JP3604976B2 - 吸排気系メタルガスケット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジン（この明細書では「内燃機関」のことをいう）の吸排気系のポートに対応するポート孔と、前記ポート孔を間に置いて組をなす複数の締結ボルト孔と、前記ポート孔を囲繞する環状ビードと、を具える単板型もしくは積層型のメタルガスケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の上述の如きメタルガスケットとしては、例えば図４（ａ）に平面図で示す如きものがある。図４（ａ）中、符号１はメタルガスケット、２はエンジンの吸排気系ポートに対応するポート孔、３は各ポート孔２を間に置いて組をなす三つの締結ボルト孔、４は各ポート孔２を囲繞する環状ビードを示し、ここでは、中央部と左端部の締結ボルト孔３が左側のポート孔２に関して組をなし、また中央部と右端部の締結ボルト孔３が右側のポート孔２に関して組をなしている。そして環状ビード４は、図４（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である図４（ｂ）に示すように、ビード上端部４ａとビート下端部４ｂとの間に延在する一箇所の傾斜部４ｃを有するステップ状の断面形状をなしており、ビードの全周に亘り、ビード幅に相当するその傾斜部４ｃの幅が一定とされるとともに、ビード高さに相当するその傾斜部４ｃの高さも一定とされている。
【０００３】
上記例のように従来のメタルガスケットにおいては、ビートは一般に、全周に亘って同一の幅および同一の高さで形成され、例外的に、ビード同士が接近している場合やビードを配置する部分が狭い場合等、同一の幅でビードを形成することができない場合に、部分的にビードの幅が狭められていた。
【０００４】
ところで近年は、環境問題に対処する目的で、低燃費化のためのエンジンの軽量化が必要となって、エンジンの吸排気系の、ガスケットが介在する締結部分の剛性が低められる傾向にあり、また、コスト低減の目的で、エンジンの組立作業時間短縮のために上記締結部分の締結ボルトの本数が削減されて、ポート孔を囲繞する環状ビードが、図４に示す従来のメタルガスケットにおけるように、そのポート孔を間に置いて組をなす複数の締結ボルト孔間およびそれらの締結ボルト孔の近傍の領域内からはみ出した部分を有するようになっている場合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる締結部分の剛性低下および締結ボルトの本数削減に対しては、上記従来の全周に亘って同一の幅および同一の高さでビードが形成されたメタルガスケットでは充分対応しきれず、締結部分の剛性低下により、ビードの不均一な潰れおよびエンジンが発する熱や振動に起因して締結ボルトから遠い締結部分に部分的な口開きが発生し、その口開きと、締結ボルトの本数削減による組をなす複数の締結ボルト孔間およびそれらの締結ボルト孔の近傍の領域内からはみ出したビード部分での締結荷重の低下とが相乗して、ビードの面圧が部分的に不足することとなり、シールすべき媒体の洩れを完全には防止するのは困難であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
この発明は、上記課題を有利に解決したメタルガスケットを提供することを目的とするものであり、請求項１記載のこの発明の吸排気系メタルガスケットは、エンジンの吸排気系のポートに対応するポート孔と、前記ポート孔を間に置いて組をなす複数の締結ボルト孔と、前記ポート孔を囲繞する環状ビードと、を具える単板型もしくは積層型のメタルガスケットであって、前記組をなす締結ボルト孔間およびそれらの締結ボルト孔の近傍の領域内からはみ出した部分を前記環状ビードが有している吸排気系メタルガスケットにおいて、前記ビートの断面形状を、傾斜部を一箇所有するステップ状に形成し、前記組をなす複数の締結ボルト孔の中心点同士を結ぶ第１の直線と平行に延在して前記ポート孔の中心点を通る第２の直線と交差する部分で前記ビードの前記傾斜部の傾斜角を最小角とするとともに前記ビードの幅を最大幅としかつ前記ビードの高さを最大高さとする一方、前記第２の直線と直交して前記ポート孔の中心点を通る第３の直線と交差する部分で前記ビードの前記傾斜部の傾斜角を最大角とするとともに前記ビードの幅を最小幅としかつ前記ビードの高さを前記第２の直線と交差する部分より多少低い最小高さとして、前記ビードの前記傾斜部の傾斜角を前記最大角と前記最小角との間で滑らかに変化させるとともに前記ビードの