專(zhuān)利名稱(chēng)：金屬平面墊片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬平面墊片(flat gasket)，特別是用于汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的 金屬平面墊片，尤其是氣缸蓋墊片、用于對(duì)高壓進(jìn)行密封的墊片或者包括排氣處理和排氣 加工的排氣線路的區(qū)域內(nèi)的墊片(例如排氣歧管墊片)。
背景技術(shù)：
為了密封燃燒氣體開(kāi)口，此種墊片通常使用突緣(bead)，所述突緣形成到墊片層 中并且完全環(huán)繞燃燒氣體開(kāi)口。為了防止所述突緣在工作期間被過(guò)度擠壓并失去其彈性， 所述突緣經(jīng)常伴隨有所謂的止擋器一一種變形限制器，其與所述突緣相比更加難以被壓 縮，因此可以防止所述突緣在工作期間被完全壓縮。通常，止擋器設(shè)置在突緣和燃燒氣體開(kāi) 口之間，由于此種設(shè)置還允許止擋器防止熱的燃燒氣體朝突緣滲透。由于突緣和止擋器彼 此相互鄰接的布置方式，上述的設(shè)計(jì)需要較大的空間。然而，這種空間并不是對(duì)所有應(yīng)用場(chǎng) 合都可得。例如，用于帶氣缸襯套的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的氣缸蓋墊片的優(yōu)化設(shè)計(jì)要求將分別作為 彈性和非彈性構(gòu)件的突緣和止擋器的布置可以針對(duì)各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)整，其原因在于，這 些構(gòu)件的功能要求它們保持最小的空間以及如同已經(jīng)提及的每個(gè)構(gòu)件需要最小的空間。突緣和止擋器的上述布置方式的另一缺點(diǎn)在于止擋器通常作為分離件制造。例 如，止擋器通常由環(huán)形金屬層構(gòu)成，所述環(huán)形金屬層置于包括所述突緣的金屬層上并固定 在其上。除了材料消耗增加之外，這還意味著制造成本升高。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于公開(kāi)一種金屬平面墊片，所述金屬平面墊片允許在沒(méi)有分 離的止擋器構(gòu)件的情況下防止形成到所述金屬墊片中的拱(例如完整突緣或半突緣)被完 全壓扁。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于，使得所述拱上的壓力保持盡可能均勻。本發(fā)明的其它 目的在于，不僅能夠用于多層平面墊片，也能夠用于單層平面墊片。這些目的是以根據(jù)權(quán)利要求1的金屬平面墊片以及根據(jù)權(quán)利要求19的金屬平面 墊片的用途來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所述平面墊片的優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中描述。在第一方面，本發(fā)明因此涉及帶有至少一個(gè)金屬墊片層的金屬平面墊片，所述金 屬墊片層通常是平坦的并且包括第一和第二表面。所述墊片的一個(gè)平面以下述方式限定 其位于所述墊片的最大貫穿開(kāi)口的邊緣的高度處。這意味著所述墊片的那些直接環(huán)繞這些 開(kāi)口(特別是燃燒室或燃燒氣體開(kāi)口)的區(qū)域跨過(guò)所述墊片的平面。對(duì)于某些應(yīng)用，例如 高壓墊片，最大的貫穿開(kāi)口不需要是由根據(jù)本發(fā)明的密封構(gòu)件所環(huán)繞的貫穿開(kāi)口。平坦的 形狀是指下述情況其中墊片未安裝在待彼此相對(duì)密封的表面之間，從而是墊片的未受壓 狀態(tài)。從完全平坦?fàn)顟B(tài)的稍微偏離，例如由于制造條件而在墊片的表面內(nèi)移位不認(rèn)為是從 平坦?fàn)顟B(tài)偏離。在此墊片層中形成拱，所述拱突出超過(guò)墊片層的所述第一表面，并且所述拱的長(zhǎng) 度大于其寬度。所述拱以下述方式形成它具有由虛擬高度給出的第一高度面，所述第一高度面平行于所述墊片的平面延伸，經(jīng)過(guò)所述墊片層的第一表面上的所述拱的腳部。所述墊 片層的墊片平面以下述方式限定它居中貫穿于墊片層的橫截面。因而第一高度面是虛擬 平面，其平行于此中心高度面，且所述第一高度面位于所述墊片層的第一表面(所述拱突 出高于該表面)上，從而延伸經(jīng)過(guò)所述拱的腳部。所述拱的腳部是緊鄰所述拱的區(qū)域，在該 區(qū)域中所述拱還沒(méi)有高于第一墊片層，而是具有零傾斜。所述拱進(jìn)一步由第二高度面限定，所述第二高度面是另一個(gè)平行于所述墊片層的 墊片平面延伸的虛擬高度面，并且包括所述拱的最高點(diǎn)。從而所述第一和第二高度面以虛 擬高度面的形式限界所述拱的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)。所述拱具有位于所述第一和第二高度面之 間的上升斜坡。根據(jù)本發(fā)明，此傾斜(斜坡)區(qū)域以下述方式設(shè)計(jì)它具有波形結(jié)構(gòu)。所述 波形結(jié)構(gòu)由至少兩個(gè)波組成，每個(gè)波具有波峰和波谷，所述波在所述兩個(gè)高度面之間延伸。 從而所述凸緣區(qū)域包含朝著所述第一高度面的方向上的至少兩個(gè)振蕩，以及與之交替的朝 著另一(第二)高度面的方向上的其它至少兩個(gè)振蕩。在從所述墊片層的兩個(gè)表面之一看 的視圖中，對(duì)于每個(gè)傾斜區(qū)域能夠識(shí)別兩個(gè)波峰和兩個(gè)波谷。當(dāng)確定傾斜區(qū)域的波峰和波 谷的數(shù)量時(shí)，通常不考慮腳部點(diǎn)、頂峰點(diǎn)和頂部平緩部(plateau)。然而在下述情況中給出 例外所述拱在其頂峰處具有兩個(gè)頂點(diǎn)，每個(gè)斜坡一個(gè)，在這兩個(gè)頂點(diǎn)之間具有單個(gè)波谷或 沒(méi)有大的波平緩部。在此情況下以及僅在此情況下，在對(duì)波峰和波谷進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)考慮斜坡 的頂點(diǎn)以及位于中間的波谷兩者。從而，對(duì)于兩個(gè)傾斜區(qū)域，中心的波谷都作為波谷計(jì)數(shù)。采用本發(fā)明的所述拱的傾斜區(qū)域，所述金屬墊片層中的宏觀拱與微小結(jié)構(gòu)重疊。 具有至少兩個(gè)連續(xù)的波的形狀的此微小結(jié)構(gòu)導(dǎo)致所述拱的有效加厚和強(qiáng)化。結(jié)果，與沒(méi)有 微小結(jié)構(gòu)的情況相比，壓縮所述拱的難度明顯要高出很多。這樣，形成無(wú)需其它裝置而自我 強(qiáng)化的拱，并用作極其可靠且使用壽命長(zhǎng)的密封構(gòu)件。這允許顯著地減小密封構(gòu)件對(duì)空間 的要求。結(jié)果，不會(huì)超過(guò)一般的突緣或半突緣所需的空間。所述拱的基本外形從而所述拱的(在不考慮在傾斜區(qū)域內(nèi)的波形結(jié)構(gòu)的情況下) 基本走向(course)大體上對(duì)應(yīng)于常規(guī)突緣或半突緣之一。在寬度方向截面圖中，所述拱示 出大體為弓形或梯形。Ω形、三角形或其它截面外形也是可能的。所述截面可以在所述拱 的峰頂處具有頂點(diǎn)或平緩部。