JP3142155B2 - 金属製ガスケット - Google Patents

金属製ガスケット

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JP3142155B2 JP03232449A JP23244991A JP3142155B2 JP 3142155 B2 JP3142155 B2 JP 3142155B2 JP 03232449 A JP03232449 A JP 03232449A JP 23244991 A JP23244991 A JP 23244991A JP 3142155 B2 JP3142155 B2 JP 3142155B2
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    • F16J2015/0856—Flat gaskets with a non-metallic coating or strip

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，４気筒，６気筒
等の多気筒エンジンにおいて，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。金属製ガスケットは，シリンダボ
ア，水，油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，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，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
ンダボア孔間の領域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，ビードにヘタリが生
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】この種の金属製ガスケットとしては，特開
昭６３−２９３３６３号公報に開示されている。該公報
に開示されている積層金属ガスケットは，図７に示すよ
うに，シリンダボア孔７１の周縁に沿いビード６３，６
４を形成した弾性金属板６１，６２から成る二枚のビー
ド基板の間に二枚の中間板６５，６６を積層すると共
に，ビード６３，６４の当接する部位よりもシリンダボ
ア孔７１の部位の二枚の中間板６５，６６間にスペーサ
部材６７，６８を抱持させてデッキ面間隙の不整を補償
すべく補償部６９，７０を設けたものである。
【０００６】また，特開昭６４−６５３６７号公報に開
示されている積層金属ガスケットは，シリンダボア孔の
周縁に沿いビードを形成した弾性金属板からなる二枚の
ビード基板の間に，二枚の中間板を積層したものであ
り，一枚の中間板の縁部を他の一枚の中間板の縁部でグ
ロメット状に抱持して，両面に略同一の段差を形成すべ
く補償用折曲部を設けたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の金属製ガスケッ
トについて，前掲特開昭６３−２９３３６３号公報に開
示されている積層金属ガスケットは，ビード６３，６４
の当接する部位よりもシリンダボア孔７１の部位の二枚
の中間板６５，６６間にスペーサ部材６７，６８を抱持
させているから，接面が一面増加し，シール力を分担し
ている。また，スペーサ部材６７，６８を溶接，接着等
の手段で固定する必要がある。
【０００８】また，前掲特開昭６４−６５３６７号公報
に開示されている積層金属ガスケットは，一枚の中間板
の縁部を他の一枚の中間板の縁部でグロメット状に抱持
し，両面に略同一の段差を形成して，補償用折曲部を設
けているが，これを両側のビード基板により挟着し，シ
リンダヘッドとシリンダブロック間で全屈状態に圧縮す
ると，グロメット状に抱持した折返し段部がビードのシ
ムとして作用する。その結果，ビード基板に対してはビ
ード基板の応力振幅は低下するが，上下のビード基板の
作動の差から中間板の折返し部に曲げ応力や応力振幅が
発生する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，ビー
ドを有する一対の弾性金属板との間に一方の前記弾性金
属板の補強機能を持つ中間弾性金属板を介在させ，且つ
中間弾性金属板のシリンダボア孔縁部に折返し部を形成
して厚さの厚い折返し部を持たせることで一対の弾性金
属板の各ビードの全圧縮を防止して各ビード部のヘタリ
を防止するストッパ部を形成すると共に，シリンダボア
孔の周縁に補償部を形成し，該補償部の厚みを任意に設
定して，シール面圧のバランスを良好にすること，及び
