JP2022009234A - Metal gasket - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気体、液体などの流体、粉体などをシールするためのメタルガスケットに関し、例えば、燃焼機関のシリンダブロックとシリンダヘッドの接合部、燃焼機関と排気通路の接合部、排気通路同士の接合部、排気通路と排気処理装置(例えば各種触媒やパティキュレートフィルターなど)の接合部などにおいて利用されるメタルガスケットの改良技術に関する。 The present invention relates to a metal gasket for sealing a fluid such as a gas or a liquid, a powder, or the like, for example, a joint between a cylinder block and a cylinder head of a combustion engine, a joint between a combustion engine and an exhaust passage, and between exhaust passages. The present invention relates to an improved technique for a metal gasket used in a joint portion, an exhaust passage and a joint portion of an exhaust treatment device (for example, various catalysts, a particulate filter, etc.).
この種のメタルガスケット(金属製ガスケット)としては、従来より、例えば、対面する接合部の間に介装される金属板に、流体(例えば排気)が流れる開口部を形成すると共に、その周囲に、対面する接合部同士を締結等するためのボルト等を貫通するボルト穴を開口したものが利用されている(例えば、特許文献1や特許文献2を参照)。 Conventionally, as this type of metal gasket (metal gasket), an opening through which a fluid (for example, exhaust) flows is formed in a metal plate interposed between facing joints, and around the metal gasket (for example, exhaust). , Those having a bolt hole penetrating a bolt or the like for fastening the facing joints to each other are used (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
ここで、このようなメタルガスケットが利用される場所が、従来に対して高温となる環境下であったり、腐食し易い環境下であったり、温度変動が大きく従来より大きな熱応力が作用する環境下であったり、従来より大きな機械的応力が作用するような環境下など、厳しい環境の場合には、このような厳しい環境に対応可能な高機能材料(高強度材料、耐疲労性材料、耐熱性材料、耐腐食性材料など、或いはこれらを少なくとも2つ以上兼ね備えた材料)を素材(材料)として採用することが考えられている。 Here, the place where such a metal gasket is used is an environment where the temperature is higher than the conventional one, an environment where the metal gasket is easily corroded, or an environment where the temperature fluctuation is large and a larger thermal stress acts than the conventional one. High-performance materials (high-strength materials, fatigue-resistant materials, heat-resistant materials) that can handle such harsh environments in harsh environments such as underneath or in environments where greater mechanical stress than before is applied. It is considered to adopt a material (material) such as a sex material, a corrosion resistant material, or a material having at least two or more of these.
しかし、メタルガスケット全体を高機能材料で形成する場合には、コストが嵩むと共に、加工が難しくなったり、加工装置に関しても加工能力不足、工具や金型などの摩耗などの問題が生じるおそれがあり、高機能材料を採用することが実用面において難しいといった実情があった。 However, if the entire metal gasket is made of a high-performance material, the cost may increase, processing may become difficult, processing capacity may be insufficient for the processing equipment, and problems such as wear of tools and dies may occur. , There was a fact that it was difficult in practical use to adopt high-performance materials.
また、例えば、高機能材料を使用する部位が、排気通路などの円筒状の通路を流れる高温ガスをシールする部分である場合などは、図5に示すように、高機能材料を環状に打ち抜いた環状部材200として使用することが多い。このような場合には、環状部材200を環状に打ち抜いてしまった残材201、202を有効に利用できる使い途を探し出すことは難しく、結局、残材を無駄にしてしまい、コスト低減、地球資源の保存に対しては十分に貢献できていないといった実情があった。
Further, for example, when the part where the high-performance material is used is a part that seals the high-temperature gas flowing through a cylindrical passage such as an exhaust passage, the high-performance material is punched out in an annular shape as shown in FIG. Often used as an
本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、加工が容易で、簡易かつ低コスト化が可能な構成で、望ましくは地球資源の保存に貢献することができる、メタルガスケットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a metal gasket which is easy to process, has a simple and low cost structure, and can preferably contribute to the preservation of earth resources. And.
