JP2002081543A

JP2002081543A - 金属製ガスケット

Info

Publication number: JP2002081543A
Application number: JP2000267540A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sugimoto; 淳杉本; Takeshi Hiramatsu; 平松　　剛; Kazuya Kichijima; 一也吉島
Original assignee: Nippon Gasket Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Nippon Gasket Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2002-03-22
Also published as: US6575473B2; EP1184608A2; EP1184608A3; US20020027327A1

Abstract

(57)【要約】【課題】各種の孔を取り囲むように形成された溝の断
面形状と弾性シール材の形状との関係を特定して弾性シ
ール材を本来持っている弾性特性の範囲内で用いること
で、シール性の良い金属製ガスケットを提供する。【解決手段】金属製ガスケット１のボア孔等の孔の周
囲に形成された溝１０，１１内に配設される弾性シール
材１５，１６は、頂部１９が金属板２ａ，２ｂの表面１
２よりも突出し、裾部２１が溝１０，１１の各壁面１４
まで達する断面形状を有する。弾性シール材１５，１６
が占める断面積は溝１０，１１が占める断面積以下とし
ているので、弾性シール材１５，１６は、金属製ガスケ
ット１の締付け状態において、本来している弾性の範囲
内で使用され、過不足のない締付け状態が維持され、早
期劣化や圧壊を防ぐことができる。

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、エンジンのシリ
ンダヘッドガスケットのように、流体通過用等のボア孔
が形成された金属板から成り、ボア孔周りにおいて対向
面間でのシールを確実にするため金属板に形成された溝
内に弾性シール材が配設された金属製ガスケットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、高圧配管の継手部分は、各配管の
対向する端部に形成されているフランジ間にガスケット
を挟むことによって密封されている形式のものがある。
このガスケットの一例として、フランジの対向面に形成
された溝部（凹部）に内装されるＯリングがある。内装
されるＯリング自体の形状、溝形状及びＯリングの溝か
らのはみ出し隙間などの条件は、従来から検討され且つ
規格化されている。また、エンジンの金属板から成るシ
リンダヘッドガスケットにおいて、冷却水等の通過のた
めに金属板に形成される水孔などのシールを目的とし
て、金属板表面の一部に凹部を形成し、その内部にゴム
または樹脂などの弾性シール材を例えばプリントにより
配設することも行われている。

【０００３】しかしながら、近年の、シリンダヘッドガ
スケットにおけるボルト締付け力の低下、エンジンの高
圧燃焼化、オールアルミニウム合金化、及びシリンダヘ
ッドガスケットの１枚化を含む積層枚数減少等の趨勢下
では、シリンダヘッドガスケットの最適な設計条件は、
まだ充分明らかになっていない。特に、Ｏリングが適用
される従来分野と異なり、エンジンでは、その運転中に
ボア外側の水孔部周囲はもとより、締付けボルトの近傍
といえども、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間
のシール隙間には、微小と雖も拡縮が発生している。

【０００４】ゴム又は樹脂等の弾性シール材の断面積が
過大であると、締付け時に静的シール面圧は高くなる。
しかし、はみ出し隙間によってシール隙間がなくならな
いこと、及び弾性シール材の歪みやフロー発生が起こる
ことによって、シールそのものが上記シリンダヘッドと
シリンダブロックとの間の拡縮に的確に追従できずに漏
れが発生し、また、繰返し応力負荷によって弾性シール
材の早期劣化や圧壊が生じる。上記断面積が過少である
ときには、シールそのものが成立しない可能性が高くな
る。即ち、ゴム、樹脂等の弾性シール材の弾性特性範囲
での使用という重要な条件がなかなか達成できない。

【０００５】従来、金属ガスケットにおけるボルト孔周
囲のシールとしては、ボルト孔周囲の金属板に折返し部
を形成し、定寸締め付けが可能な単層金属ガスケットが
提案されている（特開平８−２００５０６号公報、又は
本出願人による特願２０００−９２０２１号）。ボルト
孔周囲のシールは、基本的には、折返し部又はハーフビ
ードによって構成されている。また、本出願人は、ボル
ト孔周囲に同一のシール構造を配置したアルミニウム材
から成るガスケットを既に提案している（特願平２００
０−８３４４２号）。ただし、このガスケットにおい
て、凹部と弾性シール材との形状関係までは考慮されて
いない。

【０００６】また、シリンダヘッドガスケットにおい
て、ガスケットのベースシート表面に凹溝を形成し、こ
の凹溝内にプリントシールをベースシート表面から突出
するように付着し、シリンダヘッドをシリンダヘッドガ
スケットを介してシリンダブロックにボルト締めしたと
きに、ベースシート表面に形成された凹溝によって、プ
リントシールが破壊することなくベースシートに充分め
り込む形で変形させてシール性を改善したものが提案さ
れており（実開平５−３０６２８号公報）、更に凹溝の
全底面をカバーするように、シール材の幅を凹溝の幅と
等しくしたシリンダーヘッドガスケットも開示されてい
る（特開平８−２００５０３号公報）。

