JP2013213551A

JP2013213551A - 金属ガスケット

Info

Publication number: JP2013213551A
Application number: JP2012084655A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyasu Nakajima; 光康中嶋
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2012-04-03
Filing date: 2012-04-03
Publication date: 2013-10-17

Abstract

【課題】金属ガスケットの装着時、ビード構造が厚み方向に圧縮されたときにビード構造に発生する応力を低減させることができ、もって金属板に亀裂が発生するのを抑制する。
【解決手段】シールのためのビード構造を備える金属板を有する金属ガスケットであって、ビード構造は、装着時にハウジングまたは併設のガスケットに接触する接触部位がビード幅方向に複数個所に亙って設定される金属ガスケットにおいて、複数の接触部位のうちもっともビード幅方向の端部に位置する接触部位のみに、ダイヤモンドライクカーボン処理またはプラズマ処理などの高エネルギー処理が施されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、シール技術に係る金属ガスケットに関する。

エンジンヘッド／ブロック間に使用されるシリンダヘッドガスケット、またはエンジンヘッド／エキゾーストマニホールド間に使用されるエキマニガスケットとして従来から、シールのためのビード構造を備える金属板を有する金属ガスケットが使用されているが、この種の金属ガスケットでは、繰り返し荷重変化（変動応力）による疲労破壊が問題となる。

その対策として、下記特許文献１のように金属板の金属組成を改善する方法があるが、この方法によると金属板が特殊材となるため、原料コストが高価となる不都合がある。また、下記特許文献２のようにビード変位を制御することにより発生する応力を低減する方法があるが、この方法によるとビードの圧縮率が低下するため復元量が小さくなり、またストッパー部材が必要となるため部品コストが高価となる不都合がある。

特開２０１１−１６２８２５号公報特開２０１０−３８２９９号公報

また、上記エンジンヘッド／ブロック間に使用されるシリンダヘッドガスケットとして従来、図５（Ａ）（Ｂ）に示す金属ガスケット１１が知られており、この金属ガスケット１１は、金属板１２を有し、金属板１２の平面上ボア部１３の周りにフルビードよりなるビード構造１４が設けられるとともに、金属板１２の厚み方向両面にそれぞれ全面に亙って所定のゴムまたは樹脂よりなる弾性シール材１５が被着（プレコーティング）されている。

この金属ガスケット１１は、エンジンヘッド２１／ブロック２２間に装着されると図５（Ｃ）に示すようになり、このときボア部１３間部位におけるビード構造１４には、エンジンヘッド２１またはブロック２２に接触する接触部位１４Ａ〜１４Ｅがビード幅方向の５箇所に亙って設定される。５箇所の内訳は、幅方向中央の山部の上面頂部に設定される接触部位１４Ａ、その左右両側の谷部の下面底部に設定される接触部位１４Ｂ，１４Ｃ、および幅方向両端部の上面先端部に設定される接触部位１４Ｄ，１４Ｅよりなる。

ここで、符号１４Ｄの接触部位とその隣りの符号１４Ｂの接触部位に着目すると、接触部位１４Ｄの表面には弾性シール材１５が被着されているので、弾性シール材１５とエンジンヘッド２１の摩擦によって、接触部位１４Ｄはビード構造１４が平坦となる向き（図における矢印Ｅの向き）に変位しにくい（エンジンヘッド２１に対し滑りにくい）。したがって、隣りの接触部位１４Ｂに発生する応力が極端に高くなり、これを原因として金属板１２に亀裂が発生することが懸念される。

これを抑制するには、接触部位１４Ｄの表面から弾性シール材１５を省略して金属板１２をエンジンヘッド２１に直接接触させることが考えられるが、金属板１２の材質がステンレスであるとともにエンジンヘッド２１の材質がアルミである場合には、両者の性質からして凝着現象が発生することがあり、接触部位１４Ｄはビード構造１３が平坦となる向き（図における矢印Ｅの向き）に変位できなくなる。したがってこの場合にも、隣りの接触部位１４Ｂに発生する応力が極端に高くなり、これを原因として金属板１２に亀裂が発生することが懸念される（したがってこの場合、当該方法は対策となり得ない）。

