JP2008514890A - 高誘電率流体接合ガスケット - Google Patents

Abstract

ガスケットアセンブリは少なくとも１つの流体運搬開口と、少なくとも１つのボルト穴とを有している。ガスケットはＰＥＥＫ材料を含んでおり、このＰＥＥＫ材料はガスケットの金属コアの少なくとも一部分に１つの層として塗布されていてもよい。エラストマー系の被覆材料の層は、ＰＥＥＫ材料の少なくとも一部分に塗布されている。

Description

１．技術分野
本発明は一般的には金属ガスケットに関連し、より特定的には、電解液の存在下で隣接する部品同士の間で固定される用途のガスケットであって、適切に保護されないと隣接する部品同士の電解腐食を引起こす金属の導電経路を生じるようなガスケットに関連する。

２．関連技術
金属ガスケットは、隣接する部品同士の間の流体密封のシールを提供する多くの用途で用いられている。これらの用途の１つは油冷却器のコアのためのガスケットである。ガスケットは、シールされる流体開口を取囲む金属のエンボス部分を持ち、かつ複数のボルト穴開口を含んでいる。これらの複数のボルト穴開口には、ガスケットを間に挟んで部品同士を互いに固定するために用いられるボルトの通路がある。いくつかの例では、隣接する部品は腐食の影響を受けやすいことがわかっており、金属のガスケットは少なくとも部分的に、部品同士の間の導電経路の役割を果たすものと考えられている。この導電経路は、流体の存在下で、隣接する部品の不必要な電気めっき的な腐食を引起こす腐食セルを形成する。その腐食セルは、取付けられるボルトと、ガスケットと、ボルトで留められたフランジおよびガスケットの内外の両方に露出した液体（電解液）と、ボルトで留められた別のフランジ材料とによって構成されていると考えられている。現在の用途のガスケットは、ガスケットと隣接する部品との間の界面のシーリングを増大させるため、典型的にはエラストマーで被覆されている。そのようなコーティングによって、ある領域であるレベルの絶縁性が得られる一方で、ボルト穴の周りやガスケットにおけるモールドスタンドオフ（standoff）位置の近くにおいてエラストマー材料が金属ガスケットのコアの周りで差し挟まれる所で、エラストマー材料が使用中に剥がれ落ち、剥がれ落ちた領域の金属コアが固定された部品に対して露出され、電気めっき的な腐食の問題を引起こす電気的導電経路が作り出されることがわかっている。したがって、エラストマー系材料はガスケットの全面的なシーリング性能を増大させるために必要とされ求められている一方で、電気めっき的な腐食を十分に防ぐことができない。このような電気めっき的な腐食は、ガスケットの設置および使用の際にエラストマー材料が剥がれ落ちる場所であるボルト穴の周囲において特に起こる。

発明の概要および利点
本発明に従って構成されるガスケットは、ボルト穴の周囲のような剥がれやすい領域にＰＥＥＫ材料の露出したガスケット表面を有しており、好ましくはＰＥＥＫ材料の露出したガスケット表面はガスケットコア全体を覆っている。第１の実施例に従えば、ガスケットコアは鋼または他の金属材料によって製造されており、そしてＰＥＥＫ材料によって被覆されている。ＰＥＥＫ材料は、ガスケットを通じての金属の導電経路を分断する電気バリアをもたらす、高い誘電性および絶縁性の性質を提供するという利点を有している。この金属の導電経路はこれまで、固定された隣接する部品の腐食を起こす電気めっき的なセルを作り出すものとして少なくとも考えられてきた。第２の実施例において、ガスケットのコア全体がＰＥＥＫよりなっており、これはＰＥＥＫ材料のシートからスタンプを押されるようにして作られたものである。どちらの実施例においても、本発明によれば、ＰＥＥＫ領域の上に、ガスケットのシーリングを促進するエラストマーの層が塗布される。しかし、ＰＥＥＫはエラストマーが付着するためのベースを提供する一方で、ボルト穴の近くのような剥がれやすい場所にはエラストマーは塗布されない。このような場所では、Ｐ
ＥＥＫのみが露出されており、ＰＥＥＫは必要とされる絶縁性を維持するための条件に耐え得る。さらなる特徴に従えば、エラストマー材料が金属コア材料に付着することを付加的に促進するために、ＰＥＥＫ材料はマスクされてもよいし、流体開口の端部から取除かれてもよい。

したがって、コアガスケット、特に剥がれやすいボルト穴の領域にＰＥＥＫ材料を提供することによって、ガスケットを通じての金属の導電経路を遮断する、必要な高い誘電性および絶縁性の性質を得ることができる。さらにＰＥＥＫ材料の上を覆うエラストマーによって、ガスケットのシーリング性能を増大させる、必要なシーリング性能を得ることができる。

