JP2930779B2 - 金属製ガスケット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は，内燃機関，特に，多
気筒内燃機関において，シリンダヘッドとシリンダブロ
ックとの対向取付面間をシールするために使用される金
属製ガスケットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，シリンダヘッドとシリンダブロッ
クとの間のような内燃機関の構造部材の対向取付面間を
シールするために金属材料から製作した金属製ガスケッ
トが使用されている。最近の内燃機関は，高出力化と共
に軽量化が求められ，その一環としてシリンダヘッド及
びシリンダブロック等を従来の比重の大きい鋼，鋳物に
代えて比重の小さいアルミニウム材料で製作する傾向に
ある。アルミニウム材料は軽量である反面，剛性が低い
ので内燃機関の運転時にシリンダブロックに対するシリ
ンダヘッドの相対変位が大きくなる傾向にある。そし
て，金属製ガスケットは，シリンダボア，水，油等の通
路に対応する貫通孔の周囲近傍にビードを有しており，
ボルト等によりシリンダヘッドとシリンダブロックとを
締め付けて固定するときに，対向取付面に対してビード
が弾性的な環状接触部を形成して対向取付面間をシール
するものである。

【０００３】しかしながら，上記のような金属製ガスケ
ットについては，最近の内燃機関の軽量化として，シリ
ンダヘッドとシリンダブロックをアルミニウム材料とす
る傾向があるが，このためにこれらの構造材料の剛性が
低くならざるを得ず，また，これら構造材料間の対向取
付面を単板の金属製ガスケットを介して締付け用ボルト
によって締め付ける時には，締付けボルト位置が金属製
ガスケットの外周部又は比較的に外周部に分散している
ために，シリンダボア孔に対してはその周囲に必ずしも
均等に分布していないことになるので，対向取付面が不
整となり易い。その結果，シリンダボア孔間の部分のよ
うな歪みの大きい個所の対向取付面間に高温高圧の燃焼
ガスが侵入して，対向取付面間に介装されている金属製
ガスケットのビード部を腐食，汚損してシール効果を低
下させる。

【０００４】更に，シリンダヘッドガスケットの場合に
は，内燃機関の燃焼サイクルの間にシリンダヘッドとシ
リンダブロックとの間隔が増減を繰り返し，金属製ガス
ケットにも繰り返し応力即ちメカニカルストレス及びサ
ーマルストレスが作用する。この負荷変動応力は，シリ
ンダブロックやシリンダヘッドの剛性の最も低い部位に
大きな値として発生し，その結果，ビードにへたりが生
じたり，亀裂が発生してシール性能を劣化させるという
不具合が生じる。

【０００５】シールすべき高圧部分，即ち，シリンダボ
ア孔部のシール性能を向上するために，上記ビードの頂
部に軟質金属層を設けたものや，スペーサ部材を設けた
ものがあるが，いずれも貫通孔の周囲部分に設けられた
ビードの頂部に付加されて，ビードの高さを増加させた
ものである。シリンダヘッドをシリンダブロックに対し
て締め付けて構造部材の対向取付面を圧接した時には，
金属製ガスケットは，ビードの高さが軟質金属層やスペ
ーサによって高くなった分だけ強く圧縮される。これに
より，シリンダボア孔周囲の構造部材の接合両間のシー
ル性能の向上が期待され，また，肉盛りを軟質材料で構
成することで，極圧を分散させて，シール性の向上，接
面シールの向上或いはビードの保護が考えられる。しか
しながら，軟質金属層やスペーサ部材が設けられる金属
製ガスケットの部位がビードに限られるために，対向取
付面への高圧部分即ちシール線の数が基本的に増えるわ
けではなく，また，ビードに位置を合わせて軟質金属層
やスペース部材を取り付けることは，製造上困難であ
り，コストを上昇させていた。

【０００６】また，上記従来技術とは別の技術として，
シールすべき圧接部となるシリンダボア孔の周囲部分に
ビードを突設した金属製ガスケットにおいて，シリンダ
ボア孔の周縁にグロメットを取付けた金属製ガスケット
が知られている（例えば，特開昭６３−１０１５７４号
公報，特開昭６３−１４９４７９号公報参照）。該金属
製ガスケットは，シリンダボア孔の周縁に取り付けたグ
ロメットが先ず燃焼ガスのような高温高圧の流体に晒さ
れても，これをシールし，万一グロメットに洩れが生じ
た場合であっても，ビードが洩れをシールしようとする
ものである。また，後者の公報にあっては，例えば，シ
リンダヘッドとシリンダブロックとの締め付けによって
対向取付面の空隙の不整を補償しようとする考えが開示
されている。しかしながら，シリンダボア孔の周縁にグ
ロメットを取り付けるのは，グロメットの製作，シリン
ダボア孔の周縁への嵌合及び変形操作等の手間のかかる
作業を伴い，且つコスト高になる。

【０００７】また，本出願人は，図１６及び図１７に示
す金属製ガスケットを開発して先に特願平２−３０６２
９５号（特開平４−１８１０７０号公報）として出願し
た。該金属製ガスケット２０は，弾性金属板２１に形成
したシリンダボア孔２２Ａ，２２Ｂの周縁から半径方向
外側に隔置して前記シリンダボア孔２２Ａ，２２Ｂに沿
って形成したビード２４Ａ，２４Ｂと，前記シリンダボ
ア孔２２Ａ，２２Ｂの周囲において半径方向外側に折り
返して形成した折り返し部２５Ａ，２５Ｂとを有し，弾
性金属板２１の前記折り返し部２５Ａ，２５Ｂを予め設
定した厚さに成形し且つ熱処理したものである。該金属
製ガスケット２０は，ビード２４Ａ，２４Ｂの半径方向
外側で且つ該ビード２４Ａ，２４Ｂの凸面側に厚さ調整
のための金属板２６を積層し，折り返し部２５Ａ，２５
Ｂに金属板２７Ａ，２７Ｂを挟んだものである。