また、上記エンジンヘッド／エキゾーストマニホールド間に使用されるエキマニガスケットとして、図６（Ａ）に示す金属ガスケット１１が知られており、この金属ガスケット１１は、金属板１２を有し、金属板１２にハーフビードよりなるビード構造１４が設けられている。尚、この金属ガスケット１１は金属板１２のみよりなり、金属板１２の表面に弾性シール材は被着されていない。

この金属ガスケット１１は、エンジンヘッド２１／エキゾーストマニホールド２３間に装着されると図６（Ｂ）に示すようになり、このときビード構造１４には、エンジンヘッド２１またはエキゾーストマニホールド２３に接触する接触部位１４Ａ〜１４Ｄがビード幅方向の４箇所に亙って設定される。

したがって、符号１４Ｃの接触部位とその隣りの符号１４Ｂの接触部位に着目すると、上記と同様、金属板１２の材質がステンレスであるとともにエンジンヘッド２１の材質がアルミである場合、両者の性質からして凝着現象が発生することがあり、接触部位１４Ｃはビード構造１３が平坦となる向き（図における矢印Ｅの向き）に変位できなくなる。したがってこの場合にも、隣りの接触部位１４Ｂに発生する応力が極端に高くなり、これを原因として金属板１２に亀裂が発生することが懸念される。

本発明は以上の点に鑑みて、金属ガスケットの装着時、ビード構造が厚み方向に圧縮されたときにビード構造に発生する応力を低減させることができ、もって金属板に亀裂が発生するのを抑制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。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による金属ガスケットは、シールのためのビード構造を備える金属板を有する金属ガスケットであって、前記ビード構造は、装着時にハウジングまたは併設のガスケットに接触する接触部位がビード幅方向に複数個所に亙って設定される金属ガスケットにおいて、前記複数の接触部位のうちもっともビード幅方向の端部に位置する接触部位のみに、ダイヤモンドライクカーボン処理またはプラズマ処理などの高エネルギー処理を施したことを特徴とする。

また、本発明の請求項２による金属ガスケットは、上記した請求項１記載の金属ガスケットにおいて、前記高エネルギー処理を施すもっともビード幅方向の端部に位置する接触部位以外の接触部位に弾性シール材を被着したことを特徴とする。

上記構成を備える本発明の金属ガスケットにおいては、ビード構造における複数の接触部位のうちのもっともビード幅方向の端部に位置する接触部位のみにダイヤモンドライクカーボン処理またはプラズマ処理などの高エネルギー処理を施したために、この接触部位における摩擦係数が低下せしめられている。したがって装着時、ビード構造が圧縮されたときにこの接触部位がエンジンヘッドなどの相手材に対し滑りやすく凝着も生じないため、隣りの接触部位に発生する応力を低減することが可能とされる。

尚、上記高エネルギー処理を施す部位をビード構造における複数の接触部位のうちのもっともビード幅方向の端部に位置する接触部位のみとして、「のみ」としたのは、他の接触部位に弾性シール材を被着する余地を残すためであって、このように他の接触部位に弾性シール材を被着することにより、亀裂発生の抑制による耐久性の向上および弾性シール材の被着によるシール性の向上を双方共に実現することが可能とされる。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち本発明においては上記したように、ビード構造における複数の接触部位のうちもっともビード幅方向の端部に位置する接触部位のみにダイヤモンドライクカーボン処理またはプラズマ処理などの高エネルギー処理を施したために、この接触部位における摩擦係数が低下せしめられている。したがって装着時、ビード構造が圧縮されたときにこの接触部位がエンジンヘッドなどの相手材に対し滑りやすく凝着も生じないため、隣りの接触部位に発生する応力を低減することが可能とされ、これにより金属板に亀裂が発生するのを抑制することができる。また、他の接触部位に弾性シール材を被着することにより、亀裂発生の抑制による耐久性の向上および弾性シール材の被着によるシール性の向上を双方共に実現することができる。