在完整突緣的情況下，所述拱具有兩個(gè)突緣腳部、以及兩個(gè)對(duì) 應(yīng)的傾斜區(qū)域，所述突緣腳部設(shè)置在所述拱的對(duì)置支撐點(diǎn)處，所述傾斜區(qū)域朝著所述突緣 的頂峰上升。作為頂點(diǎn)的代替，可以存在頂部平緩部，從而存在一個(gè)恒定高度的區(qū)域。所述 寬度方向截面可以是對(duì)稱(chēng)的或非對(duì)稱(chēng)的。在所述拱是半突緣的情況下，存在僅僅一個(gè)突緣 腳部以及僅僅一個(gè)傾斜區(qū)域。在此情況下，所述頂點(diǎn)與所述傾斜區(qū)域的對(duì)置端部上的第二 突緣相當(dāng)。從而所述寬度方向截面對(duì)應(yīng)于完整突緣的截面外形的一半，即半弓形或半梯形。 如同已經(jīng)說(shuō)明的，此種形式可以從常規(guī)墊片(從而從現(xiàn)有技術(shù))得知。拱的整體設(shè)計(jì)不同 于現(xiàn)有技術(shù)的突緣或半突緣的形式。差別在于，在所述傾斜區(qū)域疊加前述的波形結(jié)構(gòu)。在完整突緣的情況下，存在從相應(yīng)的腳部朝著所述拱的頂峰上升的兩個(gè)傾斜區(qū) 域。大體上可以?xún)H僅給一個(gè)傾斜區(qū)域設(shè)置波形結(jié)構(gòu)。然而，優(yōu)選的是兩個(gè)傾斜區(qū)域都帶有 至少兩個(gè)波一每個(gè)波帶有波峰和波谷。特別優(yōu)選的是在兩個(gè)傾斜區(qū)域中波形結(jié)構(gòu)是均勻 的。然而，兩個(gè)傾斜區(qū)域的波形結(jié)構(gòu)可以具有不同的設(shè)計(jì)。所述波形結(jié)構(gòu)(無(wú)論其相同還 是不同)還可以與不同設(shè)計(jì)的傾斜區(qū)域(從而與宏觀拱的不對(duì)稱(chēng)區(qū)段)組合。還可以沿著 所述拱的縱向改變所述拱的宏觀結(jié)構(gòu)和/或所述波形結(jié)構(gòu)。例如，可以沿著所述縱向改變所述拱的高度、所述拱的寬度、和/或所述拱的一個(gè)或數(shù)個(gè)傾斜區(qū)域的坡度。對(duì)于一個(gè)或數(shù) 個(gè)傾斜區(qū)域中的波形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也是如此。所述變化用于精巧地調(diào)整所述拱及其變形，使 之適應(yīng)待密封的對(duì)置面以及適應(yīng)于金屬平面墊片的安裝狀態(tài)中的操作條件。只要長(zhǎng)度大于寬度，所述拱在其縱向上的走向大體上可以是任何形狀。在其縱向 上，所述拱可以是直線的、彎曲的，例如弓形或曲折的，它可以彎折一次或數(shù)次，或者類(lèi)似的 形式。分叉走向也是可以的。所述拱可以具有封閉的圓形形式，或帶有離散端部的開(kāi)放形 式的圓形形式。對(duì)于封閉的走向，優(yōu)選的是，所述拱環(huán)繞所述墊片層中的貫穿開(kāi)口。該貫穿 開(kāi)口能夠是墊片的任何貫穿開(kāi)口，在氣缸蓋墊片的情況下例如是燃燒室開(kāi)口，用于冷卻水、 用于油或者螺栓的開(kāi)口。還可以是單個(gè)拱同時(shí)環(huán)繞數(shù)個(gè)貫穿開(kāi)口。通常，有利的是，所述拱 在開(kāi)口(例如燃燒室開(kāi)口)的帶有較高的動(dòng)態(tài)應(yīng)力的邊緣處模壓程度較大(與帶有較小動(dòng) 態(tài)應(yīng)力的邊緣(例如螺栓孔)相比)。由波形結(jié)構(gòu)疊加的拱能夠大體上以與常規(guī)密封件或 支撐突緣相同的方式設(shè)置在金屬墊片層中。從而，它還可以在根據(jù)本發(fā)明的金屬平面墊片 中用作支撐構(gòu)件。在此情況下，不需要所述拱完全環(huán)繞貫穿開(kāi)口。因而螺栓開(kāi)口或其它開(kāi) 口可以由所述拱僅僅部分地環(huán)繞。此外，可以給墊片層提供這樣一種拱，其不直接與貫穿開(kāi) 口相關(guān)，所述拱用作支撐構(gòu)件，例如，在墊片的所謂的腹地(backland)中，意指相鄰于所述 墊片的外邊緣的區(qū)域。對(duì)于此種支撐構(gòu)件的一種可能是直線布置，其遠(yuǎn)離但是平行于墊片 的外邊緣之一?？梢蕴峁в袛?shù)個(gè)支撐拱的墊片，或者提供拱覆蓋墊片層的較大區(qū)域的墊 片。如果拱同時(shí)作為密封和支撐構(gòu)件而用在墊片中，支撐構(gòu)件的高度通常小于密封構(gòu)件的 尚度。所述波在波形中的縱向走向與拱在整體上的縱向延伸方向?qū)?yīng)。波的外形可以是 正弦波。再次地，所述外形可以理解為波形結(jié)構(gòu)的寬度截面。各波峰和波谷在正弦波形結(jié) 構(gòu)內(nèi)的截面通常為弓形，特別地具有圓弧或橢圓形形狀。然而，波形結(jié)構(gòu)的波峰和波谷還可 以是三角形、梯形或其它形狀。根據(jù)本發(fā)明，如果波形結(jié)構(gòu)僅僅在拱的傾斜區(qū)域中存在，這是足夠的。然而優(yōu)選的 是，波形結(jié)構(gòu)在拱的整個(gè)寬度上延伸。在此情況下，波形結(jié)構(gòu)不僅處在于傾斜區(qū)域內(nèi)，而且 存在于拱的頂點(diǎn)或頂部平緩部的區(qū)域內(nèi)。特別優(yōu)選的是，沿著拱的整個(gè)寬度存在波峰和波 谷。這意味著從一個(gè)波谷延伸到相鄰波谷或者從波峰延伸到相鄰波峰的波形結(jié)構(gòu)的截面具 有相同的寬度。術(shù)語(yǔ)“截面的寬度”在此理解為兩條平行線之間的距離，其中，所述兩條平行 線延伸穿過(guò)彼此相鄰的兩個(gè)波峰的頂點(diǎn)，并且與墊片的第一和第二平面的高度面相交。術(shù) 語(yǔ)“波谷的寬度”也是類(lèi)似地理解。所述拱的寬度方向截面的特征在于，在半突緣的情況下一個(gè)傾斜區(qū)域以及在完整 突緣的情況下兩個(gè)傾斜區(qū)域，其中所述傾斜區(qū)域從所述墊片的第一平面朝著所述墊片的第 二平面穩(wěn)定地上升。如同已經(jīng)提及的，所述拱的整體形狀例如是梯形的，但是優(yōu)選的是，為 圓弧形或橢圓形。在后兩種情況下，將各波峰的頂點(diǎn)聯(lián)接起來(lái)的包絡(luò)線也為圓弧形或橢圓 形。對(duì)于將波谷的極小點(diǎn)聯(lián)接起來(lái)的包絡(luò)線也是如此。各波峰的頂點(diǎn)的高度穩(wěn)定地增加， 但是朝著拱的頂點(diǎn)的方向幅度有所變化。至于分別沿著此種拱的寬度方向走向的相鄰波峰 之間或相鄰波谷之間的各臺(tái)階的高度，高度差隨著各臺(tái)階朝著拱的頂點(diǎn)而減小。這樣，如果 測(cè)量波峰的頂點(diǎn)突出超過(guò)墊片第一平面的高度并且計(jì)算各對(duì)相鄰頂點(diǎn)的高度之間的差，那 么該差沿著從拱的腳部點(diǎn)朝其頂峰的方向減小。這允許各個(gè)波中壓力均勻分布的弓形拱。此種幾何結(jié)構(gòu)在新的狀態(tài)下給出，以及在釋放狀態(tài)(從受壓狀態(tài)彈回)下給出。至于拱中波形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，那些實(shí)施例已經(jīng)示出為是有利的，所述實(shí)施例具有從 其腳部點(diǎn)朝著頂點(diǎn)穩(wěn)定地延伸的傾斜區(qū)域，且波形結(jié)構(gòu)盡可能的規(guī)則化，并具有相當(dāng)小的 結(jié)構(gòu)幅度。