JP2007525629A

JP2007525629A - 金属ガスケット

Info

Publication number: JP2007525629A
Application number: JP2007500941A
Authority: JP
Inventors: シュミッツ，ジョージ
Original assignee: Federal Mogul LLC
Current assignee: Federal Mogul LLC
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2007-09-06
Also published as: US20050189724A1; EP1740817B1; EP1740817A4; RU2358172C2; EP1740817A2; WO2005081957A3; WO2005081957A2; CA2556707A1; US20110192369A1; RU2006134009A; US8556271B2

Abstract

多層金属ガスケットは、整列した開口部と、開口部を囲んで整列した対向する封止ビードとを備えて形成される少なくとも２つの金属ガスケット層を含む。部分ストッパ層は、ガスケット層の間に挿入され、かつガスケット層のいずれか一方よりも面積が小さい。部分ストッパ層は、開口部から封止ビードを越えて外側に延び、封止ビードの片側のみで層の一方に固定され、かつ反対側では固定されない。

Description

本願は、２００４年２月２６日に出願された米国仮出願番号６０／５４７，９８１の優先権を主張する。

発明の背景
技術分野
この発明は、一般に、多層金属ガスケットに関し、特に、部分ストッパ層によって分離された少なくとも２つの活性ビード層を有する多層金属ガスケットに関する。

関連技術
多層金属ガスケットは、通常、エンジン用途に使用され、シリンダヘッドとエンジンブロックとの間、または排気マニホールドと該ブロックとの間のように、ボルト締めまたはその他の締付け手段によって結合された２つの部材の間にシールを設ける。

各種のガスケット構成が、当該技術において知られており、多様な目的を果たしている。この発明が向けられる特定の用途では、ガスケットは、厚さが最小であり、かつ相当に低い接触圧力の下で効果的に封止し得るか、またはシリンダライナがエンジンブロックの上部封止デッキの上に突き出るようなシリンダヘッドとしての用途のように、封止界面の突起または窪みに合致し得ることが求められる。これらの決して理想的ではない封止状態の下で、このような用途に要求される基準のすべてを満たすシールを構成することは困難である。

たとえば、米国特許第５，５４４，８９９号は、整列した開口部と、開口部を囲んで整列したビードとを備えて形成される１対の機能層を有する多層金属ガスケットを開示している。機能層の間には、部分ストッパ層が、開口部を囲んで配置される。実施例のいくつかでは、ストッパ層が封止ビードの一部にしか延びず、それによってビードは締付け荷重の下で自ら潰れるようになっている。ここで問題となるのは、ビードが完全に潰れてしまうと、少なくともある程度のビードの過剰圧縮と永久歪が生じ、そのためにガスケットの封止性能が低下する可能性があるという点である。少なくとも他の一実施例では、ストッパ層は、ビードの全幅に跨って両側で溶接され、さらに２つの対向するビードの一方と入れ子状になるよう変形される。この実施例のストッパ層は、ビードの両側で溶接されることによって結合しているガスケット層の変形を抑える働きをしていることが分かるであろう。結果として、不自然に作製された機能層が他方の層よりも遥かに大きい荷重で圧縮し、ガスケットの全体的な圧縮強度が増すこととなり、最小のガスケット厚および低い圧縮力での変形が要求されるこれらの用途には恐らく不向きであろう。

米国特許第５，６２８，５１８号は、別種の多層金属ガスケットを開示しており、ここでは、中間層が部分的な層ではなく、全面的な層であることが求められる。これは、数多くのガスケットとしての用途に適している一方で、全面的な中間層がガスケットの全厚を増すため、最小のガスケット厚が求められる用途には適さない可能性がある。

この発明の目的は、既知の先行技術のガスケットの欠点を克服または大幅に抑えて最小限とし、かつ厚さが最小で、低い圧縮力で変形可能な用途に最適なガスケットを提供することである。