幅を前記最大幅と前記最小幅との間で滑らかに変化させかつ前記ビードの高さを前記最大高さと前記最小高さとの間で滑らかに変化させたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、請求項２記載のこの発明の吸排気系メタルガスケットは、エンジンの吸排気系のポートに対応するポート孔と、前記ポート孔を間に置いて組をなす複数の締結ボルト孔と、前記ポート孔を囲繞する環状ビードと、を具える単板型もしくは積層型のメタルガスケットであって、前記組をなす締結ボルト孔間およびそれらの締結ボルト孔の近傍の領域内からはみ出した部分を前記環状ビードが有している吸排気系メタルガスケットにおいて、前記ビートの断面形状を、傾斜部を一箇所有するステップ状に形成し、前記組をなす複数の締結ボルト孔の中心点と前記ポート孔の中心点とを結ぶ第４の直線と交差する部分で前記ビードの前記傾斜部の傾斜角を最小角とするとともに前記ビードの幅を最大幅としかつ前記ビードの高さを最大高さとする一方、互いに隣り合う二本の前記第４の直線間の挟角を二等分する方向へ前記ポート孔の中心点から出る第５の直線と交差する部分で前記ビードの前記傾斜部の傾斜角を最大角とするとともに前記ビードの幅を最小幅としかつ前記ビードの高さを前記第４の直線と交差する部分より多少低い最小高さとして、前記ビードの前記傾斜部の傾斜角を前記最大角と前記最小角との間で滑らかに変化させるとともに前記ビードの幅を前記最大幅と前記最小幅との間で滑らかに変化させかつ前記ビードの高さを前記最大高さと前記最小高さとの間で滑らかに変化させたことを特徴とするものである。
【０００８】
かかるこの発明の吸排気系メタルガスケットにあっては、請求項１記載のものでは組をなす複数の締結ボルト孔の中心点同士を結ぶ第１の直線と平行に延在して前記ポート孔の中心点を通る第２の直線と交差する部分で、ビードの傾斜部の傾斜角（水平面に対する角度）を最小角とするとともにビードの幅を最大幅とする一方、その第２の直線と直交してポート孔の中心点を通る第３の直線と交差する部分で、ビードの傾斜部の傾斜角（水平面に対する角度）を最大角とするとともにビードの幅を最小幅とし、また請求項２記載のものでは組をなす複数の締結ボルト孔の中心点とポート孔の中心点とを結ぶ第４の直線と交差する部分で、ビードの傾斜部の傾斜角（水平面に対する角度）を最小角とするとともにビードの幅を最大幅とする一方、互いに隣り合う二本の第４の直線間の挟角を二等分する方向へポート孔の中心点から出る第５の直線と交差する部分で、ビードの傾斜部の傾斜角（水平面に対する角度）を最大角とするとともにビードの幅を最小幅とすることで、実質的に、締結ボルト孔に最も近い部分でビード剛性が最も低くなってビードが最も潰れ易くなるとともに、締結ボルト孔から最も遠い部分でビード剛性が最も高くなってビードが最も潰れにくくなっており、しかも、ビード形状を傾斜部分が一箇所のステップ状として、その傾斜部分の角度を滑らかに変化させると同時にビード幅を滑らかに変化させることで、同じ環状ビード内でビード高さを大きく変えることなくビード剛性を変化させているので、締結荷重がビードの全周で分散し、特に締結ボルト孔から遠い部分において、そこで締結部分に口開きが発生しても剛性の高いビードが追従して面圧が高く維持されるとともに、締結荷重によるビードの潰れ量ひいてはビードのスプリングとしての予圧量が適度な量に抑えられてビードクラックの発生が有効に防止される。
【０００９】
従ってこの発明の吸排気系メタルガスケットによれば、エンジンの吸排気系の締結部分の剛性が低められて締結部分に部分的な口開きが発生するとともにその締結部分の締結ボルトの本数が削減されて締結荷重が低下していても、環状ビードの面圧を全周で均一にし得て、高いシール性を達成することができ、しかも、ビードクラックの発生も防止することができる。
【００１０】
なお、この発明においては、前記ビードの最大幅を最小幅の１．５倍から５倍までとすることが好ましい。１．５倍未満では最小幅部分と最大幅部分とのビード剛性の差が少な過ぎるため洩れ防止上ビート全体の高さを高くする必要が生じて最小幅部分の耐クラック性が低下する可能性があり、また５倍を超えると最大幅部分のビードの剛性が低下し過ぎると同時に最大幅部分の幅が大きくなり過ぎてビード配置上の問題が生ずる可能性があるからである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１（ａ）は、この発明の吸排気系メタルガスケットの一実施例を示す平面図、同図（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、そして同図（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、図中、図４に示すと同様の部分は、それと同一の符号にて示す。
