JP2004353793A

JP2004353793A - 複層式金属板ガスケット

Info

Publication number: JP2004353793A
Application number: JP2003153750A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Yoshida; 田信昭吉
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】部分的にヘタリを生じてもシール機能が損なわれなく、廉価で長寿命の複層式金属板ガスケットの提供。
【解決手段】３層以上の薄板金属片（５１Ａ、５２Ａ、５３Ａ）を積層したシール部材（５０Ａ）で構成され、そのシール部材（５０Ａ）には通気孔（５５）とその通気孔（５５）を挟んだ位置に取付け穴（５６）が形成され、３層以上の薄板金属片（５１Ａ、５２Ａ、５３Ａ）の内、表裏両面の２層（５１Ａ、５３Ａ）には前記通気孔（５５）の近傍に通気孔（５５）を包囲するように複数状の環状ビード（Ｂａ１、Ｂａ２、Ｂａ３）が形成され、同一ビードの断面形状は環状の全周に亙って均一であることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気系のシールに用いる金属板ガスケットに関し、特にシリンダヘッドのエキゾーストポートとエキゾーストマニフォールドの間等に介装し、排気ガスの漏洩を防止するための複層式金属板ガスケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術であって、４シリンダを有するエンジンのエキゾーストマニフォールドのシリンダヘッドへの取付け要領及びエキゾーストガスケットの詳細に関して図９〜図１２に示されている。
【０００３】
図９において、シリンダヘッド１の４箇所あるエキゾーストポート２の、１箇所当たりには予めポート２近傍に２本のスタッドボルト３、３が埋め込まれている。
エキゾーストマニフォールド４のシリンダヘッド１への装着に際しては、先ず前記スタッドボルト３に図１０に詳細を示すエキゾーストマニフォールドガスケット（以降、エキゾーストマニフォールドガスケットをガスケットと略記する）５に形成された挿通孔５６を挿通させて装着する。
ガスケット５をスタッドボルト３に装着させた上で、同じスタッドボルト３にエキゾーストマニフォールド４側の取付孔４３を挿通させた後ナット６によって固定してエキゾーストマニフォールド４をシリンダヘッド１に取り付ける。
【０００４】
図１０〜図１２を参照して、ガスケット５の構成及び構造に関して以下に詳述する。ガスケット５は、シリンダヘッド１の各ポート（４箇所）２に当接する４つのシール部材５０と、そのシール部材５０を連結する３本の連結部材５７から構成されている。
【０００５】
そのシール部材５０には排気ガスが通過する通気孔５５が形成され、その通気孔５５を挟むようにして２箇所にスタッドボルトの通し孔５６が形成されている。
図１１は１箇所のシール部材５０を拡大して示した図であり、図１２は図１１のＸ−Ｘ断面図である。シール部材５０は図１１及び図１２に示すように前記通気孔５５を包囲する環状のビードＢが形成された表裏２枚の鋼製薄板の表皮部材５１、５３によってアルミメッキ処理された薄板鋼板の中間層５２をラミネート（積層）した構造である。
【０００６】
ところが上記ガスケット５は、エンジン稼動時には排気ガスによる高温に晒されエンジン停止時には再び冷やされる繰返し熱負荷を受ける（繰返し熱負荷によって膨張・収縮が行われる）とともに、前記スタッドボルト３の締め付け力によって特にスタッドボルト３の近傍が強い圧縮応力を受けている。更にエンジン回転による振動も作用して、前記ビードＢ部の特にスタッドボルト３で締付けられた近傍においてはヘタリ（圧縮力によるビードの陥没）が生じ、そのヘタリによって微細な隙間が生じ、排気ガスが漏れるという不具合があった。
【０００７】
他の例として、複数のシール部間等の寸法制度を高精度に維持したまま、熱膨張等による金属板ガスケットの取付け面の撓みや伸縮等の変形に追従して金属板ガスケット内に発生する応力を小さくしながら、確実にシール出来、耐久性に優れた複数のシール部を有する金属板ガスケットが開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
然るに、上記開示された金属板ガスケットは、主として各排気ポートに対応する各シール部間を連結する連結部に熱膨張吸収部を形成し、各シール部間等の寸法精度を高精度に維持することが狙いであり、経時変化であるシール面のヘタリ等に対処できるものではない。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−２６４４７１号公報（第２−８ページ、第１〜１４図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の複層式金属板ガスケットの目的は、部分的にヘタリを生じてもシール機能が損なわれなく、廉価で長寿命の複層式金属板ガスケットを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層式金属板ガスケットは、３層以上の薄板金属片（５１Ａ、５２Ａ、５３Ａ）を積層したシール部材（５０Ａ）で構成され、そのシール部材（５０Ａ）には通気孔（５５）とその通気孔（５５）を挟んだ位置に取付け穴（５６）が形成され、３層以上の薄板金属片（５１Ａ、５２Ａ、５３Ａ）の内、表裏両面の２層（５１Ａ、５３Ａ）には前記通気孔（５５）の近傍に通気孔（５５）を包囲するように複数状の環状ビード（Ｂａ１、Ｂａ２、Ｂａ３）が形成され、同一ビードの断面形状は環状の全周に亙って均一であることを特徴としている（請求項１）。
