JP2000074219A - 金属製ガスケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この金属製ガスケットは，ビード基板に積層
されるストッパ板の折返し部に隙間を設け，折返し部に
弾性力を付与してシリンダブロックとの間のだれ隙間を
埋めてシール性をアップする。 【解決手段】 この金属製ガスケットは，シリンダブロ
ック２１とシリンダヘッド２０との間に介在して適用さ
れ，ストッパ板１の折返し部５をベースエリア１１と折
返しエリア１２から構成し，ベースエリア１１と折返し
エリア１２との間には予め決められた所定量の隙間１０
を形成し，折返し部５に締結状態や運転状態でも弾性力
を有するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，エンジンにおけ
るシリンダブロックとシリンダヘッドとの間の対向面間
をシールするため使用され，折返し部を備えたストッパ
板とビードを備えたビード基板から成る金属製ガスケッ
トに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の金属製ガスケットとして，ビード
を形成した弾性金属板から成る一対のビード基板から構
成されているものが知られている。金属製ガスケット
は，薄肉軽量の鋳鉄製シリンダブロック，軽量化のため
のアルミニウム製シリンダヘッド，或いはオールアルミ
ニウム製シリンダブロックとシリンダヘッドから成るエ
ンジンに適用されている。また，金属製ガスケットに
は，ストッパ板のストッパ機能を有効に働かせるために
折返し部を設けたものが知られている。このような金属
製ガスケットとしては，例えば，実開昭６０−１７００
５３号公報，実開平１−１１８１４７号公報，実開平１
−１１８１４８号公報，実開平１−１３４７６１号公
報，特開昭６１−２５５２５３号公報，特開昭６３−１
０１５７５号公報，特開平４−１５３７２号公報を挙げ
ることができる。

【０００３】これらの公報に開示された金属製ガスケッ
トでは，折返し部はストッパ効果やシール効果を目的と
するものであり，エンジンの運転中の折返し部の隙間が
如何なる変形を起こしているか，隙間の程度や隙間の効
果がエンジンの構造や材料上で如何なる関係を有してい
るかは全く不明なことである。一般に，金属製ガスケッ
トの設計データを得るためのシリンダヘッドの変位測定
は，主として，ボア内の加圧と減圧との繰り返しによっ
て測定し，シリンダブロック側を完全な剛体と見做し，
シリンダヘッド側のみが変位するものとして測定されて
いる。更に，ガスケットの設計データを得るため，加温
してシリンダヘッドの変位測定を行なう測定方法も行な
われている。

【０００４】しかしながら，従来の金属製ガスケットの
設計データの測定については，いずれも静的な変位測定
方法であり，金属製ガスケットをシリンダブロックとシ
リンダヘッドとの間に介在させて締め付けたときに発生
するシリンダブロックの変形やだれ込み（エンジン運転
で発生するシリンダブロックの熱変形，疲労変形等の永
久変形的な変形）やだれ隙間（変形による隙間）の発生
の伴う金属製ガスケットの現象のシミュレーションを測
定することができず，エンジンの運転状態を反映した金
属製ガスケットの真の変位挙動データを得ることができ
なかった。また，金属製ガスケットのＦＥＭ（有限要素
法）による構造力学面からの理論的な解析手法は進んで
いるが，実働試験におけるシリンダヘッドの変位挙動に
伴う金属製ガスケットの挙動試験データがなく，信頼性
に富んだ金属製ガスケットを設計製作することが不十分
であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１９に示すように，
従来の金属製ガスケットをアルミニウム製や薄型鋳鉄製
から構成されているシリンダヘッド２０とシリンダブロ
ック２１との間の対向面間に配置して適用する場合に，
金属製ガスケットをビード（図示せず）を備えた一対の
ビード基板２２，２４とそれらの間に配置した折返し部
２５を備えたストッパ板２３で構成し，折返し部２５を
密着状態に折り返した構造に構成し，該金属製ガスケッ
トをシリンダヘッド２０とシリンダブロック２１との間
に締め付けると，シリンダブロック２１のボア上端部周
辺部にだれ込みによる変形部３６が発生する。それに伴
って金属製ガスケットのビード基板２４に永久変形が発
生し，金属製ガスケットの積層板間に，だれ隙間３６Ｓ
が発生し，金属製ガスケットによるシール性が劣化し，
ビード基板２２，２４に設けたビードにビード割れ等の
損傷が発生する大きな原因になっていた。なお，図１９
は，概念を誇張して模式的に示したものである。

【０００６】金属製ガスケットの上記損傷の原因として
は，次のことが考えられる。ボアに対応する金属製ガス
ケットのボア孔周辺の構造において，１枚の金属板を完
全に密着した状態で折り返した折返し部を設けたストッ
パ板は，折返し部の強度が比較的に高くなるように設計
されるが，その状態では，密着した折返し部の形状は，
エンジンの運転中においてもデッキ面に対してほぼ水平
状態のままとなり，だれ込みに起因するガスケット下面
のシール面とボア上端部周辺表面のデッキ面との間に発
生するだれ隙間に対して追従できずに，それに伴って金
属製ガスケットのビード基板が永久変形して，金属製ガ
スケットの積層金属板間及びシリンダブロックとビード
基板との間に隙間が発生すると考えられる。また，金属
製ガスケットにだれ隙間が発生するような場合に，スト
ッパ板の折返し部の隙間が過度に大きくなり，その強度
が不適正でだれ隙間に対して追従できない場合の問題と
して，エンジンの運転が開始されると，隙間が早期に無
くなり，ビードのへたり（形状の永久変形），軸力の低
下，シリンダヘッドの変位の増大，へたりの促進，軸力
の低下，シリンダヘッドの変位の増大の悪循環を繰り返
し，ガスケットはシリンダヘッドやシリンダブロックと
の間の隙間の変位挙動に追従できなくなる。その結果，
金属製ガスケットのビード基板のビードの割れ，漏洩ガ
スによるビードの腐食等が発生したりし，遂には金属製
ガスケットのシール機能が破壊されるに至ることであ
る。上記の問題は締め付け力が低軸力と判断される条
件，又はカウンタボアが浅い条件等の場合に著しくな
る。

