JP2016512591A - 多層ガスケット - Google Patents

Abstract

第１の部材（シリンダヘッドなど）と第２の部材（エンジンブロックなど）との間に封止を確立するための多層ガスケット（２０）が提供される。多層ガスケット（２０）は、１対の外側機能層（２６ａ，２６ｂ）と、少なくとも１つの内側機能層（２８）とを含む。各層（２６ａ，２６ｂ，２８）は、開口部（３７）を取囲むフル燃焼ビード（４２ａ，４２ｂ，４４）を有し、すべての層（２６ａ，２６ｂ，２８）のフル燃焼ビード（４２ａ，４２ｂ，４４）は互いに径方向に位置合わせされる。各層（２６ａ，２６ｂ，２８）はさらに外周（３８ａ，３８ｂ，４０）を有し、内層（２８）の外周（４０）は、位置合わせされたフル燃焼ビード（４２ａ，４２ｂ）と外層（２６ａ，２６ｂ）の外周（３８ａ，３８ｂ）との間に径方向に配置される。外層（２６ａ，２６ｂ）はさらに、それらの周辺部（３８ａ，３８ｂ）に隣接したハーフビード（４６ａ，４６ｂ）を含む。

Description

発明の背景
１．発明の分野
本発明は概して、互いに締付けられる２つの部材の間に気密および液密封止を確立するために用いられる種類の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などの、互いに締付けられる２つの部材の間に気密封止を確立する際には、１つ以上の層を有するシリンダヘッドガスケットを用いることが一般的である。一般に、機能層と称されることもある層のうちの少なくとも１つは、シリンダヘッドとエンジンブロックとの間に挟まれると弾性的に変形して気密封止を確立する燃焼ビードを有する。この気密封止は、たとえばエンジンの動作時にシリンダヘッドがエンジンブロックから離れて持上がるなどの、封止されている部材同士の相対的移動の際にも維持される必要がある。ガスケット製造業者が採っている１つの手法は、ガスケットの一定場所の厚みを増加させることによって、エンジンブロックまたはシリンダヘッドに対する燃焼ビードによる付勢力を増加させることである。いくつかのガスケット製造業者が採っている別の手法は、それらのガスケットの燃焼ビードに隣接した１つ以上の圧縮リミッタを含むことである。動作時、圧縮リミッタは、燃焼ビードがシリンダヘッドとエンジンブロックとの間で完全に平らになることを防止する。

発明の概要
本発明のある局面は、第１の部材と第２の部材との間に封止を確立するための多層金属ガスケットを提供する。多層ガスケットは１対の外側機能層を含み、外側機能層の各々は、外層外周と、開口部を囲む内周とを有する。外側機能層の各々は、開口部から径方向に間隔をあけられて開口部を円周方向に囲む外層フル燃焼ビードを有する。外側機能層の各々はさらに、外層フル燃焼ビードと外層外周との間に間隔をあけられている第２のビードを有する。少なくとも１つの内側機能層が外側機能層同士の間に挟まれており、外層フル燃焼ビードと径方向に位置合わせされて第１および第２の部材の間の封止を向上させる内層フル燃焼ビードを含む。内側機能層は、位置合わせされたフル燃焼ビードと外側機能層の第２のビードとの間に間隔をあけられている内層外周を有する。

この多層ガスケットは、たとえば、内燃機関のシリンダヘッドおよびエンジンブロックであり得る第１および第２の部材の間に気密封止を確立するので有利である。気密封止は、外側および内側機能層上の燃焼ビードが位置合わせされるので、非常に強く耐久性があり、たとえばシリンダヘッドがエンジンブロックから持上がるなどして部材同士が相対的に移動したとしても維持される。この向上した気密および液密封止は、多層ガスケットに、他の公知のガスケットでは一般的であるような距離層またはストッパ特徴がないため、かつ、内側機能層は外側機能層よりも寸法的に小さいため、非常に低コストで達成され得る。

本発明のこれらのおよび他の特徴および利点は、添付の図面と合わせて考慮されると以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されるので、容易に認識されるであろう。

シリンダヘッドとエンジンブロックとの間に配置される例示的な多層金属ガスケットを有する内燃機関の部分分解図である。 非圧縮状態にある多層金属ガスケットの例示的な実施形態の断面部分図である。 シリンダヘッドとエンジンブロックとの間の圧縮状態にある多層金属ガスケットの例示的な実施形態の断面部分図である。 多層金属ガスケットの例示的な実施形態の内側機能層の底面図である。 内側機能層の代替実施形態の底面図である。

