JP5956551B2 - シリンダヘッドガスケットアセンブリ - Google Patents

Description

関連出願との相互参照
本願は、２００９年８月１９日に出願された米国仮出願連続番号第６１／２３５，２１１号の利益を主張する。当該仮出願はその全体がここに引用により援用される。

発明の背景
１．技術分野
この発明は一般に、締め付けるべき２つの部材間に気密／液密封止を確立するために使用されるタイプ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などの多層静的ガスケットに関する。

２．関連技術
シリンダブロックとエンジンブロックなど、締め付けるべき２つの部材間に気密／液密封止を確立する際、１対の機能層と機能層間に挟まれた距離層とを有する静的シリンダヘッドガスケットを使用することがよくある。一般に、液密封止の確立を容易にするために、機能層のうちの少なくとも１つは封止ビードを有する。距離層は、機能層の封止ビードに対する圧迫により液密封止の確立を容易にするために、機能層に当接するよう構成されている。残念ながら、エンジンブロックにシリンダブロックを締結する間、封止ビードの過度の圧迫により、封止ビードに損傷が起こる場合がある。封止ビードが過度に圧迫されて実質的に平らになると、締め付け中または使用中などに封止ビードの区域に疲労亀裂が生じる場合がある。疲労亀裂は最終的には、静的ガスケットが気密および／または液密封止を確立する能力を低減させ、それによりエンジンの寿命および性能を低下させる。また、距離層の少なくとも一方の側に当接するよう配置された単一の機能層では、封止ビードと封止される表面との間で確実な気密／液密封止を確立するために必要な線力を達成することが困難である、ということがわかっている。

静的シリンダヘッドガスケットアセンブリは、平面の両側間に延在する開口部を有する内部距離層を含み、開口部はシリンダ穴と位置が合うよう構成されている。複数の内部機能層が、内部距離層の両側の各々に重なっている。内部機能層は、距離層の開口部の周りに延在する、軸方向に整列され入れ子になった環状の封止ビードを有する。

この発明の別の局面によれば、ガスケットアセンブリは、内部機能層とは別個の複数の外部機能層を含む。外部機能層は、内部距離層の少なくとも一部を受けるよう構成された間隙を提供するよう、互いに軸方向に間隔を置いた環状の内周を有する。したがって、内部距離層の外周は外部機能層間で軸方向に捕捉されており、このため、内部距離層は外部機能層から分解されない。

この発明の別の局面によれば、ガスケットアセンブリはさらに、外部機能層間に挟まれた外部距離層を含む。外部距離層は、内部距離層の外周から径方向に間隔を置いたままとなるよう構成された内周まで延在している。

この発明の別の局面によれば、内部距離層は、外部機能層間で軸方向に、外部距離層に対して径方向に浮いている。

この発明に従って構成されるガスケットアセンブリのこれらのおよび他の局面、特徴、ならびに利点は、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、添付された請求項、および添付図面と関連して検討されると、より容易に理解されるであろう。

シリンダライナー、エンジンブロック、およびシリンダヘッド間で部分的に組み立てられて図示された、この発明の一局面に従って構成されたシリンダヘッドガスケットアセンブリの径方向側断面図である。 この発明の別の局面に従って構成されたシリンダヘッドガスケットアセンブリの一部分解された径方向側断面図である。 この発明のさらに別の局面に従って構成された複数の機能層を有する内部距離層の径方向側断面図である。 この発明のさらに別の局面に従って構成された複数の機能層を有する内部距離層の径方向側断面図である。 この発明のさらに別の局面に従って構成された複数の機能層を有する内部距離層の径方向側断面図である。 この発明のさらに別の局面に従って構成された複数の機能層を有する内部距離層の径方向側断面図である。 この発明のさらに別の局面に従って構成された複数の機能層を有する内部距離層の径方向側断面図である。