本発明の第１実施例に係る金属ガスケットの要部断面図本発明の第２実施例に係る金属ガスケットの要部断面図本発明の第３実施例に係る金属ガスケットの装着状態を示す要部断面図同金属ガスケットの同じく装着状態を示す要部断面図従来例に係る金属ガスケットを示す図であって、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその要部断面図であって（Ａ）におけるＤ−Ｄ線拡大断面図、（Ｃ）は装着状態を示す要部断面図他の従来例に係る金属ガスケットを示す図であって、（Ａ）はその要部断面図、（Ｂ）は装着状態を示す要部断面図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）本発明は、ビード構造の応力を低減したガスケットに関する。
（２）金属板（ステンレス、ＳＰＣＣ、アルミ等）を基材としたゴムアフターコートガスケットにおいて、相手面と接触する部分にダイヤモンドライクカーボン、プラズマ処理などの高エネルギー処理を行なうことを特徴とするガスケット。
（３）金属ガスケットの全面または相手面と接触する部分にダイヤモンドライクカーボン、プラズマ処理などの高エネルギー処理を行なうことを特徴とするガスケット。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第１実施例・・・
当該第１実施例は、上記図５の従来例に対応して、エンジンヘッド／ブロック間に使用されるシリンダヘッドガスケットに係り、図１に示すように当該実施例に係る金属ガスケット１１は、所定の厚み寸法を備える金属基板としての金属板１２を有し、この金属板１２の平面上ボア部（燃焼室用空間）１３の周りにフルビードよりなるビード構造１４が設けられている。

この金属ガスケット１１がエンジンヘッド／ブロック間に装着されると、ボア部１３間部位におけるビード構造１４には、エンジンヘッドまたはブロックに接触する接触部位１４Ａ〜１４Ｅがビード幅方向の５箇所に亙って設定される。５箇所の内訳は、幅方向中央の山部の上面頂部に設定される接触部位１４Ａ、その左右両側の谷部の下面底部に設定される接触部位１４Ｂ，１４Ｃ、および幅方向両端部の上面先端部に設定される接触部位１４Ｄ，１４Ｅよりなる。

そして、当該実施例では、上記５箇所に亙る接触部位１４Ａ〜１４Ｅのうちのもっともビード幅方向の端部に位置する接触部位１４Ｄ，１４Ｅのみに、ダイヤモンドライクカーボン処理またはプラズマ処理などよりなる高エネルギー処理１６が施されている（高エネルギー処理部が設けられている）。

また、上記高エネルギー処理を施すもっともビード幅方向の端部に位置する接触部位１４Ｄ，１４Ｅ以外の接触部位１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃにそれぞれ、所定のゴムまたは樹脂よりなる弾性シール材１５が被着（アフターコーティング）されている。

上記構成の金属ガスケット１１においては、ビード構造１４における５箇所の接触部位１４Ａ〜１４Ｅのうちのもっともビード幅方向の端部に位置する接触部位１４Ｄ，１４Ｅのみにダイヤモンドライクカーボン処理またはプラズマ処理などよりなる高エネルギー処理１６が施されているために、この接触部位１４Ｄ，１４Ｅにおける摩擦係数が低下せしめられている。したがって装着時、ビード構造１４が圧縮されたときにこの接触部位１４Ｄ，１４Ｅがエンジンヘッドなどの相手材に対し滑りやすいため、隣りの接触部位１４Ｂ，１４Ｃに発生する応力を低減することが可能とされ、これにより金属板１２に亀裂が発生するのを抑制することができる。また、５箇所のうちの他の接触部位１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃに弾性シール材１５が被着されているために、当該金属ガスケット１１はそのシール性が向上せしめられている。したがって、亀裂発生の抑制による耐久性の向上および弾性シール材１５の被着によるシール性の向上を双方共に実現することが可能とされている。金属板１２の材質はステンレス、エンジンヘッド２１の材質はアルミであっても良く、材質がこれらの場合には、上記高エネルギー処理１６によって、凝着現象が発生するのを抑制することができる。