【０００８】更に，本出願人は，図１８及び図１９に示
すように，上記提案したビードと折返し部とを有する金
属製ガスケットにおいて，弾性金属板の強度調整のため
調整板３６をビード３４Ａ，３４Ｂの凸側の面に積層す
ると共にビード３４Ａ，３４Ｂの半径方向外側領域に伸
ばした金属製ガスケット３０を既に提案している。該金
属製ガスケット３０は，折返し部３５Ａ，３５Ｂに軟質
部材３７Ａ，３７Ｂを挾んだものである〔特願平３−１
５６１８９号（特開平４−３５７３７１号公報）参
照〕。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，本出願
人が提案した上記の金属製ガスケットにおいても，次の
ような技術的な未解決の問題が残されている。即ち，上
記金属製ガスケット２０は，厚さ調節のためにビード２
４Ａ，２４Ｂの凸面側に金属板２６を積層していてもそ
の積層位置はビードの半径方向外側であって，ビードが
形成された位置を含むものではない。従って，該金属製
ガスケットはビード形成位置では，基本的に一枚の弾性
金属板から形成されているものである。

【００１０】また，上記金属製ガスケット３０は，弾性
金属板３１の強度調整のために調整板３６をビード３４
Ａ，３４Ｂとその半径方向外側領域に積層して伸ばして
いるが，調整板３６の積層側が前記ビード３４Ａ，３４
Ｂの凸側であり，また，積層範囲はビードとその半径方
向外側領域であって，ビード３４Ａ，３４Ｂの半径方向
内側にまで積層されているものではない。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
の課題を解決することであり，シリンダボア孔周りにお
いてビード部と折返し部との二重のシール部を確保しつ
つ，二枚の弾性金属板の合成ばね定数をその撓みの大小
に応じて変化させることにより，締め付け時に二つの構
造部分の対向取付面に不整が生じても前記ビードや折返
し部が歪みに対応して変形して上記不整をより一層吸収
し易くし，締め付け完了後の使用時に内燃機関の燃焼サ
イクルの繰り返しによる変動負荷を分担してシリンダヘ
ッドの歪み量を抑制し，ビード部に対して全圧縮を防止
してシール効果をより一層高く維持し，高温高圧の燃焼
ガスの侵入による弾性金属板のビードの腐食，汚損を防
止し，シリンダヘッドの剛性の最も低い部位に発生する
大きな変動負荷応力によってもビードにへたりや亀裂が
発生せず，しかも内燃機関の始動，運転及び停止に伴っ
て発生する変動負荷応力を軽減し，更に，弾性金属板に
別の弾性金属板を重ねるに際してビードの凸側に重ねる
ことによる複雑な板厚管理をなくし，必要な段差を弾性
金属板の折返し部の形成のみで確保し，ビード位置での
負荷応力をさらに小さくして耐久性を向上させる金属製
ガスケットを提供する。

【００１２】この発明は，シリンダボア孔の周縁から半
径方向外側に隔置して前記シリンダボア孔に沿って形成
したビードを備えた第１弾性金属板と，前記第１弾性金
属板の前記ビードの凹側となる面に積層し且つ前記ビー
ドの凹部に嵌合するビードを備えた第２弾性金属板との
二枚の弾性金属板から構成され，前記第１弾性金属板
は，前記シリンダボア孔の周囲を前記ビードの凸側で且
つ前記第２弾性金属板の積層面と反対側の面に折り曲げ
られた前記ビードより内側に位置する折返し部を備えて
いることから成る金属製ガスケットに関する。

【００１３】また，前記第１弾性金属板の厚さは前記第
２弾性金属板の厚さよりほぼ等しいか又は薄く形成され
ている。

【００１４】また，前記第１弾性金属板の前記折返し部
に軟質部材が挟み込まれている。

【００１５】また，前記第１弾性金属板の前記ビードの
形状は，前記シリンダボア孔間の部分で頂部円弧状の凸
形状であり且つ前記シリンダボア孔間以外の部分で頂部
平ら状の凸形状に形成されている。

【００１６】前記折返し部は前記シリンダボア孔間の部
分で厚く且つ前記シリンダボア孔間以外の部分で薄く形
成されている。

【００１７】この金属製ガスケットは，前記第１弾性金
属板の厚さ調整のため前記ビードの凸側において前記ビ
ードの半径方向外側領域に伸びる調整板が積層されてい
る。

【００１８】この金属製ガスケットは，前記第１弾性金
属板と前記第２弾性金属板との外面に耐熱性及び耐油性
のゴム又は樹脂等の非金属材料が塗布されている。

【００１９】

【作用】この金属製ガスケットは，上記のように構成さ
れているので，対向取付面を有する二つの構造部分であ
るシリンダヘッドとシリンダブロックとの間で締め付け
て押圧状態にすると，前記ビードを積層装着した前記第
１弾性金属板と前記第２弾性金属板とはその押圧力によ
って変形するが，従来の１枚の金属製ガスケットに比較
して各負担応力は小さくなり応力的に楽になり，耐久性
を向上できる。また，前記シリンダボア孔の周縁から半
径方向外側に隔置した位置に沿って前記ビードは対向取
付面に対して環状シール部を形成する。それと同時に，
前記折返し部の厚さが弾性金属板自体の板厚の約２倍で
あるから，前記シリンダボア孔の周囲において別の環状
シール部を形成する。この締め付け時に，二つの構造部
分の対向取付面に不整が生じても前記ビードと前記第２
弾性金属板や前記折返し部が歪みに対応して変形し，当
接面間の不揃いな間隙を吸収する。

