JP2016531258A - コーティングされないシリンダーヘッドガスケット - Google Patents

コーティングされないシリンダーヘッドガスケット Download PDF

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Abstract

改善された封止性能、安定性および2つの構成要素間のより強固な結合を提供する多層シリンダーヘッドガスケット(20)を提供する。ガスケットは内側縁部(46、48)と外側縁部(58、60)の間に位置するフルビード(42,44)をそれぞれ含み、燃焼室開口部(56)を取り囲む複数の機能層(22、24)を含む。ストッパ(68)は機能層の間に配置され燃焼室開口部とフルビードの間に放射状に位置する。コーティング素材(70)は少なくとも1つの機能層の少なくとも1つの表面(26、28、34、36)に適用され、機能層の長さ(L)の大部分に沿って延びる。改善された性能を達成するために内側縁部とフルビーズの間に位置する表面に沿った領域(72)はコーティングされないまま残るか減量したコーティング素材を含む。代替的に、コーティングされない領域(72)を提供するために燃焼室開口部と機能層の内側縁部の間にストッパが位置してもよい。

Description

関連出願への相互参照
本願は、2013年9月10日に提出された米国仮出願整理番号61/876,068、および2014年9月10日に提出された米国実用新案整理番号14/482,230の恩恵を主張し、それらの全体をここに引用により援用する。
発明の背景
1.発明の分野
本発明は概ね2つの構成要素間の封止を提供するガスケットに関し、より具体的にはシリンダーヘッドガスケットのような複層ガスケットに関する。
2.関連技術
シリンダーヘッドガスケット、特に複層ガスケットは一般的に乗物のエンジンに用いられる。ガスケットは、燃焼ガスとエンジン流体の漏れを防止するために、エンジンの対になる要素の間、特に燃焼室開口部の存在するシリンダーボアの周辺に封止部を形成する。シリンダーヘッドガスケットは典型的にはシリンダーボア周辺を周方向に伸び、エンジンブロックとシリンダーヘッドの間に位置する。
そのようなシリンダーヘッドガスケットは一般的にステンレス鋼などの金属素材の複数の層で形成され、典型的にはエンジンブロックとシリンダーヘッド間の強い封止を促進するために、燃焼室開口部またはその他の開口部または縁部の周辺に環状に離間する1またはそれ以上の封止ビードを有する。複層ガスケットは圧縮の制御またはビードの負荷の調整のためのストッパを有してもよい。金属層は典型的には、金属層をともに封止し、エンジンブロックとシリンダーヘッド間の流体またはガスの漏れを防止を支えるためにコーティング素材で覆われている。コーティング素材なしでは、より高い負荷が層の封止のために必要である。コーティング素材はまた、層の表面における任意の欠陥を補充する。
しかしながら、そのようなコーティング素材は、コーティング素材の圧縮、回復および摩耗によるシリンダーヘッドとエンジンブロック間の不安定を起こし得ることが見いだされている。時間の経過により、金属層ほど固いあるいは耐久性のあるものではないコーティング素材は軟化する。コーティング素材は位置ずれを起こす高圧のもとでは押し出されうる。
発明の概要
本発明は従来のコーティングされた複層ガスケットに関連する問題を回避し、増大した安定性と2つの構成要素間のより強固な接続を含む改善された性能を有するコーティングされた複層ガスケットを提供する。複層ガスケットは燃焼室開口部を囲む内側縁部と第1の外側縁部の間に延びる第1の機能層を含む。第1の内側縁部と第1の外側縁部はその間の長さを有する。第1の機能層はまた第1の外側表面と対向する第2の内側表面を有し、第1の内側縁部と第1の外側縁部の間に放射状に配置された第1のフルビードを含む。
第2の機能層は燃焼室開口部を取り囲む第2の内側端部と第2の外側端部の間に延びる。第2の内側縁部と第2の外側縁部はその間の長さを有する。第2の機能層はまた第2の外側面と対向する第2の内側面を有し、第1のフルビードと軸方向に整列する第2のフルビードを含む。
