JP2021148181A - 積層型ガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】シール性への影響を抑えつつ簡素な構成で締結が可能な積層型ガスケットを実現する。【解決手段】流体の流路となる貫通孔である流路孔が形成された複数の金属板１０，２０，３０が積層されてなる積層型ガスケット１において、複数の金属板１０，２０，３０は、一方向に広がる長孔状の貫通孔２２、積層方向に突出し一方向に沿って並んだ２つ以上の凸部１３，１４、および、積層方向に突出し一方向に沿って並んだ２つ以上の凸部３３，３４、のうちのいずれかが、流路孔から離れた一端部に形成されたものであり、複数の金属板１０，２０，３０のうちの互いに隣接する２枚の金属板１０，２０、および、互いに隣接する２枚の金属板２０，３０のいずれも、その２枚の金属板のうちの一方の金属板２０が有する長孔状の貫通孔２２に、他方の金属板１０，３０が有する２つ以上の凸部１３，１４あるいは３３，３４が嵌合する態様で互いに積層している。【選択図】図７

Description

本発明は、複数の金属板が積層されてなる積層型ガスケットに関する。

複数の金属板が積層されてなる積層型ガスケットが従来から知られている。このような積層型ガスケットは、たとえば、自動車等のエンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの接合部に介設されて、シリンダ内の内圧を確保しつつ、冷却水やエンジンオイル等の流体がシリンダ内に流入するのを防ぐガスケットとして用いられる（たとえば特許文献１〜３参照）。

特開平８−１７８０７３号公報 特開２００７−１４７０３１号公報 特開２００８−１４４７９４号公報

複数の金属板を締結する手段としては、ハトメやリベット等の締結用部品を用いる方法や、プレス加工機によるプレス加工を用いる方法や、溶接機によるスポット溶接を用いる方法がよく知られている。しかしながら、締結用部品を用いる方法では、締結用部品を別途用意することが必要な上に、締結用部品で締結する専用の設備や道具等が必要となることが多くコストがかかる。また、プレス加工を用いる方法では、ガスケットのシール性を担うビードの形状がプレス加工時に歪んでしまいシール性に影響が出るおそれがある。また、スポット溶接を用いる方法では、溶接箇所のまわりにスパッタが生じやすく製品不良の原因となり得る。スパッタを除去することも考えられるが、除去作業が別途必要となり生産性が低下しかねない。特に、溶接箇所が増えると生産性の低下が無視できなくなる。

このように複数の金属板を締結して積層型ガスケットを作製するにあたっては、さらなる工夫が求められる。

上記の事情を鑑み、本発明では、シール性への影響を抑えつつ簡素な構成で締結が可能な積層型ガスケットを実現する。

上述の課題を解決するため、本発明は、以下の積層型ガスケットを提供する。

［１］流体の流路となる貫通孔である流路孔がそれぞれ形成された複数の金属板が、前記流路孔が互いに連通する状態で積層されてなる積層型ガスケットにおいて、
前記複数の金属板のそれぞれは、一方向に広がる長孔状の貫通孔、および、積層方向に突出し前記一方向に沿って並んだ２つ以上の凸部、のうちのいずれかが、前記流路孔から離れた一端部に形成されたものであり、
前記複数の金属板のうちの互いに隣接するいずれの２枚の金属板も、該２枚の金属板のうちの一方の金属板が有する前記長孔状の貫通孔に、他方の金属板が有する２つ以上の凸部が嵌合する態様で互いに積層している積層型ガスケット。

［２］前記複数の金属板のうちの前記長孔状の貫通孔を有する１枚の金属板の両側に積層される２枚の金属板が有する２つ以上の凸部は、前記１枚の金属板が有する同一の前記長孔状の貫通孔に対し、互いに反対側から挿入されて嵌合するものであり、
前記１枚の金属板の両側に積層される前記２枚の金属板のうちの一方の金属板が有する２つ以上の凸部の１つが、前記一方向についての前記長孔状の貫通孔の一方の端部で該長孔状の貫通孔に嵌合し、他方の金属板が有する２つ以上の凸部の１つが、前記一方向についての前記長孔状の貫通孔の他方の端部で該長孔状の貫通孔に嵌合するものである［１］に記載の積層型ガスケット。

