(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関において気密および液密封止を確立するための封止アセンブリであって、
金属で作られたプレートを含み、前記プレートは軸方向に延在する冷却剤またはボルト用の開口部を囲む露出した内周を有し、前記プレートは少なくとも１つの略平坦な表面を有し、
前記プレートは、前記冷却剤またはボルト用の開口部を周方向に包囲して前記冷却剤またはボルト用の開口部に径方向に開き、前記略平坦な表面に対して軸方向に窪む第１の棚部を有し、前記封止アセンブリはさらに、
弾性的に圧縮可能な材料でできた少なくとも１つの封止ビードを含み、封止ビードは、前記第１の棚部と係合され、前記プレートの前記少なくとも１つの略平坦な表面を越えて前記軸方向に延在して、前記プレートを内燃機関における別の部品と封止し、
前記封止ビードは、前記冷却剤またはボルト用の開口部への進出を最小化するように、前記略平坦な表面を前記軸方向に超えて前記露出した内周から径方向外向きに延在する、封止アセンブリ。
【請求項２】
前記封止ビードは、前記第１の棚部と、オーバーモールド接続で係合される、請求項１に記載の封止アセンブリ。
【請求項３】
前記プレートは、燃焼室用の開口部と、前記燃焼室用の開口部を囲みかつ該開口部に径方向に開いた第２の棚部とをさらに含み、
前記封止アセンブリは、前記第２の棚部と係合され、前記燃焼室用の開口部を周方向に包囲する燃焼シールをさらに含む、請求項１に記載の封止アセンブリ。
【請求項４】
前記燃焼シールは、防護部品と、本体リングと、ワイヤリングとを含む、請求項３に記載の封止アセンブリ。
【請求項５】
エラストマービードが、前記燃焼シールの前記防護部品を前記プレートと相互接続する、請求項４に記載の封止アセンブリ。
【請求項６】
前記エラストマービードは、前記燃焼シールの前記防護部品および前記プレートと、オーバーモールド接続を介して相互接続される、請求項５に記載の封止アセンブリ。
【請求項７】
前記少なくとも１つの封止ビードは、エラストマー材料でできている、請求項１に記載の封止アセンブリ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの封止ビードは、少なくとも１つのリブを有する、請求項１に記載の封止アセンブリ。
【請求項９】
前記プレートは、アルミニウムまたはアルミニウム合金でできている、請求項１に記載の封止アセンブリ。
【請求項１０】
内燃機関であって、
シリンダボアを有するエンジンブロックと、
前記シリンダボア内に位置付けられたシリンダスリーブと、
シリンダヘッドと、
前記エンジンブロックと前記シリンダヘッドとの間に挟まれたプレートとを含み、前記プレートは金属で作られ、前記プレートは軸方向に延在する冷却剤またはボルト用の開口部を囲む露出した内周を有し、前記プレートは少なくとも１つの略平坦な表面を有し、前記プレートは、前記冷却剤またはボルト用の開口部を周方向に包囲して前記冷却剤またはボルト用の開口部に径方向に開き、前記略平坦な表面に対して軸方向に窪む第１の棚部を有し、前記内燃機関はさらに、
弾性的に圧縮可能な材料でできた少なくとも１つの封止ビードを含み、封止ビードは、前記プレートの前記第１の棚部と係合され、前記軸方向に延在して、前記エンジンブロック、前記シリンダスリーブ、または前記シリンダヘッドに対して封止し、
前記封止ビードは、前記冷却剤またはボルト用の開口部への進出を最小化するように、前記略平坦な表面を前記軸方向に超えて前記露出した内周から径方向外向きに延在する、内燃機関。
【請求項１１】
前記プレートは、燃焼室用の開口部と、前記燃焼室用の開口部を囲みかつ該開口部に径方向に開いた第２の棚部とをさらに含み、
前記内燃機関はさらに、
前記燃焼室用の開口部を囲む前記第２の棚部の上に位置付けられ、前記シリンダスリーブと前記シリンダヘッドとの間に封止を確立する、燃焼シールと、
