JP3006422B2 - メタルガスケット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのシリンダブ
ロックとシリンダヘッド間に介装されるメタルガスケッ
トに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、エンジンのシリンダブロックと
シリンダヘッド間には、燃焼室を気密状にシールするた
めのメタルガスケットが装着されている。前記メタルガ
スケットとしては、弾性金属板からなるビード板と、ビ
ード板に重ね合わされるストッパー板とを備え、ビード
板及びストッパー板のエンジンのシリンダ孔に対応する
部分に開口部を形成し、ビード板の開口周縁部付近にス
トッパー板側へ突出した環状のビードを形成し、ストッ
パー板の開口周縁部にビード板側へ折り返したストッパ
ー部を形成し、シリンダヘッドを複数のシリンダヘッド
固定用ボルトでシリンダブロックに締結したときに、ス
トッパー部の厚さ分の隙間をビード付近に形成して、ビ
ードの異常変位を規制するように構成したものが広く採
用されている。

【０００３】また、ビード板やストッパー板に対してＮ
ＢＲゴムやフッ素ゴムなどからなるゴムコーティング層
を形成し、メタルガスケットによるシール性を向上する
ようにしたものや、前記ストッパー板のストッパー部に
対向する部分とストッパー部間に厚さが全周に亙って均
一な軟質部材からなるスペーサ部材を抱持させ、面圧を
調整するように構成したものも提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記メタルガスケット
では、ストッパー板に対してストッパー部を形成したと
きに、ストッパー板全体的がストッパー部を中心として
ストッパー部を形成した面側へ突出状に変形する。この
ため、ストッパー板に対してゴムコーティング層を形成
した際に、その膜厚が不均一になってシール性が低下し
たり、ストッパー板が全体的に変形していることによ
り、ビード板に対するストッパー板の組付性が大幅に低
下したり、ストッパー板に対するスペーサ部材の組付性
が大幅に低下したり、メタルガスケットが全体的に変形
してシリンダブロックとシリンダヘッド間へのメタルガ
スケットの組付性が低下したりするという問題が発生す
る。

【０００５】本発明の目的は、ビード板に対するストッ
パー板の組付性を向上するとともに、メタルガスケット
のエンジンへの組付性を向上し、更にストッパー板に対
するゴムコーティング層やスペーサ層の形成が容易で、
スペーサ層の脱落を効果的に防止し、しかもストッパー
板の折返し部分におけるクラックの発生を効果的に防止
し得るメタルガスケットを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るメタルガ
スケットは、エンジンのシリンダ孔に対応させて開口部
を形成したメタルガスケットであって、前記開口部に臨
む周縁部付近に環状のビードを形成し、開口部の周縁と
ビード間に平坦な環状延設部を形成した弾性金属板から
なるビード板と、前記ビード板のビードの突出側に重合
わされるストッパー板であって、開口部に臨む周縁部を
折返して、環状延設部に対向する環状のストッパー部を
形成し、ストッパー部を形成した面側へ突出する段部を
ビードよりも中心側においてストッパー部の外周に沿っ
て形成し、板厚を０．０５〜０．１２ｍｍの薄肉に構成
しつつ、ストッパー部を形成することによるストッパー
部を中心とした全体的な変形を段部により防止した弾性
金属板からなるストッパー板と、前記ストッパー板のス
トッパー部とそれに対向するストッパー板の環状受圧部
間に設けたスペーサ層であって、ストッパー板にパター
ン印刷により耐熱性及び耐圧縮性を有する材料を肉盛り
して形成したスペーサ層とを有し、ビード板とストッパ
ー板とをそれぞれ１枚だけ備えているものである。

【０００７】ここで、前記ストッパー板が、重量％にお
いて、０．０５％以下の炭素と、３〜６％の珪素と、５
％以下のマンガンと、５〜１０％のニッケルと、６〜１
２（但し１２％を除く）のクロムと、０．２〜１％のモ
リブデンと、０．５〜３％の銅と、残部鉄とからなる析
出硬化型高珪素二相ステンレス鋼を所定形状に加工し、
その後時効硬化させて形成したものであることが好まし
い実施例である。

