JP3058510B2 - 金属製ガスケットの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，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，或いは排気マニホルドの取
付フランジ端面と排気吐出口を開口したシリンダヘッド
側面との対向取付面間をシールするために使用される金
属製ガスケットの製造方法に関する。

【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。ところで，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合金材で製
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，金属製ガスケットの締め付け時及
び内燃機関の運転時に不都合が生じることがある。即
ち，金属製ガスケットの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
ないので，これら剛性が低下した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
よって締め付けるときに，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。

【０００３】更に，これら構造材料の剛性が低下するた
めに，内燃機関の運転時には燃焼サイクルに応じてシリ
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
くなり，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，また内燃機関の運転と停止との繰り返
しに応じて金属製ガスケットの温度変化が大きく変化す
るので，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，
弾性金属板に形成した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ことがある。

【０００４】また，本出願人の出願に係わる特願平３−
２１４１２９号（特開平５−３９８６８号公報参照）に
開示した金属製ガスケットは，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
形成したビードと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ビードより内側に位置する折返し部
とを備えた第１弾性金属板と，該第１弾性金属板の前記
ビードに当接するビードとを備えた第２弾性金属板とを
積層したものである。

【０００５】また，本出願人の出願に係わる特願平３−
２３２４４９号（特開平５−５２２６８号公報参照）に
開示した金属製ガスケットは，複数個の互いに整合する
シリンダボア孔の外側に沿って互いに対向する凸部で構
成したビードを有する一対の弾性金属板，及び一対の前
記第１弾性金属板の間で一方の前記弾性金属板に積層さ
れ且つ前記シリンダボア孔と整合するシリンダボア孔の
周縁部を前記シリンダボア孔の半径方向外向きに折り返
した後に熱処理した折返し部を有する中間弾性金属板を
有するのである。

【０００６】更に，特開平４−９５６６８号公報には，
マニホルド用金属ガスケットが開示されている。該マニ
ホルド用金属ガスケットは，排気マニホルドの取付フラ
ンジ端面と排気吐出口を開口したシリンダヘッド側面と
の間に挟持され，平板又はビード部を有するビード板の
少なくとも２枚以上を非止着状態で積層した金属製薄板
から成り，前記ビード板の板厚ｔに対するビード部の曲
げアールＲの比Ｒ／ｔを７〜１５に設定したものであ
り，曲げアールＲが０．５ｍｍの場合を基準としてビー
ド部に発生する応力及び面圧を解析すると，応力は基準
値よりも低くすることができ，面圧は基準値からの増加
を所定の範囲内に抑えることができるものである。

【０００７】ところで，弾性金属板を曲げ加工する場合
に冷間加工すると，次のような現象が生じる。冷間加工
した金属を加熱すると，結晶中に生じていた過剰の点欠
陥の消滅や転位の再配列などの変化が起こる。この回復
過程では，金属合金の密度や電気抵抗も変化し，残留応
力は除去されるが，強度の低下は少ない。金属の低温焼
なましは，この回復過程を制御することである。加熱温
度を更に高くすると，再結晶し，冷間加工材の性質はも
との軟化状態に戻ってしまう。再結晶の完了した後，更
に焼なましを続けると，結晶粒がしだいに大きくなって
いき，多結晶材料の機械的性質は結晶粒径によって敏感
に影響される。

【０００８】多結晶材料は，圧延や引抜の冷間加工を強
く行うと，特定の優先方位をとるようになる。これは，
変形集合組織で，このような加工材を高温で焼なます
と，再結晶集合組織を持つことになる。集合組織は，金
属の種類，純度，加工の方法，加工度あるいは焼なまし
条件によってそれぞれ異なっている。特定の結晶方位を
とる結晶粒が優先していると，機械的あるいは物理的性
質に異方性をもたらす。再結晶は速度過程であるから，
加熱時間を長くすると，再結晶する温度は低くなる。通
常，再結晶の完了する加熱温度を再結晶温度としてい
る。加工を与える温度，加工度，不純物の量，種類など
にも関係するが，純金属の再結晶温度Ｔ_R は，絶対温度
で表した金属の融点Ｔ_M に比例し，Ｔ_R ≒（０．３〜
０．５）Ｔ_M で，Ｔ_R と（０．３〜０．５）Ｔ_M とはほ
ぼ等しい（即ち，ニアリイコール）関係で示される。