ビード部の破損や補償部の破損，シール効果の低減を防
止し，更に，一方の弾性金属板と中間弾性金属板との間
に中間板を介在し，中間弾性金属板及び中間板のみで一
対の弾性金属板のビードの全圧縮を防止して各ビード部
のヘタリを防止するストッパ部と，シリンダボア孔の周
縁に補償部とを簡単な構造で形成することを可能にし，
シール面圧のバランスを良好にすると共にビード部の破
損やシール効果の低減を防止する金属製ガスケットを提
供することである。
【００１０】この発明は，複数個の第１シリンダボア孔
の外側に沿ってそれぞれ形成された第１ビードを備えた
第１弾性金属板，前記第１シリンダボア孔と互いに整合
する第２シリンダボア孔の外側に沿ってそれぞれ形成さ
れ且つ前記第１ビードに対して凸部を互いに対向して配
置された第２ビードを備えた第２弾性金属板，前記第１
弾性金属板と前記第２弾性金属板との間で前記第１弾性
金属板側に配置された中間弾性金属板，及び前記中間弾
性金属板と前記第２弾性金属板との間に配置された中間
板を具備し，前記中間弾性金属板は，前記第１シリンダ
ボア孔と整合した第３シリンダボア孔の外側に沿ってそ
れぞれ形成され且つ前記第１弾性金属板の前記第１ビー
ドに整合状態に積層された第３ビード，及び前記第３シ
リンダボア孔の周縁部を前記第３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て形成した折返し
部を有し，前記折返し部は前記第３ビードの高さよりも
薄い厚さに形成されており，前記中間弾性金属板は締付
け前の無負荷状態において前記第１弾性金属板に対して
密着状態に積層されており，前記中間板は前記第１シリ
ンダボア孔に整合した第４シリンダボア孔を有し且つ前
記中間弾性金属板の前記折返し部に対向する前記第４シ
リンダボア孔の周縁部を前記折返し部から離れる方向に
屈曲して形成された段差部を有し，前記中間弾性金属板
の前記第３ビードと前記第２弾性金属板の前記第２ビー
ドは前記段差部の外側において前記中間板に当接してお
り，前記段差部は前記折返し部の弾性金属板板厚以下で
且つ前記第２ビードの高さよりも低い段差に形成されて
いることから成る金属製ガスケットに関する。
【００１１】この金属製ガスケットは，以上のように構
成されているので，対向取付面を有する二つの構造部
分，例えば，シリンダヘッドとシリンダブロックとの間
で金属製ガスケットを締め付けて押圧状態にすると，第
１及び第２弾性金属板はそれぞれ変形するが，各弾性金
属板の前記各ビードは，シリンダボア孔の半径方向で見
て，ビード開始及びビード終了の環状部位で強く対向取
付面に押し付けられて二重の強力なシール部を形成す
る。また，第１弾性金属板と中間弾性金属板とは積層状
態にあるが互いに積層面間で拘束しないので，一枚に構
成した弾性金属板と比較して応力の緩和に寄与し，中間
弾性金属板は第１弾性金属板の補強作用を果たす。締め
付け前の無負荷状態において中間弾性金属板を第１弾性
金属板に対して密着状態とすると，この補強作用が一層
高められる。中間弾性金属板の折返し部の厚さが他の板
厚だけの部分の約２倍となっているので，シリンダボア
孔の周囲において，各弾性金属板を対向取付面に対して
強く押すことになり，この部位で別のシール部が形成さ
れる。中間弾性金属板の折返し部は厚さが厚いので，各
弾性金属板のビード変形に対するストッパとなり，各弾
性金属板のビードの全圧縮を防止する。更に，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，ビードの部位は勿論のこと，中間弾性金属板の折返
し部が歪みに対応して変形するので，折返し部は対向取
付面間の不揃いな間隙を補償する補償部としての機能を
有する。
【００１２】この金属製ガスケットでは，中間弾性金属
板は，ビードに弾性を持たせるために熱処理を施した後
であると，金属板の剛性が高過ぎるため，１８０度折り
返して折返し部を形成することが困難になるので，ビー
ド，折返し部，オフセット部を曲げ加工によって形成し
た後に，熱処理が施される。前記中間弾性金属板の前記
折返し部が与える補償部は，ＳＵＳ６３１等の材料，即
ち，加工前は柔らかく，加工後熱処理すると硬化，強靱
性が与えられる材料で製作しているので，任意に加工す
ることができると共に，応力変動や長期間の繰り返し応
力に耐えることができる。
【００１３】また，弾性金属板と中間弾性金属板の間に
段差部が形成された中間板を配置しているので，対向取
付面間での締め付け時に，中間弾性金属板と第２弾性金
属板が第３及び第２ビードの変形により中間板に接近し
た時に，中間板の段差が前記折返し部の板厚以下の高さ
であるから，第３ビードが変形し尽くす前に，折返し部