【０００７】上記のような金属製ガスケットにおいて，
ストッパ機能を備えるためにストッパ板に折返し部を形
成するだけでは，折返し部の板厚はストッパ板の板厚の
２倍の板厚を有するのみである。ストッパ板の折返し部
の板厚がストッパ板の板厚の２倍であることは，ストッ
パ機能としては十分過ぎる場合があり，却って，ボア孔
の周囲に面圧を極度に集中させてしまうことがある。こ
のような折返し部での面圧の集中が生じると，ボア孔の
周りの面圧とボア孔周り以外の外周部（水孔や油孔の周
り）の面圧とのバランスが悪くなって水孔や油孔の周り
のシール性能に問題が生じたり，折返し部の特にボア孔
を定める折重ね縁部に応力集中のために亀裂が生じた
り，或いは，ビード基板のビードの弾性変形が十分与え
られないために確実な環状接触部を形成することができ
ない等の不具合が生じる。

【０００８】元来，ストッパ板は，それに積層されるビ
ード基板のビードの締め付け時の全圧縮を防止する手段
に用いられてきた。金属板に折返し部を形成してストッ
パ部とする場合，ストッパ量をボア孔回りで均一安定化
させる必要があるため，折返し部の隙間量はせいぜい数
１０μｍ程度であり，隙間量が数１０μｍ程度を越える
と，ストッパ機能そのものが成立しなくなるおそれがあ
る。上記のことより，金属製ガスケットとして，折返し
部の不適性な隙間とそれによるビードの過度のヘタリに
よるシール機能の劣化を防止する対策，ボアの上端部周
辺で金属製ガスケットとシリンダブロックとの間のだれ
隙間の発生が起こる場合に，折返し部のだれ隙間への追
従性が悪化し，だれ隙間が拡大し，シール機能の劣化及
びビード基板の変位増大によるビードの割れ，だれ隙間
から漏洩した燃焼ガスによるビードの腐食等を防止する
対策が要望されている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，締め
付けボルトの低軸力を余儀なくされる構造や材料を用い
ているエンジン，運転中に金属製ガスケットに対する締
め付け面圧の均一な維持が困難なタイプ，例えば，６気
筒以上のエンジンに適用される金属製ガスケットにおい
て，シール機能とビードの損傷防止を確保できる耐久性
に富んだものであり，ビードが形成されたビード基板
と，ビード基板に積層されて折返し部を有するストッパ
板とから構成され，運転時にも折返し部に隙間を持たせ
て折返し部に弾性力を持たせることによってシリンダブ
ロックとの間に発生するだれ隙間を埋めて吸収できる金
属製ガスケットを提供することである。

【００１０】この発明は，シリンダブロックと該シリン
ダブロックに固定されるシリンダヘッドとの間に介在し
て適用され，第１ボア孔に沿ってビードが形成された弾
性金属板から成る少なくとも一枚のビード基板と，前記
ビード基板に積層され且つ前記第１ボア孔に対応して第
２ボア孔を形成する環状に折り曲げられた折返し部を備
えた弾性金属板から成るストッパ板とを有する金属製ガ
スケットにおいて，前記ビード基板の前記ビードは前記
ストッパ板の前記折返し部から隔置した位置で前記スト
ッパ板に積層され，前記折返し部は前記第２ボア孔の周
囲に延びるベースエリアと前記ベースエリアに対応して
折り曲げられた折返しエリアとから成り，締め付けられ
た使用中において，言い換えれば，エンジン運転中の全
期間において前記折返し部に弾性力が発生する状態に，
前記ベースエリアと前記折返しエリアとの間には予め決
められた所定量の隙間が形成されていることを特徴とす
る金属製ガスケットに関する。また，ストッパ板は，ビ
ード基板のビードの全圧縮を防止すると共に，その弾性
力でシリンダブロックに発生するだれ部を補償すること
ができる。前記ストッパ板に前記ビード基板を積層した
場合に，前記ストッパ板の前記折返し部と前記ビード基
板の前記ビードとは，自由状態，締付状態及び運転中で
も互いに重ならないように形成されている。

【００１１】この金属製ガスケットは，前記ビード基板
の前記ビードの凸部が前記ストッパ板の平らな面に当接
するように積層され，前記ビード基板の前記ビードが前
記ストッパ板の前記折返し部の前記折返しエリアの周端
縁部から隔置している。また，前記ストッパ板は一対の
前記ビード基板の間に積層され，前記ビード基板の前記
ビードの前記凸部が前記ストッパ板の前記平らな面にそ
れぞれ当接するように積層されている。或いは，この金
属製ガスケットは，前記ビード基板の前記ビードの凹部
が前記ストッパ板の平らな面に対向するように積層さ
れ，前記ビード基板の前記第１ボア孔の周端縁部が前記
ストッパ板の前記折返し部の前記折返しエリアの周端縁
部から隔置している。

【００１２】前記ストッパ板の前記折返し部における前
記折返しエリアは前記シリンダブロック側に位置して適
用され，前記折返し部の弾性力によって前記シリンダブ
ロックに発生するだれ隙間即ち変形量を埋める。前記ベ
ースエリアと前記折返しエリアとの間は，締め付け状態
においても前記隙間が維持されている。また，前記ベー
スエリアと前記折返しエリアとの間に形成された前記隙
間は，自由状態で２０〜２００μｍの範囲に設定されて
いる。前記折返し部によって形成されるストッパ量は，
自由状態で１００〜３６０μｍの範囲に設定されてい
る。更に，前記ストッパ板の前記折返し部における締め
付け面圧は７０〜１４０ＭＰａの範囲に設定され，ま
た，前記ビード基板の前記ビードにおける締め付け面圧
は１０〜１１０ＭＰａの範囲に設定されている。