【０００９】一般に，金属の再結晶については，冷間加
工等で塑性歪を受けた結晶が加熱される時，内部応力が
減少する過程に続いて，歪が残っている元の結晶粒から
内部歪のない新しい結晶の核が発生し，その数を増すと
共に，各々の核は次第に成長して元の結晶粒と置き換わ
っていく現象，再結晶を起こす温度を再結晶温度とい
う。この温度は，金属及び合金の純度又は組成，結晶内
の塑性歪の程度，加熱の時間によって著しい影響を受け
る。また，結晶粒粗大化は，多結晶材を高温に加熱する
ことにより，結晶粒が大きくなる現象をいう。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，従来の
金属製ガスケットは，ビードの成形加工を金型を使用し
て該金型の上下に負荷をかけ，弾性金属板のスプリング
バックを少なくするため，弾性金属板に対する加圧保持
時間を与えて加工している。そのため，弾性金属板に対
するビードの成形加工の加工時間が長くなり，生産性の
低下或いはコストアップの要因になっている。また，弾
性金属板に発生するスプリングバック量は，材料の硬さ
のバラツキにより変化するため，弾性金属板に形成する
ビードの形状にバラツキが発生する。弾性金属板に形成
するビードの形状のバラツキはシール性能を低下させ
る。そこで，弾性金属板に発生するスプリングバックを
考慮した金型を作製する必要があり，コスト高になる要
因となる。

【００１１】また，硬い材料から成る弾性金属板に，ビ
ード成形加工をする場合に，ビード形成の加工度の高い
部分に残留歪或いは残留応力が発生する。弾性金属板に
発生している残留応力は，金属製ガスケットの長時間の
使用で，へたり，亀裂等が発生し，金属製ガスケットの
耐久性に悪影響を及ぼす。

【００１２】また，上記の金属製ガスケットは，基本的
に完成シリンダボア孔又はガス流通孔に沿って凸部とな
るビードを有する弾性金属板であるが，このような弾性
金属板は，ビードの加工時において厳しい応力変化を受
けるので，ビード形成部分に加工硬化等が発生し，該ビ
ード形成部分に亀裂や割れ等の損傷を生じたり，或いは
熱処理を施すとはいえ対向取付面間に締め付け後には燃
焼サイクルに応じた繰り返し応力に長時間晒されること
になり，シリンダボア孔或いはガス流通孔に沿って形成
されたビード形成部分に亀裂，割れ等の損傷が生じ易く
なっている。

【００１３】加工マルテンサイトの発生メカニズムは，
準安定オーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０
１，ＳＵＳ３０４の鋼種が加工中即ち塑性加工中にマル
テンサイトを析出する相変態を起こすことに起因する。
これらの材料は，Ｍｓ点よりも上の温度で加工を受けた
場合に上記マルテンサイトを析出する。この目安になる
のがＭｄ３０点である。これは３０％の歪を受けた時
に，マルテンサイトが５０％析出する温度を示してお
り，Ｍｓ点よりもＭｄ３０点の方が高温側に存在する。
従って，Ｍｄ３０点からＭｓ点の間ではマルテンサイト
が析出する。Ｍｄ３０点は化学成分に係数をかけた数式
から簡易的に求まり，ＳＵＳ３０１，３０４を比較した
場合，ＳＵＳ３０１の方がＳＵＳ３０４に比べてＭｄ３
０点が高く，マルテンサイトがでやすい鋼種となってい
る。言い換えれば，ＳＵＳ３０１の方がＳＵＳ３０４に
比べて加工硬化し易いことを示している。マルテンサイ
ト変態は，一種の剪断変形によって起こるので，外部か
ら与えられる剪断応力によって力学的駆動力が働くため
に変態が助長されるためと考えられる。

