JP2579175B2 - 金属ガスケット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、金属ガスケットに関するものである。更
に詳しくは、内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロ
ックとの接合部，管フランジの連結面の接合部などを気
密に保ち、その気密を長期にわたって維持するための金
属ガスケットに関する。

［従来技術］ 従来エンジンのシリンダヘッドガスケットやターボチ
ャージャのガスのシール用ガスケットとして、石綿系ガ
スケット、金属製ガスケットおよびこれらの材質を組み
合わせたガスケットなどが知られている。取り分け，エ
ンジンのシリンダヘッド用ガスケットは、エンジンの小
型化，軽量化の要請により、そのシール性能のより高度
な性能が要求されている。この性能を満たすものとし
て、近年金属ガスケットが使用されつつある。

この金属ガスケットのシール性能を向上させるため
に、従来から種々の構造が提案されている。実開昭57−
59952号公報には、燃焼室の外周に複数の波状の突起、
すなわちビード部を設けて、このビード部の両面より加
圧することによりビード部を変形させてシール性能を向
上させたものが記載されている。

実開昭60−18247号公報には、鉄板からなるガスケッ
トの両面に水穴を取り囲む凹凸形状のビード部、すなわ
ち環状溝を形成し、この環状溝にシリコン樹脂からなる
シール剤をコーティングしたものが記載されている。

［発明が解決しようとする課題］ 前記した実開昭57−59952号公報に記載されたガスケ
ットは、シール性能は向上するがガスケットを両面から
締め付けると、ビード部が変形し平面になり、そのとき
ビード部分の角部に応力が集中する。このため、長期間
使用しているとその応力の集中部分がエンジンの爆発に
よる振動により金属疲労を生じ破壊したり、破壊に至ら
なくても弾性復元力が弱くなる。また、波状のビード部
を作るための曲げ加工工程も必要となる。このため、曲
げ加工に伴って加工硬化、加工ひずみを生じ金属組織的
に弱くなる。加工のためのプレス型も用意する必要があ
る。

実開昭60−18247号公報に記載されたものも前記理由
と同様に、ビード部を作るために曲げ加工工程が必要と
なる。また、このガスケットは、水穴用のガスケットで
あり高温の炎熱にさらされているシリンダ穴をシールす
る思想はない。前記した従来技術は、例えば、エンジン
のシリンダとシリンダヘッドの間にガスケットを介在さ
せて両者をボルトで締め付けた場合、不均一にガスケッ
トが圧縮されシール効果がガスケットの位置により違っ
てくる。

ボルトで締め付けと近傍が強く締め付けられ、遠くな
ると弱くなる。これは、シリンダとシリダヘッドの変形
によるものであり、近年のように小型化，軽量化された
エンジンのシリンダ、シリンダヘッドの肉厚が薄くなら
ことを避けることができないものである。この発明は、
以上のような問題点を解決するものである。

この発明の目的は、構成が簡単で、しかもガスケット
を締め付けても応力集中が生じることがないガスケット
を提供することにある。

この発明の他の目的は、面圧を均一にすることができ
るガスケットを提供することにある。

この発明の更に他の目的は、耐熱性に優れたガスケッ
トを提供することにある。

この発明の更に他の目的は、弱い面圧で内圧ガスを完
全にシールすることができるガスケットを提供すること
にある。

［前記課題を解決するための手段］ この発明は、前記課題を解決するため次のような手段
を採る。

第１の発明は、平板状の金属板であって所要の穴が明
けられているガスケットにおいて、 前記ガスケットの表面で、かつ前記穴の外周に配置さ
れた表の面圧剤と、 前記ガスケットの裏面で、かつ同一の前記穴の外周に
配置された裏の面圧剤と からなり、 前記表の面圧剤と前記裏の面圧剤は、幅方向の中心位
置を互いに前記穴の周囲に交叉することなく、かつ前記
ガスケットの締付圧力の反力が均一になるように前記ガ
スケットの締付位置により厚さを異ならせて配置された ことを特徴とする金属ガスケットである。

第２の発明は、平板状の金属板であって所要の穴が明
けられているガスケットにおいて、 前記ガスケットの表面で、かつ前記穴の外周に配置さ
れた表の面圧剤と、 前記ガスケットの裏面で、かつ同一の前記穴の外周に
配置された裏の面圧剤と からなり、 前記表の面圧剤と前記裏の面圧剤は、幅方向の中心位
置を互いに前記穴の周囲に交叉することなく、かつ前記
ガスケットの締付圧の反力が均一になるように前記ガス
ケットの締付位置により前記中心位置を異ならせて配置
された ことを特徴とする金属ガスケットである。

