JP3064467B2

JP3064467B2 - 金属ガスケットの製造方法

Info

Publication number: JP3064467B2
Application number: JP3086259A
Authority: JP
Inventors: 義幸萩原; 健一山口; 英三郎後藤
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1991-03-25
Filing date: 1991-03-25
Publication date: 2000-07-12
Anticipated expiration: 2015-07-12
Also published as: JPH04296257A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属製の基板に孔を穿
設し該孔回りに金属環を接合する金属ガスケットの製造
方法に関し、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
な金属ガスケットの製造方法に係る。

【０００２】

【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金属ガスケットが注目
されている。例えば、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が知られている。

【０００３】上記の金属ガスケットに関し、例えば実開
昭５９−１８８９５５号公報には、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。

【０００４】また、特開昭６２−１５５３７５号公報に
は、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間の面圧分
布に関し、締結用ボルトの締結部位に比べ、これから離
間した位置での面圧が低いことに鑑み、ボルト締結部位
から離間するに従いビードのばね定数を大とすると共
に、厚さが漸増する補償部を設けることが提案されてい
る。尚、この補償部はスペーサと記載されているが、そ
の材質について特段の説明はなされていない。

【０００５】上記の問題に対し、特開昭６２−２２４７
７２号公報には、被接合部材のボルト締付部位側から離
間するに従い押圧変形が漸次困難な状態に構成した素材
を被接合部材のデッキ面間に介設し、ボルト締付力によ
りデッキ面間隙に応じて素材を変形させてスペーサの形
状を設定する技術が提案されている。そして、この素材
として、ボルト締付部位側から離間するに従い、幅が漸
次大きく形成された素材、高さが漸次大きく形成された
素材、密度が漸次大に変化した素材、硬度が漸次大に変
化した素材、及び材質が漸次変化する素材が列挙されて
いる。この中で、隣接する燃焼室用孔間において最大高
さとし、ボルト用孔近傍において最大高さの略半分の高
さとする素材も開示されている。

【０００６】更に、実開平１−７６５４４号公報には、
シリンダヘッドガスケットの燃焼室開口間に金属溶射に
よる増厚部を設けることが提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の面圧調整板ある
いはスペーサとしては、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、金属素材を環状に切断した金属環を基板の流
体孔の周縁部に接合するように構成することが望まし
い。

【０００８】しかし、前述の従来技術のシリンダヘッド
ガスケットのように、隣接する燃焼室用孔間と締結部と
の面圧分布の差、あるいは締結部と締結部間との面圧分
布の差を補償するためには、金属環の厚さをその円周に
亘って変化させなければならない。上記特開昭６２−２
２４７７２号公報には種々の素材が提案されており、高
さが漸次大きく形成された素材に関し、ニッケル等を溶
射によって付着するとの記載もあるが、その具体的製造
方法は明らかではない。上記特開平１−７６５４４号公
報に記載のように金属溶射によって増厚部を形成するこ
とは可能であっても、例えば帯板状の金属素材を環状に
切断して形成する金属環では極めて困難である。

【０００９】そこで、本発明は金属ガスケットの製造方
法において、金属素材を環状に切断して形成する金属環
を、その周上で厚さが変化するように形成することを可
能とし、この金属環を基板に接合して基板に対する面圧
分布に適合し得る金属ガスケットを製造することを目的
とする。

【００１０】

【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、幅方向で板厚が異なる所定の断面形状に
成形した金属素材を環状に切断して金属環を形成し、金
属製の基板に圧力流体が通過する複数の流体孔を穿設
し、該複数の流体孔の内少くとも隣接する二つの流体孔
の周縁部に前記金属環を配置すると共に、前記少くとも
二つの流体孔の相互に隣接する側に前記金属環の板厚の
最も厚い部分が位置するように配置し、前記金属環を前
記基板に接合することとしたものである。

【００１１】上記の金属ガスケットの製造方法におい
て、金属素材に対し幅方向に離隔した少くとも二部分が
地色と異なる色を有するように形成しておき、金属素材
を環状に切断後金属環の少くとも対向する二部分が地色
と異なる色を有するように形成し、これらの地色と異な
る色に基づき金属環を基板の所定位置に配置するとよ
い。

【００１２】

【作用】本発明の金属ガスケットの製造方法において
は、先ず、幅方向で板厚が異なる所定の断面形状に成形
された金属素材が、環状に切断され金属環が形成され
る。従って、金属環はその周上で異なる板厚に形成され
る。また、金属製の基板に圧力流体が通過する複数の流
体孔が穿設される。そして、基板の複数の流体孔の内少
くとも隣接する二つの流体孔の周縁部に金属環が配置さ
れる。このとき、前記少くとも二つの流体孔の相互に隣
接する側に金属環の板厚の最も厚い部分が位置するよう
に配置される。最後に、この状態で金属環が基板に接合
される。而して、隣接する流体孔間とその余の部分との
間の面圧分布に応じた金属ガスケットが形成される。