【００１４】この発明の目的は，上記の課題を解決する
ことであり，弾性金属板の曲げ加工でビードを形成する
場合に，弾性金属板の材質，材料の加工履歴により決定
した温度範囲の温間加工温度域で曲げ加工し，弾性金属
板にビードの曲げ加工を行うことにより，前記弾性金属
板のビード形成部分に亀裂，割れ，歪等が生じることを
防止し，弾性金属板の板厚，硬さ及び伸び特性上の材料
に関する制約を緩和し，ビード形成部分に亀裂，割れ，
歪等の発生を防止し，安定したシール性を確保し，品質
良く且つ安価で，強度を向上させた信頼性の高い金属製
ガスケットの製造方法を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明は，複数個のシ
リンダボア孔，該シリンダボア孔の周囲に沿って凸部と
凹部で構成したビードを有する少なくとも１枚の弾性金
属板から成る金属製ガスケットの製造方法において，前
記弾性金属板のシリンダボア孔の周囲部分に前記ビード
を形成する曲げ加工を前記弾性金属板の材料の再結晶温
度以下で加工硬化が発生し難い温度範囲の温間加工温度
域で行い，前記温間加工温度域の下限温度を材料のマル
テンサイト析出が発生する高温点（Ｍ_d ）より５０℃程
度高い温度域に設定し，前記温間加工温度域の上限温度
を材料の組織，強度に影響を与えない温度域の上限温度
より１０％ほど低い温度域に設定したことを特徴とする
金属製ガスケットの製造方法に関する。ここでいう「温
間」とは，熱間と冷間との間の中間の温度であり，再結
晶温度以下で且つ常温以上を意味するものである。

【００１６】また，この金属製ガスケットの製造方法に
おいて，前記弾性金属板の前記シリンダボア孔に整合す
るシリンダボア孔，該シリンダボア孔に沿って折り曲げ
部を折り曲げ加工した折返し部及び該折返し部の外側に
沿って前記折返し部側に突出するビードを有する別の弾
性金属板を，前記弾性金属板に前記各ビードの凸部同士
が向き合う方向に積層されたものである。

【００１７】また，この金属製ガスケットの製造方法に
おいて，前記弾性金属板と前記別の弾性金属板との間に
中間板を介在させたものである。

【００１８】また，この金属製ガスケットの製造方法に
おいて，前記中間板はシリンダボア孔に沿って折り曲げ
部を折り曲げ加工した折返し部を形成した第１中間板と
該折返し部から離れる方向に向かって前記折返し部の第
１中間板の板厚以下の段差を形成した第２中間板から構
成したものである。

【００１９】また，この金属製ガスケットの製造方法に
おいて，前記弾性金属板に整合するシリンダボア孔と該
シリンダボア孔に沿って形成したビードを備えた他の弾
性金属板を，前記弾性金属板の前記ビードの前記凹部に
前記他の弾性金属板の前記ビードの凸部が接触する状態
に配置したものである。

【００２０】或いは，この発明は，ガス流入口を開口し
た排気マニホルドとガス流出口を開口したシリンダヘッ
ドとの間に挟持され，ガス流通口及びビードを形成した
弾性金属板の少なくとも２枚以上を積層した金属製ガス
ケットの製造方法において，前記弾性金属板の前記ガス
流通孔の周囲部分に前記ビードを形成する曲げ加工を前
記弾性金属板の材料の再結晶温度以下で加工硬化が発生
し難い温度範囲の温間加工温度域で行い，前記温間加工
温度域の下限温度を材料のマルテンサイト析出が発生す
る高温点より５０℃程度高い温度域に設定し，前記温間
加工温度域の上限温度を材料の組織，強度に影響を与え
ない温度域の上限温度より１０％ほど低い温度域に設定
したことを特徴とする金属製ガスケットの製造方法に関
する。

【００２１】この発明による金属製ガスケットの製造方
法は，以上のように構成されているので，亀裂，割れ，
歪等を発生させることなく，容易にビード加工を行うこ
とができる。従って，弾性金属板自体が温間状態を維持
してプレス加工されるため，加工後に従来発生していた
ようなスプリングバック，残留応力を極力低減すること
ができ，しかも材料の強度に悪影響を及ぼすことがな
い。

