(57)【要約】  本発明は多層ガスケットシールを提供するものである。ガスケットシールは第１のシート表面を有するシートを含む。開口部は第１のシート表面を貫く。第１の溝は第１のシート表面において規定され、開口部の周りの第１の経路に沿って延びている。第１の溝は深さおよび幅を有する。ガスケットシールはまた、第１の溝に配置されたリングシールを含む。リングシールは、溝から離れる方向を向くシーリング表面と溝に対向する反対表面との間で規定される厚さを有する。厚さおよび深さのうちの１つは、開口部の周りでシーリング表面と第１のシート表面との間の距離が変化するように、開口部の周りで変化する。
2010513775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のシート表面と、前記第１のシート表面を貫く開口部と、前記第１のシート表面において規定され、かつ前記開口部の周りの第１の経路に沿って延び、かつ深さおよび幅を有する第１の溝とを含むシートと、
前記第１の溝に配置され、前記溝から離れる方向を向くシーリング表面と前記溝に対向する反対表面との間で規定される厚さを有するリングシールとを備え、
前記シーリング表面と前記第１のシート表面との間の距離が前記開口部の周りで変化するように、前記厚さおよび前記深さのうちの１つが前記開口部の周りで変化する、多層ガスケットシール。
【請求項２】
前記幅が前記経路に沿って変化する、請求項１に記載の多層ガスケットシール。
【請求項３】
前記深さが前記経路に沿って変化する、請求項１に記載の多層ガスケットシール。
【請求項４】
前記厚さが前記経路に沿って一定である、請求項３に記載の多層ガスケットシール。
【請求項５】
前記厚さが前記経路に沿って変化する、請求項１に記載の多層ガスケットシール。
【請求項６】
前記深さが前記経路に沿って一定である、請求項５に記載の多層ガスケットシール。
【請求項７】
前記シートが金属である、請求項１に記載の多層ガスケットシール。
【請求項８】
前記シートがスチールである、請求項７に記載の多層ガスケットシール。
【請求項９】
前記リングシールが金属である、請求項８に記載の多層ガスケットシール。
【請求項１０】
前記シートは、
前記第１のシート表面の反対に位置する第２のシート表面と、
前記第２のシート表面において規定され、かつ前記開口部の周りの前記第１の経路に平行な第２の経路に沿って延び、かつ深さおよび幅を有する第２の溝とをさらに含み、前記第１の溝は前記第２の溝と前記開口部との間に配置され、
前記第２の溝に入れられ、かつ第１の厚さを有する第１のサポート部材と、
前記開口部の周りの前記第１の経路に平行な第３の経路に沿って延び、かつ深さおよび幅を有する第３の溝とをさらに含み、前記第３の溝は前記第１の溝と前記開口部との間に配置され、
前記第３の溝に入れられ、かつ第２の厚さを有する第２のサポート部材とをさらに含む、請求項１に記載の多層ガスケットシール。
【請求項１１】
前記第２および第３の溝の前記深さが前記第２および第３の経路のそれぞれに沿って変化する、請求項１０に記載の多層ガスケットシール。
【請求項１２】
前記第１および第２のサポート部材の前記厚さが前記第２および第３の経路のそれぞれに沿って変化する、請求項１０に記載の多層ガスケットシール。
【請求項１３】
前記第２および第３の溝の前記幅が前記第２および第３の経路のそれぞれに沿って変化する、請求項１０に記載の多層ガスケットシール。
【請求項１４】
開口部で第１のシートを貫く工程と、
前記第１のシートの第１のシート表面において深さおよび幅を有し、かつ前記開口部の
周りの第１の経路に沿って延びる溝を規定する工程と、
前記溝から離れる方向を向くシーリング表面と前記溝に対向する反対表面との間で規定される厚さを有するリングシールを前記溝に配置する工程と、
前記シーリング表面と前記第１のシート表面との間の距離が前記開口部の周りで変化するように、前記リングシールの前記厚さと、前記深さとのうちの１つを前記開口部の周りで変化させる工程とを備えた、多層ガスケットシールの形成方法。
【請求項１５】
第１のシート表面と、前記第１のシート表面を貫く開口部と、前記第１のシート表面において規定され、かつ前記開口部の周りの第１の経路に沿って延び、かつ深さおよび幅を有する第１の溝とを含むシートと、
前記第１の溝に配置され、前記溝から離れる方向を向くシーリング表面と前記溝に対向する反対表面との間で規定される厚さを有するリングシールとを備え、
前記シーリング表面と前記第１のシート表面との間の距離が前記開口部の周りで変化するように、前記深さが前記開口部の周りで変化する、多層ガスケットシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は内燃機関内において見られるような比較的剛性の高い多層ガスケットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２．関連先行技術の説明