実施可能な実施形態の説明
いくつかの図全体にわたって同様の番号は対応する部分を示す図面を参照して、第１の部材と第２の部材との間に封止を確立するための多層金属ガスケット２０の例示的な実施形態が、図１に全体的に示されている。第１の例示的な実施形態では、多層ガスケット２０は、内燃機関のシリンダヘッド２２とエンジンブロック２４との間に気密封止を確立することによって機関の動作時に複数の燃焼室の内部に燃焼ガスを封止するように構成されるシリンダヘッドガスケット２０である。例示的な多層ガスケット２０は、燃焼室のうちの１つ以上の内部の燃料および空気燃焼に応答してシリンダヘッド２２がエンジンブロック２４から持上がり得る機関の動作時に、この封止を維持するように構成される。しかし、多層金属ガスケット２０はさまざまな他の車両または非車両用途で使用され得ること、すなわち、ガスケット２０を利用して任意の所望の種類の第１および第２の部材が封止され得ることを認識すべきである。たとえば、ガスケット２０は代替的に、排気マニホルド（図示せず）をエンジンブロック２４に封止するように構成されてもよい。

次に図２の断面図を参照して、例示的なガスケット２０は、互いに積層される３つの機能層２６ａ，２６ｂ，２８を含む。具体的には、第１の例示的な実施形態の多層ガスケット２０は、第１の外側機能層２６ａ、第２の外側機能層２６ｂ、および単一の内側機能層２８を含む。第１の例示的な実施形態では１つしか含まれていないが、多層ガスケット２０は代替的に、所望であれば２つ以上の内側機能層を含んでもよいことを認識すべきである。多くの従来のガスケットとは異なり、例示的な多層金属ガスケット２０は、外側機能層２６ａ，２６ｂの間にいずれの距離層またはストッパ特徴も含まない。

機能層２６ａ，２６ｂ，２８の各々は、概して均一の厚みを有する概して平面の本体部３０ａ，３０ｂ，３２と、開口部３７を囲む内周３４ａ，３４ｂ，３６とを有する。図１に示されるように、第１の例示的な実施形態の多層ガスケット２０は、内燃機関のシリンダヘッド２２およびエンジンブロック２４の燃焼開口部に対応する複数の開口部３７を含む。しかし、当該開口部は任意の所望の特徴に対応し得ることを認識すべきである。再び図２を参照して、機能層２６ａ，２６ｂ，２８の各々は、それぞれの内周３４ａ，３４ｂ，３６から外周３８ａ，３８ｂ，４０まで径方向外向きに延在する。具体的には、外側機能層２６ａ，２６ｂは第１の外周３８ａ，３８ｂまで延在し、内側機能層２８は異なる第２の外周４０まで延在する。示されるように、内側機能層２８は、互いに同様にサイズ決めされる外側機能層２６ｂ，２６ｂのいずれよりも相対的に小さい。内周３４ａ，３４ｂ，３６は概して互いに位置合わせされる。

機能層２６ａ，２６ｂ，２８の各々はさらに、それぞれの層２６ａ，２６ｂ，２８の開口部３７を取囲む（または円周方向に囲む）フル燃焼ビード４２ａ，４２ｂ，４４を含む。具体的には、外側機能層２６ａ，２６ｂは外層フル燃焼ビード４２ａ，４２ｂを含み、内側機能層２８は内層フル燃焼ビード４４を含む。フル燃焼ビード４２ａ，４２ｂ，４４は、それぞれの機能層２６ａ，２６ｂ，２８の概して平面の本体部３０ａ，３０ｂ，３２と一体形成され、内周３４ａ，３４ｂ，３６から径方向に間隔をあけられている。図２に示されるように、断面で見ると、各フル燃焼ビード４２ａ，４２ｂ，４４は概して半円形状であり、関連の機能層２６ａ，２６ｂ，２８の平面本体部３０ａ，３０ｂ，３２から軸方向にオフセットされている頂上を有する。図３に最もよく示されるように、フル燃焼ビード４２ａ，４２ｂ，４４は、シリンダヘッド２２が多層ガスケット２０を間に挟んでエンジンブロック２４上に締付けられると弾性的にたわみ、機関の動作時にシリンダヘッド２２がエンジンブロック２４から持上がったとしても気密封止を維持するように構成される。