【００２２】また，弾性金属板は温間状態でビード加工
されるので，ビード加工では当然小さな押圧力でビード
加工ができ，プレス後の変形量が少ないことから，ビー
ド形状を高精度に形成することができる。更に，弾性金
属板のビード加工で残留歪が少なくなることにより，長
時間の使用に対してヘタリ量が少なく，高いシール性能
を維持することができる。

【００２３】この製造方法で作製した金属製ガスケット
は，シリンダボア孔或いはガス流通口の開口部周囲に沿
ってビードが良好に形成されるので，この金属製ガスケ
ットが締め付け押圧された場合に，ビードの機能によっ
て金属製ガスケットの押圧状態で環状シール部を形成
し，シール性を向上させることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】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製造方法の一実施例を説明す
る。図１はこの発明による金属製ガスケットの製造方法
で作製した金属製ガスケットの一実施例を示す平面図，
図２は図１のシリンダボア孔間の領域における金属製ガ
スケットの拡大図，図３はこの発明による製造方法で作
製した弾性金属板の一実施例を説明する断面図，図４は
この発明による製造方法で作製した弾性金属板のビード
の凸部を当接させた別の実施例を説明する断面図，図５
は図１の線Ａ−Ａにおける断面図，及び図６は図１の線
Ｂ−Ｂにおける断面図である。

【００２５】この発明による金属製ガスケットの製造方
法は，図３及び図４に示すような弾性金属板８に対して
ビード１０を形成するのに特徴を有するものであり，複
数個のシリンダボア孔９Ａ，９Ｂ（以下，符号９で示
す）を有する弾性金属板８に該シリンダボア孔９の周囲
に沿って凸部と凹部で構成したビード１０をビード加工
即ち曲げ加工して弾性金属板８を作製するものであり，
特に，弾性金属板８にシリンダボア孔９の周囲部分にビ
ード１０を形成する曲げ加工を，弾性金属板８の材料の
再結晶温度以下で加工硬化が発生し難い温度範囲の温間
で行うことを特徴とするものである。

【００２６】この金属製ガスケットの製造方法におい
て，温間加工とは，弾性金属板８の再結晶温度以下で加
工硬化が起き難い温度範囲で加工を行うことであり，温
間加工では，曲げ加工される弾性金属板８がその温度に
達していることが必要であり，曲げ加工が終わってから
その温度になっても意味がないものである。従って，弾
性金属板８を温間加工するためには，例えば，金型で曲
げ加工を行う場合には，金型で弾性金属板８を挟み込
み，金型及び弾性金属板を加熱して弾性金属板８の温度
が温間の温度範囲まで上昇してから，弾性金属板８のビ
ード１０の曲げ加工を行う必要がある。

【００２７】この金属製ガスケットの製造方法は，弾性
金属板８を適切な温度範囲の温間で曲げ加工することに
よって弾性金属板８が加工硬化することがなく，折り曲
げ加工が容易に行え，しかも，比較的に硬い材料でも曲
げ加工ができ，亀裂，割れ，クラック，歪等の発生がな
く，耐久性に富む金属製ガスケットを作製することがで
きる。

【００２８】金属製ガスケットにおける弾性金属板８の
材料としては，曲げ加工を行う場合には，比較的に硬度
の高い材料，硬さＨｖ３００以上の材料に効果的であ
り，例えば，マルテンサイトを析出して硬化する材料と
しては，冷間圧延ステンレス鋼板ではオーステナイト系
の材料のうちで，ＳＵＳ３０１，ＳＵＳ３０４等であ
る。また，インコネル７１８，インコネル６２５，ヘロ
ンズアロイ２１４等にも適用できるが，これらの材料は
マルテンサイトは析出しないものである。

【００２９】この金属製ガスケットの製造方法では，曲
げ加工を行う時の温間の温度範囲のベースとしては，温
間加工温度域の下限温度を材料のマルテンサイト析出が
発生する高温点〔Ｍ_d （塑性加工で変態を生じる上限温
度）〕より５０℃程度の高い温度域（Ｍ_d ＋５０℃）に
設定し，温間加工温度域の上限温度を材料の組織，強度
に影響を与えない温度域の上限温度より１０％程度の低
い温度域に設定することが好ましい。

