JP6246797B2 - 金属ガスケット - Google Patents

Description

関連出願との相互参照
本願は、２０１２年６月１日に出願された米国仮出願連続番号第６１／６５４，４３５号および２０１２年６月５日に出願された米国特許出願番号第１３／４８８，８０５号の利益を主張する。

発明の背景
１．発明の分野
本発明は概して、内燃機関で用いる多層金属ガスケットに関する。

２．関連技術
内燃機関などの機械系または装置の２つの嵌合部品同士の間に封止を形成して、燃焼ガス、冷却水、潤滑油などの漏れを防止するために、多層鋼ガスケットが従来より用いられている。一般的な用途には、多層鋼ガスケットアセンブリをエンジンブロックとシリンダヘッドとの間に、およびエンジンブロックと排気マニホルドとの間に配置することが含まれる。シリンダヘッドガスケットは典型的にエンジンのシリンダボアの周りに延在して、シリンダボア内の高圧燃焼ガスを封止し、かつ油路および冷却液流路を封止する。排気マニホルドガスケットは典型的にエンジンの排気口の周りに延在して、排気系統に流れ込む高温排ガスを封止する。多層鋼ガスケットアセンブリは設置されると、エンジン部品のボルト接続部からの荷重に耐え、この荷重に依存して、エンジン部品同士の間に十分な封止を提供する。

そのような先行技術の多層鋼ガスケットは典型的に、少なくとも第１のガスケット層および第２のガスケット層を含む、互いに積層された複数の鋼ガスケット層を有する。第１のガスケット層および第２のガスケット層の各々は、封止すべき少なくとも１つの開口部を規定する内側端縁を有する。各ガスケット層はさらに、開口部から径方向に間隔を空けられた外側領域を提示する。シリンダヘッドガスケットの用途では、開口部は典型的に、内燃機関のシリンダボアに対応する。代替的に、排気マニホルドガスケットの用途では、開口部は典型的に、内燃機関の排気口に対応する。ガスケット層は、内側端縁と外側領域との間に少なくとも１つの封止ビードを規定し、より良い封止能力のためにガスケットの厚みが増加した区域を提供する。典型的に、封止ビードは各開口部の周りに環状に延在する。

先行技術の多層ガスケットの中には、ガスケット層同士の間に配置されるストッパ層をさらに含むものもある。米国特許出願第１１／８１２，１１３号（Umehara）によると、ストッパ層は、溶接接合部において第１のガスケット層の外側領域に溶接され得る。米国特許第５，２７７，４３４号（Kestly等）によると、ストッパ層はガスケット層の外側領域からガスケット層の内側端縁まで延在し得る。封止材料からなる少なくとも１つのコーティングが、当該コーティングが複数のガスケット層と実質的に同延であるように、当該ガスケット層同士の間に塗布され得る。コーティングの存在にも関わらず、ガスケット層とストッパ層との間に小さい燃焼ガス漏れが生じ得る。この問題は、ストッパ層およびガスケット層が、開口部を直接囲んでいる区域内のコーティングに直接接触しないために起こり得る。

発明の要約
ガスケットアセンブリは、少なくとも第１のガスケット層および第２のガスケット層を含む複数の金属ガスケット層を有し、上記ガスケット層の各々は、封止すべき少なくとも１つの開口部を取囲む内側端縁と、上記開口部から径方向に間隔を空けられた外側領域とを有する。少なくとも１つの封止ビードが、上記ガスケット層の少なくとも一方に沿って上記内側端縁と上記外側領域との間に配置される。ストッパ層が上記ガスケット層同士の間に配置され、取付接合部において上記第１のガスケット層の上記外側領域に取付けられ、上記ストッパ層は、上記取付接合部から上記ガスケット層の上記内側端縁まで延在する。封止材料製のコーティングが、上記第１のガスケット層と上記ストッパ層との間に塗布される。上記コーティングは、上記第１のガスケット層の上記内側端縁から延在して、上記第１のガスケット層によって規定される上記開口部に隣接して上記開口部を直接囲む接触領域を提示する。上記ストッパ層は、上記第１のガスケット層と上記ストッパ層との間のガス漏れを防止するために、および上記コーティングの領域内の上記第１のガスケット層と上記ストッパ層との金属間接触を防止するために、上記コーティングが間に塗布された状態で直接連続接触している。

