JP2001032941A - 金属ガスケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビードの劣化や変形を防止して長期にわたっ
て安定したシール性能を確保する。 【解決手段】 シリンダボアの端部に対応して形成され
た燃焼室孔３の周縁部に金属製基板２の積層部４を設け
て該積層部４を他の部分より厚くし、シリンダブロック
とシリンダヘッドとの接合面間に介装して締結ボルトで
締め付ける際に積層部４に最大荷重が作用するようにし
て前記接合面間をシールするようにし、更に、積層部４
の周囲に第１のビード９が設けられた内燃機関用金属ガ
スケットであって、第１のビード９は、基板２を湾曲成
形して形成された凹凸部Ｘ１，Ｙ１と、該凹凸部Ｘ１，
Ｙ１の凹部１２，１３内に充填された弾性シール材１５
とを備え、凹凸部Ｘ１，Ｙ１の凸部１１，１４の頂部を
積層部４より板厚方向に突出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関を構成す
るシリンダブロックとシリンダヘッドとの接合面間に介
装して該接合面間をシールする金属ガスケットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の金属ガスケットとして
は、例えば図４に示すように、金属製基板ａの燃焼室孔
ｂ側の端部を折り返して該燃焼室孔ｂの周縁部に他の部
分より厚い積層部ｃを設けると共に、該積層部ｃの折り
返し部分の内部に基板ａより柔らかい膨張黒鉛シート等
の軟質材ｄを装入したものが知られている。

【０００３】この金属ガスケットは、燃焼室孔ｂの周縁
部に設けられた積層部ｃの厚さを他の部分より厚くして
板厚差を設け、かかる板厚差によりシリンダヘッドとシ
リンダブロックとの接合面間に介装して締結ボルトで締
め付ける際に積層部ｃに最も面圧が集中するようにして
シリンダボア端部周縁に最大荷重をかけてシールし、こ
れにより、該積層部ｃの燃焼室孔ｂから離間する側の周
囲に設けられたビードｅの保護と燃焼ガスの進入等を防
止するようにしている。

【０００４】また、積層部ｃの折り返し部分の内部に装
入された軟質材ｄは、積層部ｃの周囲に設けられた締結
ボルトのボルト孔近傍は幅が狭く、各ボルト孔間は幅が
広くなるように燃焼室孔ｂの周方向に沿って幅に変化が
つけられており、これにより、ボルト締結時における軟
質材ｄの反発力が締め付け力の大きいボルト孔近傍では
弱く、締め付け力が小さい各ボルト孔間では強くなるよ
うにしてシリンダボア周縁の面圧の均一化を図り、該シ
リンダボアの真円度が損なわれないようにしている。

【０００５】更に、基板ａの外周縁部には、ボルト締結
時の燃焼室孔ｂの周囲との荷重バランスをとるべく、積
層部ｃより薄い積層部ｆが形成されており、該積層部ｆ
とビードｅとの間には水孔から流出した冷却水や油孔か
ら流出したエンジンオイル等をシールするビードｇが設
けられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の金属ガスケットにおいては、燃焼室孔ｂの周縁に
設けられた積層部ｃから漏れた微少な燃焼ガス、水孔か
ら流出した冷却水及び油孔から流出したエンジンオイル
等がシリコン、フッ素ゴム、ＮＢＲ等の素材で形成され
たビードｅ，ｇに直接接触してしまい、また、エンジン
（アルミニウム）とガスケット（ステンレス鋼、一般
鋼）の材質の違いによる熱膨張差で起こるずれや、エン
ジンの運転・停止の繰り返しにより起こるずれの繰り返
しも手伝ってビードｅ，ｇの劣化が促進され、この結
果、長期にわたって安定したシール性能を確保すること
ができないという不都合がある。

【０００７】本発明はかかる不都合を解消するためにな
されたものであり、ビードの劣化や変形を防止して長期
にわたって安定したシール性能を確保することができる
金属ガスケットを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１に係る金属ガスケットは、シリンダボア
の端部に対応して金属製基板に形成された燃焼室孔の周
縁部に第１の積層部を設けて該第１の積層部を他の部分
より厚くし、シリンダブロックとシリンダヘッドとの接
合面間に介装して締結ボルトで締め付ける際に前記第１
の積層部に最大荷重が作用するようにして前記接合面間
をシールするようにし、更に、前記第１の積層部の周囲
に第１のビードが設けられた内燃機関用金属ガスケット
であって、前記第１のビードは、前記基板を湾曲成形し
て形成された凹凸部と、該凹凸部の凹部内に充填された
弾性シール材とを備え、該第１のビードの前記凹凸部の
凸部の頂部を前記第１の積層部より板厚方向に突出させ
たことを特徴とする。

