JP2006514731A - シリンダーヘッドガスケット - Google Patents

Abstract

本発明による平形シリンダーヘッド封止リングは、少なくとも１つの金属層（１、２）と、少なくとも１つのシリンダー貫通穴と、この中で具現化された別の貫通穴とから構成される。第１の変形制限要素（６）が、少なくとも一部分、少なくとも１つのシリンダー貫通穴と、前記シリンダー貫通穴に対向する第１の変形制限要素（６）の側で封止を形成するためのシリンダー貫通穴の外周の全長に沿って延在するビード（５）との周りに形成される。その上、波又は不等辺四辺形の形で設けられた第２の変形制限要素（７）が、縁外周の区域内及び／又は少なくとも他の貫通穴の区域内の、第１の変形制限要素（６）に対向するビード（５）の側に配置される。

Description

本発明は、請求項１の前文によるシリンダーヘッド平形ガスケットに関する。

特にシリンダーヘッドガスケットとして設計された、少なくとも１つの金属層の平形ガスケットが、国際公開第０１／９６７６８Ａ１号パンフレットより知られている。ガスケットは、少なくとも１つのシリンダー貫通開口部を含む。より長い動作寿命に渡って、高い封止効果を達成するために、シリンダー貫通開口部は、層内で、又はいくつかの金属層のうちの少なくとも１つの層内で形成されたビードによって完全に囲まれている。ビードが完全に弾性を失くすまで可塑的に変形するのを防止するために、知られている平形ガスケットには、貫通開口部の周りに、波状の、台形の、及び／又は鋸歯形の形材の形状を有する変形制限要素が設けられている。これにより、形材は、ビードに隣接した少なくとも１方の側に配置され、このビードはまた形材に統合され得る。

所望の封止効果が達成されるよう、シリンダーヘッドは、高い圧縮力でシリンダーブロックにネジ留めされる。これに対応するネジ貫通開口部又は貫通穴が、各シリンダー貫通開口部から見て、ビード又は形材の反対側に置かれる。このために、シリンダーヘッドが大きな締付け力により過度に歪むという危険が生じ、さらに悪い場合には、形が破壊される。このことは、１方の側の形材によりさらに促進される。

この課題を解決するために、金属の３層シリンダーヘッドガスケットが、欧州特許出願公開第０５８１６１５Ａ１号明細書より知られており、その中間層は、それぞれのシリンダー貫通開口部のためには、シリンダー貫通開口部を囲むビードを、及び両方の縦方向の端部のためには、縦方向の端部に隣接しかつ平行に走るビードを有する。しかし、ここでは、このガスケットの弾性が失くなるという危険がある。

金属の単層シリンダーヘッドガスケットが、欧州特許出願公開第０９２７８４４Ａ２号明細書よりさらに知られており、ここでも同様に、それぞれのシリンダー貫通開口部のために、シリンダー貫通開口部を囲むビードが設けられ、シリンダーヘッドの歪みを防止するために角の領域内で働くくさびを担持する。しかし、ビードは柔軟性があり、くさびは堅いので、歪みが減少するだけであって、完全に排除されるわけではない。さらに、くさびは、別個に製造される要素であるので、このシリンダーヘッドガスケットの製造コストが比較的高いものとなる。

本発明の目的は、国際公開第０１／９６７６８Ａ１号パンフレットを出発点として、ネジ力により、シリンダーヘッドの過度の変形を効果的かつ経済的に防止するような方法で、シリンダーヘッド平形ガスケットを改良することである。本発明によれば、請求項１の特徴を有するシリンダーヘッド平形ガスケットが、本目的を達成する。本発明による平形ガスケットのさらに好ましい形成が、従属請求項から推論される。

したがって、本発明によれば、周辺の縁の領域内及び／又は少なくとも１つのさらなる貫通開口部の領域内のいずれかに配置される、第２の変形制限要素が提案される。この第２の変形制限要素は、波状の形材の形状で設計されることが好ましいことが示されている。しかも、第１の内部変形制限要素も同様に、金属層の少なくともの１つ内に波状の又は台形の形材として設けられる場合は、外部形材は、同じ作業ステップで、たとえば型押し材による、内部形材として形成され得るので、これを製造するための追加コストもわずかで済むこととなる。しかし、基本的に、第１の変形制限要素は、たとえば層を上に曲げることにより又は別個のリングを使用することにより、どのような形状でも有し得る。

外部形材は、平形ガスケットの周辺の縁からやや距離を隔てて走ることが好ましい。これにより、形材は、横方向の又は縦方向の縁に沿って区間に分けて形成され得る。しかし、同様に、区間に分けられた形材が、少なくとも１つの横方向の縁又は少なくとも１つの縦方向の縁のいずれかのみに存在することも考えられる。