【００３０】例えば，ＳＵＳ３０１は，硬度がＨｖ３０
０〜５００材であり，加工温度範囲が１００〜２００℃
である。ＳＵＳ３０４は，硬度がＨｖ３００〜４５０材
であり，加工温度範囲が１００〜２００℃である。ま
た，ＳＵＳ６３１は，硬度がＨｖ３００〜５００材であ
り，加工温度範囲が１００〜２６０℃である。また，イ
ンコネル７１８及びインコネル６２５は，硬度がＨｖ３
００〜４５０材であり，加工温度範囲が１００〜６００
℃である。更に，ヘロンズアロイ２１４は，硬度がＨｖ
３００〜４５０材であり，加工温度範囲が１００〜７０
０℃である。

【００３１】図１及び図５に示す金属製ガスケットは，
単板の第１弾性金属板と第２弾性金属板とから成り，例
えば，六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。例えば，シリンダブロック側に位置する第１弾性金
属板を下ビード板１とし，シリンダヘッド側に位置する
第２弾性金属板を上ビード板８として説明するが，各弾
性金属板は該配置に限定されるものではなく，逆の配置
もできるものである。

【００３２】この金属製ガスケットにおける弾性金属板
１及び弾性金属板８には，多気筒，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シリンダボア
孔２Ａ，２Ｂ，２Ｃ・・及び９Ａ，９Ｂ，９Ｃ・・が形
成されている（シリンダボア孔は符号２，９で総称）。
シリンダボア孔２と９とは同じ位置に同じ大きさで形成
されている。更に，弾性金属板１及び弾性金属板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，リベット穴等がそれぞれ複数個穿
設されている。

【００３３】図示の例では，シリンダボア孔の直径は８
５ｍｍであり，シリンダボア孔間の最小距離は６ｍｍ程
度である。弾性金属板１及び弾性金属板８の厚さｔは
０．１２ｍｍであるが，０．１ｍｍ〜０．２０ｍｍの範
囲内の値であれば好ましい。また，図示していないが，
金属製ガスケットの表裏両面，即ち弾性金属板１の折返
し部内部を除く全ての面と弾性金属板８の全面とに対し
て，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，厚さが例えば１０μ〜５
０μ程度（好ましくは２５μ）のコーティングを施すこ
とによって，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。

【００３４】図５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，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
をしているのは勿論である。また，図６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２Ｂ及
び９Ｂ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。

【００３５】これらの図面から理解されるように，金属
製ガスケットの弾性金属板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はビー
ドの総称）。図示の例では，隣接するシリンダボア孔２
間の距離Ｌ₁ は，例えば，約６．００ｍｍである。シリ
ンダボア孔２Ａの周囲のビード４と，隣接するシリンダ
ボア孔２Ｂの周囲のビード４とは，シリンダボア孔２
Ａ，２Ｂの接近部分において重なっている。即ち，ビー
ド４はシリンダボア孔間の領域で会合して一本のビード
となっている。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。ビード４の半径方向で見た幅Ｌ₂ は約２．５ｍ
ｍを有し，その中心領域である幅１．０ｍｍの領域は凸
部頂部が実質的に平坦に形成されている。ビード４の高
さは０．２７ｍｍである。また，弾性金属板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（符
号５は折返し部の総称）。折返し部５の幅Ｌ₄ は，例え
ば，約１．２ｍｍである。

【００３６】弾性金属板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２ｔ₁ （＝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２ｔ₂ （＝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５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２ｔ₁ が，図６に示すようなシリンダボ
ア孔２間以外の部分の厚さ２ｔ₂ （但し，α＜β）より
も厚い形状になるような構造としている。

【００３７】この金属製ガスケットにおいて，弾性金属
板１は，弾性金属板８のシリンダボア孔９に整合するシ
リンダボア孔２，シリンダボア孔２に沿って折り曲げ部
を折り曲げ加工した折返し部５及び該折返し部５の外側
に沿って折返し部５側に突出するビード４を有してい
る。図５に示す弾性金属板１と弾性金属板８とは，各ビ
ード４，１０の凸部同士が当接する状態に積層されてい
る。

