JP5384531B2

JP5384531B2 - ビード押圧リミッタを有する多層静的ガスケット

Info

Publication number: JP5384531B2
Application number: JP2010546909A
Authority: JP
Inventors: 高志岡野
Original assignee: Federal Mogul LLC
Current assignee: Federal Mogul LLC
Priority date: 2008-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2029-02-13
Also published as: CN102027271A; EP2245343A2; EP2245343B1; KR20100132002A; JP2011511916A; WO2009102921A2; EP2245343A4; US8783692B2; KR101486873B1; CN102027271B; WO2009102921A3; US8632077B2; US20090200752A1; US20140103610A1

Description

関連出願との相互参照
本願は、２００８年２月１３日に提出された、米国特許仮出願第６１／０２８，３１７号、および２００８年１０月３０日に提出された、米国特許仮出願第６１／１０９，６８２号の利益を主張し、両方はすべてここに引用により援用される。

発明の背景
１．技術分野
本発明は一般に一緒にクランプされる２つの部材間で気体／流体気密封止を確立するために用いられる種類の静的ガスケットに関し、より特定的にはシリンダヘッドガスケットのような多層静的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に、一緒にクランプされる２つの部材間で気体／流体気密封止を確立する場合、複数の層を有する静的シリンダヘッドガスケットを用いるのが一般的である。概して、多層ガスケットの少なくとも１つの層であって、機能層とも呼ばれる層は、流体気密封止を容易にするために封止ビードを有する。別の層であって、距離層とも呼ばれる層は、機能層の封止ビードを押圧することにより流体気密封止を確立する目的のために、機能層に当接するよう構成されている。残念ながら、シリンダヘッドをエンジンブロックに固定する際、封止ビードを過度に押圧することにより、封止ビードに損傷が起こり得る。封止ビードに過度の押圧が加えられて実質的に平たくされると、高い押圧封止圧力を与える機能を失うだけではなく、最初のクランピングの際または使用の際に、封止ビードの領域に疲労亀裂が形成され得る。形成されてしまうと、疲労亀裂は最終的に静的ガスケットが空気および／または流体気密封止を確立する機能を減少させ、それによりエンジンの寿命および性能を低下させる。

シリンダヘッドとエンジンブロックとの間で気体／流体気密封止を与えるための多層静的ガスケットが提供される。ガスケットはフル押圧封止ビードを提供し、これは以降「フルビード」とも呼ぶ。フルビードは組み立ておよび使用の際に部分的にのみ押圧されたままとなる。そのため、封止ビードはフルビードの頂と当接面との間で高い封止圧力を維持して、確実な空気および／または流体気密封止を確立する。さらに、封止ビードは早期の疲労亀裂形成の発現を回避する機能により早期に損なわれないので、長期の有用な寿命を示す。

本発明の一面に従い、ガスケットの多層は互いに位置合わせするために構成されている開口と、少なくとも１つの対応するシリンダ孔とを有する。層のうち少なくとも１つの層は金属機能層であり、別の層は金属距離層である。機能層にはフルビードが形成されており、フルビードは機能層において開口から半径方向外側にかつ開口に対して延在して位置付けられる。フルビードは機能層の面から第１の所定距離だけ外れて延在する。距離層の開口は、第１の厚さを有する第１の部分に形成される。距離層の第２の部分は、開口および第１の部分から半径方向外側に延在し、第２の部分は第１の厚さよりも小さい第２の厚さを有する。押圧リミッタは機能層または距離層の少なくとも一方に形成される。押圧リミッタはフルビードが完全に平らになるのを防ぎ、これにより、フルビードが使用の際にシリンダヘッドとエンジンブロックとの間で完全に組立てられた状態で押圧される際には、その頂が機能層の面から外に延在することになる。したがって、フルビードの頂は機能層の残りの部分に対して高い封止圧力を持続的にもたらし、早期の疲労亀裂から免れる。

押圧リミッタは、機能層に形成される場合、半径方向の断面において波状の形状を有し、機能層の対向する側において互いに反対方向の頂および谷を有する。この波状の形状は頂および谷間で延在する脚を有し、これらの脚は機能層の面に対して傾斜した角度で延在して脚にある程度の剛性をもたらし、シリンダヘッドとエンジンブロックとの間の負荷により完全に押圧されるのを防ぐ。波状の形状は、フルビードと開口との間で機能層の開口に対して円周状に延在し、距離層の第１の部分と係合するよう配置されている。

押圧リミッタは、距離層に形成される場合、第２の部分に隣接する第３の部分を少なくとも１つ含み、第３の部分の第３の厚さは、第１の部分と第３の部分との間に位置付けられる第２の部分の第２の厚さより小さく、または機能層のフルビードと外周との間で終端する外周を有する。距離層の１つの局面に従い、第１の部分、第２の部分、および第３の部分は単一の材料片から構成される。本発明の別の局面に従い、第３の部分は単一の材料から構成される第１の部分および第２の部分と異なる材料片から構成されている。したがって、第３の部分は均一な厚さを有する単一の材料片として構成できる。

