JP5639650B2 - 静的なバイメタルガスケットおよびその構成方法 - Google Patents
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Description
この出願は、2009年8月11日に出願された米国仮特許出願連続番号第61/233,003号の利益を主張し、その内容は本願明細書において全文参照により援用される。
1.技術分野
この発明は一般的には、ともにクランプされる2つの部材同士の間にガス/流体密封部を確立するよう用いられるタイプの静的なガスケットに関し、より特定的には排気マニホルドガスケットに関する。
シリンダブロック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といったように、ともにクランプされるべき2つの部材同士の間にガス/流体密封部を確立する際に、単一ピースの材料の単一層または多層ガスケットとして形成される互いに重なる複数の積層を有する静的なガスケットを用いることが一般的である。一般に、多層ガスケットにおいて機能層と呼ばれる場合がある層のうちの少なくとも1つは、開口部の周りにガス/流体密封部を確立するのを促進するシールビードを有する。この機能層は、ガス/流体密封部を確立および維持するのに好適な材料から作製される必要があり、さらに典型的には高温環境に耐えることができる必要がある。したがって、機能層の材料は高品質の金属から構成される必要があり、典型的には相対的に高コストになる。したがって、この高コストの機能層材料の使用により、ガスケットの全体のコストが増加し、さらに典型的には高コストの材料の浪費となる。
より詳細に図面を参照して、図1は、以下ガスケットと称する、本発明の1つの局面に従って構成される静的なバイメタルガスケットアセンブリ10を示す。ガスケット10は、互いに溶接される相違する第1および第2の材料の単一層ガスケットとして構成され得るか、またはここに例示目的であって限定目的ではなく示されるように、多層ガスケットとして形成され得る。ガスケット10は、機能層または第1の層12とも称される少なくとも1つ、ここでは3つの機能層挿入物と、第2の層14、15とも称される少なくとも1つ、ここでは対のキャリア層とを有する。キャリア層14、15は、適用例においてどれだけ多くの開口部が封止される必要があるかに依ってキャリア層14、15の異なる位置にて互いに横方向に間隔を置く複数の機能層12を担持するよう構成され得る。機能層12およびキャリア層14、15のそれぞれは、互いに対して平坦または実質的に平坦な関係で互いに固定される。機能層12は、例示として、ハーフビード16としてここでは示される封止ビードを有し、これにより、封止されるべき開口部18の周り、たとえばエンジンブロックと排気マニホルドとの間にガス/流体密封部を確立する。これらのキャリア層14、15は、組み付けの間に、機能層12を担持および配置するよう機能する。封止されるべき開口部18の周りに封止部を確立するよう作用する機能層12の場合、機能層12を構成するのに用いられる材料はたとえば、ばね鋼、ステンレス鋼、または他の高温合金といった高品質のガスケット金属である。したがって、機能層12を構成するよう用いられる材料は、より標準的な低グレードの鋼材料と比較して相対的に高価である。対照的に、機能層12のキャリアとして作用するキャリア層14、15の場合、キャリア層を構成するのに用いられる材料はたとえば、低グレードの鋼またはアルミニウムといった比較的低コストの金属である。したがって、キャリア層14、15を構成するのに用いられる材料は、機能層12を構成するのに用いられる材料と比較して相対的に低価格である。したがってガスケット10は、開口部18の周りに確実な封止部を形成する能力を提供すると同時に、低コストの材料を高コスト材料と組み合わせて使用時に作動させるので製造において経済的である。さらに、高コスト材料について作り出される廃物に関連するコストは最小化され、これによりさらにガスケット10の製造に関するコストが削減される。
Claims (21)
- 据付ガスケットであって、
1つのタイプの金属から構成される少なくとも1つの金属の機能層を含み、各機能層は封止されるべき開口部の周囲に位置合わせされた内側周辺部によって規定された開口部と、外側周辺部とを有し、前記据付ガスケットはさらに、
前記少なくとも1つの機能層とは異なる金属から構成される少なくとも1つの金属キャリア層を含み、各キャリア層は、前記少なくとも1つの機能層の前記外側周辺部を中間嵌めまたは隙間嵌めで受け入れるよう構成される内側周辺部によって境界がつけられる開口部を有し、
前記少なくとも1つの機能層は前記少なくとも1つのキャリア層と実質的に同一平面上の関係で構成され、前記少なくとも1つの機能層の前記外側周辺部の第1の部分が、前記少なくとも1つのキャリア層の前記内側周辺部において一直線に整列した第1の部分に突合わせ溶接ジョイント部にて溶接され、前記少なくとも1つの機能層の前記外側周辺部の第2の部分が前記少なくとも1つのキャリア層の前記内側周辺部において一直線に整列した第2の部分とは分離したままであり、