と中間板の段差部とが接触する。従って，中間板の段差
部は中間弾性金属板の前記第３ビードに対してその変形
に対するストッパとして作用する。また，第２弾性金属
板に対しても，中間板の段差はその段差の高さ分だけ第
２ビードの変形を制限するストッパとなる。従って，中
間弾性金属板及び弾性金属板にとって第２及び第３ビー
ドが完全に圧縮する前に過剰な変形が停止するので，こ
れらのビードの全圧縮を防止する。中間板には，折返し
部が全く設けられていないので，応力変動が作用しても
破損する部分がない。
【００１４】また，前記中間弾性金属板の前記折返し部
は，前記第３シリンダボア孔間の領域で厚く且つ前記第
３シリンダボア孔間以外の領域で薄く形成されているの
で，高温で腐食性の燃焼ガスが漏洩し易いシリンダボア
孔間の領域において燃焼ガスの漏出に対抗する強いシー
ル部が形成される。
【００１５】また，前記中間弾性金属板の前記折返し部
は，前記第３シリンダボア孔間の領域で幅広く且つ前記
第３シリンダボア孔間以外の領域で幅狭く形成されてい
るので，燃焼ガスが漏洩し易い前記シリンダボア孔間の
領域で，燃焼ガスの漏出に対抗する幅広いシール部が得
られる。
【００１６】この金属製ガスケットは，前記中間弾性金
属板の前記折返し部には軟質部材が挟まれているので，
前記軟質部材は中間板の段差が大き過ぎる場合や第１ビ
ードの高さが高すぎる場合にこれを補償すると共に，折
返し部自体の変形性を向上できるので，対向取付面間に
締め付けた時に，第１及び第２の弾性金属板の変形に対
応すると共に，対向取付面の不整を巧みに吸収すること
ができる。
【００１７】前記中間板の前記段差部の前記段差は，前
記中間弾性金属板の前記折返し部における金属板板厚以
下に設定されているので，中間板と中間弾性金属板の折
返し部とを積層した状態では，折返し部は中間弾性金属
板の本体部分から第１弾性金属板側にストッパ量が確保
される。
【００１８】この金属製ガスケットは，前記第１弾性金
属板はエンジンのシリンダヘッド側に配置され，前記第
２弾性金属板はエンジンのシリンダブロック側に配置さ
れているので，第１弾性金属板が中間弾性金属板によっ
て補強され，エンジンの運転に伴って，シリンダヘッド
側の弾性金属板に生じる応力振幅がシリンダブロック側
の弾性金属板よりも大きくなるが，第１弾性金属板と中
間弾性金属板との二枚の弾性金属板がシリンダヘッド側
に大きく生じる振動や変位を吸収し，弾性金属板に生じ
る応力が軽減される。
【００１９】
【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実施例を説明する。この発明
による金属製ガスケット１は，例えば，４気筒，６気筒
等の多気筒ディーゼルエンジンにおけるシリンダヘッド
とシリンダブロック（図示せず）との対向取付面をシー
ルするために使用されるものである。金属製ガスケット
１は，エンジンの気筒数即ちシリンダボア数に対応する
シリンダボア孔２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，・・（総称するとき
は符号２）を有している。
【００２０】この実施例では，一対の弾性金属板の一方
である第１弾性金属板をシリンダヘッド側に位置する上
ビード板１０とし，上ビード板１０に中間弾性金属板
（後述の調整板３０）を重ねて二枚重ねの弾性金属板に
構成し，他方の弾性金属板である第２弾性金属板をシリ
ンダブロック側に位置する下ビード板２０としている
が，このことは，エンジンの運転時にシリンダヘッド側
の第１弾性金属板に生じる応力振幅がシリンダブロック
側の第２弾性金属板よりも大きいので，応力軽減の目的
から二枚重ねの弾性金属板をシリンダヘッド側に配置す
るのが好ましいためである。即ち，中間弾性金属板３０
はビード板１０，２０に対して負荷応力を軽減するもの
であり，従来の２枚の弾性金属板で負担するものを，３
枚の弾性金属板で負担させるものである。
【００２１】弾性金属板である上ビード板１０と下ビー
ド板２０とは，一般的に，冷間圧延で硬さＨｖ３５０〜
５００の硬度の材料を使用するが，材料がＨｖ３５０以
下の場合には，熱処理して使用し，材料がＨｖ３５０以
上の場合には，熱処理しないで使用することもある。ま
た，中間弾性金属板である調整板３０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
した後，熱処理して硬度Ｈｖ３５０以上にして使用す
る。熱処理する場合には，析出硬化処理としてＳＵＳ６
３０やＳＵＳ６３１，窒化処理としてＳＵＳ３０４，Ｓ
ＵＳ３０１或いはＳＫ材（ＳＫ１〜ＳＫ７），焼き入れ
