JP2012504729A - 圧縮センサガスケットおよび構成方法 - Google Patents

Abstract

圧縮センサガスケットおよび構成方法が提供される。ガスケットは、対向する封止面と、封止されるチャンバに整列するように構成された貫通通路とを有する本体を有する。貫通開口部が、封止面の間において貫通通路を通って延在し、環状の面取りされた面を有する。ハウジングと、少なくとも部分的にハウジングを通って延在する圧力センサとを有する圧力センサアセンブリが貫通開口部に配置される。圧力センサは、封止されるチャンバ内の圧力を検知するように構成された圧力センサ先端部を有する。ハウジングは、面取りされた面に径方向に整列するように位置合せされ、圧力センサアセンブリとガスケット本体との間に密閉封止を形成することを容易にするように構成された外側の環状の先細りになった面を有する。

Description

関連出願との相互参照
本願は、２００８年１０月３日に提出された米国仮出願番号第６１／１０２，３８０号の利益を主張し、その全体を引用によってここに援用する。

発明の背景
１． 技術分野
この発明は概して内燃機関に関し、特に、内燃機関内のチャンバの周りに封止を形成するための圧縮ガスケットに関する。
２． 関連技術
内燃機関は、高圧が生成されるチャンバを有する。典型的に、気体および／または流体をチャンバから漏出させることなく、たとえば油通路、冷媒通路、またはシリンダボアなどのチャンバ内において所定の圧力を維持することが望ましい。一般に、たとえばシリンダヘッドおよびエンジンブロックなどの一対の部材が互いに噛合い、チャンバを形成する。ガスケットが部材の間に収容され、部材間およびチャンバの周りに気体／流体密封止をもたらす。ガスケットに加えて、チャンバ内の圧力を示すために別個の圧力センサを設けることが知られている。圧力が所定の範囲外にある場合、整備状態を示すために信号を送ることができる。別個の構成要素を有することは、典型的に、製造および組立の両方において費用の増加に繋がる。

単一構成要素のガスケットおよび圧縮センサを提供するいくつかの試みがなされている。しかし、これらの試みは、特に製造および／または整備時に、それに関連する費用の増加により、成功しているとは考えられない。既知のガスケット／センサアセンブリは、整備中にその全体を交換しなければならず、これにより、ガスケットおよびセンサの両方を交換しなければならないという費用の増加に繋がる。したがって、必要とされるのは、噛合う部材間において信頼性の高い封止をもたらし、封止されているキャビティ内の圧力の正確な表示をもたらし、かつ製造および使用の両方において経済的な方法で提供することができるガスケットおよびセンサアセンブリである。

圧縮センサガスケットは、対向する実質的に平面状の封止面と、封止されるチャンバと整列するように構成された貫通通路とを有するガスケット本体を含む。貫通開口部が、封止面の間において貫通通路に延在し、貫通開口部は、環状の面取りされた面を有する。ガスケットはさらに、ハウジングと、少なくとも部分的にハウジングを通って延在する圧力センサとを有する圧力センサアセンブリを含む。圧力センサは、封止されるチャンバ内の圧力を検知するように構成された圧力センサ先端部を有する。ハウジングは、面取りされた面に径方向に整列して位置合せされ、圧力センサアセンブリとガスケット本体との間に密閉封止を形成することを容易にするように構成された外側の環状の先細りになった面を有する。

発明の別の局面によれば、圧力センサアセンブリは、雄または雌ねじ部分の一方を有し、ガスケット本体は、雄または雌ねじ部分の他方を有し、雄ねじ部分は、ガスケット本体を圧力センサアセンブリに取付けるために、雌ねじ部分とねじ係合するように構成される。

発明の別の局面によれば、ハウジングは、ガスケット本体と、圧縮されて機械的に封止係合するように構成される。

発明の別の局面によれば、ハウジングは、ガスケット本体と係合するようにハウジングを圧縮すると、センサと圧縮係合するように構成される。

発明の別の局面によれば、ガスケット本体は面取りされた内面を有し、ハウジングは、面取りされた外面と係合すると、径方向内方に偏向するように構成された先細りになった外面を有する。

