CN110375071A - 密封垫及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够长期维持表面压力并能够提高耐久性的密封垫及其制造方法。所述密封垫包括由编织金属线(20)而得到的金属线编织物(21)构成的具有密封对象孔(35)的第一环状部(31)、和与第一环状部(31)的外周缘相接的主体部(33)，构成第一环状部(31)的金属线(20)以及构成主体部(33)的金属线(20)互相交缠，并且构成第一环状部(31)的金属线编织物(21)的x方向上的压缩应力与构成主体部(33)的金属线编织物(21)的x方向上的压缩应力不同。

Description

密封垫及其制造方法
技术领域
本发明涉及密封垫(英文：gasket)及其制造方法，更详细而言涉及耐久性提高了的密封垫及其制造方法。
背景技术
在介于汽缸盖与汽缸体之间的密封垫、介于排气管的凸缘之间的密封垫等需要调节表面压力的密封垫中，使用通过多个金属板层叠而得到的密封垫(例如，参照专利文献1)。在这样的密封垫中，在该金属板形成筋(英文：bead)和/或折回部来调节表面压力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-142242号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，当密封垫被长期紧固连结时，形成的筋和/或折回部由于应力和/或热膨胀而松弛，压缩应力下降。因此，在多个金属板层叠而得到的密封垫中，存在难以长期维持表面压力的这一问题。该问题尤其在EGR密封垫、涡轮增压器密封垫等供高温的排气流通的密封垫中显著。
本发明是鉴于上述的问题而做出的，其课题在于提供一种能够长期维持表面压力并能够提高耐久性的密封垫及其制造方法。
用于解决问题的技术方案
用于解决上述的课题的本发明的密封垫是由至少具有一个贯通孔的金属线编织物构成的密封垫，其特征在于，该密封垫包括具有所述贯通孔的环状部、和与该环状部的外周缘相接的主体部，构成所述环状部的金属线以及构成所述主体部的金属线互相交缠，并且构成所述环状部的金属线编织物的厚度方向上的压缩应力与构成所述主体部的金属线编织物的厚度方向上的压缩应力不同。
用于解决上述的课题的本发明的密封垫的制造方法是一种如下的方法，其特征在于，编织筒状的金属线编织物，将该筒状的金属线编织物在筒轴方向上压扁而形成环状部，编织其他的筒状的金属线编织物，将该其他的筒状的金属线编织物在径方向上压扁而形成主体部，将得到的所述主体部的预定的位置的线圈(日文：編目)扩张开，在所形成的孔配置所述环状部，将得到的所述主体部以及所述环状部在该环状部的筒轴方向上进一步压扁而一体化。
发明的效果
根据本发明，通过由金属线编织物构成的环状部和主体部各自的金属线交缠而成为板状，通过环状部的压缩应力与主体部的压缩应力不同，从而能够自由地调节环状部与主体部的表面压力。由此，即使被长期紧固连结，与使多个金属板层叠而得到的以往的密封垫相比，也有利于维持表面压力，能够提高耐久性。
附图说明
图1是例示本发明的密封垫的第一实施方式的立体图。
图2是以图1的箭头II示出的剖视图。
图3例示了图1的密封垫的制造方法的一部分，(a)～(c)分别是例示构成第一环状部、第二环状部以及主体部的金属线编织物的构成图。
图4例示了图1的密封垫的制造方法的一部分，(a)是例示主体部的立体图，(b)是例示在主体部配置有第一环状部以及第二环状部的状态的立体图。
图5是例示本发明的密封垫的第二实施方式的立体图。
图6是以图5的箭头VI示出的剖视图。
图7是例示本发明的密封垫的第三实施方式的各金属线编织物的构成图。
图8是例示本发明的密封垫的第四实施方式的各金属线编织物的构成图。