【０００９】請求項２に係る金属ガスケットは、請求項
１において、前記基板の外周縁部に前記第１の積層部よ
り薄い第２の積層部を設けると共に、該第２の積層部と
前記第１のビードとの間に第２のビードを設けて該第２
のビードと前記第１のビードとの間に水孔が配置される
ようにし、更に、前記第２のビードは、前記基板を湾曲
成形して形成された凹凸部と、該凹凸部の凹部内に充填
された弾性シール材とを備え、該第２のビードの前記凹
凸部の凸部の頂部を前記第２の積層部より板厚方向に突
出させたことを特徴とする。

【００１０】請求項３に係る金属ガスケットは、請求項
２において、油孔の周縁部に前記第２の積層部を設ける
と共に、該第２の積層部の前記油孔から離間する側で該
油孔の周方向全周に沿って前記第２のビードを設けたこ
とを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の一例で
ある金属ガスケットを説明するための要部平面図、図２
は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図
である。図１において符号１は金属ガスケットであり、
この金属ガスケット１は例えばステンレス鋼板などの金
属板からなる一枚の基板２に曲げ加工を施して形成され
たものである。基板２のシリンダボア（図示せず。）の
端部に対応する部分には、燃焼室孔３が形成されてい
る。図２に示すように、燃焼室孔３の周縁部は全周にわ
たって上方に折り曲げられて厚さ方向に二枚積層されて
おり、これにより、燃焼室孔３の周縁部に他の部分より
厚い積層部（第１の積層部）４が形成されている。積層
部４の折り曲げ部分の内部には基板２より硬質な金属製
の環状シム板５が装入されている。シム板５は基板２よ
り薄肉とされている。

【００１２】シム板５は積層部４の上下内面に対する接
触面積が積層部４の周方向に沿って変化しており、具体
的には、積層部４の周囲に配置された締結ボルトのボル
ト孔６の近傍は幅狭とされて前記接触面積が小とされ
（図１及び図２参照）、各ボルト孔６間は幅広とされて
前記接触面積が大とされている（図１及び図３参照）。
シム板５は幅狭部５ａ及び幅広部５ｂ共に内径部が積層
部４の折り曲げＲ部分の内周側に寄っており、外径部が
積層部４の折り返し幅の範囲内に配置されるようになっ
ている。

【００１３】かかる構成の積層部４はプレス成形等で板
厚方向に圧縮成形されており、該成形時の圧縮荷重に対
するシム板５の幅狭部５ａの単位面積当たりの応力は、
幅広部５ｂの単位面積当たりの応力に比べて大きくな
る。ここで、シム板５は、上述したように基板２より硬
い材料で形成されているため、圧縮成形時においては、
シム板５が該シム板５より軟質な積層部４の上下内面に
もぐり込み、このときのもぐり込み量は単位面積当たり
の応力が大きい幅狭部５ａの方が幅広部５ｂに比べて大
きくなり、これにより、圧縮成形完了時においては、締
結ボルトのボルト孔６近傍に位置する積層部４の板厚が
薄く成形されると共に、各ボルト孔６間に位置する積層
部４の板厚がボルト孔６近傍より厚く成形される。な
お、積層部の中に挟持される環状シム板５の形状は、内
外径同心円のものに幅内に穴を形成して積層部４の上下
内面に対する接触面積を積層部４の周方向に沿って変え
るようにしてもよい。

【００１４】また、ボルト締結時の燃焼室孔３の周囲と
の荷重バランスをとるべく、基板２の外周縁部のボルト
孔６に対応する部分は上方に折り曲げられて厚さ方向に
二枚積層されており、これにより、基板２の外周縁部に
部分的に積層部（第２の積層部）７が形成されている。
積層部７の折り返し部分の内部には何も装入されておら
ず、上下の板は直接接触して上述した燃焼室孔３の周縁
の積層部４より薄肉とされている。なお、この積層部７
の折り返し部分の内部に厚さ調整用のシム板を装入する
こともできる。また、この積層部７は、図１において左
上に配置された油孔８の内周縁部にも形成されている。