例示的な実施形態では、３つのフル燃焼ビード４２ａ，４２ｂ，４４のすべてが互いに径方向に位置合わせされる。したがって、シリンダヘッド２２がエンジンブロック２４上に締付けられると、多層ガスケット２０によって、シリンダヘッド２２およびエンジンブロック２４上のフル燃焼ビード４２ａ，４２ｂ，４４の場所に、増加した負荷が与えられる。これによって、機関の動作時に、向上した、より耐久性のある、かつより信頼性のある気密封止が多層ガスケット２０に提供され、機関の燃焼室の内部に燃焼ガスが維持される。

第１の例示的な実施形態では、外側機能層２６ａ，２６ｂの外層フル燃焼ビード４２ａ，４２ｂは同じ軸方向に（上向きに）延在し、内側機能層２８の内層フル燃焼ビード４４は反対の軸方向に（下向きに）延在する。内層フル燃焼ビード４４は、これらの燃焼ビード４２ｂ，４４の頂上が互いに封止係合するように、第２の外側機能層２６ｂの外層フル燃焼ビード４２ｂに向かって軸方向に延在する。次に図３を参照して、例示的な実施形態の多層ガスケット２０がエンジンブロック２４とシリンダヘッド２２との間に挟まれると、内側機能層２８のフル燃焼ビード４４および外層フル燃焼ビード４２ｂが付勢されて互いに押付けられ、第１の外側機能層２６ａの外層フル燃焼ビード４２ａが付勢されてシリンダヘッド２２の下面に押付けられる。フル燃焼ビード４２ａ，４２ｂ，４４の弾性変形により、燃焼室内の燃焼に応答してシリンダヘッド２２がエンジンブロック２４からわずかに離れて持上がる内燃機関の動作時に、気密封止を維持することができる。

再び図２を参照して、外側機能層２６ａ，２６ｂの各々はさらに、開口部３７の反対側にそれぞれの外層フル燃焼ビード４２ａ，４２ｂから間隔をあけられたハーフビード４６ａ，４６ｂを含み、すなわち、外層フル燃焼ビード４２ａ，４２ｂは開口部３７とハーフビード４６ａ，４６ｂとの間に配置される。動作時、ハーフビード４６ａ，４６ｂは、シリンダヘッド２２（図１に示される）およびエンジンブロック２４（これも図１に示される）の流路に液密封止を提供する。内側機能層２８の外周４０は、位置合わせされたフル燃焼ビード４２ａ，４２ｂ，４４と外側機能層２６ａ，２６ｂの第１の外周３８ａ，３８ｂとの間に間隔をあけられている。各ハーフビード４６ａ，４６ｂは、それぞれの外側機能層２６ａ，２６ｂの概して平面の本体部３０ａ，３０ｂと一体成形され、それぞれの概して平面の本体部３０ａ，３０ｂに対して軸方向に、すなわち上向きにまたは下向きに段がついている。示されるように、外側機能層２６ａ，２６ｂのハーフビード４６ａ，４６ｂは、互いに反対の軸方向に延在する。図３に最もよく示されるように、金属ガスケット２０がシリンダヘッド２２とエンジンブロック２４との間に挟まれると、ハーフビード４６ａ，４６ｂが弾性的にたわみ、シリンダヘッド２２とエンジンブロック２４との間に液密封止を確立する。示されるように、ハーフビード４６ａ，４６ｂは外側機能層２６ａ，２６ｂの外周３８ａ，３８ｂに隣接して配置され、内側機能層２８の外周４０は、位置合わせされたフル燃焼ビード４２ａ，４２ｂ，４４とハーフビード４６ａ，４６ｂとの間に間隔をあけられている。

外側および内側機能層２６ａ，２６ｂ，２８は好ましくは鋼鉄で形成されるが、代替的に任意の所望の金属または金属の組合せで形成されてもよい。３つ（またはそれ以上）の機能層２６ａ，２６ｂ，２８はすべて同じ金属で形成されてもよいし、または異なる材料で形成されてもよい。フル燃焼ビード４２ａ，４２ｂ，４４およびハーフビード４６ａ，４６ｂは好ましくはスタンピングまたはプレス作業によってそれぞれの機能層２６ａ，２６ｂ，２８内に形成されるが、代替的に任意の好適なプロセスによって形成されてもよい。