本発明に係るメタルガスケットは、
燃焼ガス或いは燃焼排ガスをシールするシール面を備えるメタルガスケットであって、
金属材料により構成され、少なくとも1つの開口部を有するベースシートと、
前記ベースシートの前記開口部の内側に沿って配設され、バネ鋼、析出強化型ステンレス鋼、析出強化型耐熱鋼或いは析出強化型耐熱合金の少なくとも一方の表面にHv50~60のCuからなる軟質な金属材料が固相接合されたクラッド材により構成され、その上面或いは下面の少なくとも一方が前記シール面を構成する環状部材と、
を含んで構成され、
環状部材の外径側端部が、ベースシートの開口部の内径側に凹状に設けられた切欠部に収容されていると共に、環状部材の外径側端部の上下方向厚さは切欠部の上下方向隙間より所定に小さく、かつ、環状部材の外径が切欠部の内径より所定に小さい
ことを特徴とする。
The metal gasket according to the present invention is
A metal gasket having a sealing surface for sealing combustion gas or exhaust gas.
A base sheet made of a metallic material and having at least one opening,
A soft material composed of Cu of Hv50-60 on at least one surface of spring steel, precipitation-strengthened stainless steel, precipitation-strengthened heat-resistant steel or precipitation-strengthened heat-resistant alloy, which is arranged along the inside of the opening of the base sheet. Metallic material is composed of a solid-phase bonded clad material, and at least one of the upper surface and the lower surface thereof constitutes an annular member forming the sealing surface.
Consists of, including
The outer diameter side end of the annular member is housed in a notch provided in a concave shape on the inner diameter side of the opening of the base sheet, and the vertical thickness of the outer diameter side end of the annular member is the notch. It is characterized in that it is predeterminedly smaller than the vertical gap and the outer diameter of the annular member is predeterminedly smaller than the inner diameter of the notch.
本発明において、2つの環状部材の外径側が厚さ方向において重ねられて共通の前記切欠部に収容されていて、当該重ねられた環状部材の外径側端部の上下方向厚さは当該共通の切欠部の上下方向隙間より所定に小さく、かつ、当該重ねられた環状部材の外径が当該共通の切欠部の内径より所定に小さい
ことを特徴とすることができる。
In the present invention, the outer diameter sides of the two annular members are overlapped in the thickness direction and housed in the common notch, and the vertical thickness of the outer diameter side end portion of the overlapped annular members is the same. It is characterized in that it is predeterminedly smaller than the vertical gap of the notch and the outer diameter of the stacked annular member is smaller than the inner diameter of the common notch.
本発明によれば、加工が容易で、簡易かつ低コスト化が可能な構成で、望ましくは地球資源の保存に貢献することができる、メタルガスケットを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a metal gasket which is easy to process, simple and can be cost-reduced, and can preferably contribute to the preservation of earth resources.
以下、本発明に係る一実施の形態を、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below.
なお、ここでは、メタルガスケット(金属製ガスケット)として、排気をシールする場合を代表的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、気体、液体などの流体、更には粉体などをシールするためのメタルガスケットであれば適用可能である。 Here, a case where the exhaust is sealed as a metal gasket (metal gasket) will be typically described, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this, and fluids such as gas and liquid, and further powder. Any metal gasket for sealing such as is applicable.
