JPH02113172A - 断熱複合ガスケット - Google Patents

断熱複合ガスケット

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JPH02113172A
JPH02113172A JP1207786A JP20778689A JPH02113172A JP H02113172 A JPH02113172 A JP H02113172A JP 1207786 A JP1207786 A JP 1207786A JP 20778689 A JP20778689 A JP 20778689A JP H02113172 A JPH02113172 A JP H02113172A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、ガスケット、詳細には、小さい内燃機関のア
ルミニウムヘッドと消音器との間で使用するガスケット
を製造するための複合シート材料に関する。
発明の背景 小さい空冷内燃機関、例えば、芝刈機および他の携帯用
装置用に使用するものは、典型的には、アルミニウム合
金のエンジンヘッドを有し、典型的には鋼製の排気消音
器組立体はヘッドに取り付けられている。エンジンの操
作時に、消音器は、排気ガスおよびヘッドの熱から非常
に熱くなる。
エンジンを止め、エンジンが冷却した後に、熱は、鋼製
消音器組立体からヘッド内に逆流する。アルミニウム製
ヘッド内へのこの熱の逆流は、局部熱スポットを生ずる
ことかあり、この局部熱スポットはヘッドの損傷をもた
らすことがある。
この課題は、伝統的には、消音器とヘッド′との間に置
かれたアスベスト製ガスケットの使用によって解決され
てきた。アスベスト製ガスケットは、消音器からの熱フ
ィードバックからのヘッド損傷を防止する際に成功して
いるが、アスベストと関連づけられる環境問題のため、
この応用における安価な非アスベスト製ガスケットを提
供する工業上のニーズがある。
材料がアルミニウム製ヘッドと消音器との間のガスケッ
トとして成功裡に機能するためには、ヘッドの損傷を防
止するのに十分な程消音器からの熱フィードバックを抑
制しなければならない。更に、材料は、ヘッドと消音器
との間のシールを与え且つ排気ガスの最小限の漏れを与
えるのに十分な程弾性でなければならない。また、ガス
ケットは、瑣扱時、設置時に一体性を維持するのに十分
な強度を有しているべきである。高温での耐崩壊性も、
エンジンの操作時の排気ガス、・＼ラドおよび消音器の
高温のため、重要である。
内燃機関上のエンジンヘッド、排気消音器など用のガス
ケットは、可撓性グラファイトと、鋼メンシュ、鋼シー
ト、高分子材料などの補強材料との複合体として作られ
ている。これらのガスケットの例は、米国特許第４，４
６３，９５９号明細書、第４，５１６，７８２号明細書
、第４，２３４．６３８号明細書および第４，５１９，
６１９号明細書に開示されている。これらのガスケット
は、排気ガスに対するシールを与え且つ高温抵抗性を何
するが、熱逆流が問題である空冷エンジンにおけるアル
ミニウム製ヘッドと鋼製消音器との間で使用するガスケ
ットとしては好適ではない。
これらのガスケット用に使用する主要飼料、即ち、金属
および可撓性グラファイトは、熱導体であり且つヘッド
と消音器との間に熱伝導路を与える。
それゆえ、これらのガスケットは、消音器からへラドへ
の熱流を抑制する際には好適ではない。
更に、これらのガスケットの多くは、空冷エンジンにお
ける排気消音器で遭遇する品温に耐えるのに十分な耐熱
性を有していない市分子材料を′！１１１み込む。消音
器で見出される操作温度においては、これらの材料は、
劣化するであろうし且つガスゲットは排気ガスに対する
適当なシールを勺えないであろう。
発明の目的 それゆえ、本発明の目的は、空冷エンジンの消音器とア
ルミニウム製ヘッドとの間で使用するアスベストの代わ
りに使用できるガスケットを提供することにある。
本発明の別の目的は、消音器組立体からアルミニウム製
ヘッドへの空冷エンジンにおける熱の逆流を抑制するガ
スケットを提供することにある。
本発明の別の目的は、排気ガスに対するシールを与え、
高温で安定であり１１つヘッドと消音器との間に断熱を
与えるガスケントを提供することにある。
本発明の他の目的は、下記説明で明らかになるであろう
。