発明の概要
この発明の現在好ましい実施例に従って構成された多層金属ガスケットは、少なくとも１組の第１および第２のガスケット層を含み、該ガスケット層は、概ね平面の本体を有し、該ガスケット層の各々に、少なくとも１つの整列した穴と、互いに対向して整列し、かつそれぞれの本体の平面から、該穴を囲んで半径方向外側に間隔をおいて突き出た少なくとも１つの関連する封止ビードとを備えて形成される。ガスケットはさらに、ガスケット層の間に配置され、かつガスケット層のいずれか一方よりも小さい面積を有する部分ストッパ層を含む。ストッパ層は、封止ビード全体に亘って、封止ビードの半径方向内側の位置から、封止ビードの半径方向外側の位置まで延び、かつ封止ビードの片側のみに隣接するガスケット層の少なくとも一方に固定され、封止ビードの反対側では固定されない。

この発明の１つの利点は、封止ビードの圧縮性が比較的優れ、かつ封止ビードの変形が制御される、最小厚さのガスケットを提供することである。

ストッパ層は、封止ビード全体に亘って延びることで、ガスケットのすべての層において、封止ビード全体の圧縮が概ね均等になるという有益な効果をもたらす。さらに、ストッパ層は、封止ビードの片側のみに結合され、かつ反対側では固定されないことで、ストッパ層が結合されているガスケット層上の封止ビードの変形を過度に抑制せず、それによって、封止ビードの変形がさらに均等になる。

この発明のこれらの特徴および利点ならびにその他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面に関連して検討すると、より容易に理解できるであろう。

好ましい実施例の詳細な説明
この発明の第１の現在好ましい実施例に従って構成された多層金属ガスケットを、図１および図２で１０として全体的に示す。該多層金属ガスケットは、少なくとも１組の第１および第２のガスケット層１２、１４と、ガスケット層１２、１４の間に部分ストッパ層１６とを含む。ガスケット層１２、１４の各々は、ステンレス鋼などのような弾性金属板材料から作られ、ガスケット層を貫通するさまざまな開口部を備えて形成され、これら開口部は、エンジンブロック２２のエンジンシリンダ２０用に少なくとも１つおよび多くにおいては複数のシリンダ開口部１８を含み、一部のエンジンでは、図２に示すシリンダライナ２４が装着される。シリンダ開口部１８およびガスケット層１２、１４は整列しており、各ガスケット層１２、１４は、開口部１８を囲むそれぞれの弾性封止ビード２６、２８を備えて形成される。封止ビード２６、２８は、第１および第２のガスケット層１２、１４の変形部として形成され、かつ好ましくは完全なビードの形状で、ガスケット層１２、１４それぞれの本体３０、３２の平面から突き出るガスケット層材料の隆起を含む。第１および第２のガスケット層１２、１４の封止ビード２６、２８は、対向し、整列する関係で配置されるので、図２の実施例に示すように、互いに対向している。封止ビード２６、２８は、シリンダ開口部１８の半径方向外側に間隔をおいて配置されるので、開口部１８を囲み、かつ開口部１８から封止ビード２６、２８を分離する半径方向内側のランド領域３４、３６が定められる。ランド領域３４、３６は、ガスケット層１２、１４の本体３０、３２の一部であり、好ましくは、平面であり、かつ互いに平行である。封止ビード２６、２８の反対側には、ビードの半径方向外側にもう１つの外側ランド領域３８、４０が設けられ、該外側ランド領域は、同様に本体３０、３２の一部を形成し、平面であり、好ましくは平行であり、さらに好ましくは、半径方向内側のランド領域３４、３６とそれぞれ同一平面に位置し、ガスケット層１２、１４の外側露出面に、ゴム引きガスケットコーティング４２を塗布してもよい。