【００２０】第１弾性金属板と第２弾性金属板との二枚
の弾性金属板は重ねばねの特性を示し，全体のばね定数
ｋ_Ａは第１弾性金属板のばね定数ｋ_１と第２弾性金属板
のばね定数ｋ_２との和（ｋ_Ａ＝ｋ_１＋ｋ_２）になる関係
を有する。また，第１弾性金属板と第２弾性金属板との
厚さの関係は特に限定はないが，合計の厚さには一定の
制約がある。更に，前記第２弾性金属板は前記ビード加
工後，熱処理して所定の硬さを確保して製作するもので
あり，具体的には，前記第２弾性金属板は前記ビード加
工及び前記折返し加工した後に，熱処理して所定の硬さ
を確保するように製作することが好ましい。

【００２１】即ち，前記環状シール部の増加は上記対向
取付面の不整の吸収との相乗作用によって内燃機関の燃
焼サイクルの繰り返しで発生する変動負荷を分担して支
持するので，シリンダヘッドの歪み量を抑制する。前記
第１弾性金属板の前記ビードに対しては，前記第２弾性
金属板が前記第１弾性金属板の全面にわたって積層した
二重構造となるから，一枚の弾性金属板の場合と比較し
て応力的に負担が軽くなり，耐久性が向上する。そし
て，第１弾性金属板と第２弾性金属板との最も有利な応
力条件は，両者が同一の板厚で且つ同一のばね定数を有
する場合である。また，前記第１弾性金属板の存在のた
めに全圧縮が防止され，前記第２弾性金属板を補強し，
内燃機関の始動，運転及び停止に伴って前記ビードに発
生する変動負荷応力を軽減し，前記ビードのヘタリや亀
裂の発生を防止する。また，前記折返し部は金属製ガス
ケット本体に対して一体であるので，締め付けて使用す
る時にずれ等の不具合は生じない。

【００２２】前記第１弾性金属板のシリンダボア孔の周
縁から半径方向外側に隔置した位置において前記シリン
ダボア孔に沿ってビードを形成し，前記シリンダボア孔
の周囲部分において前記ビードとの間で半径方向外側に
折り返した折返し部を形成するだけでは，前記折返し部
と前記ビード以遠の半径方向外側に位置する領域との間
に弾性金属板の厚さに相当する段差を生じるが，この段
差が必要な段差以下である場合には，シリンダヘッドと
シリンダブロックとの間にかかる金属製ガスケットを挾
んで締め付けたときにビードの変形量が制限されて必要
なシール力を得ることができない。しかしながら，この
金属製ガスケットによれば，前記折返し部に軟質部材を
挟んでいるため，前記折返し部に挾んだ軟質金属板に前
記段差の調節を行わせて上記段差を任意の値にもたらす
ことができ，前記シリンダボア孔周りの前記折返し部と
前記ビード，そしてその他，水孔，油孔周りの面圧を理
想的に調整可能である。

【００２３】この金属製ガスケットは，第１弾性金属板
と第２弾性金属板との外面に耐熱性及び耐油性のゴム又
は樹脂等の非金属材料を塗布され，それによって，ガス
ケットとシリンダヘッド及びシリンダブロックとの間で
の金属対金属の直接的な接触が回避され，金属表面の腐
食や汚損を防止すると共に，シリンダヘッドとシリンダ
ブロックの表面の凹凸（機械加工面）に対して充分なシ
ール機能を確保することができる。

【００２４】前記折返し部が前記シリンダボア孔間で厚
く且つ前記シリンダボア孔間以外で薄く形成されている
金属製ガスケットにおいては，シリンダヘッド側の湾曲
により隣合うシリンダボア同士の間において歪みが最も
大きく生じやすいが，前記シリンダボア孔間で厚さを大
きくした前記折返し部が効果的にかかる歪みを変位吸収
し，シール効果の低下を阻止して高温高圧の燃焼ガスの
侵入による金属製ガスケットのビードの腐食，汚損を防
止する。

【００２５】また，この金属製ガスケットは，前記第１
弾性金属板の厚さ調整のため前記ビードの凸側において
前記ビードの半径方向外側領域に伸びる調整板が積層さ
れているので，前記折返し部と前記ビードよりも半径方
向外側の領域とにおいて，両者に必要な段差以上の段差
となる場合に，この段差を調節することができる。

【００２６】

【実施例】以下，図面を参照して，この発明による金属
製ガスケットの実施例を説明する。図１はこの発明によ
る金属製ガスケットの実施例を示す平面図，図２は図１
の一部を詳細に示す拡大平面図，図３は図２の符号Ｄ部
分の拡大平面図，図４は図２の線Ａ−Ａにおける第１実
施例を示す断面図，図５は図２の線Ｂ−Ｂにおける第１
実施例を示す断面図及び図６は図２の線Ｃ−Ｃにおける
第１実施例を示す断面図である。