内燃機関（たとえば、ヘッドガスケット、排気マニホルドガスケット、ターボチャージャガスケットなど）におけるさまざまなシーリング用途などのように過酷な圧力および／または温度環境に関連したシーリング用途において、所望の流体シールを提供するために、弾性的に変形可能なエンボス部を有する多層金属ガスケットが用いられている。多層ガスケットはスチールなどの金属の薄い板から作ることができる。エンボス部は均一かつ弾性的な性質を有し得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明は多層ガスケットシールを提供するものである。ガスケットシールは第１のシート表面を有するシートを含む。開口部は第１のシート表面を貫く。第１の溝は第１のシート表面において規定され、開口部の周りの第１の経路に沿って延びている。第１の溝は、深さおよび／または幅の点で変化するものであってもよい。ガスケットシールはまた、第１の溝に配置されたリングシールを含む。リングシールは、溝から離れる方向を向くシーリング表面と溝に対向する反対表面との間で規定される厚さを有する。厚さおよび深さのうちの１つは、開口部の周りでシーリング表面と第１のシート表面との間の距離が変化するように、開口部の周りで変化する。
【０００４】
本発明の利点は、後述する詳細な説明と、添付の図面とを併せて考慮することによって、より容易に理解されるであろう。なお同様の要素は同様の名称を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるガスケットシールの平面図である。
【図１Ａ】図１の線１Ａ−１Ａに沿う第１の例示的なガスケットシールの部分断面図である。
【図１Ｂ】図１の線１Ｂ−１Ｂに沿う第１の例示的なガスケットシールの部分断面図である。
【図２】第１の例示的なガスケットシールの斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるガスケットシールの平面図である。
【図３Ａ】図３の線３Ａ−３Ａに沿う第２の例示的なガスケットシールの部分断面図である。
【図３Ｂ】図３の線３Ｂ−３Ｂに沿う第２の例示的なガスケットシールの部分断面図である。
【図４】第２の例示的なガスケットシールの斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施形態におけるガスケットシールの平面図である。
【図５Ａ】図５の線５Ａ−５Ａに沿う第３の例示的なガスケットシールの部分断面図である。
【図５Ｂ】図５の線５Ｂ−５Ｂに沿う第３の例示的なガスケットシールの部分断面図である。
【図６】第３の例示的なガスケットシールの斜視図である。
【図７】本発明の第４の実施形態におけるガスケットシールの平面図である。
【図７Ａ】図７の線７Ａ−７Ａに沿う第４の例示的なガスケットシールの部分断面図である。
【図７Ｂ】図７の線７Ｂ−７Ｂに沿う第４の例示的なガスケットシールの部分断面図である。
【図８】第４の例示的なガスケットシールの斜視図である。
【図９】本発明の第５の実施形態におけるガスケットシールの平面図である。
【図９Ａ】図９の線９Ａ−９Ａに沿う第５の例示的なガスケットシールの部分断面図である。
【図９Ｂ】図９の線９Ｂ−９Ｂに沿う第５の例示的なガスケットシールの部分断面図である。
【図１０】第５の例示的なガスケットシールの斜視図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態におけるガスケットシールの平面図である。
【図１１Ａ】図１１の線１１Ａ−１１Ａに沿う第６の例示的なガスケットシールの部分断面図である。
【図１１Ｂ】図１１の線１１Ｂ−１１Ｂに沿う第６の例示的なガスケットシールの部分断面図である。
【図１２】第６の例示的なガスケットシールの斜視図である。
【図１３】本発明の第７の実施形態におけるガスケットシールの平面図である。
【図１３Ａ】図１３の線１３Ａ−１３Ａに沿う第７の例示的なガスケットシールの部分断面図である。
【図１３Ｂ】図１３の線１３Ｂ−１３Ｂに沿う第７の例示的なガスケットシールの部分断面図である。
【図１４】第７の例示的なガスケットシールの斜視図である。
【図１５】本発明の第８の実施形態におけるガスケットシールの平面図である。
【図１５Ａ】図１５の線１５Ａ−１５Ａに沿う第８の例示的なガスケットシールの部分断面図である。
【図１５Ｂ】図１５の線１５Ｂ−１５Ｂに沿う第８の例示的なガスケットシールの部分断面図である。
【図１６】図１５の第８の例示的なガスケットシールの斜視図である。
【図１７】高剛性シールの長さに沿う位置の関数としての高剛性シールの厚さ／幅のプロット図である。
【図１８】本発明のガスケットシールの製造方法を説明するフロー図である。
【図１９】本発明のシールジョイントの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明の複数の異なる実施形態を本願の図において示す。本発明のいくつかの実施形態において類似の特徴部が示される。類似の特徴部には共通の符号が付されている。図面または明細書において特に断らない限り、類似の特徴部は同様に構成され、同様に動作し、および／または同様の機能を有する。さらに、図面または本明細書において特に断らない限り、一の実施形態における特定の特徴部は、他の実施形態における対応する特徴部と代替し得る。
【０００７】
本発明は、多くのさまざまなシーリング用途に適用し得るガスケットシールを提供する。本発明の例示的な実施形態の動作環境は自動車用途であり、たとえば内燃機関のシリンダヘッドとエンジンブロックとの間のシールされたジョイントに関連するシリンダヘッドガスケットシールである。
【０００８】