【０００８】

【作用】本発明に係るメタルガスケットにおいては、ス
トッパー板のうちのシリンダ孔に対応させて形成された
開口部の開口周縁部に、環状のストッパー部が折り返し
て形成され、このストッパー部とそれに対向する環状受
圧部間に、パターン印刷により耐熱性及び耐圧縮性を有
する材料を肉盛りしてスペーサ層が形成されているの
で、スペーサ層の厚さを調整することで、ビードの変形
量を容易に調整することが可能となり、しかも、スペー
サ層の厚さをシリンダヘッド固定用ボルト側へ接近する
にしたがって薄肉に構成したり、シリンダヘッド固定用
ボルトから離間した部分にのみスペーサ層を形成するこ
とで、シリンダブロックとストッパー部間の面圧を一様
に設定して、上死点付近におけるシリンダボアの中心側
への変形を抑制して、ピストンとシリンダボア間のシー
ル性を向上し、エンジン性能を向上することが可能とな
る。

【０００９】ところで、ストッパー板に対してストッパ
ー部を形成すると、ストッパー板が全体的にストッパー
部を中心にストッパー部を形成した面側へ突出状に変形
しようとするが、ストッパー部の外周に沿った部分に段
部を形成してあるので、ストッパー板の変形はこの段部
により阻止されて、ストッパー板は全体として変形のな
い略平坦なものとなる。そして、このようにストッパー
板の変形が防止されるので、ビード板に対するストッパ
ー板の組付が容易になるし、ストッパー板とビード板と
を重あわせて構成されるメタルガスケットの変形も全体
的に少なくなり、エンジンに対するメタルガスケットの
組付性も向上する。

【００１０】また、前記スペーサ層は、前述のように、
ストッパー部と環状受圧部間に抱持されるとともに、段
部により外方への移動が規制されるので、ストッパー板
からの脱落が効果的に防止されることになる。しかも、
スペーサ層は、パターン印刷により耐熱性及び耐圧縮性
を有する材料を肉盛りして形成するので、スペーサ層を
複数同時に形成したり、必要部分にのみ形成したりする
ことが可能となる。

【００１１】更に、ストッパー板が略平坦になることか
ら、ストッパー板に対してゴムコーティング層を形成す
る場合において、ゴムコーティング層の膜厚が不均一に
なったりすることを効果的に防止出来、メタルガスケッ
トのシール性を一層向上することが可能となる。

【００１２】更にまた、スペーサ層を設けてあるので、
ストッパー部の折返し部分の曲率を小さく出来、折返し
部分におけるクラックの発生を一層効果的に防止出来
る。

【００１３】前記ストッパー板として、重量％におい
て、０．０５％以下の炭素と、３〜６％の珪素と、５％
以下のマンガンと、５〜１０％のニッケルと、６〜１２
（但し１２％を除く）のクロムと、０．２〜１％のモリ
ブデンと、０．５〜３％の銅と、残部鉄とからなる析出
硬化型高珪素二相ステンレス鋼を所定形状に加工し、そ
の後時効硬化させて形成したものを用いた場合には、ス
トッパー板を大幅に薄肉に構成することが可能となり、
しかも強靱性、耐熱性及び耐久性に優れたストッパー板
を作成することが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。本発明は、Ｖ型６気筒エンジンのシリンダブ
ロックとシリンダヘッド間に装着されるメタルガスケッ
トに本発明を適用した場合のものである。

【００１５】図１、図２に示すように、Ｖ型エンジンの
シリンダブロック１の左右のバンク１Ａ、１Ｂには３つ
のシリンダ孔２が夫々形成され、左右のバンク１Ａ、１
Ｂにはその上部に夫々形成された８つのボルト孔３にシ
リンダヘッド固定用ボルト（図示略）を装着してシリン
ダヘッド４が夫々固定され、左右のシリンダヘッド４と
シリンダブロック１の左右のバンク１Ａ、１Ｂ間にはメ
タルガスケット１０が夫々装着され、シリンダ孔２内に
はピストン５が複数のピストンリング６を介して気密摺
動自在に装着され、ピストン５とシリンダブロック１と
シリンダヘッド４とで形成される燃焼室７はメタルガス
ケット１０と複数のピストンリング６を介して気密状態
に保持される。