第３発明は、前記ガスケットの表裏で前記面圧剤に接
して軟質板材を介在させた ことを特徴とする金属ガスケットである。

第４の発明は、前記ガスケットの表裏で前記面圧剤に
接して軟質板材を介在させた ことを特徴とする金属ガスケットである。

［発明の作用］ 平板のガスケットをシールしようとする両部材間に載
置する。両部材を締め付けると、まずガスケットの両面
な面圧剤を、前記両部材の端面が押圧する。ガスケット
は、両面圧剤に押されて波状に変形されながら締め付け
固定される。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。

第１図に示すガスケット１は、この発明を自動車用エ
ンジンのガスケットに適用した実施例であり、シリンダ
ヘッドの間に介在させたものである。本例では、４つの
シリンダ穴２、ボルト穴３、水穴４、油穴５などを有し
ている。シリンダ穴２は、エンジンの燃焼室に対応する
ものである。ボルト穴３は、シリンダとシリンダヘッド
を固定するためのボルト通すものである。水穴４は、エ
ンジンを冷却するための冷却水を通すためのものであ
る。油穴５は、潤滑用の潤滑油を通すものである。

第２図は、第１図のII−II断面図である。ガスケット
１のシリンダ穴２の外周に直径D₁のシール剤Ａが付着し
てある。シール剤Ａはその断面が山状または長方形の形
状に塗布してある。材質はシリコンゴムなどの公知の材
料を使う。更に、シール剤Ａと同芯でかつ内周位置でシ
ール剤Ａの付着面と反対側の裏面に直径D₂のシール剤Ｂ
が付着させてある。本実施例のシール剤A,Bは、シール
性を有するものであるが、シール性は必ずしも必要では
なく後記するように、面圧を発生する面圧材料であれば
良い。だが、面圧剤に弾力性とシール性能を持たせるこ
とで更に低面圧シールと変形追随性を確保することがで
きる。シール性能は、面圧剤の反対側のガスケット本体
側面で確保することができる。

シール剤A,Bのガスケット１の表面から塗布厚さｈ
は、その外周位置によって変化せせてある。これは、シ
リンダヘッドとシリンダをボルトで締め付けたとき、前
記したように両者の間の隙間が外周位置によって異なる
ためである。ボルトに近い周辺は、締め付け力が強く隙
間が小さくなり、遠くなると大きくなる。シリンダヘッ
ドのボルト締付圧力は、設計上予め設定されているの
で、前記隙間量は測定できる。

この隙量に応じてシール剤A,Bの厚さｈを調節して締
付ボルトからの距離に応じて変える。ただし、厳密さを
要求されないものは同一厚さでも良い。第３図（ａ）
は、シリンダヘッドとシリンダをシリンダヘッド締付ボ
ルトで締め付けるときの開始点を示し、第３図（ｂ）は
途中を示し、第３図（ｃ）は締付終了した状況を示して
いる。シール剤A,Bの接触点12,13からの反力は、ガスケ
ット１を押してガスケット１の弾性力に抗して平板から
曲面に変形させる。

ガスケット１は、バネ剛性をもつ金属板で作られてい
るので、この変形に抗するように反力が生じる。この反
力は、シリンダヘッドとシリンダの間で作用，反作用を
生じ両者を密封する。シール剤A,Bの厚さもこの締付力
の反力に応じて決められているので均一に締め付けがで
きる。

［他の実施例］ 第４図に示す実施例は、ガスケット１の燃焼室の炎か
ら防ぐためにファイヤーガード11を燃焼室に接するガス
ケットの片面部分に設けたものである。ファイヤーガー
ド11は、耐高温性能に優れた材料をメッキ，溶射，金属
板の溶接、焼結などの公知の手段で作られる。ファイヤ
ーガード11とシール剤Ｂとの間には△ｈ高さ分シール剤
Ｂが高い。△ｈが締め代として作用する。第５図の例
は、ファイヤーガードを両面に設けたものである。第６
図の例は、ガスケット１の厚さ方向の中間にファイヤー
ガード11を挿入して設けたものである。