本発明の別の局面によって構成される多層ガスケットは、距離層の対向する側に１対の機能層を有する。各機能層はフルビードを有する。ガスケットの押圧リミッタは、距離層および少なくとも１つの機能層の双方に設けられている。距離層の押圧リミッタはいずれかのフルビードの過度の押圧を防ぎ、機能層の押圧リミッタは他のフルビードの過度の押圧を防ぐ。

本発明のさらに別の局面に従い構成される多層ガスケットは、フルビードを有する機能層と、別個の第１および第２の材料部分から構成される距離層とを有する。距離層の第１の部分は本体を提供し、距離層の開口および外周の間を延在する。第１の部分の凹所は開口から半径方向外側に延在し、凹所は第２の部分が入るよう寸法が決定される。第２の部分は凹所に入ると、第１の部分の表面から外側軸方向に延在して、フルビードとの当接面を提供する。他の態様としては、上記の実施例のように、機能層または距離層の少なくとも一方は押圧リミッタを提供して、フルビードが完全に平らな状態になる完全な押圧を防ぐ。

本発明に従い構成された多層ガスケットの上記の局面および他の局面、特徴、および利点は、好ましい実施例および最良のモードの詳細な説明、添付される請求項および図面と関連して検討されるとより容易に理解できる。

本発明のある局面に従い構成された多層シリンダヘッドガスケットの半径方向断面側面図である。本発明の別の局面に従い構成された多層シリンダヘッドガスケットの半径方向断面側面図である。本発明のさらに別の局面に従い構成された多層シリンダヘッドガスケットの半径方向断面側面図である。本発明のさらに別の局面に従い構成された多層シリンダヘッドガスケットの半径方向断面側面図である。本発明のさらに別の局面に従い構成された多層シリンダヘッドガスケットの半径方向断面側面図である。本発明のさらに別の局面に従い構成された多層シリンダヘッドガスケットの半径方向断面側面図である。本発明のさらに別の局面に従い構成された多層シリンダヘッドガスケットの半径方向断面側面図である。本発明のさらに別の局面に従い構成された多層シリンダヘッドガスケットの半径方向断面側面図である。本発明のさらに別の局面に従い構成された多層シリンダヘッドガスケットの半径方向断面側面図である。本発明のさらに別の局面に従い構成された多層シリンダヘッドガスケットの半径方向断面側面図である。本発明のさらに別の局面に従い構成された多層シリンダヘッドガスケットの半径方向断面側面図である。

好ましい実施例の詳細な説明
図面をより詳細に参照すると、図１は本発明のある局面に従い構成された、以降ガスケット１０と呼ぶ、多層ガスケットの部分を通る半径方向断面図である。ガスケット１０は少なくとも１つの機能層を有し、ここでは１対の機能層１２、１４が示され、さらに距離層１６を有する。機能層１２および１４は距離層１６の対向する側１８および２０に当接するよう配置され、それにより距離層１６は機能層１２および１４の間で挟持され、個々の層は溶接継手またはリベットなどにより互いに、好ましくはガスケット１０の最も外側の外周（図示されていない）で互いに固定され得る。機能層１２および１４の各々は、距離層１６の開口２４と位置合わせされるよう寸法付けられている開口２２を有し、それぞれの開口はシリンダ孔２６と位置合わせされるよう互いに配置される。機能層１２および１４の各々は、層１２および１４の面３０から外方向に延在するフル押圧封止ビード２８を有し、シリンダ孔２６に対して気体気密封止の確立を容易にする。概して３２で示される押圧リミッタは、機能層１２および１４の少なくとも一方または距離層１６に形成される。押圧リミッタ３２は、（図示されていない）シリンダヘッドを（図示されていない）エンジンブロックに固定した際に、フルビード２８が面３０内において完全に平らになるのを防ぐ。そのため、フルビード２８は機能層１２および１４の残りの部分に対して、距離層１６への一般に一定の高い封止圧力を維持することになり、それによりシリンダ孔２６の周囲に対して気体気密封止を維持する。シリンダ孔２６に対して所望の気体気密封止を維持することに加え、ビード２８は過度に押圧されて完全に平らにならないので、組み立ておよび使用の際の早期の疲労亀裂の形成から免れる。

機能層１２および１４はたとえばばね鋼のような弾性金属からなり、たとえば０．１から０．３ｍｍの厚さを有して設けられ得る。機能層１２および１４は、図１に示されるように、対向する鏡映のプロフィールを有して構成され、各々の層はシリンダ孔２６に隣接した上記のフルビード２８を有し、ハーフビード３４は外周部分３６に延在し、たとえばオイルまたは冷却剤通路３８のような流体通路に隣接した流体気密封止を提供する。機能層１２および１４は、面３０に沿って延在する概して平坦な本体部４０を有し、フルビード２８は所定の距離Ｄ１だけ面３０から軸方向外側に延在する。ビード２８は、面３０に沿って配置され、かつ組立てられるとそれぞれのシリンダ孔２６で終端する内周部４１から半径方向外側に形成される。ハーフビード３４は所定の距離Ｄ２だけ、面３０から軸方向外側に延在する。各フルビード２８は、距離層１６との気体気密封止当接のために互いに対向する、円周状に延在する頂４２を有する。一方、各ハーフビード３４は互いに対向しかつ面３０に対して概平行に延在する台地または平坦面４４を有して、距離層１６との流体気密封止当接をなす。そのため、各機能層１４の頂４２および平坦面４４は同じ方向に面３０から外側に延在する。シリンダヘッドとエンジンブロックとの間で押圧されると、フルビード２８およびハーフビード３４のどちらも完全に平坦な状態に押圧されない。したがって、フルビード２８およびハーフビード３４の両方は面３０から外方向に延在し、弾性的に偏倚されてそれぞれ気体気密封止および流体気密封止をなすための高い封止圧力を確立する機能を保持する。