【００１３】前記折返し部の折り返し幅のサイズは，前
記第２ボア孔間の中心をとおる軸線上の領域で狭く，そ
れ以外の領域で広くなるように前記第２ボア孔の周方向
で調整されている。また，前記ベースエリアと前記折返
しエリアとの間に形成された前記隙間のサイズは，並列
する前記第２ボア孔においてそれぞれ異なった量に調整
されている。更に，前記折返し部の折り返し幅のサイズ
は，並列する前記第２ボア孔においてそれぞれ異なった
量に調整されている。

【００１４】前記折返し部は，前記ストッパ板の本体部
の板厚より薄く且つ前記本体部の前記板厚の半分より厚
い板厚を有する板厚減少部分の一部を，前記折返しエリ
アとして折り返すことにより形成されている。また，前
記折返し部の全板厚と前記本体部の板厚との差量によっ
て発生する前記ビードに対するストッパ量は，前記本体
部の板厚より低減した前記板厚減少部分の板厚の大きさ
によって調整される。ストッパ板によるストッパ機能
は，一様な板厚のストッパ板を折り重ねたストッパ部の
ストッパ機能よりも低減することができる。板厚減少部
分の板厚は，前記本体部の板厚より薄く且つ本体部の板
厚の半分より厚くなっているので，板厚減少部分の一部
を折返しエリアとして折り返して板厚減少部分の他部，
即ち，ベース部に折り重ねると，折返し部の全板厚は，
本体部の板厚よりは厚く，本体部の板厚の２倍よりも薄
くなる。

【００１５】金属製ガスケットをエンジンのシリンダヘ
ッドとシリンダブロックとの間のような対向取付面間に
挟んで締め付けると，ストッパ板の折返し部に過度な面
圧が集中することがない。また，ビード基板のビードに
適度の圧縮変形をもたらすので，ビードはシール機能を
発揮するための十分な弾性的な環状の接触部を形成する
ことができる。

【００１６】前記折返し部は前記ベースエリアと前記折
返しエリアとの対向面の一部の面又は全面には，弾性材
料が塗布されている。折返し部の隙間の内面に弾性材料
をコーティングを施すことにより，隙間が変形して小さ
くなった際にも，コーティング材料がクションとしてば
ね作用の維持に有効に機能する。Ｒ部を除く他の部分に
おいても完全にへたることなく，最小限のばね作用やス
トッパ機能が維持されることになる。また，前記折返し
部の内面側の折返しＲ部には，アルミニウムと塩素を含
む複合材料が塗布され，前記折返しＲ部の塗布表面には
締め付けられた使用中（エンジンの運転中）に前記アル
ミニウムの熱拡散によって前記アルミニウムの浸透層が
形成される。折返し部のＲ部の内面にアルミニウムの拡
散浸透層を使用中において形成させ，Ｒ部の強度劣化を
防止することにより，Ｒ部のへたりを軽減又は防止す
る。前記折返し部の全板厚と前記本体部の板厚との差量
によって発生する前記ビードに対するストッパ量は，前
記ストッパ板本体の板厚より低減した前記板厚減少部分
の板厚の大きさによって調整されるものである。

【００１７】この金属製ガスケットは，上記のように構
成されているので，ストッパ板の折返し部は適正な面圧
を発揮できると共にビード基板のビードに対するストッ
パ量を調整でき，ストッパ板の折返し部に形成した隙間
を，セット時は勿論のこと運転中にも適正な状態で維持
させて折返し部自体に弾性力を持たせ，その弾性力によ
ってシリンダヘッドやシリンダブロックに発生するボア
回りのだれ込みで発生するだれ隙間を折返し部の弾性力
による拡開で埋めさせ，言い換えれば，折返し部の隙間
の弾性力によってだれ隙間に追従性させてだれ隙間を吸
収させ，適正な面圧を長期にわたって維持させ，積層金
属板間に隙間の発生を防止して板間へのガスの侵入を防
止し，シール性能を維持させることができる。

【００１８】この金属製ガスケットは，折返し部の残存
隙間は，必要最小限のばね作用，ストッパ機能，シール
機能を維持し続けることができるように設定されてい
る。ストッパ板の折返し部に予め形成された隙間は，ガ
スケット締め付け前の自由時において調整すると共に，
運転中（締め付けられた使用中）にもその隙間を維持さ
せ，特に，折返し部のＲ部に隙間の残存を維持させてお
く。また，ストッパ板の折返し部は，シリンダブロック
側に配置し，特に，折返し部の弾性力によってシリンダ
ブロック側に発生するだれ込みによるだれ隙間を補償す
ることである。

【００１９】運転時間がある時間経過すれば，折返し部
の隙間は次第に狭くなるが，完全に隙間が無くなること
無く維持できるように設定されている。締め付けボルト
部やその近傍では，最初の締め付け時に折返し部の隙間
は圧縮され，他の部分より隙間が小さくなるが，このよ
うな条件を考慮して締め付け前の自由時における折返し
部の隙間を調整し，燃焼ガスの浸入を防止し，ストッパ
機能を増大させると共に折返し部の隙間のへたりを軽減
又は防止する。

【００２０】ボア上端部周辺のだれ込みの発生が著しい
場合には，ボア上端部周辺の表面とガスケット下面，即
ち折返し部のシリンダブロック面との間のだれ隙間おが
増大するが，この時にも，残存した折返し部の隙間，特
に折返し部のＲ部の隙間が維持されている。Ｒ部の締め
付け前の自由時における断面形状は横方向のＵ字状又は
雨滴形状であって円形でないので，横方向に潰れた雨滴
形状で維持されることになる。このような形状で残存し
たＲ部がだれ込みによるだれ隙間に追従して下向きに変
形する。この結果，だれ隙間が埋まる方向となって折返
し部の比較的高い面圧が維持され，ストッパ機能とシー
ル機能も維持される。

【００２１】だれ隙間が折返し部で埋まる結果，燃焼ガ
スの浸入が防止されると共に，シリンダヘッドの変位が
抑制される。その結果，折返し部を有するストッパ板や
ビード基板の変位挙動が小さくなり，ビードの割れ等の
発生が抑制される。従って，折返し部の隙間を締め付け
前の自由時に予め適切に設定し，運転中も維持できるよ
うに調整しておく必要がある。