波形結(jié)構(gòu)和拱的整體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系將在下文中說(shuō)明。在拱的寬度方向截面 (正交于拱的縱向延伸方向的截面)中，能夠引入虛擬的中心線，該虛擬的中心線沿著拱在 墊片層的一半材料厚度處延伸。在波形結(jié)構(gòu)的區(qū)域內(nèi)，這些中心線順著波形結(jié)構(gòu)的走向。能 夠在拱的此截面中構(gòu)造兩條另外的線——在下文中稱(chēng)為第一和第二連接線。兩條連接線由 直線段構(gòu)成。在第一連接線的情況下，這些直線段各自將墊片層第一表面上的相鄰波谷的 極小點(diǎn)彼此連接起來(lái)。在第二連接線的情況下，所述直線段各自將墊片層第二表面上的相 鄰波谷的極小點(diǎn)彼此連接起來(lái)。所述拱中的波形結(jié)構(gòu)以下述方式設(shè)計(jì)第一和第二連接線 都不于所述中心線相交。這只有在對(duì)于深度相當(dāng)小的波谷的情況下是可能的。特別地，這 些小的幅度使得在拱的整個(gè)寬度上具有規(guī)則和有效的支撐。所述波形結(jié)構(gòu)能夠沿著存在所述拱的整個(gè)縱向走向存在，或者僅僅在該縱向走向 的一個(gè)或數(shù)個(gè)區(qū)段上存在。優(yōu)選的是，波形結(jié)構(gòu)在拱的整個(gè)縱向延伸部上存在。為了制造 簡(jiǎn)單，還優(yōu)選地，在整個(gè)延伸部上均勻地設(shè)計(jì)波形結(jié)構(gòu)。然而，還可以沿著拱的縱向改變波 形結(jié)構(gòu)的波的數(shù)量、形式和/或高度。這樣，能夠沿著拱的縱向走向特意改變拱的硬度。所述拱和所述拱內(nèi)的波形結(jié)構(gòu)優(yōu)選地通過(guò)對(duì)墊片層進(jìn)行模壓而形成。這兩種結(jié)構(gòu) 能夠在相同的模壓步驟中形成。利用模具獲得拱中的波形結(jié)構(gòu)的特別優(yōu)選的實(shí)施例，所述 模具的陽(yáng)模部分和陰模部分在其關(guān)閉的狀態(tài)下是彼此互補(bǔ)的。由于模壓模具在墊片層的那 些區(qū)域(其后來(lái)對(duì)應(yīng)于波峰和波谷之間的側(cè)翼)中比在波峰的極大點(diǎn)和波谷的極小點(diǎn)的區(qū) 域中更彼此靠近，所以所述波的側(cè)翼區(qū)域內(nèi)的材料厚度小于波形結(jié)構(gòu)其余區(qū)域內(nèi)的材料厚 度。波形結(jié)構(gòu)以下述方式制成與墊片層在波峰和波谷的區(qū)域內(nèi)的尺寸材料厚度相比，能夠 觀察到側(cè)翼縮減5%至40%，優(yōu)選地縮減10%至35%，最優(yōu)選地縮減15%至30%，且材料 厚度總是與所述材料表面正交地測(cè)量。波形結(jié)構(gòu)中波峰和波谷的模壓由于墊片層兩個(gè)表面 的振蕩而導(dǎo)致在拱的區(qū)域內(nèi)的有效加厚。將墊片層的兩個(gè)表面上的波峰連接起來(lái)的包絡(luò)線 之間的距離大于模壓所述波形結(jié)構(gòu)之前的初始?jí)|片層的厚度。令人驚奇的是，除了在側(cè)翼 縮減的區(qū)域內(nèi)增加的拉伸強(qiáng)度之外，還觀察到增加的剪切應(yīng)力。這表明側(cè)翼縮減伴隨著顆 粒增強(qiáng)——其不僅硬化側(cè)翼區(qū)域，而且還導(dǎo)致延展性增加。甚至對(duì)于側(cè)翼區(qū)段可以測(cè)量到 比峰或谷或平坦區(qū)更高的硬度。所述側(cè)翼縮減與宏觀的側(cè)翼縮減一起以及所述有效的加厚 的微觀結(jié)果，與不帶有波形結(jié)構(gòu)的拱相比，導(dǎo)致拱的可壓縮能力明顯減小。這樣，拱制造為 自我支撐，并且構(gòu)成使用壽命極長(zhǎng)的密封構(gòu)件。所述長(zhǎng)的使用壽命進(jìn)一步得到下述因素的 支持波臺(tái)階高度的漸減的增加以及由其導(dǎo)致的壓力均勻分布。對(duì)空間方面的要求不大于 不帶有波形結(jié)構(gòu)的常規(guī)突緣。即使對(duì)于難以密封的貫穿開(kāi)口(諸如氣缸蓋中的燃燒氣體貫穿開(kāi)口或排氣歧管 墊片)，僅僅自身強(qiáng)化的突緣也是足夠的，并且構(gòu)成極好的密封措施。它的密封效果顯著地 勝于相當(dāng)形狀的常規(guī)突緣的密封效果。這還由于在墊片層兩側(cè)上波峰區(qū)域內(nèi)形成的多條密 封線。這種大數(shù)量的密封線對(duì)于待密封表面提供極好的適用性，并且提供出色的密封效果， 所述出色的密封效果即使在強(qiáng)的長(zhǎng)期應(yīng)力或密封間隙的持續(xù)運(yùn)動(dòng)的情況下也能夠保持非 常長(zhǎng)的時(shí)間。與相同基本形狀的常規(guī)突緣相比，彈性顯著地增加。
包括波形結(jié)構(gòu)的拱足以作為用于貫穿開(kāi)口的單一密封構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明的密封構(gòu) 件特別適于這樣的應(yīng)用，其中密封構(gòu)件位于主負(fù)載連接中。然而，這不排除根據(jù)本發(fā)明的密 封構(gòu)件與一個(gè)或多個(gè)其它密封構(gòu)件組合使用。帶有波形結(jié)構(gòu)的拱在原理上還能夠與止擋器 構(gòu)件組合使用。然而，這大體上是不優(yōu)選的，其原因在于帶有波形結(jié)構(gòu)的拱不需要任何另外 的支撐構(gòu)件。可能有用的是將帶有波形結(jié)構(gòu)的拱與作為附加密封構(gòu)件的常規(guī)突緣結(jié)合。根 據(jù)要求，這兩個(gè)構(gòu)件的彈性能夠像對(duì)于彼此調(diào)節(jié)。例如可以設(shè)計(jì)成常規(guī)突緣的硬度低于帶 有波形結(jié)構(gòu)的相鄰拱，這使得所述拱用作相鄰?fù)痪壍闹螛?gòu)件。另一方面，可以通過(guò)以使得 帶有所述波形結(jié)構(gòu)的拱位于輔助負(fù)載連接中的方式進(jìn)行對(duì)應(yīng)成形來(lái)設(shè)計(jì)突緣。如同已經(jīng)說(shuō)明的，帶有波形結(jié)構(gòu)的拱不是必須用作圓形的封閉密封構(gòu)件。它還能 夠用作純支撐構(gòu)件，例如作為墊片的邊緣區(qū)域處的支撐件。以相同的方式，包括波形結(jié)構(gòu)的 拱能夠用作彈性體密封構(gòu)件(諸如密封唇)的支撐構(gòu)件。帶有波形結(jié)構(gòu)的拱非常適于接納涂料。然后波形結(jié)構(gòu)中的波谷用作防止涂料流走 的腔，并且以此方式來(lái)幫助改善涂料在墊片層上的粘附。可以使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何 類(lèi)型的用于涂覆金屬平面墊片的涂料，例如，改善微密封或滑動(dòng)摩擦的這些涂料。涂料施加 的具體方式例如允許涂料聚集在拱的凸側(cè)上。優(yōu)選的是，凹部不完全地由涂料填充，優(yōu)選地 填充到80 %，更優(yōu)選地填充到50 %。根據(jù)本發(fā)明的金屬平面墊片能夠制造為單層式墊片。由于使用帶波形結(jié)構(gòu)的拱， 不需要諸如止擋器之類(lèi)的其它構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明的金屬平面墊片還能夠是帶有兩個(gè)或更多 個(gè)墊片層的多層式墊片，所述墊片層中的至少一個(gè)包括帶有波形結(jié)構(gòu)的拱。