説明

スペーサ層の無い金属製のシリンダヘッドガスケット

本発明は、機能層(2)とその下にある環状支持体(4)を含み、内燃機関の燃焼室(1)に対応する少なくとも1つの開口部を備える金属製のシリンダヘッドガスケットに関する。この機能層はフルビード(6)を有している。このシリンダヘッドガスケットは、環状支持体(4)が、機能層(2)に接するフルビード(8)を有しており、かつ、環状支持体(4)が、フルビード(8)の、燃焼室(1)と反対側に配置されたビード(10)を有していることを特徴としている。さらに、本発明は、上側の機能層(2)と、環状支持体(4)と、下側の機能層を含み、内燃機関の燃焼室(1)に対応する少なくとも1つの開口部を備える金属製のシリンダヘッドガスケットに関する。環状支持体(4)は上側の機能層(2)と下側の機能層(14)の間に配置されており、下側の機能層に接している。上側の機能層(2)は、環状支持体(4)に接するフルビード(6)を有している。このシリンダヘッドガスケットは、下側の機能層が、フルビード(6)の、燃焼室(1)と反対側に配置されたビードを有していることを特徴としている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スペーサ層の無い金属製のシリンダヘッドガスケットに関する。特に、本発明は、ただ1つの機能層を備えるシリンダヘッドガスケットに関する。
【背景技術】
【0002】
内燃機関では、シリンダヘッドガスケットによって、シリンダブロックとシリンダヘッドの間の気密性が保証されている。この際、シリンダヘッドガスケットによって、シリンダヘッドとシリンダブロックの間で発生する振動を、弾性的に緩和する必要がある。
【0003】
内燃機関のシリンダヘッドガスケットとして用いられる金属製の平形ガスケットの機能原理は、弾性的なシールゾーンが存在していることに基づいている。シールは、燃焼室の領域の周囲に弾性的なシールゾーンを形成するビードによって行われている。ビードの押圧力は、エンジンの作動中に、負荷が変化するために、たえず変化する。材料層の厚さとビードの各形状が、ビードの弾性特性、すなわち、ばね力、あるいはばね剛性に影響を及ぼす。これに対応するばね特性曲線は、狭い範囲でのみ変化させることができる。このような平形ガスケットの、燃焼室に直ぐに隣接している領域は、エンジンの作動中、シール面の、残りの部分よりも高い負荷に曝される。このような曝露領域において十分なシール性を保障するためには、その部分に高い面圧を確保する必要がある。これは、通常、燃焼室の縁の所の材料厚さを厚くすることによって達成され、また、金属層を折り返し、または、ガスケットの金属層と結合された追加の支持体を用いることによって行うことができる。このように材料の厚くなった部分は、ビードを、取り付けられた状態の時に、圧力によって完全に平坦にされるのから保護するように配置されることが多い。
【0004】
シリンダヘッドガスケットは、従来、複数の金属層と、ストッパとも呼ばれる環状支持体から構成されている。燃焼室の周りの、強い負荷を受ける領域における押圧力を高めるために、材料厚さを厚くするビードが設けられている。
【0005】
特許文献1には、2つのシール層と、スペーサ層と、環状支持体を備えるシリンダヘッドガスケットが記載されている。このガスケットでは、シール層において、主ビードの、燃焼室と反対側に追加の支持ビードが設けられている。
【0006】
特許文献2には、金属リングが溶接ビードを介して金属層と溶接され、その結果、金属リングと金属層が一定の間隔aに保たれている平形ガスケットが開示されている。このガスケットは溶接によって良好な気密性を有している一方で、結合が硬く、間隔が不変であるために弾性が低い。
【0007】
特許文献3には、折り返された折り部によってビードの押圧が制限される平形ガスケットが記載されている。この場合、折り部によって、押圧力が大きい領域が形成されている。しかし、この場合、ビードは他の部分と共に均等に押し当てられ(im Kraftnebenschluss)、その結果、最大の押圧力がビードの領域ではなく、折り返し部の領域に生じる。ディーゼルエンジンの場合に、このようなシール原理が適していることが実証されている。
【0008】
乗用車のガソリンエンジンでは、上記とは異なる構造が用いられるのが普通であり、この場合、押圧力の制限は行われない。この場合、燃焼室は、シリンダヘッドガスケットの、取り付けられた状態の時に平坦にされるビードによってのみ取り巻かれている。すなわち、この場合、ビードは直接的に押し当てられており(im Krafthauptschluss)、したがって最大の押圧力を受けている。
【0009】
この個所では、負荷が生じた時に、すなわち、燃焼室における燃焼工程によって圧力が作用した時に、大きな振動振幅のローリングが生じる。そのため、従来のガスケットでは、垂直方向の強い振動が発生する。それにもかかわらず十分な気密性を保証するために、ビードの所に高い押圧力が生じさせられている。直接的に押し当てられたビードが追加の支持をされておらず、そのために全ての負荷を受けとめる場合、ガスケットの寿命に不利な影響が生じる。
【0010】
特許文献4には、両方の構造形態の組み合せが開示されている。すなわち、特許文献4には、取り付けられた状態の時にシール層のフルビードまで達する環状支持体を含む平形ガスケットが記載されている。この構成によって、ビードは直接的に押し当てられる。この構成は、個々の燃焼室の間の橋渡し部の幅が狭いエンジンに特に適しており、この構成によって、最大の押圧力を燃焼室の周りの縁領域に集中させることができる。
【特許文献1】独国特許出願公開第10101604号明細書
【特許文献2】独国特許出願公開第10029352号明細書
【特許文献3】独国特許出願公開第19751293号明細書