距離層１６はたとえば冷間圧延鋼またはステンレススチールのような相対的に剛性の金属材から形成できる。距離層１６は半径方向断面から見て対称的な本体４６を有して構成でき、対向側１８および２０は中央面ＣＰに対して鏡映される。各側１８および２０は第１の厚さ（ｔ１）を有する第１の部分４８に沿って延在し、ここで厚さｔ１は距離層１６の最も厚い部分である。第１の部分４８は半径方向外側に第２の厚さ（ｔ２）を有する第２の部分５０まで延在し、この第２の厚さは第１の厚さｔ１よりも小さい。第２の部分は半径方向外側に所定の距離だけ第３の厚さ（ｔ３）を有する第３の部分５２まで延在し、第３の厚さは第２の厚さｔ２よりも小さい。第３の部分５２は開口５４まで延在し、開口５４はたとえばオイルポートまたは冷却剤チャンバ３８のような流体通路の封止を容易にする。第１の部分４８、第２の部分５０、および第３の部分５２のそれぞれの厚さｔ１、ｔ２、およびｔ３は、円周状で変動可能であり、たとえば段階的にまたは滑らかに勾配して、さらにガスケット１０の他の部分のそれぞれの厚さに関連して変化させることができ、２つ以上の開口２２および２４が機能層１２および１４ならびに距離層１６に形成されて複数のシリンダ孔２６に対して気体気密封止を与える。距離層は半径方向断面から見て対称であるので、それぞれの厚さｔ１、ｔ２およびｔ３は互いに中心が同じであることは理解されるであろう。

組立てられると、外側の機能層１２および１４は、挟持される中間の距離層１６を覆うことになる。内周部４１は、距離層１６の第１の部分４８に重なり、ビード２８は距離層１６の第２の部分５０に重なり、ハーフビード３４は距離層１６の第３の部分５２に重なる。シリンダヘッドをエンジンブロックに固定すると、ビード２８の頂４２は第２の部分５０に対して封止当接するよう押圧されて、ビード２８の頂４２に沿って高い押圧封止圧力を確立し、燃焼ガスがそれぞれのシリンダ孔２６から漏れるのを防ぐ。ビード２８は少なくとも部分的に押圧され、完全には平たくされないようになっている。なぜなら、ビード２８の高さＤ１は第２の部分５０の凹所の深さ［（ｔ１−ｔ２）／２］よりも大きいからである。凹所の深さは一例として約１０から２０μｍであるが、これに限定されない。さらに、ハーフビード３４の台地４４は第３の部分５２に対して押圧されて高い押圧封止圧力を確立して、流体がたとえばオイルポートまたは冷却剤チャンバ３８から漏れ出すのを防ぐ。ハーフビード３４は部分的に押圧され、完全には平たくされないようになっている。なぜなら、ハーフビード３４の高さＤ２は第３の部分５２の凹所の深さ［（ｔ１−ｔ３）／２］よりも大きいからである。第３の部分の凹所の深さは一例として約３０から７５μｍであるが、これに限定されない。第３の部分５２は第２の部分５０よりもさらに窪んでいるので、厚さｔ３は厚さｔ２よりも小さく、ビード２８はシリンダヘッドがエンジンブロックにクランプされた際にまたは使用の際に偏倚されるか否かにかかわらず、完全に押圧された状態にはならない。

図１Ａは本発明の別の局面に従って構成された多層ガスケット１０′を示す。ガスケット１０′の組立てられた構造は、前述のガスケット１０の構造と実質的に同じであるが、距離層１６′は異なる材料からなる２片の部材として構成される。距離層１６′は前記のように第１の部分４８′、第２の部分５０′、および第３の部分５２′を有するが、同じ材料の一体的なものとして構成されるのではない。第１の部分４８′および第２の部分５０′は、たとえばＳＳ３０１／ＳＳ４３０ステンレススチールのような高い降伏強度を有する同じ材料の単一の片として構成され、それぞれ上記のように異なる厚さｔ１およびｔ２を有する。他方で、第３の部分５２′は第１の部分４８および第２の部分５０とは別個の材料片で構成され、たとえばＳＳ４３０ステンレススチールのようなより低い等級の鋼のように異なる種類の材料から形成することができ、上記のようにより薄い厚さｔ３を有する。そのため、第３の部分５２′は第２の操作でその厚さを減少させることなく１枚の材料から形成でき、製造効率を向上させる。第１の部分４８′および第２の部分５０′の箇所は、たとえば溶接継手（ＷＪ）を介して第３の部分５２′の箇所に固定できる。したがって、距離層１６′が２つ別個の材料片から構成されることを除き、多層ガスケット１０′は上記の多層ガスケット１０と同様である。

