垫圈
阅读：891发布：2020-05-11
专利汇可以提供垫圈专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种由简单结构能够获得稳定 密封性 能的 垫圈 (10)。垫圈(10)在 树脂 制 气缸 盖罩(1)的垫圈槽(3)的槽底面(4)以及与该槽底面(4)相向的气缸盖(2)的座面(7)之间被压缩，并对两个部件(1，2)之间进行密封。垫圈(10)在压缩方向(F1)的上端部上，设置了构成朝向其顶部(12)前端变细的山脊形状的密封部(11)，在该密封部(11)上，夹持该顶部(12)的空气侧(F2)的第1侧面(14)比油侧(F3)第2侧面(15)向外方张出。，下面是垫圈专利的具体信息内容。
1.一种垫圈，其在形成在第一部件上的垫圈槽的槽底面和与该槽底面相对的第二部件的座面之间被压缩并对两个部件之间进行密封，其特征在于：
该垫圈的总宽度(D0)比垫圈槽的总宽短，总高(H0)比垫圈槽的总高大，在临时组装状态下，能够确保垫圈槽的两个侧面和该垫圈的侧面之间具有规定间隙(ΔS)；
在压缩方向的一端上，设置了构成朝向其顶部前端变细的山脊形状的密封部，在该密封部上，夹持该顶部的一侧的第一侧面比另侧的第二侧面向外方张出；
上述顶部相对于垫圈槽的宽度方向中央，向第二侧面偏置；
在上述顶部附近，相对于上密封中央线，第一侧面形成的角度(θ1)比第二侧面形成的角度(θ2)大。
2.如权利要求1所述的垫圈，其特征在于，所述密封部分别设置在压缩方向的两端上。
3.一种垫圈，其在形成在第一部件上的垫圈槽的槽底面和与该槽底面相对的第二部件的座面之间被压缩并对两个部件之间进行密封，其特征在于：
该垫圈的总宽度(D0)比垫圈槽的总宽短，总高(H0)比垫圈槽的总高大，在临时组装状态下，能够确保垫圈槽的两个侧面和该垫圈的侧面之间具有规定间隙(ΔS)；
在压缩方向的一端上，设置了构成朝向其顶部前端变细的山脊形状的密封部，在该密封部上，夹持该顶部的一侧的第一侧面比另侧的第二侧面向外方张出；
上述顶部相对于垫圈槽的宽度方向中央，向第二侧面偏置；
在上述顶部附近，相对于上密封中央线，第一侧面形成的角度(θ1)比第二侧面形成的角度(θ2)大；
该密封部在压缩时在与压缩方向正交的宽度方向上朝向规定方向倾斜地变形，该规定方向的垫圈侧面设定得与垫圈槽的侧面接触。
垫圈
技术领域
[0001] 本发明涉及一种改良的密封两个部件之间的垫圈。
背景技术
[0002] 安装在形成在发动机的气缸盖罩和气缸盖这两个部件之一上的垫圈槽内、并对两个部件之间进行密封的垫圈，一直以来被广泛使用。而且如专利文献1-3记载的那样，在具有垫圈槽的部件例如由合成树脂那样的刚性较低的材料制造时，相对于垫圈槽的宽度，减少初期阶段(压缩前)的垫圈宽度，确保垫圈槽的侧面和垫圈槽侧面之间的间隙，将垫圈的反弹力(反発力)控制得变小，所谓的低反弹型垫圈，近些年来被广泛使用。
[0003] 在这种低反应型垫圈中，为了防止压曲和摆动，在所述专利文献1和2中，在垫圈的侧面设置了向侧方张出的环状突起部。而且在专利文献3中，为了提高安装安全性和装配性，在将垫圈插入设置在垫圈槽内后的压缩前状态下，使在垫圈的一个侧面上形成的直线部与垫圈槽的侧面接触。
[0004] 专利文献1特开2003-269613号公报
[0005] 专利文献2特开2004-204941号公报
[0006] 专利文献3特开2002-340190号公报
[0007] 如果所述那样的低反应型垫圈是在宽度方向上左右对称形状，则在被压缩时，一旦垫圈在宽度方向上沿任一方向无意中弯曲压曲，则可能垫圈溢出或面压的平衡崩溃，导致密封性下降。为了防止这种压曲，如果设置了专利文献1或2所涉及的那样的环状突起部，则垫圈的反弹力增大，担心损害所希望的低反弹性。而且在垫圈插入时，由环状突起部和垫圈槽的侧面的滑动阻力，容易产生扭曲。