ストッパは第1および第2の機能層の間で内側縁部と少なくとも1つのフルビードの間に配置される。コーティング素材は少なくとも1つの機能層の表面の1つの上に配置され、コーティング素材は少なくとも1つの表面の長さの大部分に沿って延びる。しかしながら、内側縁部とフルビードの間に位置する少なくとも1つの表面の領域に沿って減量したコーティング素材が配置される。
他の実施例では、第1および第2の層の間に位置するストッパ層によってストッパが提供される。ストッパ層は燃焼室開口部を取り囲む第5の内側縁部と第5の外側縁部の間に放射状に延びる。この実施例では、ストッパは燃焼室開口部と機能層の内側縁部の間に放射状に配置される。コーティング素材は少なくとも1つの表面上に配置され、この実施例では、コーティング素材は少なくとも1つの機能層において内側縁部から外側縁部に連続的に延びる。
図面の簡潔な説明
本発明のその他の利点は、添付の図面との関連において考慮され以下の詳細な説明を参照するとより容易に認識され、より良い理解に資するであろう。
本発明の第1の実施例によるコーティングされた多層ガスケットの径方向の断面側面図である。 本発明の第2の実施例によるコーティングされた多層ガスケットの径方向の断面側面図である。 本発明の第3の実施例によるコーティングされた多層ガスケットの径方向の断面側面図である。 本発明の第4の実施例によるコーティングされた多層ガスケットの径方向の断面側面図である。 本発明の第5の実施例によるコーティングされた多層ガスケットの径方向の断面側面図である。 本発明の第6の実施例によるコーティングされた多層ガスケットの径方向の断面側面図である。 本発明の第7の実施例によるコーティングされた多層ガスケットの径方向の断面側面図である。 本発明の第8の実施例によるコーティングされた多層ガスケットの径方向の断面側面図である。 本発明の第9の実施例によるコーティングされた多層ガスケットの径方向の断面側面図である。 本発明の第10の実施例によるコーティングされた多層ガスケットの径方向の断面側面図である。
実施例を可能とする説明
いくつかの視点を通じて近似した数字は関連した箇所を示す図を参照すると、エンジンブロックとシリンダーがヘッドのような2つの構成要素(示されていない)の間に配置された際改善された封止性能を提供する多層ガスケット20が概ね図示される。ガスケット20は、それぞれ外側表面26、28と、対向する内側表面34、36を有する複数の機能層22、24を含む。それぞれの機能層22、24はまた2つの構成要素間の強固な封止を促進するフルビード42、44を含む。機能層22、24は燃焼室開口部56を囲む内側縁部46、48から外側縁部58、60に放射状に延びる。ガスケット20はまた圧縮の制御とフルビード42,44への負荷の調整のために機能層22、24の間に配置されるストッパ68を含む。機能層22、24をともに封止して支えるために、コーティング素材70が機能層22、24の少なくとも1つの表面26、28、34、36上に配置され、コーティング素材70はコーティングされた表面26、28、34、36の長さLの大部分に沿って延びる。しかしながら従来のコーティングされたガスケットと異なり、ストッパ68に沿い、燃焼室開口部56とフルビード42、44の間に位置するガスケット20の領域72は、減量したコーティング素材70を含むか、コーティング素材70を含まない。
図1から10は燃焼室開口部56とフルビード42、44の間に配置されるコーティングされない領域72を含むコーティングされた多層ガスケットシリンダーの例示的な実施例を図示する。そのような実施例では、多層ガスケット20は燃焼室開口部56を取り囲む第1の縁部46と第1の外側縁部58の間に延び、その間の長さLを有する第1の機能層22を含む。第1の機能層22はその間の厚さtを有する第1の外側表面26と対向する内側表面34を有する。第1の機能層22はまた燃焼室開口部56の周辺に周方向に伸びる第1のフルビード42を含み、第1の内側縁部46と第2の外側縁部58の間で放射状に配置される。