【００１６】前記メタルガスケット１０について説明す
ると、図３、図４に示すように、シリンダブロック１の
上面と略同じサイズで略同一形状の弾性金属板からなる
略平板状のビード板１１及びストッパー板１２が上下に
重ね合わせて設けられ、ビード板１１とストッパー板１
２とは図示外のリベットやハトメやカーリングなどを介
して或いはメカニカルクリンチや溶接などにより結合さ
れている。

【００１７】前記ビード板１１及びストッパー板１２に
は、３つのシリンダ孔２及び８つのボルト孔３に対応さ
せて開口部１３及びボルト挿通孔１４が夫々形成される
とともに、シリンダブロック１とシリンダヘッド４間に
おいて、冷却水や潤滑オイルなどを流通させるため、図
示外の水孔や油孔などが夫々形成されている。

【００１８】前記ビード板１１には、開口部１３に臨む
周縁部付近において下方へ突出した環状のビード１５が
シリンダ孔２の上端を取り囲むように形成され、開口部
１３の周縁とビード１５間には平坦な環状延設部１６が
形成されている。

【００１９】前記ストッパー板１２には、開口部１３付
近を上側へ折返して形成したストッパー部１７が環状延
設部１６に対応させて設けられ、ストッパー部１７に対
応する部分には平坦な環状受圧部１８が形成され、環状
受圧部１８の外周側部分にはストッパー部１７の外周に
沿って上側へ向けて拡径する環状の段部１９が形成さ
れ、ストッパー部１７及び環状受圧部１８は段部１９を
介して段落ち状に配置され、ストッパー部１７と環状受
圧部１８間には環状のスペーサ層２０が設けられ、ビー
ド板１１の上下両面及びストッパー板１２の下面にはＮ
ＢＲゴムやフッ素ゴムなどからなるゴムコーティング層
２１が形成されている。

【００２０】前記スペーサ層２０は、シリンダ孔２付近
のシリンダブロック１の部分に対するメタルガスケット
１０の面圧を一様に設定するため、ボルト挿通孔１４に
接近するにしたがって薄肉に構成されている。但し、前
記ボルト挿通孔１４から最も離間した所定の範囲のみに
スペーサ層２０を形成して、面圧を調整するようにして
もよい。また、単にスペーサとして機能させる場合に
は、スペーサ層２０を全周に亙って同厚に構成してもよ
い。

【００２１】前記スペーサ層２０は、耐熱性及び耐圧縮
性を有する材料を環状受圧部１８の上面又は環状受圧部
１８に重ね合わされる側のストッパー部１７の面に肉盛
りした状態で、ストッパー部１７を折返して環状受圧部
１８に重ね合わせることで、ストッパー部１７と環状受
圧部１８間に設けられる。

【００２２】前記スペーサ層２０を構成する材料として
は、例えば、天然樹脂材料、合成樹脂材料、合成ゴム材
料、金属微粉末入り樹脂材料、セラミック系材料などが
用いられる。また、スペーサ層２０は、例えば、凸版印
刷、平版印刷、凹版印刷、スクリーン印刷、植毛印刷、
磁気印刷、ホットスタンピングなどの印刷技術や、ディ
スペンサーによる材料塗布技術により形成される。

【００２３】前記ストッパー板１２は、重量％におい
て、０．０５％以下の炭素と、３〜６％の珪素と、５％
以下のマンガンと、５〜１０％のニッケルと、６〜１２
（但し１２％を除く）のクロムと、０．２〜１％のモリ
ブデンと、０．５〜３％の銅と、残部鉄とからなる析出
硬化型高珪素二相ステンレス鋼を所定形状に加工し、そ
の後時効硬化させて形成したものである。