【０００７】上記のような、凹溝内にプリントシールを
ベースシート表面から突出するように付着したシリンダ
ヘッドガスケットでは、突出のみの条件が示されるのみ
であり、シール材本来の弾性特性をうまく活用できるよ
うな信頼性の高いシールは達成できない構成である。ま
た、チェーンケースを備えたエンジンでは、積層金属ガ
スケットにおけるその部分の簡便で信頼性の高いシール
が要請される。その要請に応えるため、３枚積層ガスケ
ットが提案されている（例えば、特公平３−２０６２６
号公報、又は本出願人による特開平７−１１９８３６号
公報）が、３枚積層ガスケットでは、チェーンケース部
の下面側金属板のシール強化という解決課題がある。

【０００８】

【発明が解決しょうとする課題】そこで、特にシリンダ
ヘッドガスケットとして用いられる場合のように、シリ
ンダボア孔、水孔、油孔、及び締付けボルトが挿通され
る締付けボルト挿通孔のような各種の孔が形成される金
属製ガスケットにおいて、各孔周りのシール性能を確保
するため、各孔を取り囲むように形成された溝にゴムま
たは樹脂などの弾性シール材を配設するとき、溝の断面
形状と弾性シール材の形状との関係を特定して弾性シー
ル材を本来持っている弾性特性の範囲内で用いること
で、シール性の良い金属製ガスケットを得る点で解決す
べき課題がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は、特に
シリンダヘッド用金属製ガスケットの場合において、ボ
ア孔周りに形成された溝に弾性シール材を配設する場合
において、溝と弾性シール材との相互の形状関係を明ら
かにし、弾性シール材をその弾性特性範囲内で使用する
シールが達成可能であり、安価で且つシール性のよい単
層又は積層金属ガスケットを提供することである。更
に、シリンダブロックとシリンダブロックに付設される
チェーンケース部とに跨がってシリンダヘッドとの間に
適用される三面シールガスケットにおいて、安価で信性
の高いシール構造を得ることが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、流体通過用のボア孔と、締付
けボルト挿通用のボルト孔と、前記ボア孔及び前記ボル
ト孔の少なくとも一方の孔の周りを取り囲む溝とが形成
された金属板、並びに前記溝に配設された弾性シール材
から成り、前記溝は、前記金属板の表面から窪んだ状態
に形成された底面、及び前記底面と前記金属板の表面と
を接続する壁面とから形成されており、前記弾性シール
材は、前記溝と交差する方向の垂直切断面において、非
締付け状態では、前記溝の全底面を覆う底部から前記金
属板の表面の高さを超えた高さにまで突出する頂部に延
び且つ前記壁面に達する裾部を持つ外側に向かって凸状
に形成されていると共に、前記弾性シール材が占める断
面積は前記溝が占める断面積以下であり、締付け状態で
は、前記弾性シール材は前記溝内に弾性限度内で変形す
ることから成る金属製ガスケットに関する。

【００１１】この金属製ガスケットによれば、溝に交差
する垂直切断面において、金属板に形成された溝内に配
設される弾性シール材は溝の壁面まで達する断面形状に
し、弾性シール材が占める断面積を溝が占める断面積以
下としているので、金属製ガスケットが、例えばシリン
ダヘッド及びシリンダブロックと対向面間に配置されて
ボルト孔に挿通させた締付けボルトにて締め付けられた
ときに、ゴムや樹脂等の弾性シール材が本来している弾
性の範囲内で弾性シール材が使用される。即ち、弾性シ
ール材の金属板の表面より上に出る部分は、コルゲート
ビードと同様なビード相当部分として機能し、金属板の
表面より溝内に埋もれる部分は、ビード相当部分を支え
る弾性体の基部として作用し、弾性シール材が変形して
も溝内で弾性変形するのみであり、弾性シール材が破壊
されるようなことはない。

【００１２】前記ボア孔は、エンジンのシリンダブロッ
クに形成されたシリンダボアに対応するシリンダボア
孔、冷却水が通過する水孔、エンジンオイルが通過する
油孔、及び前記エンジンに付設されるチェーンケース孔
から成る一群の孔から選択される孔である。即ち、ボア
孔は、締付けボルトが挿通するボルト孔以外に金属板に
形成される孔である。

【００１３】前記金属板は、単一の金属板、又は複数枚
の金属板を積層した積層金属板である。単一の金属板で
ある場合には、溝は、片方の表面、又は両表面に形成さ
れる。複数枚の金属板を積層した積層金属板である場合
には、溝は、最も外側を占める金属板の片方又は両方の
外側の表面に形成される。

【００１４】前記弾性シール材の前記裾部が前記溝の前
記壁面に達する高さの上限は、前記溝の深さの約２／３
である。弾性シール材の断面積が溝の断面積以内に納ま
りつつ、締付け状態での弾性シール材の弾性変形を保証
するには、弾性シール材の裾部が壁面に達する高さは、
溝の深さの約２／３までとするのが好ましい。

