JP5917571B2 - 二次圧縮リミッタを備えた多層静的ガスケット - Google Patents

Description

関連出願への相互参照
この出願は、２０１１年２月１日に提出された米国仮出願連続番号第６１／４３８，３６１号の恩恵を主張するものであり、その全体をここに引用により援用する。

発明の背景
１．技術分野
この発明は、一般に、ともにクランプされる２つの部材間の気体／流体密閉封止を確立するように用いられる種類の静的ガスケットに関し、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な、ともにクランプされる２つの部材間の気体／流体密閉封止を確立する際には、多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が一般的である。一般に、時に機能層とも呼ばれる多層ガスケットの層の少なくとも１つは、気体／流体密閉封止を確立することを容易にするために、封止ビードを有する。それらの層のうち、時に距離層とも呼ばれる別の層は、機能層の封止ビードを圧縮することによって気体／流体密閉封止を確立しようとして、機能層と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、または使用の際の高負荷中において、ガスケットの過剰圧縮を通して、締結具に近接した周辺の領域のような、ガスケットの封止ビードまたは他の領域に、損傷が生じる場合がある。封止ビードが過剰圧縮され、完全に平坦にされると、封止される部材間に十分に高い圧縮封止圧力をかけるその能力を失うことに加えて、クランプ中および／または使用中などにおいて、疲労クラックが封止ビードの領域において結果として生じ得る。疲労クラックは、究極的には、静的ガスケットが気体／流体密閉封止を確立および／または維持する能力を低下させ、それによって、エンジンの寿命を減じ、性能を損なう。

シリンダヘッドとエンジンブロックとの間において気体／流体密閉封止を確立するための多層金属静的シリンダヘッドガスケットは、燃焼室と位置合わせするように構成された開口部と、開口部のまわりに封止を形成するように構成された環状封止ビードとを有する機能層の対を含む。ガスケットは、さらに、機能層から別個の材料片から形成された一次圧縮リミッタを含む。一次圧縮リミッタは、開口部のまわりを少なくとも部分的に延在して、封止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坦にされるのを防ぐ。機能層の対は、一次圧縮リミッタから径方向に外方向に間隔を置かれた二次圧縮リミッタを形成する入れ子の突起を有する。

図面の簡単な説明
この発明に従って構築された多層ガスケットのこれらの、ならびに他の局面、特徴、および利点は、以下の現在好ましい実施例および最良の形態の詳細な説明、添付の特許請求の範囲、ならびに添付の図面との関連で考慮すると、より容易に明らかとなるであろう。

この発明の１つの局面に従って構築された多層ガスケットの平面図である。 図１の線２−２に概ね沿ってとられた径方向断面側面図である。 多層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に組付けられるのを示す、図２と同様の図である。 この発明の他の局面に従って構築された多層シリンダヘッドガスケットの、図２と同様の図である。 この発明のさらに他の局面に従って構築された多層シリンダヘッドガスケットの径方向断面図を示す。 この発明のさらに他の局面に従って構築された多層シリンダヘッドガスケットの径方向断面図を示す。 この発明のさらに他の局面に従って構築された多層シリンダヘッドガスケットの径方向断面図を示す。 多層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に組付けられるのを示す、図６と同様の図である。 この発明のさらなる局面に従って構築された多層シリンダヘッドガスケットの径方向断面図を示す。 多層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に組付けられるのを示す、図７と同様の図である。

