JP2005106223A - Laminated metallic gasket and gasket substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主としてエンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックの接合部等に介設して使用する積層金属ガスケット、及びこの積層金属ガスケットの構成に好適なガスケット基板に関するものである。 The present invention relates to a laminated metal gasket that is used mainly at a joint portion between a cylinder head and a cylinder block of an engine, and a gasket substrate suitable for the construction of the laminated metal gasket.
例えば、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロック等の被シール部材同士の接合部に介設して使用するガスケットとして、弾性を有するステンレス鋼等の金属板を基材とし、該金属板に燃焼室、冷却用液体の通路孔等の孔部を設けるとともに、必要に応じて該孔部の周囲に面圧を確保するためのビードが形成されてなる所謂金属ガスケットが知られている。 For example, as a gasket to be used by interposing between a sealed member such as an engine cylinder head and a cylinder block, a metal plate such as stainless steel having elasticity is used as a base material. There is known a so-called metal gasket in which a hole such as a liquid passage hole is provided and a bead is formed around the hole as necessary to ensure a surface pressure.
かかる金属ガスケットは、前記基材としての金属板が1層の場合もあるが、通常は、前記金属板の複数を積層構成して使用される。この積層金属ガスケットの場合、被シール部材との対接面となる表裏の外側表面及び金属板同士の層間に、耐熱性のゴムあるいは合成樹脂等のコーティング層よりなるシール被膜層を設けて、被シール部材の接合面の表面粗さを吸収してミクロシールとしての所定のシール機能を果たすとともに、層間のシール機能をも果たすよう構成している(例えば下記の特許文献1)。
Such a metal gasket may have a single metal plate as the substrate, but is usually used by laminating a plurality of the metal plates. In the case of this laminated metal gasket, a seal coating layer made of a coating layer of heat-resistant rubber or synthetic resin is provided between the outer surfaces of the front and back surfaces which are the contact surfaces with the member to be sealed and between the metal plates. The surface roughness of the joint surface of the seal member is absorbed to perform a predetermined seal function as a micro seal and also to perform a seal function between layers (for example,
従来の積層金属ガスケットの外側表面のシール被膜層および層間のシール被膜層の厚みについては、通常、10〜200μm程度の範囲内で略同厚に設定されている。
ところで、エンジンのシリンダヘッドやシリンダブロックは、アルミニウム合金等により形成されており、その接合面(接合用フランジ面等)の表面粗さは金属ガスケットの基材となるステンレス鋼よりなる金属板に比して粗く、そのためシール被膜層の厚みは、前記の表面粗さを吸収できるように比較的厚みを大きく設定することが望まれるが、外側表面のシール被膜層と同様に、層間のシール被膜層の厚みも大きく設定したのでは、積層金属ガスケット全体の厚みが大きくなる。ガスケット全体の厚みが大きくなればなるほど、被シール部材間での熱伝導、つまりシリンダヘッドとシリンダブロックとの間の熱伝導が遮断され、その結果、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間で温度差が発生し、接合面(接合用フランジ面)の歪が増加し、ずれ応力が増加する等の問題が生じるおそれがある。 By the way, the cylinder head and cylinder block of an engine are formed of aluminum alloy or the like, and the surface roughness of the joint surface (joint flange surface, etc.) is in comparison with that of a metal plate made of stainless steel as a base material for a metal gasket. Therefore, it is desirable that the thickness of the seal coating layer is set to be relatively large so that the surface roughness can be absorbed. If the thickness of is also set large, the thickness of the entire laminated metal gasket becomes large. As the overall thickness of the gasket increases, the heat conduction between the sealed members, that is, the heat conduction between the cylinder head and the cylinder block, is cut off. As a result, the temperature difference between the cylinder head and the cylinder block increases. This may cause problems such as increased distortion of the joint surface (joint flange surface) and increased shear stress.
また、層間のシール被膜層の厚みが大きくなると、使用上の締め付けによるへたり(締め付けによる圧縮変形の癖)や締め付け圧の損失によるシール面圧の低下が生じ、シール特性が低下する等の影響もある。 In addition, when the thickness of the seal coating layer between layers increases, the seal surface pressure decreases due to sagging due to tightening during use (compression of deformation due to tightening) or loss of tightening pressure, resulting in a decrease in seal characteristics. There is also.
