CN108019291A - 垫片 - Google Patents

Abstract

本发明提供垫片，该垫片与现有产品相比能够在维持密封性的状态下实现长寿命化。垫片被夹持在第一构件的开口与第二构件的开口之间，包括：第一垫片基板，其配置于第一构件一侧，并具有沿着对应于第一构件的开口而设置的第一开口部的边缘且向第一构件一侧隆起的第一凸缘；第二垫片基板，其配置于第二构件一侧，并具有沿着对应于第二构件的开口而设置的第二开口部的边缘且向第二构件一侧隆起的第二凸缘；和中间基板，其配置于第一垫片基板与第二垫片基板之间，中间基板在与第一凸缘以及第二凸缘对置的部分具有沿着该第一凸缘以及该第二凸缘的长边方向形成的由规定的宽度以及规定的长度构成的贯通孔。

Description

垫片

技术领域

本发明涉及垫片(gasket)，例如涉及优选适用于被排气歧管(exhaust manifold)的法兰与排气管的法兰的接合面所夹持的金属垫片的垫片。

背景技术

现有技术中，作为被排气歧管的法兰与排气管的法兰的接合面所夹持的垫片，一般使用金属垫片(例如参见专利文献1)。

金属垫片在被夹持于相互对置的法兰的接合面间的状态下通过紧固连接螺栓进行紧固连接，并密封，以使得从排气歧管流向排气管的高温排气不泄漏。

金属垫片由金属基板构成，具有凸缘(bead)，该凸缘是以包围与排气歧管、排气管的法兰的开口对应而设置的开口部的方式折弯形成的部分，当金属垫片被夹持于排气歧管的法兰与排气管的法兰之间时，通过压缩凸缘时的反作用力(恢复力)来将相互对置的法兰间密封。

在排气系统的金属垫片中，为了能够在将排气密封那样的高温环境下使用，一般使用具有耐热性的钢板(以下也将其称作“耐热钢板”)，并将其以凸缘能够跟随相对面的法兰的变形的方式进行层叠。近年来，伴随发动机排气的温度上升，排气温度接近于耐热钢板的耐热极限温度，构成金属垫片的金属基板的层叠片数也在增加。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2016-148408号公报

发明内容

发明要解决的问题

在这样的排气系统的金属垫片中，虽然一般是在夹持于法兰的接合面间的状态下通过紧固连接螺栓进行紧固连接，但在紧固连接螺栓与紧固连接螺栓之间的间距(以下也将其称作“螺栓间距”)长的部分，由于与法兰的面压易于变弱，因此有可能损害密封性。

另外，在金属垫片中，与螺栓间距短的部分的凸缘相比，在螺栓间距长的部分，难以施加轴向力，成为排气最易泄漏的状态。因此，来自螺栓间距长的部位的排气的泄漏量最多，同时因排气而进一步成为高温，导致螺栓间距长的部分的凸缘比螺栓间距短的部分更早劣化，并且该凸缘的恢复力会降低，因此金属垫片的寿命有可能会变短。

本发明鉴于上述课题而提出，其目的在于，提供与过去相比能够在维持密封性的状态下实现长寿命化的垫片。

解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明为一种垫片，其被夹持在第一构件的开口与第二构件的开口之间，其特征在于，所述垫片包括：第一垫片基板，其配置于所述第一构件一侧，并具有沿着对应于所述第一构件的开口而设置的第一开口部的边缘且向所述第一构件一侧隆起的第一凸缘；第二垫片基板，其配置于所述第二构件一侧，并具有沿着对应于所述第二构件的开口而设置的第二开口部的边缘且向所述第二构件一侧隆起的第二凸缘；和中间基板，其配置于所述第一垫片基板与所述第二垫片基板之间，所述中间基板在与所述第一凸缘以及所述第二凸缘对置的部分具有沿着该第一凸缘以及该第二凸缘的长边方向形成的由规定的宽度以及规定的长度构成的贯通孔。