【００２７】金属製ガスケットは，四気筒エンジンにお
けるシリンダヘッドとシリンダブロックとの対向取付面
をシールするために使用される。図４，図５及び図６に
示されているように金属製ガスケットは，単板の第１弾
性金属板である下ビード板１と第２弾性金属板である上
ビード板８とから成る。

【００２８】下ビード板１は，例えば，硬さＨｖ２００
以下の材料を折返し加工及びビード加工を施して後，原
則的には熱処理するが，熱処理しないでそのまま使用し
てもよい。熱処理しない場合には，材料としてはＳＵＳ
３０４，アルミニウム合金，銅合金又は軟鋼板が用いら
れる。熱処理する場合には，析出硬化処理としてＳＵＳ
６３０やＳＵＳ６３１，窒化処理としてＳＵＳ３０４，
ＳＵＳ３０１或いはＳＫ材（ＳＫ１乃至ＳＫ７），焼き
入れ・焼き戻し処理としてＳＵＳ４２０Ｊ_２やＳＵＳ４
４０Ａ，或いは固溶化熱処理としてチタン合金，アルミ
ニウム合金等の金属材料から形成されており，ビード加
工前の素材の硬さは，例えば，Ｈｖ２００以下の素材で
ある。下ビード板１の厚さｔは，０．１ｍｍ〜０．２０
ｍｍの範囲内の値である。

【００２９】上ビード板８の金属材料を各熱処理した場
合の硬さの具体的な一例は，次のとおりである。ＳＵＳ
３０４，ＳＵＳ３０１を窒化処理した場合には，熱処理
前がＨｖ２００以下（但し，表面のみ）であるが，熱処
理後がＳＵＳ３０４についてはＨｖ３５０〜４００，Ｓ
ＵＳ３０１についてはＨｖ３５０〜５００であり，ＳＵ
Ｓ６３１をビード加工の後，熱処理即ち析出硬化処理し
た場合には熱処理前がＨｖ２００以下であるが，熱処理
後はＨｖ３５０〜５００であった。これ以外にＳＫ材
（ＳＫ１乃至ＳＫ７）の熱処理やＳＵＳ４２０Ｊ_２の焼
き入れ・焼き戻し処理更に，チタン合金，アルミニウム
合金（６Ａ１−２Ｓｎ−４Ｚｒ−６Ｍｏ）を固溶化熱処
理することもできる。上ビード板８の板厚ｔ_３は，０．
２０ｍｍ〜０．３５ｍｍの範囲内の値である。

【００３０】下ビード板１及び上ビード板８には，四つ
の気筒，即ち，シリンダブロックに形成されたシリンダ
ボアに対応してそれぞれ四つの孔であるシリンダボア孔
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ及び２Ｄ，そして９Ａ，９Ｂ，９Ｃ及
び９Ｄが形成されている（図１参照，これらのシリンダ
ボア孔を総称する時には符号２又は９を用いる）。シリ
ンダボア孔２Ａと９Ａとは同じ位置に同じ大きさで形成
されており，他のシリンダボア孔についても同様であ
る。更に，下ビード板１及び上ビード板８には，冷却水
を通す水穴３，オイルを通すオイル穴やオイル戻り穴，
ノック孔，リベット穴等が同じ位置でかつ同じ大きさに
それぞれ複数個穿設されているが，これらについては，
金属製ガスケットの技術分野においてそれぞれ周知の技
術であるので，ここでは詳細な説明を省略する。

【００３１】また，金属製ガスケットの表裏両面，即ち
下ビード板１の凸面側と上ビード板８の凹面側との外面
には，耐熱性及び耐油性を有するゴム（例えば，フッ素
ゴム），樹脂等の非金属材料で，例えば，厚さが１０μ
ｍ〜５０μｍ程度のコーティングを施すことによってシ
リンダヘッドとシリンダブロックに対して金属対金属の
接触状態を回避し，ガスケットとしての耐腐食性や耐久
性及び強度を確保することができる。また，金属製ガス
ケットの機械加工面に凹凸が存在していても，上記非金
属材料が凹凸をカバーして充分なシール機能を果たすこ
とができる。

【００３２】図４には，それぞれ隣接するシリンダボア
孔２Ａ，２Ｂ及び９Ａ，９Ｂの境界部分を，そのシリン
ダボア孔２Ａ，２Ｂ及び９Ａ，９Ｂの中心を結ぶ線で切
断した金属製ガスケットの断面，即ち，シリンダボア孔
２及び９間での断面が示されているが，他の隣接するシ
リンダボア孔２及び９の境界部分においても同様の断面
構造をしている。また，図５において，シリンダボア孔
２Ａ及び９Ａと金属製ガスケットの端部即ち縁部分とを
結ぶ線で切断した金属製ガスケットの断面が示されてい
るが，反対位置にあるシリンダボア孔２Ｄ及び９Ｄにつ
いても縁部分との間で同様の断面構造を有し，また，こ
れらに限らずシリンダボア孔２及び９間以外のシリンダ
ボア孔２及び９の回りでも同様の断面構造を有している
のは勿論である。更に，図６において，冷却水を通す水
穴３を通る金属製ガスケットの断面が示されているが，
他の水穴やオイルを通すオイル穴やオイル戻り穴，ノッ
ク孔，リベット穴等においても，同様の断面構造を有し
ているのは勿論である。

