JP2011511217A

JP2011511217A - 平形シール材

Info

Publication number: JP2011511217A
Application number: JP2010544568A
Authority: JP
Inventors: ロルフプレーン、
Original assignee: Federal Mogul Sealing Systems GmbH
Current assignee: Federal Mogul Sealing Systems GmbH
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-12-06
Publication date: 2011-04-07
Also published as: DE102008006676A1; EP2235405A1; US20110006487A1; CN101970915A; WO2009094964A1

Abstract

平形シール材（１）、特に内燃機関用の排ガス側のシール材において、グレードの高い材料、特に非常に耐熱性の高い金属材料からなる、切欠き（４’，１１’）を有する少なくとも単層のシール素子（４，１１）と、これよりもグレードの低い金属材料からなる、前記シール素子（４，１１）を支える支持部材（２，１０）とによって構成されており、前記支持部材（２，１０）は前記シール素子（４，１１）を固定可能かつ組付け可能であるように前記シール素子（４，１１）を支えて案内している、平形シール材。

Description

本発明は、平形シール材、特に内燃機関のための排ガス側のシール材に関する。

このような種類のシール材については、現在、金属製のシール材が用いられている。このようなシール材の材料は、最高温度もしくは長期使用温度を基準として選択される。燃焼圧力も燃焼温度も高くなりつつあるために、近年の推進装置やエンジンはシール技術に関してますます高い要求を課しているという事実があり、このような要求を満たすためにいっそうグレードの高い材料を使わなくてはならない。

欧州特許出願公開明細書０９５５４８９Ｂ１には、第１、第２、第３の金属プレートを含む、さまざまに異なる表面圧力領域を備える金属シール材が記載されており、第１および第２の金属プレートはビードのある領域を有しており、第３の金属プレートは、内側領域の折り返しによって、第１および第２の金属プレートと接続されている。

特開平０２−２８６８５９号には、媒体貫通孔の領域に挿入体を支えるための係止部材を有するシリンダヘッドガスケットが記載されている。

本発明の目的は、用いられる材料の最適化によって、一方では従来の平形シール材に対して低価格化が実現され、他方ではいっそう簡素な設計的構造が与えられる平形シール材、特に内燃機関のための排ガス側のシール材を提供することにある。

この目的は、グレードの高い材料、特に非常に耐熱性の高い金属材料からなる、切り欠きを有する少なくとも単層のシール素子と、これよりもグレードの低い金属材料からなる、シール素子を支える支持部材と、によって構成される平形シール材、特に内燃機関用の排ガス側のシール材によって達成され、支持部材はシール素子を固定可能かつ組付け可能であるようにシール素子を支えて案内している。

本発明の対象物の好ましい発展例は、従属請求項に記載されている。

すなわち本発明により、２種の異なる材料からなるハイブリッド式の手段が提供され、高い温度に晒される比較的狭いシール領域だけが、非常にグレードの高い、耐熱性を有する材料からなるシール素子によって形成される。このシール素子のための支持部材としては、これよりも大幅に有利な材料からなる薄板を使用することができ、この材料は、主として相応の取付厚みを実現し、必要に応じて複数のシール素子を互いに結合し、シール材全体を組付け可能かつ固定可能に構成する役目だけを果たせばよい。

適切な材料を的確に組み合わせることで、これまで採用されてきた方法に比べて、かなりのコスト面での利点を発揮することができる。シール材全体をグレードの高い材料で製作するのではなく、シール領域で部分的にのみこのような材料を使えばよいからである。

シール素子と支持部材との結合は、楔によって機械的に実現されることが好ましい。

本発明による平形シール材は、エキゾーストフランジガスケットとして利用可能であるのが好ましい。

また、設定可能な輪郭の少なくとも単層のシール素子を打ち抜き、単一の支持部材または結合されて支持部材をなす複数の部材を打ち抜き、支持部材は穿孔を有しており、シール素子側で支持部材もしくは各部材から突起（Nase）を打ち抜き、突起を少なくとも部分的に広げ、シール素子をいくつかの突起に置き、別の突起を、スナップ接合部を形成しながらシール素子の方向へ戻し変形する、平形シール材を製造する方法が提案される。

このような種類の機械的な結合は容易に製作可能であり、市場に流通しているテクノロジーによって製作することができる。

突起は、相応のプレス加工によって、追加のシール手段として作用することができる。十分に軟質で相応に降伏する材料が支持薄板として用いられていれば、たとえば突起をミクロシールのために利用することができる。支持薄板の材料が十分に硬質であれば、もしくは十分に剛性が高ければ、突起がストッパ部材としての役目もすることができる。このような突起によるクランプ固定のさらに別の利点は、突起の個数と形状を通じて、熱伝導もしくは熱輸送を調整できることである。それにより、非常に異なる使用温度領域を有する、異なる材料を組み合わせることもできる。

さらに、このような種類のクランプ固定によって、シール素子と支持部材との間にゆるみ（半径方向のゆるみ）があるか否か、あるべきか否か、どれだけのゆるみがあるかを調整することもできる。このようにして、両方の材料の熱膨張に関わる相違や、その結果生じる熱に起因する応力を調節することができる。

シール素子の材料としては、特にＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金が適しており、これ以外の耐熱性の合金も採用することができる。支持部材は、市販の鋼材、たとえば冷間圧延帯鋼から成っていてよい。

本発明の実施の形態について、以下の図面を参照して説明する。

本発明に係る、支持部材とシール素子で構成された平形シール材の本質的な構造を示す図である。本発明に係る、支持部材とシール素子で構成された平形シール材の本質的な構造を示す図である。支持部材とシール素子との間の結合の態様を示す断面図である。支持部材とシール素子との間の結合の態様を示す断面図である。図３および図４に代わる実施形態を示す図である。図１および図２に代わる実施形態を示す図である。