・焼き戻し処理としてＳＵＳ４２０Ｊ2 やＳＵＳ４４０
Ａ，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，Ｈv ２００以下の素材であ
る。
【００２２】ビード板１０，２０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。Ｓ
ＵＳ３０４，ＳＵＳ３０１を窒化処理した場合，熱処理
前がＨv ２００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Ｈv ２００以下であるが，熱処理
後はＨv ３５０〜５００であった。これ以外にＳＫ材
（ＳＫ１〜ＳＫ７）の熱処理やＳＵＳ４２０Ｊ2 の焼き
入れ・焼き戻し処理し，更に，チタン合金，アルミニウ
ム合金（６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−６Ｍｏ）を固溶化熱
処理することもできる。
【００２３】上ビード板１０，下ビード板２０，中間弾
性金属板３０及び中間板４０には，冷却水を通す水穴
３，締め付け用のボルト穴４，オイルを通すオイル穴５
やオイル戻り穴，ノック孔，リベット穴等が同じ位置で
且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。
【００２４】また，図示していないが，金属製ガスケッ
ト１の表裏両面，即ち燃焼ガスに晒される可能性ある部
位及び互いに金属接触する部位に対して，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，１０〜５０μｍ程度（好
ましくは２５μｍ）のコーティングが施される。かかる
コーティングによって，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，金属製
ガスケットとしての耐腐食性，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。
【００２５】図３は図１の線Ａ−Ａにおける断面図，及
び図４は図１の線Ｂ−Ｂにおける断面図であり，金属製
ガスケット１の第１実施例を示す図である。図３におい
て，シリンダボア孔２Ａと金属製ガスケット１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，シリンダボア孔２間（例えば，シリ
ンダボア孔２Ａとシリンダボア孔２Ｂとの間の互いにシ
リンダボア孔２が接近した領域）以外の領域では同様の
断面構造を有する。図４において，それぞれ隣接するシ
リンダボア孔２Ａ，２Ｂの境界領域を，そのシリンダボ
ア孔２Ａ，２Ｂの中心を結ぶ線で切断した金属製ガスケ
ット１の断面，即ち，シリンダボア孔２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の境界領
域においても同様の断面構造をしているのは勿論であ
る。
【００２６】金属製ガスケット１は，例えば，シリンダ
ボア孔２の直径は９３ｍｍであり，シリンダボア孔２間
の最小距離Ｌ1 は１０ｍｍ程度である。金属製ガスケッ
ト１は，シリンダヘッド側からシリンダブロック側の順
に，第１弾性金属板としての上ビード板１０と，上ビー
ド板１０にビード形状を合わせて積層された中間弾性金
属板としての調整板３０，中間板４０及び第２弾性金属
板としての下ビード板２０を積層してなる。上ビード板
１０と下ビード板２０は，ＳＵＳ３０１又はＳＵＳ３０
４の材料から製作し，その厚さｔ1 ，ｔ2 は０．２５ｍ
ｍであり，硬さはＨｖ３５０以上とする。調整板３０
は，ＳＵＳ３０４の材料から製作し，その厚さｔ3 は
０．２０ｍｍであり，硬さはＨｖ３５０以上とする。ま
た，中間板４０は，ＳＡ１Ｃ，ＳＵＳ３０１，ＳＵＳ３
０４，Ａｌ鋼板又はＺｎ鋼板から選択された材料から製
作し，その厚さｔ4 は０．５ｍｍである。
【００２７】金属製ガスケット１における上ビード板１
０，下ビード板２０及び調整板３０においては，それぞ
れの内周端面１２，２２，３２が，第１シリンダボア
孔，第２シリンダボア孔，及び第３シリンダボア孔を定
めており，第１〜第３シリンダボア孔は，互いに整合し
ていてシリンダボア孔２を形成している。内周端面１
２，２２，３２からシリンダボア孔２の半径方向外側に
隔置した近傍周囲部分には，それぞれ，一方の側でシリ
ンダボア孔２と同心に且つ環状に取り巻く断面山形の凸
部を備え且つこの凸部に対応して他方の側で凹部となっ
た第１ビード１１，第２ビード２１，第３ビード３１が
形成されている。各ビード１１，２１，３１は，各弾性
金属板のシリンダボア孔２の半径方向内側から見て始端
１３，２３，３３から終端１４，２４，３４までの領域