【００２２】また，折返し部の隙間の均一調整だけでシ
ール機能劣化やビード割れの防止が達成できない時は，
締め付け前の自由時において各ボアに対応するボア孔毎
にこの隙間を変化させる。また，折返し部の隙間は，ボ
ア孔の周方向において変化させることができる。また，
ビード幅，折返し部の折り返し幅及び隙間に対する条件
値をボア孔の周囲で調節し，所定の締め付け面圧分布を
得る。更に，締め付け前の自由時において，折返し部の
隙間，折返し幅及び折返し部のストッパ量（段差）につ
いて，その条件値をエンジンの実動中において実測され
たボア部の変位分布に応じてボアに対応するボア孔の周
囲で調整し，所定の締め付け面圧分布を得る。だれ込み
が著しい場合，面圧分布はビード部より折返し部のスト
ッパ部の方に比重をかける。最初からビード部に大きな
面圧をかけると，フランジだれ込みのため，ビードのヘ
タリが早期に進行し，シール機能が急速に劣化する。従
って，ビードの幅や高さの調整を合わせて行なうことも
できる。

【００２３】また，折返し部の幅は，ボア孔間で狭く，
シリンダブロック側への折り返す条件において，シリン
ダヘッド変位が大きい部位で広くする方がシール機能を
維持できる効果がある。また，ボア孔の周囲における折
返し部やビードの条件の調整は，ボアに対応する各ボア
孔間で均一に設定してもよい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
による金属製ガスケットの実施例を説明する。まず，図
１〜図４を参照して，この発明による金属製ガスケット
の一実施例を説明する。

【００２５】この金属製ガスケットは，多気筒エンジン
におけるシリンダヘッド２０とシリンダブロック２１の
それぞれの対向取付面間をシールするため，該対向取付
面間に配置して使用される。この金属製ガスケットは，
多気筒エンジンのボア（図示せず）に対応するボア孔４
（第１ボア孔）に沿ってビード６，７が形成された弾性
金属板から成る少なくとも１枚のビード基板２，３，及
びビード基板２，３にビード６，７の凸部に当接するよ
うに積層された金属板から成るストッパ板１から構成さ
れている。ストッパ板１及びビード基板２，３には，ノ
ック孔２８，ボルト孔２９，水孔３０，オイル孔３１等
が穿設されているが，これらについては，金属製ガスケ
ットの技術分野においてそれぞれ周知の技術であるの
で，ここでは詳細な説明を省略する。これらの孔の回り
には，シールのため，ハーフビード等が形成されてい
る。

【００２６】ストッパ板１には，シリンダブロック２１
に形成されたシリンダボアの数と位置に対応してボア孔
８（第２ボア孔）が並列して形成されている。ビード基
板２，３には，シリンダブロック２１に形成されたシリ
ンダボアの数と位置に対応してボア孔４が並列して形成
されている。ビード基板２，３とストッパ板１に形成さ
れたボア孔４，８は，互いに実質的に同じ位置に且つ同
じサイズで形成されている。また，ビード基板２には，
ボア孔４に沿ってビード６がそれぞれ環状に形成されて
いる。ビード基板３には，ボア孔４に沿ってビード７が
それぞれ環状に形成されている。ストッパ板１には，ボ
ア孔４に沿って折返し部５が環状に形成されている。ビ
ード基板２，３は，ビード６，７の凸部が互いに対向す
るように，ストッパ板１の本体部９の平らな面に当接し
て配置されている。ビード基板２，３のビード６，７の
凸部は，ストッパ板１の折返し部５から隔置した位置
で，ストッパ板１に積層されている。

【００２７】ストッパ板１は，本体部９と本体部９に一
体に形成され且つボア孔４に沿ってボア孔８を形成する
ように環状に折り重ねられた折返し部５とから構成され
ている。ストッパ板１の折返し部５は，ボア孔８の周囲
に延びるベースエリア１１とベースエリア１１に対して
折り返されて重ね合わされた折返しエリア１２とから成
り，ベースエリア１１と折返しエリア１２との間には，
予め決められた面圧を確保するため弾性力を備えた弾性
変形可能な隙間１０が形成されている。特に，折返し部
５の隙間１０は，締め付け状態においても所定の隙間量
が維持されている。ベースエリア１１と折返しエリア１
２との間に形成された隙間１０は，２０〜２００μｍ程
度であることが，シリンダブロック２１，シリンダライ
ナ（図示せず）或いはシリンダヘッド２０に発生するだ
れ込み１６によるだれ隙間を埋めて吸収することがで
き，好ましい範囲である。

【００２８】ストッパ板１とビード基板２，３は，例え
ば，次の条件で作製できる。ビード基板２，３は，ステ
ンレススチール（ＳＵＳ３０１−３／４）の板厚０．２
０ｍｍの鋼板を打ち抜いてビード加工等の成形加工を
し，熱処理と表面処理をして，所定の張り強さ，伸び及
び硬さを有する弾性金属板から構成されている。また，
ストッパ板１は，ステンレススチール（ＳＵＳ３０４）
の板厚０．１２ｍｍの鋼板を打ち抜いて折返し等の成形
加工をして形成されている。ストッパ板１の両面には，
コーティング処理はされていない。ストッパ板１の折返
し部５の隙間１０は，６０μｍ程度である。ストッパ板
１の折返し部５の折返し幅は，１〜２ｍｍ程度である。
また，ストッパ板１の折返し部５によるビード基板３の
ビード７に対するストッパ量は，０．１７ｍｍ（＝０．
０５＋０．１２）程度である。

【００２９】ストッパ板１に形成される折返し部５は，
図５に示すように，種々の形状に形成されている。図５
の（Ａ）に示す折返し部５Ａは，ストッパ板１の本体部
９の板厚より薄い板厚減少部分１７に形成し，例えば，
板厚減少部分１７を本体部９の板厚の半分より厚い板厚
に形成し，ベースエリア１１上に折返しエリア１２を折
り返し，隙間１０をぼほ均一隙間量になる形状に折り返
して形成されている。折返し部５Ａでは，本体部９の端
縁と折返しエリア１２の端面との間には，間隔スペース
２７Ａが形成されるように，ベースエリア１１上で折返
しエリア１２が折り返されている。言い換えれば，間隔
スペース２７Ａの長さ分だけベースエリア１１が折返し
エリア１２より長く設定されている。