【００１２】
すなわち、図１（ａ）中符号１で示すこの実施例の吸排気系メタルガスケットは、エンジンの吸排気系に用いられるもので、一枚の金属板で構成された単板型とされるとともに、エンジンの吸排気系の二つのポートに対応する二つのポート孔２と、それらのポート孔２をそれぞれ間に置いて二つの組をなす三つの締結ボルト孔３と、二つのポート孔２をそれぞれ囲繞する二つの環状ビード４とを具えており、この実施例のメタルガスケット１でも、中央部と左端部の締結ボルト孔３が左側のポート孔２に関して組をなし、また中央部と右端部の締結ボルト孔３が右側のポート孔２に関して組をなしている。
【００１３】
そしてここにおける環状ビード４は、図１（ｂ）および（ｃ）に示すように、ビード上端部４ａとビート下端部４ｂとの間に延在する一箇所の傾斜部４ｃを有するステップ状の断面形状をなしており、ビード幅に相当するその傾斜部４ｃの水平幅は、締結ボルト孔３に最も近い図１（ｂ）に示す部分で最大幅Ｗｍａｘ となるとともに、締結ボルト孔３から最も遠い図１（ｃ）に示す部分で最小幅Ｗｍｉｎとなり、それら最大幅の部分と最小幅の部分との間の部分では滑らかに変化している。また、傾斜部４ｃの水平からの傾斜角は、上記最大幅Ｗｍａｘ の部分で最小角となるとともに、上記最小幅Ｗｍｉｎ の部分で最大角となり、それら最小角の部分と最大角の部分との間の部分では滑らかに変化している。
【００１４】
さらに、ビード高さに相当する上記傾斜部４ｃの高さＨは、環状ビード４に対応する位置に凹凸を持つ金型による通常のプレス加工後には、大きく曲げた部分の方が小さく曲げた部分よりスプリングバック量が少なくなることから、締結ボルト孔３に最も近い図１（ｂ）に示す部分で最小高さとなるとともに、締結ボルト孔３から最も遠い図１（ｃ）に示す部分で最大高さとなるが、この実施例ではその後、平坦な金型で環状ビード４の傾斜部４ｃが平押しされ、これにより、大きく曲げた部分の方が小さく曲げた部分より多く潰れることから、締結ボルト孔３に最も近い図１（ｂ）に示す部分の方がむしろ、締結ボルト孔３から最も遠い図１（ｃ）に示す部分よりも多少高くなり、それら最大高さの部分と最小高さの部分との間では滑らかに変化している。
【００１５】
図２は、この実施例での上記ビード幅の変化状態を詳細に示す説明図であり、ここでは、各ポート孔２について組をなす二つの締結ボルト孔３の中心点とそのポート孔２の中心点とをそれぞれ結ぶ第４の直線としての二本の直線Ｌ１とそれぞれ交差する部分でのビード４の幅Ｗ１を最大幅Ｗｍａｘ とするとともに、互いに隣り合う二本の上記直線Ｌ１間の挟角αを二等分する方向へポート孔２の中心点から出る第５の直線としての直線Ｌ２と交差する部分でのビード４の幅Ｗ２を最小幅Ｗｍｉｎ としている。
【００１６】
かかる実施例の吸排気系メタルガスケット１にあっては、ビード形状を、傾斜部分４ｃが一箇所のステップ状とし、その傾斜部分４ｃの幅を変化させてビード幅を変化させることで、環状ビード４の、締結ボルト孔３に最も近い部分が最も潰れ易く、また締結ボルト孔３から最も遠い部分が最も潰れにくくなっているので、同じ環状ビード内でビード高さが大きく変わることなくビード剛性が変化していて、締結荷重が環状ビード４の全周で分散し、特に、締結ボルト孔３から遠い部分において、そこで締結部分に口開きが発生しても剛性の高いビード４がその口開きに追従して面圧が高く維持されるとともに、締結荷重によるビード４の潰れ量ひいてはビード４のスプリングとしての予圧量が適度な量に抑えられてビードクラックの発生が有効に防止される。
【００１７】
従ってこの実施例の吸排気系メタルガスケット１によれば、エンジンの吸排気系の締結部分の剛性が低められ、エンジンが発する熱や振動で、締結ボルト孔３から遠い締結部分に部分的な口開きが発生するとともに、その締結部分の締結ボルトの本数が削減されて、組をなす締結ボルト孔３間およびそれらの締結ボルト孔３の近傍の領域内からはみ出した部分での締結荷重の低下があっても、環状ビード４の面圧を全周で均一にし得て、高いシール性を達成することができる。
【００１８】