図４に示されるように、内側機能層２８の第１の例示的な実施形態は、概して環状に成形される。したがって、それは、外側機能層２６ａ，２６ｂ（図２に示される）よりもはるかに小さく、その意図される機能を果たす、すなわち開口部３７の周りの気密封止を向上させるだけの大きさしかない。したがって、内側機能層２８は、非常に迅速にかつ安価に、最小限の材料費で形成され得る。所望であれば、ビードを形成した後に多層ガスケット２０を熱処理してもよい。

次に図５を参照して、内側機能層１２８の第２の例示的な実施形態が示される。この実施形態は、たとえば内燃機関の複数の燃焼開口部に対応し得る複数の開口部１３７を取囲む複数のフルエンボス加工ビード１４４を有する、１つの概して平面の本体部１３２を含む。代替的に、内側機能層は、すべての開口部を取囲む１つの長いフルエンボス加工ビードを有してもよい。

明らかに、上記の教示に鑑みて、本発明の多くの変形例および変更例が可能であり、添付の特許請求の範囲内で、具体的に記載された態様とは異なる態様で実施可能である。

Claims (11)

1. 第１の部材と第２の部材との間に封止を確立するための多層金属ガスケットであって、
   １対の外側機能層を備え、前記外側機能層の各々は、外層外周と、開口部を囲む内周とを有し、前記外側機能層の各々は、前記開口部から径方向に間隔をあけられて前記開口部を円周方向に囲む外層フル燃焼ビードを有し、前記外側機能層の各々は、前記外層フル燃焼ビードと前記外層外周との間に間隔をあけられている第２のビードを有し、前記多層金属ガスケットはさらに、
   前記外側機能層同士の間に挟まれる少なくとも１つの内側機能層を備え、前記内側機能層は、前記外層フル燃焼ビードと径方向に位置合わせされて前記第１および第２の部材の間の封止を向上させる内層フル燃焼ビードを含み、前記内側機能層は、位置合わせされた前記フル燃焼ビードと前記外側機能層の前記第２のビードとの間に間隔をあけられている内層外周を有する、多層金属ガスケット。
2. 前記外側機能層の各々の上の前記第２のビードは、液密封止を提供するためのハーフビードである、請求項１に記載の多層金属ガスケット。
3. 前記外側機能層上の前記第２のビードは、前記外層外周に隣接して配置される、請求項２に記載の多層金属ガスケット。
4. 前記外側機能層の前記ハーフビードは、互いに反対の軸方向に外向きに延在する、請求項２に記載の多層金属ガスケット。
5. 前記外層フル燃焼ビードは同じ軸方向に延在する、請求項１に記載の多層金属ガスケット。
6. 前記内層フル燃焼ビードは、前記外層フル燃焼ビードの一方と押圧係合している、請求項１に記載の多層金属ガスケット。
7. 前記内側機能層は概して環状に成形される、請求項１に記載の多層金属ガスケット。
8. 第１の部材と第２の部材との間に封止を確立するための多層金属ガスケットであって、
   開口部を囲む第１の内周と、前記第１の内周から径方向に間隔をあけられた第１の外層フル燃焼ビードと、前記第１の外層フル燃焼ビードから間隔をあけられた第１の外周と、前記第１の外周に隣接した第１のハーフビードとを有する第１の外側機能層と、
   前記開口部を囲む第２の内周と、前記第２の内周から径方向に間隔をあけられた第２の外層フル燃焼ビードと、前記第２の外層フル燃焼ビードから間隔をあけられた第２の外周と、前記第２の外周に隣接した第２のハーフビードとを有する第２の外側機能層と、
   前記第１および第２の外側機能層の間に挟まれる少なくとも１つの内側機能層とを備え、前記少なくとも１つの内側機能層は、前記外層フル燃焼ビードと径方向に位置合わせされる内層フル燃焼ビードを有し、前記内側機能層は、位置合わせされた前記フル燃焼ビードと前記第１および第２の外側機能層の前記第１および第２の外周との間に位置する第３の外周を有する、多層金属ガスケット。
9. 前記第１および第２の外層フル燃焼ビードは同じ軸方向に延在する、請求項８に記載の多層金属ガスケット。
10. 前記内層フル燃焼ビードは、前記第１および第２の外層フル燃焼ビードと反対の軸方向に延在し、前記外層フル燃焼ビードの一方と押圧係合している、請求項９に記載の多層金属ガスケット。
11. 前記第１および第２の外側機能層の前記ハーフビードは、互いに反対の軸方向に延在する、請求項８に記載の多層金属ガスケット。

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