其它墊片層能 夠任意地設(shè)計(jì)。能夠但是不是必需包含一個(gè)或多個(gè)帶有波形結(jié)構(gòu)的拱，無(wú)論所述金屬平面 墊片是用作密封構(gòu)件還是支撐構(gòu)件。有利的是，其它墊片層中的帶有波形外形的拱以下述 方式設(shè)置所述拱面朝相鄰層中的另一密封或支撐構(gòu)件。帶有波形結(jié)構(gòu)的拱、突緣或半突緣 例如能夠用作此種密封或支撐構(gòu)件。有利的是，彼此面對(duì)的密封或支撐構(gòu)件關(guān)于其宏觀形 狀鏡像對(duì)稱(chēng)地設(shè)置。然而帶有波形結(jié)構(gòu)的拱還可以面朝相鄰層中的均勻區(qū)域。在此情況下， 所述均勻區(qū)域形成均勻支撐，其允許波峰的良好設(shè)置。其它墊片層的拱或突緣能夠以下述 方式設(shè)置它們的峰朝著第一墊片層中的拱的峰。替代地，它們也能夠彼此背離地指向。在 多層式墊片中，所述墊片層能夠具有相同或不同的延伸度。所述金屬平面墊片的墊片層中 的一個(gè)或數(shù)個(gè)可以短于至少一個(gè)較大的墊片層，并且在所述墊片的邊緣區(qū)內(nèi)被節(jié)省掉。例 如可以的是，它們以環(huán)或眼睛的形式形成為環(huán)繞一個(gè)或數(shù)個(gè)貫穿開(kāi)口的嵌件。還可以的是， 包含帶有波形結(jié)構(gòu)的拱的墊片層是此種減小的墊片層。所述金屬平面墊片可以包含對(duì)應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)已知的常規(guī)密封構(gòu)件的其它密封構(gòu) 件，例如可以包含突緣或彈性體密封唇形式的突緣或其它密封構(gòu)件。還可以存在支撐構(gòu)件， 諸如突緣或半突緣以及通過(guò)模壓制得的材料加厚部。可以使用曲拐(cranking)來(lái)對(duì)稱(chēng)地 分布密封構(gòu)件的有效高度。已經(jīng)提及的是，所述墊片中的至少一個(gè)在其至少一個(gè)表面上可 以部分地或全部被涂覆。根據(jù)本發(fā)明的金屬平面墊片能夠使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的常規(guī)材 料、常規(guī)方法和工具制造。對(duì)于至少一個(gè)墊片層的優(yōu)選材料是鋼，特別是彈簧硬鋼或不銹彈 簧鋼。彈簧硬度特性可以在導(dǎo)入所述拱之前或之后存在，例如采用熱處理而獲得。其它墊 片層能夠以相同或不同的材料制成，例如以碳鋼制成，或者對(duì)于光滑墊片層特別地以非彈 性鋼制成。由于排氣線路(包括排氣處理和排氣加工)中的墊片層面對(duì)較高的溫度，例如
8高達(dá)800攝氏度，建議使用耐受高溫的鋼，例如使用富鎳鋼。對(duì)于本發(fā)明的金屬平面墊片的有利應(yīng)用是作為內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的墊片，特別是作為 氣缸蓋或排氣歧管墊片。在此情況下，特別優(yōu)選的是，使用帶有波形結(jié)構(gòu)的拱作為用于燃燒 氣體開(kāi)口的密封構(gòu)件。術(shù)語(yǔ)燃燒氣體在此文中還明確地包括排氣和循環(huán)的排氣。如同從 現(xiàn)有技術(shù)突緣中已知的那樣，還可以將相鄰貫穿開(kāi)口的帶有波形結(jié)構(gòu)的拱集成在這些貫穿 開(kāi)口之間的區(qū)域(所謂的腹板區(qū)域)內(nèi)，以形成單個(gè)拱區(qū)段。優(yōu)選的是，所述拱以下述方式 結(jié)合遠(yuǎn)離貫穿開(kāi)口的那些傾斜區(qū)域不進(jìn)入所述腹板區(qū)域，而是一起在所述腹板區(qū)域之外 延伸?；パa(bǔ)的傾斜區(qū)域結(jié)合以形成帶有波形結(jié)構(gòu)的拱，所述拱被引導(dǎo)經(jīng)過(guò)腹板區(qū)域，在另一 端，該拱分成兩個(gè)傾斜區(qū)域，所述兩個(gè)傾斜區(qū)域與不橫跨所述腹板區(qū)域的傾斜區(qū)域結(jié)合。由 于所述腹板區(qū)域內(nèi)的有限空間，優(yōu)選的是減少所述波形結(jié)構(gòu)內(nèi)的波的數(shù)量，使得僅僅所述 波的在一起的部分橫跨所述腹板區(qū)域。


下面以附圖和圖片中示出的示例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。所述附圖和圖片是示意性的，并 且僅僅示出本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例，而不是將本發(fā)明限于那些實(shí)施例。在所有附圖中對(duì) 相同的構(gòu)件使用相同的標(biāo)號(hào)。為了便于表明其區(qū)別，在剖視圖而非俯視圖中，以星號(hào)標(biāo)記屬 于不同傾斜區(qū)域的構(gòu)件，屬于不同墊片層的構(gòu)件以撇號(hào)表示，屬于不同貫穿開(kāi)口的構(gòu)件以 加號(hào)表示。在一些附圖中，特別是在帶有鏡像對(duì)稱(chēng)拱的圖中，為了清楚的原因省掉一側(cè)上的 一些標(biāo)號(hào)。所述附圖和圖片如下圖1是以氣缸蓋墊片為例的根據(jù)本發(fā)明的金屬平面墊片的俯視圖；圖2是以排氣歧管墊片為例的根據(jù)本發(fā)明的金屬平面墊片的局部俯視圖；圖3是以用于高壓泵的墊片為例的根據(jù)本發(fā)明的金屬平面墊片的局部俯視圖；圖4至11是圖1中墊片沿X-X線的局部剖視圖；圖12至15是圖1中墊片沿Y-Y線的局部剖視圖；圖16是圖2中墊片沿Z-Z線的局部剖視圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明的單層金屬平面墊片的進(jìn)一步局部剖視圖；圖18至26是根據(jù)本發(fā)明的雙層金屬平面墊片的不同實(shí)施例的與沿Y-Y線的局部 剖視圖相類(lèi)似的局部剖視圖；圖27和28是根據(jù)本發(fā)明的三層金屬平面墊片的與圖18至26的剖面位置相同的 局部剖視圖；圖29至31是根據(jù)本發(fā)明的雙層金屬平面墊片的進(jìn)一步示例的局部剖視圖，其中 每個(gè)雙層金屬平面墊片的一個(gè)墊片層的延伸度小于另一個(gè)墊片層的延伸度；圖32是與圖3至6對(duì)應(yīng)并示出尺寸的示意圖；圖33是以氣缸蓋墊片(其和襯套一起密封發(fā)動(dòng)機(jī))為例的根據(jù)本發(fā)明的墊片的 使用；圖34是根據(jù)本發(fā)明的雙層金屬平面墊片的進(jìn)一步示例沿著圖1中τ, -V線的局 部剖視圖；圖35是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的四層式墊片的示例的局部剖視圖；圖36是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的五層式墊片的示例的局部剖視圖37是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的單層金屬平面墊片的進(jìn)一步示例沿著圖1中Y’ -Y’線的 局部剖視圖；圖38是墊片層的剖視圖，示出帶有波形結(jié)構(gòu)的拱；圖39是墊片層在圖38的區(qū)域7處的剖面的顯微圖；圖40是墊片層在圖38的區(qū)域41處的剖面的顯微圖；圖41是墊片層在圖38的區(qū)域8處的剖面的顯微圖；圖42是墊片層在圖38的區(qū)域43處的剖面的顯微圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出以氣缸蓋墊片為例的金屬平面墊片1的俯視圖。