【００１５】前記弾性シール材の前記頂点が占める前記
金属板の前記表面からの高さは、０．１〜１．０ｍｍの
範囲、望ましくは０．１〜０．５ｍｍの範囲にある。弾
性シール材の断面積が溝の断面積以内に納まりつつ、締
付け状態での弾性シール材の弾性変形を保証するには、
変形すべき高さ、即ち、金属板の表面から弾性シール材
の頂点までの高さには限界があり、その高さの範囲は上
記に特定される範囲である。

【００１６】前記溝の前記断面積から前記弾性シール材
の前記非締付け状態における前記断面積までの減少した
断面積の前記溝の前記断面積に対する割合は、２５％程
度、望ましくは約２０％程度である。弾性シール材の断
面積が溝の断面積以内に納まりつつ、締付け状態での弾
性シール材の弾性変形を保証するには、断面積の減少率
として見た場合、２５％程度、望ましくは約２０％程度
である。

【００１７】前記溝は、前記金属板の外側に面する前記
両表面において、対応した位置、又は互いにずれた位置
に形成されている。

【００１８】前記弾性シール材は、樹脂、ゴム、粘着性
高分子材料等の弾性とシール性とを有する材料から成形
される。即ち、弾性シール材は、対向面間で締め付けら
れた状態では、対向面からの押さえ力によって弾性変形
し、且つ対向面に対して密封性を以て押さえられる材料
から成形される。

【００１９】前記弾性シール材は、プリント、接着、塗
布又はインクジェット等の付着手段によって前記溝に付
着されている。弾性シール材を付着にて溝内に付着する
ことにより、簡単に溝内に安定した状態で付着される。

【００２０】前記ボア孔の周縁と前記溝との間の領域に
は、前記金属板の板厚より増厚された増厚部が形成され
ている。金属製ガスケットの締付け状態では、増厚部に
おいて対向面との面圧が高くなるので、弾性シール材に
よる面圧との分担や調節が可能になる。また、前記増厚
部は、前記金属板に形成されたビード、前記ボア孔の周
縁部を折り返して形成された折返し部、内部に空洞部を
備えた中空膨出部、又は前記ボア孔の周縁部を挟み付け
るグロメットである。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１及び図２に基づいて、この発
明による金属製ガスケットの実施例を説明する。図１は
シリンダヘッド用ガスケットとして適用されたこの発明
による金属製ガスケットの一実施例を示す平面図、図２
は図１に示す金属製ガスケットが非締付け状態にあると
きの溝及び弾性シール材の配置構成を示す垂直断面図で
ある。

【００２２】図１に示す金属製ガスケット１は、エンジ
ンのシリンダヘッドとシリンダブロックとの対向面８，
９（図２参照。但し、対向面８，９は締付け前の状態に
ある）間において、シリンダヘッド用ガスケットとして
締め付けられて適用される金属製ガスケットである。金
属製ガスケット１は、エンジンの各シリンダボアに対応
した一連の複数のシリンダボア孔３が形成されている内
側基板２ａと、内側基板２ａの周囲において、シリンダ
ボア孔３の周囲に隔置して形成されている一連の水孔４
を隔てて取り巻く外側基板２ｂとから成るが、各基板２
ａ，２ｂは連続した一枚の平坦な単層金属板から成って
いる。水孔４には、シリンダヘッドとシリンダブロック
とに対して紙面に垂直方向に冷却水が流れる。

【００２３】内側基板２ａにおいて、シリンダボア孔３
の周囲をシールして、シリンダ内の高温高圧の燃焼ガス
が外部に漏れるのを防止するため、ボアシール部５が形
成されている。ボアシール部５は、後述するように、例
えば、ビード、折返し部、中空膨出部、又はグロメット
から構成することができる。ボアシール部５は、図１で
は、便宜上、１本の一点鎖線で示されているが、後述す
るように径方向の所定の幅を有するものである。締付け
ボルトによる締付け状態では、ボアシール部５は、シリ
ンダボア孔３の周囲における金属製ガスケット１のシリ
ンダブロック２７及びシリンダヘッド２８の対向面８，
９に対する面圧を高め、燃焼ガスがシリンダボア孔３か
ら外部に漏れるのを防止する。内側基板２ａには、一連
の水孔４に沿った位置において、一条の凹状の溝１０
（図では点線でその幅を示す）が形成され、その内部に
弾性シール材１５（図では点線に挟まれた一点鎖線で示
す）が配設されている。

【００２４】外側基板２ｂには、金属製ガスケット１を
シリンダブロック２７とシリンダヘッド２８との対向面
８，９間に締め付けるための締付けボルトが挿通される
ボルト孔６、及びオイルが流れる油孔７が、それぞれ複
数個形成されている。外側基板２ｂには、一連の水孔４
に沿った位置において、一条の凹状の溝１１（図では点
線でその幅を示す）が形成され、その内部に弾性シール
材１６（図では点線に挟まれた一点鎖線で示す）が配設
されている。シリンダボア孔３、水孔４、油孔７は、金
属製ガスケット１に形成された流体通過孔である。