図１、１Ａ、１Ｂ、および２は、本発明の第１の実施形態におけるガスケットシール１０を示す。ガスケットシール１０は高剛性ガスケットシート１２を含む。高剛性ガスケットシート１２は、第１のシートまたはシーリング表面１４と、反対または第２のシート表面１６とを有する。反対表面１６もまた、本発明のさまざまな実施形態においてシーリング表面である。高剛性ガスケットシート１２はまた、ガスケットシート１２を貫通して延びるシーリング開口部１８を含む。高剛性ガスケットシート１２はまた、シーリング表面１４に形成されたシーリング溝２０を含む。シーリング溝２０は深さｄCおよび幅ｗCを有する。溝２０の深さｄCは、図１Ａおよび１Ｂを比較することによってわかるように、変化する。シーリング溝２０は開口部１８を取囲む経路２１を辿っている。シーリング表面２３を有する高剛性シール２２は、溝２０に配置され、厚さｔSおよび幅ｗSを有する。高剛性シール２２の厚さｔSは溝の最大の深さｄCより大きいかまたは等しい。これによりシール２２は表面１４と少なくとも同じ高さとなる。シーリング溝２０の幅ｗCは、高剛性シール２２がシーリング溝２０に配置され得るように、高剛性シール２２の幅ｗSに対応している。しかしながら本発明のいくつかの代替的な実施形態において、高剛性シール２２とシーリング溝２０との間に、若干緩衝する嵌め合いが設けられるようにｗSおよびｗCが選択されることが好ましい場合もあり得る。
【０００９】
高剛性ガスケットシート１２は任意の好適な高剛性材料から形成することができる。この材料は、高剛性ポリマー、強化ポリマー、ポリマー複合材料、および金属などを含む。要求される剛性の程度は多くの要因に依存する。この要因は、ガスケットシール１０が適用され得るシールされたジョイントに関係するフランジにおいて用いられるデザインや材料を含む。多くの自動車用途を含む多くの用途において、高剛性ガスケットシート１２は、好ましくはスチールまたはアルミニウム合金などの金属から形成されるであろう。高剛性ガスケットシート１２は、用途上の要求やガスケットシール１０が用いられ得るシールジョイントのデザインに応じて、任意の好ましい厚さを有してもよい。
【００１０】
シーリング表面１４は、ガスケットシート１２の上部および下部表面であり、ガスケットシール１０が適用され得るシールジョイントに関連するデザイン上の考慮に依存する。この本発明の第１の例示的な実施形態において用いられるものとして、反対表面１６は、単純に、ガスケットシート１２のシーリング表面１４と反対の表面である。
【００１１】
例示的な開口部１８は、シールジョイントの結合されたフランジ部材における通路に関連するものであってもよく、特に流体通路に関連するものであってもよい。ガスケットシール１０がシールジョイントに含まれる場合、ジョイントにおいて開口部１８はその周囲がシーリングされることが望まれる流体通路の部分を有してもよい。本発明の第１の例示的な実施形態によれば、ガスケットシート１２は少なくとも１つの開口部１８を含み得るものであるが、用途に応じて、またガスケットシール１０が関連するシールされたジョイントの構成による要求によって、多数の開口部１８を含み得る。
【００１２】
溝２０の深さｄCおよび幅ｗCは、長さ方向に沿って同じであってもよい。ここで長さとは、開口部１８周りに溝２０が延びる経路２１によって規定される。ガスケットシール１０がシールジョイントに取付けられる際に、シーリング溝２０の長さに沿って高剛性シール２２へのシーリング圧力を可変に制御するために、溝２０の深さｄCおよび幅ｗCの少なくとも１つは、後述するように、溝２０の長さに沿って変化し得る。図１、１Ａ、１Ｂ、および２に示す実施形態においては、溝幅が一定とされる一方で、長さに沿ってシーリング溝２０の深さが変化している。本発明の代替的な実施形態において、ガスケットシール１０がシールジョイントに取付けられる際に、シーリング溝２０の長さに沿って高剛性シール２２に対するシーリング圧力を可変に制御するために、シール２２の厚さｔSに変化がつけられてもよい。
【００１３】
シーリング溝２０は、任意の好適な形成方法によって形成することができ、これはガスケットシート１２のために用いられる材料に依存する。これは、ガスケットシート１２のシーリング表面１４におけるシーリング溝の直接的または間接的な形成だけでなく、ガスケットシート１２のシーリング表面１４からの物質の除去を含み得る。金属の場合、これはさまざまな物質除去または形成技術を含み得るものであり、たとえば機械加工、金属成形（たとえば鋳造）など、さまざまな様式を含み得る。ある種のポリマーの場合、これはまたシーリング溝の形成またはモールディングを含み得る。溝２０を形成するために電解加工（ＥＣＭ）を用いることもできる。
【００１４】
高剛性シール２２は、高剛性ポリマー、強化ポリマーおよびポリマー複合材料、金属などを含む任意の好適な高剛性材料から形成され得る。ガスケットシート１２と同様に、要求される剛性の程度は多くの要因に依存する。たとえば、ガスケットシール１０が適用されているシールされたジョイントに関連するフランジにおいて用いられるデザインおよび材料に依存する。高剛性シール１２は、スチールまたはアルミニウム合金などの金属から形成され得る。燃焼シリンダシールなどの、高温および／または高強度用途の場合、さまざまなステンレススチールのように、良好な高温強度と耐腐食性とを有する材料が用いられてもよい。シール２２の厚さｔSおよび幅ｗSは、シール２２がシーリング溝２０に配置されることを許容するものである。シーリング表面２３は、本発明の第１の例示的な実施形態において、表面１４と少なくとも同じ高さであるが、溝２０の長さに沿ったいくつかの地点においてシーリング表面１４の上方にわずかに突起している。本発明の第１の例示的な実施形態の高剛性シール２２は、溝２０の長さに沿って一定の厚さｔSを有する。本発明の第１の実施形態において、高剛性シール２２の幅ｗSおよび溝２０の幅ｗCは、溝２０の長さに沿って一定である。しかしながら高剛性シール２２の厚さｔSおよび幅ｗSのいずれかまたは両方は、溝２０の長さに沿って変化してもよい。高剛性シール２２およびシーリング溝２０の幅ｗS、ｗCの変化についてであるが、総じて、高剛性シール２２の幅の変化は、図１、１Ａ、１Ｂおよび２の実施形態に示すように、シーリング溝２０の幅の変化におおよそ一致することが好ましい。ただしこのことは本発明において必須ではない。