【００１５】積層部４の燃焼室孔３から離間する側の周
囲には第１のビード９が形成され、該第１のビード９と
ボルト孔６との間及び油孔８の周囲には第２のビード１
０が形成されている。なお、図１において符号１６は水
孔であり、該水孔１６は、第１のビード９とボルト孔６
との間に形成された第２のビード１０と、第１のビード
９との間に配置されている。

【００１６】第１のビード９は、基板２を湾曲成形して
該基板２の上下面にそれぞれ形成された凹凸部Ｘ１，Ｙ
１を備える。基板２の上面に形成された凹凸部Ｘ１は、
凸部１１が積層部４側に配置され、凹部１２が凸部１１
の積層部４から離間する側で該凸部１１と波状に連続し
て配置されている。また、凸部１１の頂部は積層部４の
上面より若干上方に突出している。

【００１７】一方、基板２の下面に形成された凹凸部Ｙ
１は、凹凸部Ｘ１の凸部１１の裏側が凹部１３とされて
積層部４側に配置され、該凹凸部Ｘ１の凹部１２の裏側
が凸部１４とされて該凸部１４は凹部１３の積層部４か
ら離間する側で該凹部１３と波状に連続して配置されて
いる。凸部１４の頂部は積層部４の下面より若干下方に
突出している。

【００１８】凹凸部Ｘ１，Ｙ１の各凹部１２，１３に
は、シリコン、フッ素ゴム、ＮＢＲ等の耐熱性及び弾性
を有するシール材１５が充填されており、これにより、
第１のビード９の板厚方向の弾性変形を可能にしてい
る。第２のビード１０は、第１のビード９と同様に、基
板２を湾曲成形して該基板２の上下面にそれぞれ形成さ
れた凹凸部Ｘ２，Ｙ２を備える。基板２の上面に形成さ
れた凹凸部Ｘ２は、凸部１７が積層部７側に配置され、
凹部１８が凸部１７の積層部７から離間する側で該凸部
１７と波状に連続して配置されている。また、凸部１７
の頂部は積層部７の上面より若干上方に突出している。

【００１９】一方、基板２の下面に形成された凹凸部Ｙ
２は、凹凸部Ｘ２の凸部１７の裏側が凹部１９とされて
積層部７側に配置され、該凹凸部Ｘ２の凹部１８の裏側
が凸部２０とされて該凸部２０は凹部１９の積層部７か
ら離間する側で該凹部１９と波状に連続して配置されて
いる。凸部２０の頂部は積層部７の下面より若干下方に
突出している。

【００２０】凹凸部Ｘ２，Ｙ２の各凹部１８，１９に
は、シリコン、フッ素ゴム、ＮＢＲ等の耐熱性及び弾性
を有するシール材１５が充填されており、これにより、
第２のビード１０の板厚方向の弾性変形を可能にしてい
る。なお、金属ガスケット１のエンジンに接触する面に
は、減摩性を有するシール剤（例えば二硫化モリブデン
に樹脂を混入させたもの等）２１が塗布されており、こ
のシール剤２１はエンジンとガスケットの材質の違いに
よる熱膨張差で起こるずれやエンジンの稼働時に発生す
る振動振幅の繰り返しで起こるフレッチングを防止する
と共に、燃焼室孔３の周縁の積層部４に塗布されたシー
ル剤２１についてはエンジン加工時に発生するツールマ
ークを埋めてミクロシールの役割を果たすようになって
いる。

【００２１】そして、かかる構成の金属ガスケット１を
シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装して締
結ボルトで締め付けると、第１のビード９、第２のビー
ド１０、積層部４の順に板厚方向に圧縮変形し、該締め
付けは板厚が変化しない積層部７の板厚まで行われる。
そして、締め付け終了時においては、燃焼室孔３の周縁
部に形成された最も板厚の厚い積層部４と他の部分との
板厚差により該積層部４に最も面圧が集中し、これによ
り、シール条件が一番厳しいシリンダボア端部周縁に最
大荷重が作用して該端部周縁のシールがなされる。

【００２２】このとき、上述したように、ボルト締結時
の締め付け力が大きい締結ボルトのボルト孔６近傍に位
置する積層部４の板厚が薄く成形されていると共に、締
め付け力が小さい各ボルト孔６間に位置するに積層部４
の板厚がボルト孔６近傍より厚く成形されているため、
シリンダボア周縁における面圧の均一化を図ることがで
き、これにより、該シリンダボアの真円度が損なわれな
いようにしている。