【００３８】この発明による金属製ガスケットの製造方
法で作製した別の金属製ガスケットを図７に示してい
る。この実施例における部品について，図６に示す実施
例の部品と同一の部品には同一の符号を付し，重複する
説明は省略する。この金属製ガスケットでは，弾性金属
板１と別の弾性金属板８との間に中間板６，１６を介在
させたものであり，中間板６，１６はシリンダボア孔２
に沿って折り曲げ部を折り曲げ加工した折返し部５を形
成した第１中間板１６と折返し部５Ａから離れる方向に
向かって折返し部５Ａの第１中間板１６の板厚以下の段
差７を形成した第２中間板６から構成したものである。
この金属製ガスケットにおいて，調整板である第１中間
板１６は，ビード部を備えていないので，折返し部５Ａ
は第２中間板６に隙間なく積層している。従って，弾性
金属板８と第１中間板１６の折返し部５Ａとの間には隙
間Ｓが形成されている。

【００３９】この発明による金属製ガスケットの製造方
法で作製した別の金属製ガスケットを図８に示してい
る。この実施例における部品について，図６に示す実施
例の部品と同一の部品には同一の符号を付し，重複する
説明は省略する。この金属製ガスケットは，弾性金属板
１に整合するシリンダボア孔１４と該シリンダボア孔１
４に沿って形成したビード１２を備えた弾性金属板１１
を，弾性金属板１のビード２Ａの凹部に弾性金属板１１
のビード１２の凸部が接触する状態に隙間なく積層され
ている。弾性金属板１は，弾性金属板１０に対してビー
ド形状を合わせた状態に形成されている。弾性金属板１
の折返し部５Ａは，弾性金属板１０に対する補強作用が
期待できると共に，折返し部５Ａに対するビード完全圧
縮防止と締め付け時の対向取付面の不整吸収作用につい
ては，上記各実施例と同様である。

【００４０】次に，この発明による金属製ガスケットの
製造方法の更に別の実施例を図９及び図１０を参照して
説明する。図９はこの発明による金属製ガスケットの製
造方法で作製したマニホルド用金属ガスケットの一実施
例を示す平面図，及び図１０は図９における線Ｃ−Ｃに
ついての断面図である。この金属製ガスケットの製造方
法は，図１に示す金属製ガスケットの製造方法と比較し
て使用する対象が相違する以外は，全く同一の構成及び
機能であるので，相違する金属製ガスケットの構造の点
のみを以下に説明する。

【００４１】この発明による金属製ガスケットの製造方
法の実施例は，ガス流入口を開口した排気マニホルドと
ガス流出口を開口したシリンダヘッドとの間に挟持さ
れ，ガス流通口２０及びビード２５を形成した弾性金属
板２１の少なくとも２枚以上を積層するマニホルド用金
属ガスケット（以下，金属製ガスケットという）を作製
するものであり，弾性金属板２１のガス流通孔２０の周
囲部分にビード２５を形成する曲げ加工を弾性金属板２
１の材料の再結晶温度以下で加工硬化が発生し難い温度
範囲の温間で行うことを特徴とするものである。

【００４２】この金属ガスケットは，排気マニホルドの
取付フランジ端面と排気吐出口を開口したシリンダヘッ
ド側面との間に挟持されて締付けボルト等で締付けて配
設されるものである。このマニホルド用金属ガスケット
は，種々のタイプが使用されており，排気吐出口を開口
した多気筒エンジンのシリンダヘッドの側面と，前記排
気吐出口の数と同数の分岐管を有する排気マニホルドの
取付けフランジ端面との間に挟持して締付け固定される
ものであり，図示のように，三つ排気吐出口の周りにお
いてシリンダヘッドの側面と排気マニホルドの端面との
当接面の気密性を保持して排気ガスを漏洩しないように
シールするものである。