該俯視圖示出的墊片層 2帶有第一表面21以及相反的第二表面22。燃燒氣體開(kāi)口 5由密封構(gòu)件環(huán)繞，所述密封構(gòu) 件模壓在墊片層2中。密封構(gòu)件是環(huán)形拱3，其在第一表面21上突出。拱3的沿環(huán)繞燃燒 氣體開(kāi)口 5的圓周方向的縱向延伸部具有長(zhǎng)度L，縱向延伸部的長(zhǎng)度L顯著地大于其寬度 B。在拱3中形成微小結(jié)構(gòu)，所述微小結(jié)構(gòu)存在于數(shù)個(gè)波形中，所述波形在拱3的整個(gè)寬度B 上延伸。各個(gè)波的縱向延伸方向?qū)?yīng)于拱3的縱向延伸方向。在圖1中，同心的線示出波 形結(jié)構(gòu)4。墊片層2容納燃燒氣體開(kāi)口 5以及另外的貫穿開(kāi)口 50，特別是螺栓貫穿開(kāi)口、冷 卻水貫穿開(kāi)口 52以及油貫穿開(kāi)口 53，且所述另外的貫穿開(kāi)口 50更靠近墊片的外邊緣。在 墊片的右側(cè)邊緣附近能夠找到縱長(zhǎng)的直拱3，該拱用作該側(cè)邊緣的支撐構(gòu)件。有數(shù)種方式來(lái) 引導(dǎo)所述拱經(jīng)過(guò)兩個(gè)燃燒室貫穿開(kāi)口 5之間的狹窄腹板區(qū)域，其中兩個(gè)以區(qū)域Dl和D2示 出。在Dl的示例中，過(guò)渡區(qū)域相當(dāng)短，并且拱3的兩個(gè)傾斜區(qū)域32在方向上有相當(dāng)大的變 化，然而對(duì)于兩個(gè)傾斜區(qū)域32來(lái)說(shuō)是不同的。在D2中示出的示例中，僅僅遠(yuǎn)離燃燒室貫穿 開(kāi)口的傾斜區(qū)域改變方向，以便直接地與鄰近的燃燒室開(kāi)口的相應(yīng)傾斜區(qū)域相結(jié)合，同時(shí) 鄰近所述燃燒室開(kāi)口的傾斜區(qū)域繼續(xù)不變的曲率且僅僅通過(guò)角度來(lái)結(jié)合。圖2示出以排氣歧管墊片為例的另一金屬平面墊片1的局部俯視圖。該局部視圖 示出環(huán)繞例如四個(gè)燃燒氣體開(kāi)口 5中的兩個(gè)燃燒氣體開(kāi)口的區(qū)域。再次地，所述燃燒氣體 開(kāi)口由帶有波形微結(jié)構(gòu)4的拱3環(huán)繞。此外，示出螺栓開(kāi)口 51。圖3是根據(jù)本發(fā)明的拱3的進(jìn)一步應(yīng)用的視圖，示出帶有高壓開(kāi)口 105的墊片1。 高壓開(kāi)口 105不構(gòu)成墊片1中的最大開(kāi)口，但是開(kāi)口 54 (其將帶有活塞的氣缸襯套相對(duì)于 高壓泵的氣缸蓋密封)。結(jié)果，墊片平面E由突緣64的指向貫穿開(kāi)口 54的一側(cè)上的圍繞貫 穿開(kāi)口 54的邊緣區(qū)段R橫跨。所述墊片進(jìn)一步示出低壓貫穿開(kāi)口 55 (其由突緣65密封)， 以及四個(gè)螺栓開(kāi)口 51。在此，高壓開(kāi)口 105由根據(jù)本發(fā)明的拱3環(huán)繞。下面將結(jié)合剖視圖說(shuō)明帶有波形結(jié)構(gòu)4的拱3的詳細(xì)設(shè)計(jì)。所有的剖視圖對(duì)應(yīng)于 在拱的寬度方向上的剖面，從而與拱的延伸方向正交。這些剖視圖不僅僅適用于氣缸蓋墊 片或排氣歧管墊片，而是例如還適用于高壓墊片。在后一情況下，針對(duì)燃燒氣體開(kāi)口 5做的 說(shuō)明適用于承受高壓的開(kāi)口 105。圖4至7對(duì)應(yīng)于沿圖1中X-X線的剖視圖。在這些剖視圖之間僅僅只有細(xì)微的差 別，例如，在所述拱或者波形結(jié)構(gòu)的尺寸方面。從圖4中可以看到，拱3凸出而高于墊片層 2的第一表面21。它在兩個(gè)腳部點(diǎn)30和30* (從拱的平坦環(huán)繞部至拱之間的過(guò)渡點(diǎn)，在此 處切線的傾角仍然是零)之間延伸。在所述拱的區(qū)域內(nèi)(其在兩個(gè)腳部點(diǎn)30和30*之間延伸，寬度為B)，斜度不同于零。至于其高度，拱3在第一高度面m和第二高度面N2之間 延伸，第一高度面W包括腳部點(diǎn)30和30 *，第二高度面N2包括頂點(diǎn)31 (拱3的最高點(diǎn))， 在一些情況下包括兩個(gè)頂點(diǎn)31和31 * (例如參見(jiàn)圖8)。高度面m和N2平行于墊片層2 的墊片平面E。該平面E在中間延伸，從而處在所述材料的一半厚度處，并且由緊鄰地環(huán)繞 所述燃燒氣體開(kāi)口的區(qū)域橫跨。在所述腳部點(diǎn)30、30*和所述頂點(diǎn)31之間，拱3示出兩個(gè) 傾斜區(qū)域32和32 *，所述傾斜區(qū)域從腳部點(diǎn)向頂點(diǎn)穩(wěn)定地升高。在這些傾斜區(qū)域32和32 *的每一個(gè)中，形成兩個(gè)波40。這些波40中的每一個(gè)，在相對(duì)于表面21來(lái)考慮時(shí)，具有相 互交替的兩個(gè)波峰41和兩個(gè)波谷42。對(duì)于墊片層2的表面22也是如此。當(dāng)對(duì)波峰和波谷 進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，必須考慮下述因素在給出拱3的單個(gè)頂點(diǎn)31的情況下，腳部點(diǎn)30和30 *以 及頂點(diǎn)31都不包括在內(nèi)。這樣，傾斜區(qū)域32和32 *中的每一個(gè)包括朝著上高度面N2的兩 個(gè)振蕩以及朝著下高度面W的兩個(gè)振蕩。圖5示出拱3的整體弓形走向。如果通過(guò)構(gòu)造一包絡(luò)線(Hl)將波峰41的各頂點(diǎn) 相互連接，從而將點(diǎn)Si、S2、S3、S4和S5連接，那么得到的曲線對(duì)應(yīng)于圓弧的一個(gè)片段。如 果將波谷42的極值點(diǎn)M1-M4相互連接起來(lái)得到包絡(luò)線(H2)，情況也就是這樣。從而帶有弓 形走向的宏觀結(jié)構(gòu)(拱3)由微小結(jié)構(gòu)(波形結(jié)構(gòu))疊加，其中數(shù)個(gè)波40的寬度和高度小 于墊片層2中的拱的寬度和高度。圖6示出拱3中的波形結(jié)構(gòu)4的外形。如同從該圖中能夠看到的，所述拱中的波 形結(jié)構(gòu)的波的結(jié)構(gòu)寬度是相當(dāng)恒定的。所述結(jié)構(gòu)寬度限定為相鄰波峰41之間的距離。所 述寬度在正交線之間進(jìn)行測(cè)量，所述正交線與頂點(diǎn)Si至S5相交，并且相對(duì)于高度面m和 N2以及墊片層2的墊片平面E正交地延伸。一方面的距離bl和b4以及另一方面的距離b2 和b3分別是基本上相同的。在各傾斜區(qū)域32和32 *中，波形結(jié)構(gòu)導(dǎo)致數(shù)個(gè)臺(tái)階，所述臺(tái)階 朝著頂點(diǎn)31連續(xù)地上升。然而所述臺(tái)階之間的高度差(Ahl、Ah2、...)在朝著頂點(diǎn)的方 向上不增加而是減小。波頂點(diǎn)Sl和相鄰波頂點(diǎn)S2之間的高度差A(yù)hl明顯地大于波頂點(diǎn) S2和相鄰波頂點(diǎn)S3之間的高度差A(yù)h2。