そのようなガスケットは、コーティングが、開口部を直接囲む接触区域内で第１のガスケット層とストッパ層との間に挟まれており、したがってコーティングには、コーティングと第１のガスケット層との間、およびコーティングとストッパ層との間に、そうでなければ起こり得る流体漏れを引起こすことになる隙間、空隙、またはポケットがないという点で有利である。したがって、そのようなガスケットアセンブリは、第１のガスケット層とストッパ層との間のガス漏れを無くす接触領域の特有の構成のため、この一般的な種類の以前に公知のガスケットと比較して耐用年数および封止性能が向上する。

本発明のこれらおよび他の利点および特徴は、添付の図面と関連して考慮されると以下の詳細な説明を参照することによってより良く理解されるため、容易に認識されるであろう。

例示的な多層ガスケットアセンブリの分解部分斜視図である。 例示的な多層ガスケットアセンブリの第１のガスケット層の部分上面図である。 別の例示的な多層ガスケットアセンブリの第２のガスケット層の上面図であり、断続的な溶接パターンを示す図である。 多層ガスケットアセンブリの部分断面図である。

詳細な説明
いくつかの図全体にわたって同様の番号は対応する部分を示す図面を参照して、内燃機関のエンジンブロックとシリンダヘッドとの間を封止するためのガスケットアセンブリが提示される。

図１に示されるように、ガスケットアセンブリは、互いに積層される複数の金属ガスケット層２０，２２を含む。ガスケット層２０，２２は、鋼または他の好適な金属からなり得る。複数の金属ガスケット層２０，２２は少なくとも第１のガスケット層２０および第２のガスケット層２２を含み、ガスケット層の各々は、封止すべき少なくとも１つの開口部２６を規定する内側端縁２４を有する。図２および図３を参照して、開口部２６は一般に、内燃機関のシリンダボアの配置に重なる区域に対応するが、シリンダヘッドならびに／またはエンジンブロックの排気口、冷却通路、締結具を受けるためのねじ穴、および他の空隙に重なる区域にも対応し得ることを認識すべきである。各ガスケット層はさらに、開口部２６から径方向に間隔を空けられた外側領域２８を含む。

図１および図４を参照して、ガスケット層２０，２２の各々は、外面３０および内面３２を提示する。第１のガスケット層２０の外面３０は、内燃機関のシリンダヘッドと嵌合するように構成される。同様に、第２のガスケット層２２の外面３０は、内燃機関のエンジンブロックと嵌合するように構成される。代替的に、第１のガスケット層２０の外面３０は、内燃機関の排気マニホルドと嵌合するように構成されてもよい。ガスケット層２０，２２の少なくとも一方によって、少なくとも１つの封止ビード３４，３６が規定される。少なくとも１つの封止ビード３４，３６は、ガスケット層２０，２２の内側端縁２４とガスケット層２０，２２の外側領域２８との間に配置され、各開口部２６の周りを全体的に環状に延在する。少なくとも１つの封止ビード３４，３６は、第１のガスケット層２０の外面３０からシリンダヘッドに向かって外向きに突出する第１の封止ビード３４を含み得る。少なくとも１つの封止ビード３４，３６はさらに、第１の封止ビード３４と径方向に並び、かつ第２のガスケット層２２の外面３０からエンジンブロックに向かって外向きに突出する第２の封止ビード３６を含み得る。他の封止ビード３４，３６の配置も利用され得ることを認識すべきである。