例示的な多層ガスケット20はまた燃焼室開口部56を取り囲む第2の内側縁部48と第2の外側縁部60の間に延びる第2の機能層24を含む。第2の内側端部48と第2の外側端部60はその間の長さLを有する。第2の機能層24はまたその間の厚さtを有する第2の外側表面28と対向する第2の内側表面36を有する。第2の機能層24は第1のフルビード42と軸方向に整列し燃焼開口部56の周辺に周方向に延びる第2のフルビード44を含む。第2の機能層24は典型的には、第2の内側縁部48が第1の内側縁部46と垂直に整列し、第2の外側縁部60が第1の外側縁部58と整列するよう第1の機能層22と同じ長さLおよび厚さtを有する。機能層22、24の厚さtは長さLの全体にわたって一定である。機能層22、24は任意の従前の素材で構成されてもよく、しかし典型的にはステンレス鋼で形成される。
例示的な実施例では、機能層22、24のフルビード42、44はそれぞれ1つの表面に沿って凸状の輪郭と、反対の表面に沿って凹状の輪郭を有する。フルビード42、44の凸状表面は図に示されるように相互に向かい合って延びてもよく、あるいは相互に離れて(示されていない)延びてもよい。機能層22、24のうちの少なくとも1つはまた追加的に、関連するフルビード42、44と外側縁部58、60の間に放射状に配置されるハーフビード74,76を含む。ハーフビード74、76は典型的にはフルビード42、44よりも外側縁部58、60により近く配置される。ハーフビード74、76は燃焼室開口部56の周辺または2つの構成要素の間の他の開口部の周辺または外側縁部58、60に沿って延びてもよい。仮に双方の機能層22、24がハーフビード74、76を含んだ場合、その後これらのハーフビード74、76はしばしば典型的には溶接によって互いに結合される。しかしながら、仮に1つの機能層22、24がハーフビード74、76を含んだ場合、その後ハーフビード74、76は図5および6に示されるように対向する機能層22、24が離間してもよい。少なくとも機能層22、24のうちの1つは図2から6に示されるように関連するフルビード42、44と内側縁部46、48の間に放射状に配置されるステップ領域78も含んでもよい。
多層ガスケット20のストッパ68は第1および第2の機能層22、24の間で燃焼室開口部56と少なくとも1つの機能層22、24のフルビード42、44の間に放射状に配置される。図1から7の実施例では、ストッパ68は燃焼室開口部56を取り囲む第3の内側縁部50から第3の内側縁部50と機能層22、24のフルビード42、44の間に放射状に配置される第3の外側縁部62に向けて延びる。ストッパ68はまたその間の厚さtを有する第3の外側表面30と対向する第3の内側表面38を含む。図1から7のストッパ68は機能層22、24とは分離された独立の構成要素である。代替的に、ストッパ68は以下でさらに議論するが、図8に示されるように内側縁部46、48とフルビード42、44の間に位置する機能層22、24のうちの1つの折りたたみ部80または図9および10に示されるように間隔層182の折りたたみ部180で提供されてもよい。図1から6の実施例では、ストッパ68の厚さtは機能層22、24の厚さtよりも小さい。図7の実施例では、第2のフルビード44と第2の内側縁部48の間の第2の機能層の部分は第2の機能層24の長さLを削減するよう除去され、ストッパ68の厚さtは機能層22、24の厚さtよりも大きい。図8から10の実施例ではストッパ68の厚さtは機能層22、24の厚さtよりも大きいか等しい。ストッパ68は任意の従前の素材で形成されてもよく、典型的には金属素材である。
コーティング素材70は機能層22、24をともに封止し、流体またはガスの漏れを防ぐために機能層22、24の少なくとも1つの表面26、28、34、36の少なくとも1つに配置される。コーティング素材70はそれぞれの機能層22、24の表面26、28、34、36の両方に沿って延びてもよく、あるいは表面26、28、34、36の一方のみに沿って延びてもよい。図1から8の実施例では、コーティング素材70は機能層22、24の表面26、28、34、36のすべてではない表面上に配置される。コーティング素材70はコーティングされた表面26、28、34、36の少なくとも1つの長さLの大部分に沿って延び、コーティングされた表面26、28、34、36は1またはそれ以上の長さLの全体に沿って延びてもよい。しかしながら、ストッパ68に沿って位置する領域72は、安定性を改善し機能層22、24の間のより強固な結合を提供するために減量したコーティング素材70を含むかコーティングされずに残る。領域72におけるコーティング素材の除去もまた熱あるいは燃焼要因による機能層22、24の間の相対的な動きを低減し、フルビード42、44の保護の増大をもたらす。