[0008] 如专利文献3所涉及的那样，使压缩前垫圈的一个侧面与垫圈槽的侧面接触的垫圈中，为了不损害组装作业和插入性地接触，要求高的尺寸精度，同时为了确保在垫圈压缩方向上接触部分的长度，垫圈槽深度(垫圈高度)必须具有多余部分，因而担心导致垫圈大型化。
发明内容
[0009] 鉴于所述问题，本发明的目的在于提供一种结构简单且能够获得所希望的、稳定的密封性能的新型垫圈。
[0010] 一种在形成在第一部件上的垫圈槽的槽底面和与该槽底面相对的第二部件的座面之间被压缩并对两个部件之间进行密封的垫圈，其特征在于，在压缩方向的一端上，设置了构成朝向其顶部前端变细的山脊形状的密封部，在该密封部上，夹持该顶部的一侧的第一侧面比另一侧的第二侧面向外方张出。换句话说，该密封部在压缩时在与压缩方向正交的宽度方向上朝向规定方向倾斜地变形，该规定方向的垫圈侧面设定得与垫圈槽的侧面接触。
[0012] 图1是显示对本发明第1实施例的垫圈临时组装状态的剖视图；
[0013] 图2是显示对所述第1实施例的垫圈进行压缩变形状态的剖视图；
[0014] 图3是由单体显示本发明第2实施例的垫圈的剖视图；
[0015] 图4是由单体显示本发明第3实施例的垫圈的剖视图；
[0016] 图5是显示本发明垫圈的形状示例的剖视图；
[0017] 图6是显示同一个垫圈形状示例的剖视图；
[0018] 图7是显示同一个垫圈形状示例的剖视图；
[0019] 图8是显示同一个垫圈形状示例的剖视图；
[0020] 图9是显示同一个垫圈形状示例的剖视图；
[0021] 图10是显示同一个垫圈形状示例的剖视图；
[0022] 图11是显示同一个垫圈形状示例的剖视图；
[0023] 图12是显示图11的垫圈的轴侧视图；
[0024] 图13是显示本发明垫圈的形状示例的剖视图；
[0025] 图14是显示同一个垫圈形状示例的剖视图；
[0026] 图15是显示本发明垫圈槽的多种形状示例的剖视图。
具体实施方式
[0027] 下文将参考附图，对本发明的优选实施例进行介绍。图1和2显示本发明第1实施例的垫圈10。该垫圈10由弹性体即丙稀酸橡胶等的合成橡胶形成，具有环绕整个周向地对气缸盖罩1和气缸盖2的周缘彼此进行密封的环状形状，气缸盖罩1和气缸盖2是构成组成机动车用发动机油密封空间的外壳的一部分的两个部件。气缸盖罩1由刚性比金属低的合成树脂制造，在与气缸盖2相对的下面上形成了垫圈10能够插入安装的垫圈槽3。垫圈槽3具有由槽底面4和一对槽侧面5、6组成的沟槽形状。气缸盖2由铝合金那样的金属材料铸造而成。在将垫圈10安装在垫圈槽3内的状态下，通过使气缸盖罩1和气缸盖2沿压缩方向F1相互接近地固定，如图2中实线所示，垫圈10在槽底面4和与槽底面4相对的气缸盖2的座面7之间沿压缩方向F1被压缩地弹性变形，通过至少在槽底面4和座面7上压接密着，缸盖罩1和气缸盖2的间隙被密封。而且，在确保树脂制造的气缸盖罩1相对于气缸盖2空隙状态下被固定，成为所谓的浮动或半浮动结构。
[0028] 图1显示将压缩前自然长度状态下的垫圈10插入设置在垫圈槽3后的临时组装状态下的断面形状。图中，F3是发动机油被密封的发动机外壳内部侧即油侧，F2是发动机外方的空气侧。除了图1和2之外，适合地参考图3，下文将对垫圈10的特征形状进行详细介绍。
[0029] 垫圈10构成得以压缩方向F1为长度方向，而且在图1的左右方向即宽度方向上为左右非对称形状，总宽度D0(图3)比垫圈槽3的总宽短，总高H0(图3)比垫圈槽3的总高大，在所述临时组装状态下，能够确保垫圈槽3的两个侧面5、6和垫圈10的侧面16、17之间规定间隙ΔS，是低反弹型垫圈。