【００２４】前記組成で構成したストッパー板１２で
は、時効硬化前において、表面硬度がビッカース硬さＨ
Ｖで２４５〜３２０で、伸びが４８％になるので、この
状態でプレスト加工や曲げ加工を施して、開口部１３や
ボルト挿通孔や段部１９を形成するとともにストッパー
部１７を容易に形成することが可能となる。また、時効
硬化後においては、表面硬度がビッカース硬さＨＶで４
９０〜６８０になり、しかも、時効処理温度（４２０〜
５２０℃）が比較的低いので、加工後のストッパー板１
２の熱歪みも少なく、高硬度で且つ高精度なストッパー
板１２となるのである。

【００２５】尚、参考までに、ストッパー板１２の組成
として、炭素：０．０１％、珪素：４．０％、マンガ
ン：４．０％、ニッケル：６．０％、クロム：６．０
％、モリブデン：０．３％、銅：０．６％、残部鉄のス
トッパー板１２を用いた場合には、固溶化熱処理後にお
いては、０．２％耐力が１０１Ｋｇ／ｍｍ² 、引張強さ
が１１６Ｋｇ／ｍｍ² 、伸びが４８％、硬さが３２０Ｈ
Ｖとなり、析出硬化後においては、０．２％耐力が１２
５Ｋｇ／ｍｍ² 、引張強さが１７８Ｋｇ／ｍｍ² 、伸び
が２０％、硬さが５８０ＨＶとなった。

【００２６】次に、前記メタルガスケット１０の作用に
ついて説明する。メタルガスケット１０を装着した状態
でシリンダブロック１とシリンダヘッド４とを８本のシ
リンダヘッド固定用ボルトで締結すると、シリンダブロ
ック１とシリンダヘッド４間にメタルガスケット１０が
挟持され、ビード１５がストッパー板１２に圧接される
ことで、燃焼室７が気密状にシールされる。また、スト
ッパー部１７とスペーサ層２０の厚さ分の隙間がビード
１５付近に形成され、ボルト締結時におけるビード１５
の異常変位が規制される。

【００２７】ところで、前記ストッパー板１２にストッ
パー部１７を形成すると、ストッパー板１２が全体的に
ストッパー部１７を中心としてストッパー部１７の折返
し側へ突出状に変形するが、ストッパー部１７に対向す
る環状受圧部１８の外周に段部１９を形成してあるの
で、ストッパー部１７を折返して形成することによるス
トッパー部１７及び環状受圧部１８の変形が段部１９で
阻止され、ストッパー板１２の全体的な変形が小さくな
る。このため、ビード板１１に対するストッパー板１２
の組付性を向上出来るとともに、メタルガスケット１０
全体の反りを小さくしてエンジンに対するメタルガスケ
ット１０の組付性を向上することが可能となる。しか
も、ストッパー板１２の変形が小さくなることで、スト
ッパー板１２の下面にゴムコーティング層２１を形成す
る際における材料の偏りを防止して、ゴムコーティング
層２１の膜厚を一様に設定することが可能となる。

【００２８】また、前記スペーサ層２０をボルト挿通孔
１４に接近するにしたがって薄肉に構成してあるので、
シリンダ孔２付近のシリンダブロック１の部分に対する
メタルガスケット１０の面圧を一様に設定することが可
能となり、シリンダブロック１とシリンダヘッド４間の
シール性を向上出来るとともに、上死点付近におけるシ
リンダ孔２の変形を防止して、ピストン５とシンリダ孔
２間のシール性を向上出来る。しかも、スペーサ層２０
をストッパー部１７と環状受圧部１８と段部１９間に抱
持させてあるので、スペーサ層２０の脱落を効果的に防
止することが可能となる。しかも、耐熱性及び耐圧縮性
を有する材料を印刷したり塗布したりすることでスペー
サ層２０を形成してあるので、スペーサ層２０を複数同
時に形成したり、部分的に形成したりするが可能とな
る。