別の実施形態においては、外部形材は、少なくとも一部分が、各さらなる貫通開口部の周りに案内される。

少なくとも１つのさらなる貫通開口部に対して接線方向を向くように形材を配置することもできる。これにより、第２の変形制限要素は、貫通開口部から距離を隔てて配置される。

本発明によるシリンダーヘッドガスケットの、少なくとも１つのさらなる開口部は、ネジ穴又はめくら穴である。

外部形材は、波形状の少なくとも１つの区切り全体に延在することが好ましく、この圧縮強度は区切りの数と共に増加するので、過度の変形に対する抵抗が所望の方法で設定され得る。用語「波形」は、本明細書においては、先端が切られた、台形の波形も含むものとする。

第２の変形制限要素がない場合は、第１の変形制限要素（波形）の高さが増加すると、シリンダーヘッド内及びシリンダーブロック内で作られる張力が増加するので、ビードの動作領域を自由に選択することができなくなる。

しかし、その高さが第１の変形制限要素より小さい第２の変形制限要素を使用することにより、張力及び圧縮の度合いを、互いに無関係に各目標値に設定することができる。何故なら、張力は、変形制限要素の相対的高さのみに依存し、圧縮の度合いは、第１の変形制限要素の絶対的高さのみに依存するからである。

したがって、さらに好ましい実施形態によれば、第２の変形制限要素が、第１の変形制限要素より小さい高さを有することが提案される。これにより、シリンダーヘッド及びシリンダーブロックは、変形制限要素の相対的高さを好適に選択することにより無限に設定され得る、わずかな張力で保持され得るので、一方では、張力は、過度の歪みがでない程度に又は形が破壊されない程度に制限されるが、他方では、張力は、封止用隙間の動きを制限し、最適な範囲内で押圧の度合いを変える程度に大きい。

以下、図に表された実施形態の例を用いて、本発明についてより詳細に記述する。

図１及び図２に表されているシリンダーヘッドガスケットは、互いに整列した様々な貫通開口部４、特に、シリンダー貫通開口部３、ネジ貫通開口部、及び冷却水、油、タペット、及び心出し手段（図示せず）用開口部が設けられた、上下に重なった２つの金属層１、２から構成される。

それぞれのシリンダー貫通開口部３について、ガスケットは、図２に従って、対向する凸面を含むよう両層１、２内に設計された、シリンダー貫通開口部３を囲むビード５を有する。

さらに、国際公開第０１／９６７６８Ａ１号パンフレットより知られているように、内部形材は、それぞれシリンダー貫通開口部３に面する側のこれのすぐ近傍部の、それぞれのビード５に平行に走り、この形材は、層１、２内に波状の又は台形の型押し材によって形成される。この形材はまた、層１、２の１つのみ内にも設けられ得る。この形材はまた、ビード５として完全な周りを囲むものである必要はなく、複数に分けられたリング部分からも構成され得る。この形材は、その横方向において、互いに交替するいくつかの波の山及び波の谷のそれぞれにおいて形成されることが好ましく、その形状より、ビード５より極めて大きい剛性を有するので、このための変形制限要素６として働き得る。

表されている縦方向の端部で（同様に、示されていない縦方向の端部でも）、シリンダーヘッドガスケットは、隣接したシリンダー貫通開口部３から見て、２つの端部側のネジ貫通開口部４の後ろを走るような形で外部形材を有する。示されている実施形態の例においては、形材７は、シリンダーヘッドガスケットの外部の縁のすぐ近く、かつそれに平行に走り、ガスケットの端部側を越えて、かつそれぞれ縦方向の側の小さい一部を越えてこの両側に延在する。形材の方向は、さらに、少なくとも１つのさらなる貫通開口部、たとえばネジ貫通開口部が、それにより部分的に又は完全に囲まれるよう選択され得る。

形材は、本明細書においては、シリンダー貫通開口部３上の形材として、両層内の波状の型押し材から構成され、これらは、本明細書においても同様に、いくつかの区切りから形成される。型押し材は、両層の波の山が互いに重なった型押し材であるが、また１つの層の波の山が他の層の波の谷と噛み合うようにも形成され得る。この形材は、第２の変形制限要素７として示されている。

またこの形材により、型押し材は、２つの層１、２の１つのみにも置かれ得る。内部の形材はまた、シリンダー貫通開口部３の周りの形材とは完全に別個に作られ得る。一般に、このシリンダーヘッドガスケットは、任意の数の層、たとえば１つから６つの層を有し得る。そして、外部形材は、これらの層のいずれかに、任意の形状を有して設けられ得る。いろいろな数の層を有するシリンダーヘッドガスケットを備えた外部形材の可能な配置及び設計の例が、国際公開第０１／９６７６８Ａ１号パンフレットに示されているが、本明細書においては、内部形材である。