本发明的特征在于，所述垫片在当以被夹持于第一构件的开口与第二构件的开口之间的状态通过多个紧固连接构件与所述第一构件以及所述第二构件紧固连接时具有紧固连接间距短的部分和紧固连接间距长的部分的情况下，在所述紧固连接间距长的部分形成所述中间基板的所述贯通孔。

本发明的特征在于，所述贯通孔具有所述长度大于所述宽度的关系。

发明效果

根据本发明，由于沿着开口部的边缘形成的第一凸缘以及第二凸缘的存在，从而维持了第一构件与第二构件之间的密封性，并且形成于中间基板的贯通孔作为阻断通过第一构件的开口与第二构件的开口之间的流体热的传递的绝热层发挥功能，因此能够防止第一凸缘以及第二凸缘受到流体热的影响而密封性降低，并实现长寿命化。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的垫片的结构的俯视图。

图2是表示本发明的实施方式所涉及的垫片中螺栓间距长的部分的结构的截面图。

图3是表示本发明的实施方式所涉及的垫片中螺栓间距短的部分的结构的截面图。

图4是表示安装有本发明的实施方式所涉及的垫片时螺栓间距长的部分的状态的截面图。

具体实施方式

以下参考附图来说明本发明的实施方式。

图1是表示本发明的实施方式所涉及的垫片的结构的俯视图。图2是表示本发明的实施方式所涉及的垫片中螺栓间距长的部分的结构的截面图。图3是表示本发明的实施方式所涉及的垫片中螺栓间距短的部分的结构的截面图。图4是表示安装有本发明的实施方式所涉及的垫片时的螺栓间距长的部分的状态的截面图。

<金属垫片的结构>

如图1至图3所示那样，本发明的实施方式所涉及的金属垫片1例如被夹持在汽车用发动机中的作为第一构件的排气歧管10的法兰(以下也将其称作“排气歧管侧法兰”)10a与作为第二构件的排气管20的法兰(以下也将其称作“排气侧法兰”)20a的接合面之间，用于密封从排气歧管10的开口10b流向排气管20的开口20b的排气G1。排气歧管10的开口10b以及排气管20的开口20b是同一形状且同一尺寸。

金属垫片1包括：配置于排气歧管侧法兰10a一侧的第一垫片基板2；配置于排气侧法兰20a一侧的第二垫片基板4；和配置于第一垫片基板2与第二垫片基板4之间的中间基板3。

第一垫片基板2以及第二垫片基板4由不锈钢、冷轧钢板、镀锌钢板、铝合板等具有弹性的材料构成，整体具有相同厚度。

第一垫片基板2以及第二垫片基板4包括：位于其中央并成为要密封的排气G1的流路的开口部2h、4h(图1)；使螺栓插通的4个螺栓插通孔2b、4b(图1)，该螺栓用于将排气歧管侧法兰10a与排气侧法兰20a之间夹持并紧固连接。

中间基板3也由不锈钢、冷轧钢板、镀锌钢板、铝合板等有弹性的材料构成，并且整体具有相同厚度。需要说明的是，中间基板3被用作调整排气歧管侧法兰10a与排气侧法兰20a之间的间隙的填隙片。

另外，中间基板3包括：位于中央并成为要密封的排气G1的流路的开口部3h(图1)；使螺栓插通的4个螺栓插通孔3b(图1)，该螺栓用于将排气歧管侧法兰10a与排气侧法兰20a之间夹持并紧固连接。

第一垫片基板2的开口部2h、中间基板3的开口部3h以及第二垫片基板4的开口部4h相互都是同一形状且同一尺寸，且与排气歧管10的开口10b以及排气管20的开口20b的形状以及尺寸相同，并在金属垫片1被夹持时相互对置配置。

在金属垫片1中具有4个螺栓插通孔2b、3b、4b，但在经由该4个螺栓插通孔2b、3b、4b利用紧固连接螺栓(未图示)将该金属垫片1紧固连接在法兰时，分别存在2种区域，即、紧固连接间的距离(以下也将其称作“螺栓间距”)长的区域2L(3L、4L)和螺栓间距短的区域2S(3S、4S)。

图2示出金属垫片1中以A-A线切断相当于螺栓间距长的区域2L(3L、4L)的部分时的截面构成，图3示出以B-B线切断相当于螺栓间距短的区域2S(3S、4S)的部分时的截面构成。