【００３０】或いは，図５の（Ｂ）に示す折返し部５Ｂ
は，ベースエリア１１上に折返しエリア１２を折り返
し，折返しエリア１２の先端３２をベースエリア１１上
に当接させ，隙間１０をドーナツ状の形状に折り返して
形成されている。図５の（Ｃ）に示す折返し部５Ｃは，
ベースエリア１１上に折返しエリア１２を折り返し，折
返しエリア１２の先端部３３の一部がベースエリア１１
に平行状態に接触させ，隙間１０をドーナツ状の形状に
折り返して形成されている。図５の（Ｄ）に示す折返し
部５Ｄは，ベースエリア１１上に折返しエリア１２を折
り返し，折返しエリア１２の先端部の一部がベースエリ
ア１１に平行状態に接触させると共に，ベースエリア１
１を本体部９から突出するように反らせた凸状３４に折
り返し，隙間１０をドーナツ状の形状に折り返して形成
されている。或いは，図５の（Ｅ）に示す折返し部５Ｅ
は，本体部９を反折返し方向に若干屈曲させた屈曲部３
５を備え，ベースエリア１１上に折返しエリア１２を折
り返し，ベースエリア１１上に折返しエリア１２を折り
返し，隙間１０をぼほ均一隙間量になる形状に折り返し
て形成されている。

【００３１】ビード６，７に対するストッパ量は，スト
ッパ板１の折返し部５の全板厚と本体部９の板厚との差
量によって発生するものであり，本体部９の板厚より低
減した板厚減少部分１７の板厚の大きさによって調整さ
れる。例えば，折返し部５によって形成されるストッパ
量は，１００〜３６０μｍ程度である。この金属製ガス
ケットは，上記のストッパ量を有することによって，締
め付け時の静的状態において，ストッパ板１の折返し部
５における締め付け面圧を７０〜１４０ＭＰａに調整で
き，また，ビード基板２，３のビード６，７における締
め付け面圧を１０〜１１０ＭＰａに調整でき，折返し部
５で発生する面圧をビード６，７で発生する面圧より大
きく設定でき，シリンダブロックやシリンダヘッドに発
生するだれ込みによるだれ隙間を吸収することができ，
好ましい範囲となる。

【００３２】実動試験状態のヘッド変位を測定するに
は，シリンダブロック上面に空隙センサを埋め込んで，
シリンダヘッドとシリンダブロックとの間の相対変位挙
動を測定する渦電流タイプの非接触式センサを用いた
り，又は接触式デジタルデプスゲージで最大筒内圧負荷
時の変位挙動を測定するセンサを用いることができる。
また，実動状態のヘッド変位の実測条件については，従
来の静的方法及び装着実動試験に従って，折り返し幅，
隙間，ストッパ量の条件を適切に選んで調整し，所定の
均一面圧分布を得て従来の合格基準を達成する。その
後，所定の連続高速試験，統合試験，耐久試験などの各
条件のうちから適切に選択して実動試験を行い，各ボア
ごとに実動変位分布を測定する。このデータからボア列
と平行方向及び直角方向における最高変位分布グラフを
作成する。

【００３３】ビード基板２，３の両外側面及び互いに対
向する内側面の少なくとも一方の面には，耐熱性及び耐
油性を有するゴム（例えば，フッ素ゴム），樹脂等の非
金属材料で，厚さが，例えば，１０μ〜３０μ程度のコ
ーティングが施されている。また，折返し部５は，ベー
スエリア１１と折返しエリア１２との対向面の一部の面
又は全面には，弾性材料４０が塗布されている。

【００３４】この金属製ガスケットが，例えば，図６に
示すように，６気筒エンジン（図の左から第１気筒＃
１，第２気筒＃２，第３気筒＃３）に適用された場合
に，折返し部５の折り返し幅のサイズを変化させること
ができる。折返し部５の折り返し幅は，ボア孔８間の中
心をとおる軸線上の領域ＳＷ（２０度程度）で狭く，そ
れ以外，ボア孔８間から９０度変位した領域ＬＷで広
く，中間の領域ＣＷ（１０〜４０度）で滑らかに変化す
るようにボア孔８の周方向で設定されている。また，ビ
ード６，７の幅のサイズは，ボア孔４の周方向位置に応
じて変化させることができる。例えば，隣接するボア孔
８間の領域が非常に狭くなっているので，隣接するボア
孔８間の領域の折返し部５の幅のサイズは，他の領域に
おける幅よりも小さく設定され，隣接するボア孔８間の
領域から離れるにしたがって，折返し部の幅が次第に広
く形成されている。また，隣接するボア孔４間の領域の
ビード６，７の幅のサイズは，他の領域におけるビード
６，７の幅よりも狭く設定され，隣接するボア孔４間の
領域から離れるにしたがって，ビードの幅が次第に広く
形成されている。

【００３５】この金属製ガスケットを，例えば，６気筒
エンジン（図６の左から第１気筒＃１，第２気筒＃２，
第３気筒＃３）に使用した場合に，折返し部５の折り返
し幅と隙間１０を気筒間で変化させることができる。

【００３６】この金属製ガスケットを６気筒エンジンに
使用した場合の変化を図７〜図１０に示す。図７は，ボ
ア孔８の中心をとおるＸ軸方向の静的調整と実動中との
ヘッド変位（μｍ）の状態を示す。図８は，ボア孔８の
中心をとおるＸ軸方向に位置する各気筒の隙間１０を変
化させた状態を示す。図８では，折返し部５の隙間１０
は各ボア孔８の周方向で均一に形成した場合である。図
９は，ボア孔８の中心をとおるＸ軸に直角なＹ軸方向の
静的調整と実動中とのヘッド変位（μｍ）の状態を示
す。図１０は，ボア孔８の中心をとおるＸ軸方向に位置
する各気筒の折り返し幅を変化させた状態を示す。図１
０では，折り返し幅は各ボア孔８の周方向で均一に形成
した場合である。