図２は本発明の別の局面に従い構成された別の多層ガスケット１１０を示し、類似のものは１００番台が付けられて同様の参照番号で示される。ガスケット１１０は、１対の機能層１１２および１１４を有し、それぞれ距離層１１６の対向する側１１８および１２０と当接するよう配置される。機能層１１２および１１４の各々は、距離層１１６の開口１２４と位置合わせされるようサイズ決めされた開口１２２を有し、それぞれの開口１２２および１２４は互いに同心円的に配置されてシリンダ孔１２６と位置合わせされる。機能層１１２および１１４の各々は、それぞれの層の面１３０から外側に延在するフル押圧封止ビード１２８を有して、シリンダ孔１２６に対する気体気密封止の確立を容易にする。概して１３２で示される押圧リミッタは、フルビード１２８に隣接して機能層１１２および１１４に形成されて、フルビード１２８が面１３０内に完全に平たくされるのを防ぐ。

第１の実施例に対して、距離層１１６は半径方向断面から見て対称的ではなく、非対称であり、一方側１１８は段差があり、反対側１２０は平坦である。さらに、距離層１１６の第１の部分１４８は第１の厚さｔ１と、厚さｔ３を有する第３の部分１５２に対応する部分とを有するが、上記の第２の部分５０に対応する中間部分を有さない。したがって、距離層１１６の厚さについて、第１の厚さｔ１から第３の厚さｔ３への厚さの減少は１つだけであり、その減少は一方側１１８に形成される。

機能層１１２および１１４はフルビード１２８およびハーフビード１３４を含めて、上記の機能層１２および１４と同様に形成されるが、押圧リミッタ１３２は距離層１１６ではなく、機能層１１２および１１４に統合される。押圧リミッタ１３２は一例として、エンボス処理を介して、部材内にかつ機能層１１２および１１４の内周部１４１に形成されているが、これに限定されない。押圧リミッタ１３２はここでは、たとえばフルビード１２８と開口１２２との間で形成されて示される。押圧リミッタ１３２は半径方向断面において波状のまたは曲がりくねった形で提供され、機能層１１２および１１４の対向する側に対して互いに反対方向に向かう頂６０および谷６２を有する。波状の形は頂６０と谷６２との間に延在する脚６４を有し、脚６４はそれぞれの機能層１１２および１１４の面１３０に対して傾斜する角度で延在する。脚６４の傾斜角度は、シリンダとエンジンブロックとの間の負荷において完全に押圧されるのを防ぐのに十分な剛性および強度を与えるものである。押圧リミッタ１３２の波状の形は、フルビード１２８に隣接して、機能層１１２および１１４の開口１２２に対して円周状に延在し、距離層１１６の第１の部分１４８と係合するよう配置されている。

組立てられると、外側の機能層１１２および１１４は、挟持されている中間距離層１１６を覆う。内周部１４１は、距離層１１６の第１の部分１４８に重なる。そのため、ビード１２８および押圧リミッタ１３２は、距離層１１６の第１の部分１４８に重なるのに対して、ハーフビード１３４は距離層１１６の第３の部分１５２に重なる。シリンダヘッドをエンジンブロックに固定すると、ビード１２８の頂１４２は第１の部分１４８に対して部分的に押圧されて高い押圧封止圧力を確立し、燃焼ガスがシリンダ孔１２６から漏れ出すのを防ぐ。ビード１２８は部分的にのみ押圧されて、隣接する押圧リミッタ１３２のおかげで完全に平たくされない。したがって、上記のように、フルビード１２８は組み立ての際および使用の際に早期の疲労亀裂の形成から免れる。さらに、ハーフビード１３４の台地１４４は第３の部分１５２に対して押圧されて高い押圧封止圧力を確立し、流体がたとえばオイルポートまたは冷却剤チャンバ１３８から漏れ出すのを防ぐ。

図３は本発明の別の局面に従い構成された多層ガスケット２１０を示す。類似のものは２００番台が付けられて同様の参照番号で示される。ガスケット２１０はガスケット１０と同じ概略幾何学的構成を有し、機能層１２および１４と同様の機能層２１２および２１４と、それぞれ厚さｔ１、ｔ２およびｔ３を有する第１の部分２４８、第２の部分２５０、および第３の部分２５２がある距離層２１６とを含む。しかし、距離層２１６は距離層１６のように単一の材料片から構成されるのではなく、別個の第１の片および第２の片であって材料部分７０および７２ともいう部分から構成される。第１の部分７０および第２の部分７２は、組み立ての際、たとえば溶接またはクリンプ操作によって互いに取付けられ、取付け時には各々は一般に平坦な形を有する。つぎに、第１の部分７０は鍛造または打抜き可能であり、第２の部分はたとえば電気化学的加工または他の態様で加工できる。そのため、別個の材料片からなり、後で互いに結合されることにより、ガスケット２１０は減少した厚さの個々の材料片から構成することができ、材料の潜在的な無駄をなくす。