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、以下ガスケットと呼ばれる、この発明の１つの局面に従って構築される多層静的ガスケット１０を示す。示されたガスケット１０は、シリンダヘッドガスケットであり、３つの機能層１２、１４、１６として図２において一実施例に従って例として示される複数の機能層と、距離層１８とを有する。図２に示されるように、少なくとも機能層１２、１４の対は、距離層１８の一方の側２０の上になるように配置され、他の距離層１６は、距離層１８の対向する側２２の上になるように示されている。したがって、距離層１８は、機能層１２、１４の対と他の機能層１６との間に挟まれる。機能層１２、１４、１６は、各々、距離層１８における開口部２６と少なくとも部分的に位置合わせするようにサイズ決めされた開口部２４を有し、それぞれの開口部２４および２６は、各々、シリンダライナ３１を介して形成されると示されるシリンダボア２８と少なくとも部分的に位置合わせするように、軸方向に互いと整列して配置される。機能層１２、１４の対は、各々、互いから鏡映関係で機能層１２および１４の面から外方向に延在する圧縮封止フルビード３０を有することにより、シリンダボア２８のまわりに気密封止を確立することを容易にし、他の機能層１６も、距離層１８から外方向に遠ざかるように延在するフルビード３０を有する。さらに、３２で概ね示される、ストッパとも呼ばれる第１の一次圧縮リミッタが、距離層１８に形成される。一次圧縮リミッタ３２は、シリンダヘッド３３をエンジンブロック３４に固定したときに、フルビード３０が完全に平坦にされることを防止する（図２Ａ）。一次圧縮リミッタ３２に加えて、３６で概ね示される、二次ストッパとも呼ばれる二次圧縮リミッタが、機能層１２、１４の対に形成される。二次圧縮リミッタ３６は、機能層１２、１４のそれぞれの面から軸方向に外方向に、距離層１８から遠ざかるように延在する、入れ子のビード３８の対として形成される。したがって、燃焼室２８のまわりに気体／流体密閉封止を確立することを容易にするフルビード３０は、完全に軸方向に圧縮または平坦にされない状態のままであることが保証され、機能層の残りの部分に関して距離層１８に抗して概ね一定の高い封止圧力を維持し、それによって、シリンダボア２８の周囲のまわりに気体／流体密閉封止を与える。加えて、入れ子の二次圧縮リミッタ３６は、設置中および使用中において疲労クラックの形成を防止することによって、機能層１２、１４、１６および距離層１８の時期尚早の疲労を防ぐ。

機能層１２、１４、１６は、例えばばね鋼のような復元力のある金属から構築され、例えば、約０．１〜０．３ｍｍの厚みを有して与えることが可能である。機能層１２、１４の対は、図２に示されるように、二次圧縮リミッタ３６を除いて、互いに対面する概ね鏡映の輪郭を有して構築され、各々は、シリンダボア２８に近接するように前述のフルビード３０を有し、ハーフビード４０が、互いに鏡映関係で、シリンダ室２８に隣接する外周に延在するように形成される。ハーフビード４０は、別のものから、間隔を置かれた関係で、軸方向に遠ざかるように延在するとして示される。したがって、フルビード３０は、シリンダボア２８に関して、ハーフビード４０から径方向に外方向に形成され、二次圧縮リミッタ３６も、シリンダボア２８に関して、フルビード３０から径方向に外方向に形成されている。

距離層１８は、例えば冷間圧延鋼またはステンレス鋼のような相対的に剛性の金属材料から構築することが可能である。距離層１８は、平坦な平面シートとして構築することが可能であり、または、それは、燃焼室２８のまわりに軸方向に外方向に延在する隆起した一次圧縮リミッタ３２を有して形成することが可能である。

距離層１８に形成された一次圧縮リミッタ３２に加えて、環状の第２の一次圧縮リミッタ３２’が、第１の一次圧縮リミッタ３２の軸方向にずれている表面によって形成された環状の凹部内において、機能層１２、１４間から外方向に配置することが可能である。第１の一次圧縮リミッタ３２は、機能層１６のうちの１つのハーフビード４０の隆起した表面と当接するように構成されるとして示され、一方、第２の一次圧縮リミッタ３２’は、距離層１８と当接する機能層１４として示される、機能層の対のうちの１つのハーフビード４０の隆起した表面と当接するように構成されるとして示される。第２の一次圧縮リミッタ３２’は、距離層１８から１片の別個の材料から構築され、フルビード３０と開口部２４との間に全体的に封じ込められ、したがって、フルビード３０を越えて開口部２４内に延在しない。

二次圧縮リミッタ３６は、フルビード３０の少なくとも一部のまわりにおいて、一次圧縮リミッタ３２、３２’およびフルビード３０から径方向に外方向に延在するように形成される。図１に最もよく示されるように、二次圧縮リミッタ３６は、近接する燃焼室２８間の限られた空間のため、燃焼室２８のまわりを完全には延在しない。一連の燃焼室における端部燃焼室２８のまわりに延在する二次圧縮リミッタ３６は、例として、約２７５〜３１５度の間で延在するように示される、部分的な円周長さのまわりに、途切れずに延在する。対照的に、端部燃焼室間に形成される中間燃焼室のまわりに延在する二次圧縮リミッタ３６は、途切れたセグメントで形成され、セグメントの対が、各中間燃焼室２８のまわりを、燃焼室２８の対向する側部において延在する。示されるように、二次圧縮リミッタ３６の対の各セグメントは、例として、約７５〜１１０度の間で延在する。もちろん、空間が許す場合、燃焼室２８のまわりを完全に延在するように二次圧縮リミッタ３６を形成することができるかもしれないが、これは、エンジンブロック３４のサイズを増大することを必要とし、なぜならば、近接する燃焼室間に、より多くの空間が必要であろうからである。