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すると、図１は、この発明の一局面に従って構成された多層ガスケットアセンブリ１０を示す。ガスケットアセンブリ１０はここでは、エンジンブロック１２、シリンダライナー１４、およびシリンダヘッド１６間に気密／液密封止を確立するよう設けられたシリンダヘッドガスケットアセンブリとして表されている。ガスケットアセンブリ１０は、少なくとも１つの多層の内部機能層を有し、ここでは積層とも呼ばれる多層の１対の内部機能層１８、２０として示されている。また、一例として、内部距離層２２が、内部機能層１８、２０間に少なくとも部分的に挟まれている。内部機能層１８、２０は、内部距離層２２の両側２４、２６に当接するよう配置されている。内部機能層１８、２０は各々、距離層２２の環状開口部の境界を示す内周３２と位置が合うようサイズ設定された環状開口部の境界を示す内周２８、３０を有する。開口部２８、３０、３２とも呼ばれるそれぞれの内周は各々、互いに同心円状に配置され、ここではたとえばシリンダライナー１４の直立フランジ３４を受けるよう構成されて図示されている。多層の機能層１８、２０は各々、入れ子になった関係で互いに一致するそれぞれの環状フル圧迫封止ビード３６、３８を有する。封止ビード３６、３８はここでは、距離層２２の表面２４、２６から軸方向外側に、互いに軸方向に整列した関係で延在するよう図示されており、シリンダヘッド１６とシリンダライナー１４との間の気密封止の確立を容易にして、それによりシリンダ穴３９との所望の圧迫を維持する。ガスケットアセンブリ１０はさらに、単層の外部機能層４０、４２として表された外部機能層と、それらの間に挟まれた外部距離層５２とを含む。外部機能層４０、４２は、内部距離層２２の外周５０を隙間ばめで受けるよう十分にサイズ設定された環状の間隙４８を提供するよう、外部距離層５２に起因して少なくとも部分的に互いに軸方向に間隔を置いた環状の内周４４、４６を有する。そのため、内部距離層２２は、外部機能層４０、４２からの不測の分解に対抗して軸方向に捕捉されている。外部距離層５２は平坦または実質的に平坦であり、内部距離層２２を隙間ばめで受けるようサイズ設定された開口部の境界を示す内周５４を有する。そのため、内部機能層１８、２０および内部距離層２２によって提供される内部ガスケットサブアセンブリ５６は、外部機能層４０、４２および外部距離層５２によって提供される外部ガスケットサブアセンブリ５８に対し、径方向および軸方向に浮くことができる。しかしながら
、外部機能層４０、４２の径方向内側部分が内部距離層３２の径方向外側部分と重なっているため、内部サブアセンブリ５６は、外部サブアセンブリ５８からの分離に対抗して捕捉されている。したがって、内部サブアセンブリ５６および外部サブアセンブリ５８は、シリンダライナー１４とエンジンブロック１２との間のオフセット（スタンドオフ）に適応するよう、互いから独立して浮くことができる。そのため、エンジンブロック１２およびシリンダライナー１４の製造公差を緩和しつつ、同時に、嵌合するエンジン部品間に確実な気密／液密封止を提供することができる。

積層の内部機能層１８、２０と個々の外部機能層４０、４２は、たとえばばね鋼などの弾性金属から構成されており、封止要件に依存して任意の好適な個々の層厚を有して設けられ得る。積層の内部機能層１８、２０は各々、複数の層を有し、ここでは限定されない単なる例示として３つの当接する層を各々有するとして図示されているため、意図された用途に対して確実な封止が確立されることを確実にするよう、実質的に線６０に沿って確立される線接触力が精密に制御され、最大化され得る。線接触力６０は、互いに当接するよう積層された個々の層の数を調節でき、一方、互いに当接する個々の層の厚さも調節できる（図７）ことにより、精密に確立され得る。したがって、積層の内部機能層１８、２０の個々の層を、互いに異なる厚さを有して設けることができ、さらに、たとえば弾性およびばね定数などの異なる物理的特性を有する異なるタイプの材料を、積層１８、２０の個々の層のうちの１つ以上に必要に応じて使用することができる。

内部距離層２２および外部距離層５２は、たとえば冷間圧延鋼またはステンレス鋼などの比較的硬い金属材料から構成可能である。距離層２２、５２は、それらが平坦または実質的に平坦である場合、径方向断面においてほぼ対称的な本体を各々有する。用途に依存して、内部距離層２２および外部距離層５２は、同じ、実質的に同じ、または異なる厚さを有して構成可能である。図１に示すように、外部距離層５２は内部距離層２２よりも厚い。これは、内部機能層１８、２０が多層であり、一方、外部機能層４０、４２が単層であることが一因である。そのため、内部距離層２２および外部距離層５２の相対厚さは、多層の各内部距離層１８、２０を構成するために使用される個々の層の数および厚さに依存して調節可能である。