図1から8の実施例では、その長さLの大部分に沿ってコーティング素材70を含む表面26、28、34、36の内の少なくとも1つはまた関連する内側縁部46、48とフルビード42、44の間に減量したコーティング素材70を有するまたはコーティング素材70を含まない領域72を含む。これらの実施例では、コーティングの減量した領域72は内側縁部46、48からストッパ68に沿ってストッパ68の径方向外側に位置する場所に向けて連続的に延びる。コーティング素材70はその後コーティングされた表面26、28、34、36に沿ってコーティングの減量した領域72の端部から関連する外側縁部58,60に向けて連続的に延びる。典型的には、コーティング素材70は機能層22、24の表面26、28、34、36の複数に配置され、機能層22、24のコーティングされた表面26、28、34、36のうちの少なくとも2つは関連する内側縁部46、48とフルビード42、44の間に配置される領域72においてコーティング素材70を含まない。しかしながら、コーティング素材70はまだ、図3、4、6および7に示されるように少なくとも1つの他の表面26、28、34、36上で内側縁部46、48から外側縁部58、60に連続的に延びてもよい。
コーティング素材70は機能層22、24の厚さtよりも小さく、かつストッパ層84の厚さtよりも小さい厚さtを有する。コーティングの減量した領域72でどんなコーティング素材70が存在しても、コーティング素材の厚さtは残る表面26、28、34、36に沿ったコーティング素材70の厚さtと比較して低減される。
標記の本発明のコーティング素材70には、多層ガスケットをコーティングまたは封止するために用いられる任意の従来のコーティングの配合が使用できる。典型的には、コーティング素材の組成は、エラストマーベース、ゴムベース、樹脂ベース、あるいはポリマーベースである。この実施例では、コーティング素材70はコーティング素材の全重量を基礎として少なくとも50重量パーセント(wt %)あるいは、少なくとも60重量%あるいは、少なくとも70重量%あるいは、少なくとも80重量%あるいは、少なくとも90重量%あるいは、少なくとも95重量%の量のエラストマー、ゴム、樹脂、および/またはポリマーの少なくとも1つを含む。コーティング素材70を形成するために使用され得る例示的な素材は、例えば、FKM素材、シリコン、亜硝酸ブダジエンゴム、二硫化モリブデン、テトラフルオロエチレン、登録商標テフロンの下で販売されるポリテトラフルオチレン(PTFE)などのフルオロエラストマーを含む。
図5および6の例示的な実施例では、多層ガスケット20は互いに軸方向に整列する機能層22、24の複数のペア86を含む。機能層22、24のフルビード42、44および縁部46,48、58、60は再び整列する。さらに、間隔層82が機能層22、24の隣接するペア86の間に配置される。間隔層82は燃焼室開口部56を取り囲む第4の内側縁部縁部52から機能層22、24の少なくとも1つの外側縁部58、60と整列するる第4の外側縁部64に向けて延びる。間隔層82はまた、その間の厚さtを有する第4の内側表面40と第4の外側表面32を有する。ステンレス鋼や低カーボン鋼などのより安価な金属といった任意の従来の素材が間隔層82を形成するために用いられる。コーティング素材70は典型的には第4の内側および外側表面32、40の少なくとも1つの上に配置され第4の内側縁部52から間隔層82の第4の外側縁部64に向けて連続的に延びる。