【００１２】
前記複数状の環状ビード（Ｂａ１、Ｂａ２、Ｂａ３）は、通気孔（５５）に最も近い位置のビード（Ｂａ１）の高さ（ｈ１）が最高で、通気穴からビードが遠ざかるに従ってビード高さが減じられるように形成されている（請求項２）。
【００１３】
前記表裏両面に形成されたビード（Ｂａ１、Ｂａ２、Ｂａ３）形状は積層中心に対して（厚み方向に対して）対称形であることが好ましい（請求項３）。
【００１４】
積層式金属板ガスケット（５）は、前記シール部材（５０Ａ）を複数個（４個）連結部材（５７）で連結している（請求項４）。
【００１５】
そのように構成された本発明の複層式金属板ガスケット（５）によれば、通気孔（５５）に最も近い内側のビード部（１番目のビード部Ｂａ１）から外側のビード部に移るに従ってビード高さが低くなるように構成されているため、当初、通気孔（５５）に最も近いビード部（１番目のビード部Ｂａ１）が例えばシリンダヘッド（１）側とエキゾーストマニフォールド（４）側の双方に隙間無く当接し排気ガスをシールしている。繰返し熱負荷を受ける（繰返し熱負荷によって膨張・収縮が行われる）とともに、エンジン回転による振動も作用して、ヘタリを生じても、２番目のビード部（Ｂａ２）が１番目のビード部を保管するようにリンダヘッド側とエキゾースト側の双方に隙間無く当接する。
そのようにして順次外側のビード部にシール箇所が移動するので、シール機能が損なわれることは無い。
したがって、長寿命のガスケット（５）が得られる。
長寿命のガスケット（５）が得られることにより、ガスケット交換の周期が延び、メンテナンスフリーが促進する。
また一旦ビード（Ｂａ１、Ｂａ２、Ｂａ３）形状を金型で作成しプレス成形することで廉価に当該ガスケットを製造出来る。
更に表裏両面に形成されたビード（Ｂａ１、Ｂａ２、Ｂａ３）形状は積層中心に対して（厚み方向に対して）対称形であるため金型製作を容易なものとする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
先ず、第１実施例であるビード形状が半円弧状の例を図１〜図５を参照して説明する。
図１において、ガスケットアッセンブリ（複層式金属板ガスケット）５Ａは、対応するエンジンが従来技術の説明（図９〜図１２）と同様の４シリンダを有しており（図９参照）、シリンダヘッド１の各ポート（４箇所）２に当接する４つのシール部材５０Ａと、そのシール部材５０Ａを連結する３本の連結部材５７から構成されている。
【００１８】
図２は図１のシール部材５０Ａを１個分描いたもので、図３は図２のＸ−Ｘ断面図である。
シール部材５０Ａには排気ガスが通過する通気孔５５が形成され、その通気孔５５を挟むようにして２箇所にスタッドボルトの挿通孔５６が形成されている。
シール部材５０Ａは図２及び図３に示すように前記通気孔５５を包囲する環状のビードが３条（Ｂａ１、Ｂａ２、Ｂａ３）形成された表裏２枚の鋼製薄板の表皮部材５１Ａ、５３Ａによってアルミメッキ処理された薄板鋼板の中間層５２Ａをラミネート（積層）した構造である。
【００１９】
前記３条のビード（Ｂａ１、Ｂａ２、Ｂａ３）の高さ（ｈ１、ｈ２、ｈ３）は通気孔５５に最も近い内側のビードＢａ１の高さｈ１が最高で、外側に向かうに従ってその高さは減少している。
即ち、ｈ１＞ｈ２＞ｈ３の関係である。
【００２０】
ここで、ビード形状は金型によってプレス成形され、表裏両面５１Ａ、５３Ａに形成されたビード形状は積層中心に対して対称形である。
【００２１】
次に図４及び図５を参照して複層式金属板ガスケットの経時変化について説明する。
図４はシリンダヘッド１の排気ポート２とエキゾーストマニフォールド４の間に当該ガスケット５Ａを介装した（エンジン組立の）初期状態を示している。
初期状態においては３条のビード（Ｂａ１、Ｂａ２、Ｂａ３）の何れのビードにもヘタリを生じていないので内側のビードＢａ１の頂部のみがビード全周に亙ってシリンダヘッド１側とエキゾーストマニフォールド４側に隙間無く当接してガス漏洩の無いように完全にシールを行っている。
図４中、白抜きの矢印は排気ガスの流れ方向を示している。
【００２２】
図５はエンジンを相当時間稼動させた状態を示している。
内側のビードＢａ１はエンジン可動・停止による熱膨張・収縮を繰り返し、エンジン振動によってスタッドボルト３の締結力の変動も加わり、ヘタリが生じ、やがてそのヘタリが進行してその高さｈ１が２番目のビードＢａ２の高さｈ２に等しくなった状態を示している。
【００２３】