発明の別の局面によれば、内燃機関のキャビティ内の圧力を検知するための圧力センサガスケットを構成する方法が提供される。当該方法は、対向する実質的に平面状の封止面と、封止されるチャンバに整列するように構成された貫通通路とを有するガスケット本体を設けるステップを含み、貫通開口部が、封止面の間において貫通通路に延在する。当該方法はさらに、貫通通路に隣接して配列されたセンサ先端部に延在するセンサアセンブリを設けるステップと、圧力センサアセンブリを貫通開口部に配置するステップとを含む。次いで、当該方法は、流体がガスケット本体および圧力センサアセンブリの間を通過するのを防ぐために、貫通開口部および圧力センサアセンブリの間に機械的な圧縮封止を形成するステップを含む。

発明のさらに別の局面によれば、当該方法はさらに、外側ハウジングと、ハウジングを通って軸方向に延在し、かつ圧力センサに封止当接するようにハウジングを圧縮する圧力センサとを、圧力センサアセンブリに設けるステップを含む。

発明のさらに別の局面によれば、当該方法はさらに、圧力センサアセンブリを、ガスケット本体と直接接触しないように維持するステップを含む。

図面の簡単な説明
発明のこれらおよび他の局面、特徴、および利点は、現在好ましい実施例および最良の形態についての以下の詳細な説明、添付の請求項、ならびに付属の図面に関連して考慮されると、より容易に理解されるであろう。

発明の現在好ましいある局面にしたがって構成された圧縮センサガスケットアセンブリの部分斜視図である。 おおむね図１の線２−２に沿った断面図である。 発明の現在好ましい別の局面にしたがって構成された圧縮センサガスケットアセンブリの部分断面図である。

現在好ましい実施例の詳細な説明
図面をより詳細に参照して、図１は、発明の現在好ましいある実施例にしたがって構成された、以下ガスケット１０と称する圧縮センサガスケットアセンブリの一部分を例示する。ガスケット１０は、流体または気体がそこを通過するための１つ以上の貫通通路１４を有する、以下ガスケット本体１２とも称する、たとえばシリンダヘッドガスケットなどの金属距離層を有する。したがって、通路１４の数は、内燃機関のシリンダの数に一致し、かつたとえば油または冷媒などの流体通路をもたらすように設けられる。ガスケット１０は、少なくとも１つの圧力センサアセンブリ１６、および好ましくは、ガスケット本体１２と流体／気密封止係合するように解放可能に取付けられた、貫通通路１４に対応する数の圧力センサアセンブリも有する。圧力センサアセンブリ１６は、それぞれの貫通通路１４内と、封止されているチャンバ内とにおいて、互いに独立して圧力を検知するように構成される。整備の際、互いにクランプされ封止されている部材の間からガスケット１０を取外すことができ、その後、圧力センサアセンブリ１６は、所望であれば、選択的にかつ独立してガスケット本体１２から取外し、ガスケット本体１２から独立して交換することができる。

ガスケット本体１２は、実質的に平面状の封止面１８，２０をもたらす対向する側面を有する実質的に平坦な本体として提供することができるが、所望であれば、封止ビード（図示せず）を本体１２の全体を通じて延在するように形成することができる。貫通通路１４は、たとえば封止されているシリンダボアなどのチャンバの直径に対応する、内面２２とも称する内周を有する。図２にもっとも良く示されるように、圧力センサアセンブリ１６のガスケット本体１２への取付けを容易にするため、ガスケット本体１２は、外周２６とも称する外側端縁から各貫通通路１４まで延在する貫通開口部２４を有する。各貫通開口部２４は、実質的にその長さに沿って完全に包囲され、ガスケット本体１２の対向する側面１８，２０と境を接するが、所望であれば領域を開くこともできる。したがって、貫通開口部２４は、全体的に内周２２および外周２６に隣接してのみ開いている。