例として概ねステップ状であるとして示される、入れ子の二次圧縮リミッタ３６は、時期尚早の疲労クラッキングの危険性を低減する、機能層１２、１４、１６の過剰圧縮の防止に加えて、当接する機能層１２および１４を互いに関して設置することを容易にする。したがって、組立てはより容易になり、したがって、より経済的である。二次圧縮リミッタ３６の軸方向の高さは、好ましくは近接するフルビード３０全体の高さ未満で、第２の一次圧縮リミッタ３２’の反対に、軸方向に延在し、それによって、フルビード３０は、組立ての間において確実に弾性的に変形される。したがって、フルビード３０によって形成された封止は、十分な塑性変形またはクラッキングの点に過剰圧縮されず、完成されることが保証される。

図３には、この発明の別の局面に従って構築された別の多層ガスケット１１０が示され、そこでは、上に用いられるのと同じ参照番号を、１００だけずらして、ガスケット１１０の同様の特徴を示すために用いる。上に記載されたガスケット１０のように、ガスケット１１０は、気体／流体密閉封止を燃焼室１２８のまわりに形成するように燃焼室１２８のまわりに延在するフルビード１３０を有する機能層１１２および１１４の対を、他の機能層１１６とともに含み、距離層１１８は、当接する機能層１１２、１１４の対と機能層１１６との間に挟まれている。さらに、距離層１１８は、一次圧縮リミッタ１３２が、そこに、上記のような補助的一次圧縮リミッタ１３２’とともに、形成される。さらに、機能層１１２、１１４の対は、それぞれのフルビード１３０から径方向に外方向に、入れ子の二次圧縮リミッタ１３６を有する。注目すべき差異は、機能層１１２、１１４、１１６の構成にある。先に記載された機能層１２、１４、１６とは対照的に、機能層１１２、１１４、１１６は、ハーフビードを燃焼室１２８に隣接するようには有さず、機能層１１２、１１４、１１６の主本体を形成するよう用いられる材料のシートと概ね共面で延在する。したがって、フルビード１３０および二次圧縮リミッタ１３６以外は、機能層１１２、１１４、１１６は平面である。他の点では、ガスケット１１０は上に論じられたガスケット１０と同じであり、したがって、これ以上の論考は必要ではない。

図４には、この発明の別の局面に従って構築された別の多層ガスケット２１０が示され、そこでは、上に用いられるのと同じ参照番号を、２００だけずらして、ガスケット２１０の同様の特徴を示すために用いる。上に記載されたガスケット１０、１１０のように、ガスケット２１０は、フルビード２３０を有する機能層２１２、２１４の対を含み、距離層２１８は、機能層２１２、２１４の対と別の機能層２１６との間に挟まれている。さらに、積み重ねられた、当接する機能層２１２および２１４の対は、それらの鏡映のフルビード２３０から径方向に外方向に、入れ子の二次圧縮リミッタ２３６を有する。注目すべき差異は、距離層２１８および一次圧縮リミッタ２３２’の構成にある。先に記載された距離層１８、１１８とは対照的に、距離層２１８は、対向する側部が平面であるように、平坦である。さらに、一次圧縮リミッタ２３２’は、機能層２１２、２１４、２１６における開口部２２４、２２６から、および距離層２１８における開口部２２６から、径方向に外方向に、フルビード２３０を越えて概ね同一面上に延在するが、二次圧縮リミッタ２３６から径方向に内方向に終端する。他の点では、ガスケット２１０は上に論じられたガスケット１１０と同じであり、したがって、これ以上の論考は必要ではない。