图9是例示本发明的密封垫的第五实施方式的各金属线编织物的构成图。
附图标记说明
20：金属线；
21：金属线编织物；
30：密封垫；
31：第一环状部；
32：第二环状部；
33：主体部；
34：板面；
35：密封对象孔；
36：紧固连结用具插通孔。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。在图中，将x设为厚度方向，将y、z设为与x方向正交且互相正交的方向。此外，图1～图9使尺寸变化以使得构成容易理解，尺寸并不一定与实际制造的产品的比率一致。
如图1所例示的那样，第一实施方式的密封垫30是由螺栓10以及螺母11作为紧固连结用具而被紧固连结的、介于配管12的凸缘13彼此之间的凸缘用密封垫。
密封垫30具备由金属线20被编织而得到的金属线编织物21构成的第一环状部31、第二环状部32、以及同样地由金属线20被编织而得到的金属线编织物21构成的主体部33。密封垫30通过构成第一环状部31、第二环状部32、以及主体部33各自的金属线20交缠而接合，并形成为在x方向上的两端具有沿yz平面延伸的板面34且x方向上的板厚D1为0.4mm～2.0mm的一块板状。
金属线20是直径为0.1mm～0.3mm的金属的细线，例示有SUS301、SUS304、SUS304L等不锈钢线、黄铜、磷青铜、锌白铜、铍铜合金等弹簧用铜合金线。本实施方式的金属线20为同一金属且同一直径。
金属线编织物21通过以将线圈(环)22连续地拼在一起的方式编织金属线20而形成。具体而言，金属线编织物21以在与编织的金属线20的延伸方向正交的方向上引出线圈22的、纬编(平针组织、罗纹组织、双反面组织)进行编织。金属线编织物21只要是通过编织金属线20而形成的即可，并不限定编织方法，也可以以经编(特里科经编(日文：トリコット編))进行编织。
第一环状部31是具有在x方向上贯通的密封对象孔35且x方向上的俯视形状为圆环的部件。第二环状部32是具有在x方向上贯通的紧固连结用具插通孔36且x方向上的俯视形状为圆环的部件。
密封对象孔35是与供配管12的流体通过的孔14对应的贯通孔。紧固连结用具插通孔36是配置于密封对象孔35的周围并供螺栓10插通的贯通孔。密封对象孔35的直径R1比紧固连结用具插通孔36的直径R2大。
第一环状部31具有填充材料37。构成第一环状部31的金属线编织物21的线圈22由填充材料37闭塞。作为填充材料37，例示了碳。此外，在图中，以点描的方式示出了填充材料37，但实际上线圈22由填充材料37闭塞。线圈22闭塞了的状态是流体不通过线圈22的状态，第一环状部31构成为通过密封对象孔35的流体不向第一环状部31的周方向外侧漏出。
主体部33与第一环状部31的外周缘相邻，并且与第二环状部32的外周缘相邻，外周形状形成为与凸缘13的外周形状相同的形状。主体部33具有一个第一配置孔38和两个第二配置孔39。
第一配置孔38形成于主体部33的中央部，以与第一配置孔38的内周缘相接的方式配置有第一环状部31。两个第二配置孔39形成于在第一配置孔38的周围互相成为对角的位置，以与第二配置孔39的内周缘相接的方式配置有第二环状部32。
如图2所例示的那样，第一环状部31、第二环状部32以及主体部33各自在密封垫30被夹持在配管12的凸缘13彼此之间并由螺栓10以及螺母11紧固连结了的状态下，x方向上的压缩应力不同。
在第一环状部31、第二环状部32以及主体部33分别产生的压缩应力在螺栓10以及螺母11的紧固压力(紧固连结力)成为了板面34与凸缘13的座面紧贴(日文：馴染む)的程度(双方的板面34与凸缘13的座面没有间隙地相接的程度)以上时产生。