【００１５】
高剛性シール２２は、溶接、かしめ、接着などの、多数のよく知られた接合方法のいずれによってもガスケットシート１２に取付けられることができる。さらに、シールジョイントをなすためにボルト（図示せず）を入れるのに適したボルト穴２４など他の特徴をまた、ガスケットシート１２は含んでもよい。ガスケットシール１０はまた、他の開口部２６を含んでもよい。これはシーリングまたは非シーリング開口部のいずれであってもよく、ガスケットシール１０がシリンダヘッドガスケットである本実施の形態に示される場合では冷却液供給口がこれに相当する。
【００１６】
シールジョイントをシールするためのボルト（図示せず）を入れるためのボルト穴２４をガスケットシール１０が含む場合、シーリング溝２０の深さｄCの変化のプロファイルの一例において、溝２０の深さｄCはボルト穴２４により近い位置で総じてより小さく、溝２０においてボルト穴２４からより遠い地点で総じてより大きい。この種の深さプロファイルを図１７に示す。
【００１７】
高剛性シール２２およびシーリング溝２０の変形例により得ることができるガスケットシール１０のいくつかの可能な実施形態について、以下に示す。以下において、「長さ」は、シール２２および溝２０の長さの両方に対して用いられる。
【００１８】
図３、３Ａ、３Ｂ、および４は、本発明の第２の実施形態を示す。本実施形態において、シーリング溝２０の幅ｗCが溝２０の長さに沿って変化する一方で、シーリング溝２０の深さｄCは、その長さに沿って一定である。シーリング溝２０の幅ｗCとシール２２の幅ｗSとは、長さに沿って実質的に同じである。高剛性シール２２の厚さｔSは、長さに沿っ
て一定である。
【００１９】
シールジョイントをシーリングするためのボルト（図示せず）を入れるためのボルト穴２４をガスケットシール１０が含む場合、シーリング溝２０の幅ｗCおよびシール２２の幅ｗSの変化の好ましいプロファイルにおいて、シーリング溝２０の幅ｗCは、ボルト穴２４に近い位置ほど総じてより小さくなっており、溝においてボルト穴２４から遠い位置ほど総じてより大きくなっている。この種の幅プロファイルを図１７に示す。
【００２０】
図５、５Ａ、５Ｂ、および６に本発明の第３の実施形態を示す。本実施形態において、シーリング溝２０の深さｄCおよび幅ｗCは、長さに沿って変化している。高剛性シール２２の厚さｔSは長さに沿って一定であり、一方幅ｗSは長さに沿って変化している。高剛性シール２２の幅ｗSの変化は、シーリング溝２０の幅ｗCの変化に総じて一致している。シールジョイントをシーリングするためのボルト（図示せず）を入れるためのボルト穴２４を含むガスケットシール１０が用いられる場合、シーリング溝２０の幅ｗCの変化のプロファイルにおいて、好ましくは、ボルト穴２４により近い位置ほどシーリング溝２０の幅ｗCは総じてより小さく、シーリング溝２０の深さｄCは総じてより大きくなり、溝２０においてボルト穴に４からより離れた地点ほど幅ｗCは総じてより大きくなり、深さｄCは総じてより小さくなる。この種の幅プロファイルを図１７に示す。
【００２１】
図１〜５Ｂに概して示されるガスケットシール１０は高剛性ガスケットシールであり、シールジョイントに関連する対をなすシーリングフランジの少なくとも１つに変形を与えることによってシールジョイントおよびシールに作用するものであるが、ガスケットシール１０はガスケットシート１２の反対表面１６上に２つのサポート部材をさらに含むいくつかの代替的なデザインによって実施されてもよい。サポート部材は、図７Ａおよび７Ｂに示されるように、外側サポート部材２８および内側サポート部材３０を含んでもよい。外側サポート部材２８はシーリング溝２０から径方向外側に配置され、内側サポート部材３０はシーリング溝２０から径方向内側に配置されている。外側サポート部材２８および内側サポート部材３０は、ガスケットシート１２の部分３２の反対表面上に配置されている。部分３２はガスケットシール１０内部において撓むことができ、これによりガスケットシール１０と、シーリングフランジのような、シールジョイントの要素との間のシーリングを高めることができる。
【００２２】
ガスケットシール１０の撓みまたはコンプライアンスの程度は、外側サポート部材２８および内側サポート部材３０の間の横方向のスペーシング３４、および／または、高剛性シール２２に関する内側および外側部材３０、２８の間のスペーシング３６、３８を変えることによって、変化させることができる。撓みの程度はまた、サポート部材２８および３０と高剛性シール２２との間の縦方向のスペーシング４０を変えることによって変化させることもできる。縦方向のスペーシング４０は、シーリング溝２０および／または筋溝（たとえば図９Ａおよび９Ｂを参照）の深さを調整することによって変えることができる。これらの溝の少なくとも１つの深さは、その長さに沿って変えられてもよい。内側サポート部材３０および外側サポート部材２８を含む高剛性シール１０のいくつかの実施形態について、以下に説明する。
【００２３】