【特許文献4】欧州特許出願公開第0574166号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかし、この環状支持体は、その形状がビードの外形に沿い、ビードの先端を超えては延びていない。そのため、ビードのばね特性曲線は、ビードがより硬くなるように、すなわち弾性が低下するように影響を受ける。しかも、取り付けられた状態の時に、ビードの先端部の領域に押圧力の極度のピークが生じる。すなわち、湾曲バー構造と比較すると、環状支持体はいわば支持点を形成している。圧力が作用すると、その結果として、ビードの先端部にわたってローリング作用が生じ、それによって、垂直方向に大きな振動振幅が生じる。燃焼室内の圧力によっては、この作用がいっそう強められる場合がある。
【0012】
ストッパとも呼ばれる環状支持体は、ビードの領域において材料厚さを厚くし、それによって、ガスケットの、もっとも強く負荷が作用する個所への押圧力を強める働きをしている。
【0013】
層を多く使うほどコストが高くなり、そのために、それに対応するシリンダヘッドガスケットの製造コストが高くなる。異なる層を相互に合わせること、および、場合によっては、温度に依存する膨張量が異なることは、それに相当するガスケットのシール特性が低下し、また、寿命が短くなることを意味している。
【0014】
したがって、本発明の目的は、ローリング作用が軽減されるシリンダヘッドガスケットを提供することにある。他の目的は、機能層を1つだけ有するシリンダヘッドガスケットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の第1の態様によれば、内燃機関の燃焼室に対応する少なくとも1つの開口部を備える金属製のシリンダヘッドガスケットが提供される。このガスケットは機能層と環状支持体を含んでおり、環状支持体は貫通穴の周囲に配置されている。機能層はフルビードを有している。環状支持体は、機能層のフルビードが上に位置するフルビードと、燃焼室のための貫通穴から半径方向に見てフルビードの後方に配置されたビードを有している。この追加のビードは、シリンダヘッドガスケットが取り付けられた状態の時に生じる押圧力の一部を受けとめる。
【0016】
このビードはハーフビードとして形成されているのが好ましい。これは、特定の面をビードと接触させるために望ましい場合がある。さらに、このビードの弾性を、ハーフビードとして構成することによって、フルビードと比較して、調整することができる。
【0017】
また、前記のビードはフルビードとして形成されているのが好ましい。それによって、特定の面をビードと接触させるができる。さらに、このビードの弾性を、フルビードとして構成することによって、ハーフビードと比較して、調整することができる。
【0018】
環状支持体は、少なくとも、一方のビード脚部から他方のビード脚部まで延びているのが好ましい。それによって、フルビードは直接的に押し当てられる。
【0019】
本発明の他の態様によれば、内燃機関の燃焼室に対応する少なくとも1つの貫通穴を備える金属製のシリンダヘッドガスケットが提供される。このガスケットは、上側の機能層と、環状支持体と、下側の機能層を含んでいる。環状支持体は、上側の機能層と下側の機能層の間に、かつ貫通穴の周囲に配置されている。上側の機能層はフルビードを有している。下側の機能層は、燃焼室のための貫通穴から半径方向に見てフルビードの後方に配置されたビードを有している。この追加のビードは、シリンダヘッドガスケットが取り付けられた状態の時に生じる押圧力の一部を受けとめる。
【0020】
このビードはハーフビードとして形成されているのが好ましい。この実施態様の利点は、既に上に述べたとおりである。
【0021】
このハーフビードは上方を向くように形成されているのが好ましい。向きに応じて他の表面を、対応する層と接触させることができる。それによって、ガスケットの特性を所望のように調整することができる。
【0022】
また、前記のハーフビードは下方を向くように形成されているのが好ましい。
【0023】
また、前記のビードはフルビードとして形成されているのが好ましい。この実施態様の利点は、前に既に述べたとおりである。
【0024】
このフルビードは上方を向くように形成されているのが好ましい。
【0025】
また、前記のフルビードは下方を向くように形成されているのが好ましい。
【0026】
環状支持体は、少なくともフルビードの一方のビード脚部からフルビードの他方のビード脚部まで延びているのが好ましい。それによって、フルビードは直接的に押し当てられる。
【0027】
環状支持体は、少なくともフルビードの、燃焼室に最も近いビード脚部からビードの、燃焼室にもっとも近いビード脚部まで延びているのが好ましい。それによって、ガスケットの剛性を高めることができ、押圧力が、より広い面に分散される。
【0028】
本発明では、半径方向に見て燃焼室の後方に追加のビードが設けられている。ハーフビードまたはフルビードとして形成されていてよいこのビードは、押圧力の一部を受けとめる。それによって、燃焼室の最も近くにあるビードが負荷の全てを受けとめなくてもよくなるので、このビードの先端部、すなわち接触先端部の押圧を最適化することができる。また、第2のビードは追加のシール機能も果たす。この特性は、シール特性を向上させ、シリンダヘッドガスケットの寿命に好ましい影響を及ぼす。
【発明を実施するための最良の形態】
【0029】
各図の左側が、シリンダヘッドガスケットの、燃焼室に隣接する領域であり、一方、各図の右側が、シリンダヘッドガスケットの、燃焼室と反対の側である。
【0030】
この際、ビードは環状支持体またはストッパ上に位置している。したがって、この原理は「ストッパ上のビード」とも呼ばれる。
【0031】
