JP2008202625A - 積層型ガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】積層型ガスケットにおいて、各穴のシール性能の向上と、この積層型ガスケットを挟持する部材の変形を低減することができる積層型ガスケットを提供する。
【解決手段】第１金属基板１０の第１シール対象穴２の周縁部に形成した折り返し部１２内に、内周側平坦部２１を挿入して第２金属基板２０を配置し、この内周側平坦部２１の外周側に第１ハーフビード２２を設け、更に、第２金属基板２０と第１金属基板１０との間に、第１フルビード３１を有するビード板３０を積層すると共に、第２金属基板２０の外周側平坦部２３とビード板３０の外周側平坦部３２との間に中間板４０を積層し、第１金属基板１０と、第２金属基板２０の外周側平坦部２３と、ビード板３０の外周側平坦部３と、中間板４０とに、第２シール対象穴３を設け、ビード板３０を第１シール対象穴２と第２シール対象穴３とを囲むように形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持してシールを行うシリンダヘッドガスケットや排気マニホールドと排気管の間に挟持してシールを行う排気マニホールドガスケット等の積層型ガスケットに関する。

自動車のエンジンにおいては、シリンダヘッドとシリンダブロック（シリンダボディ）等のエンジン部材の間に挟まれた状態で、ヘッドボルトにより締結され、燃焼ガス、オイル、冷却水等の流体をシールするシリンダヘッドガスケットや排気マニホールドと排気管の間に挟まれた状態で、燃焼ガスをシールする排気マニホールドガスケット等の積層型ガスケットが使用されている。

一方、積層型ガスケットには、シリンダボア用穴等の主となるシール対象穴以外に、この積層型ガスケットをエンジン部材に取り付けるためのボルト穴等の副となるシール対象穴がある。従来技術においては、エンジン部材が鋳鉄製であったためにシール対象穴の変形を問題とすることなく締結力を大きくすることができ、また、エンジンの燃焼ガスの圧力も比較的低く、要求されるシール性能が低かったため、ボルト穴の周囲におけるシール性能にも特に問題を生じていなかった。

しかしながら、エンジンの軽量化と高出力化により、最近では、エンジン部材がアルミニウム合金製となり、剛性が小さくなると共に圧痕が生じ易くなってきている。そのため、高いシール性能が要求されるが締結力を大きくすることが難しく、その上、ガスケット当接面に不均等な力を加えるとエンジン部材側のシリンダボア等のシール対象穴が変形するという問題がある。

この積層型ガスケットの中に、図６及び図７に示すように、第１の金属基板１０において、主となるシール対象穴２の周縁部に折り返し部１２を設けて、その内部に主となるシール対象穴２用のフルビード３１を持つビード板３０Ｘを配置した積層型ガスケット１Ｘがある。このビード板３０Ｘを内包する積層型ガスケット１Ｘにおいては、このビード板３０Ｘは主となるシール対象穴２の周辺のみに配置されるため、図６に示すように、主となるシール対象穴２の周辺部のみの円環状に形成される。なお、この円環状のビード板を有し、更に、第１の金属基板に、このビード板のビードを囲むフルビードを設けたシリンダヘッドガスケットが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このような積層型ガスケット１Ｘでは、締結ボルトの締め付けによりボルト穴３近傍に大きな押圧力を加えることにより、副となるシール対象穴であるボルト穴３のシール性能も十分に確保できたが、最近のアルミニウム合金製のエンジンでは、エンジン部材の剛性の低下により大きなボルト締結力を用いることができないので、ボルト穴３周りのシール性能の確保が難しいという問題がある。その上、ボルト穴３周辺の金属構成板の枚数よりもシール対象穴２側の金属構成板の枚数が多いので、ボルト穴３周辺よりもシール対象穴２側のシール面圧が大きくなり、シール対象穴２の変形が生じ易いという問題もある。
特開２００３−１３９２４７号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、エンジンに使用されるシリンダヘッドガスケットやマニホールドガスケット等の積層型ガスケットにおいて、シール対象となる各穴のシール性能の向上と、シリンダボア変形等の、この積層型ガスケットを挟持する部材の変形を低減することができる積層型ガスケットを提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る積層型ガスケットは、第１金属基板を第１シール対象穴の周縁部に折り返し部を形成すると共に、該折り返し部内に、第２金属基板の内周側平坦部を挿入して該第２金属基板を配置し、該第２金属基板において、前記内周側平坦部の外周側に、外周側平坦部が板厚方向に関して前記折り返し部側に配置される第１ハーフビードを形成し、更に、前記折り返し部内で、前記第２金属基板の前記内周側平坦部と前記第１金属基板との間に、第１シール対象穴用の前記第１金属基板側に凸となる第１フルビードを有するビード板を積層すると共に、前記第２金属基板の前記外周側平坦部と前記ビード板の前記第１フルビードより外周側の外周側平坦部との間に中間板を積層した積層型ガスケットにおいて、前記第１金属基板と、前記第２金属基板の前記外周側平坦部と、前記ビード板の前記外周側平坦部と、前記中間板とに、第２シール対象穴を設けると共に、前記ビード板を前記第１シール対象穴と第２シール対象穴とを囲むように形成する。