前記燃焼シールを前記プレートと接続させるために、前記プレートおよび前記燃焼シールとオーバーモールドされるエラストマービードとをさらに含む、請求項１０に記載の内燃機関。
【請求項１２】
内燃機関用の封止アセンブリを作る方法であって、
金属で作られたプレートを準備するステップを含み、プレートは、軸方向に延在する冷却剤またはボルト用の開口部を囲む露出した内周と、少なくとも１つの略平坦な表面と、前記冷却剤またはボルト用の開口部を周方向に包囲して前記少なくとも１つの略平坦な表面および前記開口部に径方向に開き、前記略平坦な表面に対して軸方向に窪む第１の棚部を含む少なくとも１つの棚部とを有し、前記方法はさらに、
前記冷却剤またはボルト用の開口部への進出を最小化するように、前記略平坦な表面を前記軸方向に超えて前記露出した内周から径方向外向きに延在する封止ビードを形成するために、弾性的に圧縮可能な材料を、前記プレートの前記少なくとも１つの略平坦な表面を越えて前記第１の棚部と前記軸方向にオーバーモールド係合するように射出成形するステップを含む、方法。
【請求項１３】
弾性的に圧縮可能な材料は、エラストマー材料である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
プレートの少なくとも１つの棚部はさらに、複数の棚部を含み、
前記方法はさらに、
燃焼シールを準備するステップと、
エラストマービードを、燃焼シールとオーバーモールド係合するように射出成形するステップとを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
燃焼シールは防護部品を含み、
エラストマービードを、燃焼シールとオーバーモールド係合するように射出成形するステップはさらに、エラストマービードを、防護部品とオーバーモールド係合するように射出成形することとして規定される、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本願は、２０１３年３月１５日に出願された米国仮特許出願番号第６１／７９８，６２４号の利益を主張する。当該仮出願の全内容はその全体がここに引用により援用される。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
１．発明の分野
この発明は一般に内燃機関に関し、より特定的には内燃機関用のシールに関する。
【０００３】
２．関連技術
図１は、エンジンブロックとシリンダヘッドとを含む従来の内燃機関を示す。エンジンブロックは、ピストンを受けるためのシリンダボアを有する。シリンダヘッドおよびエンジンブロックはまた、エンジンブロックとシリンダヘッドとの間で冷却剤を搬送するための複数の冷却剤穴と、シリンダヘッドをエンジンブロックと相互接続するボルトを受けるための複数のボルト穴とを含む。シリンダヘッドとエンジンブロックとの間にはアルミニウムプレートが挟まれており、シリンダボアおよび冷却剤／ボルト穴と一致し、かつそれらと比べて拡大された開口部を有する。エンジンはまた、シリンダスリーブも含み、それは典型的にはエンジンブロックよりも固い材料でできており、シリンダボアの壁を裏打ちする。シリンダスリーブは、エンジンブロックとシリンダヘッドとの間隙においてアルミニウムプレートに向かって延在するフランジを有する。
【０００４】
図１に示すエンジンはまた、エンジンブロック、シリンダヘッド、およびシリンダスリーブ間に気密および液密封止を確立するための複数のシールも含む。シールのうちの１つは、エンジンブロックとアルミニウムプレートとの間に挟まれたゴム被覆金属シートである。別のシールは、冷却剤／ボルト穴を周方向に包囲するスチールコア付きゴムハトメである。さらに別のシールは、シリンダスリーブをアルミニウムプレートおよびシリンダヘッドに封止するための燃焼シールである。燃焼シールは外部防護部品を有し、それは、内側開口部と、内側開口部内に配置された本体と、同様に開口部内にリング本体と隣接して配置されたワイヤリングとを有して、略Ｃ字形状に曲げられている。