臺(tái)階的結(jié)構(gòu)寬度和高度能夠根據(jù)相應(yīng)的情況進(jìn)行 調(diào)整。圖3、圖4和圖5之間的這些值存在輕微的差別。拱3中的波形結(jié)構(gòu)4的其它有利特性在圖7中是明顯的。在拱3的區(qū)域內(nèi)，將中 心線ML施加至墊片層2，中心線ML示出墊片層材料的一半高度(d/2)(相對(duì)于墊片層2的 局部厚度)。所述材料厚度及其一半是在與墊片平面E正交的方向上確定的。從而，在波 形結(jié)構(gòu)4的區(qū)域內(nèi)，中心線ML順著墊片層2的走向。在圖中還示出兩條其它的線——稱(chēng)為 聯(lián)接線Vl和V2。這些聯(lián)接線分別由各個(gè)直線段VII、V12、...和V21、V22、...構(gòu)成。這 些虛擬的線部分分別將第一表面21或第二表面22上的波谷42的極小點(diǎn)Mll聯(lián)接至M14， 以及將M21聯(lián)接至M25。如同從圖7中可以看清楚的是，中心線ML不與聯(lián)接線Vl和V2相 交。這是因?yàn)橄率鲈蛩霾ㄐ谓Y(jié)構(gòu)如前所述僅僅具有一個(gè)小的幅值。它僅僅是拱內(nèi)的 微小結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的是，該微小結(jié)構(gòu)在所述拱的整個(gè)寬度上連續(xù)地形成。從而，它不僅沿著傾 斜區(qū)域32和32 *延伸，而且在拱3的頂點(diǎn)31處連續(xù)，并且其端部處在拱3的相應(yīng)腳部點(diǎn)30 和30*處。對(duì)于波峰和波谷的計(jì)數(shù)有一個(gè)例外，即對(duì)于在所述拱的凸起側(cè)帶有恰好兩個(gè)頂點(diǎn) 31、31 *的拱——在所述兩個(gè)頂點(diǎn)之間恰好形成一個(gè)波谷422 (其不是寬的平緩部)。圖8 示出在此例外情況下對(duì)波峰和波谷進(jìn)行計(jì)數(shù)的方式。與通常一樣，考慮傾斜區(qū)域32的波峰411和412。在此情況下，波峰412對(duì)應(yīng)于拱的頂點(diǎn)31。盡管此種傾斜區(qū)域32僅包含一個(gè) 波谷421，對(duì)稱(chēng)地位于頂點(diǎn)31和31 *之間的波谷422也被算作傾斜區(qū)域32、32 *的波谷。從 而計(jì)數(shù)兩次。在本發(fā)明的環(huán)境下，平緩部的寬度是波峰41的寬度bb的至少兩倍(在相同 的剖面處，從腳部點(diǎn)至相鄰波谷的腳部點(diǎn)測(cè)量)。如果bb和bb * (即兩個(gè)上升斜坡上的波 峰的寬度)不相同的，那么考慮其平均值。盡管對(duì)于在相同剖面處的波峰和波谷來(lái)說(shuō)波峰 的寬度bb或波谷的寬度bt通常分別在15%和20%之間變化，但是在一些情況下在拱的中 間處具有較寬的變化是有利地，例如，為了調(diào)節(jié)拱的硬度或其它宏觀特性。此外，在某些情 況下，在待密封部分中流體承載構(gòu)件(例如水套)的位置在拱的中間處需要距離bt稍微小 于距離bb的200%，但是不允許設(shè)置另外的波形。需要再次強(qiáng)調(diào)的是，該限定不能應(yīng)用于在 拱3的凸起側(cè)上帶有多于兩個(gè)或少于(more or less than)兩個(gè)頂點(diǎn)的情況。這也不適用 在恰好兩個(gè)頂點(diǎn)31、31 *之間帶有平緩部(從而對(duì)于其它波峰和波谷，距離為bb的200%或 更大)的情況。圖9示出根據(jù)本發(fā)明的金屬平面墊片的另一實(shí)施例在拱3的區(qū)域內(nèi)的局部剖視 圖。與前面的附圖不同，此處的拱3形成為半個(gè)突緣。這樣，拱3從腳部點(diǎn)30朝著頂點(diǎn)31 上升，后面接著墊片層2的平坦區(qū)域。只有一個(gè)帶有位于高度面m和N2之間的波形結(jié)構(gòu) 4的傾斜區(qū)域32。該波形結(jié)構(gòu)構(gòu)成兩個(gè)波40，每個(gè)波帶有波峰和波谷。圖10示出波形結(jié)構(gòu)的示例，該波形結(jié)構(gòu)超出拱30、30*的腳部，并且到達(dá)墊片層2 的平坦區(qū)域。這仍然在本發(fā)明的范圍之內(nèi)——如果傾斜區(qū)域32、32*帶有如前所述的波形 結(jié)構(gòu)4。圖11示出帶有波形結(jié)構(gòu)4的拱3，拱3基本上對(duì)應(yīng)于圖4和7的拱。在此，拱與突 緣6組合，突緣6相鄰于拱3延伸并且也以同心和封閉的方式環(huán)繞燃燒氣體開(kāi)口 5。突緣6 能夠位于拱3和燃燒氣體開(kāi)口 5之間或者遠(yuǎn)離后者。由于拱3與突緣6相比具有更大的高 度，在已安裝狀態(tài)下，拱處于主負(fù)載連接，并且承受大部分壓力。優(yōu)選的是，帶有波形結(jié)構(gòu)4 的拱3以下述方式設(shè)計(jì)在受壓狀態(tài)下，所有的波峰頂靠待密封的對(duì)置表面，使得它們中的 每一個(gè)與待密封表面形成密封線。為了制圖的方便，下面的圖12至31以及圖34至37僅以一條線(而不是一個(gè)區(qū) 域)來(lái)示出墊片層2。各密封構(gòu)件之間的距離僅僅是示意性的，而不表示任何刻度，特別是 不表示所述距離之間的彼此比例。圖12至15是燃燒氣體開(kāi)口 5和金屬平面墊片1的邊緣 之間的局部剖視圖。燃燒氣體開(kāi)口在各例子中由帶有波形結(jié)構(gòu)4的拱3環(huán)繞。在根據(jù)圖12 的墊片中，拱3之后接著平坦區(qū)段7，平坦區(qū)段7之后又接著半突緣60，其中半突緣60沿著 與拱3相同的方向凸出，并高于平坦區(qū)段。該半突緣大體上沿著墊片的外邊緣延伸或者環(huán) 繞開(kāi)口 5之外的開(kāi)口。它從來(lái)不與拱3同心地延伸。與圖12相反，圖13中的拱沒(méi)有連續(xù) 地疊加在帶有波形結(jié)構(gòu)的拱的整個(gè)寬度上，但是示出在頂點(diǎn)31、3廣之間的處在拱的中部 中的平緩部34。圖中沒(méi)有示出的一個(gè)替代實(shí)施例在頂點(diǎn)的高度上提供平緩部，從而其形成 頂部平緩部。下面的墊片的區(qū)別在于墊片外邊緣(其在圖的右手側(cè)示出)的設(shè)計(jì)。圖12和13 中的直線區(qū)段7在圖14中由突緣6替代，突緣6指向與拱3相反的方向。盡管圖14中突 緣的橫截面為梯形，但是圖15中的突緣6示出帶有弓形橫截面的倒圓突緣，此外，圖15中 的突緣6指向與拱3相同的方向。如同已經(jīng)提及的，所述距離不是成比例的。結(jié)果，構(gòu)件3和6非常接近，而構(gòu)件6和60之間的距離是構(gòu)件3和6之間距離的數(shù)倍。圖16示出圖2中排氣歧管墊片的兩個(gè)燃燒氣體開(kāi)口 5、5+之間的區(qū)域處的剖視圖。 兩個(gè)燃燒氣體開(kāi)口 5、5+各自由帶有波形結(jié)構(gòu)的拱3、3+環(huán)繞。在兩個(gè)拱之間設(shè)有平坦區(qū)段 7。在此種墊片中，如同也能夠從圖2看到的那樣，在腹板區(qū)域中可以得到足夠的空間，使得 兩個(gè)拱能夠獨(dú)立得延伸穿過(guò)所述腹板區(qū)域。在圖17中示出燃燒氣體開(kāi)口 5和墊片邊緣之間的區(qū)段的另一示例。與圖12的墊 片相比，在此處半突緣60由帶有波形結(jié)構(gòu)的拱3代替。