そのように構成された本実施形態の複層式金属板ガスケット５Ａによれば、通気孔５５に最も近い内側のビード部Ｂａ１から外側Ｂａ３のビード部に移るに従ってビード高さが低くなる（ｈ１＞ｈ２＞ｈ３）ように構成されているため、内側のビードにヘタリが生じても、次のビード部が内側のビード部を保管するようにリンダヘッド１側とエキゾースト４側の双方に隙間無く当接する。
そのようにして順次外側のビード部にシール箇所が移動するので、シール機能が損なわれることは無く、ガス漏れを防止出来る。
【００２４】
また、ガス漏れを防止出来ることによってガスケットの長寿命化が図られる。
そして長寿命のガスケットが得られることにより、ガスケット交換の周期が延び、メンテナンスフリーが促進する。
【００２５】
また、ビード形状を金型で作成しプレス成形しているので廉価にガスケットを製造出来る。
さらに表裏両面に形成されたビード形状は積層中心に対して対象形であるため金型製作を容易なものとしている。
【００２６】
次に図６〜図８を参照してその他の実施例について説明する。
【００２７】
図６の実施例は、ビード断面形状を台形とし、図７はビード断面形状を三角突起とし、図８はビード断面形状を頂部に平面部を有する楕円とした実施例である。
図６〜図８の実施例は、何れも３条のビードを有し、その３状のビードは図１〜図５の第１実施例と同様、内側から外側に向かって順次ビードの高さを減じるように形成されている。
その他、シールのメカニズム、経時変化、及び作用効果に関しても実質的には図１〜図５の第１実施例と同様である。
【００２８】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付言する。
例えば、実施形態における図示の例では、１箇所の排気ポート当り取付用のスタッドは２本としているが３本以上であってもよい。
また、図示の例では中間層を１層としているが２層以上であっても良い。
適用箇所として図示の例ではエキゾーストマニフォールドとシリンダヘッド間としているが、例えばエキゾーストパイプ同士の接続部に用いても良い。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に列挙する。
（１）通気孔に最も近い内側のビード部から外側のビード部に移るに従ってビード高さが低くなるように構成されているため、内側のビードにヘタリが生じても、次のビード部が内側のビード部を補完するようにリンダヘッド側とエキゾースト側の双方に隙間無く当接する。
そのようにして順次外側のビード部にシール箇所が移動するので、シール機能が損なわれることは無く、ガス漏れを防止出来る。
（２）ガスケットの長寿命化が図られる。
（３）長寿命のガスケットが得られることにより、ガスケット交換の周期が延び、メンテナンスフリーが促進する。
（４）ビード形状を金型で作成しプレス成形することで廉価にガスケットを製造出来る。
（５）表裏両面に形成されたビード形状は積層中心に対して対称形であるため金型製作を容易なものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の複層式金属ガスケットの全体構成を示す平面図。
【図２】本発明の実施形態の複層式金属ガスケットの１箇所のシール部材を示す平面図。
【図３】図２のＸ−Ｘ断面図。
【図４】本発明の実施形態の経時変化を説明する断面図で所期状態を示す図。
【図５】本発明の実施形態の経時変化を説明する断面図で内側のビードにヘタリを生じた状態を示す図。
【図６】本発明の実施形態のその他の実施例でビード断面が台形の場合を示した図。
【図７】本発明の実施形態のその他の実施例でビード断面が三角形の場合を示した図。
【図８】本発明の実施形態のその他の実施例でビード断面が楕円の場合を示した図。
【図９】従来技術におけるエキゾースト系の組立要領を示した立体図。
【図１０】従来技術による複層式金属ガスケットの全体構成を示す平面図。
【図１１】従来技術による複層式金属ガスケットの１箇所のシール部材を示す平面図。
【図１２】ず１１のＸ−Ｘ断面図。
【符号の説明】
１・・・シリンダヘッド
２・・・排気ポート
３・・・スタッドボルト
４・・・排気マニフォルド
５Ａ・・・複層式金属ガスケット
５０Ａ・・・シール部材
５１Ａ・・・表皮部材
５２Ａ・・・中間層
５３Ａ・・・表皮部材
５５・・・通気孔
５６・・・挿通孔
５７・・・連結部材

Claims

３層以上の薄板金属片を積層したシール部材で構成され、そのシール部材には通気孔とその通気孔を挟んだ位置に取付け穴が形成され、３層以上の薄板金属片の内、表裏両面の２層には前記通気孔の近傍に通気孔を包囲するように複数状の環状ビードが形成され、同一ビードの断面形状は環状の全周に亙って均一であることを特徴とする複層式金属板ガスケット。
前記複数状の環状ビードは、通気孔に最も近い位置のビードの高さが最高で、通気穴からビードが遠ざかるに従ってビード高さが減じられるように形成された請求項１の複層式金属板ガスケット。
前記表裏両面に形成されたビード形状は積層中心に対して対象形である請求項１、２の内の何れかである複層式金属板ガスケット。
前記シール部材を複数個連結部材で連結した請求項１〜３何れか１項の複層式金属板ガスケット。