本発明の一実施の形態に係るメタルガスケット(金属製ガスケット)10は、図1に示すように、ディーゼル燃焼機関等の内燃機関1の排気通路の一部を構成する排気マニホールド3(シリンダヘッド2の排気ポートに接続される排気通路)と、排気ターボチャージャ4(排気タービン入口部)と、の間に介装され、排気マニホールド3と排気ターボチャージャ4の接合部(接合面3A,4A)から外部への排気の洩れを抑制するように機能する。なお、シリンダヘッド2の排気ポートと排気マニホールド3の接合部に配設されるガスケット10’や、排気ターボチャージャ4の排気出口とその下流側の排気パイプ(排気通路)5の接合部に配設されるガスケット10”にも適用可能である。
As shown in FIG. 1, the metal gasket (metal gasket) 10 according to the embodiment of the present invention is an exhaust manifold 3 (cylinder head 2) that constitutes a part of an exhaust passage of an internal combustion engine 1 such as a diesel combustion engine. From the joint (
ここで、本実施の形態に係るメタルガスケット10のベースシート(ベースシート部、本体部分)10Aは、図2に示すように、排気が流れる開口部11と、4本の貫通ボルトを貫通する貫通孔12と、を含んで構成されている。
Here, as shown in FIG. 2, the base sheet (base sheet portion, main body portion) 10A of the
また、本実施の形態に係るメタルガスケット10は、比較的安価な金属材料により構成されるベースシート10Aの開口部11の内側に、ベースシート10Aとは異なる金属材料であってベースシート10Aよりもバネ剛性の高い金属材料(高機能材料)により構成される環状部材13が備えられている。
Further, the
ベースシート10Aの素材(材料)としては、例えば、SUS301、SUS304、SUS430、SPCCなどの比較的低コストな金属材料を採用することができる。
As the material (material) of the
これに対して、環状部材13は、高温の排気に晒され、比較的大きな温度変化を繰り返し受けるため、これに抗して長期間に亘ってへたることなくガスシール性を確保することができるように、環状部材13の素材(金属材料)としては、高機能材料が用いられる。
On the other hand, since the
ここで、高機能材料としては、バネ剛性に富む、バネ鋼(バネ材)、析出強化型ステンレス鋼、析出強化型耐熱鋼或いは析出強化型耐熱合金などのFe系合金およびNi系合金などが想定される。詳しくは、例えば、JIS規定の鋼種記号でいうSUP、SUSおよびSUHなどが想定される。また、例えば、17質量%Cr-5質量%Ni-3質量%Mo(残部Fe、微量添加元素および不可避的不純物)系のFe基合金 、42質量%Ni-15質量%Cr-2質量%Ti-2質量%Al(残部Fe、微量添加元素および不可避的不純物)系の合金 などが想定される。また、例えば、50質量%Ni-17質量%Cr(残部がFe、Nb、Mo、Al、Tiなどの微量添加元素および不可避的不純物)系のNi基合金(アロイ718) などが想定される。 Here, as the high-performance material, Fe-based alloys such as spring steel (spring material), precipitation-reinforced stainless steel, precipitation-reinforced heat-resistant steel, or precipitation-reinforced heat-resistant alloy, and Ni-based alloys, which are rich in spring rigidity, are assumed. Will be done. Specifically, for example, SUP, SUS, SUH, etc., which are the steel grade symbols specified by JIS, are assumed. Further, for example, a Fe-based alloy based on 17% by mass Cr-5% by mass Ni-3% by mass Mo (remaining Fe, trace additive elements and unavoidable impurities), 42% by mass Ni-15% by mass Cr-2% by mass Ti. -2% by mass Al (remaining Fe, trace addition elements and unavoidable impurities) -based alloys are assumed. Further, for example, a Ni-based alloy (Alloy 718) based on 50% by mass Ni-17% by mass Cr (the balance is trace addition elements such as Fe, Nb, Mo, Al, and Ti and unavoidable impurities) is assumed.