【００３３】金属製ガスケットの下ビード板１のシリン
ダボア孔２の近傍周囲部分をシリンダボア孔２と同心に
且つ環状に取り巻く断面山形のビード４が形成されてい
る（符号４は，シリンダボア孔２と同様ビードに対する
総称を示す）。図示の例では，ビード４はシリンダボア
孔２の内周縁からの距離Ｌ_２（例えば，約２．９ｍｍ）
のところから始まり，半径方向で見て所定の幅Ｌ_３は約
２ｍｍを有し，高さは，０．２〜０．２５ｍｍである。
隣接するシリンダボア孔２間の距離Ｌ_１は，例えば，約
７．８ｍｍであり，シリンダボア孔２Ａの周囲のビード
４Ａと，隣接するシリンダボア孔２Ｂの周囲のビード４
Ｂとは，シリンダボア孔２Ａ，２Ｂの接近部分において
重なっている。しかしながら，隣接するビード４同士を
重ねることなく，わずかの間隙をおいて互いに配置して
もよい。また，下ビード板１に形成したシリンダボア孔
２の周縁には，ビード４の凸側で且つビード４の半径方
向内側においてビード４と重なることのないように折返
し部５Ａ，５Ｂが形成されている（以下，折返し部を称
するときは符号５を用いる）。折返し部５の幅Ｌ_４は，
例えば，約２．５ｍｍである。更に，図５に示すよう
に，水穴３における金属製ガスケットの断面構造は，穴
３と同心状に周囲の部分が他の平面的な部分から僅かに
窪み状（或いは山形）になるように変形してあり，締め
付け時に，穴３の周囲においてシール性が得られるよう
にしてある。

【００３４】下ビード板１に形成された折返し部５の厚
さを調節するため，折返し部５に所定の圧縮力を付与し
て予め設定された厚さ２ｔ_１（＝２ｔ−α）に成形す
る。そして，シリンダボア孔２間を除くシリンダボア孔
回りにおいては，αよりも大きな値であるβだけ板厚を
減少している（２ｔ_２＝２ｔ−β）。即ち，シリンダヘ
ッドはシリンダブロックに比べて剛性が低く，多気筒エ
ンジンにおいては，隣接するシリンダボア孔２間の部分
が内燃機関の爆発行程及び膨張行程の燃焼サイクルにお
ける負荷変動により最も大きな歪みを生じ易いところで
ある。従って，この部分が金属製ガスケットによるシー
ル機能が最も低下し易いところであるので，折返し部５
の構造を，図３に示すようなシリンダボア孔２間に位置
する部分の厚さ２ｔ_１が，図４に示すようなシリンダボ
ア孔２間以外の部分の厚さ２ｔ_２（但し，α＜β）より
も厚い形状になるような構造としている。

【００３５】具体的には，図１４及び図１５に示されて
いるように，シリンダボア孔２間の領域ａにおいては，
シリンダボア孔２間での厚さ２ｔ_１が０．３７ｍｍに形
成され，領域ａの両側に延びる領域ｂにおいては厚さが
次第に減少していき，更にその両側に延びる円弧部分の
領域ｃについては，厚さ２ｔ_２が例えば０．３２ｍｍに
形成されている。なお，折返し部５を形成した下ビード
板１は，熱処理して硬さを調節するが，この時，ビード
形成前でＨｖ２００以下であるのを，熱処理後には下ビ
ード板１の種類に応じた硬度を有するように硬化する。

【００３６】この発明による金属製ガスケットは，上記
構成において，特に，二重の弾性金属板を直列配置にな
るばね特性を得るために，又金属板を弾性金属板に重ね
ることに伴う複雑な板厚管理をなくすと共に，必要な段
差を弾性金属板の折返し部５の形成のみで得て，ビード
位置での負荷応力をさらに小さくして耐久性を向上する
ために，下ビード板１のビード４の凹側となる面に，上
ビード板８を下ビード板１の平面全体にわたって積層し
ており，上ビード板８のビード１０を下ビード板１のビ
ード４と同じ向きに設けて，ビード１０の凸部をビード
４の凹部に嵌合させている。図示の金属製ガスケットで
は，上ビード板８のビード１０の高さは下ビード板１の
ビード４の高さと同じであり，下ビード板１と上ビード
板８とは実質上同じ広がりを持つ。上ビード板８は下ビ
ード板１に対して積層されている。また，Ｌ_１，Ｌ_２及
びＬ_３の寸法は下ビード板１の各対応する寸法と同じで
ある。上ビード板８と下ビード板１とを同一板厚に形成
した場合には，応力的には同一の負担応力となり，最も
有利な応力条件になる。

【００３７】金属製ガスケットは，シリンダヘッドとシ
リンダブロックとの間に介装されて，例えば，ボルト孔
３を通したボルトにより締め付けて押圧状態にすると，
下ビード板１のシリンダボア孔２の近傍周囲部分に設け
たビード４が，例えば，シリンダヘッドの接合面に対し
て接触して環状シール部を形成する。また，折返し部５
はシリンダヘッド側の対向取付面に対してビード４によ
る環状シール部の内側で環状シール部を形成する。シリ
ンダブロック側の対向取付面には，下ビード板１の特に
折返し部５に対応する上ビード板８の部位において，強
く接触する。折返し部５が存在している部位におけるシ
リンダヘッド及びシリンダブロックに対するシール圧力
は折返し部５による板厚が増大している分だけ高くな
る。金属製ガスケットの平面的に見て，二段構えとなっ
た同心状の環状シール部によって，シリンダボア孔２か
らの高温高圧の燃焼ガスが両対向取付面に漏れ出るのを
阻止することができる。