[0030] 在垫圈10的上端部上设置了与槽底面4密接的1个上密封部11，该上密封部11具有朝向构成上端棱线的顶部12前端变细的山脊形状。上密封部11具有夹持着顶部12的第一侧面14比第二侧面15更向外方张出的非左右对称形状。第一侧面14是上密封部11中比顶部12更靠空气侧F2的侧面，第二侧面15是比顶部12更靠油侧F3的侧面。也就是上密封部11具有下述形状，即相对于通过顶部12并与压缩方向F1平行的上密封中央线(面)13，相对于顶部12而靠空气侧F2的部分(14)与靠油侧F3的部分(15)相比，材料量多且厚壁化。
[0031] 更详细地说，在顶部12附近，相对于上密封中央线13，空气侧F2的第一侧面14所组成的角度θ1(参考图3)设定得比油侧F3的第二侧面15所组成的角度θ2(参考图3)大。从而在图1的临时组装状态下，第一侧面14相对于槽底面4缓缓地倾斜，与槽底面4的间隙比较小，另一方面，第二侧面15相对于槽底面4以陡峭角度升高，与槽底面4的间隙比较大。
[0032] 而且顶部12实际上是以规定曲率弯曲的弯曲形状或倒角形状，而且所述第一侧面14和第二侧面15由倾斜面或以适合曲率半径弯曲的弯曲面或使两者组合而构成。从而，所述角度θ1、θ2相当于所述第一侧面14和第二侧面15或它们的切线与密封中央线13所组成的角度。
[0033] 此外在临时组装状态下，顶部12相对于垫圈槽3宽度方向的中央线(面)L0以及垫圈10宽度方向的中央线(面)L1(参考图3)，偏靠油侧F3也就是第2侧面15规定数量ΔD1、ΔD2(参考图3)偏心偏置。换句话说，为了将顶部12装配在向从槽宽度方向中央线L0靠内周的油侧F3偏心的位置上，设定垫圈10的周向尺寸。
[0034] 在垫圈10的下端部上，设置了与座面7密接的1个下密封部21，该下密封部21也和上密封部11相同，具有夹持着下顶部22的第一侧面24比第二侧面25更向外方张出的非左右对称形状。第一侧面24是下密封部21中比下顶部22更靠空气侧F2的侧面，第二侧面25是比下顶部22更靠油侧F3的侧面。也就是下密封部21具有下述形状，即相对于通过下顶部22并与压缩方向F1平行的下密封中央线(面)23，相对于下顶部22而靠空气侧F2的部分(24)与靠油侧F3的部分(25)相比，材料量多且厚壁化。更详细地说，在下顶部22附近，相对于下密封中央线23，空气侧F2的第一侧面24所组成的角度θ3(参考图3)设定得比油侧F3的第二侧面25所组成的角度θ4大。从而在图1的临时组装状态下，第二侧面24相对于座面7缓缓地倾斜，与座面7的间隙比较小，另一方面，第二侧面25相对于座面7以陡峭角度升高，与座面7的间隙比较大。而且下顶部22实际上是以规定曲率弯曲的弯曲形状或倒角形状，而且所述第一侧面24和第二侧面25由倾斜面或以适合曲率半径弯曲的弯曲面或使两者组合而构成。从而，所述角度θ3、θ4相当于所述第一侧面24和第二侧面25或它们的切线与下密封中央线23所组成的角度。此外在临时组装状态下，下顶部22相对于垫圈槽3宽度方向的中央线L0以及垫圈中央线L1(参考图3)，偏靠油侧F3也就是偏靠第二侧面25规定数量ΔD3、ΔD4(参考图3)偏心。换句话说，为了将下顶部22装配在向从槽宽度方向中央线L0靠内周的油侧F3偏心的位置上，设定垫圈10的周向尺寸。
[0035] 上下密封部11、21的第一侧面14、24构成垫圈10空气侧F2的垫圈侧面16的一部分。上下密封部11、21的第二侧面15、25构成垫油侧F3的垫圈侧面17的一部分。