【００２５】図２には、非締め付け状態における金属板
の溝及び弾性シール材の配置構成が断面図として示され
ている。金属板である内側基板２ａ及び外側基板２ｂに
おいて、それぞれ水孔４に沿った位置に形成される溝１
０，１１と、溝１０，１１内に配設される弾性シール材
１５，１６の構造が、図２に拡大断面図として示されて
いる。図２に示すように、溝１０，１１は、金属板の両
表面１２から互いに整列した位置において、板厚Ｔの１
／２未満の深さＨで形成されている。溝１０，１１の底
面１３は幅Ｗで形成された平坦な面であり、底面１３か
ら表面１２へは、表面１２に向かって開いた傾斜壁面１
４となっている。

【００２６】弾性シール部材１５，１６の垂直断面形状
の輪郭は、なだらかな円弧状を有している。弾性シール
材１５，１６は、溝１０，１１内に位置するシール基部
１７と、シール基部１７の上部に繋がり金属板２ａ，２
ｂの表面１２から突出する部分であるビード相当部１８
とからなる。即ち、ビード相当部１８の頂点１９は金属
板２ａ，２ｂの表面１２よりも高い位置に設定されてい
る（弾性シール材１５，１６の高さＳＨは、溝１０，１
１の深さＨよりも大きい）。また、弾性シール材１５，
１６のシール基部１７の底部２０は底面１３の幅Ｗ全体
を蔽い、円弧状表面の裾部２１は傾斜壁面１４に達して
いる。

【００２７】図２において、シール基部１７の断面積Ｓ
Ｂとビード相当部１８の断面積ＳＴとの和である弾性シ
ール材１５，１６の断面積（ＳＴ＋ＳＢ）は、溝１０，
１１の断面積ＲＳと等しいか、又は溝１０，１１の断面
積ＲＳよりも小さく設定されている。溝１０，１１の断
面積ＲＳから弾性シール材１５，１６の断面積（ＳＴ＋
ＳＢ）までの減少率は、非締め付け状態で２５％程度が
望ましい。更に望ましい減少率は約２０％程度である
が、個々の具体的な減少率は弾性値及び所要シール面圧
等により適宜選択される。ビード相当部１８の突出高さ
（ＳＨ−Ｈ）、即ち頂点１９の表面１２からの高さは
０．１〜１．０ｍｍの範囲に設定される。突出高さにつ
いては、可能であれば、０．１〜０．５ｍｍに調整し
て、通常の金属板２ａ，２ｂ上のコルゲートビード高さ
と略々同一程度にするのが最も望ましい。面圧調整上、
必要に応じてシリンダボア孔３周りで頂点１９の表面１
２からの高さを部分的に変化させてもよい。頂点１９の
高さのみを変更するのが困難であれば、弾性シール材１
５，１６の全高さを変化させる対策を講じてもよい。こ
の対策は、特に近接したシリンダボア孔３周辺の水孔部
４については有効である。弾性シール材１５，１６の裾
部２１が達する傾斜壁面１４の位置が底面２０から占め
る高さには上限を設けるのが好ましく、その望ましい上
限は、溝１０，１１の深さＨの約２／３である。

【００２８】弾性シール材１５，１６の材質は、樹脂、
ゴム、粘着性高分子材料等の弾性及びシール性を有する
ゴム、樹脂等であれば任意である。但し、発泡体を用い
る場合は、気泡の多い柔軟すぎるものは適さないので、
気泡が極く小さく、ゴム、樹脂に近い高弾性であるもの
が選択される。この場合、断面積の計算において気泡部
分を略々無視してもよい。また、弾性シール材１５，１
６の付着方法も任意であり、プリント、接着、塗布また
はインクジェット等、適宜の付着手段を採用することが
できる。更に、内外の基板２ａ、２ｂを構成する金属材
料は、鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム
合金、チタン−アルミニウム合金等であり、特に望まし
い鋼は、ＳＵＳ３０４よりも高強度・高耐熱性を有し、
しかも冷間加工時にマルテンサイトを誘起しない高Ｍｎ
−低Ｎｉ−Ｎ系の非磁性ステンレス鋼である。基板２
ａ、２ｂの表面には、部分的に又は全面的に、ミクロシ
ール用コーティングや軟質シール材が適用することがで
きる。