【００３８】また，折返し部５は，ビード４に加えて対
向取付面に当接するので，締付け力がビード４と折返し
部５とに分担して支持される。完全締め付け時において
は，合成ばね定数はばね定数の大きなばね，即ち，上ビ
ード板８のばね定数に近似するので，対向取付面間を堅
く締め付けることができ，金属製ガスケットを均一的に
変形してビード４に発生する応力が均質・軽減されて全
圧縮が防止され，内燃機関の運転時における負荷変動に
よって金属製ガスケットに上記のような抑制された繰り
返し応力が働いたとしてもビード４に発生する負荷応力
が軽減されるのでビードのヘタリや亀裂の発生を防止す
ることができる。

【００３９】次に，この発明による金属製ガスケットの
第２実施例を，図７，図８及び図９を参照して説明す
る。第２実施例は，第１実施例に比較して，単板の第１
弾性金属板である下ビード板１と第２弾性金属板である
上ビード板８との厚さ及びばね定数が相違する以外は，
全く同一の構成を有しているので，同一の部品には同一
の符号を付している。図７〜図９に示すように，第２実
施例では，上ビード板８は下ビード板１より厚く形成さ
れ，例えば，上ビード板８の厚さは０．２５ｍｍの値で
あり，下ビード板１の厚さは０．１２ｍｍの値である。
第２実施例の金属製ガスケットの作用は，第１実施例の
ものとほぼ同様である。

【００４０】図１０に示された第３実施例では，下ビー
ド板１を補強するため，下ビード板１のビード４に調整
板である金属板６が積層されている。第３実施例では，
シリンダボア孔２の回りのビード４の外側，即ち，ビー
ド４よりも半径方向外側で，ビード４が凸となる側の面
には，板厚調整用の金属板６が積層装着されている。シ
リンダボア孔２間の領域では，シリンダボア孔２Ａ側か
ら見てもシリンダボア孔２Ｂから見てもビード４よりも
外側の領域はないので，シリンダボア孔２間の領域には
金属板６は積層されていない。金属板６はＳＵＳ３０１
又はＳＵＳ３０４等の硬質材（Ｈｖ３５０〜５００）か
ら形成されていて，下ビード板１の板厚ｔ（例えば，
０．２〜０．２５ｍｍ）より薄い板厚ｔ_４（例えば，
０．１０〜０．２０ｍｍ）を有している。金属板６は，
シリンダボア孔２の回り，即ち折返し部５の領域におけ
る金属製ガスケットの下ビード板１の板厚と，ビード４
から半径方向外側の領域における下ビード板１の板厚と
の差を調整することを主とした目的として設けられるも
のであり，例えば，予圧縮によってもシリンダボア孔２
回りにおいて折返し部５の厚さが余り変化しない場合
に，折返し部５とビード４以遠の半径方向外側の領域と
段差を小さくするためにビード４が凸となる側の面に積
層装着される。金属板６には上記硬質材を用いているの
で，ビード４を含む積層領域の強度を増大させることが
でき，また，ビード４が対向取付面に対して当接すると
きの面圧に対する保護機能をも備えることができる。

【００４１】図１１及び図１２はこの発明による金属製
ガスケットの第４実施例の断面図である。第４実施例の
金属製ガスケットの平面図，断面位置及び主要な構造
は，第１実施例と同じであるので重複する説明は省略す
る。第４実施例では，折返し部５に厚さｔ_３（例えば，
１００〜２００μｍ）の軟質部材である軟質金属板７
Ａ，７Ｂ（以下，総称の時には符号７で示す）が挟まれ
ている。従って，折返し部５の厚さは，予圧縮後におい
て，シリンダボア孔２間では２ｔ＋ｔ_３−αであり，シ
リンダボア孔２間以外のシリンダボア孔２回りで２ｔ＋
ｔ_３−βである。βはαよりも大きい値を持つので，シ
リンダボア孔２間の厚さ（２ｔ＋ｔ_３−α）は，シリン
ダボア孔２間以外のシリンダボア孔回りの厚さ（２ｔ＋
ｔ_３−β）より厚く構成されることになる。

【００４２】軟質金属板７については，種々の変形例が
考えられる。即ち，図１４及び図１５を参照して，折返
し部５の厚さをシリンダボア孔２の周り位置に応じて変
化させてもよいことを説明したのと同じように，軟質金
属板７についてもシリンダボア孔２の周囲位置に応じて
存在自体や厚さを変更することができる。即ち，前記の
ようにシリンダボア孔２間の部分のみが厚く形成され且
つシリンダボア孔２間以外の部分が薄く形成される以外
に，例えば，軟質金属板７は，折返し部５全周域にわた
って配置されてもよく，或いはシリンダボア孔２間の部
分にのみ配置することもできる。この実施例における金
属製ガスケットの場合も，金属板６を弾性金属板１に積
層装着した後，折返し部５を形成する工程において，折
返し部５に軟質金属板７を挟み込み，圧縮力を付与して
予め設定された厚さに成形し，最後に，折返し部５を形
成した弾性金属板１と挾み込んだ軟質金属板７を熱処理
して硬さを調整する。