［３］前記一方向に垂直な方向についての前記長孔状の貫通孔の幅は、該長孔状の貫通孔に嵌合する２つ以上の凸部の、前記一方向に垂直な方向についての前記凸部の最大径と同程度である［１］又は［２］に記載の積層型ガスケット。

［４］前記他方の金属板が有する前記２つ以上の凸部は、前記他方の金属板から離れるに従って太くなる先太り形状を有するものである［１］〜［３］のいずれかに記載の積層型ガスケット。

本発明の積層型ガスケットでは、互いに隣接する２枚の金属板は、いずれも、一方の金属板が有する長孔状の貫通孔に、他方の金属板が有する２つ以上の凸部が嵌合する態様で互いに積層している。このように長孔状の貫通孔に２つ以上の凸部が嵌合するだけで２枚の金属板が締結されるため、締結に要する構成がきわめて簡素であって作業性がよく、付加的な部品や設備が不要でコストもかからない。また、締結に要する長孔状の貫通孔や２つ以上の凸部は、流路孔から離れた端部に形成されており、ビードが通常形成される流路孔近傍の箇所には形成されていない。このため、２つ以上の凸部や長孔状の貫通孔を形成するにあたって、ビード部の形状を歪めるようなことはなくシール性への影響が抑えられている。特に、２つ以上の凸部の嵌合相手の貫通孔が長孔状であることで、締結部に発生しがちな歪みが逃げやすい構造となっており、この点でもシール性への影響が抑えられている。この結果、本発明では、シール性への影響を抑えつつ簡素な構成で締結が可能な積層型ガスケットが実現している。

第１の金属板、第２の金属板、および第３の金属板を積層してなる本実施形態の積層型ガスケットを表した模式図である。 図１の第１の金属板の平面図である。 図１の第２の金属板の平面図である。 図１の第３の金属板の平面図である。 図２の第１の金属板に形成された凸部を表した側面図である。 図１の凸部を通るＸ方向の直線ＡＡ’を含み図１のＹ方向に垂直な平面での積層型ガスケットの断面図である。 図１の凸部を通るＹ方向の直線ＢＢ’を含み図１のＸ方向に垂直な平面での積層型ガスケットの断面図である。 第１の金属板から離れるに従って太くなる先太り形状を有する凸部を表した側面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。

本実施形態の積層型ガスケットは、複数の金属板が積層されてなる積層型ガスケットである。こうした積層型ガスケットとしては、たとえば、自動車等のエンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの接合部に介設されて、シリンダ内の内圧を確保しつつ、冷却水やエンジンオイル等の流体がシリンダ内に流入するのを防ぐガスケット積層型ガスケットが挙げられる。

以下では、説明の明確化の観点から、本実施形態の積層型ガスケットが３枚の金属板を積層してなる場合を例にとって具体的に説明を行う。ただし、これはあくまでも一例であって、本発明は、金属板の枚数が上述のような３枚の場合に限定されるわけではなく、たとえば本発明の積層型ガスケットは、５枚の金属板を積層してなるものであってもよい。

図１は、第１の金属板１０、第２の金属板２０、および第３の金属板３０を積層してなる本実施形態の積層型ガスケット１を表した模式図である。また、図２は、図１の第１の金属板１０の平面図であり、図３は、図１の第２の金属板２０の平面図であり、図４は、図１の第３の金属板３０の平面図である。