拱3僅僅具有一個(gè)帶有波形結(jié)構(gòu)4 的上升斜坡32，因此在其基本形狀上對(duì)應(yīng)于半突緣。圖18至26示出燃燒氣體開(kāi)口 5和墊片邊緣之間的區(qū)域內(nèi)的雙層金屬平面墊片的 剖視圖的示例。根據(jù)圖18的墊片中的下墊片層基本上對(duì)應(yīng)于圖12的單層式墊片層。與下 墊片層相伴的是另一墊片層2’，墊片層2’在燃燒氣體開(kāi)口 5的周?chē)境鐾耆教沟膮^(qū)段 7’。僅僅在墊片邊緣的區(qū)域內(nèi)設(shè)置半突緣60’，半突緣60’與墊片層2的半突緣60鏡像對(duì) 稱(chēng)。圖19中的墊片是圖18的墊片的鏡像對(duì)稱(chēng)變例。在氣缸蓋墊片的情況下，帶有拱3的 墊片層可以定向成朝發(fā)動(dòng)機(jī)缸體或者與氣缸蓋反向。圖20和21示出兩個(gè)雙層金屬平面墊片，其中第一墊片層2中的拱3面朝著第二 墊片層中的拱3’。兩個(gè)拱都具有波形結(jié)構(gòu)4。在圖20中，拱3、3’的頂點(diǎn)彼此背離，而在圖 21中，它們指向彼此。圖22的上墊片層基本上對(duì)應(yīng)于根據(jù)圖13的所述墊片的墊片層，但是具有相反的 方向。附加地，存在第二墊片層2’，其在邊緣區(qū)中設(shè)計(jì)為與第一層鏡像對(duì)稱(chēng)。在拱3的區(qū)域 內(nèi)，具有平坦區(qū)段V (其是對(duì)具有波峰和波谷的拱3的有利支撐)。在根據(jù)圖23的墊片中，上墊片層對(duì)應(yīng)于圖22的相應(yīng)墊片層的倒置，下墊片層2’ 對(duì)應(yīng)于圖21的下墊片層的倒置。圖24至26示出金屬墊片層，其中，第一墊片層2的拱3朝著第二墊片層2’中的 突緣6’。在所有三種情況下，拱3的頂點(diǎn)指向突緣6’的頂點(diǎn)。在根據(jù)圖24和25的墊片 中，使用帶有梯形橫截面的突緣6 ’，而圖26中的突緣6 ’利用弧形橫截面進(jìn)行倒圓。在根據(jù) 圖25的墊片中，在各墊片層中設(shè)置另外的密封構(gòu)件。在第一墊片層2中，拱3后面跟著帶 有梯形橫截面的突緣6。與突緣6相對(duì)的是拱3’，其頂點(diǎn)指向突緣6的頂點(diǎn)。圖27和28示出根據(jù)本發(fā)明的金屬平面墊片的三層金屬平面墊片的示例。根據(jù)圖 27的兩個(gè)其它墊片層大體上對(duì)應(yīng)于圖26的墊片層，但是以相反的方向設(shè)置。另外的墊片 層2”(其主要是平坦的)設(shè)置在這些墊片層之間。在外層2、2’中拱3與突緣6’之間，僅 僅相鄰于平坦區(qū)段7”處，在墊片層2”中存在曲拐61”。曲拐61”提供較高拱3和較小突緣 6’的對(duì)稱(chēng)效果。根據(jù)圖28的墊片的兩個(gè)外墊片層彼此鏡像對(duì)稱(chēng)，并且各自包括拱3(或3’ )作為 其用于燃燒氣體開(kāi)口的密封構(gòu)件。在這些墊片層之間，層壓另外的墊片層2”~其是完全 平坦的。圖29至31示出雙層金屬平面墊片的示例，其中所述兩個(gè)墊片層中的一個(gè)短于另 外一個(gè)。此種縮短的墊片層通常稱(chēng)為“薄墊片(shim)”。采用此種薄墊片，密封構(gòu)件最經(jīng)常 地位于主負(fù)載連接中。縮短的墊片層可以由環(huán)組成，僅僅所述環(huán)環(huán)繞燃燒氣體開(kāi)口 5。環(huán) 繞燃燒氣體開(kāi)口 5的所述環(huán)可以彼此連接，從而得到眼睛狀的縮短墊片層。在所有三種情況下燃燒氣體開(kāi)口 5由帶有波形結(jié)構(gòu)的拱3和弓形突緣6’環(huán)繞，且在對(duì)置的墊片層中兩種 構(gòu)件彼此面對(duì)。盡管圖29和30的實(shí)施例中突緣6’和拱3彼此指向背離的方向，但是在圖 31中，它們彼此指向?qū)Ψ剑瑥亩鼈兊陌紓?cè)位于墊片的外側(cè)上。在根據(jù)圖29和31的墊片 中，容納突緣6’的墊片層2’是縮短墊片層。在圖30的情況下，帶有拱3的墊片層2是縮 短的。在各墊片的背面(朝著墊片的外邊緣)圖29和圖30的墊片進(jìn)一步分別示出波形結(jié) 構(gòu)8、8’、80和80’。這些波形結(jié)構(gòu)8、8’、80和80’主要用于有意地加厚墊片區(qū)域?，F(xiàn)在給出一些帶有波形結(jié)構(gòu)的拱的示例尺寸。下面的表中的標(biāo)號(hào)在圖32中給出。 該圖是與圖4至7相似的，并且不需要作進(jìn)一步說(shuō)明。還返回到在圖6和7的情況下所作 的說(shuō)明。所述值是指氣缸蓋墊片，其中帶有波形結(jié)構(gòu)的拱用作燃燒氣體開(kāi)口的唯一密封構(gòu) 件。所述表分成用于乘用車(chē)(PC)和多用途車(chē)(UV)的發(fā)動(dòng)機(jī)的值。對(duì)于兩種發(fā)動(dòng)機(jī)，給出 一般使用區(qū)域和優(yōu)選區(qū)域。在設(shè)計(jì)用于其它應(yīng)用場(chǎng)合的本發(fā)明墊片時(shí)，也能夠考慮使用所 述值。表 權(quán)利要求
金屬平面墊片(1)，其帶有至少一個(gè)金屬墊片層(2)，所述金屬墊片層通常是平坦的并具有第一和第二表面(21、22)，其中所述墊片的一個(gè)平面(E)居中貫穿于墊片層的橫截面，且在所述墊片層(2)中形成拱(3)，所述拱(3)在墊片層(2)的所述第一表面(21)上突起，并且所述拱的長(zhǎng)度(L)大于其寬度(B)，其中所述拱(3)具有由虛擬高度給出的第一高度面(N1)和由另一虛擬高度給出的第二高度面(N2)，所述第一高度面平行于所述墊片的平面(E)，并經(jīng)過(guò)所述墊片層(2)的第一表面(21)上的所述拱(3)的腳部(30)，所述第二高度面延伸經(jīng)過(guò)所述拱(3)的最高點(diǎn)(31)，并且也平行于所述墊片層(2)的平面(E)，其中所述拱具有在所述兩個(gè)高度面(N1、N2)之間上升的傾斜區(qū)域(32)，其特征在于，所述傾斜區(qū)域(32)帶有波形結(jié)構(gòu)(4)，使得其包括至少兩個(gè)位于所述兩個(gè)高度面(N1、N2)之間的方向上的波(40)，每個(gè)波具有波峰(41)和波谷(42)。
2.按照權(quán)利要求1的金屬平面墊片，其特征在于，所述拱圍繞墊片層(2)中的貫穿開(kāi)口(5、105)至少以區(qū)段形式延伸，優(yōu)選地以封閉圓 形方式延伸。
3.按照權(quán)利要求1或2的金屬平面墊片，其特征在于，所述拱⑶選自a)完整突緣，其帶有所述突緣的兩個(gè)腳部(30、30*)、在所述突緣的兩個(gè)腳部(30、30 *)之間上升的兩個(gè)傾斜區(qū)域(32、32*)、以及所述突緣的峰(31)；或者b)半突緣，其具有所述突緣的僅僅一個(gè)腳部(30)以及僅僅一個(gè)傾斜區(qū)域(32)。
4.按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的金屬平面墊片，其特征在于，所述傾斜區(qū)域(32、32*)從所述第一高度面(Ni)穩(wěn)定地升高至所述第二高度面(N2)， 其中將所述波峰(41)的頂點(diǎn)(Si、S2、...)和/或波峰(42)的極小點(diǎn)(Ml、M2、...)連接 起來(lái)的包絡(luò)曲線(H1、H2)優(yōu)選地是圓形或橢圓形。
