JP2990289B2

JP2990289B2 - 金属ガスケット

Info

Publication number: JP2990289B2
Application number: JP2175993A
Authority: JP
Inventors: 健一山口; 弘孝角田; 猛志北村; 彰夫倉本; 志郎河合
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-07-03
Filing date: 1990-07-03
Publication date: 1999-12-13
Anticipated expiration: 2014-12-13
Also published as: JPH0464776A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は金属ガスケットに関し、特に内燃機関のシリ
ンダヘッドガスケット、エキゾーストマニホールドガス
ケット等として好適な金属ガスケットに係る。

［従来の技術］圧力流体に対し接合面からの漏洩を防止するため接合
部材間にガスケットが介装されることはよく知られてい
る。例えば、内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロ
ックとの間に介装されるシリンダヘッドガスケットにお
いては、燃焼ガス、冷却水及び潤滑油を同時にシールし
得ることが要求される。特に燃焼ガスに対しては、高
温、高圧というだけでなく温度及び圧力の変化が大きい
ためシールが困難である。このため、種々のガスケット
が提案されているが、近時は金属製の板材から成るメタ
ルガスケット、即ち金属ガスケットが注目されている。
具体的には、金属製の基板に燃焼ガス等の圧力流体が通
過する複数の孔を穿設し、各々の孔の周囲の基板にビー
ドを形成して接合部材に対し高い面圧を確保し得るよう
にしたものである。

そして、実開昭59−188955号公報において、上記金属
ガスケットに対し、ビードが締付力によって塑性変形し
シール性が低下することを回避すべく、ビードの凸設高
さより薄い板から成る面圧調整板をビード以外の部分に
設けたものが提案されている。同様に、ビードの孔側の
板面に厚肉部を形成したものも提案されている。この厚
肉部に関しては、例えば実開昭61−14748号公報にはメ
ッキにより厚肉部を形成したものが開示され、実開平２
−6855号公報には副板を接着もしくは溶着して厚肉部と
したもの、あるいは特開昭64−35057号公報には溶射に
よって形成したストッパ（厚肉部に相当）に対し樹脂等
の充填剤を含浸させシール機能を確保するようにしたも
のが開示されている。

［発明が解決しようとする課題］上記従来技術における厚肉部としては、ビードが圧縮
変形してシール部材として機能し得るように調整すると
共に、自らシール部材として機能し得るようにシール性
を有する材質とすることが望ましく、組付性、厚さの管
理、コスト等を考慮すると金属環のシムリングを接合す
るように構成することが望ましい。上記従来技術におい
ても金属製のシムリングを接合することとしたものが開
示されているが、その接合手段は溶接あるいは接着とい
った一般的なもので、スポット溶接といった接合手段も
散見され、シムリングと基板との間のシール性は考慮さ
れていない。また、その接合部分も全周あるいは一部と
いうように必ずしもシムリング自体によるシール性に配
慮されているものではない。このように従来技術におい
てはシムリングと基板とが物理的に接合されておれば足
り、特段の接合手段を要することなく、接合部分は適宜
設定されるものと認められる。

然し乍ら、シムリングの基板への接合部を微視的にみ
ると、内燃機関のように高温、高圧の流体に晒される場
合には熱膨張差等によって生じ得る接合部分の空隙から
の漏洩も懸念される。また、仮にシムリングが全周に亘
り連続して基板に溶接されたとしても、シムリングの幅
方向の中央部で溶接される場合には、接合部迄圧力流体
が進入し熱膨張差等によってシムリングに接合部を中心
とする曲げ応力が生ずるおそれがあり、シール性の低下
が懸念される。

そこで、本発明は金属製の基板に金属環のシムリング
を接合して成る金属ガスケットにおいて、シムリングの
基板への接合手段に改良を加え通過する圧力流体に左右
されることなく常に安定したシール性を確保することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］上記の目的を達成するため、本発明は金属製の基板に
圧力流体が通過する孔を穿設すると共に、該孔の周縁部
に金属環のシムリングを接合した金属ガスケットにおい
て、前記基板に対し前記シムリングの内縁近傍を、前記
シムリングの幅より狭い溶接線幅で全周に亘り実質的に
連続して溶接したものである。