【００２９】上記のように構成することにより、弾性シ
ール材１５，１６を塗布によって形成する場合には、溝
１０，１１の深さ方向では塗布はそれほど超精密である
必要がないので、弾性シール材の塗布施工を容易に行う
ことができる。更に、突出部であるビード相当部１８が
締付け運転中において過剰にも過小にもなることなく、
ビード相当部１８はより大きな断面積ＳＢを占めるシー
ル基部１７にしっかり支えられて、シール作用を果た
す。また、締付け時に、弾性シール材１５，１６が変形
することによる材料のフローがなくなるとともに、弾性
シール材１５，１６全体に弾性としての特性を維持させ
ることができる。溝１０，１１、及び弾性シール部材１
５，１６は、金属板である基板２ａ，２ｂの中心線に対
して上下に完全対称形状でなくてもよい。また、ボルト
孔６及び油孔７の周囲にも、溝１０，１１と同様の溝、
及びその内部に、弾性シール材１５，１６と同様の弾性
シール材を配設することができるが、溝なしで、外側基
板２ｂに形成したハーフビードを用いてもよい。図２に
示す例は、基板２ａ，２ｂにビードが存在せず、締付け
時には厚さ一定の定寸締めが採用される構成である。

【００３０】従来の構成では、弾性シール材１５，１６
の裾部２１が溝１０，１１の底部２０のみにあり、裾部
２１と傾斜壁面１４との間に隙間が設けられている構造
である。弾性シール材１５，１６の形成には精密な塗布
が必要であり、また、締付け時において弾性シール材１
５，１６の歪みやフローか起こり易い構造になってい
る。本発明による金属製ガスケット１では、水孔４周り
のシール部が精密さを要求されることなく塗布により形
成され、且つ、締付け時及びシール隙間に拡縮が発生す
るような運転条件下においても弾性シール材１５，１６
のフローの発生がなく、過不足のない締付け状態が維持
でき、弾性シール材１５，１６の弾性特性範囲内で使用
され、弾性シール材１５，１６の過酷な変形が生じな
い。

【００３１】図３は、図１に示す金属製ガスケット１の
線Ｉ−Ｉについての断面図である。図３に示す実施例で
は、金属製ガスケット１の内側基板２ａのシリンダボア
孔３を取り囲むボアシール部５がビード２６によって形
成されている。ビード２６は、この実施例では、一方の
表面１２側に突出するフルビードである。外側基板２ｂ
の両表面１２，１２には、ボルト孔６の周囲において、
溝１０，１１の断面形状に類似した環状の溝２２，２２
が形成されており、溝２２，２２には、弾性シール材１
５，１６と同様の断面形状を有する弾性シール部材２
３，２３が付着されており、ボルト孔６の周りでのシー
ルを果たしている。図３に示された実施例、及び図４〜
図６に基づいて後述する実施例において、溝２２と弾性
シール部材２３との構成及び機能、その他同等の機能を
奏する部品及び部位については、図２に示すものと同じ
符号を付すことで再度の説明を省略する。

【００３２】図４は、この発明による金属製ガスケット
の別の実施例を示す図３と同様の断面図である。図４に
示す実施例では、金属製ガスケット３０の内側基板３２
ａのシリンダボア孔３を取り囲むボアシール部３５は、
ビード３６と、ビード３６の内側においてシリンダボア
孔３の周縁部をビード３６の形成側において内側基板３
２ａに重なるように外側に折り返すことで形成された折
返し部３７とによって形成されている。ビード３６は、
この実施例では、一方の表面１２側に突出するフルビー
ドである。また、折返し部３７を形成する基板部分の板
厚は、元の内側基板３２ａの板厚と比較して薄くされて
いるが、折り重なった折返し部３７は、その合計厚さが
元の内側基板３２ａの板厚よりも厚い増厚部となってお
り、ビード３６のヘたり防止機能を確保し面圧を調節す
るストッパとして機能している。

【００３３】図５は、この発明による金属製ガスケット
の他の実施例を示す図３と同様の断面図である。図５に
示す実施例では、金属製ガスケット４０の内側基板４２
ａのシリンダボア孔３を取り囲むボアシール部４５は、
内部に空間部４７を有する中空膨出部４６によって構成
されている。環状の中空膨出部４６は、内側基板４２ａ
に例えば溶着等の手段によって取り付けられる。中空膨
出部４６の締付け前の断面形状は、図５に示すように、
基板面内方向の寸法が基板垂直方向の寸法よりも大きい
楕円形である。金属製ガスケット４０をシリンダヘッド
とシリンダブロックとの対向面８，９間に適用して締め
付けた場合、中空膨出部４６は潰される変形を受ける
が、シリンダボア孔３の周りで板厚の増厚部となり、対
向面８，９との間でばね力で圧接された高い面圧を生じ
てシール機能を高めている。

【００３４】図６は、この発明による金属製ガスケット
の更に他の実施例を示す図３と同様の断面図である。図
６に示す実施例では、金属製ガスケット５０の内側基板
５２ａのシリンダボア孔３を取り囲むボアシール部５５
は、内側基板５２ａの内縁部５７をシリンダボア孔３側
から挟み込むグロメット５６によって構成されている。
内縁部５７とグロメット５６とはシリンダボア孔３の周
りで板厚の増厚部となり、対向面８，９との間で高い面
圧を生じてシール機能を高めている。