本発明は、上記に鑑みてなしたものであり、ガスケット全体の厚みを薄く設定できて、被シール部材の接合面の歪やずれ応力の増加を抑制でき、かつミクロシールとしてのシール機能を良好に発揮できる積層金属ガスケットと、これに使用するガスケット基板を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above, the thickness of the entire gasket can be set thin, the increase in distortion and shear stress of the joint surface of the member to be sealed can be suppressed, and the sealing function as a micro seal is good. The present invention provides a laminated metal gasket that can be used in the present invention, and a gasket substrate used for this.
上記の課題を解決するためになした本発明の積層金属ガスケットは、複数枚の金属板が積層されるとともに、被シール部材と対接する表裏の金属板の外側表面、及び金属板同士の層間に、それぞれコーティング層よりなるシール被膜層が設けられてなる積層構造のガスケットにおいて、前記層間のシール被膜層が前記外側表面のシール被膜層より薄肉に形成されてなることを特徴とする。前記シール被膜層としては、かなり厚みの薄い被膜形成が可能なゴムもしくは合成樹脂等のコーティング層が好適に用いられる。 The laminated metal gasket of the present invention made to solve the above-mentioned problems is formed by laminating a plurality of metal plates, and between the outer surfaces of the front and back metal plates in contact with the member to be sealed and between the metal plates. In the gasket having a laminated structure in which a seal coating layer made of a coating layer is provided, the interlayer seal coating layer is formed thinner than the seal coating layer on the outer surface. As the seal coating layer, a coating layer of rubber or synthetic resin that can form a coating with a very thin thickness is preferably used.
この積層金属ガスケットによれば、金属板同士の層間のシール被膜層の厚みを表裏の金属板の外側表面のシール被膜層の厚みより薄肉に形成したことにより、前記表裏の外側表面のシール被膜層の厚みを、従来と同様に被シール部材の接合面の表面粗さを吸収できる程度に比較的厚く設定したものであっても、ガスケット全体の厚みは従来よりも小さくできる。 According to this laminated metal gasket, the thickness of the seal coating layer between the metal plates is formed thinner than the thickness of the seal coating layer on the outer surface of the front and back metal plates, so that the seal coating layer on the outer surface of the front and back surfaces is formed. Even if the thickness of the gasket is set to be relatively thick so that the surface roughness of the joint surface of the member to be sealed can be absorbed as in the conventional case, the thickness of the entire gasket can be made smaller than in the past.
そのため、接合される二つの被シール部材間の熱伝導遮断の程度が小さくなり、両被シール部材間での過度の温度差の発生を抑えることができ、温度差に起因する接合面の歪の増加や、ずれ応力の増加を防止できる。しかも、層間のシール被膜層の厚みが小さいために、締め付けによるへたりも生じず、締め付け圧の損失によるシール面圧の低下やシール特性の低下を防止できる。特に、ステンレス鋼等よりなる金属板は、その表面の仕上げ精度がアルミニウム合金等の前記被シール部材の接合面に比してかなり高く、そのため層間のシール被膜層の厚みを薄く設定しても、層間のシール性を損なうおそれはない。 For this reason, the degree of heat conduction between the two sealed members to be joined is reduced, and an excessive temperature difference between the two sealed members can be suppressed, and distortion of the joint surface caused by the temperature difference can be suppressed. An increase or an increase in shear stress can be prevented. In addition, since the thickness of the interlayer seal coating layer is small, no sagging occurs due to tightening, and it is possible to prevent a decrease in seal surface pressure and a decrease in seal characteristics due to a loss of the tightening pressure. In particular, the metal plate made of stainless steel or the like has a considerably high finishing accuracy of the surface compared to the joining surface of the sealed member such as an aluminum alloy, and therefore, even if the thickness of the seal coating layer between the layers is set thin, There is no risk of impairing the sealing performance between the layers.
前記の積層金属ガスケットとしては、表裏の少なくとも一方の金属板が、その両面に前記外側表面のシール被膜層と前記層間のシール被膜層とを設けてなるものとすることができる。例えば、3層以上の金属板が積層されてなる積層金属ガスケットの場合において、表裏の金属板が、各々その両面に前記外側表面のシール被膜層と前記層間のシール被膜層とを設けたものよりなり、中間の少なくとも1枚の金属板がシール被膜層を有さないものからなるものとすることができる。この場合、中間層にはシール被膜層を有さない金属板をそのまま使用して前記の積層金属ガスケットを構成できることになる。 In the laminated metal gasket, at least one of the front and back metal plates may be provided with a seal coating layer on the outer surface and a seal coating layer between the layers on both sides. For example, in the case of a laminated metal gasket in which three or more layers of metal plates are laminated, the front and back metal plates are respectively provided with the seal coating layer on the outer surface and the seal coating layer between the layers on both sides thereof. Thus, at least one intermediate metal plate can be made of a material having no seal coating layer. In this case, the above-mentioned laminated metal gasket can be constituted by using a metal plate without a seal coating layer as it is as the intermediate layer.