このように、ベースシート10Aを比較的低コストな材料とし、高機能が要求される環状部材13のみを高機能材料とすることで、低コストを実現しながら高機能なメタルガスケットを提供することができる。また、環状部材13のみを高機能材料で構成できるようにしたことにより、例えば、ベースシート10Aを比較的低コストな材料として低コスト化した分だけ、より機能を高めた高機能材料を用いて環状部材13を構成することができる。これにより、コスト水準を維持しながらも、より高機能なメタルガスケットを提供することができる。
As described above, by using the
ベースシート(本体)10Aと、環状部材13と、は別部材であり、例えば、搬送時や組み付け時の脱落防止のために、環状部材13は、かしめ部10B(点溶接或いは接着剤などとすることもできる)などにより、ベースシート(本体)10Aに支持されている。
The base sheet (main body) 10A and the
ところで、板状部材から環状部材13を打ち抜き加工などにより直接抜き出すと、残材を有効利用する途を探すことが難しいため、本実施の形態では、環状部材13を以下のようにして作製(生産)する。
By the way, if the
まず、図3(A)に示すように、巻回されているリボン材(バネ材)から所定長さの帯状部材100を切り出す。或いは、板状部材を所定幅で切断して帯状の帯状部材100を得ることもできる。
First, as shown in FIG. 3A, a strip-shaped
続いて、図3(B)最上に示すように、帯状部材100の長軸方向の両端100A、100Bを突き合わせて溶接等により接合して、円筒状の管状要素101を作製する。管状要素101の円筒状の軸方向長さは、帯状部材100の幅方向の長さに対応し、帯状部材100の厚さ方向の長さ(板厚)よりも大きい。
Subsequently, as shown at the top of FIG. 3B, both ends 100A and 100B of the strip-shaped
但し、これに限らず、大きめの板状部材を円筒状に丸めて突き合せ、その突き合せ部を接合した後、上記した帯状部材100の幅に相当する長さに輪切り状に切断して、管状要素101を作製(生産)することも可能である。
However, the present invention is not limited to this, and a large plate-shaped member is rolled into a cylindrical shape and abutted, and after the abutting portion is joined, the strip-shaped
続いて、図3(B)下方に示すように、円筒状の管状要素101をその軸方向(X方向)からプレス加工等によりプレスして、X方向の一端である上端101Aが内径側、X方向の他端である下端101Bが外径側となるように加工する。これにより、管状要素101は垂直面Y1(円筒状の側面)が傾斜面Y2となるように成形されて、図3(C)最上に示すような、断面略ハの字状の皿バネのようなテーパ形状となる。最終的には、管状要素101の垂直面Y1が図3(C)下方に示す水平面Y3となるまでプレス加工等を行って、平坦状の環状部材13を作製(生産)する。すなわち、図3(B)に示す管状要素101の内周面aと外周面bが、それぞれ、図3(D)に示す環状部材13の上面b或いは下面aの一方となるようにプレス加工等を行う。なお、図3(B)下方に示す上型と下型の傾斜の方向を逆に設定すれば、内周面aを上面aとし、外周面bを下面bとすることも可能である。
Subsequently, as shown in the lower part of FIG. 3B, the cylindrical
なお、本実施の形態において、図3(D)最上に示す環状部材13は、厚さ方向(図3(D)において上下方向)に弾性力(スプリング力)を持たせるために、図3(D)下方に示すように、プレス加工等により、内径101A側の内側平面13Aと外径101B側の外側平面13Bの高さ方向位置(厚さ方向Zにおける位置)を相違させて構成することができる。詳細については、後述する。
In the present embodiment, the
但し、環状部材13の素材の持つ弾性変形(厚さ方向弾性ひずみ)のみを利用してガスシール性を確保できる場合には、図3(C)に示したような断面略ハの字状の皿バネのようなテーパ形状のままなどとすることも可能である。
However, if the gas sealability can be ensured by using only the elastic deformation (elastic strain in the thickness direction) of the material of the
また、プレス加工後には、環状部材13に対して熱処理を行うことで、残留応力の除去や応力緩和等を行うようにしても良い。
Further, after the press working, the
そして、本実施の形態では、図2で示したように、環状に形成した環状部材13を、ベースシート10Aの開口部11の内側に配設して支持させる。
Then, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
ここでは、図4(A)に示すように、環状部材13と環状部材14とを、互いの外径側同士を接触させて対面させた状態で配設することもできる。なお、環状部材14は、環状部材13と平面Hに関して面対称な形状である。
Here, as shown in FIG. 4A, the
そして、環状部材13及び環状部材14のベースシート10Aに対する支持方法の一例としては、図4(A)に示すように、内径側切欠部10Cに環状部材13及び環状部材14を挿入し、切欠底部10Dで環状部材14の底部を支持した状態とする。