【００２９】前記ストッパー板１２の下面及びビード板
１１の上下両面にゴムコーティング層２１を形成してあ
るので、シリンダブロック１とシリンダヘッド４間のシ
ール性をより一層向上することが可能となる。また、図
４に示すように、ストッパー板１２の開口部縁部をビー
ド板１１の開口縁部よりも中心側へ突出させてあるの
で、ストッパー部１７の折返し部分におけるクラックの
発生を効果的に防止出来るし、シリンダブロック１及び
シリンダヘッド４のうちの折返し部分に対向する部分に
おける、局部的な面圧の増加を防止出来して、シリンダ
ブロック１やシリンダヘッド４の変形を防止することが
可能となる。また、ストッパー部１７と環状受圧部１８
間にスペーサ層２０を形成してあるので、折返し部分の
曲率を小さくしてクラックの発生を一層効果的に防止出
来る。

【００３０】前記のような組成でストッパー板１２を構
成してあるので、ＳＵＳ３０４系一般材等により構成し
た場合と比較して、ストッパー板１２の機械的特性が大
幅に向上し、ストッパー板１２の変形やクラックを防止
しつつ、ストッパー板１２を薄肉（例えば、０．０５〜
０．１ｍｍ）に構成することが可能となり、エンジンの
燃焼効率を向上出来る。尚、前記ストッパー板１２とし
て、ＳＵＳ３０４系一般材で構成されたものを用いた場
合には、折返し部分にミクロンクラックが発生しないよ
うにするため、ストッパー板１２の厚さを多少厚肉（例
えば、０．０８〜０．１２ｍｍ）に設定することが好ま
しい。

【００３１】尚、図５に示す第１変形例のように、ビー
ド板１１とストッパー板１２間に副板３０を設けてもよ
い。また、図６に示す第２変形例のように、ビード板１
１の上側及びストッパー板１２の下側に夫々副板３１、
３２を設けてもよいし、図６に示す第２変形例におい
て、副板３１、３２の一方を省略してもよい。更に、図
７に示す第３変形例のように、ビード板１１とストッパ
ー板１２間と、ビード板１１の上側と、ストッパー板１
２の下側とに副板３０〜３２を設けてもよい。

【００３２】また、前記実施例では、ストッパー板１２
やビード板１１として析出硬化型高珪素二相ステンレス
鋼からなるものを用いたが、ＳＵＳ３０４系一般材やＳ
ＵＳ６３０系やＳＵＳ６３１系の析出硬化型ステンレス
鋼を用いてもよい。

【００３３】更に、本実施例では、Ｖ型６気筒エンジン
のシリンダブロック１とシリンダヘッド４に装着される
メタルガスケット１０に本発明を適用したが、６気筒以
外のＶ型多気筒エンジンや単気筒エンジンや直列多気筒
エンジンに対しても本発明を同様に適用することが可能
である。また、シリンダブロックとシリンダヘッドとを
備えたコンプレッサーやエアポンプなどのメタルガスケ
ットに対しても本発明を同様に適用することが可能であ
る。

【００３４】

【発明の効果】請求項１に係るメタルガスケットによれ
ば、ストッパー部と環状受圧部間に、パターン印刷によ
り耐熱性及び耐圧縮性を有する材料を肉盛りしてスペー
サ層を形成してあるので、このスペーサ層の厚さを調整
することで、ビードの変形量を容易に調整することが可
能となり、しかも、スペーサ層の厚さをシリンダヘッド
固定用ボルト側へ接近するにしたがって薄肉に構成した
り、シリンダヘッド固定用ボルトから離間した部分にの
みスペーサ層を形成することで、シリンダブロックとス
トッパー部間の面圧を一様に設定して、上死点付近にお
けるシリンダボアの中心側への変形を抑制して、ピスト
ンとシリンダボア間のシール性を向上し、エンジン性能
を向上することが可能となる。