発明の概要 本発明の一態様は、金属層、断熱耐火繊維層、可撓性グ
ラファイト層、および断熱耐火繊維層を金属層と可撓性
グラファイト層との間に配置させつつ前記諸層を一緒に
結合するための結合手段を具備することを特徴とするガ
スケットの製造用１隻合シートである。
本発明の別の態様は、ガスケットとして使用するのに好
適な複合シートを製造するにあたり、金属シート、断熱
耐火繊維シート、および可撓性グラファイトシートを、
断熱耐火繊維シートを金属層と可撓性グラファイト層と
の間に配置させつつ一緒に結合することを特徴とする複
合シートの製法である。
本発明の複合シートは、特に空冷エンジンの消音器とヘ
ッドとの間でガスケット用に使用できる。
このガスケットは、ヘッドと消音器との間で断熱を与え
、かくて熱の逆流によるアルミニウム製ヘッドの損傷を
防止（７ながら、取扱に好適な強度を有し且つ高温抵抗
性を有する。
金属層は、取扱、即ち、包装時、輸送時、設置時などに
強度を複合シートおよびガスケットに付与することであ
る。金属層は、かかる取扱に十分な程強いいかなる好適
な金属製であってもよい。
好適な金属は、シートの形態の鋼、ニッケル、ステンレ
ス鋼、鉄、アルミニウム、鋼、黄銅、および他の金属で
ある。低コストが主要な考慮すべき事柄であるならば、
鋼、またはスズメツキ鋼が、好ましい。金属層は、依然
として取扱に十分な強度を与えながら、できるだけ薄い
。鋼の場合には、厚さは、例えば、約０．００６インチ
〜約０．０１インチ（約０．１５２ｍ貫〜約０．　２５
４Ｅｌ１１）で変化してもよい。好ましくないが、強度
および温度抵抗性か所期用途に十分であるならば、金属
以外の他の材料は、金属層中で代用してもよい。例えば
、テフロンシートなどの高分子材料は、低温環境で使用
してもよく、または可撓性グラファイトは低強度で十分
である場合には使用し、−Ｃもよい。
断熱耐火繊維は、セラミック繊維、ガラス繊維などの断
熱耐火材料であってもよい。好適な断熱耐火材料は、例
えば、以下の例で使用するようなガラス質アルミノシリ
ケート繊維である。一般に、ガスケットによって遭遇す
る最高温度で安定であるいかなる断熱材も、好適である
。空冷エンジン中でヘッドと消音器組立体との間で使用
する鳴ａには、７００℃以上の温度に通常遭遇する。
耐火繊維層は、十分な断熱をりえるような厚さを有して
いるべきである。空冷エンジンでの好ましい応用におい
ては、断熱は、消音器からの熱逆流からのアルミニウム
製ヘッドの損１易を防止するのに十分であるべきである
。しかしながら、耐火繊維材料は典型的には多孔性であ
るので、耐火繊維は、耐火繊維層を通しての排気ガスの
過度の漏れがある程厚くてはならない。典型的には、厚
さ約０．０２インチ〜約０．０４インチ（約０．５０８
ｍｍ〜約１．０１６＋ｎｕ）が、好適である。
可撓性グラファイトは、例えば、コネチカット州ダンベ
リーのユニオン・カーバイト・コーポレーションから商
標グラホイル（ＧＲＡＦＯＩ＋、）で市販されている可
撓性グラファイトシート材料のいずれであってもよい。
可撓性グラファイトは、一般に、天然粒状ゲラファイト
フレークに酸化溶液を挿入し、挿入フレークをグラファ
イトフレークを膨張するか、はぎ落とす温度に加熱し、
膨張フレークを圧縮してシートとすることによって製造
する。
可撓性グラファイトおよびその製法は、米国特許箱３，
４０４．０６１号明細古に開示されている。
可撓性グラファイト層の厚さは、臨界的ではないが、シ
ールを与えるために弾性表面をガスケットに与えるのに
十分な厚さを有しているべきである。
複合ガスケットシートの諸層は、好適な結８Ｆ。
段によって一緒に結合する。結合手段は、ガスケットの
取扱時および設置時に諸層を一緒に保持する。諸層を一
緒に結合する好ましい手段は、金属シートに中子（ｔａ
ｎｇ）または突起をバンチし、耐火繊維および可撓性グ
ラフフィトを突起上にプ！ノスすることによって与えら
れる機械的締結り段てある。別の結合手段は、層間の接
む剤物質による。
一般に、ガスケットの設置後に、他の手段かガスケット
を一緒に保持するのに十分であるならば、接着剤は、高
温接着剤である必要はない。例えば、空冷エンジンにお
いては、消音器、ガスケットおよびヘッド組立体を一緒
に保持するために使用する装着ボルトは、ガスケットを
一緒に保持するのに十分である。高温のため、接着剤が
揮発または解体するならば、かかる手段は、通常、ガス