[0036] 根据具有这种特征形状的垫圈10，在将气缸盖罩1组装在气缸盖2上时，如果沿压缩方向F1对垫圈10进行压缩，则如图2所示，上下密封部11、21积极地向空气侧F2倾斜地弹性变形，气垫10的空气侧F2的垫圈侧面16优先地积极地与垫圈槽3的空气侧侧面5接触。
[0037] 而且在上密封部11上，第一侧面14在跨过宽度方向中央线L0的宽广范围内与槽底面14密切接触，由此，即使在表面凹凸或夹入鬓毛或军用手套纤维等异物等情形下，也能够确保稳定的密封性。而且如图2所示在空气侧F2，第一侧面14和槽底面4的接触角度α1非常小，由气缸盖罩内外压差(负压)，第1侧面14成为积极地向槽底面4被吸附的形状，由于接触面积增大，提高了自身密封(密封)性。另一方面在油侧F3上，由于第二侧面15和槽底面14保持相对大的角度α2接触，因而，密封面局部高面压化，能够可靠地防止油从油侧F3向空气侧F2的泄漏。即使在下密封部21上，也可以获得与所述上密封部11几乎相同的作用效果。
[0038] 在所述本实施例的垫圈10中，通过在其压缩时，上下密封部11、21成为积极地向规定方向(空气侧)F2倾斜变形的形状，能够降低避免其反弹力和内部应力，确保稳定的密封性。由所述那样降低垫圈的反弹力，遏制树脂制气缸盖罩1侧的刚性，可以实现气缸盖罩1法兰部的薄壁化或轻量化。而且，由于是仅在垫圈10的上下同时上下密封部11、21的一个部位上进行密封的密封结构，能够实现座面7的宽度变窄等密封结构的紧凑化，同时能够提高密封槽周边布置的自由度，能够使其面压输出增大。由于能够如所述那样降低避免内部应力的集中，避免出现垫圈局部过大变形，提高其耐久性可靠性，能够长期确保稳定的密封性能。此外，在图1所示临时组装状态下，由于确保垫圈两个侧面16、17与垫圈槽3的两个侧面5、6的间隙ΔS，向垫圈槽3的插入作业性优良。
[0039] 在下文将要介绍的实施例中，由相同的附图标记表示与所述实施例结构部件实质相同的结构部件，并省略了重复介绍。
[0040] 图3是本发明第2实施例的垫圈10A的剖视图。该第2实施例的垫圈10A在上密封中央线13和下密封中央线23偏置方面与第1实施例不同，其它方面与第1实施例相同。参考图3，对本发明垫圈的特征形状进行更具体地介绍。与上密封部11相关，伴随着由压缩所引起的弹性变形，为了第一侧面14良好地与宽广槽底面4接触，最好第一侧面14是保持适合曲率半径的弯曲面。而且，第一侧面14(或其切线)与上密封中央线13所组成的角度θ1最好大于45°。优选大于60°。第2侧面15所组成的角度θ2最好比θ1的一半还小，例如小于30°。下密封部21相同。
[0041] 图4是显示本发明第3实施例的垫圈10B的剖视图。在该第3实施例中，作为与座面接触的下密封部，在断面大致为直方体形状的垫圈下部30上设置了空气侧F2的第1下密封部31和油侧F3的第2下密封部32。也就是该垫圈10B成为具有一个部位的上密封部11和两个部位的下密封部31、32的上下三点支撑的稳定密封支撑结构。该垫圈下部30相对于宽度方向中央线L0(以及L1)向油侧F3发生大的偏置，也就是油侧F3部位(32)的材料多，且为厚壁化。而且在垫圈下部30上，空气侧F2的侧面33与通过第1下密封部31的顶部沿与压缩方向F1平行的第1下密封中央线23A之间的夹角θ5设定得比油侧F3的侧面34与通过第2下密封部32的顶部沿与压缩方向F1平行的第2下密封中央线23B(参考图10)之间的夹角θ6大。
[0042] 由这种形状，在垫圈下部30上，压缩时向油侧F3倾斜地弹性变形，油侧F3的侧面34与垫圈槽3的侧面6优先地积极地密接。也就是为了在上部优先与空气侧F2的槽侧面
5接触，在下部30，与油侧F3的槽侧面6接触，该垫圈10B设定为所谓的S字型弹性变形。