本発明のこれらの特徴および利点、および他の特徴および利点は、以下の詳細な記載および添付された図面とともに考慮された場合に、より容易に理解されるであろう。

発明における現在好ましい実施例に従って構成された金属ガスケットは、図３および図４中において１０で一般的に示されており、ガスケットの構造的な枠組みまたはバックボーンを提供するガスケットコア１２（図１）を含んでいる。コア１２は、ガスケット１０を通して流体を運ぶための少なくとも１つの流体開口１４によって形成されている。ガスケット１０は、たとえば、流体密封のシールを形成するための油冷却器およびエンジンブロック（どちらも図示なし）の間で固定されるように設計された油冷却器ガスケットを含んでいてもよい。ガスケット１０は、流体開口１４から間隔をおいて、コア１０を通じて形成された少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つのボルト穴開口１６をさらに含んでいる。ボルト開口１６は、油冷却器をブロックに留めるのに用いられる取付ボルト（図示なし）の通路を収容できるように設計されており、取付ボルトが締められたときには、油冷却器とブロックとの間の液体密封のシーリングを作り出すようにガスケット１０を押付ける。これによって、油冷却器とブロックとの間に運ばれた流体の漏出物が、ガスケットジョイントから漏れることが防がれる。

流体開口１４およびボルト穴開口１６の両方は、図２に示されるように、最終的な大きさとの関係でわずかに大きく形成されている。点線は開口１４および１６の最終的な大きさを示している。

図１〜図７の第１の好ましい実施例に従えば、ガスケットコア１２はプレーンな炭素鋼または他の非ＰＥＥＫ材料によって製造されており、好ましくはスタンプ押しされた炭素鋼により製造されている。発明に従えば、図３に示されているように、コア１２は純粋なＰＥＥＫ（polyethyletherkeytone）の分散被膜によって初めに被覆される。好ましい厚さは約２μｍである。本発明に関連してうまくいくことが示されている１つの材料は、テクラインコーティングス（Techline Coatings）によって利用可能とされている、「テクトリックス７１００（Techtrix7100）」という商品名のものである。ＰＥＥＫ材料は鋼のキャリアによく接合し、コア１２の周りで電気的な絶縁バリアを形成する高誘電率の性質を有しているので、以下に詳細に説明するように、ガスケット１０を通じての電気的導電経路を分断する。

ＰＥＥＫ材料１８の層によってコア１２が一旦被覆されると、エラストマー層２０の外部コーティングが塗布される。エラストマー層２０は、好ましくはゴムベースであり、以下に述べるある領域を除いてコア１２およびＰＥＥＫ層１８がエラストマー層２０によって実質的に封入されるように、コア１２およびＰＥＥＫ層１８に関してエラストマー層２０がモールドされる。好ましいエラストマーは、シリコーンベースの、注入されてモールドされたエラストマーであり、存在している油冷却器コアガスケットに関連する製品で現
在用いられているエラストマーであってもよい。このような製品では、介在したＰＥＥＫ層を用いることなくエラストマー材料は金属コアに直接接合される。当業者であれば使用可能なエラストマー材料が１つではないことを認識するであろうし、またこの発明がＰＥＥＫおよび意図されたガスケット用途と相性のよい、供給されるエラストマーの多様性を意図していることを認識するであろう。存在する油冷却器コアガスケットのための製品として現在用いられているシリコーンエラストマーおよび本発明のエラストマー層２０として採用されるシリコーンエラストマーは、フェデラルモーグル（Federal-Mogul）の材料規格Ｒ７７２５に従って準備される。

エラストマー２０を塗布する前に、図４に説明されているように、ＰＥＥＫ材料１８を含まない、流体開口１４を直接取囲むコア１２における被覆されていない環状のリム２２を露出するように、流体開口からＰＥＥＫ材料１８が削られることが好ましい。実際には、被覆されていないリム２２は、初めにＰＥＥＫ材料１８を被覆し、それから取除くことによって準備することができ、またはＰＥＥＫ材料１８の塗布からシールドするように、ＰＥＥＫ材料の塗布の間リム領域２２をマスクすることによって準備される。どちらの場合においても、流体開口１４の周りおよび一段高いツールスタンドオフの形状２４から離れた位置で、ＰＥＥＫ材料１８は約０．０７０インチだけ後退させられている。これにより、エラストマー材料２０を直接接合させるためにこれらの領域にのみコア１２の裸の鋼が現われ、ガスケット１０の他のすべての領域はＰＥＥＫによって被覆され、かつエラストマー層２０によって封入されている。

コア１２がＰＥＥＫ層１８によって一旦被覆され、流体開口１４の周りにおいて削られるまたはＰＥＥＫ材料の存在に対してマスクされると、ＰＥＥＫで被覆されたコア１２はモールドの中に配置され、エラストマー材料２０はコア１２に関してモールドされ、以下に記す流体開口１６の周りを除いて、エラストマー材料２０によってコア１２が完全に封入されるように、コア１２のＰＥＥＫで被覆された領域および露出された金属の領域の両方が被覆される。図５および６に示すように、エラストマー層２０は、ボルト穴開口１６の環状のリム領域２６を除くすべての領域を覆っている。従って、リム領域２６は高誘電率ＰＥＥＫ層材料１８によって被覆されており、しかしエラストマー材料２０によっては被覆されていない。ガスケット１０はまた、ガスケットの平面から突起しているために剥がれやすいツールスタンドオフ領域２４を有している。これらの領域２４もまた、エラストマー層２０の塗布から遮蔽されてもよいが、結局のところ高誘電率ＰＥＥＫ層１８によって被覆されている。流体開口１４の環状リム領域２２は、図７に最もよく示されているように、ＰＥＥＫ材料がなく、エラストマー材料２０によって被覆されている。