具体而言，在本实施方式中，对于第一环状部31、第二环状部32以及主体部33中的每一个而言，构成它们的金属线20的体积密度不同。此外，体积密度是每单位面积的质量。
金属线20的体积密度按第一环状部31的金属线20的体积密度ρ1、第二环状部32的金属线20的体积密度ρ2、以及主体部33的金属线20的体积密度ρ3的顺序依次变小，体积密度ρ1成为最大。也就是说，按主体部33、第二环状部32以及第一环状部31的顺序而金属线20依次变密，第一环状部31成为最密。也就是说，密封垫30的表面压力按主体部33、第二环状部32以及第一环状部31的顺序依次变高，第一环状部31成为最大表面压力。
如图3以及图4所例示的那样，密封垫30的制造方法是如下方法：由编织金属线20而形成的筒状的金属线编织物21形成第一环状部31以及第二环状部32，并且由编织金属线20而形成的其他的筒状的金属线编织物21形成主体部33，对它们进行压缩而形成为板状。
如图3的(a)～(c)所例示的那样，以线圈横列(英文：course)方向朝向圆筒轴方向且线圈纵行(英文：wale)方向朝向圆筒周方向的方式编织金属线20，从而形成多个圆筒状的金属线编织物21。在图示的例子中，由于利用一台编织机编织多个圆筒状的金属线编织物21，所以将这些线圈横列数以及线圈纵行数限定为相同数。此外，也可以是，金属线编织物21的组成(线圈横列数、线圈纵行数等)能够通过变更编织机的间距的间隔等而进行变更，并在第一环状部31、第二环状部32以及主体部33分别不同。
如图4的(a)所例示的那样，由多个金属线编织物21中的一个形成主体部33。具体而言，首先，以将圆筒轴方向朝向与x方向正交的z方向的金属线编织物21在x方向上折叠的方式将其在圆筒径方向上压扁。接下来，将该金属线编织物21的预定的位置的线圈22在yz平面上扩张开而形成第一配置孔38以及第二配置孔39。此处所述的预定的位置是指与第一环状部31以及第二环状部32分别对应的位置，第一配置孔38位于主体部33的中央部，第二配置孔39位于在第一配置孔38的周围互相成为对角的位置。这样，当在x方向上压扁了时，形成成为主体部33的金属线编织物21。
在本实施方式中，由一个圆筒状的金属线编织物21形成了主体部33，但也可以由多个圆筒状的金属线编织物21形成主体部33。另外，关于第一配置孔38以及第二配置孔39，只要第一环状部31的金属线编织物21以及第二环状部32的金属线编织物21分别配置于其内侧即可，不限定其大小和/或形状。第一配置孔38以及第二配置孔39也可以通过剪切主体部33而形成，但若剪切主体部33则容易松散开，所以优选通过将线圈22扩开而形成。
如图4的(b)所例示的那样，将第一环状部31的金属线编织物21配置于第一配置孔38的内侧，将第二环状部32的金属线编织物21以各自的圆筒轴方向朝向x方向的方式配置于第二配置孔39的内侧。此时，主体部33的金属线编织物21的面与第一环状部31的金属线编织物21以及第二环状部32的金属线编织物21的面正交。
此外，也可以是，第一环状部31以及第二环状部32各自在分别配置于主体部33的第一配置孔38以及第二配置孔39之前，在筒轴方向上压扁而形成一定程度形状。
这样，使用未图示的压力机将组合了的所有的金属线编织物21在x方向上进行压缩，使第一环状部31、第二环状部32以及主体部33形成为在x方向上的两端具有板面34的一块板状，该制造方法完成。此外，也可以是，利用压力机的模具在x方向上进行压缩，并且在yz平面上进行压缩而形成第一环状部31的密封对象孔35、第二环状部32的紧固连结用具插通孔36、主体部33的外周形状。