如图2所示那样，相当于第一垫片基板2以及第二垫片基板4的区域2L(3L、4L)的部分具有：第一平坦部21L以及第二平坦部41L；和沿着第一开口部2h、第二开口部4h的边缘分别包围该第一开口部2h、第二开口部4h而形成的第一凸缘25L以及第二凸缘45L。

第一垫片基板2的第一凸缘25L是单侧支承式的上翘凸缘(跳上ビード)，包括：从平坦部21L倾斜上升而与中间基板3分开的第一斜面部22L；凸状折弯的顶部23L；形成为从该顶部23L向与第一斜面部22L相反一侧倾斜下降而接近中间基板3、但不与该中间基板3接触的第二斜面部24L。

在此，第二斜面部24L的前端成为形成开口部2h的开口端2a。如此，第一凸缘25L由第一斜面部22L、顶部23L以及第二斜面部24L形成，从平坦部21L向排气歧管侧法兰10a鼓出规定量。第一凸缘25L在金属垫片1被夹持时被排气歧管侧法兰10a压溃，此时，呈平坦状延伸，且第二斜面部24L的开口端2a与中间基板3的开口端3a共面。

第二垫片基板4的第二凸缘45L是单侧支承式的上翘凸缘，包括：从平坦部41L倾斜上升而与中间基板3分离的第一斜面部42L；凸状折弯的顶部43L；和形成为从该顶部43L向与第一斜面部42L相反一侧倾斜下降而接近中间基板3、但不与该中间基板3接触的第二斜面部44L。

在此，第二斜面部44L的前端成为形成开口部4h的开口端4a。如此，第二凸缘45L由第一斜面部42L、顶部43L以及第二斜面部44L形成，从平坦部41L向排气侧法兰20a鼓出规定量。第二凸缘45L在金属垫片1被夹持时被排气侧法兰20a压溃，此时呈平坦状延伸，且第二斜面部44L的开口端4a与中间基板3的开口端3a共面。

在该情况下，第一垫片基板2的第一凸缘25L和第二垫片基板4的第二凸缘45L的鼓出方向彼此相反，但其鼓出量相同。但并不限于此，第一凸缘25L的鼓出量和第二凸缘45L的鼓出量也可以不同，也可以是任意一方的鼓出量更大。

另一方面，如图3所示那样，相当于第一垫片基板2以及第二垫片基板4的区域2S(3S、4S)的部分具有：第一平坦部21S以及第二平坦部41S；和沿着第一开口部2h、第二开口部4h的边缘分别包围该第一开口部2h、第二开口部4h而形成的第一凸缘25S以及第二凸缘45S。需要说明的是，第一平坦部21S以及第二平坦部41S与相当于区域2L(3L、4L)的第一平坦部21L以及第二平坦部41L相比，与排气G1的流出方向垂直的方向上的长度(宽度)形成得更短。

第一垫片基板2的第一凸缘25S是单侧支承式的上翘凸缘，包括：从平坦部21S倾斜上升而与中间基板3分开的第一斜面部22S；凸状折弯的顶部23S；形成为从该顶部23S向与第一斜面部22S相反一侧倾斜下降而接近中间基板3、但不与该中间基板3接触的第二斜面部24S。

在此，第二斜面部24S的前端成为形成开口部2h的开口端2a。如此，第一凸缘25S由第一斜面部22S、顶部23S以及第二斜面部24S形成，从平坦部21S向排气歧管侧法兰10a鼓出规定量。第一凸缘25S在金属垫片1被夹持时被排气歧管侧法兰10a压溃，此时呈平坦状延伸，且第二斜面部24S的开口端2a与中间基板3的开口端3a共面。

需要说明的是，第一凸缘25S中的第一斜面部22S的长度、顶部23S的角度以及第二斜面部24S的长度短于、小于相当于区域2L(3L、4L)的第一凸缘25L，但第一凸缘25S的鼓出高度与第一凸缘25L的鼓出高度相同。但并不限于此，也可以与第一凸缘25S的鼓出高度相比，第一凸缘25L的鼓出高度更高。这是因为，在该情况下，即使是螺栓间距长的区域2L(3L、4L)，也能防止金属垫片1与法兰的面压降低。