図１では、３枚の金属板１０，２０，３０からなる積層構成をわかりやすく示すために、積層方向（図１のＸ方向およびＹ方向の双方に垂直な方向）について３枚の金属板１０，２０，３０の位置を少しずつずらした状態で３枚の金属板１０，２０，３０が図示されている。図１に示すように、積層型ガスケット１は、第３の金属板３０、第２の金属板２０、第１の金属板１０の順に各金属板が積層されていく積層構成を備えている。３枚の金属板１０，２０，３０には、第１の流体（たとえば排気ガス）の流路となる貫通孔である第１流路孔１５，２５，３５がそれぞれ１つ形成されている。また、３枚の金属板１０，２０，３０には、第２の流体（たとえば冷却水等）の流路となる第２流路孔１６，２６，３６がそれぞれ４つずつ形成されている。３枚の金属板１０，２０，３０の積層の際の際には、第１流路孔１５，２５，３５の組が互いに連通するとともに、第２流路孔１６，２６，３６からなる第２流路孔の組が４組とも互いに連通するように３枚の金属板１０，２０，３０が積層する。ここで、３枚の金属板１０，２０，３０には、第１流路孔１５，２５，３５や第２流路孔１６，２６，３６の近傍において、第１流路孔１５，２５，３５や第２流路孔１６，２６，３６の周囲を取り巻く不図示のビードがそれぞれ形成されており、積層の際には、各金属板のビード同士が圧接して第１の流体や第２の流体の漏れを防いでシール性を維持している。

ここで、３枚の金属板１０，２０，３０のそれぞれには、一方向に広がる長孔状の貫通孔、および、積層方向に突出しその一方向に沿って並んだ２つ以上の凸部、のうちのいずれかが、第１流路孔１５，２５，３５や第２流路孔１６，２６，３６から離れた一端部に形成されている。

具体的には、図２に示すように、第１の金属板１０は、図のＸ方向を右方向としたときの右側の端部に、Ｘ方向に垂直なＹ方向に沿って並ぶ２つの凸部１１，１２を有するとともに、左側の端部に、Ｙ方向に沿って並ぶ２つの凸部１３，１４を有している（なお、４つの凸部１１，１２，１３，１４については図１も併せて参照）。これら４つの凸部１１，１２，１３，１４は、図１および図２では点線で示されていることからもわかるように、図の奥側、すなわち、図１では第２の金属板２０や第３の金属板３０の側に向かって突出している。

図５は、図２の第１の金属板１０に形成された凸部１１を表した側面図である。

凸部１１は、高さが低く平べったい円柱形状のボタン形の凸部であり、図５には、その側面の様子が示されている。ここで、図２の残りの３つの凸部１２，１３，１４、および、後述の図４の第３の金属板３０の凸部３１，３２，３３，３４も、形成された箇所が異なることを除き、凸部１１と同一形状を有している。

一方、図３の第２の金属板２０は、右側の端部にＹ方向に広がる長孔状の貫通孔２１を有するとともに、左側の端部にＹ方向に広がる長孔状の貫通孔２２を有している。さらに、第２の金属板２０は、図のＹ方向を上方向としたときの上側の端部にＸ方向に広がる長孔状の貫通孔２３を有するとともに、下側の端部にＸ方向に広がる長孔状の貫通孔２４を有している（なお、右側の長孔状の貫通孔２１および下側の長孔状の貫通孔２４については図１も併せて参照）。

また、図４の第３の金属板３０は、右側の端部に、Ｙ方向に沿って並ぶ２つの凸部３１，３２を有するとともに、左側の端部に、Ｙ方向に沿って並ぶ２つの凸部３３，３４を有している（なお、右側の凸部３１，３２については図１も併せて参照）。これら４つの凸部３１，３２，３３，３４は、図１および図２では実線で示されていることからもわかるように、図の手前側、すなわち、図１では第１の金属板１０や第２の金属板２０の側に向かって突出している。

ここで、右側の端部に位置する図２の凸部１１，１２および図４の３１，３２は、Ｘ方向について、右側の端部に位置する図３の長孔状の貫通孔２１と同じ位置にあり、Ｙ方向について、長孔状の貫通孔２１が延びている範囲と同じ範囲内にある。同様に、左側の端部に位置する図２の凸部１３，１４および図４の３３，３４は、Ｘ方向について、左側の端部に位置する図３の長孔状の貫通孔２２と同じ位置にあり、Ｙ方向について、長孔状の貫通孔２２が延びている範囲と同じ範囲内にある。