【００４３】軟質金属板７は，シリンダボア孔２回りと
ビード４から半径方向外側の領域との厚さの差を調整す
るために設けられるものである。例えば，予圧縮によっ
てシリンダボア孔２回りにおいて折返し部５の厚さが大
きく減少する場合に，該軟質金属板７をビード４が凸側
の面に積層して，折返し部５に挟み込み，折返し部５と
ビード４以遠の半径方向外側の領域との段差を大きくす
る。

【００４４】図１３は，この発明による金属製ガスケッ
トの第５実施例を示す図２の線Ｂ−Ｂにおける断面図で
ある。第５実施例は，第２実施例においてシリンダボア
孔２間の領域以外のシリンダボア孔回りにおけるビード
の形状の変形例である。この領域における下ビード板１
のビード４Ａ’の形状及び上ビード板８のビード１０
Ａ’の形状は，半径方向の幅ｄの部分でビードの山が平
坦化されており，その分だけばね定数を小さくしてあ
る。シリンダボア孔２間の領域におけるビード４’の形
状は，先の実施例のものと同様であるので，重複する説
明は省略する。

【００４５】この発明の各実施例は，四気筒内燃機関に
ついて示したけれども，この発明はこの形式の内燃機関
に限ることはなく，例えば，六気筒又はＶ型六気筒の内
燃機関の場合等に適用することができる。下ビード板の
板厚と上ビード板の板厚とは，図示の例では下ビード板
の板厚を薄く，上ビード板の板厚を厚くしたが，これに
限らず，板厚の関係を逆にしても，また両ビード板の厚
みを同じにしてもよい。両ビード板の板厚を同じにする
と応力的には最も有利になる。

【００４６】

【発明の効果】この発明による金属製ガスケットは，以
上のように構成されているので，シリンダボア孔周りに
おいてビード部と折返し部との二重のシール部を確保し
つつ，対向取付面間の不整を吸収し，内燃機関の燃焼サ
イクルの繰り返しによる変動負荷を分担してシリンダヘ
ッドの歪み量を抑制し，ビード部に対して全圧縮を防止
し，その結果シール効果の低下を阻止し，特に，弾性金
属板が一枚の従来のものと比較して，前記第１弾性金属
板に生じる応力を軽減して耐久性を大幅に向上できる。

【００４７】従って，高温高圧の燃焼ガスの侵入による
前記第１弾性金属板の前記ビードの腐食，汚損を防止す
ると共に，シリンダヘッドの剛性の最も低い部位に発生
する大きな変動負荷応力によっても前記ビードにへたり
や亀裂が発生せず，内燃機関の始動，運転及び停止等の
作動状態に伴って発生するシリンダヘッドの歪み量が抑
制され，それに基づく変動負荷応力を軽減することがで
きる。それ故，前記ビードのヘタリや亀裂の発生の防止
に役立ち，前記ビードの耐久性が向上するという点に関
して従来の金属製ガスケットが有するよりも一層の効果
を確保しつつ，更に前記第２弾性金属板を前記第１弾性
金属板に重ねるに際して，前記ビードの凸側に重ねるこ
とによる前記折返し部と前記ビードと前記第１弾性金属
板の厚さや高さに起因する複雑な板厚管理をなくすると
共に，必要な段差は前記第１弾性金属板の前記折返し部
の形成のみで得て板厚管理が簡単で，且つビード位置で
の負荷応力をさらに小さくして耐久性を向上するという
優れた効果を有するものである。

【００４８】前記弾性金属板の前記折返し部に軟質部材
を挟んだ金属製ガスケットについては，軟質部材を挾ま
ないものと比較して，前記ビードの変形量を大きく取る
ことができる。即ち，前記折返し部に軟質部材を挟んで
折り返しているため，折返し部の厚さが大きくなるよう
に厚さに相当する段差を調節することができる。従っ
て，前記折返し部での厚みが増加するので，金属ガスケ
ットにおける面圧分布を適正に補償したり，ビード部の
面圧とのバランスをとることができる。また，シリンダ
ボア孔周りの前記折返し部，前記ビード部，その他の水
孔，油孔周りの面圧を理想的に調整することができる。

【００４９】前記弾性金属板の前記ビードの形状を，前
記シリンダボア孔間の部分で頂部円弧状の凸形状であり
且つ前記シリンダボア孔間以外の部分で頂部平ら状の凸
形状に形成した場合には，前記平ら状の凸形状のビード
のばね定数がシリンダボア孔間の部分のばね定数に比べ
て相対的に小さくなり，その分，金属製ガスケットを対
向取付面間に締め付けたときに，シリンダボア孔間にお
けるビードの締め付け力がそれ以外の部分の締め付け力
より大きくなってシリンダボア孔間のシール性を高める
ことができる。

【００５０】また，前記折返し部について，隣接するシ
リンダボア孔間の領域に位置する部分の厚さをシリンダ
ボア孔間以外の部分の厚さよりも厚くした場合には，前
記折返し部は隣接するシリンダボア孔の構造材料の撓み
変形に対して効果的に対応することができ，シール性を
向上することができる。更に，前記折返し部は基板のビ
ードと重ならない限りその折返し範囲を任意に設定する
ことができるから，設計上，ビード部と折返し部との面
圧配分を調節することができる。