距離層２１６の第１の部分７０は本体７４であり、本体７４は距離層２１６の燃焼室開口２２４と流体開口２５４との間に延在する。第１の部分７０の環状凹所部７６は開口２２４から半径方向外側に延在し、凹所部７６は第２の部分７２を受入れるようサイズ決めされる。第２の部分７２は凹所部７６に入れられると、第１の部分７０の表面７８から半径方向外側に延在し、機能層２１２の内周部２１４およびフルビード２２８と当接するための、第１の部分２４８および第２の部分２５０に対応する表面をなす。

図４は本発明の別の局面に従い構成された多層ガスケット３１０を示す。類似のものは３００番台が付けられて同様の参照番号で示される。ガスケット３１０はガスケット２１０と同様に、別個の第１の材料部分３７０および第２の材料部分３７２からなる。ガスケット３１０は、機能層１１２および１１４と同様の機能層３１２および３１４を有し、波状の押圧リミッタ３３２は機能層３１２および３１４の内周部３４１に統合される。さらに、ガスケットは半径方向断面から見て対称である距離層３１６を有し、それぞれ厚さｔ１およびｔ３の第１の部分３４８および第３の部分３５２を有する。

外側機能層３１２および３１４は挟持された中間距離層３１６を覆い、内周部３４１は距離層１６の第１の部分３４８に重なる。そのため、ビード３２８および押圧リミッタ３３２は、距離層３１６の第１の部分３４８に重なるのに対して、ハーフビード３３４は距離層３１６の第３の部分３５２に重なる。シリンダヘッドをエンジンブロックに固定すると、ビード３２８の頂３４２は第１の部分３４８に対して押圧されて高い押圧封止圧力を確立し、燃焼ガスがシリンダ孔３２６から漏れ出すのを防ぐ。ビード３２８は、隣接する押圧リミッタ３３２のおかげで、部分的にのみ押圧されることになる。したがって、フルビード３２８は、組み立ての際および使用の際に、早期の疲労亀裂の形成から免れる。さらに、ハーフビード３３４の台地３４４は第３の部分３５２に対して押圧されて高い押圧封止圧力を確立し、たとえばオイルポートまたは冷却剤チャンバから流体が漏れ出すのを防ぐ。ハーフビードは前の実施例で説明したように、完全に平たくされるまたは押圧されない。

図５は本発明の別の局面に従い構成された多層ガスケット４１０を示す。類似のものは４００番台が付けられて同様の参照番号で示される。ガスケット４１０は１対の外側機能層４１２および４１４と、挟持された中間距離層４１６とを有する。機能層４１２は第１の実施例で説明した機能層１２と概して同じであり、機能層４１４は第２の実施例で説明した機能層１１４と概して同じである。これに対応して、距離層４１６は機能層４１２に当接するよう配置され、距離層１６の一方側１８と同様に構成される上部側４１８を有する。こうして、それぞれ厚さｔ１、ｔ２およびｔ３を有する第１の部分４４８、第２の部分４５０、および第３の部分４５２が含まれ、ｔ１はｔ２より大きく、ｔ２はｔ３より大きい。さらに、距離層４１６は、平たいまたは平坦であり、かつ機能層４１４と当接するよう配置される下部側４２０を有する。したがって、ガスケット４１０はガスケット１０および１１０の合成である。ただし、上表面はガスケット１０で説明したものと同様であり、下表面４２０はガスケット１１０で説明したものと同様である。

図６は本発明の別の局面に従い構成された多層ガスケット５１０を示す。類似のものは５００番台が付けられて同様の参照番号で示される。ガスケット５１０はガスケット４１０と同様であり、機能層４１２および４１４と同様に構成される外側機能層５１２および５１４を有する。さらに、ガスケットはそれぞれ第１の厚さｔ１、第２の厚さｔ２、および第３の厚さｔ３を有する第１の部分５４８、第２の部分５５０、および第３の部分５５２を有する挟持された中間距離層５１６を含み、ｔ１はｔ２より大きく、ｔ２はｔ３より大きい。さらに、距離層５１６は、機能層５１２と当接するために、一方側４１８と同様に構成される一方側５１８を有する。しかし、距離層５１６の反対側５２０は、機能層５１４の波状押圧リミッタ５３２と当接するよう構成される、凹所環状部分８０を有する内周部５４１を含む。凹所部８０は押圧リミッタ５３２の頂と凹所部８０が確実に係合する一方で、組み立ておよび使用の際に機能層５１４のフルビード５２８が完全に押圧されるのを防ぐ深さを有する。したがって、前記の実施例と同様に、機能層５１２および５１４のビード５２８は、組み立ての際および使用の際に完全に押圧されないまま残り、ビード５２８によって与えられる封止圧力を最大限にし、早期の疲労を防ぐ。