【００３７】図１１，図１２及び図１３は，気筒毎のス
トッパ板１の折返し部５の形状を示すため，ストッパ板
１の折返し部５を，図６の６気筒エンジンに対応させた
ものである。図１１に示す実施例は，第１気筒＃１の隙
間をｄ₁ 及び折り返し幅をａ ₁ とし，第２気筒＃２の隙
間をｄ₂ 及び折り返し幅をａ₂ とし，第３気筒＃３の隙
間をｄ₃ 及び折り返し幅をａ₃ としたものである。図１
１に示す実施例は，それぞれの気筒の折返し部５が周方
向で同一であるとした場合であり，ｄ₃ とａ₃が大き
く，ｄ₁ とａ₁ が小さく，ｄ₂ とａ₂ が中間である。即
ち，ａ₃ ＞ａ₂ ＞ａ₁ ，及びｄ₃ ＞ｄ₂ ＞ｄ₁ である。

【００３８】図１２及び図１３は，ボア孔８の中心をと
おる軸線Ｘと軸線Ｘに直角の軸線Ｙにおける第１気筒＃
１，第２気筒＃２及び第３気筒＃３の折返し部５の断面
図を示している。図１２に示すＸ方向について，第１気
筒＃１の隙間をｄｘ₁ 及び折り返し幅をａｘ₁ とし，第
２気筒＃２の隙間をｄｘ₂ 及び折り返し幅をａｘ₂ と
し，第３気筒＃３の隙間をｄｘ₃ 及び折り返し幅をａｘ
₃ とする。ａｘ₁ ，ａｘ ₂ 及びａｘ₃ は等しい。また，
ｄｘ₃ が大きく，ｄｘ₁ が小さく，ｄｘ₂ が中間の値で
ある。即ち，ａｘ₁ ＝ａｘ₂ ＝ａｘ₃ ，及びｄｘ₃ ＞ｄ
ｘ₂ ＞ｄｘ₁ である。図１３に示すＹ方向について，第
１気筒＃１の隙間をｄｙ₁ 及び折り返し幅をａｙ₁ と
し，第２気筒＃２の隙間をｄｙ₂ 及び折り返し幅をａｙ
₂ とし，第３気筒＃３の隙間をｄｙ₃ 及び折り返し幅を
ａｙ₃ とする。ｄｙ₁ ，ｄｙ₂ 及びｄｙ₃ は等しい。ま
た，ａｙ₃ が大きく，ａｙ₁ が小さく，ａｙ₂ が中間の
値である。即ち，ｄｙ₁ ＝ｄｙ₂ ＝ｄｙ₃ ，及びａｙ₃
＞ａｙ₂ ＞ａｙ₁ である。

【００３９】この金属製ガスケットは，図１４に示すよ
うに，折返し部５の内面側の折返し縁部に，アルミニウ
ムと塩素を含む複合材料１３を塗布すると共に，折返し
部５の内面に固着した耐熱性ゴム１５によって複合材料
１３を折返し縁部に保持し，また，アルミニウムの熱拡
散によって折返し縁部の表面にアルミニウムの浸透層１
４が形成されている。折返し部５の折返し縁部にアルミ
ニウムの浸透層１４が形成されることによって，Ｒ部の
強度を向上させ，Ｒ部のへたりを防止することができ，
耐久性を向上させることができる。複合材料１３のアル
ミニウムとしては，アルミニウム単独又はアルミニウム
を含む合金の粉末を使用することができ，複合材料１３
の塩素としては，塩化アンモニウム又は塩化アルミニウ
ムを使用することができる。複合材料１３を構成する塗
布材は，複合材料１３中の塩素の配合割合を，０．０５
〜０．２ｗｔ％とし，ペースト状又は塗料状にしたもの
である。ガスケットの装着までの吸湿を防止するため，
耐熱性の樹脂，ゴム等の耐熱性ゴム１５を塗布して仮シ
ールすることが好ましい。

【００４０】エンジンの運転中における高温によって，
塩化アルミニウムとして気化させ，次いで，低温時にア
ルミニウムとして析出させ，高温時に生じるアルミニウ
ムのＳＵＳ板，鋼板等の母材内部への熱拡散によって，
折返し部５の内面側の表面にアルミニウムの浸透層１４
を形成させる。浸透層１４は，その厚さが数μｍ程度で
あり，硬さが母材よりも上昇し，高い硬さ持つ極薄表面
層によってＲ部の強度をアップでき，Ｒ部のヘタリを防
止できる。浸透層１４中の塩素成分は，低温時に再び塗
布材中のアルミニウムにトラップされて循環するか，ま
た，僅かずつ浸透層１４の外部へ逃げるが，この塩素成
分の逃げ量は極少なく且つ速いので，ガスケットやエン
ジン部品の材料を腐食することは殆ど無い。

【００４１】また，折返し部５に固着した耐熱性ゴム１
５は，折返し部５におけるクッション機能として作用す
る。例えば，後述するが，１枚のストッパ板１によって
ボア孔８のまわりをシールする金属製ガスケットでは，
その折返し部５では，折返しエリア１２をシリンダブロ
ック２１側に配置し，少なくとも，折返し部５の内面側
の一部又は全面に弾性材料を塗布し，隙間１０又はＲ部
のクッション作用，ばね作用を維持させ，ビード６，７
のへたりを防止することが好ましい。