図７、７Ａ、７Ｂ、および８に、本発明の第４の実施形態について示す。本実施形態において、シーリング溝２０の幅ｗCは長さに沿って一定であり、一方、シーリング溝２０の深さｄCは長さに沿って変化している。高剛性シール２２の厚さｔSおよび幅ｗSは、長さに沿って一定である。高剛性シール２２の幅ｗSは、シーリング溝２０の幅ｗCに、総じて一致する。ガスケットシール１０はまた、外側サポート部材２８および内側サポート部材３０を含む。外側サポート部材２８は、シーリング溝２０の長さに沿う高剛性シール２２から、径方向外側に間隔を空けて配置されている。内側サポート部材３０は、シーリン
グ溝２０の長さに沿う高剛性シール２２から、径方向内側に間隔を空けて配置されている。外側サポート部材２８は、開口部１８周りに経路３１に沿って延びる外側サポート溝に配置されている。例示的な外側サポート溝４２は、その長さに沿って一定の深さおよび幅を有する。内側サポート部材３０は、開口部１８周りの経路３３に沿って延びる内側サポート溝４４に配置されている。経路２３、３１、３３は、互いに平行に延びており、本発明の例示的な実施形態においては同心円状となっている。例示的な内側サポート溝４４は、その長さに沿って一定の深さおよび幅を有する。シールジョイントをシーリングするためのボルト（図示せず）を入れるためのボルト穴２４をガスケットシール１０が含む場合、シーリング溝２０の深さの変化の好ましいプロファイルにおいて、シーリング溝２０の深さｄCは、ボルト穴２４により近い位置ほど総じてより小さく、溝２０においてボルト穴２４からより遠い地点ほど総じて大きくなっている。この種の深さプロファイルを図１７に示す。横方向のスペーシング３４、３６、および３８と、縦方向のスペーシング４０とは、シーリング用途の要求に応じて定められてよい。
【００２４】
図９、９Ａ、９Ｂ、および１０に、本発明の第５の実施形態を示す。本実施形態において、シーリング溝２０の深さｄCはその長さに沿って一定であり、一方シーリング溝２０の幅ｗCはその長さに沿って変化している。高剛性シール２２の厚さｔSはｔS１およびｔS２の間で長さに沿って変化しており、また幅ｗSも変化している。高剛性シール２２の幅ｗSは、シーリング溝２０の幅ｗCに総じて一致している。ガスケットシール１０はまた、外側サポート部材２８および内側サポート部材３０を含む。外側サポート部材２８は、シーリング溝２０の長さに沿う高剛性シール２２から、径方向外側に間隔を空けて配置されている。内側サポート部材３０は、シーリング溝２０の長さに沿う高剛性シール２２から、径方向内側に間隔を空けて配置されている。外側サポート部材２８は外側サポート溝４２内に配置されている。例示的な外側サポート溝４２は、その長さに沿って一定の深さおよび幅を有する。内側サポート部材３０は、内側サポート溝４４内に配置されている。例示的な内側サポート部材４４は、その長さに沿って一定の深さおよび幅を有する。明示された代替的な実施形態の任意のものは、具体的に示されていない代替的な実施形態の任意のものと同様、内側または外側溝４２、４４の幅の深さのいずれかを変え得るように実施されてもよい。シールジョイントをシーリングするためのボルト（図示せず）を入れるためのボルト穴２４をガスケットシール１０が含む場合、シーリング溝２０の深さｄCの変化の好ましいプロファイルにおいて、シーリング溝２０の深さｄCは、ボルト穴２４により近い位置ほど総じてより小さく、溝２０においてボルト穴２４からより遠い地点ほど総じてより大きくなっている。この種の深さプロファイルを図１７に示す。横方向のスペーシング３４、３６、および３８と、縦方向スペーシング４０とは、シーリング用途の要求に応じて定めることができる。
【００２５】
図１１、１１Ａ、１１Ｂ、および１２に、本発明の第６の実施形態を示す。本実施形態において、シーリング溝２０の幅ｗCおよび深さｄCの両方が、その長さに沿って変化している。高剛性シール２２の厚さｔSはその長さに沿って一定であるが、幅ｗSは変化している。高剛性シール２２の幅ｗSは、シーリング溝２０の幅ｗCに、総じて一致している。ガスケットシール１０はまた、外側サポート部材２８および内側サポート部材３０を含む。外側サポート部材２８は、シーリング溝２０の長さに沿う高剛性シール２２から、径方向外側に間隔を空けて配置されている。内側サポート部材３０は、シーリング溝２０の長さに沿う高剛性シール２２から、径方向内側に間隔を空けて配置されている。外側サポート部材２８は外側サポート溝４２内に配置されている。図示されているように、外側サポート部材４２は、その長さに沿って一定の深さおよび幅を有する。内側サポート部材３０は内側サポート溝４４内に配置されている。図示されているように、内側サポート溝４４は、その長さに沿って一定の深さおよび幅を有する。シールジョイントをシーリングするためのボルト（図示せず）を入れるためのボルト穴２４をガスケットシール１０が含む場合、シーリング溝２０の幅ｗCの変化の好ましいプロファイルにおいて、ボルト穴２４によ
り近い位置ほどシーリング溝２０の幅ｗCは総じてより小さく、かつシーリング溝２０の深さｄCは総じてより大きく、また溝２０においてボルト穴２４からより遠い地点ほど幅ｗCは総じてより大きく、かつ深さｄCは総じてより小さくなっている。この種の深さプロファイルを図１７に示す。横方向のスペーシング３４、３６、および３８と、縦方向のスペーシング４０とは、シーリング用途の要求に応じて定めることができる。
【００２６】