前記した実施例は、ガスケット１の表と裏にシールA,
Bをシリンダ穴２の外周にシリンダ穴２と同芯に塗布し
たものである。前記したように、ボルト穴３にボルトを
挿入し、シリンダとシリンダヘッドを締め付ける。シリ
ンダおよびシリンダヘッドの間の締付力は、ボルトの周
辺が強く、ボルトに遠くなるほど弱くなる。これは、シ
リンダおよびシリンダヘッドがたわむためである。ボル
トの締付圧力が決まるとこのたわみ量は決まる。

第７図に示す実施例は、このなわみ量の変化に応じて
シール剤A,シール剤Ｂの間のシリンダ穴２の半径方向の
間隔を変えたものである。ボルト穴３より遠い位置では
l₁近い位置ではl₂となる。l₁＜l₂にシール剤Ａの位置を
変化させてある。本例では、シール剤Ｂの位置は、シリ
ンダ穴２と同芯円である。ただし、シール剤Ａを同芯円
状に設け、シリンダ穴２に近いシール剤Ｂと、シール剤
Ａとの距離を変化させても良い。また、距離が取れない
場合はシール剤の厚さで変化させても良い。

第８図の例は、ガスケットの上下を軟質鋼板20で挟ん
で使用する例である。軟質鋼板20がシリンダヘッド，シ
リンダのツールマーク（切削，研削の工具の軌跡の粗
さ）に食い込む。したがってシリンダ，シリンダヘッド
が、熱によって膨張，収縮してもシール剤A,Bがツール
マークによって切断，削り取られて変形されることはな
い。更に、軟質鋼板のエンジンに接触する面または両面
に軟質のシール剤、ゴム類、樹脂類などの薄い層を塗布
または貼付することで更に効果は増大する。軟質鋼板を
設けない前記した一枚のガスケット１も同様のことがい
える。

本発明は、エンジンのシリンダガスケットだけでな
く、フランジ接手、エアコンプレッサなどのシリンダヘ
ッドなどにも応用できるものである。

［発明の効果］ 以上詳記したように、本発明の平板のガスケットの両
面に位置をオフセットしてシール剤を塗布したので、シ
ール効果をそこなうことなく製造が簡単でかつ従来のガ
スケットのように応力集中が生じることはなく、しかも
少ない面圧で完全シールが確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスケットの全体図、第２図は第１図のII−II
断面図、第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）はガスケットの
クランプ動作による変形の過程を示す図、第４図はファ
イヤーガードを設けた他の実施例を示す図、第５図はフ
ァイヤーガードを設けた他の実施例を示す図、第６図は
ファイヤーガードを設けた他の実施例を示す図、第７図
はシール剤間の間隙を変化させた実施例を示す図、第８
図は本発明の使用例を示す図である。 １……ガスケット、２……シリンダ穴、Ａ、Ｂ……シー
ル剤、11……ファイヤーガード

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平板状の金属板であって所要の穴が明けら
   れているガスケットにおいて、 前記ガスケットの表面で、かつ前記穴の外周に配置され
   た表の面圧剤と、 前記ガスケットの裏面で、かつ同一の前記穴の外周に配
   置された裏の面圧剤と からなり、 前記表の面圧剤と前記裏の面圧剤は、幅方向の中心位置
   を互いに前記穴の周囲に交叉することなく、かつ前記ガ
   スケットの締付圧力の反力が均一になるように前記ガス
   ケットの締付位置により厚さを異ならせて配置された ことを特徴とする金属ガスケット。
2. 【請求項２】平板状の金属板であって所要の穴が明けら
   れているガスケットにおいて、 前記ガスケットの表面で、かつ前記穴の外周に配置され
   た表の面圧剤と、 前記ガスケットの裏面で、かつ同一の前記穴の外周に配
   置された裏の面圧剤と からなり、 前記表の面圧剤と前記裏の面圧剤は、幅方向の中心位置
   を互いに前記穴の周囲に交叉することなく、かつ前記ガ
   スケットの締付圧の反力が均一になるように前記ガスケ
   ットの締付位置により前記中心位置を異ならせて配置さ
   れた ことを特徴とする金属ガスケット。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１番目に記載された金属
   ガスケットにおいて、 前記ガスケットの表裏で前記面圧剤に接して軟質板材を
   介在させた ことを特徴とする金属ガスケット。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第２番目に記載された金属
   ガスケットにおいて、 前記ガスケットの表裏で前記面圧剤に接して軟質板材を
   介在させたことを特徴とする金属ガスケット。