波の谷を、たとえばエラストマ材料で部分的に又は完全に充填することにより形材の弾性に影響を及ぼすこともできる。さらに可能な方法は、好ましくは０．０２〜０．２ｍｍの範囲内にある幅、及び／又は形材内の波の山の距離を変更することである。さらに、台形の形状になるよう波の山の先端を切り、形材の領域内の各層の厚さを変え得る。同様に、波の山及び谷に平行に形材のパラメータを変えることができる。

図１ａは、本発明によるガスケットのさらなる実施形態を示しており、ここでは、外部形材（変形制限要素７）は、変形制限要素７として外部の縁の近傍部ではなく、変形制限要素１８としてさらなる貫通開口部の近傍部を走る。貫通開口部上の外部形材のための様々な実施形態１８ａ〜ｆが、例として、ネジ貫通開口部４１〜４６によって表されている。同様に、本明細書においてはまた、外部形材のためのいろいろな実施形態を組み合わせることができ、また勿論、たとえば様々な貫通開口部の間の波の高さ及び幅などの、形パラメータを変えることもできる。

ネジ貫通開口部４１のほぼ同心かつこの外周を完全に走る形材１８ａが、ネジ貫通開口部４１に表されている。波形は、本明細書においては、山及び谷の高さ及び幅について、区切り毎に変わり得る。同様に、円周のパラメータを変えることもできる。

同様に同心であるが、部分的な円周形材１８ｂが、ネジ貫通開口部４２に表されている。本明細書においても、様々な波パラメータの変更形態が可能である。

ネジ貫通開口部４３の形材１８ｃも同様に、区間に分けて走っているが、同心ではなく、ネジ貫通開口部から距離を隔て、接線方向に走っている。ネジ貫通開口部４４の形材１８ｄは、これとはやや異なり、ネジ貫通開口部から遠隔にある側で完全に走っているのではなく、燃焼室３の間のウェブに平行に走っている。波パラメータの変更形態に関しては、他のネジ貫通開口部に示されている形材と同じである。

ネジ貫通開口部４５は、完全な円周ではない、同心の波形材１８ｅを有する。ネジ貫通開口部４２と異なる点は、波形材がいくつかの円形部分を有することである。円形部分の合計が、円の円周の少なくとも６分の１に達することが好ましいことが示されている。

ネジ貫通開口部上の形材のさらなる例として、ネジ貫通開口部４６は、開口部４３及び４４と同様に、開口部から距離を隔て、接線方向に走る形材１８ｆを有する。しかし、本明細書においては、形材は、１つの部分のみを有する。同心の波形材と同様に、直線的に走る形材の平均の長さの合計は、少なくとも６０°なければならない。

勿論、ネジ貫通開口部４５及び４６に示されている形材１８ｅ及び１８ｆは、波パラメータの変更形態を有し得る。

しかし、図２ａは図２の一変形形態を示しており、ここでは、形材（変形制限要素６）は、ビードの他方の側の形材（変形制限要素７）の高さより、燃焼室に面するビードの側の方が高い。

図３に示されている平形ガスケットは、シリンダーヘッド１０とシリンダーブロック１１との間に配置され、シリンダーブロック１１内に形成された燃焼室１４にまで達する、金属の、好ましくはバネ鋼の、２つの層１２、１３を有し、この周りにシリンダー貫通開口部が形成される。

シリンダー貫通開口部用のガスケットは、これを完全に囲み、かつ両層１２、１３内に、互いの方に向けられた凸面を有するよう形成されたビード１５を有する。ビード１５は、燃焼室を封止するよう役立ち、このため、所定の最小値を有さなければならない圧縮力を受ける。

波形が、それぞれのビード１５に平行に、かつ燃焼室に面する各側のビードのすぐ近傍部を走り、層１２内に波状の型押し材によって形成される。波形は、これもビード１５として、両層１２、１３内に設けられ得る。しかし、波形は、ビード１５として完全な円周である必要はなく、複数のリング部分から構成され得る。波形は、その横方向において、互いに交替するいくつかの波の山及び波の谷のそれぞれにおいて形成されることが好ましく、その形状により、ビードよりかなり大きい剛性を有するので、このための変形制限要素１６として働き得る。