に中間板４０に向かう側に形成されている。即ち，第１
ビード１１と第２ビードとは凸部が互いに対向してお
り，調整板３０の第３ビード３１は上ビード板１０の第
１ビード１１と同じ形状に形成されている。積層した状
態で上ビード板１０と調整板３０とは，第１ビード１１
及び第３ビード３１の部位において重なり合っており，
好ましくは締付け前の無負荷状態で第１ビード１１及び
第３ビード３１の部位を含めて密着状態に積層されてい
る。
【００２８】図２に示すように，上下のビード板１０，
２０及び調整板３０のシリンダボア孔２Ａの周囲の第１
〜第３ビード１１，２１，３１と，隣接するシリンダボ
ア孔２Ｂの周囲の第１〜第３ビード１１，２１，３１と
は，シリンダボア孔２Ａ，２Ｂの接近領域において重な
っている。即ち，第１〜第３ビード１１，２１，３１は
シリンダボア孔２間の領域で会合して一本の第１〜第３
ビード１１，２１，３１となっている。しかしながら，
隣接するビード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。ビードの中心領域の凸部
頂面を実質的に平坦面に形成し，ビードの凸部と中間板
４０との接触を安定するようにしてもよい。例えば，ビ
ードの半径方向で見た幅Ｌ2は約３ｍｍであり，ビード
の高さｈ1は約０．２５ｍｍである。
【００２９】また，調整板３０の第３シリンダボア孔を
形成する内端３２の周縁には，第３ビード３１の凸側で
且つ第３ビード３１の半径方向内側において第３ビード
３１と重なることのない範囲で第３シリンダボア孔の半
径方向外向きに折り返して折返し部３５が形成されてい
る。折返し部３５の幅Ｌ3 は，例えば，約２．５ｍｍで
ある。更に，水穴３等の各穴における金属製ガスケット
１の断面構造は，図示していないが，調整板３０と中間
板４０とが平坦状に積層しており，上下のビード板１
０，２０の穴３の周囲部分は穴３と同心上に他の平面的
な部分から僅かに窪み状（或いは，山形）になるように
変形しており，締め付け時に，穴３の周囲において良好
なシール性が得られるようにしてある。
【００３０】図３及び図４に示された実施例は，調整板
３０と下ビード板２０との間に中間板４０を介装した例
である。中間板４０は，一様な厚さｔ4 であって概して
平坦に形成されているが，折返し部３５が対向するシリ
ンダボア孔周縁領域４５は，それ以外の領域に対して下
ビード板２０に向かって，即ち，折返し部３５から離れ
る方向に屈曲した段差に形成されている。また，中間板
４０には，内周端面４２によって，シリンダボア孔（第
１〜第３シリンダボア孔）２と整合する第４シリンダボ
ア孔が定められている。図示の例では，中間板４０に
は，各弾性金属板１０，２０，３０の第１〜第３ビード
１１，２１，３１が形成されている位置よりもシリンダ
ボア孔２の半径方向で僅かに内側の位置において屈曲し
て段差部４３が形成されており，該段差部４３の位置か
ら半径方向内側に延びるシリンダボア孔周縁領域４５
が，段差部４３によって中間板４０の本体部分から下ビ
ード板２０に向かって偏倚している。従って，締付け前
の無負荷状態では下ビード板２０の第２ビード２１と調
整板３０の第３ビード３１とが中間板４０に当接する。
シリンダボア孔２間の領域では，ビードの両側に段差部
４３，４３が位置する。段差部４３の高さ（段差量）
は，調整板３０自体の板厚及び下ビード板２０の第２ビ
ード２１の高さよりも低く設定してある。
【００３１】上下ビード板１０，２０の第１ビード１１
と第２ビード２１の高さ，段差部４３の高さ及び調整板
３０の板厚間の寸法関係を，図５に図示している。上ビ
ード板１０のビード１１のビード高さ，下ビード板２０
のビード２１のビード高さ，及び調整板３０のビード３
１のビード高さは，同一高さであり，ｈ1 で表す。中間
板４０の段差４３の高さをｈ2 とする。また，調整板３
０の折返し部３５の板厚をｔ3 とする。調整板３０の折
返し部３５が中間板４０の段差を付けたシリンダボア孔
２周縁領域４５と接触するまでの間隙δU は，δU ＝ｈ
1 ＋ｈ2 −ｔ3であり，下ビード板２０が中間板４０の
シリンダボア孔２周縁領域４５と接触するまでの間隙δ
L は，δL ＝ｈ1 −ｈ2 である。間隙δU は間隙δL に
等しいのが好ましい場合は，δU ＝δL であるから，ｈ
2 ＝ｔ3 ／２となる。即ち，段差部４３の高さは，折返
し部３５の折り返された部分が有する板厚ｔ3 の半分の
値となる。段差部４３の高さｈ2 が折返し部３５におけ
る板厚ｔ3 よりも大きいと，上ビード板１０と調整板３
０の各ビード１１，２１が完全圧縮するのを阻止するこ
とができないので，段差部４３の高さｈ2 は折返し部３