積層型ガスケット１では、このように図３の右側の長孔状の貫通孔２１と重なった位置にある図２の右側の凸部１１，１２および図４の右側の凸部３１，３２がこの右側の長孔状の貫通孔２１に嵌合する。また、図３の左側の長孔状の貫通孔２２と重なった位置にある図２の左側の凸部１３，１４および図４の左側の凸部３３，３４がこの左側の長孔状の貫通孔２２に嵌合する。このような嵌合により、３枚の金属板１０，２０，３０が互いに締結されることとなる。以下では、この締結機構についてもっと詳しく説明する。

図６は、図１の凸部３１を通るＸ方向の直線ＡＡ’を含み図１のＹ方向に垂直な平面での積層型ガスケット１の断面図であり、

図６では、３枚の金属板１０，２０，３０からなる積層構成をわかりやすく示すために、積層方向（図６においてＸ方向に垂直な方向）について３枚の金属板１０，２０，３０の位置を少しずつずらした状態で３枚の金属板１０，２０，３０が図示されている。図６に示すように、第３の金属板３０の凸部３１は、Ｘ方向について第２の金属板２０の長孔状の貫通孔２１と同じ位置にあり、３枚の金属板１０，２０，３０の積層時には凸部３１が長孔状の貫通孔２１に入り込んで嵌合する。図６では示されてないが、図４の第３の金属板３０の右側のもう１つの凸部３２も図６の凸部３１と同様な態様で長孔状の貫通孔２１に入り込んで嵌合する。さらに、図２の第１の金属板１０の右側の２つの凸部１１，１２も図６の凸部３１と同様な態様で長孔状の貫通孔２１に入り込んで嵌合する。

同様の嵌合状態は、図３の左側の長孔状の貫通孔２２と、図２の左側の凸部１３，１４および図４の左側の凸部３３，３４との間でも成立する。

図７は、図１の凸部１３，１４を通るＹ方向の直線ＢＢ’を含み図１のＸ方向に垂直な平面での積層型ガスケット１の断面図である。

図７でも、積層構成をわかりやすく示すために、積層方向（図７においてＹ方向に垂直な方向）について３枚の金属板１０，２０，３０の位置を少しずつずらした状態で３枚の金属板１０，２０，３０が図示されている。図７に示すように、第１の金属板１０の２つの凸部１３，１４は、Ｙ方向について長孔状の貫通孔２２が延びている範囲と同じ範囲内にある。また、上述の図１の直線ＢＢ’を含み図１のＸ方向に垂直な平面には、第３の金属板３０の２つの凸部３３，３４も含まれており、これら２つの凸部３３，３４もＹ方向について長孔状の貫通孔２２が延びている範囲と同じ範囲内にある。３枚の金属板１０，２０，３０の積層時には、第１の金属板１０の２つの凸部１３，１４および第３の金属板３０の２つの凸部３３，３４が長孔状の貫通孔２２に入り込んで嵌合する。

図７と同様の嵌合状態は、図３の右側の長孔状の貫通孔２１と、図２の右側の凸部１１，１２および図４の右側の凸部３１，３２との間でも成立する。

以上の図６および図７で説明したように、本実施形態の積層型ガスケット１では、互いに隣接する第１の金属板１０と第２の金属板２０は、第２の金属板２０の長孔状の貫通孔２１，２２に対し第１の金属板１０の凸部１１，１２および凸部１３，１４がそれぞれ嵌合する態様で互いに積層している。同様に、互いに隣接する第３の金属板３０と第２の金属板２０は、第２の金属板２０の長孔状の貫通孔２１，２２に対し第３の金属板３０の凸部３１，３２および凸部３３，３４がそれぞれ嵌合する態様で互いに積層している。