【００３５】ストッパー板に段部を形成するという簡単
な構成で、ストッパー部を形成することによる、ストッ
パー板全体の変形を効果的と防止出来、ビード板に対す
るストッパー板の組付性及びメタルガスケットのエンジ
ンに対する組付性を向上することが可能となる。ストッ
パー部と環状受圧部と段部間にスペーサ層を抱持すると
いう簡単な構成で、スペーサ層の脱落を効果的に防止出
来る。しかも、スペーサ層は、パターン印刷により耐熱
性及び耐圧縮性を有する材料を肉盛りして形成してある
ので、スペーサ層を複数同時に形成したり、必要部分に
のみ形成したりすることが可能となる。

【００３６】シール性能を向上させるためストッパー板
にゴムコーティング層を形成する場合においても、スト
ッパー板が略平坦なので、ゴムコーティング層をその膜
厚が一様になるように形成することが可能となり、ゴム
コーティング層の膜厚が不均一になることによるシール
性能の低下を防止できる。

【００３７】スペーサ層を設けてあるので、ストッパー
部の折返し部分の曲率を小さく出来、折返し部分におけ
るクラックの発生を一層効果的に防止出来る。

【００３８】請求項２に係るメタルガスケットによれ
ば、ガスケット構成板を大幅に薄肉に構成することが可
能となり、しかも強靱性、耐熱性及び耐久性に優れたガ
スケット構成板を作成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 シリンダブロックの斜視図

【図２】 エンジンのメタルガスケット付近の要部縦断
面図

【図３】 メタルガスケットの要部平面図

【図４】 図３のIV−IV線断面図

【図５】 メタルガスケットの第１変形例を示す図３相
当図

【図６】 メタルガスケットの第２変形例を示す図３相
当図

【図７】 メタルガスケットの第３変形例を示す図３相
当図

【符号の説明】

１ シリンダブロック １Ａ バンク １Ｂ バンク ２ シリンダ孔 ３ ボルト孔 ４ シリンダヘッド ５ ピストン ６ ピストンリング ７ 燃焼室 １０ メタルガスケット １１ ビード板 １２ ストッパー板 １３ 開口部 １４ ボルト挿通孔 １５ ビード １６ 環状延設部 １７ ストッパー部 １８ 環状受圧部 １９ 段部 ２０ スペーサ層 ２１ ゴムコーティング層 ３０ 副板 ３１ 副板 ３２ 副板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 吉隆 大阪府豊中市走井２丁目６番５号 国産 部品工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−248071（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−65367（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−211660（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16J 15/08 F02F 11/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンのシリンダ孔に対応させて開口
   部を形成したメタルガスケットであって、 前記開口部に臨む周縁部付近に環状のビードを形成し、
   開口部の周縁とビード間に平坦な環状延設部を形成した
   弾性金属板からなるビード板と、 前記ビード板のビードの突出側に重合わされるストッパ
   ー板であって、開口部に臨む周縁部を折返して、環状延
   設部に対向する環状のストッパー部を形成し、ストッパ
   ー部を形成した面側へ突出する段部をビードよりも中心
   側においてストッパー部の外周に沿って形成し、板厚を
   ０．０５〜０．１２ｍｍの薄肉に構成しつつ、ストッパ
   ー部を形成することによるストッパー部を中心とした全
   体的な変形を段部により防止した弾性金属板からなるス
   トッパー板と、 前記ストッパー板のストッパー部とそれに対向するスト
   ッパー板の環状受圧部間に設けたスペーサ層であって、
   ストッパー板にパターン印刷により耐熱性及び耐圧縮性
   を有する材料を肉盛りして形成したスペーサ層と、 を有し、ビード板とストッパー板とをそれぞれ１枚だけ
   備えていることを特徴とするメタルガスケット。
2. 【請求項２】 前記ストッパー板が、重量％において、
   ０．０５％以下の炭素と、３〜６％の珪素と、５％以下
   のマンガンと、５〜１０％のニッケルと、６〜１２（但
   し１２％を除く）のクロムと、０．２〜１％のモリブデ
   ンと、０．５〜３％の銅と、残部鉄とからなる析出硬化
   型高珪素二相ステンレス鋼を所定形状に加工し、その後
   時効硬化させて形成したものであることを特徴とする請
   求項１に記載のメタルガスケット。