【００２３】また、積層部４の折り返し部分の内部に装
入されたシム板５は基板２より硬い金属で形成されてい
るため、経時的な劣化を防止することができると共に、
面圧が高くなりすぎても周方向に異なる積層部４の板厚
を安定して維持することができ、この結果、長期にわた
ってシリンダボア周縁の面圧の均一化を図ることがで
る。

【００２４】また、第１及び第２のビード９，１０が板
厚方向に圧縮変形する際には、凹凸部Ｘ１，Ｙ１の各凸
部１１，１４及び凹凸部Ｘ２，Ｙ２の各凸部１７，２０
がシール材１５と共に板厚方向に変形し、締め付け完了
時においては、シール材１５の弾性反発力を残した状態
で静止して上下両面を完全にシールし、また、エンジン
の振動振幅に対しても変形追従するようになっている。

【００２５】このとき、シール材１５は、凹凸部Ｘ１，
Ｙ１の各凹部１２，１３及び凹凸部Ｘ２，Ｙ２の各凹部
１８，１９に充填されているため、万が一燃焼室孔３の
周縁に設けられた積層部４から微少な燃焼ガスが漏れた
としても該燃焼ガスがシール材１５に直接接触するのを
防止することができると共に、水孔１６から流出した冷
却水や油孔８から流出したエンジンオイルについてもシ
ール材１５に直接接触するのを防止することができ、更
には、エンジンとガスケットの材質の違いによる熱膨張
差で起こるずれや、エンジンの運転・停止の繰り返しに
より起こるずれの繰り返しが生じてもシール材１５に対
してスラスト方向の荷重が直接加わらないようにするこ
とができるので、シール材１５の劣化が防止されて長期
にわたって安定したシール性能を確保することができ
る。

【００２６】

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、ビードの劣化や変形を防止して長期にわたっ
て安定したシール性能を確保することができるので、エ
ンジンの耐久性の向上を図ることができるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例である金属ガスケッ
トを説明するための要部平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】従来の金属ガスケットを説明するための説明的
断面図である。

【符号の説明】

１…金属ガスケット ２…金属製基板 ３…燃焼室孔 ４…積層部（第１の積層部） ６…ボルト孔 ７…積層部（第２の積層部） ８…油孔 ９…第１のビード １０…第２のビード １１，１４，１７，２０…凸部 １２，１３，１８，１９…凹部 １５…弾性シール材 １６…水孔 Ｘ１，Ｙ１、Ｘ２Ｙ２…凹凸部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダボアの端部に対応して金属製基
   板に形成された燃焼室孔の周縁部に第１の積層部を設け
   て該第１の積層部を他の部分より厚くし、シリンダブロ
   ックとシリンダヘッドとの接合面間に介装して締結ボル
   トで締め付ける際に前記第１の積層部に最大荷重が作用
   するようにして前記接合面間をシールするようにし、更
   に、前記第１の積層部の周囲に第１のビードが設けられ
   た内燃機関用金属ガスケットであって、 前記第１のビードは、前記基板を湾曲成形して形成され
   た凹凸部と、該凹凸部の凹部内に充填された弾性シール
   材とを備え、該第１のビードの前記凹凸部の凸部の頂部
   を前記第１の積層部より板厚方向に突出させたことを特
   徴とする金属ガスケット。
2. 【請求項２】 前記基板の外周縁部に前記第１の積層部
   より薄い第２の積層部を設けると共に、該第２の積層部
   と前記第１のビードとの間に第２のビードを設けて該第
   ２のビードと前記第１のビードとの間に水孔が配置され
   るようにし、更に、前記第２のビードは、前記基板を湾
   曲成形して形成された凹凸部と、該凹凸部の凹部内に充
   填された弾性シール材とを備え、該第２のビードの前記
   凹凸部の凸部の頂部を前記第２の積層部より板厚方向に
   突出させたことを特徴とする請求項１記載の金属ガスケ
   ット。
3. 【請求項３】 油孔の周縁部に前記第２の積層部を設け
   ると共に、該第２の積層部の前記油孔から離間する側で
   該油孔の周方向全周に沿って前記第２のビードを設けた
   ことを特徴とする請求項２記載の金属ガスケット。