図５には、この発明の別の局面に従って構築された別の多層ガスケット３１０が示され、そこでは、上に用いられるのと同じ参照番号を、３００だけずらして、ガスケット３１０の同様の特徴を示すために用いる。上に記載されたガスケット１０、１１０、２１０のように、ガスケット３１０は、フルビード３３０を有する機能層３１２、３１４の対を含み、距離層３１８は、機能層３１２、３１４の当接する対と機能層３１６との間に挟まれている。さらに、積み重ねられた、機能層３１２および３１４の対は、それらの鏡映のフルビード３３０から径方向に外方向に、入れ子の二次圧縮リミッタ３３６を有する。注目すべき差異は、二次圧縮リミッタ３３６および機能層３１６の構成にある。先に記載された二次圧縮リミッタとは対照的に、入れ子の二次圧縮リミッタ３３６は、先の実施例におけるように、距離層から軸方向に遠ざかるのではなく、軸方向に距離層３１８に向かって延在し、一次圧縮リミッタ３３２’に向かって突出する。さらに、機能層３１６は、先の実施例におけるように、軸方向に遠ざかるのではなく、軸方向に距離層３１８に向かって延在するフルビード３３０を有する。他の点では、ガスケット３１０は上に論じられたガスケット２１０と同じであり、したがって、これ以上の論考は必要ではない。

図６には、この発明の別の局面に従って構築された別の多層ガスケット４１０が示され、そこでは、上に用いられるのと同じ参照番号を、４００だけずらして、ガスケット４１０の同様の特徴を示すために用いる。上に記載されたガスケット１０、１１０、２１０、３１０のように、ガスケット４１０は、フルビード４３０を有する機能層４１２、４１４の対を含む。フルビード４３０は、軸方向に互いの方を向いていないピークを有する鏡映関係で示される。さらに、一次圧縮リミッタ４３２’は機能層４１２と４１４との間に配置され、機能層４１２と４１４との間において挟まれた関係で、機能層４１２、４１４における開口部４２４から概ね同一面上に、径方向に外方向にフルビード４３０を横切って延在する。一次圧縮リミッタ４３２’は、入れ子の二次圧縮リミッタ４３６の手前で停止する。したがって、一次圧縮リミッタ４３２’の領域においては、機能層４１２および４１４は互いに当接しない。しかしながら、先の実施例と異なり、それは、機能層４１２、４１４の対間に挟まれた距離層を含まない。むしろ、機能層４１２、４１４の対は、存在する唯一の機能層であり、機能層４１２、４１４の対は、一次圧縮リミッタ４３２’およびフルビード４３０の両方から径方向に外方向に入れ子の二次圧縮リミッタ４３６を有する。図６Ａに示されるように、入れ子の二次圧縮リミッタ４３６は、シリンダヘッド３３とエンジンブロック３４との間においてガスケット４１０を組付けたときにフルビード４３０が完全に平坦になるのを防ぐ。

図７には、この発明の別の局面に従って構築された別の多層ガスケット５１０が示され、そこでは、上に用いられるのと同じ参照番号を、５００だけずらして、ガスケット５１０の同様の特徴を示すために用いる。上に記載されたガスケット１０、１１０、２１０、３１０、４１０のように、ガスケット５１０は、フルビード５３０を有する機能層５１２、５１４の対を含む。さらに、一次圧縮リミッタ５３２’が、ガスケット４１０でのように、機能層５１２、５１４間に挟まれた関係で配置される。しかしながら、先のガスケット４１０のフルビード４３０とは異なり、フルビード５３０は、それらのピークが一次圧縮リミッタ５３２’と当接するように、軸方向に互いに向かって延在する。他の点では、ガスケット５１０は、入れ子の二次圧縮リミッタ５３６を有することを含み、上に論じられたガスケット４１０と同じであり、したがって、これ以上、論考は必要ではない。図７Ａに示されるように、入れ子の二次圧縮リミッタ５３６は、シリンダヘッド３３とエンジンブロック３４との間においてガスケット５１０を組付けたときにフルビード５３０が完全に平坦になるのを防ぐ。

明らかに、この発明の多くの変更例および変形例が上記の教示に照らして可能である。したがって、添付の特許請求の範囲およびこの出願に関係する任意の許可された請求項の範囲内で、この発明は、上記に記載され説明された以外の態様で実施されてもよいことが理解されるべきである。

Claims (20)