図1aには、機能層2と環状挿入体4を含むシリンダヘッドガスケットが示されている。機能層2はフルビード6を有している。環状挿入体4は、フルビード6が上に位置するフルビード8と、燃焼室から見て半径方向にフルビード8の後方にあるハーフビード10を有している。機能層2のフルビード6が環状挿入体4上に位置している、符号Aで示された領域に、取り付けた状態の時に、最大の押圧力が生じる。生じる圧力の一部は、符号Bで示された領域において、環状挿入体4のハーフビード10によって受けとめられ、それによって、フルビード6の負荷が軽減される。すなわち、それによって、追加の支持が行われる。機能層のフルビード6は環状支持体上に位置しており、それによって、直接的に押し当てられている。すなわち、フルビード6の支持点は、いわゆる湾曲バー構造の支持点である。
【0032】
図1bには、図1aのシリンダヘッドガスケットの変形例が示されている。ここでは、ハーフビード10の代わりに、他のフルビード12が形成されている。図1aに示す状況と比べて、ここでは、領域Cにおける圧力の一部が追加のビードによって受けとめられる。追加のビードを図1bに示すようにフルビード12として形成し、または、図1aのようにハーフビード10として形成することによって、本発明のシリンダヘッドガスケットの、追加のビードの領域における弾性特性を調整することができる。それによって、環状支持体がこの領域の背後でどの表面上に直接位置するかということにも、やはり、影響を及ぼすことができる。ここでは、これは、機能層か、図1aのようにシリンダブロック(図示せず)の上面かである。
【0033】
図2aには、上側の機能層2と、環状支持体4と、下側の機能層14を含む多層のシリンダヘッドガスケットが示されている。上側の機能層2は、環状支持体14上に位置しているフルビード6を有している。下側の機能層14は、燃焼室から見て半径方向にフルビード6の後方にあるハーフビード16を有している。ハーフビード16は上方を向くように形成されている。ここでは、環状支持体4は、フルビード6の、燃焼室に最も近いビード脚部から、ハーフビード16の、燃焼室に最も近いビード脚部(図ではそれぞれ左側)まで延びている。
【0034】
図2bは、図2aに示すシリンダヘッドガスケットの変形例を示しており、この場合、下側の機能層14のハーフビード16は下方に向けられている。
【0035】
図3aと図3bは、本発明による多層のシリンダヘッドガスケットの実施形態をそれぞれ示している。図2aおよび図2bとは対照的に、下側の機能層14は、ここでは、ハーフビードの代わりにフルビード18を有している。図3aは、フルビード18が上方に向けられている実施形態を示しており、図3bは、フルビード18が下方を向くように形成された他の実施形態を示している。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1a】本発明による、1つの機能層を備えるシリンダヘッドガスケットの好ましい実施形態を示す断面図である。
【図1b】本発明による、1つの機能層を備えるシリンダヘッドガスケットの好ましい実施形態を示す断面図である。
【図2a】本発明による、多層のシリンダヘッドガスケットの好ましい実施形態を示す断面図である。
【図2b】本発明による、多層のシリンダヘッドガスケットの好ましい実施形態を示す断面図である。
【図3a】本発明による、多層のシリンダヘッドガスケットの好ましい他の実施形態を示す断面図である。
【図3b】本発明による、多層のシリンダヘッドガスケットの好ましい他の実施形態を示す断面図である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
機能層(2)と、その下に位置する環状支持体(4)と、を含み、前記機能層はフルビードを有している、内燃機関の燃焼室(1)に対応する少なくとも1つの開口部を備える金属製のシリンダヘッドガスケットにおいて、
前記環状支持体(4)は、前記機能層(2)に接するフルビード(8)を有しており、かつ、前記環状支持体(4)は、前記フルビード(8)の、前記燃焼室(1)と反対側に配置されたビード(10,12)を有していることを特徴とする、シリンダヘッドガスケット。
【請求項2】
前記ビード(10)はハーフビードとして形成されている、請求項1に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項3】
前記環状支持体(4)は前記ハーフビード(10)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記ハーフビード(10)の、前記燃焼室(1)の側よりも低い高さにある、請求項2に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項4】
前記環状支持体(4)は前記ハーフビード(10)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記ハーフビード(10)の、前記燃焼室(1)の側よりも高い高さにある、請求項2に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項5】
前記環状支持体(4)は前記ハーフビード(10)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記機能層(2)から間隔(a)をおいている、請求項4に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項6】
前記環状支持体(4)は前記ハーフビード(10)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記機能層(2)に接している、請求項4に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項7】