図１３、１３Ａ、１３Ｂ、および１４に、本発明の第７の実施形態を示す。本実施形態において、シーリング溝２０の幅ｗCおよび深さｄCは、その長さに沿って一定である。高剛性シール２２の厚さｔSおよび幅ｗSは、シーリング溝２０の長さに沿って一定である。高剛性シール２２の幅ｗSは、シーリング溝２０の幅ｗCに、総じて一致している。ガスケットシール１０はまた、外側サポート部材２８および内側サポート部材３０を含む。外側サポート部材２８は、シーリング溝２０の長さに沿う高剛性シール２２から、外側に間隔を空けて配置されている。内側サポート部材３０は、シーリング溝２０の長さに沿う高剛性シール２２から、内側に間隔を空けて配置されている。外側サポート部材２８は、一定の厚さと、長さに沿って変化する幅とを有する。内側サポート部材３０は、一定の厚さと、長さに沿って変化する幅とを有する。外側サポート部材２８は外側サポート溝４２内に配置されている。図示されているように、外側サポート溝４２は、一定の深さと、長さに沿って変化する幅とを有する。内側サポート部材３０は内側サポート溝４４内に配置されている。図示されているように、内側サポート部材４４は、一定の深さと、長さに沿って変化する幅とを有する。シールジョイントをシーリングするためのボルト（図示せず）を入れるためのボルト穴２４をガスケットシール１０が含む場合、外側サポート溝４２および内側サポート溝４４の幅の変化の好ましいプロファイルにおいて、ボルト穴２４により近い位置ほどサポート部材２８、３０の幅は総じてより小さく（それによって横方向のスペーシング３４が増加する）、かつサポート部材２８、３０の深さは総じてより大きくなり、また溝においてボルト穴２４からより遠い地点ほど幅が総じて大きくなり、かつ深さが総じて小さくなる。この種の幅プロファイルを図１７に示す。横方向のスペーシング３４、３６、および３８と、縦方向のスペーシング４０とは、シーリング用途の要求に応じて定めることができる。
【００２７】
図１５、１５Ａ、１５Ｂ、および１６に、本発明の第８の実施形態を示す。本実施形態において、シーリング溝２０の幅ｗCおよび深さｄCは、長さに沿って一定である。高剛性シール２２の厚さｔSおよび幅ｗSは、シーリング溝２０の長さに沿って一定である。高剛性シール２２の幅ｗSは、シーリング溝２０の幅ｗCに、総じて一致している。ガスケットシール１０はまた、外側サポート部材２８および内側サポート部材３０を含む。外側サポート部材２８は、シーリング溝２０の長さに沿う高剛性シール２２から、径方向外側に間隔を空けて配置されている。内側サポート部材３０は、シーリング溝２０の長さに沿う高剛性シール２２から、径方向内側に間隔を空けて配置されている。外側サポート部材２８は、一定の厚さと、長さに沿って変化する幅を有する。内側サポート部材３０は、一定の厚さと、長さに沿って変化する幅とを有する。外側サポート部材２８は外側サポート溝４２内に配置されている。図示されているように、外側サポート部材４２は長さに沿って変動する深さおよび幅を有する。内側サポート部材３０は、内側サポート溝４４内に配置されている。図示されているように、内側サポート部材４４は、長さに沿って変化する変動する深さおよび幅を有する。シールジョイントをシーリングするためのボルト（図示せず）を入れるためのボルト穴２４をガスケットシール１０が含む場合、溝４２、４４の深さの変化の好ましいプロファイルにおいて、ボルト穴２４により近い位置ほど溝４２、４４の深さは総じて大きく、またボルト穴２４から遠いほど深さは総じて大きくなっている。この種の深さプロファイルを図１７に示す。横方向のスペーシング３４、３６、および３８と、縦方向のスペーシング４０とは、シーリング用途の要求に応じて定めることができる。
【００２８】
図１８は、本発明によるガスケットシール１０の例示的な製造方法の簡略化されたフロー図である。この方法は、溝２０を有する高剛性ガスケットシート１２を形成するステップ１１０を含む。またこの方法は、高剛性シール２２を形成するステップ１２０を含む。シール２２は、ステップ１３０にて、溝２０内に配置される。高剛性シール２２の幅ｗSと溝２０の幅ｗCとは、シール２２が溝２０内に嵌るように、相互に考慮されて選択される。またこの方法は、シール２２のシーリング表面２３とシート１２の隣接表面１４との間のオフセットを変化させるステップ１４０を含む。高剛性シール２２の厚さｔSと溝２０の深さｄCとは、シール２２のシーリング表面２３と、シート１２の隣接表面１４との間のオフセットが変化するように相互に考慮して選択される。このオフセットは、シール２２および溝２０によって辿られる経路２１（溝２０の長さおよび／またはシール２２の長さとも称される）に沿ういくつかの地点で、ゼロであってもよい。またこのオフセットは、シール２２および溝２０によって辿られる経路２１に沿ういくつかの地点において、ゼロよりも大きい。
【００２９】
高剛性ガスケットシート１２を形成するステップ１１０は、ガスケットシート１２に用いられる材料に鑑みて、任意の形成技術を用いて行なわれ得る。金属ガスケットシート１２が用いられる場合、金属シートから打抜かれてもよい。開口部もまた、打抜き台を用いて打抜かれ得る。シーリング溝２０は、フライス加工、鋳造、電解加工（ＥＣＭ）などを含む種々のよく知られた金属成形方法によって形成され得る。シーリング溝２０の深さおよび／または幅が長さに沿って変化する場合、溝は、ＥＣＭを用いて形成されることが好ましい。ガスケットシート１２がポリマーまたは複合材料の場合、ガスケットシート１２およびシーリング溝２０の両方を形成するために、任意の好適なポリマーまたは複合材料形成方法が用いられ得る。これは射出成形または他のポリマーまたは複合材料のモールディング方法を含み得る。内側サポート部材３０および外側サポート部材２８が用いられ、またガスケットシート１２の反対表面１６に適用される場合、これらは反対表面１６に直接適用されてもよく、または上述したように、内側サポート溝４４および外側サポート溝４２のそれぞれの中に配置されてもよい。ガスケットシート１２が外側サポート溝４２および内側サポート溝４４を含む場合、これらの溝はシーリング溝２０を形成するのに用いられたのと同様の形成方法を用いて形成されてもよく、またはここで述べる他の形成方法を用いてもよく、この点は、たとえば、これらの溝が一定の深さを有するものとされるか、または上述したパラメータの周辺で変化する深さを有するものとされるかに依存する。