同じく図２を参照して、各圧力センサアセンブリ１６をそれぞれの貫通開口部２４内において流体／気体封止関係に取付けることを容易にするため、貫通開口部２４は、おおむね円柱状の内壁２５から径方向内方に延在し、かつ貫通通路１４に向かって収束するものとしてここに示される、環状の先細りになったまたは面取りされた円錐面２９を有して形成される。また、各貫通開口部２４は、外周２６に隣接する円柱状の壁２５に形成された、内側にねじを切った雌ねじ部分２８を有する。

同じく図２に示された実施例に関して、例として、限定はしないが、圧力センサアセンブリ１６は、ガスケット本体１２の貫通開口部２４内において、圧縮流体／気密封止係合するように構成されたハウジング３０と、ハウジング３０内において流体／気密封止係合するように構成された圧力センサ３２とを有する。

圧力センサ３２は、ガスケット本体１２の貫通開口部２４内に封止固定される。圧力センサ３２は、いずれかの好適な種類の材料、たとえば光ファイバで設けることができる。圧力センサ３２は、ハウジング３０内に収容されるように寸法決めされた円柱状または実質的に円柱状の外面３３を有する本体を有するものとして表される。圧力センサ３２の外面３３は、ハウジング３０を通って軸方向に延在し、ハウジング３０の自由端３７と同一平面または実質的に同一平面に位置決めされるセンサ先端部３５を有するものとして示される。ガスケット本体１２の貫通開口部２４に固定されると、圧力センサ３２は貫通通路１４に隣接して好適に位置決めされ、封止されているチャンバ内の圧力を検出する。

ハウジング３０は、中心貫通通路３４および外面３９を有する。貫通通路３４は、例として、限定はしないが、円柱状または実質的に円柱状であって、センサ３２の外面３３をそこに近接してまたは若干密に収容するように寸法決めされるものとしてここに表される。外面３９は、ガスケット本体１２の貫通開口部２４内で雌ねじ部分２８とねじ取付けされるように構成された部分を有し、ツール収容ヘッド３８と自由端３７との間に軸方向に配置された雄ねじ部分３６として表される。ヘッド３８は、好ましくは、ツールを収容して、貫通開口部２４内のセンサ３２を締付けたり緩めたりすることを容易にするために、たとえば六角形状の外形を有するなどして構成される。外面３９は、雄ねじ部分３６と自由端３７との間に延在する、円柱状または実質的に円柱状の部分４１も有する。組立てやすさ、および圧力センサアセンブリ１６とガスケット本体１２との間の密閉封止の形成を容易にするため、部分４１は、貫通開口部２４の円柱状の壁２５より若干直径が小さく、それにより、組立て後、外面３９と円柱状の壁２５との間に環状の間隙４３をもたらす。円柱状の部分４１は、自由端３７に隣接した、またはじかに隣接した環状の先細りになった鼻部４０に移行し、先細りになった鼻部４０は、自由端３７と同一平面または実質的に同一平面に延在し、かつ収束するものとして示される。先細りになった鼻部４０は、流体／気密封止関係で、ガスケット本体１２の環状の面取りされた面２９に噛合い当接するように構成された環状の先細りになった円錐面４５を有する。圧力センサアセンブリ１６を貫通開口部２４内に締付けている間、ハウジング３０が貫通開口部２４内で軸方向に移動される一方、環状の間隙４３によって、自由に中心決めされる関係で環状の円錐面２９内において鼻部４０を誘導し、かつ径方向に整列したガスケット本体１２の円錐面２９とカム状噛合い当接するように圧縮することができる。したがって、鼻部４０は、径方向内方に偏倚および／または変形され、先細りになった面４５と径方向に整列した貫通通路３４の領域４７を、中心に延在する圧力センサ３２の外面３３と、圧縮流体／気密封止係合させる。したがって、径方向に整列して当接する環状の先細りになった面２９，４５の間、および径方向に整列した貫通通路３４の内面と圧力センサ３２の外面３３との間に確立された、機械的に形成された封止が、圧力センサアセンブリ１６とチャンバ、たとえば封止されている燃焼室との間に密閉封止を形成する。したがって、流体も気体も、ガスケット本体１２の貫通開口部２４を通って、またはハウジング３０内の貫通通路３４を通って流出することができない。密閉封止を形成することを容易にするため、ハウジング３０は、ガスケット本体１２を構成するのに使用される材料と比べて比較的柔軟な材料、たとえば真鍮で形成することができる。したがって、ハウジング鼻部４０のより柔軟な材料は、径方向内方に容易に偏向および／または変形させて、センサ３２の外面３３に密閉封止当接させることができる一方、ハウジング３０は、貫通開口部２４内で軸方向に動かされる。したがって、ハウジング３０とガスケット本体１２との間、およびハウジング３０と圧力センサ３２との間の機械的な圧縮によって確立される密閉封止によって、補助的な、かつ場合によっては費用のかかる封止機構の必要がなくなる。