【００４３】この金属ガスケットは，排気マニホルドの
取付フランジ端面と排気吐出口を開口したシリンダヘッ
ド側面との間に挟持され，平板２３及び少なくとも２枚
以上のビード２５を有する弾性金属板２１を非止着状態
で積層したものである。更に，この金属製ガスケット
は，両外側の弾性金属板２１とその間に挟まれた内側の
金属薄板即ち中板２３とから構成されている。両外側の
弾性金属板２１と中板２３とは，多気筒エンジンのシリ
ンダヘッドに形成された排気吐出口と同数のガス流通孔
２０，２７を有している。両外側の弾性金属板２１は，
その締付け前の自由状態では，ガス流通孔２０の周囲に
おいて，その一部が図８に図示されているように，気体
流通孔に向かうにつれて中板２３から次第に離れていく
テーパ部２４と，テーパ部２４に続いて中板２３と平行
なビード２５とを有する。中板２３から離れていく部
分，即ち弾性金属板２１の主たる平坦部分からテーパ部
２４に移行する部分及びテーパ部２４から中板２３と平
行なビード２５に移行する部分とは，アールＲによる曲
げ加工により形成されている。弾性金属板２１は，排気
マニホルドの取付けフランジにおける大きな熱変形等の
変形を吸収するためにばね機能を有する状態即ち弾性変
形可能に形成されている。

【００４４】この金属製ガスケットは，シリンダヘッド
と排気マニホルドとの間に挟持して取付け孔２２にボル
ト等の締付け具をねじ込むことでシリンダヘッドと排気
マニホルドとを締付けた時には，両者の間に挟まれた弾
性金属板２１の両側のビード２５はそのビード２５がシ
リンダヘッドと排気マニホルドの当接面に当接してシー
ル部を形成してガス流通孔２０，２７の周縁における燃
焼ガスの漏洩を防止することができる。

【００４５】

【発明の効果】この発明による金属製ガスケットの製造
方法は，以上のように構成されているので，弾性金属板
の曲げ部の曲げ加工で前記曲げ部の加工硬化の影響を除
去することができ，亀裂，割れ，歪等を発生させること
なく，容易に且つ小さい曲げ力でビード曲げ加工を行う
ことができる。

【００４６】また，使用する弾性金属板の材料について
硬さに関しては，曲げ加工を温間加工で行うので，硬さ
の制約が緩和され，硬度の高い材料であっても曲げ加工
が可能であり，この点でも採用できる弾性金属板の硬さ
に制約が緩和され，使用できる金属材料の選択の幅が広
がる。また，Ｈｖ４５０〜Ｈｖ５００の高い硬度になる
と，亀裂等が発生し易くなる。

【００４７】特に，ＳＵＳ３０１，ＳＵＳ３０４の材料
のように，冷間加工ではマルテンサイトを析出するよう
な材料に対して有効であり，該材料を温間加工を行うと
マルテンサイトの析出が防止でき，加工硬化の発生を避
けることができる。また，前記弾性金属板のビード曲げ
部を曲げ加工する場合には，曲げ加工時のスプリングバ
ック量を低減でき，曲げ部即ちビードの形状が高精度に
形成できる。

【００４８】また，弾性金属板は温間状態でビード加工
されるので，ビード加工では当然小さな押圧力でビード
加工ができ，プレス後の変形量が少ないことから，ビー
ド形状を高精度に形成することができる。更に，弾性金
属板のビード加工で残留歪が少なくなることにより，長
時間の使用に対してヘタリ量が少なく，耐久性に富んだ
金属製ガスケットを提供でき，高いシール性能を長期に
わたって保持することができる。この製造方法で作製し
た金属製ガスケットは，シリンダボア孔或いはガス流通
口の開口部周囲に沿って残留応力即ち残留歪が無い良好
なビードが形成されるので，金属製ガスケットを締め付
け押圧した場合に，ビードの機能によって金属製ガスケ
ットの押圧状態で良好な環状シール部を形成し，シール
性を大幅に向上させることができる。

【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製造方法で
作製した金属製ガスケットの一実施例を示す部分平面図
である。