【００３５】図７はこの発明によるチェーンケースを備
えたシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に適用さ
れる三面シール構造を備えた金属製ガスケットの一例を
示す斜視図、図８は図７に示す金属製ガスケットのシリ
ンダボア孔周りに形成される主シール部の拡大断面図、
図９は図７に示す金属製ガスケットのチェーンケース周
りに形成される副シール部の拡大断面図である。図７〜
図９に示すチェーンケース付きエンジンに適用される金
属製ガスケット６０は、シリンダブロック２７及びチェ
ーンケース８０と、シリンダヘッド（図示せず）との対
向面間をシールする三面シール構造を有する。チェーン
ケース８０は、軽量化のため、シリンダブロック２７と
は別部品として、シリンダブロック２７への取付け側面
が開放し水平断面で見てコ字状に形成されるものであ
り、シリンダブロック２７の側面２９に対して二つの箇
所において接合面にて取り付けられる。チェーンケース
８０の内壁面とシリンダブロック２７の側面２９とで、
チェーンが走行するためのチェーンケース空間８２が構
成される。

【００３６】金属製ガスケット６０は、主シール部６２
と、主シール部６２から一体的に連続して延長された副
シール部６３とから成る。主シール部６２は、シリンダ
ブロック２７の上面６５とシリンダヘッドの下面６７と
の間に挟まれて配置されるシール部であり、燃焼室孔即
ちシリンダボア孔３、油穴、水穴、ボルト穴等の各種の
穴の周囲をシールする。副シール部６３がシールする対
向面の一方は、チェーンケース空間８２の開口上面、即
ちチェーンケース８０の上面８１とチェーンケース８０
が取り付けられたシリンダブロック２７の側面２９に隣
接する上面縁部６６とであり、対向面の他方は、シリン
ダヘッド２８の下面６７である。

【００３７】金属製ガスケット６０の主シール部６２
は、図８では、シリンダブロック２７の側に位置するス
トッパ板６８及びシリンダヘッド２８の側に位置するビ
ード板６９に、ガスケットの補強と厚さ管理のため両板
の間に挟まれた調整板７０を加えた３枚の弾性金属薄板
を積層した構成として示されている。調整板７０につい
ては、必ずしも用いる必要がない。ビード板６９は、シ
リンダブロック２７に比べてより変形し易いシリンダヘ
ッド２８に追従し易いように、加工性の良いものを使用
するのが好ましい。ビード板６９、ストッパ板６８及び
調整板７０は、材料をそれぞれＳＵＳ３０１，ＳＵＳ３
０４，ＳＵＳ３０４又はＳＵＳ４３０として形成されて
いる。図示していないが、金属製ガスケット６０は、熱
処理を施し、その表裏両面に対しては、耐熱性及び耐油
性のゴム（例えば、フッ素ゴム）、樹脂等の非金属材料
で、例えば厚さが１０μｍ〜５０μｍ程度のコーティン
グを施すことによって、シリンダヘッド２８及びシリン
ダブロック２７対して金属対金属の接触状態を回避し、
金属製ガスケット６０としての耐腐食性や耐久性及び強
度を確保することができる。

【００３８】ストッパ板６８及びビード板６９には、そ
れぞれ、シリンダブロック２７のチェーンケース空間８
２に対応して整合したチェーンケース孔７１ａ及びチェ
ーンケース孔７１ｂと、シリンダボア孔７２ａ及びシリ
ンダボア孔７２ｂ等が形成されている。ビード板６９に
は、シリンダボア孔７２ｂの内端縁から半径方向に僅か
に離れた位置に、断面山形状のビード７３がストッパ板
６８側に向かって形成されている。ビード７３は、シリ
ンダボア孔７２ｂと同心に且つ環状に取り巻くフルビー
ドであり、調整板７０を介してストッパ板６８に当接し
ている。ストッパ板６８は、シリンダボア孔７２ａの周
囲においてビード板６９側に折り返して形成した折返し
部７４を有している。折返し部７４は、ビード７３と干
渉しない位置に形成されており、シリンダボア孔７２
ａ，７２ｂの内端縁においてビード板６９の変位を規制
し、ビード板６９のヘタリ対策として有効である。折返
し部７４の厚さは、薄肉化、又は折返し加工の際の塑性
変形量を加減することにより調節可能である。調整板７
０は、シリンダボア孔７２ａ，７２ｂの回りにおいて、
折返し部７４の領域におけるストッパ板６８の板厚、及
びビード７３の高さについて相対的な調整をするもので
ある。