【００１３】上記の金属ガスケットの製造方法におい
て、例えば塗料により、金属素材の幅方向に離隔した少
くとも二部分が地色と異なる色を有するように形成され
ている場合には、金属素材が環状に切断されると、少く
とも対向する二部分が地色と異なる色を有する金属環が
形成される。従って、例えば基板上の所定位置に上記二
部分の色に夫々対応する色を付しておき、これらの色と
符合するように金属環を配置すれば、金属環は基板の所
定位置に確実に配置される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。尚、本発明の対象とする金属ガスケットとして
は、例えば多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
が好適であり、流体孔として気筒数に対応した数の燃焼
室孔等を有する。

【００１５】図１乃至図８は本発明の一実施例を示すも
ので、先ず、弾性金属板、例えばステンレス鋼板がプレ
ス加工され、図６乃至図８に示すように、基板１に燃焼
室孔２、ボルト孔３、冷却水孔（図示せず）及び潤滑油
孔（図示せず）等が穿設されると共に、燃焼室孔２回り
にビード４が形成される。燃焼室孔２は気筒数に対応す
る数（本実施例では直列四気筒の内燃機関用として四
個）の孔が直線上に並設される。ボルト孔３は各燃焼室
孔２の周囲に略均等な間隔で例えば計十個形成され、組
付時には各々に締結ボルト（図示せず）が挿通され、基
板１がシリンダヘッド（図示せず）及びシリンダブロッ
ク（図示せず）間に緊締される。また、基板１の燃焼室
孔２の周縁部には、ビード４に至るまで、平面の開口端
部１ａが形成される。

【００１６】次に、本発明にいう金属環たるシムリング
の製造工程について図１乃至図５を参照して説明する。
シムリングは基板１に対し図１に示すように配置される
もので、本実施例では基板１の長手方向外側に配置され
る一対のシムリング５と長手方向内側に配置される一対
のシムリング５′とで若干板厚が異なるように形成され
る。これらのシムリング５，５′は後述するように基板
１に接合され、隣接する燃焼室孔２，２間の間隙部１ｂ
を介して、隣接設置される。尚、図１においては省略し
たが、各シムリング５，５′回りには図６乃至図８に示
すビード４が形成されており、各シムリング５，５′は
各ビード４の内周側の開口端部１ａに配置されるもので
ある。

【００１７】シムリング５の製造に当り、先ず、金属製
の帯板素材、例えば基板１を構成するステンレス鋼板よ
り軟質のステンレス鋼板の帯板素材（図示せず）に対し
圧延加工が行なわれる。即ち、帯板素材が、回転する所
定形状のロール（図示せず）間を通過することによって
圧縮され、例えば図４に示すように幅方向で板厚が異な
る所定の断面形状の帯板１０に成形される。図４におい
て、帯板１０は幅方向の両側及び中央が突出した形状に
成形されており、厚さＴａ乃至ＴｃはＴａ＞Ｔｂ＞Ｔｃ
の関係となっている。例えば基板１の厚さをｔとし、ビ
ード４の高さを０．６０ｔとしたとき、Ｔａ＝０．５０
ｔ、Ｔｂ＝０．４５ｔ，Ｔｃ＝０．４０ｔとされる。

【００１８】そして、帯板１０が図４に破線で示すよう
にプレス加工により切断され、シムリング５が図１及び
図２に示す形状に形成される。図２は図１のシムリング
５のＡ−Ａ線断面で、基板１の長手方向外側に配置され
たとき、隣接する燃焼室孔２，２間の間隙部１ｂ側が最
も厚く厚さＴａとなり、基板１の長手方向で隣接するボ
ルト孔３，３間及び幅方向で隣接するボルト孔３，３間
は厚さＴｂとなり、その余の部分が厚さＴｃとなる。

【００１９】図３は、基板１の長手方向内側に配置され
るシムリング５′のＡ−Ａ線断面を示すもので、図２の
シムリング５と同様の方法で製造され、基板１に配置さ
れたとき、シムリング５′の対向する二部分が燃焼室孔
２，２間の間隙部１ｂ側となるので、これらの部分は何
れも厚さＴａとされている。

【００２０】上記シムリング５，５′は、燃焼室孔２，
２間の間隙部１ｂ側に厚さＴａの部分が位置するように
配置する必要があるが、これを迅速且つ確実に行なうた
め、以下の工程を付加することが好ましい。即ち、図４
に示すように帯板１０の少くとも一方の面の幅方向両側
端部に、長手方向に連続して例えば塗料を付着させるこ
とにより、地色と異なる色の着色部１１ａ，１１ｂを形
成しておくことが好ましい。この場合において着色部１
１ａ，１１ｂは互いに異なる色に設定するとよい。従っ
て、この帯板１０がプレス加工されシムリング５が形成
されると、図５に示すようにシムリング５の対向する二
部分に着色部１１ａ，１１ｂが平行に形成される。