このように本実施形態の積層型ガスケット１では、長孔状の貫通孔２１，２２にそれぞれ凸部１１，１２，１３，１４，３１，３２，３３，３４が嵌合するだけで、隣接する２枚の金属板が互いに締結されるため、締結に要する構成がきわめて簡素である。このため、作業性がよく、付加的な部品や設備が不要でコストもかからない。また、締結に要する長孔状の貫通孔２１，２２や凸部１１，１２，１３，１４，３１，３２，３３，３４は、第１流路孔１５，２５，３５および第２流路孔１６，２６，３６から離れた端部に形成されているため、ビードが通常形成される流路孔近傍の箇所には形成されていない。このため、凸部１１，１２，１３，１４，３１，３２，３３，３４や長孔状の貫通孔２１，２２を形成するにあたって、ビード部の形状を歪めるようなことはなくシール性への影響が抑えられている。特に、各凸部の嵌合相手の各貫通孔が長孔状であることで、締結部に発生しがちな歪みが逃げやすい構造となっており、この点でもシール性への影響が抑えられている。この結果、本実施形態では、シール性への影響を抑えつつ簡素な構成で締結が可能な積層型ガスケットが実現している。

ここで、図７に示すように、長孔状の貫通孔２２を有する第２の金属板２０の両側に積層される第１の金属板１０および第３の金属板３０がそれぞれ有する凸部１３，１４および凸部３３，３４が、長孔状の貫通孔２２に対し、互いに反対側から挿入されて嵌合するものであり、図７のＹ方向を右方向としたときに、第１の金属板１０の凸部１４が長孔状の貫通孔２２の左側の端部で長孔状の貫通孔２２に嵌合し、第３の金属板３０の凸部３３が長孔状の貫通孔２２の右側の端部で長孔状の貫通孔２２に嵌合することが好ましい。

このような形態によれば、第２の金属板２０が、第１の金属板１０および第３の金属板３０に対して相対的にＹ方向あるいはＹ方向の反対方向に位置ずれを起こしにくくなり、締結状態が安定化する。

なお、図１の長孔状の貫通孔２１と凸部１１，１２，３１，３２との間にも同様の位置関係が成立している。すなわち、図１のＹ方向を上方向としたときに、第１の金属板１０の凸部１１が長孔状の貫通孔２１の上側の端部でこの長孔状の貫通孔２１に嵌合し、第３の金属板３０の凸部３２が長孔状の貫通孔２２の下側の端部で長孔状の貫通孔２２に嵌合する。これによっても第２の金属板２０が、第１の金属板１０および第３の金属板３０に対して相対的にＹ方向あるいはＹ方向の反対方向に位置ずれを起こしにくくなり、締結状態が安定化する。

また、図６に示すように、長孔状の貫通孔２１が広がる方向に垂直な図６のＸ方向（図１も併せて参照）についての長孔状の貫通孔２１の幅は、該長孔状の貫通孔２１に嵌合する図６の凸部３１の、Ｘ方向についての最大径と同程度であることが好ましい。

このような形態によれば、長孔状の貫通孔２１に凸部３１がぴったり嵌って嵌合状態が強化されるため、長孔状の貫通孔２１を有する第２の金属板２０と、凸部３１を有する第３の金属板３０との間の締結状態が安定化する。

以上の説明では、各凸部は、図５に示すように、高さが低く平べったい円柱形状のボタン形であるとして説明したが、本発明では、各凸部は、各凸部が形成されている各金属板から離れるに従って太くなる先太り形状を有するものであってもよい。

以下では、そのような変形例の実施形態について簡単に説明する。この変形例の実施形態は、図１〜図７の実施形態において図５の形状の各凸部を有する第１の金属板１０および第３の金属板３０を、先太り形状を持つ各凸部を有する２枚の金属板に置き代えられている点を除き、上述の図１〜図７の実施形態と同じである。そこで、以下では、この変更点に焦点を絞ってこの変形例の実施形態について簡単に説明する。

図８は、第１の金属板１０’から離れるに従って太くなる先太り形状を有する凸部１１’を表した側面図である。

図８に示すように、凸部１１’は、第１の金属板１０’から離れるに従って太くなる先太り形状を有しており、この結果、凸部１１’の側面は、第１の金属板１０’から離れるにつれて第１の金属板１０’に向かって傾くテーパー状となっている。このような形態では、嵌合先となる第２の金属板２０の長孔状の貫通孔２１に凸部１１’に嵌合する際に、この側面のテーパー状が一種の「かえし」となって働き、長孔状の貫通孔２１から凸部１１’が抜けにくくなる。この結果、この変形例の実施形態では、各長孔状の貫通孔と各凸部の嵌合状態が安定化し、これにより、隣接する２枚の金属板（たとえば第１の金属板１０’と第２の金属板２０）の間の締結状態も安定化している。