図１と図２は、エキゾーストフランジガスケットとして利用可能な、本発明に係る平形シール材１の、それぞれ別の実施形態を示している。同じ構成部品には同じ符号が付されている。穿孔３を備える、たとえば冷間圧延帯鋼からなる支持部材２が示されている。この穿孔３の内部に、切り欠き４’を有するシール素子４が案内されており、シール素子４は、支持部材２から成形された概略的に図示された突起５によって、スナップ接合により支持部材２と機械的に結合している。突起５は、それぞれ反対方向に広げられており、それにより、突起のうちのいくつかはシール素子４の上方で位置決めされ、それ以外は下方で位置決めされるようになっている。シール素子４は、本例では耐熱性のＮｉ−Ｆｅ−Ｃｒ合金でできており、容易に固定可能かつ組付け可能であるように、支持部材２の穿孔３の内部に案内されている。

図３と図４は、支持部材２とシール素子４との間の結合の態様の断面図を示している。この図には、広げられた突起５と、まず支持部材２の下側の突起５の上に載せられる、シール素子４の自由脚部６とが、それぞれ示されている。図３と図４の下側の図は、上側の突起５が戻し変形され、それによって脚部６をそれぞれの間に案内し、クランプされた位置に保つ状態を示している。シール素子４は、自由脚部６の範囲外に、波部を有する領域７を備えている。

支持部材２とシール素子４は、いずれも適切なプレート状の加工材料から打ち抜かれて成り、支持部材２の穿孔３は、使用されるシール素子２の外側の輪郭に対応している。さらに、穿孔側では突起５が打ち抜かれてそれぞれ反対方向へ広げられる。シール素子２がいくつかの下側の突起５の上に載せられ、最後に、上側の突起５がシール素子２の方向へ戻し変形させられる。それにより、シール素子２が、図３と図４からわかるように、シール素子４の自由脚部６の上に載る。

図５は、図３と図４に代わる実施形態を示している。図３と図４では、脚部６の軸方向外部で、突起５によって材料突出部が形成される。

図５は、支持部材２の突起５とシール素子４とが１つの平面状に設けられており、すなわち、突起５がシール素子４の半径方向の切り欠き８の中に入っている実施形態を示している。

図６は、図１と図２に代わる平形シール材９の実施形態を示している。同じ種類の構成部品、すなわち支持部材１０とシール素子１１が用いられるが、これらは別の方法で互いに接続される。支持部材１０は穿孔１２を有しており、それに対してシール素子１１は切り欠き１１’を有している。穿孔１２と切り欠き１１’は合同に形成されている。シール素子１１は、図１および図２と比べたとき、支持部材の穿孔の内部で位置決めされるのではないため、この場合、別種の結合を行う必要がある。シール素子１１は、アライメントされた状態、すなわち穿孔１２に対して同心的に位置決めされる。支持部材１０の材料全体から突起１３が成形されており、これらの突起は、図１および図２の突起と同様であると言えるが、上側の突起１３しかないという相違がある。これは、シール素子１１が、その半径方向の壁厚部で支持部材１０の上に載っているからである。

Claims

平形シール材、特に内燃機関用の排ガス側のシール材（１）において、グレードの高い材料、特に非常に耐熱性の高い金属材料からなる、切り欠き（４’，１１’）を有する少なくとも単層のシール素子（４，１１）と、これよりもグレードの低い金属材料からなる、前記シール素子（４，１１）を支える支持部材（２，１０）と、によって構成されており、前記支持部材（２，１０）は前記シール素子（４，１１）を固定可能かつ組付け可能であるように前記シール素子（４，１１）を支えて案内している、平形シール材。
前記シール素子（４，１１）と前記支持部材（２，１０）との結合は、楔によって機械的にされていることを特徴とする、請求項１に記載の平形シール材。
前記支持部材（２）は前記シール素子（４）の外側の輪郭に対応する穿孔（３）を有しており、前記支持部材（２）には前記シール素子（４）を支えて案内するために複数の変形可能な突起（５）が穿孔側に設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の平形シール材。
前記支持部材（１０）は前記シール素子（１１）の切欠き（１１’）に対応する穿孔（１２）を有しており、前記シール素子（１１）は前記支持部材（１０）の上に載り、前記シール素子（１１）は変形可能な突起（１３）によって保持されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の平形シール材。
前記シール素子（２）は少なくとも１つの環状の波部（７）を有することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の平形シール材。
前記シール素子（４）と前記支持部材（２）との間で定められた半径方向のゆるみを調整可能であることを特徴とする、請求項５に記載の平形シール材。
前記シール素子（２，１１）は耐熱性のＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ材料からなることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の平形シール材。
前記支持部材（２，１１）は、鋼、特に冷間圧延帯鋼からなることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の平形シール材。
エキゾーストフランジガスケットとして利用可能であることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の平形シール材。
請求項１から９までのいずれか１項に記載のシール材（１）を製造する方法において、設定可能な輪郭の少なくとも単層のシール素子（４，１１）を打ち抜き、単一の支持部材（２，１０）または結合されて支持部材（２，１０）をなす複数の部材を打ち抜き、前記支持部材は穿孔（３，１２）を有しており、前記シール素子側で前記支持部材（２，１０）もしくは前記部材から突起（５，１３）を打ち抜き、前記突起（５，１３）を少なくとも部分的に広げ、前記シール素子（４，１１）をいくつかの前記突起（５，１３）もしくは前記支持部材（１０）に置き、別の前記突起（５）もしくは前記突起（１３）を、スナップ接合部を形成しながら前記シール素子（４，１０）の方向へ戻し変形することを特徴とする方法。