【００３０】
高剛性シール２２を形成するステップ１２０は、任意の形成技術によって行なわれ得る。高剛性シール２２が金属よりなる場合、シートから打抜かれたり、粉体粒子が圧縮され焼成されて形成されたり、鋳造されたりしてもよい。高剛性シール２２がポリマーまたは複合材料の場合、任意の好適なポリマーまたは複合材料形成方法を共に高剛性シール２２を形成するのに用いることができる。この方法は、射出成形または他のポリマーまたは複合材料モールディング方法を含み得る。
【００３１】
高剛性シール２２は高剛性ガスケットシート１２に任意の方法によって取付けられ得る。高剛性シール２２および高剛性ガスケットシート１２に金属が用いられる場合、溶接、ろう付け、はんだ付け、かしめ、接着などの多くの金属接合技術のいずれも用いられ得る。高剛性シール２２にポリマーまたは複合材料が用いられる場合、ガスケットシート１２にポリマーを接合するために、接着または他の好適な手段および方法を用いて取付けられ得る。
【００３２】
サポート部材２８、３０などのサポート部材がガスケットシール１０に含まれる場合、方法１００はまた、適当なステップを含んでもよい。たとえば、高剛性シール２２の形状に対応し、かつ高剛性ガスケットシート１２の反対表面１４上において溝２０の長さに沿う高剛性シール２２から外側および内側に間隔を空けて配置されるのに適した厚さ、幅、
および形状を有するサポート部材を形成するステップを含んでもよい。形成は、多くのよく知られた形成技術のいずれかを用いて行ない得る。外側高剛性サポート部材２８が金属の場合、打抜き、鍛造、粉体金属粒子の焼成などによって形成され得る。外側高剛性サポート部材２８がポリマーまたは複合材料の場合、共に、高剛性シール２２を形成するために、任意の好適なポリマーまたは複合材料形成方法が用いられ得る。この方法は、射出成形、または他のポリマーまたは複合材料モールディング方法を含み得る。
【００３３】
図１９は、例示的な動作環境におけるシールジョイント２１０の要素を示す。シールジョイント２１０はさまざまなシールジョイント用途に用いることができる。たとえば内燃機関におけるものがあり、この場合、シリンダヘッドとエンジンブロックとの間のシールジョイント、シリンダヘッドと排気マニホルドの間のシールジョイント、またターボエンジンの場合、排気マニホルドおよびターボチャージャの間のシールジョイントなどがある。シールジョイント２１０はまた、他のシールジョイント用途にも用いられ得るものであり、たとえば温度および圧力の極限条件にさらされるものがある。
【００３４】
図１９を参照して、シールジョイント２１０は第１の部材２１２を含み、第１の部材２１２はその中に第１のシーリング表面２１４および第１の開口部２１６を有する。シールジョイント２１０はまた第２の部材２１８を含み、第２の部材２１８はその中に第２のシーリング表面２２０および第２の開口部２２２を有する。例として、第１の部材２１２はシリンダヘッドであり、第２の部材２１８はエンジンブロックであり得る。第１の開口部２１６および第２の開口部２２２は、多くの流体通路の任意のものに関連する開口部であり得る。他の例として、第１の部材２１２は排気マニホルドであり、第２の部材２１８はシリンダヘッドであり得る。このような例においては、第１の開口部２１６は排気マニホルド内部の排気通路に関連するものであり、第２の開口部２２２はシリンダヘッド内の排気ポートのためのものであり得る。またシールジョイント２１０は内燃機関内部の他の多くのシールジョイントの任意のものに適用可能であると理解される。
【００３５】
図１９を参照して、シールジョイント２１０はまた、本発明の金属ガスケットシート２２４を含む。シート２２は、サポート部材２８、３０によって支持されているシート１２に示されるように、サポート部材によって支持されてもよく、また支持されなくてもよい。金属ガスケットシート２２４は第１のシーリング表面２１４と第２のシーリング表面２２０との間に配置されている。金属ガスケットシート２２４は、上部表面２２６と、下部表面２２８と、開口部２３０とを有する。図１９に示されるように、開口部２１６、２２２、２３０は整列されている。開口部２３０は周面２３２を有する。周面２３２は任意の所望の形状を有することができる。金属ガスケットシート２２４がシリンダヘッドガスケットの場合、周面２３２は筒状形状を有し得る。ガスケット２２４がターボチャージャ用のガスケットシールの場合、周面２３２は、一般に矩形状または正方形状であり得るものであり、典型的には図２に示されるように丸められた角部を有する。周面２３２は開口部２１６、２２２の形状と異なってもよい。
【００３６】
金属ガスケットシート２２４はまた、開口部２３０を取囲む、突出した高剛性シール２３４を含む。図１８に示す実施形態において、高剛性シール２３４のシーリング表面２２３は、隣接表面２２６から高さ２３６だけオフセットされている。このオフセットは、開口部２３０の長さに沿って高さ２３６から変化している。
【００３７】
