JP2015507153A - 圧縮リミッタを伴うガスケット - Google Patents

Abstract

複数層ガスケットは、各々開口部を有する第１および第２の機能層を含む。機能層の各々は圧縮ビードを含み、ガスケットがシリンダヘッドとエンジンブロックとの間で圧縮されると、圧縮ビードは互いに接触し、互いに抗して封止する。機能層の少なくとも１つは、圧縮ビードと開口部との間に配置されたストッパを含む。ストッパは複数個の周方向に間隔を置かれた歯を含むギヤ状の形状を有する。各歯は、ある面から圧縮ビードの組み合わせた高さ未満である距離だけ上方向に延在する。ガスケットがシリンダヘッドとエンジンブロックとの間で圧縮されると、ストッパによって、確実に、圧縮ビードは、互いに対して弾性的に付勢されたままであり、気密封止を維持する。

Description

発明の背景
１．発明の分野
この発明は、ともにクランプされるべき２つの部材間の気密封止を確立するように用いられるタイプの静的ガスケットに関し、特にシリンダヘッドガスケットのような複数層ガスケットに関する。

２．関連技術

シリンダヘッドおよびエンジンブロックのような、ともにクランプされるべき２つの部材間の気密封止の確立において、複数層を有する静的なシリンダヘッドガスケットを用いることは一般的である。一般的に、時に機能層とも呼ばれる、複数層ガスケットの層の少なくとも１つは、流体密封封止を確立するために圧縮ビードを有する。時に距離層とも呼ばれる、複数層ガスケットの層のうちの別の層は、機能層の圧縮ビードを圧縮することによって気密封止を確立しようとして機能層に当接するように構成される。残念ながら、シリンダヘッドをエンジンブロックに固定している間、圧縮ビードは過剰に圧縮され、実質的に平坦にされ得る。圧縮ビードが過剰に圧縮される場合、気密封止を維持するべきその能力を失うことに加えて、疲労クラックが最初のクランプ中または使用中に圧縮ビードの領域において生じ得る。疲労クラックは、もし形成された場合、究極的には静的ガスケットが気密封止を維持する能力を低下させ、それによって、エンジンの寿命および性能を減じる。

一部のガスケット製造業者は、ガスケットがシリンダヘッドとエンジンブロックとの間で圧縮されるときに圧縮ビードが平坦になることを防ぐために圧縮リミッタを含む複数層ガスケットを製造し始めている。これらの圧縮リミッタは典型的にはさらなる構成要素であり、生産するのに高価であり得、または圧縮ビードが平坦になることを十分に防ぎ得る。

この発明の１つの局面によれば、第１の部材と第２の部材との間において流体密封封止を確立するための複数層ガスケットが提供され、複数層ガスケットは、ガスケットが第１の部材（例えばエンジンブロック）と第２の部材（例えばシリンダヘッド）との間で圧縮されるときに圧縮ビードの完全な平坦化を防ぐためにストッパの形式における圧縮リミッタを含む。ガスケットは１つ以上の層を有し、ストッパはギヤ状の形状を有し、エンボス加工プロセスを介して１つ以上の層の１つと一体的に形成される。ギヤ状のストッパの各歯は、ガスケットが単一の層を有する場合には圧縮ビードの高さ未満の距離だけ、ガスケットが複数層を有する場合には圧縮ビードの組み合わせた高さ未満の距離だけ、ある面から上方向に延在する。したがって、シリンダヘッドがエンジンブロック上に過荷重をかけても、圧縮ビードは両方とも、該面から上方向に延在し、互いに対して弾性的に付勢されたままである。したがって、圧縮ビードは、互いに抗して概ね一定の高い封止圧力の維持を保証され、それによって、シリンダボアの周囲のまわりで気密封止を与えて維持する。シリンダボアのまわりで所望の気密封止を維持することに加えて、圧縮ビードは、過剰に圧縮されて完全に平坦にはされないことによって、組立て中および使用中の両方において、時期尚早の疲労クラックの形成がないままである。したがって、非常にわずかな追加費用で、ガスケットは、シリンダヘッドがエンジンブロック上に過荷重をかけても、圧縮ビードの完全な平坦化から保護される。