５の板厚ｔ3 よりも小さく設定されている。また，当然
に，段差部４３の高さｈ2 は第２ビード２１の高さより
も低く設定されている。これらの制限を除いて，これら
の寸法関係は上記の関係のみに限らず若干の変更が可能
である。
【００３２】図３及び図４に図示された実施例につい
て，その作用を説明する。金属製ガスケット１をエンジ
ンの対向取付面間に配置して締め付けると，上下のビー
ド板１０，２０の第１ビード１１と第２ビード２１が変
形を開始し，対向取付面に対しては，第１ビード１１と
第２ビード２１のビード開始及びビード終了の端部１
３，１４及び２３，２４の部位で強く押圧されて，シリ
ンダボア孔２の周囲において二重のシール部を形成す
る。水穴３，ボルト穴４及びオイル穴５の周囲において
も同様にシール部が形成されて，これら穴の周囲を良好
にシールする。シリンダボア孔２の周囲においては，調
整板３０の折返し部３５と，下ビード板２０のシリンダ
ボア孔２周囲部分がそれぞれ中間板４０のシリンダボア
孔２周縁領域４５の各面に接触する。折返し部３５は段
差部４３の高さを完全に埋めることはないから，折返し
部３５の領域でもシール部を形成する一方，上ビード板
１０の第１ビード１１が完全圧縮されることがない。従
って，各ビードはヘタリを起こすことがない。また，下
ビード板２０も，中間板４０の段差部４３のために第２
ビード２１が完全圧縮することがなく，ビード１１，２
１のヘタリを防止する。また，折返し部３５は補償部と
しての機能があり，特に，上ビード板１０の締め付け時
に，対向取付面の不整が生じても，補償部は歪みや締め
付け後の負荷変動に伴う変形を吸収する。中間板４０に
は，屈曲成形によって段差を形成しているが，折返し加
工をしておらず，中間板４０に作用する繰り返し負荷や
変動負荷によって亀裂等の破損を生じる部位が存在して
いないので，中間板４０を理由とする金属製ガスケット
１の事故を生じる恐れがない。
【００３３】調整板３０の折返し部３５を含む加工は，
任意に変更可能である。例えば，ビード板１０と調整板
３０とをそれぞれの第１ビード１１と第３ビード３１の
形状を合わせて積層する場合に，調整板３０の折返し部
３５の加工形成後に，調整板３０を熱処理するので，調
整板３０は熱硬化されて強靱性を得て，それ自体，負荷
変動や繰り返し応力への耐久性が向上し，更に，調整板
３０に積層される上ビード板１０に対しては補強機能を
持たせることもできる。また，調整板３０を折返し加工
する際，折返し部３５の折り返し厚さは一様としてもよ
いが，シリンダボア孔２間の領域では厚く，シリンダボ
ア孔２間以外の領域では薄く加工することもできる。こ
のように形成した金属製ガスケット１にあっては，高温
で腐食性の燃焼ガスが漏洩しやすいシリンダボア孔２間
の領域において強いシール部が形成され，燃焼ガスの漏
出に対して強力にシールする。また，折返し部３５の折
返し量を変更することもできる。即ち，調整板３０の折
返し部３５をシリンダボア孔２間の領域で幅広く且つシ
リンダボア孔２間以外の領域で幅狭く加工形成する。こ
の場合においては，燃焼ガスが漏洩しやすいシリンダボ
ア孔２間の領域で，燃焼ガスの漏出に対抗する安定した
幅広いシール領域を得ることができる。
【００３４】図６に示したこの発明による金属製ガスケ
ットの別の実施例は，調整板３０の折返し部３５に軟質
部材５０を挟んで折り返したものである。軟質部材５０
は，軟質金属板，断熱グラファイトシート，アラミド系
ビータシート，樹脂又はゴム等の軟質材料と同じ程度の
性質を持つものでよい。軟質部材５０は，中間板を有す
る場合には該中間板の段差が大き過ぎる時，また，中間
板の有無に係わらず第１ビード１１及び第２ビード２１
の高さが高過ぎる時に，段差やビード高さを補償する。
軟質部材５０は，折返し部３５自体の変形性を向上する
ので，金属製ガスケット１の対向取付面での締め付け時
に，上下のビード板１０，２０の変形に対応すると共
に，対向取付面の不整を良好に吸収する。軟質部材５０
は，エンジンの運転時にシリンダヘッドとシリンダブロ
ックとの間に発生する振動を吸収する作用も期待でき
る。
【００３５】
【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，対向取付面を有する二
つの構造部分，即ち，シリンダヘッドとシリンダブロッ
クとの間で金属製ガスケットを締め付けて押圧状態にす
ると，各弾性金属板の各ビードは，シリンダボア孔の半
径方向で見て，ビード開始及びビード終了の環状部位で
強く対向取付面に押し付けられて二重のシール部を形成
する。中間弾性金属板の折返し部もシリンダボア孔の周
囲において，第１及び第２の弾性金属板を対向取付面に