【図２】図１のシリンダボア孔間を拡大した平面図であ
る。

【図３】この発明による金属製ガスケットの製造方法で
作製した弾性金属板の一実施例を説明する断面図であ
る。

【図４】この発明による金属製ガスケットの製造方法で
作製した弾性金属板の別の実施例を説明する断面図であ
る。

【図５】図１の線Ａ−Ａにおける金属製ガスケットの一
実施例を示す断面図である。

【図６】図１の線Ｂ−Ｂにおける金属製ガスケットの一
実施例を示す断面図である。

【図７】図１の線Ｂ−Ｂに相当する部分の金属製ガスケ
ットの別の実施例を示す断面図である。

【図８】図１の線Ｂ−Ｂに相当する部分の金属製ガスケ
ットの他の実施例を示す断面図である。

【図９】この発明による金属製ガスケットの製造方法で
作製したマニホルド用金属ガスケットの一実施例を示す
平面図である。

【図１０】図９における線Ｃ−Ｃについての断面図であ
る。

【符号の説明】

１，６，８，１１，１６ 弾性金属板 ２，９，１４，１５ シリンダボア孔 ４，１０，１２ ビード ５ 折返し部 ７ 段差 １３ 折返し縁部 ２０，２７ ガス流通口 ２１ 弾性金属板 ２５ ビード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−58868（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16J 15/00 - 15/14

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個のシリンダボア孔，該シリンダボ
   ア孔の周囲に沿って凸部と凹部で構成したビードを有す
   る少なくとも１枚の弾性金属板から成る金属製ガスケッ
   トの製造方法において，前記弾性金属板のシリンダボア
   孔の周囲部分に前記ビードを形成する曲げ加工を前記弾
   性金属板の材料の再結晶温度以下で加工硬化が発生し難
   い温度範囲の温間加工温度域で行い，前記温間加工温度
   域の下限温度を材料のマルテンサイト析出が発生する高
   温点より５０℃程度高い温度域に設定し，前記温間加工
   温度域の上限温度を材料の組織，強度に影響を与えない
   温度域の上限温度より１０％ほど低い温度域に設定した
   ことを特徴とする金属製ガスケットの製造方法。
2. 【請求項２】 前記弾性金属板の前記シリンダボア孔に
   整合するシリンダボア孔，該シリンダボア孔に沿って折
   り曲げ部を折り曲げ加工した折返し部及び該折返し部の
   外側に沿って前記折返し部側に突出するビードを有する
   別の弾性金属板を，前記弾性金属板に前記各ビードの凸
   部同士が向き合う方向に積層されたことを特徴とする請
   求項１に記載の金属製ガスケットの製造方法。
3. 【請求項３】 前記弾性金属板と前記別の弾性金属板と
   の間に中間板を介在させたことを特徴とする請求項２に
   記載の金属製ガスケットの製造方法。
4. 【請求項４】 前記中間板はシリンダボア孔に沿って折
   り曲げ部を折り曲げ加工した折返し部を形成した第１中
   間板と該折返し部から離れる方向に向かって前記折返し
   部の第１中間板の板厚以下の段差を形成した第２中間板
   から構成したことを特徴とする請求項３に記載の金属製
   ガスケットの製造方法。
5. 【請求項５】 前記弾性金属板に整合するシリンダボア
   孔と該シリンダボア孔に沿って形成したビードを備えた
   他の弾性金属板を，前記弾性金属板の前記ビードの前記
   凹部に前記他の弾性金属板の前記ビードの凸部が接触す
   る状態に配置したことを特徴とする請求項１に記載の金
   属製ガスケットの製造方法。
6. 【請求項６】 ガス流入口を開口した排気マニホルドと
   ガス流出口を開口したシリンダヘッドとの間に挟持さ
   れ，ガス流通口及びビードを形成した弾性金属板の少な
   くとも２枚以上を積層した金属製ガスケットの製造方法
   において，前記弾性金属板の前記ガス流通孔の周囲部分
   に前記ビードを形成する曲げ加工を前記弾性金属板の材
   料の再結晶温度以下で加工硬化が発生し難い温度範囲の
   温間加工温度域で行い，前記温間加工温度域の下限温度
   を材料のマルテンサイト析出が発生する高温点より５０
   ℃程度高い温度域に設定し，前記温間加工温度域の上限
   温度を材料の組織，強度に影響を与えない温度域の上限
   温度より１０％ほど低い温度域に設定したことを特徴と
   する金属製ガスケットの製造方法。