部分ストッパ層１６は、ガスケット層１２、１４の間に配置され、より具体的には、封止ビード２６、２８の間に挿入される。部分ストッパ層は、第１または第２のガスケット層１２、１４のいずれか一方より相当小さい面積を有しているという意味において、「部分的」である。図２に示すように、部分ストッパ層１６は、シリンダ開口部１８またはその付近から、半径方向外側に、封止ビード２６、２８を越えてすぐのランド領域３８、４０まで延びる。部分ストッパ層１６は、第１および第２のガスケット層１２、１４の少なくとも一方、好ましくは一方のみに、好ましくは溶接によって固定される。図２の第１の実施例では、ストッパ層１６は、溶接ジョイント４１により、封止ビード２６、２８の半径方向内側の位置で、第１のガスケット層１２に固定される。ストッパ層１６の対向する外端４３は、封止ビード２６、２８の半径方向外側に位置し、この実施例では、隣接する層１２、１４のいずれか一方に対して自由であり、装着されない。図２の第１の実施例およびこの発明のその他の実施例では、ストッパ層は、自身の端部のうち一方の端部のみで、好ましくは、シリンダ開口部１８に隣接する半径方向内側の端部で固定される一方、封止ビードの、反対側のストッパ層の他方の端部は、ガスケット１０が圧縮によって締付けられたとき、該ストッパ層が装着されている層に対しては付着しておらず自由に移動することが認められるであろう。特に図２の第１の実施例を参照して、ストッパ層１６は、第１のガスケット層１２の半径方向内側のランド領域３４に対し、シリンダ開口部１８と封止ビード２６との間の位置で固定されることがわかるであろう。ストッパ層１６を固定するための好ましい手段は、溶接であり、好ましくはレーザ溶接であるが、リベット締め、接着剤、中間接着層などに限定されないその他の技術を用いることもできる。この第１の実施例では、部分ストッパ層１６は平面である。さらに、この第１の実施例では、整列した封止ビード２６、２８は同一方向に延び、第１の層の封止ビード２６は本体３０の外側に突き出ており、第２の層１４の封止ビード２８は、第１のガスケット層１２に向かって同一方向に突き出ている。第２の層１４の封止ビード２８の頂部は、第１のガスケット層１２の封止ビード２６に跨る領域において、第１のガスケット層１２に装着される側と反対側の、ストッパ層１６の裏面に接触する。

さらに図３を参照して、シリンダライナ２４が、エンジンブロック２２の上部デッキ４４の上に僅かに突き出た状態が示されている。ガスケット１０は圧縮性に優れているので、突き出たライナに適応することができ、さらに、図３に示すように、ブロック２２と、ライナ２４と、ブロック２２にボルト締めなどによって締付けられるシリンダヘッド４６との間に適切なシールを形成することができる。ガスケット１０は、比較的軽い締付け荷重でも変形し得るので、ブロック２０の突き出たシリンダライナ２４と上部デッキ４４との間に形成される段差が埋められ、反対側では、シリンダヘッド４６とともにシールが形成され、エンジンシリンダ２０が漏出から封止される。ストッパ層１６は、封止ビード２６の片側のみに取付けられているので、封止ビードの変形を過度に抑制することがなく、より柔軟で、より容易に圧縮し得る、薄型化されたガスケットに適している。特に、図３に示すように、ガスケットが圧縮されると、封止ビードは平らな状態になるよう押圧されて、広がる傾向にあり、それによって、説明のために図３に強調して示すように、ガスケット層１２、１４が僅かに移動することになる。部分ストッパ層は、封止ビードの片側のみで固定され、反対の端部４８では固定されていないので、そのようなガスケット層の移動または滑りが、部分ストッパ層によって妨げられることはない。

この発明の第２の実施例に従って構成されたガスケット１１０を図４に示す。ここでは、同様の特徴を同一の参照番号を使って示し、１００を補っている。このガスケット１１０は、図２のガスケットと同じ構造であり、例外は、第２の層１４が反転しており、封止ビード１２６、１２８が各々、互いから離れて外側に向いている点である。もう１つの違いは、ストッパ層１１６が第２の層１１４に固定されている点であるが、代わりに第１の層１１２に固定されていてもよい。第２の実施例のガスケット１１０においても、第１の
実施例のガスケット１０に関連して上述したのと同じ利点が明確に現れている。