図７は本発明の別の局面に従い構成された多層ガスケット６１０を示す。類似のものは６００番台が付けられて同様の参照番号で示される。ガスケット６１０は前記のものと異なり、単一の機能層６１４を有する。機能層６１４は概して機能層１４や２１４と同様に形作られる。したがって、機能層６１４は、フル押圧封止ビード６２８を有し、このフルビード６２８は開口６２２から半径方向外側に、かつ面６３０に沿った内周部６４１から半径方向外側に形成される。機能層は外周部３６３まで延在するよう形成されるハーフビード６３４を有し、ビード６２８および６３４は、同じ方向に面６３０から軸方向外側に面する。

ガスケット６１０はさらに機能層６１４の面６３０に部分的に沿って配置されるよう構成される距離層６１６を含む。距離層６１６の第１の部分６４８は、機能層６１４の開口６２２と実質的に同一平面にある開口６２４を形成し、第１の部分６４８は第１の厚さ（ｔ１）を有し、その厚さｔ１は距離層６１６の最も厚い部分である。第１の部分６４８は開口６２４から半径方向外側に、第２の部分６５０に移行するある段差まで延在し、第２の部分６５０は厚さｔ１より小さい第２の厚さ（ｔ２）を有する。第２の部分６５０は、開口６２２と機能層６１４のフルビード６２８との間から始まるよう構成されており、ここでは開口６２２とフルビード６２８とのおよそ中ほどから始まって示されている。第２の部分６５０はフルビード６２８を越えて外周６５４まで延在し、外周６５４はフルビード６２８と機能層６１４のハーフビード６３４との間で終端し、ここではフルビード６２８およびハーフビード６３４のおよそ中ほどで終端するよう示される。第２の部分６５０はフルビード６２８にわたって延在しているが、フルビード６２８の外形と一致しており、それによりフルビード６２８と対応する当接で波状となる。したがって、ガスケット６１０は、開口６２２およびフルビード６２８間の第１の部分６４８の第１の厚さｔ１にわたって、軸方向断面から見て最も厚い領域を有する。さらに、ガスケット６１０は軸方向断面から見て中間の厚さ領域を有し、これは開口６２２とフルビード６２８とのおよそ中ほどから始まり、フルビード６２８とハーフビード６３４とのおよそ中ほどまで延在する第２の部分６５０の第２の厚さｔ２にわたる。さらに、ガスケット６１０は軸方向断面から見て最小の厚さ領域を有し、これはフルビード６２８とハーフビード６３４とのおよそ中ほどから始まり、外周部６３６まで延在する機能層６１４にわたる。こうして、最小の厚さ領域は機能層６１４からのみなる。

図８は本発明の別の局面に従い構成された多層ガスケット７１０を示す。類似のものは７００番台が付けられて同様の参照番号で示される。ガスケット７１０は、機能層６１４と同様に形作られる、単一の機能層７１４を有する。したがって、機能層７１４はフル押圧封止ビード７２８を有し、封止ビード７２８は開口７２２から半径方向外側にかつ面７３０に沿った内周部７４１から半径方向外側に形成される。機能層はさらに外周部７３６まで延在するよう形成されるハーフビード７３４を有し、ビード７２８および７３４は同じ方向に面７３０から軸方向外側に面する。

ガスケット７１０はさらに、距離層６１６と同様に形作られる距離層７１６を含む。したがって、距離層７１６の第１の部分７４８は、機能層７１４の開口７２２と実質的に同一平面にある開口７２４を有し、第１の部分７４８は第１の厚さ（ｔ１）を有し、その厚さｔ１は距離層７１６の最も厚い部分である。第１の部分７４８は開口７２４から半径方向外側に、第２の部分７５０に移行するある段差まで延在し、第２の部分７５０は厚さｔ１より小さい第２の厚さ（ｔ２）を有する。第２の部分７５０は、開口７２２と機能層７１４のフルビード７２８との間から始まるよう構成されており、ここでは開口７２２とフルビード６２８とのおよそ中ほどから始まって示されている。第２の部分７５０はフルビード７２８を越えて外周７５４まで延在し、外周７５４はフルビード７２８と機能層７１４のハーフビード７３４との間で終端し、ここではフルビード７２８およびハーフビード７３４のおよそ中ほどで終端するよう示される。しかし、前の距離層６１６と異なり、距離層は機能層６１４の反対側に対して配置される。そのため、第２の部分７５０はフルビード７２８の谷にわたって延在する平たい平坦な構造であり、フルビード７２８と外形形状が一致しない。したがって、第２の部分７５０は一致せずに、フルビード７２８の波を横切る。前のガスケット６１０と同様に、ガスケット７１０は、開口７２２およびフルビード７２８間の第１の部分７４８の第１の厚さｔ１にわたって、軸方向断面から見て最も厚い領域を有する。さらに、ガスケット７１０は軸方向断面から見て中間の厚さ領域を有し、これは開口７２２とフルビード７２８とのおよそ中ほどから始まり、フルビード７２８とハーフビード７３４とのおよそ中ほどまで延在する第２の部分７５０の第２の厚さｔ２にわたる。さらに、ガスケット７１０は軸方向断面から見て最小の厚さ領域を有し、これはフルビード７２８とハーフビード７３４とのおよそ中ほどから始まる機能層７１４にわたり、かつハーフビード７３４にわたって延在する。そのため、機能層６１４と同様に、最小の厚さ領域は機能層７１４のみからなる。