当压缩第一环状部31、第二环状部32以及主体部33时，在各自的边界彼此的金属线20(线圈22)互相缠绕(交缠)，所以能够将它们接合。具体而言，使第一环状部31的外周缘以及主体部33的第一配置孔38的内周缘各自的线圈22互相缠绕，而将第一环状部31以及主体部33接合。另外，使第二环状部32的外周缘以及第二配置孔39的内周缘各自的线圈22互相缠绕，而将第二环状部32以及主体部33接合。
另外，可以是，在将第一环状部31在x方向上进行压缩之前，将填充材料37填充于第一环状部31。例如，当将碳的粉末填充于压缩前的第一环状部31并压缩第一环状部31时，碳的粉末也被压缩以使得线圈22闭塞。
这样，上述的密封垫30能够通过使由金属线编织物21构成的第一环状部31、第二环状部32以及主体部33各自的金属线20互相缠绕而成为板状，能够使第一环状部31、第二环状部32以及主体部33的压缩应力分别不同。因此，能够自由地调节凸缘13被紧固连结了时的、第一环状部31、第二环状部32以及主体部33各自的表面压力。由此，即使长期被紧固连结，与使多个金属板层叠而得到的以往的密封垫相比，也有利于维持表面压力，能够提高耐久性。
上述的密封垫30尤其适合于用于发动机的EGR配管的EGR密封垫、和/或用于涡轮增压器的涡轮增压器密封垫。该密封垫30将高温的排气密封，即使金属线20由于热膨胀而松弛，与使多个金属板层叠而得到的以往的密封垫相比，也能够保持表面压力。
另外，通过由编织金属线20而得到的金属线编织物21构成，从而与使多个金属板层叠而得到的以往的密封垫相比，能够轻量化。由此，有利于发动机的轻量化，能够提高发动机的燃料经济性。
另外，与使多个金属板层叠而得到的以往的密封垫相比，能够省略在各金属板形成筋和/或折回部的工序，所以有利于制造的简化，能够提高生产率。
由于本实施方式的密封垫30由填充材料37将第一环状部31的金属线编织物21的线圈22闭塞，所以能够在保持了表面压力的调节的自由度的状态下提高密封性。另外，仅对第一环状部31填充填充材料37即可，有利于密封垫30的轻量化。
本实施方式的密封垫30按第一环状部31、第二环状部32以及主体部33的顺序而金属线20的体积密度依次变小。因此，利用主体部33将密封垫30整体的硬度抑制得低，即使在螺栓10以及螺母11的紧固连结力低的情况下也能够避免紧固连结力不足。另一方面，能够利用第一环状部31提高密封性能所需的密封对象孔35的周缘的硬度而提高密封性能。
在本实施方式的密封垫30中，第一环状部31以及第二环状部32在筒轴方向朝向x方向的圆筒状的金属线编织物21在x方向上被压缩了的状态下在x方向上观察时呈圆环状。这样，在第一环状部31以及第二环状部32中，通过将圆筒状的金属线编织物21在筒轴方向上进行压缩，从而能够容易地形成密封对象孔35和/或紧固连结用具插通孔36。另外，通过不改变金属线20的编织方法而仅改变圆筒状的金属线编织物21的筒轴方向上的长度，从而能够增大第一环状部31以及第二环状部32的金属线20的体积密度。由此，能够使制造工序简化，所以适合于大量生产。
另外，主体部33在筒轴方向朝向与x方向正交的方向的筒状的金属线编织物21在x方向上被压缩了的状态下呈板状，并具有该金属线编织物21的线圈22扩开而成的第一配置孔38以及第二配置孔39。由此，有利于避免主体部33松散开，能够进一步提高耐久性。
如图5、图6所例示的那样，第二实施方式的密封垫30相对于第一实施方式，在第一环状部31的内周侧固定有索环(英文：grommet)40来代替填充材料37。索环40由金属形成，在从x方向观察时呈圆环状。索环40和第一环状部31通过使形成于第一环状部31的内周的嵌合部42与形成于索环40的外周的嵌合槽41嵌合而一体化。
这样，通过具备覆盖第一环状部31的密封对象孔35的索环40来代替填充材料37，从而能够利用索环40将密封对象孔35的周缘的表面压力保持得高，并且能够提高密封性。此外，在从密封对象孔35通过的流体的温度低的情况下，也可以由橡胶、热塑性弹性体等形成索环40。