第２実施例・・・
当該第２実施例は、上記図６の従来例に対応して、エンジンヘッド／エキゾーストマニホールド間に使用されるエキマニガスケットに係り、図２に示すように当該実施例に係る金属ガスケット１１は、所定の厚み寸法を備える金属基板としての金属板１２を有し、この金属板１２にハーフビードよりなるビード構造１４が設けられている。

この金属ガスケット１１がエンジンヘッド／エキゾーストマニホールド間に装着されると、ビード構造１４には、エンジンヘッドまたはエキゾーストマニホールドに接触する接触部位１４Ａ〜１４Ｄがビード幅方向の４箇所に亙って設定される。４箇所の内訳は、幅方向中央の斜面部の上面頂部に設定される接触部位１４Ａ、幅方向中央の斜面部の下面底部に設定される接触部位１４Ｂ、幅方向一方の端部の下側平面部の上面先端部に設定される接触部位１４Ｃ、および幅方向他方の端部の上側平面部の下面先端部に設定される接触部位１４Ｄよりなる。

そして、当該実施例では、上記４箇所に亙る接触部位１４Ａ〜１４Ｄのうちのもっともビード幅方向の端部に位置する接触部位１４Ｃ，１４Ｄのみに、ダイヤモンドライクカーボン処理またはプラズマ処理などよりなる高エネルギー処理１６が施されている（高エネルギー処理部が設けられている）。

尚、この金属ガスケット１１は金属板１２のみよりなり、金属板１２の表面に弾性シール材は被着されていない。

上記構成の金属ガスケット１１においては、ビード構造１４における４箇所の接触部位１４Ａ〜１４Ｄのうちのもっともビード幅方向の端部に位置する接触部位１４Ｃ，１４Ｄのみにダイヤモンドライクカーボン処理またはプラズマ処理などよりなる高エネルギー処理１６が施されているために、この接触部位１４Ｃ，１４Ｄにおける摩擦係数が低下せしめられている。したがって装着時、ビード構造１４が圧縮されたときにこの接触部位１４Ｃ，１４Ｄがエンジンヘッドなどの相手材に対し滑りやすいため、隣りの接触部位１４Ａ，１４Ｂに発生する応力を低減することが可能とされ、これにより金属板１２に亀裂が発生するのを抑制することが可能とされている。金属板１２の材質はステンレス、エンジンヘッド２１の材質はアルミであっても良く、材質がこれらの場合には、上記高エネルギー処理１６によって、凝着現象が発生するのを抑制することができる。

第３実施例・・・
上記第１および第２実施例は、エンジンヘッド／ブロックまたはエキゾーストマニホールドなどよりなるハウジング間に金属ガスケット１１を１枚装着するものであったが、金属ガスケット１１の使用態様としては、金属ガスケット１１を複数枚積層して装着することもあり、この場合、ビード構造１４は、装着時に上記エンジンヘッドなどのハウジングと、併設される金属ガスケット１１とに接触する。

第３実施例として示す図３では、エンジンヘッド２１／ブロック２２間に金属ガスケット１１が２枚積層して装着されており、図上上側の金属ガスケット１１のボア部１３間部位におけるビード構造１４には、エンジンヘッド２１または併設される金属ガスケット１１に接触する接触部位１４Ａ〜１４Ｅがビード幅方向の５箇所に亙って設定されている。５箇所の内訳は、幅方向中央の山部の上面頂部に設定される接触部位１４Ａ、その左右両側の谷部の下面底部に設定される接触部位１４Ｂ，１４Ｃ、および幅方向両端部の上面先端部に設定される接触部位１４Ｄ，１４Ｅよりなり、このうち３箇所の接触部位１４Ａ，１４Ｄ，１４Ｅがエンジンヘッド２１に接触するとともに２箇所の接触部位１４Ｂ，１４Ｃが、併設される図上下側の金属ガスケット１１に接触しており、上記５箇所に亙る接触部位１４Ａ〜１４Ｅのうちのもっともビード幅方向の端部に位置する接触部位１４Ｄ，１４Ｅのみに、ダイヤモンドライクカーボン処理またはプラズマ処理などよりなる高エネルギー処理１６が施され、その他の接触部位１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを含む上記高エネルギー処理１６を施した部位以外の部位に全面に亙って所定のゴムまたは樹脂よりなる弾性シール材１５が被着されている。