図３において、発明の別の局面にしたがって構成された、以下ガスケット１１０と称する圧縮センサガスケットアセンブリの面に沿って全体的に得られた断面図が示され、１００の位を付した同じ参照数字は、上記と同様の特徴を特定するのに使用される。ガスケット１１０は、気体または流体が流れるための１つ以上の貫通通路１１４を有する、上記と同様に構成されたガスケット本体１１２を有する。さらに、ガスケット本体１１２は、外周１２６と内周１２２との間に延在する円柱状または実質的に円柱状の内壁１２５を有して構成された、包囲されたまたは実質的に包囲された貫通開口部１２４を有する。皿穴５０とも称する環状の先細りになったまたは面取りされた面が、ガスケット本体１１２の外周１２６に隣接して形成され、たとえば、外周１２６と同一平面または実質的に同一平面の関係で、内壁１２５から外方に広がるものとして示される。圧力センサアセンブリ１１６をガスケット本体１１２に密閉封止関係に取付けるのを容易にするため、外周１２６は、貫通開口部１２４の対向する側面上の外周１２６に延在する、ねじ切り開口部５２として表される締結開口部を有する。

圧力センサアセンブリ１１６の圧力センサ１３２は、圧力センサハウジング１３０に収容され、圧力センサ１３２は、それぞれの気体または流体貫通通路１１４に隣接して配向されるように、一端において圧力センサ先端部１３５に延在する。圧力センサアセンブリ１１６は、若干の隙間嵌めなどで貫通開口部１２４内に収容されるように寸法決めされたおおむね円柱状の外面１３３を有し、それによって、圧力センサハウジング１３０の外面１３３と貫通開口部１２４の内壁１２５との間に環状の間隙１４３をもたらす。さらに、圧力センサアセンブリ１１６は、圧力センサ先端部１３５から離れる方に収束する円錐形の環状の先細りになった背面５４と、先細りになった背面５４から圧力センサ先端部１３５に対向する端部に延在する雄ねじスタッド５６とを含む締結部分を有する。先細りになった背面５４は、面取りされた面５０と径方向に整列するように位置合せされ、面５０，５４の間に環状のＶ形凹部５７を形成して、圧力センサアセンブリ１１６とガスケット本体１１２との間に密閉封止を形成することを容易にするように構成される。