如图7所例示的那样，第三实施方式的密封垫30相对于第一实施方式，第一环状部31的金属线编织物21的线圈22编织得比第二环状部32以及主体部33的金属线编织物21的线圈22小。
如图8所例示的那样，在第四实施方式的密封垫30中，第一环状部31的金属线编织物21的金属线20的线径比第二环状部32以及主体部33的金属线编织物21的金属线20的线径粗。
如图9所例示的那样，在第五实施方式的密封垫30中，第一环状部31以及主体部33的金属线编织物21被以平针组织编织，第二环状部32的金属线编织物21被以罗纹组织编织。
除此之外，也可以是，第一环状部31的金属线编织物21用两根金属线20编织，第二环状部32以及主体部33的金属线编织物21用一根金属线20编织。另外，也可以是，第一环状部31的金属线编织物21和第二环状部32以及主体部33的金属线编织物21用分别不同的金属线20编织。
如上所述，凸缘13被紧固连结了时的密封垫30中的第一环状部31、第二环状部32以及主体部33的x方向上的压缩应力能够根据金属线20的材质、线径以及根数而不同。另外，压缩应力能够根据金属线编织物21的在x方向上进行压缩之前的线圈22的线圈横列数以及线圈纵行数、线圈22的大小、编织方法等而不同。此外，压缩应力能够根据金属线编织物21的朝向、层叠个数等而不同。此外，根据金属线20的材质和/或金属线编织物21的编织方法，即使金属线20的体积密度变大，x方向上的压缩应力也有时变小。
这样，前述的密封垫30通过利用金属线编织物21的易加工性、柔软性，能够形成为任意的形状，且能够改变任意的部位的x方向上的压缩应力。由此，能够适用于各种各样的密封垫。
前述的密封垫30不限定于凸缘用密封垫，例如，也能够适用于排气歧管用的密封垫、汽缸盖密封垫等具有多个密封对象孔35的密封垫。此外，在汽缸盖密封垫中，可以制造与缸孔以外的水孔和/或油孔对应的环状部。
对于前述的密封垫30，也可以使金属线20的体积密度按体积密度ρ1、体积密度ρ2以及体积密度ρ3的顺序依次变大。第一环状部31、第二环状部32以及主体部33的x方向上的斥力能够根据密封垫的形状、使用用途进行各种变更。

Claims (5)

1.一种密封垫，所述密封垫是由至少具有一个贯通孔的金属线编织物构成的密封垫，其特征在于，
该密封垫包括具有所述贯通孔的环状部、和与该环状部的外周缘相接的主体部，构成所述环状部的金属线以及构成所述主体部的金属线互相交缠，并且构成所述环状部的金属线编织物的厚度方向上的压缩应力与构成所述主体部的金属线编织物的厚度方向上的压缩应力不同。
2.根据权利要求1所述的密封垫，
作为所述贯通孔，具有密封对象孔以及紧固连结用具插通孔，构成具有所述密封对象孔的第一环状部的金属线编织物的厚度方向上的压缩应力与构成具有所述紧固连结用具插通孔的第二环状部的金属线编织物的厚度方向上的压缩应力不同。
3.根据权利要求2所述的密封垫，
构成所述第一环状部的金属线编织物具有将该金属线编织物的线圈闭塞的填充材料。
4.根据权利要求2所述的密封垫，
在所述第一环状部的内周侧固定有索环。
5.一种密封垫的制造方法，其特征在于，
编织筒状的金属线编织物，将该筒状的金属线编织物在筒轴方向上压扁而形成环状部，
编织其他的筒状的金属线编织物，将该其他的筒状的金属线编织物在径方向上压扁而形成主体部，
将得到的所述主体部的预定的位置的线圈扩张开，在所形成的孔配置所述环状部，
将得到的所述主体部以及所述环状部在该环状部的筒轴方向上进一步压扁而一体化。
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