【０００５】
ゴム被覆シートシール、スチールコア付きゴムハトメ、およびリング形状シールはすべて、エンジンの組立中にエンジンのそれらのそれぞれの部品内に手動で配置されなければならない差込式（drop in）部品である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の概要
この発明の一局面は、内燃機関において気密および液密封止を確立するための封止アセンブリを含む。封止アセンブリは、金属で作られたプレートを含み、プレートは、複数の開口部と、少なくとも１つの略平坦な表面とを有する。プレートは、開口部のうちの１つを周方向に包囲して略平坦な表面および開口部のうちの１つに開いた少なくとも１つの棚部（shelf）を有する。弾性的に圧縮可能な材料でできた少なくとも１つの封止ビードが、棚部と係合され、棚部から外向きに、プレートの少なくとも１つの略平坦な表面を越えて延在して、プレートを内燃機関における別の部品と封止する。この封止アセンブリは、或る製造利点を提供する。なぜなら、封止ビードとプレートの棚部との係合が、内燃機関の組立中に追加のシールが追加される必要性をなくすためである。
【０００７】
この発明の別の局面によれば、封止ビードは、プレートの棚部と、オーバーモールド接続を介して係合される。
【０００８】
この発明のさらに別の局面によれば、プレートは複数の棚部を含み、封止アセンブリはさらに、棚部のうちの１つと係合され、開口部のうちの１つを周方向に包囲する燃焼シールを含む。燃焼シールは、防護部品と、本体リングと、ワイヤリングとを有していてもよい。燃焼シールは、オーバーモールド接続を介してプレートおよび防護部品と相互接続されるエラストマービードを介して、棚部と相互接続されてもよい。
【０００９】
この発明のさらに別の局面によれば、少なくとも１つの封止ビードは、少なくとも１つのリブを含む。
【００１０】
この発明のさらに別の局面によれば、プレートは、アルミニウムまたはアルミニウム合金でできている。
【００１１】
この発明の別の局面は、シリンダボアを有するエンジンブロックと、シリンダボア内に位置付けられたシリンダスリーブと、シリンダヘッドとを含む、内燃機関を提供する。エンジンブロックとシリンダヘッドとの間には、金属プレートが挟まれている。プレートは、複数の開口部と、少なくとも１つの略平坦な表面と、開口部のうちの１つを周方向に包囲して略平坦な表面および開口部に開いた少なくとも１つの棚部とを有する。弾性的に圧縮可能な材料でできた少なくとも１つの封止ビードが、少なくとも１つの棚部と係合され、棚部から外向きに延在して、エンジンブロックおよびシリンダスリーブおよびシリンダヘッドのうちの少なくとも１つに対して封止する。
【００１２】
この発明のさらに別の局面は、内燃機関用の封止アセンブリを作る方法を提供する。方法は、金属でできたプレートを準備するステップを含み、プレートは、複数の開口部と、少なくとも１つの略平坦な表面とを有する。プレートはまた、開口部のうちの１つを周方向に包囲して略平坦な表面および開口部に開いた少なくとも１つの棚部を有する。方法はさらに、封止ビードを形成するために、弾性的に圧縮可能な材料を、少なくとも１つの棚部でプレートとオーバーモールド係合するように射出成形するステップを含む。
【００１３】
この発明の別の局面は、燃焼シールを準備するステップと、エラストマービードを、燃焼シールおよびプレートの少なくとも１つの棚部とオーバーモールド係合するように射出成形するステップとを含む。
【００１４】
図面の簡単な説明
この発明のこれらのならびに他の特徴および利点は、容易に理解されるであろう。なぜなら、それらは、以下の詳細な説明を添付図面に関連付けて参照することにより、よりよく理解されるようになるためである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】公知の内燃機関の断面図である。