【００５１】また，前記弾性金属板の前記ビードの凸側
において，前記ビードの半径方向外側領域に伸びる調整
板を積層した場合には，前記調整板により前記折返し部
と前記ビードより半径方向外側の領域との段差を小さく
することができ，従って，シリンダボア孔周りとビード
より半径方向外側の領域との厚さの差を調節することが
できる。

【００５２】更に，この金属製ガスケットは，ガスケッ
トの両面に耐熱性及び耐油性のゴム又は樹脂等の非金属
材料を塗布すると，シリンダヘッド及びシリンダブロッ
クに対して金属対金属の直接的な接触状態が回避される
と共に，腐食性の燃焼ガスに対抗する対蝕性と耐久性及
び精度が確保されるので，金属表面の腐食や汚損を防止
すると共に，シリンダヘッドとシリンダブロックの表面
の凹凸（機械加工面）があってもこれに対して充分なシ
ール機能を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による金属製ガスケットの実施例を示
す平面図である。

【図２】図１の金属製ガスケットの一部を詳細に示す拡
大平面図である。

【図３】図２の金属製ガスケットの一部を詳細に示す拡
大平面図である。

【図４】この発明による金属製ガスケットの第１実施例
を示し且つ図２の線Ａ−Ａにおける断面図である。

【図５】この発明による金属製ガスケットの第１実施例
を示し且つ図２の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。

【図６】この発明による金属製ガスケットの第１実施例
を示し且つ図２の線Ｃ−Ｃにおける断面図である。

【図７】この発明による金属製ガスケットの第２実施例
を示し且つ図２の線Ａ−Ａにおける断面図である。

【図８】この発明による金属製ガスケットの第２実施例
を示し且つ図２の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。

【図９】この発明による金属製ガスケットの別の実施例
を示し且つ図２の線Ｃ−Ｃにおける断面図である。

【図１０】この発明による金属ガスケットの第３実施例
を示し且つ図２の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。

【図１１】この発明による金属ガスケットの第４実施例
を示し且つ図２の線Ａ−Ａにおけるである。

【図１２】この発明による金属ガスケットの金属製ガス
ケットの第４実施例を示し且つ図２の線Ｂ−Ｂにおける
断面図である。

【図１３】この発明による金属ガスケットの第５実施例
を示し且つ図２の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。

【図１４】金属製ガスケットのシリンダボア孔の周囲に
おける折返し部の厚さについての分布を示す説明図であ
る。

【図１５】金属製ガスケットの隣接するシリンダボア孔
の周囲における折返し部の厚さについての分布を示す説
明図である。

【図１６】本出願人の先願に開示された金属製ガスケッ
トの部分断面図である。

【図１７】図１６の金属製ガスケットの別の部分の断面
図である。

【図１８】本出願人の別の先願に開示された金属製ガス
ケットの部分断面図である。

【図１９】図１８の金属製ガスケットの別の部分の断面
図である。

【符号の説明】

１ 下ビード板（第１弾性金属板） ２ 下ビード板のシリンダボア孔 ４ 下ビード板のビード ５ 下ビード板の折返し部 ６ 金属板（調整板） ７ 軟質金属板 ８ 上ビード板（第２弾性金属板） ９ 上ビード板のシリンダボア孔 １０ 上ビード板のビード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 國利 大阪府東大阪市加納248番地 日本ガス ケット株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−155376（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−155374（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−182563（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−118275（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−191853（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−188955（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16J 15/08 F02F 11/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダボア孔の周縁から半径方向外側
   に隔置して前記シリンダボア孔に沿って形成したビード
   を備えた第１弾性金属板と，前記第１弾性金属板の前記
   ビードの凹側となる面に積層し且つ前記ビードの凹部に
   嵌合するビードを備えた第２弾性金属板との二枚の弾性
   金属板から構成され，前記第１弾性金属板は，前記シリ
   ンダボア孔の周囲を前記ビードの凸側で且つ前記第２弾
   性金属板の積層面と反対側の面に折り曲げられた前記ビ
   ードより内側に位置する折返し部を備えていることから
   成る金属製ガスケット。
2. 【請求項２】 前記第１弾性金属板の厚さは前記第２弾
   性金属板の厚さよりほぼ等しいか又は薄く形成されてい
   ることから成る請求項１に記載の金属製ガスケット。
3. 【請求項３】 前記第１弾性金属板の前記折返し部に軟
   質部材が挟み込まれていることから成る請求項１に記載
   の金属製ガスケット。
4. 【請求項４】 前記第１弾性金属板の前記ビードの形状
   は，前記シリンダボア孔間の部分で頂部円弧状の凸形状
   であり且つ前記シリンダボア孔間以外の部分で頂部平ら
   状の凸形状に形成されていることから成る請求項１に記
   載の金属製ガスケット。
5. 【請求項５】 前記折返し部は前記シリンダボア孔間の
   部分で厚く且つ前記シリンダボア孔間以外の部分で薄く
   形成されていることから成る請求項１に記載の金属製ガ
   スケット。
6. 【請求項６】 前記第１弾性金属板の厚さ調整のため前
   記ビードの凸側において前記ビードの半径方向外側領域
   に伸びる調整板が積層されていることから成る請求項１
   に記載の金属製ガスケット。
7. 【請求項７】 前記第１弾性金属板と前記第２弾性金属
   板との外面に耐熱性及び耐油性のゴム又は樹脂等の非金
   属材料が塗布されていることから成る請求項１に記載の
   金属製ガスケット。