更に、上記に加え前記シムリングの外縁近傍も溶接す
ることとしてもよい。

［作用］上記の構成になる金属ガスケットを、対峙する接合部
材間、例えばシリンダヘッドとシリンダブロックとの間
に介装し、所定の締付力を以って両者を締結すると、シ
ムリングが接合部材間に挟持される。この場合におい
て、シムリングは内縁近傍がシムリングの幅より狭い溶
接線幅で全周に亘り実質的に連続して基板に溶接されて
いるので、シムリングの内周側から接合部への圧力流体
の進入、あるいは接合部を中心とする曲げ応力の発生が
回避され、熱膨張差等に左右されることなく安定したシ
ール性が確保される。

［実施例］以下、本発明の金属ガスケットの一実施例を第１図乃
至第５図を参照して説明する。本実施例は外気筒内燃機
関のシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介装さ
れるシリンダヘッドガスケットに適用した金属ガスケッ
トに係る。第１図はその底面を示すもので、紙面の表側
がシリンダブロック側を表している。

第１図において、金属ガスケット１は弾性金属板、例
えばステンレス鋼板の基板10を有し、この基板10に燃焼
室孔11等が穿設されると共に、ビード15、傾斜部16乃至
18が形成されている。基板10には複数の冷却水孔12及び
潤滑油孔13が穿設されており、燃焼室孔11の周囲に略均
等な間隔で複数のボルト孔14が穿設されている。

燃焼室孔11回りには第２図乃至第４図に明らかなよう
にビード15が形成されており、本実施例においてはその
凸部15aがシリンダブロック側で凹部15bがシリンダヘッ
ド側となるように配置される。第１図に示すように、隣
接する燃焼室孔11,11回りに形成されるビード15,15は集
合部15cを介して相互に連結されており、集合部15cの幅
は集合するビード15,15の各々の幅より小とされ中央に
至るにしたがい漸減するように設定されている。また、
第１図中のＶ−Ｖ線断面を示す第５図に明らかなよう
に、基板10のボルト孔14回りには隣接部と角度αをなす
傾斜部16が形成され、ボルト孔14及び潤滑油孔13を囲繞
するように第１図に示す傾斜部18が形成され、更に基板
10の外縁には全ての孔を囲繞するように隣接部と角度β
をなす傾斜部17が形成されている。尚、これら傾斜部16
乃至18はビード15の一方側の傾斜部分に相当することか
らハーフビードと称せられる。

ビード15から燃焼室孔11に至るまでの基板10には平坦
面の開口端部10aが形成されており、ビード15の凸部15a
側に環状の金属板、例えばステンレス鋼板のスペーサ、
所謂シムリング20が固着されている。即ち、第２図乃至
第４図に示すように、ビード15の凸部15aの高さTbより
小の厚さTsのシムリング20はその内縁が開口端部10aの
内縁に略一致するように配置され、第２図に溶接線21を
示すように、内縁に近接してレーザ溶接が行なわれる。
従って、環状のシムリング20の内縁全周に実質的に連続
した溶接線21（第１図では省略）が形成されている。
尚、シムリング20の外縁とビード15の凸部15aの裾縁と
の間の間隙は、第４図に示す集合部15cにおける間隙Sn
が最小で、その余の部分の間隙Sbは第３図に示すように
間隙Snに比し大となっている。

レーザ溶接機は周知のようにフォーカスヘッドから照
射するレーザ光線によって金属を溶着するもので、本実
施例ではパルス制御を採用している。而して、被溶接物
とフォーカスヘッドとを相対的に移動させることにより
実質的に連続した溶接が可能である。例えば燃焼室孔11
に対応する開口を有するテーブル（図示せず）に基板10
を載置し、その開口端部10aにシムリング20を配置し、
押え台（図示せず）によって固定した後、フォーカスヘ
ッド（図示せず）に対しテーブルを移動しながらレーザ
光線を照射すれば、シムリング20が全周に亘り実質的に
連続して開口端部10aに溶接される。尚、シムリング20
とビード15との間隙は集合部15c以外の部分で間隙Sbと
して十分な距離が確保されており、集合部15c以外の部
分を押え台（図示せず）によって固定することができる
ので、上述のレーザ溶接作動に支障を生ずることはな
い。あるいは、シムリング20の内側側面と基板10の開口
端部10aの内側側面とが面一となるように位置決めし、
これらの内側側面に対し垂直方向から、即ち基板10と平
行にレーザ光線を照射することとしてもよい。これによ
り、第６図に示すようにシムリング20と基板10との接合
部に沿って溶接線21が形成され、両者の内側側面は空隙
のない連続した側面となる。