【図２】封止アセンブリの第１の例示的な実施形態を含む内燃機関の断面図である。
【図３ａ】図２の封止アセンブリ用のシールの例示的な実施形態の断面図である。
【図３ｂ】図２の封止アセンブリ用のシールの例示的な実施形態の断面図である。
【図３ｃ】図２の封止アセンブリ用のシールの例示的な実施形態の断面図である。
【図３ｄ】図２の封止アセンブリ用のシールの例示的な実施形態の断面図である。
【図３ｅ】図２の封止アセンブリ用のシールの例示的な実施形態の断面図である。
【図４】封止アセンブリの別の例示的な実施形態の断面部分図である。
【図５】封止アセンブリのさらに別の例示的な実施形態の断面部分図である。
【図６】封止アセンブリのさらに別の例示的な実施形態の断面部分図である。
【図７】封止アセンブリのさらに別の例示的な実施形態の断面部分図である。
【図８】封止アセンブリのさらに別の例示的な実施形態の断面部分図である。
【図９】封止アセンブリの別の例示的な実施形態の断面部分図である。
【図１０】封止アセンブリのさらに別の例示的な実施形態の断面部分図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施可能な実施形態の説明
図２を参照すると、この発明の一局面は、ディーゼルを燃料とする改良された圧縮点火内燃機関１８を提供し、それは、エンジンブロック２０と、シリンダヘッド２２と、シリンダスリーブ２４と、エンジンブロック２０とシリンダヘッド２２との間に挟まれた金属プレート２６を有する封止アセンブリとを含む。内燃機関１８は、同様のエンジンと比べて改良されている。なぜなら、それは、他の公知のタイプの内燃機関で通常見られるようなゴム被覆シート、スチールコア付きゴムハトメ、および燃焼シールを必要とすることなく、改良された封止性能を提供するためである。これは、材料の節約、および内燃機関のより迅速でよりコスト効率の高い組立を提供する。例示的な実施形態では、金属プレート２６はアルミニウムまたはアルミニウム合金から作られ、以下に「アルミニウムプレート２６」と呼ばれる。アルミニウムプレート２６は、エンジンブロック２０およびシリンダヘッド２２におけるシリンダボアならびに冷却剤およびボルト穴２９と一致する複数の開口部を含む。
【００１７】
図２を依然として参照すると、封止アセンブリの第１の例示的な実施形態が概して示されている。アルミニウムプレート２６は、冷却剤／ボルト穴２９およびシリンダスリーブ２４におけるアルミニウムプレート２６、シリンダヘッド２２、およびエンジンブロック２０の交点で、複数の棚部２７または棚状部（ledge）を含む。棚部２７の各々は、アルミニウムプレート２６の少なくとも２つの面、たとえば上面、ならびに冷却剤穴およびボルト穴２９のうちの１つに開いている。そのため、断面図で見ると、アルミニウムプレート２６は、そのコーナーの各々に棚部２７を有する。特定の用途に依存して、棚部２７は、同じまたは異なるサイズまたは構成を有していてもよい。
【００１８】
弾性的に圧縮可能な材料（ゴムなど）でできたビード２８（以下に「コーナービード２８」と呼ぶ）が、棚部２７でアルミニウムプレート２６と係合するように射出成形される。例示的な実施形態では、アルミニウムプレート２６は、冷却剤／ボルト穴２９の上部および底部のエラストマーコーナービード２８と、アルミニウムプレート２６、エンジンブロック２０、およびシリンダスリーブ２４の交点の単一のコーナービード２８とを含む。コーナービード２８は、それらが係合されるさまざまな部品とアルミニウムプレート２６との間に気密および液密封止を確立するために、それぞれの冷却剤／ボルト穴２９およびシリンダスリーブの周りに略周方向に延在している。たとえば、コーナービード２８のうちの１つは、アルミニウムプレート、エンジンブロック２０、およびシリンダスリーブ２４間に気密および液密封止を確立する。別のコーナービード２８は、アルミニウムプレート２６とエンジンブロック２０との間に気密および液密封止を確立する。