As an example of a method of supporting the
この状態で、図4(B)に示すように、内径側切欠部10Cの入口外周付近をパンチ等でかしめることによりかしめ部10Bを形成し、内径側に突出部10Eを突出させることができる。これにより、突出部10Eと、切欠底部10Dと、の間に、環状部材13及び環状部材14がベースシート10Aから脱落しない程度に支持させることができる。当該支持は、搬送時や組み付け時における脱落を防止できる程度に支持できれば十分である。
In this state, as shown in FIG. 4B, the crimped
なお、図4では、環状部材13及び環状部材14を表示しているが、どちらか一方を備える場合でも良く、支持の方法も同様の方法で支持することができる。
Although the
また、図4(C)に示すように、環状部材13にビード部13Cを設けて構成すると、排気通路の軸方向(排気流れ方向)(Z方向)に対する熱膨張や熱収縮に伴う接合部(接合面3A,4A)の隙間Tの変動に対してガスシール性を長期に亘って高く維持することができる。なお、環状部材13と組み合せる環状部材14もビード部14Cを設けて構成することができる。
Further, as shown in FIG. 4C, when the
ここで、環状部材13の具体的な構成例について説明する。
環状部材13は、例えば、図4(A)に示すように、半径方向断面において、基端側(外径101B側)に外側平面13Bを残して略逆への字状に折曲され、その先端側(内径101A側)に内側平面13Aが形成されるように、すなわちビード部13Cが頂点となるように、先ほどとは逆方向に略への字状に折曲されたような形状を備えて構成することができる。
Here, a specific configuration example of the
For example, as shown in FIG. 4A, the
そして、図4(B)に示すように、ベースシート10Aの上平面10A1(或いは下平面10A2)から厚さ方向(Z方向)に内側平面13A1(或いは内側平面14A1)が所定量T1(或いはT2)だけ突き出すようにしておくことで、熱負荷の変動や振動等により隙間T(図4(C)参照)が変動した場合やベースシート10Aにへたりが生じたような場合でも、長期に亘って良好にガスシール性を維持することができる。なお、上記した所定量T1と所定量T2とは等しい値とすることができるし、異なる値とすることもできる。
Then, as shown in FIG. 4B, the inner plane 13A1 (or the inner plane 14A1) has a predetermined amount T1 (or T2) in the thickness direction (Z direction) from the upper plane 10A1 (or the lower plane 10A2) of the
これにより、熱負荷の変動や振動等により隙間Tが増加した場合には、Z方向(接合部の隙間方向)に対して復元力(弾性力)が作用するように構成しているので、ビード部13C(14C)が隙間Z方向に伸長して接合部(接合面3A,4A)に適切に当接してガスシール性を確保することができると共に、熱負荷の変動や振動等により隙間Tが減少した場合でも、これに追従して変形することができるので、隙間Tの変動に対してガスシール性を長期に亘って高く維持することができる。
As a result, when the gap T increases due to fluctuations in heat load, vibration, etc., the restoring force (elastic force) acts in the Z direction (gap direction of the joint), so the bead The
また、熱負荷の変動や振動等により隙間Zが変動した場合の他にも、ベースシート10Aが接合部(接合面3A,4A)の厚さ方向への締め付けにより塑性変形してへたり、ベースシート10Aの塑性変形後の厚さが図4(C)に示す隙間Tと同等かそれ以下となったような場合においても、環状部材13(14)が復元力(弾性力)を備えている本実施の形態によれば、ビード部13C(14C)を接合部(接合面3A,4A)に適切に当接させることができるので、長期に亘って良好にガスシール性を維持することができる。
Further, in addition to the case where the gap Z fluctuates due to fluctuations in heat load or vibration, the
また、本実施の形態では、図4(B)に示すように、径方向に関して、高温に晒された環状部材13や環状部材14が熱膨張などした際に、ベースシート10Aの開口部11に強く当接して変形等してガスシール性が低下することなどを抑制するために、径方向所定隙間Rが設けられている。また、厚さ方向(Z方向)において、ベースシート10Aに対して、環状部材13や環状部材14の遊動を許容する厚さ方向隙間tも設けている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 4B, when the
これら隙間R,tにより、環状部材13や環状部材14が熱膨張などした場合でも、その膨張をベースシート10Aが必要以上に規制(干渉)することを抑制することができるため、環状部材13や環状部材14の異常な(いびつな)変形を抑制することができ、ガスシール性を長期に亘って良好に維持することができる。
Due to these gaps R and t, even when the