ケットの一体性を維持するのに十分である。好適な接着
剤としては、既知のにかわ、接触セメント、結合剤など
が挙げられる。
本発明の複合シートは、シート材料を一緒に接合するこ
とによりガスケット用複合シートを形成するための通常
の方法によって製造する。典Ｊ３９的には、これらの方
法は、諸層力−−−渚に結ｈ１２て複合シートを形成す
るまで、諸層をプレスまたは圧延することを包含する。
ガスケットは、シート材料からガスケットを製造するた
めの技術上既知の好適な１段、例えば、切削、パンチな
どによって本発明の複合シートから形成してもよい。
得られた複合シート製品は、実質上ガス不透過性である
２層間にサンドイッチされた断熱耐火繊維層である。こ
れは、熱の逆流を抑制するのに十分な断熱を有し並びに
排気ガスに対するシールを与えるガスケット材料を与え
る。
いかなる好適な材料の追加層も、ガスケットに組み込ん
でもよい。金属層は、典型的には十分な強度を与えるの
で、追加の金属層または追加の捕強材料は、好ましくな
い。更に、複合シードの２つの外層の少なくとも１つは
、好ましくは、排気ガス漏れに対するシールに十分なレ
ジリエンスを与えるために可撓性グラファイト製である
。コストが主要な考慮すべき事柄ではないならば、両ノ
ｊの外層とも、最適のシールを与えるために可撓性グラ
ファイト製であってもよい。しかしながら、空冷エンジ
ンにおける好ましい応用においては、ｎＪ撓性グラファ
イトの１つの外層は、適当なシールを与えるのに十分で
ある。この応用においては、好適な低コストがスケット
シートは、ｉＪ撓性グラファイト外層と金属外層との間
に配置されたずドーの耐火繊維層を具備する。
耐火謀維の追加層は、複合ンートの断熱を増大するため
に加えてもよい。しかしながら、断熱耐火繊維か一般に
多孔性であるので、過度のガス漏れを防止するためには
、追加の耐火繊維層は、本質上ガス不透過性層で両側で
囲まれるべき′Ｃある。
耐火ｍ維および可撓性グラファイトの追加層は、例えば
、金属と耐火堪准と可撓性グラフフィトと耐火繊維と可
撓性グラファイトとの５層ガスケッ［・を製造するため
に可撓性グラファイト層または金属層上に加えてもよい
。耐火毘維および１Ｊ撓性グラフアイトの追加層は、７
．９．１１またはそれ以上の層を有するガスケットをＩ
−Ｊえるために同様の方法で加えてもよい。以上の表Ａ
に、本発明によって意図される各種のガスケット形状の
若１を示す。
表Ａ 複合体形状 Ｇ　−Ｒ−Ｍ Ｇ−Ｒ−（、−Ｒ−Ｍ Ｇ　−Ｒ−Ｇ　−Ｒ−Ｇ　−Ｒ−Ｍ Ｇ−Ｒ−Ｍ−Ｇ Ｇ−Ｒ＝Ｍ−Ｇ−Ｒ−Ｇ Ｇ−Ｒ−Ｍ−Ｒ−Ｇ Ｇ　−Ｒ−Ｇ　−Ｒ−Ｍ−Ｒ−Ｇ Ｇ−グラファイト層 Ｒ−耐火繊維層 Ｍ−金属層 ガスケット技術上使用されている他の材料も、追加層、
表面処理剤、含浸剤、飽和剤などの形、聾でガスケット
に配合してもよい。
本発明の複合シートの好ましい用途は、空冷内燃機関の
排気消音器とアルミニウム製ヘッドとの間のガスケット
としてである。しがしながら、本発明のガスケットは、
ガスケットが高温で機能しなければならず且つ接合すべ
き部品間で断熱も与えるいがなる継手においても有用で
ある。
発明の詳細な説明 本発明の態様を図示する第１図および第２図を参照する
と、複合シート１０１は、金属層１０づ、断熱耐火繊維
層１０５、およびｉ】Ｊ撓性グラファイト層１０７を具
備する。本発明の特定の態様においては、金属層１０３
は、厚さ０．００フインチ（約０．１７８１）の鋼であ
る。耐火繊維層１０５は、ニューヨーク州ナイアガラ・
フォールズのスタンダード・オイル・エンジニアード・
マテリアルズ、ファイバー・デイビジョンから入手でき
るファイバーファックス（ＦＩＢＥＲＰＡＸＬＩ″）セ
ラミック繊維であり、厚さ０．０３３インチ（約０、８
３８ｍｍ）である。可撓性グラファイト１０７は、コネ
チカット州ダンベリーのユニオン・カーバイド・コーポ
レーションから入手できるグラホイル（登録商標）であ
り、厚さ０，０２インチ（約０．　５０８ｍｍ）である
。
＋Ｘ＝シートｌｏ１は、金属層１０３に使用する金属シ
ートに中子または突起１０９をバンチし、耐火繊維シー
トおよびｉＪ撓性グラファイトンシーを突起上にプレス
してそれぞれ耐火繊維層］０５および可撓性グラファイ
ト層１０７を与えることによって製造する。
第２図を参照すると、金属層１０３における突起１０９
は、金属シートを穿孔し突起１０９を形成する好適な工