この発明の別の局面によれば、歯の高さ、径方向長さ、幅、周方向間隔および／または方向は、開口部のまわりで変更される。これらのパラメータの任意の組合せを変更することによって、開口部のまわりで圧縮ビード間の非一様な圧力分布を達成することができる。

図面の簡単な説明
この発明のこれらならびに他の特徴および利点は、以下の詳細な記載を添付の図面と関連して考慮しながら参照することにより、より一層理解され、容易に十分に理解される。

シリンダヘッドとガスケットとの間に位置決めされる公知のガスケットの分解図である。 公知の複数層ガスケットの斜視断片図である。 エンジンブロックに近接して配置された例示的な複数層ガスケットの分解および断片図である。 ガスケットの第１の実施の形態の分解および断片図である。 ガスケットの第２の実施の形態の分解および断片図である。 ガスケットの第３の実施の形態の第２の機能層の上面および断片図である。 ガスケットの第４の実施の形態の第２の機能層の上面および断片図である。 ガスケットの第５の実施の形態の第２の機能層の上面および断片図である。 ガスケットの第６の実施の形態の第２の機能層の上面および断片図である。 ガスケットの第７の実施の形態の断面図である。 ガスケットの第８の実施の形態の断面図である。

実施可能な実施の形態の詳細な記載
図面において、同様の参照符号はいくつかの図にわたって対応の部分を示し、シリンダヘッド（図示せず）とエンジンブロック２２との間の封止の確立に対して構成されたガスケット２０が、図３に概ね示される。例示的なガスケット２０は、エンジンブロック２２における複数個のシリンダボア２６に対応する、複数個の大きな、概ね円形の開口部２４を含む。ガスケット２０は、さらに、当業者には理解されるように、ボルトもしくは締結具がガスケットを通って延在することを可能にするために、または冷却剤がエンジンブロック２２とシリンダヘッドとの間を流れることを可能にするために、複数個の穴２８を含む。例示的なガスケット２０は内燃機関で用いられるシリンダヘッドガスケットであるが、シリンダヘッドおよびエンジンブロック２２だけでなく任意の望ましい部材を封止するようにガスケット２０を用いることができるかもしれないことが十分に理解されるべきである。加えて、図面に示され以下に論じられる実施の形態の各々は２つの層を有するが、ガスケットは、１つの層を含む任意の望ましい数の層を含むことがあることが十分に理解されるべきである。

ガスケット２０の第１の実施の形態が図４に示される。ガスケット２０は、互いに重なり、たとえば溶接、ろう付けまたはリベットを介して、最外周において互いに固定された第１の機能層３０および第２の機能層３２を含む。機能層３０および３２の各々は、さらに、当業者には理解されるように、上に論じられた開口部２４の１つを規定する内周縁３４および３５を有する。

機能層３０および３２の各々は、さらに、圧縮ビード３６、３７、主本体部４０、４１、および内周部４２、４３を含む。圧縮ビード３６および３７は、内周縁３４および３５から径方向に間隔を置かれ、内周縁３４および３５を周方向に取り囲む。主本体部４０および４１の各々は面３８、３９に沿って延在し、圧縮ビード３６および３７は面３８および３９から上方向に延在する。内周部４２および４３は、内周縁３４と３５と圧縮ビード３６、３７との間に延在し、主本体部４０および４１と概ね平面である。機能層３０および３２は、好ましくはばね鋼のような弾性材料から構築され、任意の望ましい厚みを有することができる。当業者には理解されるように、圧縮ビード３６および３７は、好ましくは、エンボス加工プロセスを介して機能層３６および３７上に形成される。図４に示されるように、前述の圧縮ビード３６および３７が互いに面するように、機能層３０および３２は配置される。したがってガスケット２０がエンジンブロック２２とシリンダヘッドとの間で圧縮されると、圧縮ビード３６および３７は、互いに係合して、シリンダボア２４のまわりでの気密封止を容易にし、それによって、燃焼流体またはガスがシリンダヘッドとエンジンブロック２２との間でシリンダボア２４から流出するのを防ぐ。