第二垫片基板4的第二凸缘45S是单侧支承式的上翘凸缘，包括：从平坦部41S倾斜上升而与中间基板3分开的第一斜面部42S；凸状折弯的顶部43S；形成为从该顶部43S向与第一斜面部42S相反一侧倾斜下降而接近中间基板3、但不与该中间基板3接触的第二斜面部44S。

在此，第二斜面部44S的前端成为形成开口部4h的开口端4a。如此，第二凸缘45S由第一斜面部42S、顶部43S以及第二斜面部44S形成，从平坦部41S向排气侧法兰20a鼓出规定量。第二凸缘45S在金属垫片1被夹持时被排气侧法兰20a压溃，此时呈平坦状延伸，且第二斜面部44S的开口端4a与中间基板3的开口端3a共面。

需要说明的是，第二凸缘45S中的第一斜面部42S的长度、顶部43S的角度以及第二斜面部44S的长度短于、小于相当于区域2L(3L、4L)的第二凸缘45L，但第二凸缘45S的鼓出高度与第二凸缘45L的鼓出高度相同。但并不限于此，也可以与第二凸缘45S的鼓出高度相比，第二凸缘45L的鼓出高度更高。这是因为，在该情况下，即使是螺栓间距长的区域2L(3L、4L)，也能防止金属垫片1与法兰的面压降低。

在该情况下，第一垫片基板2的第一凸缘25S和第二垫片基板4的第二凸缘45S的鼓出方向彼此相反，其鼓出量相同。但并不限于此，第一凸缘25S的鼓出量和第二凸缘45S的鼓出量也可以不同，也可以是任意一方的鼓出量更大。

如图2所示那样，在相当于中间基板3的区域2L(3L、4L)的部分，在第一垫片基板2的第一凸缘25L与第二垫片基板4的第二凸缘45L相互对置的部分具有贯通孔33(空气层)。

该贯通孔33被形成为，在与排气G1的流出方向垂直的方向上具有规定的宽度W，且在沿着该第一凸缘25L的方向上具有规定的长度L。需要说明的是，贯通孔33的长度L优选能尽可能全部覆盖区域2L(3L、4L)的长度，但只要至少是长度L>宽度W即可。

但在相当于中间基板3的区域2S(3S、4S)的部分，在第一垫片基板2的第一凸缘25L与第二垫片基板4的第二凸缘45L相互对置的部分，不形成贯通孔33。

<作用以及效果>

这样结构的金属垫片1在被夹持于排气歧管侧法兰10a与排气侧法兰20a之间的状态下，利用紧固连接螺栓被牢固地紧固安装，当以该状态安装时，会被排气歧管侧法兰10a以及排气侧法兰20a压缩。

这时，第一垫片基板2的第一凸缘25L以及第二垫片基板4的第二凸缘45L被压溃，但由于通过其恢复力而第一垫片基板2以及第二垫片基板4紧贴在排气歧管侧法兰10a以及排气侧法兰20a，因此能确保稳定的密封性。

这时，在中间基板4，在第一垫片基板2的第一凸缘25L与第二垫片基板4的第二凸缘45L相互对置的部分存在贯通孔33。该贯通孔33作为绝热层发挥功能，用于防止从排气歧管10的开口10b流向排气管20的开口20b的排气G1的流体热向与该排气G1的流出方向垂直方向的外周侧传递。

由于该贯通孔33的存在，能降低排气G1的流体热对第一凸缘25L以及第二凸缘45L的大部分带来的影响，因此能够抑制热导致的第一凸缘25L以及第二凸缘45L的早期劣化，从而维持恢复力，进而能够使金属垫片1的寿命比过去延长。

特别是在金属垫片1中，由于螺栓间距长的区域2L(3L、4L)比螺栓间距短的区域2S(3S、4S)更易受到热的影响，因此通过将相当于区域2L(3L、4L)的中间基板3的贯通孔33用作绝热层，能够抑制热导致的第一凸缘25L以及第二凸缘45L的早期劣化，从而与过去相比延长寿命。