さらに、前記の積層金属ガスケットとして、表裏の少なくとも一方の金属板が、片面にのみ前記外側表面のシール被膜層を設けたものよりなるものとすることもできる。例えば、3層以上の金属板が積層されてなる積層金属ガスケットの場合において、表裏の金属板が、片面にのみ前記外側表面のシール被膜層を設けたものよりなり、中間の少なくとも1枚の金属板がその両面に層間のシール被膜層を設けたものよりなるものとすることができる。これにより、表裏の金属板には片面にのみコーティングを施し、また中間の少なくとも1枚の金属板には両面に同じ厚みのコーティングを施しておけばよいことになる。 Furthermore, as said laminated metal gasket, at least one metal plate of the front and back can also consist of what provided the sealing film layer of the said outer surface only on one side. For example, in the case of a laminated metal gasket in which three or more metal plates are laminated, the front and back metal plates are formed by providing the outer surface seal coating layer only on one side, and at least one metal in the middle The plate can be composed of a double-sided seal coating layer on both sides. As a result, the front and back metal plates only need to be coated on one side, and at least one intermediate metal plate needs to be coated on both sides with the same thickness.
前記の積層金属ガスケットにおいて、前記表裏の外側表面のシール被膜層の厚みは15〜30μm、前記層間のシール被膜層の厚みは15μm以下に設定しておくのが好ましい。 In the laminated metal gasket, it is preferable to set the thickness of the seal coating layer on the outer surfaces of the front and back surfaces to 15 to 30 μm and the thickness of the interlayer seal coating layer to 15 μm or less.
すなわち、前記表裏の外側表面のシール被膜層の厚みが30μmを越えると、1回のコーティングでは均一な厚みが得られず、15μm未満ではアルミニウム合金等よりなる被シール部材の接合面の表面粗さを吸収できず、ミクロシール機能を損なうおそれがある。したがって、これらの効果の点から、より好ましくは20〜25μmの範囲である。 That is, if the thickness of the seal coating layer on the outer surface of the front and back surfaces exceeds 30 μm, a uniform thickness cannot be obtained by one coating, and if it is less than 15 μm, the surface roughness of the joint surface of the member to be sealed made of an aluminum alloy or the like Cannot be absorbed, and the micro-seal function may be impaired. Therefore, from the viewpoint of these effects, the range of 20 to 25 μm is more preferable.
また、前記層間のシール被膜層の厚みが15μmを越えると、ガスケット全体の厚み減少の効果が十分に得られなくなる。特に、金属板がステンレス鋼よりなる場合、その表面の仕上げ精度が被シール部材の接合面に比してかなり高く、例えば表面粗さが1〜2μm程度になるため、この表面粗さを吸収できる程度の範囲で15μm以下とするもので、2〜10μmの範囲に設定しておくのが実施上特に好ましい。もちろん、金属板の材質や表面の仕上げ精度によっては前記範囲外での実施も可能である。 On the other hand, if the thickness of the sealing film layer between the layers exceeds 15 μm, the effect of reducing the thickness of the entire gasket cannot be obtained sufficiently. In particular, when the metal plate is made of stainless steel, the finishing accuracy of the surface is considerably higher than the joining surface of the member to be sealed. For example, the surface roughness is about 1 to 2 μm, so that this surface roughness can be absorbed. In the range of about 15 μm or less, it is particularly preferable in practice to set it in the range of 2 to 10 μm. Of course, implementation outside the above range is also possible depending on the material of the metal plate and the finishing accuracy of the surface.
また、本発明は、前記の積層金属ガスケットの表裏両板の少なくとも一方に使用するガスケット基板として、金属板を基材としてその両面にシール被膜層を設けるとともに、他の金属板と対接する片側面のシール被膜層の厚みを他方側面の厚みより薄肉に形成したものを特徴とする。この場合、前記片側面のシール被膜層の厚みを15μm以下、他面のシール被膜層の厚みが15〜30μmとしておくのが好ましい。 In addition, the present invention provides a gasket substrate used for at least one of the front and back plates of the above-mentioned laminated metal gasket, with a metal plate as a base material and a seal coating layer provided on both sides thereof, and one side surface in contact with another metal plate The thickness of the seal coating layer is made thinner than the thickness of the other side surface. In this case, it is preferable that the thickness of the seal coating layer on one side is 15 μm or less and the thickness of the seal coating layer on the other side is 15 to 30 μm.