【００３９】シリンダブロック２７とシリンダヘッド２
８との対向面６５，６７間に金属製ガスケット６０を挟
んで締め付けると、シリンダボア孔７２ａ，７２ｂの周
囲において，ビード板６９のビード７３は対向面６５，
６７に対して接触して環状シール部を形成し、ストッパ
板６８の折返し部７４のために板厚が増大している分だ
け対向面６５，６７に対するシール圧力が高くなってシ
ール線を作る。これらの二段構えの環状シール部によっ
て、シリンダボア孔７２ａ，７２ｂからの高温高圧の燃
焼ガスが両対向取付面に漏れ出るのを阻止することがで
きる。環状シール部の増加と上記対向取付面の不整の吸
収により、内燃機関の爆発・膨張行程の燃焼サイクル時
の繰り返しで発生するシリンダヘッド２８の歪み量が抑
制される。締付け力はビード７３と折返し部７４とに分
担して支持されるので、締め付け時においてビード７３
に発生する応力は軽減されて全圧縮が防止され、ビード
７３のヘタリや亀裂の発生が防止できる。

【００４０】副シール部６３は、主シール部６２を構成
しているストッパ板６８、ビード板６９及び調整板７０
の３枚の金属薄板をチェーンケース空間８２の開口上面
の周囲にまで延長したものである。断面図である図９に
示すように、ストッパ板６８、ビード板６９及び調整板
７０は、チェーンケース空間８２の開口周囲の上面にま
で延びているが、チェーンケース空間８２の実質的に開
口境界線の寸法に打ち抜かれている。また、ビード板６
９は、チェーンケース孔７１ｂに沿ってハーフビード７
５が形成されている。ストッパ板６８のシリンダブロッ
ク２７の上面６５に対向する面７６には、チェーンケー
ス孔７１ａの周りを取り巻くように、溝７７が形成され
ており、溝７７には、図１〜図６に示した弾性シール部
材１５、２３と同様の弾性シール部材７８が塗布等によ
って付着配設されている。弾性シール部材７８により、
チェーンケース孔７１ａ，７１ｂ回りのシール強化が図
られている。チェーンケース空間８２の回りでの金属製
ガスケット６０の締め付けには、定寸締めが可能であ
る。

【００４１】図１０は、この発明による金属製ガスケッ
トがチェーンケース付きエンジンに適用された更に別の
実施例を示す断面図である。図１０に示す金属製ガスケ
ット９０は、図７〜図９に示す金属製ガスケット６０と
同様に、チェーンケース８０を備えたシリンダブロック
２７とシリンダヘッド２８との間に適用される金属製ガ
スケットであり、具体的には、シリンダヘッド２８の下
面６７と、シリンダブロック２７の上面６５及びチェー
ンケース８０の上面８１との間をシールする三面シール
構造の金属製ガスケットである。金属製ガスケット９０
は、ビード板９１と調整板９２との２枚構造の金属板か
ら成る。調整板９２はチェーンケース８０の上面８１に
まで延びており、シリンダヘッド２８の下面６７とチェ
ーンケース８０の上面８１とに対向する面９３，９４に
は、それぞれ位置をずらして溝９５，９６が形成されて
いる。溝９５，９６には、それぞれ、図９に示す弾性シ
ール部材７８と同様の弾性シール材９７，９８が塗布等
の手段にて付着されており、シリンダヘッド２８の下面
６７との間で、チェーンケース空間８２の周囲のシール
強化が図られている。溝９５，９６と弾性シール材９
７，９８との形状関係は、図２に特に示す溝１０，１１
と弾性シール材１５，１６と同様であるので、再度の説
明を省略する。

【００４２】この発明による単層金属製ガスケットは、
上記の実施例では、エンジンのシリンダブロックとシリ
ンダヘッドとの対向面間に適用されるシリンダヘッド用
金属製ガスケットとして示したが、エンジンのシリンダ
ヘッドと給排気用のマニホルドとの対向面間に適用され
るマニホルド用金属製ガスケットとしても適用できるこ
とは明らかである。

【００４３】

【発明の効果】この発明による金属製ガスケットは、上
記のように構成されているので、次のような効果を奏す
る。即ち、この発明による金属製ガスケットでは、特に
シリンダヘッド用金属製ガスケットの場合において、ボ
ア孔周りに形成された溝に弾性シール材を配設する場合
において、溝と弾性シール材との相互の形状関係を明ら
かにした。従って、締付け状態及びシール隙間に拡縮が
発生するような運転条件下においても、弾性シール材の
フローの発生がなく、弾性シール材をその弾性特性範囲
内で使用して、過不足のない締付け状態が維持され、早
期劣化や圧壊を防ぐことができ、簡便で、安価で、且つ
シール性能に優れた金属製ガスケットを得ることができ
る。更に、シリンダブロックとシリンダブロックに付設
されるチェーンケースとに跨がってシリンダヘッドとの
間に適用される三面シールガスケットにおいても、安価
で信性の高いシール構造を得られる金属製ガスケットが
提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】シリンダヘッド用ガスケットとして適用された
この発明による金属製ガスケットの一実施例を示す平面
図である。