使用時には、ガスケット１０は、油冷却器コア（図示なし）の取付フランジと、エンジンブロック（図示なし）の関連するフランジまたは取付領域との間に配置され、取付ボルト（図示なし）は、これらのフランジの整列された開口を通ってまたガスケット１０のボルト穴開口１６を通ってガイドされる。ＰＥＥＫ層１８は、エラストマー材料２０よりも耐剥離性および接合性が高く、それによってボルト穴開口１６を通じて挿入されたボルトによる剥離による除去に逆らい、また裸の金属コア１２が露出することに逆らう。特にボルト穴開口１６の近辺におけるＰＥＥＫ材料１８の高誘電率の性質は、開口１６を通過する電解液の存在する中で発生し、ガスケット１０の露出された金属コア領域１２に接触する導電経路であって、電気めっき的な腐食セルの導電経路からガスケット１０を隔離する効果を有する。高誘電率ＰＥＥＫ材料は、この面倒な腐食セルを遮断する性質を示し、それによってガスケット１０およびその仲間の部品の腐食を防ぐ。それによって、エラストマーもまた存在しない特にボルト穴開口１６の領域およびスタンドオフ領域２４のように、ＰＥＥＫ材料１８が存在しなくても、スタンドオフ領域２４にはＰＥＥＫ材料１８が被覆される。

図８〜図１０は、本発明の他の実施例をであって、少なくとも１つの流体開口３２と、少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つのボルト開口３４とが形成され、ガスケット１０と一般的な形状が同様であるガスケット３０の実施例を説明している。この実施例では、ガスケット１０は、ＰＥＥＫ材料によって全体が製造されたコア３６を含んでいる。コア３６は、ボルト穴開口３４の周りのリム領域４０を除いてエラストマー３８の層によって上からモールドされている。リム領域４０は全体がＰＥＥＫ材料であり、エラストマー３８が被覆されていない。このガスケットは、第１実施例のガスケットと同様の利点を有している。

本発明の多くの修正および変更は、上記の教唆の観点から明らかに可能である。ゆえに、添付されたクレームの範囲内において、発明は詳細に説明された以外の方法で実施されてもよい。

発明の第１実施例に従うガスケットの平面図である。 金属ガスケットコアの平面図である。 続いてＰＥＥＫ材料によって被覆された後の図２のような平面図である。 露出されたコア金属のリムを示す流体開口の拡大平面図である。 エラストマー材料の無いボルト開口およびスタンドオフ領域の平面図である。 ボルト開口およびスタンドオフ領域の断面図である。 エラストマー層が塗布された断面図であって、図４の線７−７に沿う断面図である。 変形例のガスケットの平面図である。 図８のガスケットに関連するＰＥＥＫ材料によって形成された、変形例のコアの平面図である。 図８の線１０−１０に沿う断面図である。

Claims (9)

1. 流体媒体の運搬のため、そこを通る開口を有する少なくとも１つの金属ガスケット層と、
   少なくとも１つのガスケット層の少なくとも一部分に塗布されたＰＥＥＫ材料の被膜と、
   前記少なくとも１つのガスケット層の前記少なくとも一部分に塗布された、前記ＰＥＥＫ材料とは異なるエラストマー系のシーリング材料の層とを備えた、ガスケットアセンブリ。
2. 前記エラストマー系シーリング材料は、前記ＰＥＥＫ材料の少なくとも一部分に塗布されている、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記ＰＥＥＫ材料の少なくとも１つの領域が露出されている、請求項２に記載のアセンブリ。
4. 補助エラストマー系シーリング材料は、前記ＰＥＥＫ材料の少なくとも一部分と、前記少なくとも１つのガスケット層の少なくとも一部分とに塗布されている、請求項１に記載のアセンブリ。
5. 前記リム領域に前記ＰＥＥＫ材料がないように、前記ＰＥＥＫ材料が前記開口の後の領域から間隔をあけて存在している、請求項１に記載のアセンブリ。
6. 前記エラストマー系材料が前記リム領域に塗布されている、請求項５に記載のアセンブリ。
7. 前記少なくとも１つのガスケット層は、前記ＰＥＥＫ材料によって被覆されかつ前記エラストマー材料のない少なくとも１つのボルト穴を含む、請求項５に記載のアセンブリ。
8. 少なくとも１つの流体開口と、少なくとも１つのボルト穴開口とを有する、ＰＥＥＫ材料によって製造されたガスケット本体と、
   前記ＰＥＥＫ材料に塗布されたエラストマーシーリング材料の層とを備えた、ガスケットアセンブリ。
9. 前記ボルト穴には前記エラストマー材料がない、請求項８に記載のガスケット。

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