この発明の第３の実施例に従って構成されたガスケット２１０を図５に示す。ここでは、第１の実施例のガスケット１０に関連して用いた参照番号に２００を補っている。ガスケット２１０は、図４と同じ構造であるが、例外は、ストッパ層１６が、ストッパ層の装着されている第２の層のビード２２８と入れ子状になっているビード５０を伴って予備形成されているという点である。

図６は、この発明の第４の実施例に従って構成されたガスケット３１０を示す。ここでは、同一の参照番号を使用して同様の特徴を示しているが、３００を補っている。この実施例では、第１のガスケット層３１２の向きが反転しており、封止ビード３２６、３２８が互いに向かって内側に突き出ており、第２のガスケット層３１４に結合されたストッパ層３１６が、第２の層３１４の封止ビード２８と入れ子状になったビード５２を伴って予備形成されている。

図７は、この発明の第５の実施例に従って構成されたガスケット４１０を示す。ここでは、同一の参照番号を使用して同様の特徴を示しているが、４００を補っている。この実施例では、ガスケットの構造は、図２のガスケットの構造と同一であるが、例外は、取付け溶接部４４１が、ビード４２６、４２８の外向きのストッパ層の、半径方向内側ではなく、半径方向外側４４３に位置しているという点である。ビード４２６、４２８の半径方向内側におけるストッパ層４１６の部分は固定されず、層４１２、４１４のいずれにも装着されていない。さらに図７からは、エンジンブロック４２２にライナがないことも確認できる。このガスケット４１０は、ライナのあるエンジンにも、ライナのないエンジンにも、等しく適用でき、上述したこの発明のその他の実施例の各々も同様である。この発明の範囲内で、図７に示したのと同じ取付け溶接部４２１の外向きの位置が、図４から図６の他の実施例の各々にも適用できると考えられることを理解されたい。

上述の教示に鑑みて、明らかに、この発明の数多くの改良および変形が可能である。したがって、前掲の特許請求の範囲内で、この発明が、具体的に説明したのと別のやり方でも実施できることを理解されたい。この発明は、特許請求の範囲によって規定される。

この発明の現在好ましい実施例に従って構成されたガスケットの部分平面図である。図１の線２−２に沿った拡大断面図である。図２と同様の図であるが、ガスケットが圧縮された状態を示す。この発明の代替実施例の断面図である。この発明の別の代替実施例の断面図である。この発明のさらに別の実施例の断面図である。この発明のさらに別の実施例の断面図である。