第１の機能層３０とは対照的に、第２の機能層３２は、さらに、以下にさらに詳細に議論されるように、圧縮ビード３６および３７がシリンダヘッドとエンジンブロック２２との間で完全に平坦にされることを防ぐために、内周部４３上において圧縮ビード３７と内周縁３５との間に位置されるストッパ４４を含む。ストッパ４４は開口部２４を周方向に取り囲み、概ねギヤ状の形状を有し、圧縮ビード３６および３７の組み合わせた高さ未満である距離だけ面３９から延在する複数個の周方向に間隔を置かれた歯４６を含む。したがって、ガスケット２０がシリンダヘッドとエンジンブロック２２との間で圧縮されると、圧縮ビード３６および３７は互いに接触し、互いに抗して封止することを可能とされる。

ストッパ４４は第２の機能層３２の一体的な特徴であり、好ましくは、圧縮ビード３６と同様に、エンボス加工プロセスを介して形成される。歯４６の形状および湾曲は平坦化に対する大きな抵抗をそれらに与え、したがって、ガスケット２０がシリンダヘッドとエンジンブロック２２との間で圧縮されると、歯４６は第１の機能層３０の内周部４２と接触し、２つの内周部４２を離して保持する。したがって、圧縮ビード３６および３７のどちらも、他方に対して完全に平坦にはされ得ない。したがって、シリンダヘッドがエンジンブロック２２上に過荷重をかけても、圧縮ビード３６および３７は両方とも、面３８から上方向に延在し、互いに対して弾性的に付勢されたままである。したがって、圧縮ビード３６および３７は、互いに抗して概ね一定の高い封止圧力の維持を保証され、それによって、シリンダボア２６の周囲のまわりで気密封止を与えて維持する。シリンダボア２６のまわりで所望の気密封止を維持することに加えて、圧縮ビード３６、３７は、過剰に圧縮されて完全に平坦にはされないことによって、組立て中および使用中の両方において、時期尚早の疲労クラックの形成がないままである。さらに、ストッパ４４は、それ自体が追加の封止の層を与え、それは、さらに、ガスケット２０の封止能力を改善し、さらに、圧縮ビード３６および３７がシリンダボアにおける燃焼火炎に晒されるのを制限するために火炎堰として機能する。これらのさらなる利点は、すべて、最小のコストにおいて達成され、なぜならば、さらなる構成要素は必要ではなく、ストッパ４４は、安価および迅速にエンボス加工プロセスを介してガスケット２０に追加することができるからである。

図４の例示的なガスケット２０においては、歯４６は、互いから概ね一様な周方向間隔を有し、すべて面３９より上に同様の高さだけ隆起する。加えて、歯４６はすべて、径方向に圧縮ビード３７に向かって同様の距離だけ延在する。そのようなストッパ４４が好ましいかもしれないのは、概ね一様な封止圧力がシリンダボア２６の周囲のまわりで所望される場合である。しかしながら、以下にさらに詳細に議論されるように、所望の場合には、これらのパラメータの各々を変動させて、ガスケット２０に、シリンダボア２６のまわりの非一様な封止圧力を与えることが考えられる。たとえば、より少ない封止圧力が必要な領域においては歯４６の間により広い間隔を有し、より大きな封止圧力が必要な領域においては歯４６の間により小さな間隔を有することが望ましいかもしれない。