また、この金属ガスケット１１では図５に示すように、そのボア部１３周囲（但しボア部１３間部位を除く）におけるビード構造１４に、エンジンヘッド２１または併設される金属ガスケット１１に接触する接触部位１４Ａ〜１４Ｄがビード幅方向の４箇所に亙って設定されている。４箇所の内訳は、幅方向中央の山部の上面頂部に設定される接触部位１４Ａ、その左右両側の谷部の下面底部に設定される接触部位１４Ｂ，１４Ｃ、および幅方向一方の端部（ボア部１３側端部）の上面先端部に設定される接触部位１４Ｄよりなり、このうち２箇所の接触部位１４Ａ，１４Ｄがエンジンヘッド２１に接触するとともに２箇所の接触部位１４Ｂ，１４Ｃが、併設される図上下側の金属ガスケット１１に接触しており、上記４箇所に亙る接触部位１４Ａ〜１４Ｄのうちのもっともビード幅方向一方の端部に位置する接触部位１４Ｄのみに、ダイヤモンドライクカーボン処理またはプラズマ処理などよりなる高エネルギー処理１６が施され、その他の接触部位１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを含む上記高エネルギー処理１６を施した部位以外の部位に全面に亙って所定のゴムまたは樹脂よりなる弾性シール材１５が被着されている。

また、この金属ガスケット１１では同じく図５に示すように、その外周縁部におけるビード構造１４に、エンジンヘッド２１または併設される金属ガスケット１１に接触する接触部位１４Ｆ〜１４Ｉがビード幅方向の４箇所に亙って設定されている。４箇所の内訳は、幅方向中央の山部の上面頂部に設定される接触部位１４Ｆ、その左右両側の谷部の下面底部に設定される接触部位１４Ｇ，１４Ｈ、および幅方向他方の端部（外部側端部）の上面先端部に設定される接触部位１４Ｉよりなり、このうち２箇所の接触部位１４Ｇ，１４Ｉがエンジンヘッド２１に接触するとともに２箇所の接触部位１４Ｇ，１４Ｈが、併設される図上下側の金属ガスケット１１に接触しており、上記４箇所に亙る接触部位１４Ｆ〜１４Ｉのうちのもっともビード幅方向他方の端部に位置する接触部位１４Ｉのみに、ダイヤモンドライクカーボン処理またはプラズマ処理などよりなる高エネルギー処理１６が施され、その他の接触部位１４Ｆ，１４Ｇ，１４Ｈを含む上記高エネルギー処理１６を施した部位以外の部位に全面に亙って所定のゴムまたは樹脂よりなる弾性シール材１５が被着されている。

尚、図５において、符号２４は冷却水通路、符号２５は組み立てボルトをそれぞれ示している。

１１金属ガスケット
１２金属板
１３ボア部
１４ビード構造
１４Ａ〜１４Ｉ接触部位
１５弾性シール材
１６高エネルギー処理
２１エンジンヘッド
２２エンジンブロック
２３エキゾーストマニホールド
２４冷却水通路
２５組み立てボルト

Claims

シールのためのビード構造を備える金属板を有する金属ガスケットであって、前記ビード構造は、装着時にハウジングまたは併設のガスケットに接触する接触部位がビード幅方向に複数個所に亙って設定される金属ガスケットにおいて、
前記複数の接触部位のうちもっともビード幅方向の端部に位置する接触部位のみに、ダイヤモンドライクカーボン処理またはプラズマ処理などの高エネルギー処理を施したことを特徴とする金属ガスケット。
請求項１記載の金属ガスケットにおいて、
前記高エネルギー処理を施すもっともビード幅方向の端部に位置する接触部位以外の接触部位に弾性シール材を被着したことを特徴とする金属ガスケット。