対して強く押して別のシール部を形成する。中間弾性金
属板は，第１弾性金属板に積層されて且つ第１弾性金属
板を補強し，中間弾性金属板の折返し部は各弾性金属板
のビード変形の全圧縮を防止するストッパとして働く。
第１と第２の弾性金属板のビード部の全圧縮が防止され
ると，弾性金属板としてのばね機能が長期間にわたって
保持され，弾性金属板のヘタリが防止される。更に，金
属製ガスケットの締め付け時に，二つの構造部分の対向
取付面に不整が生じても，各ビードの部位は勿論のこ
と，中間弾性金属板の折返し部が歪みに対応して変形す
るので，折返し部はシール性能が最も厳しく要求される
シリンダボア孔周りにおいて，対向取付面間の不揃いな
間隙を補償し，シール機能を充分に発揮させることがで
きる。
【００３６】また，中間弾性金属板と第２弾性金属板と
の間に中間板が配置され，中間板の折返し部に対向する
シリンダボア孔周縁部位を，中間板の本体に対して，第
２弾性金属板に向かって，折返し部の弾性金属板板厚以
下の段差部に形成しているので，金属製ガスケットの対
向取付面間での締め付け時に，ビードが変形しきる前に
折返し部と中間板の段差部とが接触する。従って，中間
板と中間弾性金属板とは，第１弾性金属板及び第２弾性
金属板の各ビード，或いは中間弾性金属板に第３ビード
を設ける場合には第３ビードに対して変形を制限するス
トッパとして作用し，各弾性金属板のビードの全圧縮を
防止する。このように中間板が介在することによって，
上下の各弾性金属板の各ビードがそれぞれ完全圧縮され
るのを確実に防ぐことができる。中間板の段差部の段差
量が中間弾性金属板の板厚の半分のときは，第１及び第
２の弾性金属板への応力負荷が均等であるが，段差量を
変更すると，第１及び第２の弾性金属板にそれぞれ分配
される応力負担を増減させることができ，例えば，シリ
ンダヘッドの剛性を考慮して中間板の段差部の段差量を
設計することができる。
【００３７】更に，中間弾性金属板の折返し部は，寸法
及び硬度等を任意に加工することができる。特に，中間
弾性金属板の折返し部をシリンダボア孔間の領域で厚く
且つシリンダボア孔間以外の領域で薄く形成でき，シリ
ンダヘッドの剛性に合わせてシール面圧のバランスを良
好に設定することができ，応力振幅が小さく，且つ耐久
性に優れた金属製ガスケットが得られる。また，高温で
腐食性の燃焼ガスが漏洩し易いシリンダボア孔間の領域
において，燃焼ガスの漏出に対抗する強力なシール部が
形成され，前記シリンダボア孔周りのシールを確実にす
ることができる。更に，折返し部の厚さを，熱処理前に
調整できるので，シリンダヘッドの剛性に合わせて不整
値を補償させることもできる。
【００３８】また，中間弾性金属板の折返し部の折返し
量を，シリンダボア孔間の領域で幅広く且つシリンダボ
ア孔間以外の領域で幅狭く形成するように変更すること
もできる。この場合には，シール面の面圧バランスが良
く，耐久性の高い金属製ガスケットを得ることができ，
また，燃焼ガスが漏洩し易いシリンダボア孔間の領域
で，燃焼ガスの漏出に対抗する幅広いシール領域を得る
ことができ，シリンダボア孔周りでの安定したシールを
得ることができる。
【００３９】更に，中間弾性金属板の折返し部に軟質部
材を介在させた場合には，中間板の段差部の段差量が大
きすぎる場合や，ビードの高さが高すぎる場合に，該状
態を補償して，面倒な板厚管理を容易にすると共に，折
返し部自体の変形性を向上するので，金属製ガスケット
の対向取付面での締め付け時に，各弾性金属板の変形に
対応すると共に，対向取付面の不整を良好に吸収するこ
とができる。また，エンジンの運転時に発生する振動を
効果的に吸収する効果も期待できる。
【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一実施例を
示す部分平面図である。
【図２】図１において，隣接するシリンダボア孔間の部
分を拡大して示す部分平面図である。
【図３】図１において，隣接するシリンダボア孔間の領
域を横断して両シリンダボア孔の中心を結ぶ線Ａ−Ａに
おける断面図である。
【図４】図１において，シリンダボア孔間を結ぶ線と直
交し，シリンダボア孔の中心を通る線Ｂ−Ｂにおけるシ
リンダボア孔の周りの領域の断面図である。
【図５】シリンダボア孔周縁における各寸法関係を表す
図４の部分拡大図である。
【図６】この発明の別の実施例を示し，折返し部に軟質
部材を挟んだ金属製ガスケットの折返し部分断面図であ
る。
【図７】従来の金属製ガスケットの一例を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