具によって形成Ｉ２てもよい。突起１０９は、耐火繊維
層１０５を通し最終複合シート１０１の可撓性グラファ
イト層１０７内に延出するのに十分な程長くあるへきで
ある。
第３図は、金属層１０３、耐火繊維層１０５、および可
撓性グラファイト層１０７を示す第１図の複合シー１−
１０１の断面図である。耐火哄進層１０５を通し可撓性
グラファイト層１０７内に延出する突起１０９の１つも
、図示する。
第４図は、本発明の複合シートから製造されたガスケッ
ト２００の斜視図である。図示されたガスケットは、長
さ約２１／２インチ（約６．３５ｃｍ）および幅１３／
４インチ（約４．４５ｃｍ）である。同様のガスケット
形状は、ブリツクス・エンド・ストラットン・パートＮ
。
２７０９１７の代替品としてブリツクス・エンド・スト
ラットン空冷エンジンの鋼製消音器組立体とアルミニウ
ム製ヘッドとの間にはいるように設計する。所定位置に
あるガスケットの場合には、耐火繊維によって与えられ
る断熱は、エンジンを１にめた後に消音器からヘッドへ
の熱の逆流を実質上減少する。この減少なしでは、逆流
は、ヘッドを損（易するのに十分であろう。しかしなが
ら、本発明の断熱ガスケットの使用によって、熱の逆流
は、ヘッドの損傷を防止する程度に減少される。
本発明を成る特定の態様および例を参照して説明したが
、多くの変更は本発明の範囲および精神から逸脱せずに
可能であること、および特許請求の範囲によって記載の
ような本発明は本発明の精神から逸脱しない本発明のす
べての変化および修正をカバーしようとすることが当業
者によって認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は説明の目的て耐火繊維および可撓性グラファイ
トが部分的に除去された＋イ０明の＋ｈｗシートの態様
の斜視図、第２図は第１図の複音／トの詳細図、第３図
は第１図にお１ｊるような複Ｑシートの拡大断面図、第
４図は本発明の復ａ　：”−トから製造されたガスケッ
トの斜視図である。 １０１・・・複合シート、］−０３・・・金属層、ＩＣ
ｌ３・・・断熱耐火繊維層、１０７・・１１Ｊ撓性グラ
７アイ！・層、１０９・・中ｒまたは突起、２００・ガ
スケット。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、金属層、断熱耐火繊維層、可撓性グラファイト層、
    および断熱耐火繊維層を金属層と可撓性グラファイト層
    との間に配置させつつ前記諸層を一緒に結合するための
    結合手段を具備することを特徴とする複合シート。 ２、金属層が、鋼、鉄、アルミニウム、銅、および黄銅
    からなる群から選ばれる、請求項１に記載の複合シート
    。 ３、断熱耐火繊維が、セラミック繊維、およびガラス繊
    維からなる群から選ばれる、請求項１に記載の複合シー
    ト。 ４、金属層の厚さが、約０．００５インチ〜約０．０１
    インチ（約０．１２７ｍｍ〜約 ０．２５４ｍｍ）である、請求項１に記載の複合シート
    。 ５、耐火繊維層の厚さが、約０．０２インチ〜約０．０
    ４インチ（約０．５０８ｍｍ〜約１．０１６ｍｍ）であ
    る、請求項１に記載の複合シート。 ６、可撓性グラファイト層の厚さが、約 ０．０１インチ〜約０．０２インチ（約 ０．２５４ｍｍ〜約０．５０８ｍｍ）である、請求項１
    に記載の複合シート。 ７、複数の耐火繊維層および可撓性グラファイト層を具
    備する、請求項１に記載の複合シート。 ８、結合手段が、接着剤である、請求項１に記載の複合
    シート。 ９、結合手段が、機械的締結手段である、請求項１に記
    載の複合シート。 １０、機械的締結手段が、金属層から耐火繊維層を通し
    て可撓性グラファイト層内に延出する突起からなる、請
    求項９に記載の複合シート。 １１、複合シートが、ガスケットの形態である、請求項
    ９に記載の複合シート。 １２、ガスケットとして使用するのに好適な複合シート
    を製造するにあたり、金属シート、断熱耐火繊維シート
    、および可撓性グラファイトシートを、断熱耐火繊維シ
    ートを金属層と可撓性グラファイト層との間に配置させ
    つつ一緒に結合することを特徴とする複合シートの製法
    。
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