ガスケット１０を組み立てる際、外部機能層４０、４２の少なくとも一部が、内部距離層２２の少なくとも一部に重なり、このため内部アセンブリ５６および外部アセンブリ５８をユニット化された部品として保つ。そのため、上述のように、内部ガスケットサブアセンブリ５６は外部ガスケットサブアセンブリ５８に対して径方向および軸方向に浮くことができる。しかしながら、ガスケットアセンブリ１０は組み立て中、外部ガスケットサブアセンブリ５８からの内部ガスケットサブアセンブリ５６の不測の分解を気にせず取り扱われ得る。もちろん、内部アセンブリ５６と外部アセンブリ５８との間の相対的な浮きの程度は、間隙４８のサイズおよび内部距離層２２の対応する寸法（その外径および厚さ）を制御することによって、必要に応じて制御され、最小化され得る。

ガスケットアセンブリ１０の構成では、多層の内部機能層１８、２０の個々の層は互いから離れたままであり得ること、またはそれらはたとえば溶接プロセスで溶接継手６２などを介して互いに固定され得ることが認識されるべきである。また、機能層１８、２０は要望通り、内部距離層２２から離れたままであってもよく、または溶接継手６４などを介して内部距離層２２に固定されてもよい。同様に、外部機能層４０、４２は、外部距離層５２から離れたままであってもよく、または外部距離層５２に固定されてもよい。製造における取り扱いを容易にするために、内部機能層１８、２０は好ましくは内部距離層２２に固定され、外部機能層４０、４２は好ましくは外部距離層５２に固定される。

図２に、この発明の別の局面に従って構成されたガスケットアセンブリ１１０が示され
ており、上述と同様の構成を識別するために、１００という因数だけずれた同じ参照番号が使用されている。ガスケットアセンブリ１１０は、実質的に上述されたような内部サブアセンブリ１５６および外部サブアセンブリ１５８を有する。しかしながら、内部サブアセンブリ１５６は、多層の内部機能層１１８、１２０と、それらの間に挟まれた距離層１２２とを有し、各機能層１１８、１２０は、前述の実施例でのような３つの別個の当接する機能層ではなく、１対の別個の当接する機能層を有している。加えて、外部サブアセンブリ１５８は、１対の外部機能層１４０、１４２と、それらの間に挟まれた外部距離層１５２とを有し、さらに、隣接する機能層１４２との当接のために鏡像の関係で構成された追加の機能層１４２′を含む。その他の点では、ガスケットアセンブリ１１０は上述と同様である。

図３〜７には、それぞれの内部サブアセンブリ２５６、３５６、４５６、５５６、６５６が、この発明の追加の局面に従って構成されるよう図示されている。

図３に示すように、内部サブアセンブリ２５６は、図２の内部サブアセンブリ１５６と同様であるが、機能層２１８、２２０は、図２のように互いに軸方向外側に面するのではなく、互いに鏡像の関係で互いに向かって軸方向内側に面するフルビード２３６、２３８を有する。

図４に示すように、内部サブアセンブリ３５６は、図１の内部サブアセンブリ５６と同様であるが、機能層３１８、３２０は、図１のように互いに軸方向外側に面するのではなく、互いに鏡像の関係で互いに向かって軸方向内側に面するフルビード３３６、３３８を有する。

図５に示すように、内部サブアセンブリ４５６は、図１の内部サブアセンブリ５６および図４の内部サブアセンブリ３５６と同様であるが、機能層４１８、４２０は、互いに同じ方向で軸方向内側に面するフルビード４３６、４３８を有しており、フルビード４３６、４３８は、もし介在する距離層４２２がなければ互いに入れ子になるようになっている。

図６に示すように、内部サブアセンブリ５５６は、距離層５２２の両側のうちの一方に重なる機能層５２０の数とは異なる数の、距離層５２２の両側のうちの他方に重なる内部機能層５１８を有する。上部の機能層５１８は、図２の内部サブアセンブリ１５６と数および構成が同様であり、下部の機能層５２０は、図１の内部サブアセンブリ５６と数および構成が同様である。