図９は本発明のさらに別の局面に従い構成された多層ガスケット８１０を示す。類似のものは８００番台が付けられて同様の参照番号で示される。ガスケット８１０は機能層６１４や７１４と同様に形作られる単一の機能層８１４を有するが、機能層は内周部８４１に段差部を有する。他の態様では、機能層８１４は機能層６１４や７１４と同様である。したがって、機能層８１４はフル押圧封止ビード８２８を有し、封止ビード８２８は開口８２２から半径方向外側に、かつ面８３０に沿って部分的在る内周部８４１から半径方向外側に形成され、段差部は面８３０から、フルビード８２８と同じ方向に軸方向外側に延在するが、フルビード８２８の頂８４２までは延在しない。したがって、段差部の上面は、面８３０とフルビード８２８の頂８４２に接する面との間にある。機能層８１４は外周部８３６に延在するよう形成されるハーフビード８３４も含み、ビード８２８および８３４は同じ方向に面８３０から外側に面する。

ガスケット８１０はさらに、距離層７１６と同様に形作られる距離層８１６を含む。したがって、距離層８１６の第１の部分８４８は、機能層８１４の開口８２２と実質的に同一平面にある開口８２４を形成し、第１の部分８４８は第１の厚さ（ｔ１）を有し、その厚さｔ１は距離層８１６の最も厚い部分である。第１の部分８４８は開口８２４から半径方向外側に、第２の部分８５０に移行するある段差まで延在し、第２の部分８５０は厚さｔ１より小さい第２の厚さ（ｔ２）を有する。第２の部分８５０は、開口８２２と機能層８１４のフルビード８２８との間から始まるよう構成されており、ここでは開口８２２とフルビード８２８とのおよそ中ほどから始まって示されている。第２の部分８５０はフルビード８２８を越えて外周８５４まで延在し、外周８５４はフルビード８２８と機能層８１４のハーフビード８３４との間で終端し、ここではフルビード８２８およびハーフビード８３４のおよそ中ほどで終端するよう示される。したがって、距離層７１６と同様に、距離層８１６は、フルビード８２８およびハーフビード８３４が延在する機能層８１４の反対側に当接するよう配置されている。ガスケット８１０がガスケット７１０と大きく異なるのは、段差のある第１の厚さｔ１の第１の部分８４８が、機能層８１４に対向し、かつその段差領域で受入れられることである。前記のガスケット６１０や７１０と同様に、ガスケット８１０は開口８２２およびフルビード８２８間の第１の部分８４８の第１の厚さｔ１にわたって、軸方向断面から見て最も厚い領域を有する。さらに、ガスケット８１０は軸方向断面から見て中間の厚さ領域を有し、これは開口８２２とフルビード８２８とのおよそ中ほどから始まり、フルビード８２８とハーフビード８３４とのおよそ中ほどまで延在する第２の部分８５０の第２の厚さｔ２にわたる。さらに、ガスケット８１０は軸方向断面から見て最小の厚さ領域を有し、これはフルビード８２８とハーフビード８３４とのおよそ中ほどから始まり、ハーフビード８３４にわたって延在する。そのため、最小の厚さ領域は機能層８１４のみからなる。

図１０は、本発明のさらに別の局面に従い構成された多層ガスケット９１０を示す。類似のものは９００番台が付けられて同様の参照番号で示される。ガスケット９１０は３つの機能層９１２、９１２′および９１４と、距離層９１６とを有する。機能層９１２および９１４は、機能層１２および１４について上記と同じ構成および配置を本質的に有する。したがって、機能層９１２および９１４は距離層９１６の対向する側９１８および９２０に当接するよう配置され、距離層９１６は機能層９１２および９１４との間で挟持される。機能層９１２′は機能層９１２に重なり、当接する。機能層９１２、９１２′および９１４の各々は、距離層９１６の開口９２４と位置合わせされるよう寸法決めされている開口９２２を有し、それぞれの開口はシリンダ孔９２６と位置合わせされるよう、互いに対して配置される。機能層９１２および９１４の各々は、層９１２および９１４の面９３０から外方向に延在するフル押圧封止ビード９２８を有し、シリンダ孔９２６に対する気体気密封止の確立を容易にする。機能層９１２’はフル押圧ビード９２８′を有し、これは他の機能ビード９２８と同様に寸法決めされ、機能層９１２の機能ビード９２８と対向して配置されるよう構成されている。