前記ビード(12)はフルビードとして形成されている、請求項1に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項8】
前記環状支持体(4)は前記フルビード(12)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記フルビード(12)の、前記燃焼室(1)の側と同じ高さにある、請求項7に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項9】
前記環状支持体(4)は前記フルビード(12)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記フルビード(12)の、前記燃焼室(1)の側よりも低い高さにある、請求項7に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項10】
前記環状支持体(4)は前記フルビード(12)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記フルビード(12)の、前記燃焼室(1)の側よりも高い高さにある、請求項7に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項11】
前記環状支持体(4)は前記フルビード(12)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記機能層(2)から間隔(a)をおいている、請求項10に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項12】
前記環状支持体(4)は前記フルビード(12)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記機能層(2)に接している、請求項10に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項13】
前記環状支持体(4)は前記フルビード(12)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記機能層(2)に接している、請求項3に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項14】
前記フルビード(12)の先端部が下方に向けられている、請求項7から13のいずれか1項に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項15】
前記フルビード(12)の先端部が上方に向けられている、請求項7から13のいずれか1項に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項16】
上側の機能層(2)と、環状支持体(4)と、下側の機能層(14)と、を含み、前記環状支持体(4)は前記上側の機能層(2)と前記下側の機能層(14)の間に配置され、前記下側の機能層(14)に接しており、前記上側の機能層(2)は前記環状支持体(4)に接するフルビード(6)を有している、内燃機関の燃焼室(1)に対応する少なくとも1つの開口部を備える金属製のシリンダヘッドガスケットにおいて、
前記下側の機能層(14)は、前記フルビード(6)の、前記燃焼室(1)と反対側に配置されたビード(16,18)を有していることを特徴とする金属製のシリンダヘッドガスケット。
【請求項17】
前記ビード(16)はハーフビードとして形成されている、請求項16に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項18】
前記ハーフビード(16)は、前記下側の機能層(14)が前記ハーフビード(16)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記燃焼室(1)の側よりも高い高さになるように形成されている、請求項7に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項19】
前記下側の機能層(14)は前記ハーフビード(16)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記上側の機能層(2)に接している、請求項8に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項20】
前記下側の機能層(14)は前記ハーフビード(16)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記上側の機能層(2)から間隔(a)をおいている、請求項8に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項21】
前記ハーフビード(16)は前記環状支持体(4)の高さを調整するように形成されている、請求項8に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項22】
前記ハーフビード(16)は、前記下側の機能層(14)が前記ハーフビード(16)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記燃焼室(1)の側よりも低い高さになるように形成されている、請求項7に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項23】
前記環状支持体(4)は、前記フルビード(6)の、前記燃焼室(1)の側のビード脚部から前記ビード(16,18)の、前記燃焼室(1)の側のビード脚部まで延びている、請求項7から12のいずれか1項に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項24】