ここで図５を参照して、別の実施の形態に従って構築されたガスケット１２０が示される。上に記載されたガスケット２０と同様に、このガスケット１２０は、圧縮ビード１３６および１３７を各々が有する、第１および第２の機能層１３０、１３２を含む。第２の機能層１３２は、さらに、内周部１４３に配置された複数個の歯１４６を含むストッパ１４４を有する。ファントム線で示されるように、他の歯１４６のいくつかは、面１３９より上に、断面図がとられた歯１４６とは異なる高さに隆起する。異なる高さを有する歯１４６は、開口部１２４のまわりで圧縮ビード１３６間にかけられる圧力の均一性に影響を与える。具体的には、歯１４６がより短い場合、より多くの圧力が圧縮ビード１３６と１３７との間にかけられ、歯１４６がより大きい場合、より少ない圧力が圧縮ビード１３６と１４７との間にかけられる。

ここで図６を参照して、さらに別の実施の形態に従って構築されたガスケット２２０の第２の機能層２３２が示される。上に記載されたガスケット２０および１２０と同様に、圧縮ビード２３７は、開口部２２４の各々のまわりに周方向に延在し、ストッパ２４４は、内周部２４２上において内周縁２４３と圧縮ビード２３７との間に配置される。この実施の形態においては、ストッパ２４４の歯２４６は、変動する周方向間隔および変動する幅を有し、それらは、径方向に圧縮ビード２３７に向かって異なる距離だけ延在する。

別の実施の形態に従って構築されたガスケット３２０の第２の機能層３３２が、図７に示される。このガスケット３２０においては、ストッパ３４４の歯３４６は、概ね一様に周方向に互いから間隔を置かれるが、径方向に圧縮ビード３３７に向かって互いと異なる距離だけ延在する。上に論じられるように、これは圧縮ビード３３７間の封止圧力の均一性に影響を有し得る。

さらに別の実施の形態に従って構築されたガスケット４２０の第２の機能層４３２が、図８に概ね示される。上に記載されたストッパ４４、１４４、２４４、３４４とは対照的に、このストッパ４４４の歯４４６は、圧縮ビード４３７に向かってではなく、開口部４２４に向かって内方向に延在する。これは、圧縮ビード４３７の平坦化を防ぐべきその能力を保持しながらストッパ４４４をどのように修正することができるかのさらに別の例である。

さらに別の実施の形態に従って構築されたガスケット５２０の第２の機能層５３２が、図９に示される。このガスケット５２０が、上に記載されたガスケット２０、１２０、２２０、３２０、４２０と区別されるのは、ストッパ５４４の歯５４６が、開口部５２４に向かって延在することと圧縮ビード５３７に向かって延在することとの間で交互するからである。特定の封止特性を伴うガスケット５２０を形成するために、歯５４６は任意の望ましいパターンをとることがあることが十分に理解されるべきである。たとえば、開口部５２４に向かって延在するすべての各歯５４６に対して、２つの歯５４６が圧縮ビード５３７に向かって延長することが望ましいかもしれない。

ここで図１０を参照して、さらなる実施の形態に従って構築されたガスケット６２０が、断面図で示される。この実施の形態が、上に記載されたガスケット２０、１２０、２２０、３２０、４２０、５２０と区別されるのは、第１および第２の機能層６３０および６３２の両方は、ストッパ６４４および６４５がそれぞれの内周部６４２および６４３上に配置されるからである。そのようなガスケット６２０が有利になり得るのは、機能層６３０および６３２が互いの鏡像プロファイルを有するからである。この実施の形態においては、歯６４６および６４７は、圧縮ビード６３６および６３７の組み合わせた高さ未満である、組み合わせた高さを有し、ガスケット６２０がシリンダヘッドとエンジンブロックとの間で圧縮されると、圧縮ビード６３６、６３７が互いと接触し、互いに抗して封止することを可能にする。

ここで図１１を参照して、ガスケット７２０のさらに別の実施の形態が示される。この実施の形態においては、機能層７３０および７３２のギヤ歯７４６および７４７は、互いをはさまれ、つまり、第１の機能層７３０のギヤ歯は開口部７２４に向かって径方向に内方向に延在し、第２の機能層７３２のギヤ歯７４７は圧縮ビード７３６に向かって径方向に外方向に延在する。歯７４６および７４７は互いを差し挟まれるので、各々は、圧縮ビード７３６および７３７の組み合わせた高さ未満である高さを有するはずである。歯７４６および７４７を差し挟むことは、ストッパ７４４を強化する効果および／または燃焼ガスが圧縮ビード７３６、７３７に達することがあることから遮断するその能力を改善する効果があり得る。