【００２１】一方、基板１に対しても、図６に示すよう
に着色部１１ａと同色の着色部１２ａ、及び着色部１１
ｂと同色の着色部１２ｂを、装着すべきシムリング５の
配置に合わせて予め直線状に形成しておく。而して、シ
ムリング５を配置する際には、シムリング５の二部分の
着色部１１ａ，１１ｂを夫々基板１の着色部１２ａ，１
２ｂに一致させ、一直線の同色の着色部の線が平行に二
本形成されるように配置すれば、所期の位置に正しく配
置されることとなる。

【００２２】図３のシムリング５′については、対向す
る二部分に同色の着色部１１ａを形成しておけば基板１
の所定位置に配置できる。しかも、シムリング５との識
別も可能となる。即ち、着色部１１ａ，１１ｂを夫々板
厚Ｔａ，Ｔｂに符合するように異なる色に設定すれば、
基板１に対するシムリング５，５′の位置決めが容易と
なるというだけでなく、シムリング５とシムリング５′
とが異なる配色となり（前者が二色、後者が一色）、両
者を容易に識別することができる。

【００２３】また、図５及び図６に破線で示すように、
着色部１１ａ，１１ｂに加え、これらと同色又は異なる
色の着色部１１ｃを設けることとしてもよい。このよう
にすることにより、着色部１１ａ，１１ｂと着色部１２
ａ，１２ｂとを一致させることが困難な場合には、更に
着色部１１ｃと着色部１２ｃとを一致させるように微調
整することができる。尚、着色部１２ａ，１２ｂと一致
させることが困難とはなるが、シムリング５に着色部１
１ｂのみを設け、シムリング５′には着色部１１ａのみ
を設けることとしてもよい。

【００２４】以上のようにシムリング５，５′が基板１
上の所定位置に配置された後、例えばレーザ溶接機によ
り、シムリング５がその全周に亘り基板１に溶接され
る。溶接工程を簡単に説明すると、先ず燃焼室孔２等が
形成された基板１がビード４の凸部を上側にしてテーブ
ル（図示せず）の開口回りに配設され、基板１の開口端
部１ａにシムリング５が上述のように配置される。次
に、押え台（図示せず）がテーブルの開口内に収容さ
れ、シムリング５がテーブルと押え台との間に挟持され
る。

【００２５】そして、レーザ溶接機のフォーカスヘッド
（図示せず）に対しテーブルがシムリング５の周上に沿
って移動しシムリング５にレーザ光線が照射され、シム
リング５がその全周に亘り基板１の開口端部１ａに溶接
される。もちろん、テーブルに対してフォーカスヘッド
を移動させることとしてもよく、要は被溶接物たる基板
１及びシムリング５とフォーカスヘッドとを相対的に移
動させればよい。また、レーザ光線はシムリング５に対
し連続的に照射することなく、断続的に照射することと
してもよい。而して、図７及び図８に示すように溶接部
６が形成され、シムリング５は基板１に強固に接合され
る。

【００２６】上記のように製造された金属ガスケットが
内燃機関に装着され締結力が加えられると、先ず図６に
示すビード４の凸部がシリンダブロック（図示せず）の
接合面に当接し、ビード４の高さはシムリング５，５′
の厚さより大であるためビード４が変形する。そして、
シムリング５，５′及び基板１がシリンダブロック及び
シリンダヘッド（図示せず）間に緊締されると、ビード
４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。この場合において、シム
リング５，５′は燃焼室孔２，２間の間隙部１ｂ側の厚
さＴａが最大とされているので、間隙部１ｂに十分な面
圧が確保される。更に、図２及び図３に記載のシムリン
グ５，５′はボルト孔３，３間の略中間部が厚さＴｂに
形成され、その両側が厚さＴｃと低く形成されているの
で、ボルト（図示せず）の締結力が加えられたときには
適切な面圧分布が形成され、良好なシール性が得られ
る。

【００２７】図９は、上述の製造方法の実施例における
シムリングを形成するための帯板の他の実施例を示すも
ので、図２及び図３に示したシムリング５は、二箇所の
凹部（厚さＴｃ部分）が形成され形状が複雑であるのに
対し、図９のシムリング５１を形成する帯板１０１は単
純な形状に成形されている。即ち、帯板１０１の両側端
部が夫々厚さＴａ及びＴｂに形成され、両側端部間はこ
れらを結ぶ平面もしくは緩やかな曲面に形成されてい
る。而して、前述の実施例同様シムリング５１の厚さＴ
ａ側が燃焼室孔２，２間の間隙部１ｂ側となるように配
置される。