図9および図10は本発明の他の実施例による多層ガスケット120を図示する。これらの実施例では、関連するフルビード142、144と内側縁部146、148の間に位置するそれぞれの機能層122、124の部分は機能層122、124の長さLを削減するよう除去され、ストッパ層184が第1および第2の機能層122、124の間に配置される。ストッパ層184は燃焼室開口部156を取り囲む第5の内側縁部154と少なくとも1つの機能層122、124の外側縁部158、160と同軸に整列した第5の外側縁部166の間で放射状に延びる。ストッパ層184は燃焼室開口部156と機能層22、24の内側縁部146、148の間の径方向の位置で機能層122、124の内側に配置されるストッパ168を含む。これらの実施例では、ストッパ168はストッパ層184の折りたたみ部180によって提供される。ストッパ168は燃焼室開口部156と機能層122、124の内側縁部146、148の間に放射状に位置する。図9の実施例では、ストッパ層184はストッパ168をずらし、機能層122、124の間に中央に位置させるために折りたたみ領域180と機能層122、124の内側縁部146、148の間に放射状のステップ領域178を含む。コーティング素材170は少なくとも1つの機能層122、124の少なくとも1つの表面126、128、134、136に配置され、コーティング素材170は少なくとも1つのコーティングされた機能層122、124の内側縁部146、148から外側縁部158、160に連続的に延びる。典型的には、コーティング素材70は機能層122、124の複数の表面126、128、134、136上に配置される。図9および10の機能層122、124の内側縁部146、148は機能層122、124がストッパ168に沿って放射状に延びないよう、ストッパ168とは離間しているので、機能層22、24に沿ったコーティング素材tの厚さは低減する必要がない。
明らかに、添付の請求の範囲内で具体的に述べたものに限られず、上記の教示に照らして現在の本発明の多くの修正および変型が実践できる。

Claims (20)

  1. 複層ガスケットであって、
    燃焼室開口部を取り囲む第1の内側縁部と第1の外側縁部の間に延びる第1の機能層であって、前記第1の外側縁部と前記第1の内側縁部はその間に長さを有し、前記第1の機能層は第1の外側表面およびこれと対向する第1の内側表面を有し、前記第1の機能層は前記第1の内側縁部と前記第1の外側縁部との間に放射状に配置される第1のフルビードを含む第1の機能層と、
    前記燃焼室開口部を取り囲む第2の内側縁部と第2の外側縁部の間に延びる第2の機能層であって、前記第2の外側縁部と前記第2の内側縁部はその間に長さを有し、前記第2の機能層は第2の外側表面およびこれと対向する第2の内側表面を有し、前記第2の機能層は前記第1のフルビードと軸方向に整列した第2のフルビードを含む第2の機能層と、
    前記第1および第2の機能層の間、および少なくとも1つの前記の機能層の前記内側縁部とフルビードの間に放射状に配置されるストッパと、
    少なくとも1つの前記機能層の少なくとも1つの表面上に配置されるコーティング素材であって、前記コーティング素材は前記少なくとも1つの表面の前記長さの大部分に沿って延び、前記内側縁部と前記フルビードの間に位置する前記少なくとも1つの表面の領域に沿って減量されたコーティング素材が配置されるコーティング素材とを備える、複層ガスケット。
  2. 前記コーティング素材が厚さを有し、前記領域に沿って配置された前記減量されたコーティング素材が前記領域と前記外側縁部の間に配置される前記コーティング素材よりも小さい厚さを有する、請求項1に記載の複層ガスケット。
  3. 前記少なくとも1つの表面の前記領域がコーティング素材を含まない、請求項1記載の複層ガスケット。
  4. 前記少なくとも1つの表面の前記領域が前記内側縁部から前記ストッパに沿って前記ストッパの径方向外側に位置する場所まで連続的に延びる、請求項1に記載の複層ガスケット。
  5. 前記コーティング素材が前記少なくとも1つの表面に沿って前記外側縁部から前記減量されたコーティング素材を含む前記領域に連続的に延びる、請求項1に記載の複層ガスケット。
  6. 前記コーティング素材が前記機能層をともに封止する、請求項1記載の複層ガスケット。
  7. 前記コーティング素材が前記機能層の複数の前記表面に配置され、少なくとも2つの前記機能層の前記コーティングされた表面が前記内側縁部と前記フルビードの間に配置される前記領域に沿ってコーティング素材を含まない、請求項1に記載の複層ガスケット。