距離層９１６は、半径方向断面で見て対称な幾何学的形状を有して構成されるのではなく、半径方向断面から見て非対称の幾何学的形状を有して構成される。図１の実施例と同様に、各側９１８および９２０は第１の厚さ（ｔ１）を有する第１の部分９４８に沿って、開口９２４から半径方向外側に延在し、厚さｔ１は距離層９１６の最も厚い部分である。第１の部分９４８は第１の厚さｔ１より小さい第２の厚さ（ｔ２）を有する第２の部分９５０まで半径方向外側に延在し、第２の部分９５０は、所定の距離だけ、第３の部分９５２まで半径方向外側に延在し、第３の部分９５２の第３の厚さ（ｔ３）はｔ２より小さい。第３の部分９５２はたとえばオイルポートまたは冷却剤チャンバ３５のような流体通路の封止を容易にする開口５４に延在する。第１の部分９４８および第２の部分９５０のそれぞれの厚さｔ１およびｔ２は、半径方向断面から見て、互いにずれている。そのため、距離層９１６の対向する側に異なる段差の高さが与えられる。たとえば、一方側に第１の段差高さ（Ｓ１）があり、反対側に段差高さ（Ｓ２）があり、Ｓ１はＳ２より大きい。好ましい実施例において、Ｓ１はＳ２の高さの２倍であるのに対して、ビード９２８および９２８′の高さは概して同じである。段差Ｓ１およびＳ２の相対する高さは他の態様に構成でき、ビード９２８および９２８′の相対的高さも他の態様に構成できることは理解されるであろう。

組立てられると、当接する機能層９２８および９２８′はそれぞれのフルビード９２８および９２８′が互いに鏡映の関係に並ぶよう配置されており、それぞれの頂９４２および９４２′は互いに反対方向に向かう。ガスケット９１０は、第２の部分９５０に当接するよう配置されている、反対方向に向かうフルビードを有する２つの当接機能層９１２および９１２と、第２の部分９５０の反対側に当接するよう配置されているフルビードを有する第３の機能層９１４とを有することにより、使用の際にシリンダヘッドとエンジンブロックとの間で形成されるより大きい動的ギャップは、シリンダ孔９２６からの気体の漏れに対して封止可能である。

本発明は上に示される教示に照らして、多くの変形および変更が可能であることは明らかである。したがって、特許請求の範囲内において、本発明は具体的に記載されている以外の態様で実施できることは理解されるべきである。

Claims

シリンダヘッドとエンジンブロックとの間で封止を確立するよう構成されている多層金属静的シリンダヘッドガスケットであって、
外周およびシリンダ孔を囲むよう構成されている開口を形成する内周、ならびに前記開口から半径方向外側にかつ前記開口を円周状に囲むフル押圧ビードを有する金属機能層を備え、前記フル押圧ビードは前記機能層の面から所定の第１の距離外れて延在し、
少なくとも２つの材料片を有する金属距離層を備え、１つの前記材料片は、前記機能層の前記開口と位置合わせされるよう構成されている開口まで延在する、第１の厚さを有する第１の径部分と、前記第１の径部分から半径方向外側に延在し、前記フル押圧ビードとならぶ第２の径部分とを有し、前記第２の径部分は前記第１の厚さより小さい第２の厚さを有し、他の前記材料片は、前記第２の径部分から半径方向外側に延在し、前記第２の厚さより小さい第３の厚さを有する第３の径部分を有し、
前記機能層または前記距離層の少なくとも一方によって設けられる押圧リミッタを備え、前記押圧リミッタは前記フル押圧ビードが金属ヘッドとエンジンブロックとの間で完全に平たくされるのを防ぎ、前記機能層にある前記押圧リミッタは、半径方向断面から見て波状の形状を有し、頂は前記機能層の対向側で互いに反対方向に延在し、前記波状の形状は前記フル押圧ビードに隣接する前記機能層開口に対して円周状に延在して前記距離層の前記第１の径部分と係合し、前記距離層にある前記押圧リミッタは、前記第２の径部分に隣接する第３の径部分を少なくとも１つ有し、前記第２の径部分は前記第１の部分と前記第３の径部分との間にある、多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
前記１つの材料片および前記別の材料片は異なる種類の材料からなる、請求項１に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
前記距離層は半径方向断面において対称である、請求項１に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
前記距離層は半径方向断面において非対称である、請求項１に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
前記距離層は対向する側を有し、前記側の一方は平坦である、請求項１に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
前記第２の部分および前記第３の部分は、半径方向断面において対称である、請求項１に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
前記距離層は対向する側を有し、さらに前記距離層の一方側において互いに当接する１対の機能層と、前記距離層の反対側において前記距離層に当接する別の機能層とをさらに備える、請求項１に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
前記１対の機能層は、鏡映の関係で互いに反対方向に向かうフル押圧ビードを有し、前記フル押圧ビードの一方は前記距離層の前記第２の径部分に当接し、前記別の機能層のフル押圧ビードは前記第２の径部分に当接する、請求項７に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
前記フル押圧ビードは、前記距離層の前記第２の径部分に当接する、請求項１に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
前記機能層は、前記外周に延在するハーフビードを有する、請求項９に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
前記ハーフビードは前記第３の径部分に当接する、請求項１０に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
１対の前記機能層をさらに備え、前記距離層は前記機能層間に挟持される、請求項９に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
前記機能層の少なくとも一方は、前記押圧リミッタを有する、請求項１２に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
前記距離層の外周は、前記機能層の前記フルビードと前記外周との間に終端する、請求項１に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。