的螺纹孔h、3a中。如上所说明地那样，在应用本发明的特征的实施方式中，以金属热喷涂膜21作为连接物使膏状密封垫20牢固地粘接在由膏状密封垫20不易粘接的材料制成的正时链罩6 的凸缘6a上。由此，正时链罩6的凸缘6a与金属热喷涂膜21的粘接力、金属热喷涂膜21与膏
8状密封垫20的粘接力分别变强。而且，膏状密封垫20与由铝合金或铁系金属制成的气缸体2和气缸盖3的粘接力原本就强。因此，气缸体2和气缸盖3与正时链罩6的结合部分中的全部粘接部位的密封性提尚。另外，本发明不仅限于上述实施方式，可以在权利要求的范围内和与该范围均等范围内包含全部变形、应用。以下举例说明。(1)在上述实施方式中，在正时链罩6的凸缘6a上涂布粘接膏状密封垫20，然后使其接合到未涂布膏状密封垫20的气缸体2和气缸盖3上。然而，本发明不限于此，例如图6所示，可以在正时链罩6的凸缘6a与气缸体2和气缸盖3这两者上都涂布粘接膏状密封垫20，使两者的膏状密封垫20彼此粘接。(2)在上述实施方式中，可列举在正时链罩6的凸缘6a上形成金属热喷涂膜21之前和在该金属热喷涂膜21上涂布粘接膏状密封垫20之前实施等离子体处理的例。然而， 本发明不限于此，虽然没有图示，但例如可以仅在正时链罩6的凸缘6a上形成金属热喷涂膜21之前进行等离子体处理，此外，可以仅在金属热喷涂膜21上涂布粘接膏状密封垫20 之前实施等离子体处理。(3)在上述实施方式中，可列举将树脂制的正时链罩1结合至金属制的气缸体2和气缸盖3的例，但本发明不限于此。例如在由适当的树脂材料形成图1所示的气缸盖罩4、油底壳5、PCV板7、油封护圈8等的情况下，在将它们安装至作为金属制部件的例如气缸体2、气缸盖3时，可以在它们的结合面上应用上述密封结构。此外，关于气缸盖罩4、油底壳5、PCV板7、油封护圈8等，有时以镁合金为材料来制造。该镁合金，如一般众所周知的那样，与树脂材料同样地，表面上官能团存在的密度低。 然而，在该情况下，也只要与上述实施方式同样地在形成金属热喷涂膜21之后涂布膏状密封垫20即可，因此与上述实施方式相比没有任何改变。此外，关于气缸体2、气缸盖3，有时也由镁合金制造。在该情况下，优选在气缸体2、气缸盖3的结合面上粘接膏状密封垫20之前先形成金属热喷涂膜21。在这些情况下，都可以应用上述O)的记载内容。产业可利用性本发明的密封结构可以适用于内燃机1的构成要素(例如气缸盖罩4、油底壳5、 PCV板7、油封护圈8等)的结合部分。此外，本发明的密封结构可以适用于除了内燃机1 以外的其它各种装置的至少2个部件之间的结合部分。
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权利要求
1.一种密封结构，是在至少2个部件的结合面之间介入膏状密封垫而被密封的密封结构，所述膏状密封垫具有在涂布后在具有弹性的状态下固化而粘接的性质，所述密封结构的特征在于，所述至少2个部件中的至少一个部件由在其结合面上官能团存在的密度低的材料形成，在该至少一个部件的结合面上形成有金属热喷涂膜，在该金属热喷涂膜上粘接有所述膏状密封垫。
2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述至少2个部件中的其它部件为铝合金或铁系金属制。
3.根据权利要求1或2所述的密封结构，其特征在于，所述至少一个部件的结合面在形成所述金属热喷涂膜之前实施过等离子体处理。
4.根据权利要求1 3的任一项所述的密封结构，其特征在于，所述金属热喷涂膜的表面在涂布所述膏状密封垫之前实施过等离子体处理。
5.根据权利要求1 4的任一项所述的密封结构，其特征在于，所述膏状密封垫为硅橡胶系的FIPG制。
全文摘要
本发明的课题是，在至少2个部件(2、3、6)的结合面之间介入在涂布后在具有弹性的状态下固化而粘接的性质的膏状密封垫(20)从而被密封的密封结构中，使膏状密封垫(20)与由膏状密封垫(20)不易粘接的材料制成的至少一个部件(6)牢固地粘接，从而提高至少2个部件(2、3、6)的结合部分的密封性。作为解决本发明课题的方法是，至少2个部件(2、3、6)中的至少一个部件(6)由在其结合面上官能团存在的密度低的材料形成。在该至少一个部件(6)的结合面上形成有金属热喷涂膜(21)，在该金属热喷涂膜(21)上粘接有膏状密封垫(20)。
文档编号F16J15/14GK102292576SQ20098015514
公开日2011年12月21日 申请日期2009年1月23日 优先权日2009年1月23日
发明者大村清治, 山崎乔裕 申请人:丰田自动车株式会社