また、環状部材(13、14)のビード部(13C、14C)の復元力を高めたい場合には、プレス加工後に行う熱処理を行わないようにすることも可能である。 Further, when it is desired to increase the restoring force of the bead portion (13C, 14C) of the annular member (13, 14), it is possible not to perform the heat treatment performed after the press working.
このように、本実施の形態によれば、加工が容易で、簡易かつ低コスト化が可能な構成で、望ましくは地球資源の保存に貢献することができる、メタルガスケット及びその製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, there is provided a metal gasket and a method for manufacturing the same, which are easy to process, simple and cost-effective, and can preferably contribute to the preservation of earth resources. be able to.
上記したように、本実施の形態では、帯状部材100の長軸方向の両端を接合して形成した管状要素101をその幅方向X(軸方向)からプレス加工等によりプレスして、幅方向の一端である上端101A(或いは下端101B)が内径側、幅方向の他端である下端101B(或いは上端101A)が外径側となるように成形して断面略ハの字状の環状要素を作製し、最終的に、管状要素101の内周面aと外周面bが、それぞれ、環状部材13の上面b或いは下面aの一方となるようにプレス加工等を行う。また、平坦な環状部材13に対してプレス加工等によりビ―ド部13Cを形成することが想定される。
As described above, in the present embodiment, the
このようなプレス加工等を行う場合、バネ鋼のような硬い材料の場合には、金型摩耗などが比較的大きく製品コストが増加すると共に製品精度を長期に亘って維持することが難しくなるおそれも想定される。そのため、成形時には加工し易いが成形後にはバネ鋼などと同等の特性(硬度や弾性力(復元力))を有するような材料、例えば、上記した析出強化型ステンレス鋼(SUS)、析出強化型耐熱鋼(SUH)などを、採用することが好ましい。 When performing such press working, in the case of a hard material such as spring steel, mold wear is relatively large and the product cost increases, and it may be difficult to maintain product accuracy for a long period of time. Is also assumed. Therefore, materials that are easy to process during molding but have the same characteristics (hardness and elastic force (restoring force)) as spring steel after molding, such as the above-mentioned precipitation-strengthened stainless steel (SUS) and precipitation-strengthening type. It is preferable to use heat-resistant steel (SUH) or the like.
なお、本実施の形態では、メタルガスケット10を、排気マニホールド3と排気ターボチャージャ4の間の接合部や、シリンダヘッド2の排気ポートと排気マニホールド3の間の接合部や、排気ターボチャージャ4の排気出口とその下流側の排気パイプ(排気通路)5の間の接合部に配設する場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、シリンダヘッドとシリンダブロックの間のシリンダヘッドガスケット、その他の排気通路の接合部などの他、メタルガスケットが採用される部位であれば適用可能である。
In this embodiment, the
また、本実施の形態では、排気が流れる排気通路の接合部の対面する接合面の間に介装されるメタルガスケットについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、排気以外の気体、水、油などの液体などの流体、更には粉体の少なくとも一つをシールするために用いられるメタルガスケットに適用可能である。 Further, in the present embodiment, the metal gasket interposed between the facing joint surfaces of the joint portions of the exhaust passage through which the exhaust gas flows has been described, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to the exhaust gas. It is applicable to fluids such as gases, waters, liquids such as oils, and even metal gaskets used to seal at least one of powders.