Claims

多層金属ガスケットであって、
少なくとも第１および第２のガスケット層を含み、該ガスケット層は、概ね平面状の本体を有し、該ガスケット層の各々に、少なくとも１つの整列した穴と、互いに対向して整列し、かつそれぞれの本体の平面部から、前記穴を囲んで半径方向外側に間隔をおいて突出した少なくとも１つの関連する封止ビードとを備えて形成され、前記多層金属ガスケットはさらに、
前記ガスケット層の間に配置され、かつ前記ガスケット層のいずれか一方よりも小さい面積を有する部分ストッパ層を含み、前記ストッパ層は、前記封止ビード全体に亘って、前記封止ビードの半径方向内側の位置から、前記封止ビードの半径方向外側の位置まで延び、かつ前記封止ビードの一方側のみに隣接する前記ガスケット層の少なくとも一方に固定され、封止ビードの反対側では固定されない、多層金属ガスケット。
前記ストッパ層は、前記封止ビードの半径方向内側で、前記少なくとも一方のガスケット層に固定される、請求項１に記載のガスケット。
前記ストッパ層は、前記ガスケット層の一方のみに固定される、請求項１に記載のガスケット。
前記ストッパ層は、自身の半径方向内側の端部で固定される、請求項１に記載のガスケット層。
前記ストッパ層は、前記ガスケット層に装着されない半径方向外側の端部を有する、請求項４に記載のガスケット層。
前記封止ビードは互いに向かって突出する、請求項１に記載のガスケット。
前記ストッパ層は、前記ガスケット層の前記ビードの一方と入れ子状になったビードを備えて形成される、請求項６に記載のガスケット。
前記封止ビードは互いから離れる方向に突き出る、請求項１に記載のガスケット。
前記ストッパ層は平面状である、請求項８に記載のガスケット。
前記封止ビードは同一方向に突き出る、請求項１に記載のガスケット。
前記ストッパ層は平面状である、請求項１に記載のガスケット。
前記ストッパ層は、前記封止ビードを越えて、半径方向内側および外側に延びる、請求項１に記載のガスケット。
前記ストッパ層は、前記封止ビードの半径方向外側で、前記少なくとも一方のガスケット層に固定される、請求項１に記載のガスケット。
前記ストッパ層は、自身の半径方向外側の端部で固定される、請求項１に記載のガスケット層。
前記ストッパ層は、前記ガスケット層に装着されない半径方向内側の端部を有する、請求項１に記載のガスケット層。
組立品であって、
シリンダライナが装着された少なくとも１つのシリンダ開口部を有するエンジンブロックと、
シリンダヘッドと、
前記エンジンブロックと前記シリンダヘッドとの間に配置されるガスケットとを含み、前記ガスケットは、少なくとも第１および第２のガスケット層を含み、前記ガスケット層は、概ね平面状の本体を有し、該ガスケット層の各々に、前記エンジンブロックの前記シリンダ開口部に対応する少なくとも１つの整列した穴と、互いに対向して整列し、かつそれぞれの本体の平面部から、前記穴を囲んで半径方向外側に間隔をおいて突き出た少なくとも１つの関連する封止ビードとを備えて形成され、前記多層金属ガスケットはさらに、前記ガスケット層の間に配置され、かつ前記ガスケット層のいずれか一方よりも小さい面積を有する部分ストッパ層を含み、前記ストッパ層は、前記封止ビード全体に亘って、前記封止ビードの半径方向内側の位置から、前記封止ビードの半径方向外側の位置まで延び、かつ前記封止ビードの一方側のみに隣接する前記ガスケット層の少なくとも一方に固定され、封止ビードの反対側では固定されず、前記ガスケットは前記シリンダライナと接合する、組立品。
前記ストッパ層は、前記封止ビードの半径方向内側で、前記少なくとも一方のガスケット層に固定される、請求項１６に記載のガスケット。
前記ストッパ層は、前記ガスケット層の一方のみに固定される、請求項１６に記載のガスケット。
前記ストッパ層は、自身の半径方向内側の端部で固定される、請求項１６に記載のガスケット層。
前記ストッパ層は、前記ガスケット層に装着されない半径方向外側の端部を有する、請求項１９に記載のガスケット層。
前記封止ビードは互いに向かって突き出る、請求項１６に記載のガスケット。
前記ストッパ層は、前記ガスケット層の前記ビードの一方と入れ子状になったビードを備えて形成される、請求項２１に記載のガスケット。
前記封止ビードは互いから離れる方向に突き出る、請求項１６に記載のガスケット。
前記ストッパ層は平面状である、請求項２３に記載のガスケット。
前記封止ビードは同一方向に突き出る、請求項１６に記載のガスケット。
前記ストッパ層は平面状である、請求項１６に記載のガスケット。
前記ストッパ層は、前記封止ビードを越えて半径方向内側および外側に延びる、請求項１６に記載のガスケット。
前記ストッパ層は、前記封止ビードの半径方向外側で、前記少なくとも一方のガスケット層に固定される、請求項１６に記載のガスケット。
前記ストッパ層は、自身の半径方向外側の端部で固定される、請求項１６に記載のガス
ケット層。
前記ストッパ層は、前記ガスケット層に装着されない半径方向内側の端部を有する、請求項１９に記載のガスケット層。