  8. 前記コーティング素材が前記内側縁部から前記外側縁部に向けて少なくとも1つの前記の機能層の少なくとも1つの前記表面に沿って連続的に延びる、請求項1に記載の複層ガスケット。
  9. 前記ストッパが前記コーティング素材が燃焼室開口部を取り囲む第3の内側縁部から前記燃焼室開口部と前記機能層の前記フルビードの間で放射状に配置される第3の外側縁部に向けて延び、前記ストッパは第3の外側表面および対向する第3の内側表面を有する、請求項1に記載の複層ガスケット。
  10. 前記フルビードが前記内側および外側表面の1つに沿って凸形状を有し、前記内側および外側表面の別の1つに沿って凹形状を有する、請求項1に記載の複層ガスケット。
  11. 少なくとも1つの前記機能層が前記フルビードと前記外側縁部の間に放射状に配置されるハーフビードを含む、請求項1に記載の複層ガスケット。
  12. 少なくとも1つの前記機能層が前記フルビードと前記外側縁部の間に放射状に配置されるステップ領域を含む、請求項1に記載の複層ガスケット。
  13. それぞれの前記機能層、前記ストッパおよび前記コーティング素材が厚さを有し、前記ストッパの前記厚さは前記機能層の前記厚さより小さく、前記コーティング素材の前記厚さは前記ストッパの前記厚さより小さい、請求項1に記載の複層ガスケット。
  14. それぞれの前記機能層、前記ストッパおよび前記コーティング素材が厚さを有し、前記ストッパの前記厚さは前記機能層の前記厚さより大きく、前記コーティング素材の前記厚さは前記機能層の前記厚さより小さい、請求項1に記載の複層ガスケット。
  15. 互いに整列する複数の前記機能層のペアを含み、前記機能層の前記フルビードが同軸に整列する、請求項1に記載の複層ガスケット。
  16. 隣接する機能層のペアの間に配置される間隔層を含み、前記間隔層が前記燃焼室開口部を取り囲む第4の内側縁部から前記機能層の少なくとも1つの前記外側縁部と整列する第4の外側縁部に向けて延び、前記間隔層が第4の内側表面および第4の外側表面を有し、前記コーティング素材が少なくとも1つの前記第4の内側および外側表面に配置される、請求項15に記載の複層ガスケット。
  17. 前記ストッパが前記機能層の1つの折りたたみ領域として提供される、請求項1に記載の複層ガスケット。
  18. 複層ガスケットであって、
    燃焼室開口部を取り囲む第1の内側縁部と第1の外側縁部の間に延びる第1の機能層であって、前記第1の内側縁部および前記第1の外側縁部がその間の長さを有し、前記第1の機能層が第1の外側表面およびこれと対向する第1の内側表面を有し、前記第1の機能層が前記第1の内側縁部と前記第1の外側縁部の間で放射状に配置される第1のフルビードを含む第1の機能層と、
    前記燃焼室開口部を取り囲む第2の内側縁部と第2の外側縁部の間に延びる第2の機能層であって、前記第2の内側縁部および前記第2の外側縁部がその間の長さを有し、前記第2の機能層が前記第1のフルビードと軸方向に整列する第2のフルビードを含む第2の機能層と、
    前記第1および第2の機能層の間に配置され前記燃焼室開口部を取り囲む第5の内側縁部と第5の外側縁部の間に放射状に延びるストッパ層であって、前記ストッパ層が前記燃焼室開口部と前記機能層の前記内側縁部の間に放射状に配置されるストッパを含むストッパ層と、
    少なくとも1つの前記機能層の少なくとも1つの表面に配置されるコーティング素材であって、前記コーティング素材が前記内側縁部から前記少なくとも1つの機能層の前記外側縁部に向けて連続的に延びるコーティング素材とを備える、複層ガスケット。
  19. 前記ストッパが前記第5の内側縁部と前記機能層の内側縁部の間に放射状に配置される前記ストッパ層の折りたたみ領域として提供される、請求項18に記載の複層ガスケット。
  20. 前記ストッパ層が前記折りたたみ領域と前記機能層の前記内側縁部の間に放射状に配置されるステップ領域を含む、請求項19に記載の複層ガスケット。
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