図７に示すように、内部サブアセンブリ６５６は、距離層６２２の両側のうちの一方に重なる機能層６２０の数とは異なる数の、距離層６２２の両側のうちの他方に重なる内部機能層６１８を有する点で、内部サブアセンブリ５５６と同様である。しかしながら、上部の機能層６１８は、図１の内部サブアセンブリ５６と数および構成が同様であり、下部の機能層６２０は、図２の内部サブアセンブリ１５６と数および構成が同様である。

多層の内部機能層を形成するために使用される個々の層の数は図示された数以外で提供可能であり、また、個々の厚さも要望に応じて変更可能である、ということが認識されるべきである。したがって、例示された実施例は現在好ましい実施例を代表しているに過ぎず、この発明の範囲内の考えられるすべての実施例を例示するというわけではない。

明らかに、上述の教示に鑑みて、この発明の多くの変更および修正が可能である。したがって、最終的に許可される請求項の範囲内において、この発明が具体的な説明以外の態様で実践されてもよい、ということが理解されるべきである。

Claims (10)

1. 静的シリンダヘッドガスケットアセンブリであって、
   平面の両側間に延在する開口部を有する内部距離層を含み、前記開口部はシリンダ穴と位置が合うよう構成されており、前記静的シリンダヘッドガスケットアセンブリはさらに、
   前記内部距離層の前記両側の各々に複数の内部機能層を含み、前記内部機能層の各々は複数の当接する金属層を有し、前記当接する金属層の各々は弾性ばね金属からなり、前記内部機能層の前記当接する金属層の各々は軸方向に整列され互いに入れ子の関係に受けられた環状の封止ビードを有し、前記環状の封止ビードは前記内部距離層の前記開口部の周りに延在する、静的シリンダヘッドガスケットアセンブリ。
2. 前記内部機能層とは別個の複数の金属外部機能層をさらに含み、前記外部機能層は環状の間隙によって互いに軸方向に間隔を置いた環状の内周を有し、前記環状の間隙はその中に前記内部距離層の少なくとも一部を受ける、請求項１に記載の静的シリンダヘッドガスケットアセンブリ。
3. 前記内部距離層は環状の外周を有し、前記静的シリンダヘッドガスケットアセンブリは前記外部機能層間に挟まれた外部距離層をさらに含み、前記外部距離層は前記内部距離層の前記外周から径方向に間隔を置いた関係で構成された内周を有する、請求項２に記載の静的シリンダヘッドガスケットアセンブリ。
4. 前記内部距離層の少なくとも一部は、前記間隙における前記外部機能層間で軸方向に浮いている、請求項３に記載の静的シリンダヘッドガスケットアセンブリ。
5. 前記内部距離層および前記外部距離層は、異なる厚さを有する、請求項３または請求項４に記載の静的シリンダヘッドガスケットアセンブリ。
6. 前記軸方向に整列され入れ子になった環状の封止ビードはフルビードであり、前記内部距離層の一方の側の前記フルビードと、前記内部距離層の他方の側の前記フルビードとは鏡像の関係で互いに向かって軸方向に面している、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の静的シリンダヘッドガスケットアセンブリ。
7. 前記軸方向に整列され入れ子になった環状の封止ビードはフルビードであり、前記内部距離層の一方の側の前記フルビードと、前記内部距離層の他方の側の前記フルビードとは鏡像の関係で互いから遠ざかるよう軸方向に面している、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の静的シリンダヘッドガスケットアセンブリ。
8. 前記軸方向に整列され入れ子になった環状の封止ビードはフルビードであり、前記内部距離層の一方の側の前記フルビードと、前記内部距離層の他方の側の前記フルビードとは同じ方向で軸方向に面している、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の静的シリンダヘッドガスケットアセンブリ。
9. 前記内部距離層の前記両側の各々に重なる前記複数の内部機能層は、前記両側のうちの他方に重なる前記環状の封止ビードの数とは異なる数の前記両側のうちの一方に重なる環状の封止ビードを含む、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の静的シリンダヘッドガスケットアセンブリ。
10. 個々の環状の封止ビードのうちの少なくとも一部は、互いに対して異なる厚さを有する、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の静的シリンダヘッドガスケットアセンブリ。

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