このガスケット基板を、積層金属ガスケットにおける表裏の少なくとも一方に、前記シール被膜層の厚みの大きいほうを外側表面にして使用することにより、前記の積層金属ガスケットを容易に構成し製作することができ、その実施が容易になる。 By using this gasket substrate on at least one of the front and back surfaces of the laminated metal gasket with the larger thickness of the seal coating layer as the outer surface, the laminated metal gasket can be easily constructed and manufactured, The implementation becomes easy.
本発明の積層金属ガスケット及びガスケット基板によれば、ガスケット全体の厚みを薄く設定できて、被シール部材の接合面の歪やずれ応力の増加を抑制でき、かつミクロシールとしてのシール機能も良好に保持できる。 According to the laminated metal gasket and gasket substrate of the present invention, the thickness of the entire gasket can be set thin, the increase in distortion and shear stress of the joint surface of the member to be sealed can be suppressed, and the sealing function as a micro seal is also good. Can hold.
次に本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described based on examples shown in the drawings.
図1は本発明の実施例に係るガスケットを例示する略示平面図、図2は図1のA−A線の拡大断面図、図3〜図5はそれぞれ他の実施例を示す一部の拡大断面図である。 1 is a schematic plan view illustrating a gasket according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIGS. 3 to 5 are partial views illustrating other embodiments. It is an expanded sectional view.
図において、1はシリンダヘッドガスケットに使用する本発明に係る積層金属ガスケットであり、燃焼室11や冷却水用孔(図示省略)及び締め付け用のボルト挿通孔12等の孔部を有し、前記各孔部の周囲部には、公知のように締め付け時の面圧を確保するための折り返し部13や段差状や山形状のビード(図示せず)が形成されている。
In the figure, 1 is a laminated metal gasket according to the present invention used for a cylinder head gasket, and has holes such as a
前記積層金属ガスケット1は、図2〜図5に示すように、ステンレス鋼等の弾性を有する金属よりなる複数枚の金属板2,2…が積層されるとともに、接合対象のシリンダヘッドとシリンダブロック等の被シール部材(図示せず)と対接する表裏の外側表面と、前記金属板2、2同士の層間とに、それぞれ耐熱性のゴムもしくは合成樹脂等のコーティング層よりなるシール被膜層3および4が設けられており、特に前記層間のシール被膜層4は、前記シール被膜層3よりも薄肉に形成されている。
As shown in FIGS. 2 to 5, the laminated
前記の積層金属ガスケット1の構成においては、前記の金属板2を基材として、その両側面にそれぞれ前記のゴムもしくは合成樹脂等のコーティング層を設け、片側面のコーティング層を前記外側表面のシール被膜層3とし、また他側面のコーティング層を前記層間のシール被膜層4として前記片側面のシール被膜層3より薄肉に形成した3層構造のガスケット基板5を、ガスケット表裏の少なくとも一方側に用いるのが好ましい。
In the configuration of the laminated
例えば、図2のように、前記の3層構造のガスケット基板5と、金属板2の片面にのみ外側表面のシール被膜層3に相当するコーティング層を設けた2層構造の第2のガスケット基材6との二枚を用い、両ガスケット基材5,6のそれぞれ前記シール被膜層3の側を外側表面にして積層することにより、本発明の金属板2が2層の積層金属ガスケット1を構成できる。
For example, as shown in FIG. 2, the
また、図3の実施例のように、前記の3層構造のガスケット基板5の2枚を用い、その両基板5,5間に、シール被膜層を有さない中間金属板2aを介在させて、前記両ガスケット基板5,5の前記薄肉のシール被膜層4,4の側を該中間金属板2aに対接させるように積層することにより、3層の金属板2よりなる積層金属ガスケット1を構成できる。さらに、図4の実施例のように、前記第1のガスケット基板5と、前記第2のガスケット基板6との間に、金属板2の片面に層間の薄肉のシール被膜層4に相当する薄肉のコーティング層を設けた第3のガスケット基板7とを用いて積層構成することもできる。
Further, as in the embodiment of FIG. 3, two sheets of the
前記のほか、図5の実施例のように、片側面に厚みの大きい外側表面にシール被膜層3を形成した2層構造の第2のガスケット基板6を2枚用い、さらにこれとは別に、金属板2の両面に層間の前記シール被膜層4に相当する薄肉のコーティング層を設けた第4のガスケット基板8を中間層として用い、該ガスケット基板8を前記両ガスケット基板6,6間に介在させて積層することもできる。
In addition to the above, as in the embodiment of FIG. 5, two