ガスケット１１０は、以下装着板５８と称する、封止装着板をさらに含む。装着板５８は、金属、好ましくは柔軟な金属、たとえば真鍮で構成される。装着板５８は、センサのねじ切りスタッド５６がそこを通って遊び嵌めされるように寸法決めされた、環状の中心貫通通路５９を有する。装着板５８はさらに、ガスケット本体１１２の外周１２６に同一平面または実質的に同一平面で当接するように構成された、一対の横に延在する装着フランジ６０を含む。装着板５８をガスケット本体１１２に締結することを容易にするため、装着フランジ６０は、ガスケット本体１１２のねじ切り開口部５２と整列するように構成された貫通開口部６２を有する。ガスケット本体１１２と圧力センサハウジング１３０との間に密閉流体／気密封止をもたらすため、装着板５８は、貫通通路５９から軸方向外方に延在する環状のくさび形ボスまたはピーク６４を有する。くさび形ピーク６４を形成する表面の傾斜の角度は、Ｖ形凹部５７に収容されて、圧力センサハウジング１３０の先細りになった背面部分５４とガスケット本体１１２の皿穴５０との間に確立されたＶ形凹部５７内においてピーク６４の滑り締り噛合嵌めをもたらすように、あらかじめ定められる。

圧力センサアセンブリ１１６をガスケット本体１１２に組立てるため、圧力センサ１３２が中に収容されている圧力センサハウジング１３０は、貫通開口部１２４内に遊び嵌めされて配置され、センサ先端部１３５は、ガスケット本体１１２の貫通通路１１４に面し、かつおおむね同一平面に構成される。したがって、圧力センサハウジング１３０は、ガスケット本体１１２と直接接触しないように維持される。圧力センサアセンブリ１１６のねじ切りスタッド５６は、ガスケット本体１１２の外周１２６から外方に延在する。圧力センサおよびハウジング１３０が所定の位置にある状態で、装着板５８がねじ切りスタッド５６上に位置決めされ、ねじ切りスタッド５６は、貫通通路５９を通って装着板５８から外方に延在する。次いで、一対の締結具、たとえばねじ切りボルト６８が貫通開口部６２を通って配置され、ガスケット本体１１２のねじ切り開口部５２に締結される。これにより、環状ピーク６４の径方向外方に面する環状の先細りになった面７２を、ガスケット本体１１２の皿穴５０に流体／気密封止当接させる。次いで、ねじ切りナット７０がねじ切りスタッド５６に固定され、所定のトルクに締付けられ、したがってスタッド５６を軸方向後方に引張り、圧力センサハウジング１３０の環状の先細りになった背面部分５４を、環状ピーク６４の径方向内方に面する環状の先細りになった面７４に流体／気密封止当接させる。したがって、装着板５８の先細りになったピーク６４は、ガスケット本体１１２および圧力センサハウジング１３０の両方の周りに機械的に形成された密閉封止をもたらす。比較的柔軟な材料で形成されているピーク６４によって、密閉封止の形成がさらに容易となり、このようにしてピーク６４を必要に応じて変形させ、流体／気密封止が確立されることを確実にすることができる。

上述した両方の実施例では、圧力センサアセンブリ１６，１１６は、費用がかかる封止機構を組込む必要なしに、それぞれのガスケット本体１２，１１２内で密閉封止される。さらに、ガスケット１０，１１０の個々の構成要素のいずれかを、他の構成要素を交換する必要なしに、整備または製造中に交換し、それによって整備および製造における費用を減少させることができる。したがって、圧力センサを整備の際に交換し得る一方、所望であれば、ガスケット本体１２，１１２を使用し続けることができる。

明らかに、上記の教示に鑑みて、本発明の多くの修正および変更が可能である。したがって、添付の請求項の範囲内において、明記した以外のやり方で発明を実施し得ることが理解されるべきである。

Claims (17)