前記環状支持体(4)は、前記フルビード(6)の、前記燃焼室(1)の側のビード脚部から前記ビード(16,18)の、前記燃焼室(1)の側のビード脚部を超えて延びている、請求項12に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項25】
前記環状支持体(4)は、前記フルビード(6)の、前記燃焼室(1)の側のビード脚部から前記ビード(16,18)の、前記燃焼室(1)と反対側のビード脚部まで延びている、請求項12に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項26】
前記ビード(18)はフルビードとして形成されている、請求項6に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項27】
前記フルビード(18)は、前記下側の機能層(14)が前記フルビード(18)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記燃焼室(1)の側と同じ高さになるように形成されている、請求項16に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項28】
前記フルビード(18)は、前記下側の機能層(14)が前記フルビード(18)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記燃焼室(1)の側よりも高い高さになるように形成されている、請求項16に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項29】
前記フルビード(18)は、前記下側の機能層(14)が前記フルビード(18)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記上側の機能層(2)から間隔(a)をおくように形成されている、請求項16に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項30】
前記下側の機能層(14)は前記フルビード(18)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記上側の機能層(2)に接している、請求項16に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項31】
前記フルビード(18)は、前記下側の機能層(14)が前記フルビード(18)の、前記燃焼室(1)と反対側で、前記燃焼室(1)の側よりも低い高さになるように形成されている、請求項16に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項32】
前記フルビード(18)のビード先端部が下方に向けられている、請求項16から19のいずれか1項に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項33】
前記フルビード(18)のビード先端部が上方に向けられている、請求項16から19のいずれか1項に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項34】
前記環状支持体(4)は少なくとも前記フルビード(6)の一方のビード脚部から他方のビード脚部まで延びている、請求項6から23のいずれか1項に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項35】
前記環状支持体(4)は前記フルビード(6)の、前記燃焼室(1)の側のビード脚部から前記ビード(16,18)の、前記燃焼室(1)の側のビード脚部まで延びている、請求項6から22のいずれか1項に記載のシリンダヘッドガスケット。
【請求項36】
前記環状支持体(4)は前記フルビード(6)の、前記燃焼室(1)の側のビード脚部から前記ビード(18)の、前記燃焼室(1)と反対側のビード脚部まで延びている、請求項6から22のいずれか1項に記載のシリンダヘッドガスケット。

【図1a】
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【図1b】
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【図2a】
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【図2b】
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【図3a】
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【図3b】
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【公表番号】特表2007−514101(P2007−514101A)
【公表日】平成19年5月31日(2007.5.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−544227(P2006−544227)
【出願日】平成16年9月22日(2004.9.22)
【国際出願番号】PCT/EP2004/010628
【国際公開番号】WO2005/061931
【国際公開日】平成17年7月7日(2005.7.7)
【出願人】(595157503)フェデラル−モーグル シーリング システムズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (21)
【氏名又は名称原語表記】Federal−Mogul Sealing GmbH
【Fターム(参考)】