【００２８】図９の実施例によれば、ボルト孔３，３間
の面圧分布に対する適合化は最良とは言えないが、最も
重要な燃焼室孔２，２間の間隙部１ｂに対しては所定の
シール性を確保することができる。特に、圧延機械のロ
ール（図示せず）を簡単な形状とすることができるの
で、安価且つ容易に製造することができる。

【００２９】図１０及び図１１は、本発明の金属ガスケ
ットの製造方法の他の実施例に用いる帯板の実施例を示
すもので、帯板１０２は緩やかな曲面により、帯板１０
３は段部により、何れも中央部の厚さＴａが両側端部の
厚さＴｂに比し厚く形成されている。従って、シムリン
グ５２，５３は帯板１０２，１０３の長手方向が基板１
の長手方向と対応するように形成される。このため、帯
板１の着色部は図６と同様にし帯板１０２，１０３の幅
方向に着色部を形成するか、帯板１０２，１０３の着色
部は図４と同様にし基板１の長手方向に着色部を形成す
る必要がある。

【００３０】尚、上記帯板の形状、従ってシムリングの
形状は上述の実施例に限るものではなく、少くとも燃焼
室孔２，２間の間隙部１ｂの面圧分布を適正なものとす
る種々の形状に形成することができる。

【００３１】

【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
ガスケットの製造方法によれば、幅方向で板厚が異なる
所定の断面形状に成形した金属素材を環状に切断して金
属環を形成することとしているので、周上で異なる板厚
の金属環を容易に形成することができ、これを基板の所
定位置に接合することにより、良好なシール性を有する
金属ガスケットを容易に製造することができる。

【００３２】また、周上で異なる板厚の金属環を基板に
接合する場合において、上記金属素材の少くとも幅方向
に離隔した二部分が地色と異なる色を有するように形成
すると共に、例えばこれらの色に対応する色を基板に付
しておき、夫々の色が符合するように配置することによ
り、迅速且つ確実に配置することができ、良好な生産性
を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る金属ガスケットの製造
方法において、基板に対する複数の金属環の配置を示す
平面図である。

【図２】本発明の一実施例に係る製造方法において、基
板の長手方向外側に形成した燃焼室孔周縁部に配置する
金属環の断面図である。

【図３】本発明の一実施例に係る製造方法において、基
板の長手方向内側に形成した燃焼室孔周縁部に配置する
金属環の断面図である。

【図４】本発明の一実施例に係る製造方法において金属
環を製造するための帯板の一部の斜視図である。

【図５】本発明の一実施例に係る製造方法に供する金属
環の一部の平面図である。

【図６】本発明の一実施例に係る製造方法によって製造
する金属ガスケットの一部の平面図である。

【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図である。

【図８】図６のＣ−Ｃ線断面図である。

【図９】本発明の一実施例に係る製造方法において金属
環を製造するための他の実施例の帯板の一部の斜視図で
ある。

【図１０】本発明の他の実施例に係る金属ガスケットの
製造方法において金属環を製造するための帯板の一部の
斜視図である。

【図１１】本発明の他の実施例に係る金属ガスケットの
製造方法において金属環を製造するための他の実施例の
帯板の一部の斜視図である。

【符号の説明】

１基板１ａ開口端部２燃焼室孔（流体孔）３ボルト孔４ビード５，５′ シムリング（金属環）１０帯板（金属素材）１１ａ，１１ｂ，１１ｃ着色部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ着色部１０１，１０２，１０３基板５１，５２，５３シムリング（金属環）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献実開平２−81968（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−22655（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16J 15/00 - 15/14 B21D 53/86 B23K 26/00 310 F02F 11/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】幅方向で板厚が異なる所定の断面形状に
成形した金属素材を環状に切断して金属環を形成し、金
属製の基板に圧力流体が通過する複数の流体孔を穿設
し、該複数の流体孔の内少くとも隣接する二つの流体孔
の周縁部に前記金属環を配置すると共に、前記少くとも
二つの流体孔の相互に隣接する側に前記金属環の板厚の
最も厚い部分が位置するように配置し、前記金属環を前
記基板に接合するようにしたことを特徴とする金属ガス
ケットの製造方法。
【請求項２】前記金属素材の幅方向に離隔した少くと
も二部分が地色と異なる色を有するように形成してお
き、前記金属素材を環状に切断後前記金属環の少くとも
対向する二部分が地色と異なる色を有するように形成
し、該地色と異なる色に基づき前記金属環を前記基板の
所定位置に配置するようにしたことを特徴とする請求項
１記載の金属ガスケットの製造方法。