シール２３４およびシート２２４に圧縮またはシーリング力を加え、高剛性シール２３４付近で部材２１２に弾性変形を生じさせるのに、捩じ込みボルト２４２を用いることができる。離間またはストッパ層を有し、または有しない多層金属ガスケットを用いたシーリングと比較して、表面２１４において生じる弾性変形は、顕著に異なるものである。多層金属ガスケットはシーリングビードなどのガスケット部材のシーリング部品の変形に基
づいてシーリングを行なう。これに対して本発明においては、シールされる少なくとも１つの部材の弾性変形によって、シーリングがなされる。第１のシーリング表面２１４および第２のシーリング表面２２０に関連する第１の部材２１２および第２の部材２１８の断面厚さは、典型的には、従来の多層金属ガスケットの層の厚さに比してはるかに大きい。このため、第１の部材２１２および第２の部材２１８内部における応力および歪みレベルと分布とが、シールジョイント２１０に関連するデバイスの動作中にこれらの部材において疲労クラックが生じるだけの強さまたは集中に至らないように設定され得る。さらに、第１の部材２１２、金属ガスケット２２４、高剛性シール２３４、および第２の部材２１８の組合せにより、多層金属ガスケットを用いたシールジョイントに比してはるかに堅いシールジョイント２１０が得られる。またシールジョイント２１０のコンプライアンスが多層金属ガスケットを含むシールジョイントに比して小さいということにより、シールジョイント２１０の性能の向上が予期される。たとえば、シリンダヘッドガスケット用途における燃焼シリンダをシールするシールジョイントに関して上述したように、ジョイント変形の問題に関しての性能の向上が予期される。代わって、もし高剛性シール２３４が本明細書に記載のような高剛性外側サポート部材と高剛性内側サポート部材とを含むなら、部材の間の金属ガスケットの部分に関しては高剛性シール２３４は片持ちにされ、それにより金属ガスケット内部での撓みが許容され、第１の部材２１２および第２の部材２１８上のシールのシーリングがなされる。この代替的な実施形態においては、シーリングは、第１の部材２１２および第２の部材２１８の弾性変形よりはむしろ、ガスケット内部の撓みによって主に生じる。
【００３８】
金属ガスケットシート２２４は、各応用分野を考慮して、任意の好適な金属から形成され得る。内燃機関用途など、いくつかの環境では、金属ガスケットシート２２４は、ステンレススチール３０１型のようなステンレススチールから作られ得る。金属ガスケットシート２２４は、その用途に応じて任意の好適な形状を有することができ、また単一の開口部２３０または複数の開口部２３０を含み得る。金属ガスケットシート２２４が複数の開口部２３０を含む場合、開口部の形状および大きさは同一であってもよくまた異なっていてもよい。金属ガスケットシート２２４はその用途に応じて任意の好適な厚さを有することができ、内燃機関用途においては、金属ガスケットシート２２４の厚さは、一般に、約０．００８〜０．１０インチの範囲内にある。
【００３９】
高剛性シール２３４は金属、複合材料および有機または無機ポリマーを含む任意の好適な高剛性材料から形成され得る。ここで高剛性という文言によって、シールのために選択された、厚さ、幅、および材料が、高剛性シール２３４に隣接する第１のシーリング表面２１４の部分に比して、より小さいコンプライアンスを有し、また好ましくは有意に小さいコンプライアンスを有することが意味され得るものであり、それにより弾性変形の大部分が高剛性シール２３４内部よりはむしろ表面２１４内で生じる。したがってこの要求を満たすように、第１の部材２１２と、そのシーリング表面２１４と、第２の部材２１８と、その第２のシーリング表面２２０との材料およびデザインを考慮して、高剛性シール２３４の材料およびデザインは選択されるものである。高剛性シール２３４が金属である場合、この高剛性シール２３４の金属は、金属ガスケットシート２２４の金属と同じであっても、あるいは異なる金属であってもよい。たとえば内燃機関用途において、高剛性シール２３４は、３０１型のステンレススチールのように、ステンレススチールであってもよい。
【００４０】
高剛性シール２３４は周面２３０に対して任意の好適な形態または配置によって置かれ得る。たとえば高剛性シール２３４は周面２３０に直接隣接して配置されてもよく、あるいは本実施の形態に示されるように、周面２３０から内側に空間を空けて配置されてもよい。
【００４１】
上述したように、高剛性シール２３４の厚さおよび幅の輪郭プロファイルと、溝２２５の深さおよび幅のプロファイルとは、高剛性シール２３４および溝２２５の長さに沿う位置の関数として変化する。これらの寸法の範囲は、特定の動作環境に応じて変わり得る。好ましくは表面２２３、２２６間のオフセットは、固定具２４２から遠いほど総じて大きく、固定具２４２に近いほど総じて小さい。好ましくは高剛性シール２３４および溝２２５の幅は、固定具２４２から遠いほど総じて大きく、固定具２４２に近いほど総じて小さい。概して好ましくはシーリング力または圧力は、高剛性剛性シール２３４の長さに沿って均一とされる。高剛性シール２３４に沿って均一なシーリング力を与える輪郭プロファイルを決定するために、コンピュータ援用設計およびモデリングが用いられてもよい。
【００４２】
本発明の多くの改善または変形が、上記の開示に鑑みて、当然に可能である。よって特に断らない限り添付の請求の範囲内において本発明は実施され得ると解されるべきである。本発明は請求の範囲によって、その範囲が定められる。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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