<其他实施方式>

需要说明的是，在上述实施方式中，对使用本发明的金属垫片1密封排气歧管10与排气管20之间的情况进行了说明，但本发明并不限于此，也可以用于对涡轮增压器的涡轮与排气管之间进行密封等的排气系统、对汽缸盖与气缸体间进行密封的吸气系统的任一者。

另外，在上述实施方式中，说明了使用金属垫片1的情况，但本发明并不限于此，也可以使用半金属垫片、石墨垫片等热传导性高的其他各种垫片。

另外，在上述实施方式中，将金属垫片1形成为层叠第一垫片基板2、中间基板3以及第二垫片基板4的3层结构，但本发明并不限于此，也可以设为层叠多片中间基板3的3层以上的多层层叠结构。

另外，在上述实施方式中，金属垫片1具有长方形的开口部2h、3h、4h，但本发明并不限于此，也可以具有正方形状的开口部，或具有圆形、椭圆形等其他各种形状的开口部。

另外，在上述实施方式中，仅在金属垫片1的中间基板4中的螺栓间距长的区域2L(3L、4L)设置贯通孔33，但本发明并不限于此，也可以对螺栓间距短的区域2S(3S、4S)设置贯通孔33。在该情况下，能够抑制热导致的螺栓间距短的区域2S(3S、4S)中的第一凸缘25S以及第二凸缘45S的早期劣化，从而比过去更加延长寿命。

以上说明了本发明的优选实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式所涉及的金属垫片1，还包括本发明的构思以及权利要求书的范围内所涵盖的全部实施方式。另外，也可以适当选择并组合各构成，来起到上述课题以及效果的至少一部分。例如上述实施方式中的各构成要素的形状、材料、配置、尺寸等可以根据本发明的具体使用方式适当变更。

符合说明

1 金属垫片

2 第一垫片基板

2a 开口端

2b 螺栓插通孔

2h 开口部

3 中间基板

3a 开口端

3b 螺栓插通孔

3h 开口部

4 第二垫片基板

4a 开口端

4b 螺栓插通孔

4h 开口部

10 排气歧管

10a 排气歧管侧法兰

10b 开口

20 排气管

20a 排气侧法兰

20b 开口

21L、21S 第一平坦部

22L、22S 第一斜面部

23L、23S 顶部

24L、24S 第二斜面部

25L 第一凸缘

33 贯通孔

41L、41S 第二平坦部

42L、42S 第一斜面部

43L、43S 顶部

44L、44S 第二斜面部

45L、45S 第二凸缘

G1 排气

2L、3L、4L 螺栓间距长的区域

2S、3S、4S 螺栓间距短的区域

L 长度

W 宽度

Claims (3)

1.一种垫片，其被夹持在第一构件的开口与第二构件的开口之间，所述垫片的特征在于，包括：

第一垫片基板，其配置在所述第一构件一侧，并具有沿着对应于所述第一构件的开口而设置的第一开口部的边缘且向所述第一构件一侧隆起的第一凸缘；

第二垫片基板，其配置在所述第二构件一侧，并具有沿着对应于所述第二构件的开口而设置的第二开口部的边缘且向所述第二构件一侧隆起的第二凸缘；和

中间基板，其配置在所述第一垫片基板与所述第二垫片基板之间，

所述中间基板在与所述第一凸缘以及所述第二凸缘对置的部分具有沿着该第一凸缘以及该第二凸缘的长边方向形成的由规定的宽度以及规定的长度构成的贯通孔。

2.根据权利要求1所述的垫片，其特征在于，

所述垫片以被夹持于第一构件的开口与第二构件的开口之间的状态通过多个紧固连接构件与所述第一构件以及所述第二构件紧固连接，此时，在具有紧固连接间距短的部分和紧固连接间距长的部分的情况下，对所述紧固连接间距长的部分在所述中间基板形成所述贯通孔。

3.根据权利要求1或2所述的垫片，其特征在于，

所述贯通孔具有所述长度大于所述宽度的关系。