さらに別のコーナービード２８は、アルミニウムプレート２６とシリンダヘッド２２との間に気密および液密封止を確立する。コーナービード２８は好ましくは、射出成形プロセスを通してアルミニウムプレート２６と接続される。これは、内燃機関のより迅速な、および／またはより簡単な組立を可能にし得る。なぜなら、ゴム被覆シートおよびスチールコア付きゴム成形ハトメを差込むステップが必要ないためである。加えて、コーナービード２８はエンジン１８の組立前にアルミニウムプレート２６と接続されるため、他の公知のエンジンで見られる差込式シールのいずれかを組立作業員が忘れる危険がなくなる。コーナービード２８は、たとえば合成ゴムまたは天然ゴムを含む任意の好適な弾性的に圧縮可能な封止材料から形成されてもよい。
【００１９】
図３ａ〜ｅは、エラストマーコーナービード２８ａ〜ｅのさまざまな例示的な実施形態を示す。これらの実施形態の各々は、１つ以上の隆起したリッジ３２ａ〜ｅ、リブまたは他の構成を含み、それらは圧縮される際のビード亀裂の危険を減らす効果を有する場合があり、それにより、提供されるシールの耐久性および寿命を改良する。リブ３２ａ〜ｅは好ましくは、射出成形プロセス中にコーナービード２８ａ〜ｅに形成される。図３ａの例示的な実施形態では、コーナービード２８ａは、相対する軸方向に延在する１対のリッジ３２ａを含む。図３ｂの例示的な実施形態では、コーナービード２８ｂは、一方の軸方向に延在する２つのリッジ３２ｂと、反対の軸方向に延在する２つのリッジ３２ｂとを含む。図３ｃの例示的な実施形態では、コーナービード２８ｃは、一方の軸方向に延在する２つのリッジ３２ｃと、反対の軸方向に延在する２つのリッジ３２ｃと、径方向内向きに延在する１つのリッジ３２ｃと、径方向外向きに延在する１つのリッジ３２ｃとを含む。図３ｄの例示的な実施形態では、コーナービード２８ｄは、径方向内向きに延在する２つのリッジ３２ｄと、径方向外向きに延在する２つのリッジ３２ｄとを含む。図３ｅの例示的な実施形態では、コーナービード２８ｅの各軸側は、１対の谷をその径方向の両側に有する、軸方向に延在する山３２ｅを含む。
【００２０】
因数１００によって区別された同様の参照符号が上述の実施形態と一致する部分を示す図４をここで参照すると、コーナービード１２８のさらに別の実施形態が示されている。この例示的な実施形態では、コーナービード１２８は、アルミニウムプレート１２６と係合するほぼ円滑な表面と、アルミニウムプレート１２６とは反対方向に面する、間隔を空けた複数のリブ１３２とを有する。リブ１３２は、アルミニウムプレート１２６とそれが封止される他の部品、たとえばシリンダヘッド、シリンダスリーブ、またはエンジンブロックとの間に、改良された封止を提供し得る。
【００２１】
図２に示す第１の例示的な実施形態に戻ると、内燃機関１８は、シリンダスリーブ２４とシリンダヘッド２２との間に気密および液密封止を確立するためにシリンダスリーブ２４の上面とシリンダヘッド２２との間に挟まれた燃焼シール３４を追加で含み、それにより、燃料ガスおよび燃焼ガスをシリンダボア内に閉じ込める。例示的な燃焼シール３４は、溝によって互いに間隔を空けた長い脚と短い脚とを有するＪ字形状の防護部品３６を有する。Ｊ字形状の防護部品３６の溝内には、ワイヤリング３８と、繊維−金属−繊維の本体リング４０とが、少なくとも部分的に配置されている。Ｊ字形状の防護部品３６は、エラストマービード３０によってアルミニウムプレート２６と相互接続されており、エラストマービード３０は、Ｊ字形状の防護部品３６の長い脚にある開口を通ってアルミニウムプレート２６上の溝内へと延在して、アルミニウムプレート２６と燃焼シール３４とのオーバーモールド接続を提供する。エラストマービード３０は、エンジン１８のより容易な組立を提供するために、アルミニウムプレート２６がエンジン１８に挿入される前に、防護部品３６にある開口を通ってアルミニウムプレート２６上の溝内へと射出成形されてもよい。
【００２２】