図４に示されるように、ガスケット層２０，２２の内面３２同士の間にストッパ層３８が配置される。より具体的には、ストッパ層３８は、ストッパ層３８が第１のガスケット層２０の内面３２の一部に隣接して位置決めされるように、取付接合部４０において第１のガスケット層２０の外側領域２８に取付けられる。この取付接合部は溶接接合部４０の形態を取り得るが、他の取付手段も使用可能である。ストッパ層３８は、ストッパ層３８が少なくとも１つの封止ビード３４，３６に沿って、かつ当該封止ビードを過ぎて延在して開口部２６において終端するように、取付接合部４０からガスケット層２０，２２の内側端縁２４まで延在する。ストッパ層３８は、ガスケット層２０，２２のの変形を制限し、それによって、シリンダヘッドとエンジンブロックとの間、または排気マニホルドとエンジンブロックとの間のより強いクランプ力を可能にするように機能する。

図３に示されるように、ストッパ層３８を第１のガスケット層２０に取付ける取付接合部４０は、開口部２６を全体的に取囲む断続的なパターンで、第１のガスケット層２０の外側領域２８に沿って延在し得る。このパターンは断続的な溶接パターンであり得ることを認識すべきである。断続的な溶接パターンに従って、溶接は連続的でなくなり、それによって、溶接の強度にほとんど寄与しない不要な区域の溶接を回避することができる。ストッパ層３８は、レーザ溶接プロセス、またはスポット溶接を含むがこれに限定されない他の好適な溶接プロセスを用いて第１のガスケット層２０に溶接され得ることを認識すべきである。

再び図４を参照して、封止材料製のコーティング４２が、第１のガスケット層２０とストッパ層３８との間の第１のガスケット層２０の少なくとも一面に塗布される。より具体的には、コーティング４２は、第１のガスケット層２０の内面３２の一部に塗布され得る。本発明の別の局面に従うと、コーティング４２は、ガスケット層２０，２２の外面３０にも塗布され得る。コーティング４２は、取付接合部４０から第１のガスケット層２０の内側端縁２４まで延在して、開口部２６に隣接して開口部２６を直接囲む接触領域４４を提示する。接触領域４４は、第１のガスケット層２０とストッパ層３８とがコーティング４２が間に塗布された状態で直接連続接触している区域によって規定される。換言すれば、この区域に塗布されるコーティング４２は、コーティング４２と、その両側に配置される第１のガスケット層２０およびストッパ層３８との間に隙間、空隙、またはポケットが存在しないように、第１のガスケット層２０とストッパ層３８との間に挟まれる。接触領域４４は、ガスケットアセンブリが自由な非圧縮状態にあるときでも隙間、空隙、またはポケットがないことを認識すべきである。したがって、接触領域４４の配置によって、第１のガスケット層２０とストッパ層３８との間の燃焼ガス漏れおよび金属間接触が防止される。

図４に示されるように、ガスケットアセンブリのストッパ層３８はさらに、ストッパ層３８を第１のガスケット層２０に取付けるのを容易にするために、取付接合部４０に隣接した曲げ４６を含み得る。曲げ４６は全体的に反曲線に従い、取付接合部４０に隣接したストッパ層３８の一部が第１のガスケット層２０に均一に接触できるようにする。反曲線という用語は幾何学において理解されるように、ややＳ字形状であり、各々が共通接点から延在して一対の平行端で終端する、一対の反対方向に曲がる円弧で構成される。第１のガスケット層２０とストッパ層３８との間に配置されるコーティング４２の厚みによって、第１のガスケット層２０と直線のまたは曲がっていないストッパ層３８との間に角度が作られることを認識すべきである。この角度は、取付接合部４０の完全性を低下させる。ストッパ層３８が溶接によって第１のガスケット層２０に取付けられる場合、曲げ４６は溶接の完全性および強度を高める。

明らかに、上記の教示に鑑みて本発明の多くの修正および変更が可能であり、添付の請求項の範囲内で、具体的に記載されたのとは異なる方法で実践され得る。これらの先行する記述は、発明の新規性がその有用性を発揮するいずれの組合わせも含むと解釈されるべきである。装置の請求項において「前記（said）」という用語を使用した場合、請求項の範囲に含まれることが意図される肯定的な記述である先行詞を指すが、「当該（the）」という用語は、請求項の範囲に含まれることが意図されない用語の前に付く。また、請求項中の参照番号は便宜のために過ぎず、いかなる形でも限定的であると読まれるべきでない。