ガスケットは、ここに示されたもの以外の多くの形式をとることがあることが十分に理解されるべきである。たとえば、圧縮ビードが互いに向かって面しているのではなく、それらは、同じ方向に面し、入れ子関係で互いに封止され得る。加えて、ガスケットは任意の数の機能層を含むことがあり、所望の場合、さらに、１つ以上の距離層（図示せず）を含むことがある。

明らかに、この発明の多くの修正および変形が上記の教示に照らして可能であり、特許請求の範囲内にありながら、具体的に記載された通り以外に実施されてもよい。

Claims (14)

1. 第１の部材と第２の部材との間において流体密封封止を確立するための複数層ガスケットであって、
   少なくとも１つの開口部と、少なくとも１つの圧縮ビードとを有する、少なくとも第１の機能層を含み、前記少なくとも１つの圧縮ビードは、前記少なくとも第１の機能層の面から予め定められる距離だけ突出し、前記少なくとも１つの開口部のまわりを周方向に延在し、前記少なくとも１つの開口部から間隔を置かれ、前記複数層ガスケットはさらに、
   前記少なくとも前記第１の機能層の上にあり、前記少なくとも前記第１の機能層の前記少なくとも１つの開口部と整列される少なくとも１つの開口部を有する、少なくとも第２の層を含み、
   前記少なくとも第１および第２の層の少なくとも１つは、前記整列される開口部を取り囲むストッパを含み、前記ストッパは、前記圧縮ビードの圧縮を制限するために前記面から前記圧縮ビードの前記予め定められる距離未満の距離だけ延在する複数個の周方向に間隔を置かれた歯を有する、複数層ガスケット。
2. 前記防火壁の前記歯は前記整列される開口部に向かって径方向に内方向に延在する、請求項１に記載の複数層ガスケット。
3. 前記防火壁の前記歯は前記圧縮ビードに向かって径方向に外方向に延在する、請求項１に記載の複数層ガスケット。
4. 前記歯のうちの複数個は、前記整列される開口部に向かって径方向に内方向に延在し、前記歯のうちの複数個は、前記圧縮ビードに向かって径方向に外方向に延在する、請求項１に記載の複数層ガスケット。
5. 前記歯は径方向に互いから可変の距離だけ延在する、請求項１に記載の複数層ガスケット。
6. 前記歯は周方向に互いから可変の距離だけ間隔を置かれる、請求項１に記載の複数層ガスケット。
7. 前記歯は可変の幅を有する、請求項１に記載の複数層ガスケット。
8. 前記層は両方とも防火壁を含み、前記防火壁は前記開口部を周方向に取り囲み、前記面から前記圧縮ビードの前記予め定められる距離未満の距離だけ延在する複数個の周方向に間隔を置かれた歯を含み、前記圧縮ビードが前記第１および第２の部材間において完全に平坦にされるのを防ぐ、請求項１に記載の複数層ガスケット。
9. 前記周方向に間隔を置かれた歯は互いに一体的に接続される、請求項１に記載の複数層ガスケット。
10. 前記圧縮ビードは前記第１の機能層上にエンボス加工される、請求項１に記載の複数層ガスケット。
11. 前記ストッパは前記第１の機能層上にエンボス加工される、請求項１０に記載の複数層ガスケット。
12. 前記層は、両方とも、前記整列される開口部を周方向に取り囲む圧縮ビードを含む、請求項１に記載の複数層ガスケット。
13. 前記層の各々は複数個の歯を含むストッパを含む、請求項１２に記載の複数層ガスケット。
14. 前記第１および第２の層の前記歯の組み合わせた高さは、前記第１および第２の層の前記圧縮ビードの組み合わせた高さ未満である、請求項１３に記載の複数層ガスケット。

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