ネジ貫通開口部１７が、波形から遠隔にあり、かつこれから比較的大きい距離を隔てたビード１５の側のガスケット内に置かれ、シリンダーブロック１１にシリンダーヘッド１０を締付け、同時にビード１５に必要な封止力を及ぼすために、ネジ（図示せず）がこの中に誘導される。燃焼空間の近傍部に波状の形材を有する、層内のこの領域内のガスケットも同様に、波状の形材（変形制限要素１８）を有する。示されている実施形態から明らかであるように、燃焼空間の近傍部の形材（変形制限要素１６）が、燃焼空間から遠隔にある燃焼室ビード１５の側より大きい幅を有することが好ましい。外部の縁７の近傍部の第２の形材と同様に、この形材も、領域内のネジ貫通開口部のみの周りを走り得る。同時に、角状の部分の合計は、円の円周の少なくとも６分の１に対応するべきである。さらに、勿論、波の山及び／又は谷の幅、距離、又はそれらの長さが、円周及び／又は半径方向で変わることもできる。同時に、ネジ貫通開口部４３、４４、及び４６の形材１８ｃ、ｄ、ｆにより既に示されているように、形材は、同心状に走る必要はない。

４気筒モータ用のシリンダーヘッドガスケットの一部を示す平面図である。 ４気筒モータ用のシリンダーヘッドガスケットの一部を示すさらなる平面図である。 図１のラインＩＩ−ＩＩに沿って、シリンダーヘッドガスケットの縁領域を通る垂直断面拡大図である。 図１のラインＩＩ−ＩＩに沿って、シリンダーヘッドガスケットの１つの変形形態の縁領域を通る垂直断面拡大図である。 第２の変形制限要素が、ネジ貫通開口部の近傍部のガスケットの１つの層内の波形によって形成された、平形ガスケットの一部を通る垂直断面図である。

Claims (12)

1. 少なくとも１つのシリンダー貫通開口部（３）及び少なくとも１つのさらなる貫通開口部（４、４１〜４６）が設けられた、少なくとも１つの金属層（１、２、１２、１３）を有するシリンダーヘッド平形ガスケットであり、第１の変形制限要素（６、１６）が、少なくとも、前記少なくとも１つのシリンダー貫通開口部のそれぞれの周りの領域内に形成され、封止用の、前記シリンダー貫通開口部の周りを連続的に走るビード（５、１５）が、前記シリンダー貫通開口部から遠隔にある前記第１の変形制限要素（６、１６）の側に形成されるシリンダーヘッド平形ガスケットであって、さらに、第２の変形制限要素（７、１８）が、周辺の縁の及び／又は前記少なくとも１つのさらなる貫通開口部（４、４１〜４６）の領域内の、前記第１の変形制限要素（６、１６）から遠隔にある前記ビード（５、１５）の側に設けられ、前記第２の変形制限要素が、波状の又は台形の形材の形態で設計されることを特徴とするシリンダーヘッド平形ガスケット。
2. 前記第２の変形制限要素（７、１８）が、前記シリンダー貫通開口部（３）から見て、前記少なくとも１つのさらなる貫通開口部（４、４１〜４６）の後ろにある領域内の少なくとも一部に、その断面形状が波状又は台形の外部形材の形態に設計されていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダーヘッド平形ガスケット。
3. 区間に分けられた少なくともその一部で、前記外部の波状の又は台形をしている形材（変形制限要素７）が、前記平形ガスケットの周辺の縁からやや距離を隔てて走ることを特徴とする請求項１又は２に記載のシリンダーヘッド平形ガスケット。
4. 前記外部形材（変形制限要素７）が、前記平形ガスケットの縦方向の端部のそれぞれに設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のシリンダーヘッド平形ガスケット。
5. 前記第２の変形制限要素（７、１８）が、該第２の変形制限要素（７、１８）に隣接したさらなる貫通開口部（４、４１〜４６）に対して接線方向を向いて、あるいは同心状に又は距離を隔てて走る、波状の又は台形の形材の形態で設計されることを特徴とする請求項１に記載のシリンダーヘッド平形ガスケット。
6. 前記外部形材（１８ａ〜ｆ）が、少なくとも一部分、前記各さらなる貫通開口部（４１〜４６）の周りに案内されることを特徴とする請求項５に記載のシリンダーヘッド平形ガスケット。
7. 前記さらなる貫通開口部（４、４１〜４６）が、ネジ貫通開口部であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のシリンダーヘッド平形ガスケット。
8. 前記外部形材（変形制限要素７、１８）が、前記波形状の少なくとも１周期分、延在することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のシリンダーヘッド平形ガスケット。
9. 前記波形状が、台形の形状にまで先端が切られた波の山を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のシリンダーヘッド平形ガスケット。
10. 前記波形状が、その波の山のいろいろな高さを有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のシリンダーヘッド平形ガスケット。
11. 波形状の、隣接した波の山の間で、いろいろな距離が存在することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシリンダーヘッド平形ガスケット。
12. 前記第２の変形制限要素（７、１８）が、前記第１の変形制限要素（６、１６）と同じ又はより小さい高さを有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシリンダーヘッド平形ガスケット。

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