5.按照權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的金屬平面墊片，其特征在于，兩個(gè)相鄰波峰(41)的頂點(diǎn)(Si、S2、...)突出超過(guò)所述第一高度面(Ni)的高度(hi、 h2、...)的差(Ahl、Ah2、...)沿著所述拱的所述頂點(diǎn)(31)的方向減小。
6.按照權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的金屬平面墊片，其特征在于，所述波峰(41)和波谷(42)在所述拱(3)的寬度方向截面上具有正弦走向或者各自具 有梯形橫截面輪廓。
7.按照權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的金屬平面墊片，其特征在于，在所述波形結(jié)構(gòu)(4)的區(qū)域內(nèi)，所述墊片層(2)在所述波峰(41)和波谷(42)之間的 側(cè)翼區(qū)域(43)內(nèi)的厚度相對(duì)于所述墊片層(2)在所述波峰(41)或波谷(42)的區(qū)域內(nèi)的 厚度減小，特別地減小5%至40%，優(yōu)選地減小10至30%。
8.按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的金屬平面墊片，其特征在于，所述波形結(jié)構(gòu)(4)沿著所述拱(3)的整個(gè)寬度(B)和/或其整個(gè)長(zhǎng)度(L)延伸。
9.按照權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的金屬平面墊片，其特征在于，所述波形結(jié)構(gòu)(4)不沿著所述拱(3)的整個(gè)寬度(B)延伸，特別地在包含所述波形結(jié) 構(gòu)(4)的兩個(gè)傾斜區(qū)域(32,32 *)之間帶有平緩部(34)。
10.按照權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)的金屬平面墊片，其特征在于，所述拱整體上呈現(xiàn)弓形或梯形截面輪廓。
11.按照權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)的金屬平面墊片，其特征在于，所述拱(3)內(nèi)的波形結(jié)構(gòu)(4)以下述方式形成，即在寬度方向截面中在一半的材料厚 度處經(jīng)過(guò)所述拱(3)的中心線(ML)不與相同截面中的任何下述線相交第一聯(lián)接線(VI)，其由將所述墊片層(2)的第一表面(21)上的相鄰波谷(42)的極小 點(diǎn)(M11、M12、...)彼此聯(lián)接的直線段(V11、V12、...)構(gòu)成；以及第二聯(lián)接線(V2)，其由將所述墊片層(2)的第二表面(21)上的相鄰波谷(42)的極小 點(diǎn)(M21、M22、...)彼此聯(lián)接的直線段(V21、V22、...)構(gòu)成。
12.按照權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)的金屬平面墊片，其特征在于，所述側(cè)翼區(qū)域(43)中的維氏硬度比所述墊片層(2)的平坦區(qū)域(7)中的維氏硬度高 至少10%，優(yōu)選地高至少15%。
13.按照權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)的金屬平面墊片，其特征在于，在所述波形結(jié)構(gòu)的側(cè)翼區(qū)域(43)中存在顆粒增強(qiáng)，其中優(yōu)選地所述顆粒結(jié)構(gòu)在峰區(qū) 域中未被改變，但是靠近表面的10%的材料厚度除外。
14.按照權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)的金屬平面墊片，其特征在于，所述拱(3)是環(huán)繞所述貫穿開(kāi)口(5、105)的唯一密封構(gòu)件。
15.按照權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)的金屬平面墊片，其特征在于，除所述拱(3)之外，提供另外的密封構(gòu)件來(lái)密封所述貫穿開(kāi)口(5、105)，特別地所述另 外的密封構(gòu)件是環(huán)繞所述貫穿開(kāi)口(5、105)的突緣的形式。
16.按照權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)的金屬平面墊片，其特征在于，所述金屬平面墊片包括至少兩個(gè)墊片層(2、2’)，所述至少兩個(gè)墊片層(2、2’ )中的至 少一個(gè)包括帶有波形結(jié)構(gòu)(4)的拱(3)。
17.按照權(quán)利要求16的金屬平面墊片，其特征在于，在另外的墊片層(2’ )中，下述構(gòu)件中的一個(gè)面朝所述帶有波形結(jié)構(gòu)(4)的拱(3)帶有波形結(jié)構(gòu)(4’ )的拱(3’)，特別地與所述第一墊片層(2)中的拱(3)鏡像對(duì)稱(chēng)地 設(shè)置的拱(3’ )突緣(6’ )或半突緣，特別地，與所述第一墊片層中的拱(3)基本上鏡像對(duì)稱(chēng)地定向的 突緣(6’)或半突緣；所述另外的墊片層(2’ )的平坦區(qū)段(7’)。
18.按照權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)的金屬平面墊片，其特征在于，所述平坦墊片是氣缸蓋墊片、高壓墊片或承載排氣的墊片，特別地，排氣歧管墊片或處 在排氣處理或排氣加工區(qū)域中的墊片。
19.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的金屬墊片用于在氣缸蓋(ZK)和帶有襯套的發(fā)動(dòng)機(jī) 缸體(MB)之間進(jìn)行密封的用途，其特征在于，所述拱(3)橋接所述發(fā)動(dòng)機(jī)缸體(MB)和所述襯套(LB)之間的間隙(S)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬平面墊片(1)，其帶有至少一個(gè)金屬墊片層(2)，金屬墊片層通常是平坦的并具有第一和第二表面(21、22)，其中墊片的一個(gè)平面(E)居中貫穿于墊片層的橫截面，其中在墊片層(2)中形成拱(3)，所述拱(3)在墊片層(2)的第一表面(21)上突出，并且拱的長(zhǎng)度(L)大于其寬度(B)，其中拱(3)具有由虛擬高度給出的第一高度面(N1)和由另一虛擬高度給出的第二高度面(N2)，第一高度面平行于墊片平面(E)延伸，經(jīng)過(guò)墊片層(2)的第一表面(21)上的拱(3)的腳部(30)，第二高度面延伸經(jīng)過(guò)拱(3)的最高點(diǎn)(31)，并且也平行于墊片層(2)的墊片平面(E)，其中拱具有在兩個(gè)高度面(N1、N2)之間上升的傾斜區(qū)域(32)。傾斜區(qū)域(32)帶有波形結(jié)構(gòu)(4)，從而其包括至少兩個(gè)波(40)，每個(gè)波具有波峰(41)和波谷(42)。
文檔編號(hào)F16J15/08GK101939527SQ200980104274
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2009年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月6日
發(fā)明者G·埃格洛夫, J·施奈德, K·霍厄 申請(qǐng)人:萊茵茲密封墊有限公司