【００４２】この金属製ガスケットのその他の実施例に
ついて，図示していないが，ビード基板の間に２枚のス
トッパ板を使用することができる。２枚のストッパ板を
組み込んだ金属製ガスケットの場合には，一方のストッ
パ板に折返し部を形成し，他方のストッパ板にそれに対
向する段差部をハーフビード又はハーフビードのような
凸形状で構成することができる。折返し部を形成したス
トッパ板の配置は，折返しエリアをビード基板又は他方
のストッパ板のハーフビードに対向させることができ
る。また，ハーフビードを設けたストッパ板は，ハーフ
ビード自体をビード基板側に対向，折返し部から離れる
方向に延びるように配置する。ストッパ板の折返し部の
折返しエリアをビード基板側に向けたものでは，シリン
ダブロック２１のだれ込みやだれ隙間が小さい場合に有
効である。ビード基板とストッパ板をそえぞれ２枚とす
る場合の望ましい構成は，ハーフビードを形成したスト
ッパ板の上方側に折返し部を形成したストッパ板を重
ね，折返しエリアは前者のストッパ板に対向させること
である。この構成の金属製ガスケットは副燃焼室を有す
るディーゼルエンジンにも適用できる。

【００４３】次に，図１５〜図１８を参照して，この発
明による金属製ガスケットの別の実施例を説明する。こ
の実施例の金属製ガスケットは，ストッパ板１と，スト
ッパ板１に積層されたビード基板１８から構成されてい
る。この実施例のストッパ板１は，上記実施例のストッ
パ板１と同一であるので，同一部分には同一符号を付
し，重複する説明は省略する。ストッパ板１は，ボア孔
８を形成する環状に折り曲げられた折返し部５を備えた
弾性金属板から構成されている。ビード基板１８は，ボ
ア孔８に対応するボア孔４が形成され，ボア孔４に沿っ
てビード１９が形成された少なくとも一枚の弾性金属板
から構成されている。ビード基板１８は，ストッパ板１
の折返し部５を除いてビード１９の凹部側がストッパ板
１の平らな面に積層されている。ストッパ板１の折返し
部５の折返しエリア１２の周端縁部とビード基板１８の
周端縁部２６との間には，間隔スペース２７が形成され
ている。自由状態，締め付け状態及び運転状態でも，折
返し部５のビード基板１８への重合が避けられ，適正な
量の間隔スペース２７が確保される。

【００４４】この金属製ガスケットでは，ストッパ板１
の折返し部５は，図１８に示すように，ボア孔８の周方
向で折り返し幅が変化している。ストッパ板１につい
て，折返し部５の折り返し幅のサイズは，ボア孔８間の
中心をとおる軸線上の領域５ＳＷで狭く，それ以外の領
域５ＬＷで広くなるようにボア孔８の周方向で調整され
ている。

【００４５】ストッパ板１とビード基板１８について
は，例えば，次の条件で作製できる。ビード基板１８
は，ステンレススチール（ＳＵＳ３０１−３／４）の板
厚０．２２ｍｍの鋼板を打ち抜いてビード加工等の成形
加工をし，熱処理と表面処理をして，所定の張り強さ，
伸び及び硬さを有する弾性金属板から構成されている。
また，ストッパ板１は，ステンレススチール（ＳＵＳ３
０４）の板厚０．３５ｍｍの鋼板を打ち抜いて折返し等
の成形加工をして形成されている。ストッパ板１の両面
には，厚さ０．０１５ｍｍ程度のフッ素ゴムコーティン
グ処理する。また，ストッパ板１の折返し部５の隙間１
０は，コーティング処理を行なっている場合には，５０
μｍ程度であり，コーティング処理を行なっていない場
合には，８０μｍ程度である。ストッパ板１の折返し部
５の折返し幅は，１〜３ｍｍ程度である。また，ストッ
パ板１の折返し部５によるビード基板１８のビード１９
に対するストッパ量は，０．１３ｍｍ（＝０．３５−
０．２２）程度である。

【００４６】

【発明の効果】この発明による金属製ガスケットは，以
上のように構成されているので，次のような効果を有す
る。この金属製ガスケットは，折返し部に隙間を有して
いるので，シリンダブロックのボア部に発生するだれ隙
間に対して，弾性力を備えた隙間を持つ折返し部が追従
し，だれ隙間を折返し部で埋めると共に，ボア領域の適
正な面圧を維持し，良好なシール性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による金属製ガスケットの一実施例の
一部を示す平面図である。

【図２】図１に示した金属製ガスケットの矢視Ａ−Ａで
見た断面図である。

【図３】図１に示した金属製ガスケットの矢視Ｂ−Ｂで
見た断面図である。

【図４】図１の金属製ガスケットにおけるボア孔の領域
におけるシリンダブロックのだれ込み状態におけるスト
ッパ板の折返し部の補償状態を誇張して示す拡大断面図
である。

【図５】図１の金属製ガスケットにおけるストッパ板の
折返し部の５つの実施例を示す断面図である。

【図６】図１の金属製ガスケットのストッパ板を示す一
部断面図である。

【図７】多気筒エンジンにおけるＸ軸方向のヘッド変位
を示すグラフである。

【図８】ストッパ板のボア孔間の隙間の状態を示すグラ
フである。

【図９】多気筒エンジンにおけるＹ軸方向のヘッド変位
を示すグラフである。

【図１０】ストッパ板のボア孔間の折り返し幅の状態を
示すグラフである。

【図１１】ストッパ板の気筒間における折り返し幅と隙
間との関係の一実施例を示す説明図である。

【図１２】ストッパ板の気筒間における折り返し幅と隙
間とのＸ軸方向の関係の別の実施例を示す説明図であ
る。

【図１３】ストッパ板の気筒間における折り返し幅と隙
間とのＹ軸方向の関係の別の実施例を示す説明図であ
る。

【図１４】ストッパ板の折返し部の別の実施例を示す断
面図である。

【図１５】この発明による金属製ガスケットの別の実施
例の一部を示す平面図である。

【図１６】図１５に示した金属製ガスケットの矢視Ｃ−
Ｃで見た断面図である。

【図１７】図１５に示した金属製ガスケットの矢視Ｄ−
Ｄで見た断面図である。

【図１８】図１５の金属製ガスケットにおけるストッパ
板の折り返し幅を説明する平面図である。

【図１９】従来の金属製ガスケットにおけるボア孔の領
域におけるシリンダブロックのだれ込み状態を誇張して
示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１ ストッパ板 ２，３，１８ ビード基板 ４ ボア孔 ５ 折返し部 ６，７，１９ ビード ８ ボア孔 ９ ストッパ板の本体部 １０ 隙間 １１ ベースエリア １２ 折返しエリア １３ アルミニウムと塩素を含む塗布層 １４ アルミニウム浸透層 １５ 耐熱性ゴム １６ だれ込み １７ 板厚減少部分 ２０ シリンダヘッド ２１ シリンダブロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 魚返 智義 大阪府東大阪市加納２丁目１番１号 日本 ガスケット株式会社内 (72)発明者 平松 剛 大阪府東大阪市加納２丁目１番１号 日本 ガスケット株式会社内 (72)発明者 伊井 直毅 大阪府東大阪市加納２丁目１番１号 日本 ガスケット株式会社内 Ｆターム(参考） 3J040 AA01 AA12 BA01 EA05 EA15 EA17 EA19 EA26 EA47 EA48 FA01 FA06 HA06 HA17 HA30