以上が本実施形態の説明である。

以上では、説明の明確化の観点から、３枚の金属板１０，２０，３０を積層してなる積層型ガスケット１を例にとって説明した。しかしながら、上述したように、本発明では、金属板の枚数は３枚に限られず、たとえば５枚の金属板を積層してなる積層型ガスケットであってもよい。たとえば、第１の金属板１０と第２の金属板２０の間、および、第３の金属板３０と第２の金属板２０の間に、それぞれ、１枚ずつ新たな第４の金属板および第５の金属板を配置することが考えられる。これら第４の金属板および第５の金属板としては、たとえば、図３の第２の金属板２０の長孔状の貫通孔２３，２４と嵌合する２つ以上の凸部を有するとともに、図２の第１の金属板１０の凸部１１，１２，１３，１４や図４の第３の金属板３０の凸部３１，３２，３３，３４と嵌合する長孔状の貫通孔を有するものを採用できる。

本発明は、シール性への影響を抑えつつ簡素な構成で締結が可能な積層型ガスケットの実現に有用である。

１：積層型ガスケット、
１０：第１の金属板、
１０’：第１の金属板、
１１：凸部、
１１’：凸部、
１２：凸部、
１３：凸部、
１４：凸部、
１５：第１流路孔、
１６：第２流路孔、
２０：第２の金属板、
２１：長孔状の貫通孔、
２２：長孔状の貫通孔、
２３：長孔状の貫通孔、
２４：長孔状の貫通孔、
２５：第１流路孔、
２６：第２流路孔、
３０：第３の金属板、
３１：凸部、
３２：凸部、
３３：凸部、
３４：凸部、
３５：第１流路孔、
３６：第２流路孔。

Claims (4)

1. 流体の流路となる貫通孔である流路孔がそれぞれ形成された複数の金属板が、前記流路孔が互いに連通する状態で積層されてなる積層型ガスケットにおいて、
   前記複数の金属板のそれぞれは、一方向に広がる長孔状の貫通孔、および、積層方向に突出し前記一方向に沿って並んだ２つ以上の凸部、のうちのいずれかが、前記流路孔から離れた一端部に形成されたものであり、
   前記複数の金属板のうちの互いに隣接するいずれの２枚の金属板も、該２枚の金属板のうちの一方の金属板が有する前記長孔状の貫通孔に、他方の金属板が有する２つ以上の凸部が嵌合する態様で互いに積層している積層型ガスケット。
2. 前記複数の金属板のうちの前記長孔状の貫通孔を有する１枚の金属板の両側に積層される２枚の金属板が有する２つ以上の凸部は、前記１枚の金属板が有する同一の前記長孔状の貫通孔に対し、互いに反対側から挿入されて嵌合するものであり、
   前記１枚の金属板の両側に積層される前記２枚の金属板のうちの一方の金属板が有する２つ以上の凸部の１つが、前記一方向についての前記長孔状の貫通孔の一方の端部で該長孔状の貫通孔に嵌合し、他方の金属板が有する２つ以上の凸部の１つが、前記一方向についての前記長孔状の貫通孔の他方の端部で該長孔状の貫通孔に嵌合するものである請求項１記載の積層型ガスケット。
3. 前記一方向に垂直な方向についての前記長孔状の貫通孔の幅は、該長孔状の貫通孔に嵌合する前記２つ以上の凸部の、前記一方向に垂直な方向についての最大径と同程度である請求項１又は２に記載の積層型ガスケット。
4. 前記他方の金属板が有する前記２つ以上の凸部は、前記他方の金属板から離れるに従って太くなる先太り形状を有するものである請求項１〜３のいずれかに記載の積層型ガスケット。

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