また、上記の積層型ガスケットで、前記第１フルビードの位置における各金属構成板の板厚の合計と、前記第２シール対象穴の周縁部周辺における各金属構成板の板厚の合計とを一致させて構成する。また、上記の積層型ガスケットで、前記ビード板に、前記第２シール対象穴を囲む第２フルビード又は第２ハーフビードを設けて構成する。

本発明の積層型ガスケットによれば、第１シール対象穴と第２シール対象穴の周辺とでは、金属構成板の積層した板厚が略同じになるか一致するので、第２シール対象穴のシール性能を向上させることができ、また、大きな押圧力が作用した時であっても、第１シール対象穴と第２シール対象穴の各周辺に発生するシール面圧の不均等度合を抑制できて、この積層型ガスケットを挟持している部材側のシール対象穴近傍の変形を防止することができる。

次に、図面を参照して本発明に係る積層型ガスケットの実施の形態について、排気マニホールドガスケットを例にして説明する。なお、図１〜図８は、模式的な説明図であり、構成をより理解し易いように、シール対象穴の大きさ、ボルト穴の大きさ、ビードの大きさ、形等の寸法を実際のものとは異ならせて、誇張して示している。また、ここでは排気マニホールドガスケットを例に説明するが、本発明は、シリンダヘッドガスケット等の他の積層型ガスケットにも適用できる。

図１及び図２に示すように、本発明に係る第１の実施の形態の積層型ガスケット１は、多気筒エンジンの排気マニホールドと排気管の間に挟持される積層型ガスケットであって、高温・高圧の燃焼ガスをシールする。この積層型ガスケット１は、第１金属基板１０、第２金属基板２０、ビード板３０、中間板４０等の各金属構成板を有して構成される。

これらの金属構成板１０，２０，４０は、排気マニホールドや排気管等のエンジン部材の形状に合わせて製造され、更に、第１シール対象穴２、締結ボルト用のボルト穴（第２シール対象穴）３等が形成される。一方、ビード板３０は、図１に示すように、連続的に第１シール対象穴２とボルト穴３の両方を囲むように形成される。

この第１及び第２金属基板１０、２０、ビード板３０、中間板４０は、軟鋼板、ステンレス焼鈍材（アニール材）、ステンレス調質材（バネ鋼板）等で形成される。特に第１金属基板（第１表面板）１０には耐熱性や耐腐食性に優れた材料であるアニール材を使用し、また、ビード板３０には弾力性に優れた材料であるバネ材を使用する。

そして、図２に示すように、この第１金属基板１０において、燃焼ガスが通過する第１シール対象穴２の周縁部に折り返して曲がり部１１と折り返し部（フランジ部）１２を形成する。それと共に、この折り返し部１２内に、第２金属基板２０の内周側平坦部２１を挿入して第２金属基板２０を配置する。この第２金属基板２０では、内周側平坦部２１の外周側に、外周側に行くに伴い折り返し部１２側に開く第１ハーフビード２２を設けて、この第１ハーフビード２２より外周側の外周側平坦部２３を面厚方向に関して折り返し部側１２に配置する。

更に、折り返し部１２内で、第２金属基板２０と第１金属基板１０との間に、第１シール対象穴２用の第１金属基板１０側に凸となる第１フルビード３１を有するビード板３０を積層する。それと共に、第２金属基板２０の外周側平坦部２３と、ビード板３０の第１フルビード３１より外周側の外周側平坦部３２との間に中間板４０を積層する。そして、第１金属基板１０と、第２金属基板２０の外周側平坦部２３と、ビード板３０の外周側平坦部３０と、中間板４０とに、第２シール対象穴３を設ける。つまり、第２シール対象穴３の周辺部においては、第１金属基板１０と、ビード板３０の外周側平坦部３０と、中間板４０と、第２金属基板２０の外周側平坦部２３とが順に積層される。

これらの構成によれば、折り返し部１２により、燃焼ガスが第２金属基板２０やビード板３０に接触するのを防止できるので、第１金属基板１０には耐熱性や耐腐食性に優れた材料を使用する必要があるが、第２金属基板２０やビード板には弾力性に優れた材料を使用することができる。そのため、それぞれの材料の特性を活かした組み合わせでガスケット１を構成できる。従って、この構成により、シール性、耐熱性、耐腐食性、耐久性等の各種性能に優れたガスケットとすることができる。