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダブロックと該シリンダブロック
   に固定されるシリンダヘッドとの間に介在して適用さ
   れ，第１ボア孔に沿ってビードが形成された弾性金属板
   から成る少なくとも一枚のビード基板と，前記ビード基
   板に積層され且つ前記第１ボア孔に対応して第２ボア孔
   を形成する環状に折り曲げられた折返し部を備えた弾性
   金属板から成るストッパ板とを有する金属製ガスケット
   において，前記ビード基板の前記ビードは前記ストッパ
   板の前記折返し部から隔置した位置で前記ストッパ板に
   積層され，前記折返し部は前記第２ボア孔の周囲に延び
   るベースエリアと前記ベースエリアに対応して折り曲げ
   られた折返しエリアとから成り，締め付けられた使用中
   において前記折返し部に弾性力が発生する状態に，前記
   ベースエリアと前記折返しエリアとの間には予め決めら
   れた所定量の隙間が形成されていることを特徴とする金
   属製ガスケット。
2. 【請求項２】 前記ビード基板の前記ビードの凸部が前
   記ストッパ板の平らな面に当接するように積層され，前
   記ビード基板の前記ビードが前記ストッパ板の前記折返
   し部の前記折返しエリアの周端縁部から隔置しているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の金属製ガスケット。
3. 【請求項３】 前記ストッパ板は一対の前記ビード基板
   間に積層され，前記ビード基板の前記ビードの前記凸部
   が前記ストッパ板の前記平らな面にそれぞれ当接して積
   層されていることを特徴とする請求項２に記載の金属製
   ガスケット。
4. 【請求項４】 前記ビード基板の前記ビードの凹部が前
   記ストッパ板の平らな面に対向するように積層され，前
   記ビード基板の前記第１ボア孔の周端縁部が前記ストッ
   パ板の前記折返し部の前記折返しエリアの周端縁部から
   隔置していることを特徴とする請求項１に記載の金属製
   ガスケット。
5. 【請求項５】 前記ストッパ板の前記折返し部における
   前記折返しエリアは前記シリンダブロック側に位置して
   適用され，前記折返し部の弾性力によって前記シリンダ
   ブロックに発生する変形量を埋めることを特徴とする請
   求項１〜４のいずれか１項に記載の金属製ガスケット。
6. 【請求項６】 前記ベースエリアと前記折返しエリアと
   の間に形成された前記隙間は，締結前の自由状態で２０
   〜２００μｍの範囲に設定されていることを特徴とする
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属製ガスケッ
   ト。
7. 【請求項７】 前記折返し部によって形成されるストッ
   パ量は，締結前の自由状態で１００〜３６０μｍの範囲
   に設定されていることを特徴とする請求項１〜６のいず
   れか１項に記載の金属製ガスケット。
8. 【請求項８】 前記ストッパ板の前記折返し部における
   締め付け面圧は７０〜１４０ＭＰａの範囲に設定され，
   また，前記ビード基板の前記ビードにおける締め付け面
   圧は１０〜１１０ＭＰａの範囲に設定されていることを
   特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属製
   ガスケット。
9. 【請求項９】 前記折返し部の折り返し幅のサイズは，
   前記第２ボア孔間の中心をとおる軸線上の領域で狭く，
   それ以外の領域で広くなるように前記第２ボア孔の周方
   向で調整されていることを特徴とする請求項１〜８のい
   ずれか１項に記載の金属製ガスケット。
10. 【請求項１０】 前記ベースエリアと前記折返しエリア
    の間に形成された前記隙間のサイズは，並列する前記第
    ２ボア孔においてそれぞれ異なった量に調整されている
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の
    金属製ガスケット。
11. 【請求項１１】 前記折返し部の折り返し幅のサイズ
    は，並列する前記第２ボア孔においてそれぞれ異なった
    量に調整されていることを特徴とする請求項１〜１０の
    いずれか１項に記載の金属製ガスケット。
12. 【請求項１２】 前記折返し部は，前記ストッパ板の本
    体部の板厚より薄く且つ前記本体部の前記板厚の半分よ
    り厚い板厚を有する板厚減少部分の一部を，前記折返し
    エリアとして折り返すことにより形成されていることを
    特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の金属
    製ガスケット。
13. 【請求項１３】 前記折返し部の全板厚と前記本体部の
    板厚との差量によって発生する前記ビードに対するスト
    ッパ量は，前記本体部の板厚より低減した前記板厚減少
    部分の板厚の大きさによって調整されることを特徴とす
    る請求項１２に記載の金属製ガスケット。
14. 【請求項１４】 前記折返し部は前記ベースエリアと前
    記折返しエリアとの対向面の一部の面又は全面には，弾
    性材料が塗布されていることを特徴とする請求項１〜１
    ３のいずれか１項の金属製ガスケット。
15. 【請求項１５】 前記折返し部の内面側の折返しＲ部に
    は，アルミニウムと塩素を含む複合材料が塗布され，前
    記折返しＲ部の塗布表面には締め付けられた使用中にお
    いて前記アルミニウムの熱拡散によって前記アルミニウ
    ムの浸透層が形成されることを特徴とする請求項１〜１
    ４のいずれか１項に記載の金属製ガスケット。