ところで、ガスシール性(マイクロガスシール性)を向上させるために、接合部材の表面の微小凹凸に追従できるように、環状部材13として、純Cuなどの軟質な金属材料を母材(例えば高機能材料)の表面に固相接合させたクラッド材を採用することができる。なお、純Cuなどの軟質な金属材料は、母材(例えば高機能材料)の一表面或いは両表面(表裏面)に接合させることができる。
但し、使用環境などによっては、環状部材13の表面にSnなどを表面にメッキにより形成(成膜)した構成とすることも可能である。
By the way, in order to improve the gas sealing property (micro gas sealing property), a soft metal material such as pure Cu is used as a base material (for example, high functionality) as the
However, depending on the usage environment and the like, it is also possible to form (deposit) Sn or the like on the surface of the
このように、環状部材13をクラッド材とした場合や軟質のメッキなどを施した場合には、純Cuなどの軟質材を接合部材表面の微小凹凸に追従させてマイクロガスシール性を向上させることができる。また、純Cuなどの軟質な金属材料を用いたクラッド材により構成された環状部材13であれば、熱応力や機械的応力が繰り返し作用するようなメタルガスケットの使用環境下においても、環状部材13の母材を高機能材料とすることができるので、環状部材13がへたることなく長期に亘ってガスシール性を高く維持することができる。
すなわち、マイクロガスシール性能の向上と、長期にわたるガスシール性の維持の両立を図ることができる。
In this way, when the
That is, it is possible to achieve both improvement of the micro gas sealing performance and maintenance of the gas sealing property for a long period of time.
なお、クラッド材とは、一方の金属の表面と他方の金属の表面とを、圧延等により圧力を加えながら接合した金属材料である。クラッド材に用いる金属は、接合可能であれば同種でも異種でも良い。クラッド材は、圧力によって金属と金属とが原子間結合されて固相接合となるため、表面には接着剤等は使わず、剥離し難い性質を持つものである。 The clad material is a metal material in which the surface of one metal and the surface of the other metal are joined while applying pressure by rolling or the like. The metal used for the clad material may be of the same type or different types as long as it can be joined. Since the metal and the metal are bonded to each other by pressure to form a solid phase bond, the clad material does not use an adhesive or the like on the surface and has a property of being difficult to peel off.
従って、環状部材13をクラッド材とした場合には、メッキや接着剤などによって金属膜を形成した場合に比べて、環状部材13の表面からCuなどの軟質金属が剥離し難く、長期に亘って良好なマイクロガスシール性を維持することができるという利点がある。
Therefore, when the
更に、本実施の形態に係る製造方法により環状部材13を製造する場合、管状要素101をその幅方向(図3(B)に示すX方向)からプレス加工によりプレスする際に、図3(B)に示すように、管状要素101の上端が上型の表面に高い押圧力で押圧されて当接しながら滑り、環状要素101の下端が下型の表面に高い押圧力で押圧されて当接しながら滑りながら成形されていく形態となる。
Further, when the
このため、管状要素101(環状部材13)が滑りの悪い硬い金属材料であると、成形品にしわが生じて品質が低下したり、金型の摩耗が激しいなどといったおそれがある。このような場合、Cuなどの軟質金属を環状部材13の表面に接合したクラッド材であれば、金型表面に対する滑りを改善できるため、このようなおそれを抑制でき、以ってしわなどの無い高品質な成形品を得ることに貢献できると共に、上下金型の摩耗を抑制できるため長期に亘って高品質な製品を低コストで提供することに貢献可能である。
Therefore, if the tubular element 101 (annular member 13) is made of a hard metal material with poor slipperiness, there is a risk that the molded product will be wrinkled and the quality will be deteriorated, or the mold will be severely worn. In such a case, if the clad material is made by joining a soft metal such as Cu to the surface of the
なお、SUSと軟質金属とのクラッド材を用いる場合、一般的なSUSの硬度(Hv100~150程度)に対して、軟質金属としてCuを用いる場合には、Hv50~60程度の硬さに焼きなましなどで調整可能である。 When a clad material of SUS and a soft metal is used, the hardness is generally SUS (about Hv100 to 150), whereas when Cu is used as the soft metal, it is annealed to a hardness of about Hv50 to 60. It can be adjusted with.