前記少なくとも1つのキャリア層の前記内側周辺部の前記第1の部分を半径方向内方に寄せて前記少なくとも1つの機能層の前記外側周辺部の前記第1の部分と当接させるように、前記キャリア層を塑性的に変形させた、据付ガスケット。 - 前記少なくとも1つの機能層の前記外側周辺部の前記第2の部分と前記少なくとも1つのキャリア層の前記内側周辺部の前記第2の部分との間をギャップが延在する、請求項1に記載の据付ガスケット。
- 前記少なくとも1つの機能層は単一のキャリア層内側周辺部の内周側に嵌合する外側周辺部を有する機能層の対を含む、請求項1に記載の据付ガスケット。
- 前記機能層の対は、組み合された厚さを有し、前記単一のキャリア層における前記機能層の対に溶接される部分は前記組み合された厚さと実質的に等しい厚さを有する、請求項3に記載の据付ガスケット。
- 前記少なくとも1つの金属キャリア層は、互いに重なった関係で間隔を置くキャリア層の対を含む、請求項3に記載の据付ガスケット。
- 前記少なくとも1つの機能層は、前記機能層の対のうちの隣接するものと鏡面対称の関係で構成される第3の機能層を含み、前記第3の機能層は前記キャリア層の1つに溶接される、請求項5に記載の据付ガスケット。
- 前記少なくとも1つのキャリア層は、前記少なくとも1つのキャリア層の前記開口部の周りを延在する複数の突出した凸部を有する、請求項1に記載の据付ガスケット。
- 前記少なくとも1つのキャリア層は複数の締結具開口部を有し、前記少なくとも1つのキャリア層は、前記複数の締結具開口部の周りを延在する複数の突出した凸部を有する、請求項7に記載の据付ガスケット。
- 前記少なくとも1つのキャリア層の前記開口部の周りを延在する前記凸部は、前記複数の締結具開口部の周りを延在する前記突出した凸部とは異なる高さを有する、請求項8に記載の据付ガスケット。
- 据付ガスケットを構成する方法であって、
互いに異なるタイプの金属から構成される第1および第2の層を設けるステップと、
封止されるべき開口部と円周方向に位置合わせするよう構成される開口部と、外側周辺部とを有する機能層になるように前記第1の層を形成するステップと、
前記機能層の前記外側周辺部を受け入れるよう構成される内側周辺部によって境界がつけられた開口部を有するキャリア層になるように前記第2の層を形成するステップと、
前記機能層が前記キャリア層と実質的に同一平面上の関係にあるように、前記機能層の前記外側周辺部を前記キャリア層の前記開口部の中に配置するステップと、
前記キャリア層の前記開口部に隣接して前記キャリア層に貫通路を形成し、かつ前記キャリア層に変形を与えるよう前記貫通路の中にかしめ工具を延在させ、前記キャリア層の前記内側周辺部の部分を前記機能層の前記外側周辺部において一直線に整列する部分と当接させるよう前記キャリア層を塑性的に変形させるステップと、
前記キャリア層の前記内側周辺部の前記部分を前記機能層の前記外側周辺部において一直線に整列する部分に溶接するステップとを含む、方法。 - 前記キャリア層の前記内側周辺部および前記機能層の前記外側周辺部において一直線に整列した部分同士を互いに分離したままにするステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 前記キャリア層に変形を与えることは、半径方向内方に前記キャリア層を塑性的に変形させることを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記キャリア層の材料における前記開口部の周りに、突出した凸部をキャリア層の中に形成するステップをさらに含み、前記突出した凸部を含む前記キャリア層の厚さは、前記キャリア層の材料の厚さよりも大きい、請求項10に記載の方法。
- 前記キャリア層に複数の締結具開口部を形成し、かつ突出した凸部を前記複数の締結具開口部の周りに形成するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記突出した凸部を前記キャリア層において前記開口部の周りに形成し、かつ異なる高さを有する前記突出した凸部を前記締結具開口部の周りに形成するステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 単一のキャリア層内側周辺部の内周側に嵌合する外側周辺部を有する機能層の対を形成するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 組み合された厚さを有する前記機能層の対を形成するステップをさらに含み、前記単一のキャリア層における前記機能層の対に溶接される部分は実質的に前記組み合された厚さと等しい厚さを有する、請求項16に記載の方法。
- 前記機能層の対を互いに対して溶接するステップをさらに含む、請求項17に記載の方法。
- キャリア層の対を形成し、かつ前記キャリア層の対を互いに間隔をおいて重なる関係に配するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 前記機能層の対のうちの隣接するものと鏡面対称の関係に構成される第3の機能層を形成し、かつ前記単一のキャリア層と重なる関係で間隔を置くキャリア層に前記第3の機能
層を溶接するステップをさらに含む、請求項19に記載の方法。 - 前記第3の機能層を前記機能層の対のうちの隣接するものに溶接するステップをさらに含む、請求項20に記載の方法。
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