通过对这种弹性变形时的倾斜压曲方向进行限定，与所述第1和第2实施例相同，由简单的结构，能够使所希望的密封性稳定并确保该密封性。
5接触，在下部30，与油侧F3的槽侧面6接触，该垫圈10B设定为所谓的S字型弹性变形。
通过对这种弹性变形时的倾斜压曲方向进行限定，与所述第1和第2实施例相同，由简单的结构，能够使所希望的密封性稳定并确保该密封性。
[0043] 虽然上文根据具体实施例对本发明进行了介绍，但是本发明并不局限于所述实施例。在不脱离其实质精神范围内，包含各种变形及变更。
[0044] 例如象图5所示垫圈10C那样，上、下密封部11、21的油侧F3的第二侧面15C、25C成为向内侧凸的弯曲面。
[0045] 在图6～8所示垫圈10D～10F中，主要以相对于垫圈压缩时的弹性变形(规定方向的歪斜)而保持稳定以及防止临时组装状态下的垫圈脱离为目的，在压缩前的临时组装状态下，垫圈高度方向的中央部构成得与垫圈槽3的两侧面5、6实质上无间隙地相对接触。详细地说，在图6所示垫圈10D中，在油侧F3的侧面上设置了为了与垫圈槽3的侧面6接触而向油侧F3张出的突条部40。该突条部40成为沿着垫圈整个周长延伸的带状。在图7所示的垫圈10E中设定得在临时组装状态下，两个垫圈侧面16E、17E与垫圈槽3的两侧面5、6实质上无间隙地接触。在图8所示垫圈10F中，在油侧F3的侧面17上设置了为了与垫圈槽3的侧面6接触而向油侧F3张出的突起部41，在周向上保持适当间隔地设置了多个该突起部41。
[0046] 图9所示垫圈10G为了提高自身的稳定性，与所述实施例相比，将下侧的下密封部21G的材料数量设定得比上侧的上密封部11G的材料数量多。
[0047] 图10所示垫圈10H与所述第3实施例相同，设置了作为与座面接触的下密封部，在断面大致为直方体形状的垫圈下部30H上设置了空气侧F2的第1下密封部31H和油侧F3的第2下密封部32H。垫圈下部30H相对于宽度方向中心线L0(以及L1)向油侧F3大偏置，也就是油侧F3部位(32H)的材料多，并厚壁化。而且，空气侧F2的侧面33与第1下密封中央线23A之间的夹角θ5设定得比油侧F3的侧面34与第2下密封中央线23B之间的夹角θ6大。
[0048] 在图11～14所示垫圈10I～10K中，以将垫圈向气缸盖罩上安装时或向气缸盖上组装时，确保垫圈密封面的均匀性，保持形状以及提高垫圈安装时的作业性为目的，设置了相对于垫圈槽3的周缘部的安装导向突起。详细地说，在图11和12所示垫圈10I中，在空气侧F2的侧面上，一体地设置了能够与垫圈槽3的外周缘部3A接触的相向的安装导向突起45I。为了从下方侧与垫圈外周缘部3A吻合，图13所示垫圈10J的安装导向突起45J形成为断面大致L字形。在图14所示垫圈10K中，在空气侧F2和油侧F3两个侧面上都设置了安装导向突起45K、45K。
[0049] 图15显示适用于本发明的左右非对称形状的垫圈10的几种良好垫圈槽3的形状示例。在(A)～(C)中，槽底面4为了在宽广范围内与上密封部11的空气侧F2的第一侧面14良好地面接触，使该槽底面4成为对应于所述第一侧面14倾斜或弯曲的倾斜面或弯曲面。在(D)～(F)中，为了与空气侧垫圈侧面16良好地面接触，使垫圈槽3的空气侧F2的侧面5成为朝向上侧且朝向油侧F3倾斜的倾斜面。在(D)～(F)中，为了稳定压缩时垫圈的弹性变形形态(歪斜方向)，使垫圈槽3的两个侧面5和6为非对称形状。特别是在(D)和(F)中，为了不与油侧垫圈侧面17局部强接触(局部接触)，使垫圈槽的油侧F3的侧面6沿着油侧垫圈侧面17倾斜。
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