また、本実施の形態では、環状部材13を略円環状として例示しているが、本願発明はこれに限定されるものではなく、例えば楕円形状などの他の形状であっても適用可能である。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施の形態では、環状部材13のビード部13Cを、略への字状部分と略逆への字状部分と、を連接させたものを一例として示したが、これに限定されるものではなく、本発明に係るビード部は、波形状、半円形状、突起形状の他、環状部材の上面或いは下面の少なくとも一方にその表面から対面する接合面に対して突き出すように形成される凸形状とすることができるものである。
Further, in the present embodiment, the
以上で説明した本実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。 The embodiments described above are merely examples for explaining the present invention, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1 内燃機関
2 排気通路
3 排気マニホールド
4 排気ターボチャージャ
10 メタルガスケット(金属製ガスケット)
10A ベースシート(ベースシート部、本体部分)
11 開口部
13、14 環状部材
13C、14C ビード部
100 帯状部材
101 管状要素
1
10A base sheet (base sheet part, main body part)
11
Claims (2)
金属材料により構成され、少なくとも1つの開口部を有するベースシートと、
前記ベースシートの前記開口部の内側に沿って配設され、バネ鋼、析出強化型ステンレス鋼、析出強化型耐熱鋼或いは析出強化型耐熱合金の少なくとも一方の表面にHv50~60のCuからなる軟質な金属材料が固相接合されたクラッド材により構成され、その上面或いは下面の少なくとも一方が前記シール面を構成する環状部材と、
を含んで構成され、
環状部材の外径側端部が、ベースシートの開口部の内径側に凹状に設けられた切欠部に収容されていると共に、環状部材の外径側端部の上下方向厚さは切欠部の上下方向隙間より所定に小さく、かつ、環状部材の外径が切欠部の内径より所定に小さい
ことを特徴とするメタルガスケット。 A metal gasket having a sealing surface for sealing combustion gas or exhaust gas.
A base sheet made of a metallic material and having at least one opening,
A soft material composed of Cu of Hv50-60 on at least one surface of spring steel, precipitation-strengthened stainless steel, precipitation-strengthened heat-resistant steel or precipitation-strengthened heat-resistant alloy, which is arranged along the inside of the opening of the base sheet. Metallic material is composed of a solid-phase bonded clad material, and at least one of the upper surface and the lower surface thereof constitutes an annular member forming the sealing surface.
Consists of, including
The outer diameter side end of the annular member is housed in a notch provided in a concave shape on the inner diameter side of the opening of the base sheet, and the vertical thickness of the outer diameter side end of the annular member is the notch. A metal gasket characterized in that it is predeterminedly smaller than the vertical gap and the outer diameter of the annular member is predeterminedly smaller than the inner diameter of the notch.
ことを特徴とする請求項1に記載のメタルガスケット。 The outer diameter side of the two annular members are overlapped in the thickness direction and housed in the common notch, and the vertical thickness of the outer diameter side end of the overlapped annular member is the common notch. The metal gasket according to claim 1, wherein the outer diameter of the stacked annular members is predeterminedly smaller than the vertical gap, and the outer diameter of the stacked annular members is predeterminedly smaller than the inner diameter of the common notch.
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