1. シリンダヘッドとエンジンブロックとの間において気体／流体密閉封止を確立するための多層金属静的シリンダヘッドガスケットであって、
   燃焼室と位置合わせするように構成された開口部と、前記開口部のまわりに封止を形成するように構成された環状封止ビードとを有する機能層の対を備え、前記環状封止ビードは圧縮されていない軸方向の高さを有し、前記多層金属静的シリンダヘッドガスケットは、
   前記機能層から別個の材料片から形成された一次圧縮リミッタを含み、前記封止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坦にされるのを防ぐために、前記一次圧縮リミッタは、前記開口部のまわりを少なくとも部分的に延在し、
   前記機能層の対は、前記一次圧縮リミッタから径方向に外方向に間隔を置かれた二次圧縮リミッタを形成する入れ子の突起を有し、前記二次圧縮リミッタは、前記環状封止ビードの前記軸方向の高さ未満の、圧縮されていない軸方向の高さを有し、前記一次圧縮リミッタは、前記入れ子の突起から径方向に内方向に終端する、多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
2. 前記一次圧縮リミッタは、前記機能層の対間に配置される、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。
3. 前記一次圧縮リミッタは、前記環状封止ビードを横切って延在する、請求項２に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
4. 前記環状封止ビードは、互いから遠ざかるように延在する鏡映関係で構成されたフルビードである、請求項３に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
5. 前記環状封止ビードは、互いに向かって延在する鏡映関係で構成されたフルビードである、請求項３に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
6. 前記一次圧縮リミッタは、前記機能層の対から外方向に配置される、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。
7. 前記一次圧縮リミッタは、前記環状封止ビードと前記開口部との間に封じ込められる、請求項６に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
8. シリンダヘッドとエンジンブロックとの間において気体／流体密閉封止を確立するための多層金属静的シリンダヘッドガスケットであって、
   燃焼室と位置合わせするように構成された開口部と、前記開口部のまわりに封止を形成するように構成された環状封止ビードとを有する機能層の対と、
   前記機能層から別個の材料片から形成された一次圧縮リミッタとを含み、前記封止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坦にされるのを防ぐために、前記一次圧縮リミッタは、前記開口部のまわりを少なくとも部分的に延在し、
   前記機能層の対は、前記一次圧縮リミッタから径方向に外方向に間隔を置かれた二次圧縮リミッタを形成する入れ子の突起を有し、
   前記一次圧縮リミッタは、前記機能層の対から外方向に配置され、
   前記一次圧縮リミッタは、前記環状封止ビードと前記開口部との間に封じ込められ、
   前記機能層の対は、前記環状封止ビードから径方向に内方向に鏡映関係で構成されたハーフビードを有し、前記一次圧縮リミッタは、前記ハーフビードの１つの上になる、多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
9. 前記ハーフビードは、互いから遠ざかるように延在する、請求項８に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
10. 前記一次圧縮リミッタは１つの方向を向き、前記入れ子の突起は前記１つの方向の反対の方向に向かって突出する、請求項８に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
11. 前記一次圧縮リミッタと前記環状封止ビードのうちの１つとに当接する距離層をさらに含む、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。
12. 燃焼室と位置合わせするように構成された開口部を有する他の機能層をさらに含み、前記他の機能層は、前記距離層の上になり、前記距離層に当接する、請求項１１に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
13. 前記他の機能層は前記開口部に近接するハーフビードを有する、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。
14. 前記一次圧縮リミッタは、前記環状封止ビードを横切って延在する、請求項６に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
15. 前記一次圧縮リミッタは、前記二次圧縮リミッタと前記開口部との間に封じ込められる、請求項１４に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
16. 前記一次圧縮リミッタは１つの方向を向き、前記入れ子の突起は前記１つの方向の反対の方向に向かって突出する、請求項１５に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
17. 前記一次圧縮リミッタと前記環状封止ビードのうちの１つとに当接する距離層をさらに含む、請求項１６に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
18. 燃焼室と位置合わせするように構成された開口部を有する他の機能層をさらに含み、前記他の機能層は、前記距離層の上になり、前記距離層に当接する、請求項１７に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
19. 前記他の機能層は、前記距離層に向かって延在するフルビードを有する、請求項１８に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。
20. 前記入れ子の突起は、前記一次圧縮リミッタに向かって突出する、請求項１５に記載の多層金属静的シリンダヘッドガスケット。

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