【図２】図１に示す金属製ガスケットが非締め付け状態
にあるときの溝及び弾性シール材の配置構成を示す垂直
断面図である。

【図３】図１に示す金属製ガスケットの線Ｉ−Ｉについ
ての断面図である。

【図４】この発明による金属製ガスケットの別の実施例
を示す図である。

【図５】この発明による金属製ガスケットの他の実施例
を示す図である。

【図６】この発明による金属製ガスケットの更に他の実
施例を示す図である。

【図７】この発明によるチェーンケースを備えたシリン
ダブロックとシリンダヘッドとの間に適用される三面シ
ール構造を備えた金属製ガスケットの一例を示す斜視図
である。

【図８】図７に示す金属製ガスケットのシリンダボア孔
周りに形成される主シール部の拡大断面図である。

【図９】図７に示す金属製ガスケットのチェーンケース
周りに形成される副シール部の拡大断面図である。

【図１０】この発明による金属製ガスケットがチェーン
ケース付きエンジンに適用された更に別の実施例を示す
断面図である。

【符号の説明】

１，３０，４０，５０，６０金属製ガスケット２ａ内側基板２ｂ外側基板３シリンダボア孔（流体通過孔）４水孔５，３５，４５，５５ボアシール部６ボルト孔７油孔８，９対向面１０，１１，２２，７７溝１２表面１３底面１４壁面１５，１６，２３，７８弾性シール材１９頂部２０底部２１裾部２７シリンダブロック２８シリンダヘッド３６，７３ビード３７，７４折返し部７１チェーンケース孔７０調整板６８ストッパ板６９ビード板４６中空膨出部５６グロメットＳＢ＋ＳＴ弾性シール材が占める断面積ＲＳ溝が占める断面積

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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)発明者吉島一也愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3J040 AA12 BA04 EA07 EA26 FA01 FA06 HA08 HA11 HA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体通過用のボア孔と、締付けボルト挿
通用のボルト孔と、前記ボア孔及び前記ボルト孔の少な
くとも一方の孔の周りを取り囲む溝とが形成された金属
板、並びに前記溝に配設された弾性シール材から成り、
前記溝は、前記金属板の表面から窪んだ状態に形成され
た底面、及び前記底面と前記金属板の表面とを接続する
壁面とから形成されており、前記弾性シール材は、前記
溝と交差する方向の垂直切断面において、非締付け状態
では、前記溝の全底面を覆う底部から前記金属板の表面
の高さを超えた高さにまで突出する頂部に延び且つ前記
壁面に達する裾部を持つ外側に向かって凸状に形成され
ていると共に、前記弾性シール材が占める断面積は前記
溝が占める断面積以下であり、締付け状態では、前記弾
性シール材は前記溝内に弾性限度内で変形することから
成る金属製ガスケット。
【請求項２】前記ボア孔は、エンジンのシリンダブロ
ックに形成されたシリンダボアに対応するシリンダボア
孔、冷却水が通過する水孔、エンジンオイルが通過する
油孔、及び前記エンジンに付設されるチェーンケース孔
から成る一群の孔から選択される孔であることから成る
請求項１に記載の金属製ガスケット。
【請求項３】前記金属板は、単一の金属板、又は複数
枚の金属板を積層した積層金属板であることから成る請
求項１に記載の金属製ガスケット。
【請求項４】前記弾性シール材の前記裾部が前記溝の
前記壁面に達する高さの上限は、前記溝の深さの約２／
３であることから成る請求項１に記載の金属製ガスケッ
ト。
【請求項５】前記弾性シール材の前記頂点が占める前
記金属板の前記表面からの高さは、０．１〜１．０ｍｍ
の範囲、望ましくは０．１〜０．５ｍｍの範囲にあるこ
とから成る請求項１に記載の金属製ガスケット。
【請求項６】前記溝の前記断面積から前記弾性シール
材の前記非締付け状態における前記断面積までの減少し
た断面積の前記溝の前記断面積に対する割合は、２５％
程度、望ましくは約２０％程度であることから成る請求
項１に記載の金属製ガスケット。
【請求項７】前記溝は、前記金属板の外側に面する前
記両表面において、対応した位置、又は互いにずれた位
置に形成されていることから成る請求項１に記載の金属
製ガスケット。
【請求項８】前記弾性シール材は、樹脂、ゴム、粘着
性高分子材料等の弾性とシール性とを有する材料から成
形されることから成る請求項１に記載の金属製ガスケッ
ト。
【請求項９】前記弾性シール材は、プリント、接着、
塗布又はインクジェット等の付着手段によって前記溝に
付着されていることから成る請求項１に記載の金属製ガ
スケット。
【請求項１０】前記ボア孔の周縁と前記溝との間の領
域には、前記金属板の板厚より増厚された増厚部が形成
されていることから成る請求項１に記載の金属製ガスケ
ット。
【請求項１１】前記増厚部は、前記金属板に形成され
たビード、前記ボア孔の周縁部を折り返して形成された
折返し部、内部に空洞部を備えた中空膨出部、又は前記
ボア孔の周縁部を挟み付けるグロメットであることから
成る請求項１０に記載の金属製ガスケット。