１ 金属製ガスケット ２ シリンダボア孔 １０ 上ビード板（第１弾性金属板） １１ 第１ビード ２０ 下ビード板（第２弾性金属板） ２１ 第２ビード ３０ 調整板（中間弾性金属板） ３１ 第３ビード ３５ 折返し部 ４０ 中間板 ４３ 段差部 ５０ 軟質部材
───────────────────────────────────────────────────── 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64−58868（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−285645（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−224772（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−182563（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16J 15/00 - 15/14 F02F 11/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数個の第１シリンダボア孔の外側に沿
    ってそれぞれ形成された第１ビードを備えた第１弾性金
    属板，前記第１シリンダボア孔と互いに整合する第２シ
    リンダボア孔の外側に沿ってそれぞれ形成され且つ前記
    第１ビードに対して凸部を互いに対向して配置された第
    ２ビードを備えた第２弾性金属板，前記第１弾性金属板
    と前記第２弾性金属板との間で前記第１弾性金属板側に
    配置された中間弾性金属板，及び前記中間弾性金属板と
    前記第２弾性金属板との間に配置された中間板を具備
    し，前記中間弾性金属板は，前記第１シリンダボア孔と
    整合した第３シリンダボア孔の外側に沿ってそれぞれ形
    成され且つ前記第１弾性金属板の前記第１ビードに整合
    状態に積層された第３ビード，及び前記第３シリンダボ
    ア孔の周縁部を前記第３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て形成した折返し部を有
    し，前記折返し部は前記第３ビードの高さよりも薄い厚
    さに形成されており，前記中間弾性金属板は締付け前の
    無負荷状態において前記第１弾性金属板に対して密着状
    態に積層されており，前記中間板は前記第１シリンダボ
    ア孔に整合した第４シリンダボア孔を有し且つ前記中間
    弾性金属板の前記折返し部に対向する前記第４シリンダ
    ボア孔の周縁部を前記折返し部から離れる方向に屈曲し
    て形成された段差部を有し，前記中間弾性金属板の前記
    第３ビードと前記第２弾性金属板の前記第２ビードは前
    記段差部の外側において前記中間板に当接しており，前
    記段差部は前記折返し部の弾性金属板板厚以下で且つ前
    記第２ビードの高さよりも低い段差に形成されているこ
    とから成る金属製ガスケット。
  2. 【請求項２】 前記中間弾性金属板の前記折返し部は，
    前記第３シリンダボア孔間の領域で厚く且つ前記第３シ
    リンダボア孔間以外の領域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。
  3. 【請求項３】 前記中間弾性金属板の前記折返し部は，
    前記第３シリンダボア孔間の領域で幅広く且つ前記第３
    シリンダボア孔間以外の領域で幅狭く形成されているこ
    とから成る請求項１又は２に記載の金属製ガスケット。
  4. 【請求項４】 前記中間弾性金属板の前記折返し部には
    軟質部材が挟まれていることから成る請求項１〜３のい
    ずれか１項に記載の金属製ガスケット。
  5. 【請求項５】 前記中間板の前記段差部の前記段差は，
    前記中間弾性金属板の前記折返し部における金属板板厚
    以下に設定されていることから成る請求項１〜４のいず
    れか１項に記載の金属製ガスケット。
  6. 【請求項６】 前記第１弾性金属板はエンジンのシリン
    ダヘッド側に配置され，前記第２弾性金属板は前記エン
    ジンのシリンダブロック側に配置されていることから成
    る請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属製ガスケッ
    ト。
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