また、第２金属基板２０に第１ハーフビード２２を設けたため、第１ハーフビード２２の内周側平坦部２１を折り返し部１２の内側に収め易くなり、容易に、折り返し部１２内に第２金属基板２０の一部２１を挿入できる。そのため、折り返し部１２の弾力性の向上と挿入部２１のストッパ機能による亀裂発生防止を図ることができる。

そして、図１に示すように、ビード板３０を第２シール対象穴であるボルト穴３の周囲まで延長して形成した積層型ガスケット１においては、図２に示すように、第１シール対象穴２と第２シール対象穴３の周辺とでは、金属構成板の積層した板厚が略同じか一致する。そのため、第２シール対象穴３のシール性能を向上させることができる。また、大きな押圧力が作用した時であっても、第１シール対象穴２と第２シール対象穴３の各周辺に発生するシール面圧の不均等度合を抑制でき、この積層型ガスケット１を挟持している部材側のシール対象穴近傍の変形を防止することができる。

次に第２の実施の形態について説明する。図３及び図４に示すように、この第２の実施の形態の積層型ガスケット１Ａでは、第１の実施の形態の積層型ガスケット１の構成に加えて、第２シール対象穴であるボルト穴３の周囲に第２フルビード３３が設けられる。これ以外は、第１の第１の実施の形態の積層型ガスケット１の構成と同じである。

この構成によれば、第１の実施の形態の上記の作用効果に加えて、第２フルビード３３により、ボルト穴３周りのシール性能が向上するという作用効果を得ることができる。この構成は、積層型ガスケットがシリンダヘッドガスケット等であって、第２シール対象穴３が水穴等のシール性が必要な場合に特に有効である。

なお、第２シール対象穴３において、高いシール面圧が必要でない場合には第２フルビード３３の代りに図５及び図６に示すように第２ハーフビード３４で形成してもよい。

本発明に係る第１の実施の形態の積層型ガスケットの構成を示すビード板の平面図である。 本発明に係る第１の実施の形態の積層型ガスケットの図１のＡ−Ａ部分の断面図である。 本発明に係る第２の実施の形態の積層型ガスケットの構成を示すビード板の平面図である。 本発明に係る第２の実施の形態の積層型ガスケットの図３のＡ−Ａ部分の断面図である。 本発明に係る第２の実施の形態の積層型ガスケットの別の構成を示すビード板の平面図である。 本発明に係る第２の実施の形態の積層型ガスケットの図５のＡ−Ａ部分の断面図である。 参考としての積層型ガスケットの構成を示すビード板の平面図である。 参考としての積層型ガスケットを示す、図７のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ 排気マニホールドガスケット（積層型ガスケット）
２ 第１シール対象穴
３ ボルト穴（第２シール対象穴）
１０ 第１金属基板
１２ 折り返し部（フランジ部）
２０ 第２金属基板
２１ 第２金属基板の内周側平坦部
２２ 第１ハーフビード
２３ 第２金属基板の外周側平坦部
３０、３０Ａ、３０Ｂ ビード板
３１ 第１フルビード
３３ 第２フルビード
３４ 第２ハーフビード
４０ 中間板

Claims (3)

1. 第１金属基板を第１シール対象穴の周縁部に折り返し部を形成すると共に、該折り返し部内に、第２金属基板の内周側平坦部を挿入して該第２金属基板を配置し、該第２金属基板において、前記内周側平坦部の外周側に、外周側平坦部が板厚方向に関して前記折り返し部側に配置される第１ハーフビードを形成し、
   更に、前記折り返し部内で、前記第２金属基板の前記内周側平坦部と前記第１金属基板との間に、第１シール対象穴用の前記第１金属基板側に凸となる第１フルビードを有するビード板を積層すると共に、前記第２金属基板の前記外周側平坦部と前記ビード板の前記第１フルビードより外周側の外周側平坦部との間に中間板を積層した積層型ガスケットにおいて、
   前記第１金属基板と、前記第２金属基板の前記外周側平坦部と、前記ビード板の前記外周側平坦部と、前記中間板とに、第２シール対象穴を設けると共に、前記ビード板を前記第１シール対象穴と第２シール対象穴とを囲むように形成したことを特徴とする積層型ガスケット。
2. 前記第１フルビードの位置における各金属構成板の板厚の合計と、前記第２シール対象穴の周縁部周辺における各金属構成板の板厚の合計とを一致させたことを特徴とする請求項１記載の積層型ガスケット。
3. 前記ビード板に、前記第２シール対象穴を囲む第２フルビード又は第２ハーフビードを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の積層型ガスケット。

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