このように、前記第1、第2、第3および第4のガスケット基板5、6、7および8、中間金属板2a等を適宜組み合わせて、金属板同士の層間のシール被膜層4を外側表面のシール被膜層3より薄肉になるように積層することにより、種々の積層構造による積層金属ガスケット1の実施が可能になる。製作の容易性やコスト面からは、前記の第1のガスケット基板5を表裏の少なくとも一方に用いるのが好ましい。
As described above, the first, second, third and
上記の各実施例において、金属板2としては、SUS301HやSUS304等のステンレス鋼が好適に使用され、その厚みt2は、通常、0.1〜0.5mmの範囲内で適宜設定される。
In each of the above embodiments, as the
また、前記のゴムもしくは合成樹脂等のコーティング層による外側表面のシール被膜層3、及び層間のシール被膜層4については、耐熱性や耐油性等、復元性や弾性に優れるシリコン系ゴムやフッ素系ゴムあるいは合成樹脂等が好適に用いられる。このゴム等のシール被膜層3、4の厚みt3,t4については、ステンレス鋼等の金属板2が表面の仕上精度がアルミニウム合金等よりなるシリンダーヘッドやシリンダーブロック等の被シール部材の接合面に比して高いため、層間のシール被膜層4は外側表面のシール被膜層3よりもかなり薄くできる。
In addition, the
実施上は、表裏の外側表面のシール被膜層3の厚みt3については15〜30μm、より好ましくは20〜25μmに設定され、また前記層間のシール被膜層4の厚みt4については前記シール被膜層3よりも薄くて15μm以下、より好ましくは2〜10μmの範囲で適宜設定される。
In practice, the thickness t3 of the
上記のように構成される本発明の積層金属ガスケット1によれば、金属板同士の層間のシール被膜層4の厚みt4を、表裏の外側表面のシール被膜層3の厚みt3より薄肉に形成したことにより、表裏の外側表面のシール被膜層3の厚みt3を、従来と同様に被シール部材の接合面の表面粗さを吸収できる程度に比較的厚く設定したものであっても、積層金属ガスケット1の全体の厚みは従来よりも小さくできる。
According to the
そのため、接合される二つの被シール部材間の熱伝導遮断の程度が小さくなり、両被シール部材間での過度の温度差の発生を抑えることができ、温度差に起因する接合面の歪の増加や、ずれ応力の増加を防止できる。しかも、層間のシール被膜層4の厚みが小さいために、締め付けによるへたりも生じず、締め付け圧の損失によるシール面圧の低下やシール特性の低下を防止できる。
For this reason, the degree of heat conduction between the two sealed members to be joined is reduced, and an excessive temperature difference between the two sealed members can be suppressed, and distortion of the joint surface caused by the temperature difference can be suppressed. An increase or an increase in shear stress can be prevented. In addition, since the thickness of the sealing
特に、ステンレス鋼よりなる金属板2の場合は、その表面の仕上精度がアルミニウム合金等の前記被シール部材の接合面に比してかなり高いため、層間のシール被膜層の厚みをごく薄く設定しても、層間のシール性を損なうおそれがなく、本発明を問題なく実施できる。
In particular, in the case of the
本発明のガスケットは、エンジンのシリンダーヘッドとシリンダーブロックの接合部に介設使用するシリンダーヘッドガスケットとして好適に利用できる。 The gasket of the present invention can be suitably used as a cylinder head gasket that is used at a joint between an engine cylinder head and a cylinder block.
1 ガスケット
2 金属板
2a 中間金属板
3 外側表面のシール被膜層
4 層間のシール被膜層
5 第1のガスケット基板
6 第2のガスケット基板
7 第3のガスケット基板
8 第4のガスケット基板
11 燃焼室
12 ボルト挿通孔
13 折り返し部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記層間のシール被膜層が前記外側表面のシール被膜層より薄肉に形成されてなることを特徴とする積層金属ガスケット。 A gasket having a laminated structure in which a plurality of metal plates are laminated, and a seal coating layer made of a coating layer is provided between the outer surfaces of the front and back metal plates that are in contact with the member to be sealed and between the metal plates. In
The laminated metal gasket, wherein the interlayer seal coating layer is formed thinner than the outer surface seal coating layer.
The gasket substrate according to claim 7, wherein the thickness of the seal coating layer on one side is 15 μm or less and the thickness of the seal coating layer on the other side is 15 to 30 μm.
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