また、第７図（ａ）のようにシムリング20を幅広に形
成すると共に基板10の燃焼室孔11を小径として開口端部
10aを幅広に形成しておき、シムリング20を幅方向中間
位置で基板10に溶接した後第７図（ａ）のＣ−Ｃ線に沿
って切断すれば、第７図（ｂ）に示すようにシムリング
20と基板10の内側側面を空隙のない連続した側面に形成
することができる。

上記の構成になる金属ガスケット１に締結力が加えら
れると、先ず第３図に示すビード15の凸部15aがシリン
ダブロックの接合面に当接し、ビード15の高さTbはシム
リング20の厚さTsより大であるためビード15が変形す
る。そして、シムリング20及び開口端部10aがシリンダ
ブロック及びシリンダヘッド間に緊締されると、ビード
15の変形はそれ以上進むことなくその弾性復元力を以っ
て両者と密着することとなる。しかもシムリング20は内
縁近傍がレーザ溶接により実質的に連続して基板10に接
合されているので、高温、高圧に晒れる燃焼室孔11側に
対しシムリング20の内側側面と基板10の開口端部10aの
内側側面とで連続した側面が形成され、両者の接合部に
空隙が生じこれに高温高圧の燃焼ガスが進入するといっ
たおそれはなく、安定したシール性が確保される。更
に、図示は省略するが、上記シムリング20の内縁近傍の
連続した溶接に加えシムリング20の外縁近傍も溶接によ
り接合することとすれば、熱膨張時のシムリング20の反
りを防止することができ一層安定したシール性が確保さ
れる。

尚、上述の実施例においては金属ガスケット１はビー
ド15の凸部15aがシリンダブロック側となるように配置
したが、これを表裏逆にして凸部15aがシリンダヘッド
側となるように配置することとしてもよい。また、上記
と同様の構成になる金属ガスケットをエキゾーストマニ
ホールドガスケットに適用することも可能である。

［発明の効果］本発明は上述のように構成されているので、以下に記
載する効果を奏する。

即ち、本発明の金属ガスケットにおいては、シムリン
グの内縁近傍が、シムリングの幅より狭い溶接線幅で全
周に亘り実質的に連続して基板に溶接されているので、
シムリングと基板との間への圧力流体の進入が防止さ
れ、安定したシール性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る金属ガスケットの一部
の底面図、第２図は同、金属ガスケットの一部断面斜視
図、第３図は第１図中III−III線断面図、第４図は第１
図中IV−IV線断面図、第５図は第１図中Ｖ−Ｖ線断面
図、第６図は本発明の他の実施例に係る第１図中IV−IV
線断面図、第７図は本発明の更に他の実施例に係り、第
７図（ａ）は切断前のシムリング及び基板を示す断面
図、第７図（ｂ）は切断後のシムリング及び基板を示す
断面図である。１……金属ガスケット,10……基板， 10a……開口端部,11……燃焼室孔， 12……冷却水孔,13……潤滑油孔， 14……ボルト孔,15……ビード， 20……シムリング,21……溶接線

フロントページの続き (72)発明者北村猛志愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者倉本彰夫愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者河合志郎愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (56)参考文献実開平２−6855（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16J 15/00 - 15/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属製の基板に圧力流体が通過する孔を穿
設すると共に、該孔の周縁部に金属環のシムリングを接
合した金属ガスケットにおいて、前記基板に対し前記シ
ムリングの内縁近傍を、前記シムリングの幅より狭い溶
接線幅で全周に亘り実質的に連続して溶接したことを特
徴とする金属ガスケット。