Claims (12)

1. ガスケットアセンブリであって、
   少なくとも第１のガスケット層および第２のガスケット層を含む複数の金属ガスケット層を備え、前記ガスケット層の各々は、封止すべき少なくとも１つの開口部を取囲む内側端縁と、前記開口部から径方向に間隔を空けられた外側領域とを有し、前記ガスケットアセンブリはさらに、
   前記ガスケット層の少なくとも一方に沿って前記内側端縁と前記外側領域との間に配置される少なくとも１つの封止ビードと、
   前記ガスケット層同士の間に配置され、取付接合部において前記第１のガスケット層の前記外側領域に取付けられるストッパ層とを備え、前記ストッパ層は、前記取付接合部から前記ガスケット層の前記内側端縁まで延在し、前記ガスケットアセンブリはさらに、
   前記第１のガスケット層と前記ストッパ層との間に塗布される封止材料製のコーティングを備え、
   前記コーティングは、前記第１のガスケット層と前記ストッパ層との間のガス漏れを防止するために、前記第１のガスケット層の前記内側端縁から延在して、前記開口部に隣接して前記開口部を直接囲む接触領域を提示し、前記接触領域は、前記コーティングが間に塗布された状態で直接連続接触している前記第１のガスケット層および前記ストッパ層によって規定され、
   前記コーティングは前記少なくとも１つの封止ビードと前記取付接合部との間で終了し、前記ストッパ層と前記ガスケット層とは前記取付接合部において直接金属間接触する、アセンブリ。
2. 前記ストッパ層は、前記ストッパ層の前記第１のガスケット層への溶接を容易にするために、前記取付接合部に隣接した、全体的に反曲線に従う曲げを含む、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記ガスケット層の各々は外面および内面を提示する、請求項１に記載のアセンブリ。
4. ストッパ層は前記ガスケット層の前記内面同士の間に配置される、請求項３に記載のアセンブリ。
5. 前記コーティングは、前記第１のガスケット層の前記内面の少なくとも一部に塗布され、前記内側端縁から前記取付接合部まで延在する、請求項４に記載のアセンブリ。
6. 前記コーティングはさらに、前記ガスケット層の前記外面に塗布される、請求項５に記載のアセンブリ。
7. 前記第１のガスケット層の前記外面はシリンダヘッドと嵌合し、前記第２のガスケット層の当該外面はエンジンブロックと嵌合する、請求項４に記載のアセンブリ。
8. 前記少なくとも１つの封止ビードは、前記第１のガスケット層の前記外面から当該シリンダヘッドに向かって外向きに突出する第１の封止ビードと、前記第１の封止ビードと径方向に並び、前記第２のガスケット層の前記外面から当該エンジンブロックに向かって外向きに突出する第２の封止ビードとを含む、請求項７に記載のアセンブリ。
9. 前記第１のガスケット層の前記外面は排気マニホルドと嵌合し、前記第２のガスケット層の当該外面はエンジンブロックと嵌合する、請求項４に記載のアセンブリ。
10. 前記少なくとも１つの封止ビードは、前記第１のガスケット層の前記外面から当該排気マニホルドに向かって外向きに突出する第１の封止ビードと、前記第１の封止ビードと径方向に並び、前記第２のガスケット層の前記外面から当該エンジンブロックに向かって外向きに突出する第２の封止ビードとを含む、請求項９に記載のアセンブリ。
11. 前記複数の金属ガスケット層は鋼製であり、互いに積層される、請求項４に記載のアセンブリ。
12. 前記取付接合部は、前記開口部を全体的に取囲む断続的な溶接パターンで前記第１のガスケット層の前記外側領域に沿って延在する溶接接合部である、請求項１に記載のアセンブリ。

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