因数２００によって区別された同様の参照符号が上述の実施形態と一致する部分を識別している図５をここで参照すると、燃焼シール２３４の別の例示的な実施形態が概して示されている。この実施形態では、アルミニウムプレート２２６は、平坦な上面と平坦な底面とを有する略矩形であり、燃焼シール２３４のＪ字形状の防護部品２３６は、エラストマービード２３０を用いて平坦な上面と係合されており、エラストマービード２３０は、アルミニウムプレート２２６の平坦な上面にある溝と係合するようにオーバーモールドされている。
【００２３】
因数３００によって区別された同様の参照符号が上述の実施形態と一致する部分を示す図６をここで参照すると、燃焼シール３３４のさらに別の例示的な実施形態が概して示されている。この実施形態は図５の実施形態と類似しているが、Ｊ字形状の防護部品３３６の長い脚が、短い脚の上方に垂直に配置されている。エラストマービード３３０が、燃焼シール３３４の本体とシリンダスリーブ３２４との間に封止されており、コーナービード３２８が、アルミニウムプレート３２６、シリンダスリーブ３２４、およびエンジンブロック３２０の交点に配置されている。
【００２４】
因数４００によって区別された同様の参照符号が上述の実施形態と一致する部分を示す図７をここで参照すると、燃焼シール４３４のさらに別の例示的な実施形態が概して示されている。この実施形態は図６に示す実施形態と類似しているが、防護部品４３６は、エラストマービード４３０を介してアルミニウムプレート４２６と係合するようにオーバーモールドされている。加えて、この実施形態では、燃焼シール４３４には、上述の他の実施形態に見られる本体リングがない。これは、追加のコスト節約を提供し得る。
【００２５】
因数５００によって区別された同様の参照符号が上述の実施形態と一致する部分を示す図８をここで参照すると、燃焼シール５３４の別の例示的な実施形態が概して示されている。この実施形態は図７の実施形態と類似しているが、防護部品５３６の長い脚が、アルミニウムプレート５２６上の溝内へと、下向きに延在する傾斜で曲げられている。これは、防護部品５３６がシリンダスリーブ５２４を径方向に越えてエンジンの燃焼チャンバ内へと延在することを制限するのを助け得る。
【００２６】
内燃機関のさらに別の例示的な実施形態が、因数６００によって区別された同様の参照符号が上述の実施形態と一致する部分を示す図９に概して示されている。この例示的な実施形態では、アルミニウムプレート６２６のボルト穴６２９は、ボルトの位置付けを助けてエンジンのより容易な組立を提供するために、上から見るとリブが設けられ、または略星型形状になっている。
【００２７】
内燃機関のさらに別の例示的な実施形態が、因数７００によって区別された同様の参照符号が上述の実施形態と一致する部分を示す図１０に概して示されている。この例示的な実施形態では、ビード７２８はボルト穴７２９から径方向に間隔を空けており、アルミニウムプレート７２６上の溝内に配置されている。
【００２８】
明らかに、この発明の多くの変更および変形が上述の教示に鑑みて可能であり、添付された請求項の範囲内にありながら、具体的に説明されたこと以外の態様で実践され得る。
【図１】
0006562421.tif 000002
【図２】
0006562421.tif 000003
【図３Ａ】
0006562421.tif 000004
【図３Ｂ】
0006562421.tif 000005
【図３Ｃ】
0006562421.tif 000006
【図３Ｄ】
0006562421.tif 000007
【図３Ｅ】
0006562421.tif 000008
【図４】
0006562421.tif 000009
【図５】
0006562421.tif 000010
【図６】
0006562421.tif 000011
【図７】
0006562421.tif 000012
【図８】
0006562421.tif 000013
【図９】
0006562421.tif 000014
【図１０】
0006562421.tif 000015