1. 圧縮センサガスケットであって、
   対向する実質的に平面状の封止面と、封止されるチャンバに整列するように構成された貫通通路とを有するガスケット本体を備え、貫通開口部が、前記封止面の間において前記貫通通路に延在し、前記貫通開口部は環状の面取りされた面を有し、さらに、
   ハウジングと、少なくとも部分的に前記ハウジングを通って延在する圧力センサとを有する圧力センサアセンブリを備え、前記圧力センサは、封止されるチャンバ内の圧力を検知するように構成された圧力センサ先端部を有し、前記ハウジングは、前記面取りされた面に径方向に整列して位置合せされ、前記圧力センサアセンブリと前記ガスケット本体との間に密閉封止を形成することを容易にするように構成された外側の環状の先細りになった面を有する、圧縮センサガスケット。
2. 前記面取りされた面は、前記貫通通路に向かって収束し、前記環状の先細りになった面は、前記面取りされた面に封止当接するように圧縮される、請求項１に記載の圧縮センサガスケット。
3. 前記先細りになった面は、前記ハウジングの鼻部を形成し、前記圧力センサは、前記鼻部を通って延在し、前記鼻部は、前記圧力センサと封止係合するように径方向内方に圧縮される、請求項２に記載の圧縮センサガスケット。
4. 前記ハウジングは、前記鼻部に隣接した外面を有し、前記外面と前記ガスケット本体の前記貫通開口部との間に環状の間隙が延在する、請求項３に記載の圧縮センサガスケット。
5. 前記ガスケット本体は雌ねじ部分を有し、前記ハウジングは、前記雌ねじ部分とねじ係合するように構成された雄ねじ部分を有する、請求項１に記載の圧縮センサガスケット。
6. 前記ハウジングは、前記環状の先細りになった面と前記雄ねじ部分との間に延在する外面を有し、前記外面と前記ガスケット本体の前記貫通開口部との間に環状の間隙が延在する、請求項５に記載の圧縮センサガスケット。
7. 前記貫通通路は、前記先細りになった面と径方向に整列した領域を有し、前記領域は、前記圧力センサに封止当接するように偏倚される、請求項１に記載の圧縮センサガスケット。
8. 前記環状面取りされた面および前記環状の先細りになった面は、互いに径方向に整列して環状の凹部を形成し、さらに、前記凹部に延在し、かつ前記環状の面取りされた面と前記環状の先細りになった面との間に流体密封止を形成する環状ピークを有する装着板を備える、請求項１に記載の圧縮センサガスケット。
9. 前記装着板は、前記環状ピークが前記面取りされた面に封止当接した状態で、前記ガスケット本体に締付けられる、請求項８に記載の圧縮センサガスケット。
10. 前記圧力センサアセンブリは、前記環状ピークが前記先細りになった面に封止当接した状態で、前記装着板に締付けられる、請求項９に記載の圧縮センサガスケット。
11. 前記装着板は貫通通路を有し、前記圧力センサは、前記貫通通路を通って前記センサ先端部から離れる方に延在するねじ切りスタッドを有する、請求項１０に記載の圧縮センサガスケット。
12. 前記ねじ切りスタッドに固定され、かつ前記先細りになった面を前記面取りされた面に封止当接するように引込むねじ切りナットをさらに備える、請求項１０に記載の圧縮センサガスケット。
13. 前記ハウジングは、前記貫通通路内に遊び嵌めされて収容される、請求項１に記載の圧縮センサガスケット。
14. 内燃機関のキャビティ内の圧力を検知するための圧力センサガスケットを構成する方法であって、
    対向する実質的に平面状の封止面と、封止されるチャンバに整列するように構成された貫通通路とを有するガスケット本体を設けるステップを含み、貫通開口部が、前記封止面の間において前記貫通通路に延在し、さらに、
    貫通通路に隣接して配列されたセンサ先端部に延在するセンサアセンブリを設けるステップと、
    圧力センサアセンブリを貫通開口部に配置するステップと、
    流体がガスケット本体および圧力センサアセンブリの間を通過するのを防ぐために、貫通開口部および圧力センサアセンブリの間に機械的な圧縮封止を形成するステップとを含む、方法。
15. 外側ハウジングと、ハウジングを通って軸方向に延在し、かつ圧力センサに封止当接するようにハウジングを圧縮する圧力センサとを、圧力センサアセンブリに設けるステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. ハウジングの圧縮を引起すために、貫通開口部内でハウジングを軸方向に移動させるステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 圧力センサアセンブリを、ガスケット本体と直接接触しないように維持するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。

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