なお、本願発明者が、図４に示す従来のメタルガスケットを実際のエンジンに組み付けて所定の条件で実機試験を行ったところガス洩れが発生したため、シール性を向上させるべくビード高さを従来よりも高くしたところ、今度はビードにクラックが発生した。これに対し、図１に示す上記実施例のメタルガスケットを実際のエンジンに組み付けて上記と同一の条件で実機試験を行ったところ、ガス洩れの発生を防止することができ、しかもビード高さを従来と同様としたためビートクラックの発生も防止することができた。
【００１９】
図３は、この発明の吸排気系メタルガスケットの他の一実施例におけるビード幅の変化状態を詳細に示す説明図であり、この実施例は、ビード幅の変化状態以外は先の実施例と同様に構成されている。
【００２０】
すなわちこの実施例では、各ポート孔２について組をなす二つの締結ボルト孔３の中心点同士を結ぶ第１の直線としての直線Ｌ３を設け、次いでその直線Ｌ３と平行に延在して上記ポート孔２の中心点を通る第２の直線としての直線Ｌ４を設けて、その直線Ｌ４と交差する部分でのビード４の幅Ｗ３を最大幅Ｗｍａｘ とするとともに、上記直線Ｌ４と直交してポート孔２の中心点を通る第３の直線としての直線Ｌ５を設け、その直線Ｌ５と交差する部分でのビード４の幅Ｗ４を最小幅Ｗｍｉｎ としている。
【００２１】
かかる実施例の吸排気系メタルガスケットによっても、ビード幅に相当する傾斜部４ｃの幅が、実質的に、締結ボルト孔３に最も近い部分で最大幅Ｗｍａｘ とされるとともに、締結ボルト孔３から最も遠い部分で最小幅Ｗｍｉｎ とされ、それら最大幅の部分と最小幅の部分との間の部分では滑らかに変化するようにされており、他の部分は先の実施例と同様に構成されているので、先の実施例と同様、環状ビード４の面圧を全周で均一にし得て、高いシール性を達成することができ、しかも、ビードクラックの発生も防止することができる。
【００２２】
なお、上述した二つの実施例においては何れも、ビード４の最大幅Ｗｍａｘ が、最小幅Ｗｍｉｎ の１．５倍から５倍までの間とされている。１．５倍未満では、最小幅部分と最大幅部分とのビード剛性の差が少な過ぎるため洩れ防止上ビート全体の高さを高くする必要が生じて最小幅部分の耐クラック性が低下する可能性があり、また５倍を超えると、最大幅部分のビードの剛性が低下し過ぎると同時に最大幅部分の幅が大きくなり過ぎてビード配置上の問題が生ずる可能性があるからである。
【００２３】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、この発明の吸排気系メタルガスケットは、複数枚の金属板を積層して構成された積層型のものであっても良い。また、この発明の吸排気系メタルガスケットは、各ポート孔を間に置いて三つの締結ボルト孔が三角形状に組をなしていても良く、ポート孔の数も一つあるいは三つ以上であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、この発明の吸排気系メタルガスケットの一実施例を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、そして（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２】上記実施例のメタルガスケットでのビード幅の変化状態を詳細に示す説明図である。
【図３】この発明の吸排気系メタルガスケットの他の一実施例でのビード幅の変化状態を詳細に示す説明図である。
【図４】（ａ）は、従来の吸排気系メタルガスケットの一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１ 吸排気系メタルガスケット
２ ポート孔
３ 締結ボルト孔
４ 環状ビード
４ａ ビード上端部
４ｂ ビート下端部
４ｃ 傾斜部
Ｗｍａｘ 最大幅
Ｗｍｉｎ 最小幅
Ｗ１〜Ｗ４ 傾斜部の幅（ビード幅）
Ｌ１〜Ｌ５ 直線

Claims (2)

1. エンジンの吸排気系のポートに対応するポート孔と、前記ポート孔を間に置いて組をなす複数の締結ボルト孔と、前記ポート孔を囲繞する環状ビードと、を具える単板型もしくは積層型のメタルガスケットであって、前記組をなす締結ボルト孔間およびそれらの締結ボルト孔の近傍の領域内からはみ出した部分を前記環状ビードが有している吸排気系メタルガスケットにおいて、
   前記ビートの断面形状を、傾斜部を一箇所有するステップ状に形成し、
   前記組をなす複数の締結ボルト孔の中心点同士を結ぶ第１の直線と平行に延在して前記ポート孔の中心点を通る第２の直線と交差する部分で前記ビードの前記傾斜部の傾斜角を最小角とするとともに前記ビードの幅を最大幅としかつ前記ビードの高さを最大高さとする一方、前記第２の直線と直交して前記ポート孔の中心点を通る第３の直線と交差する部分で前記ビードの前記傾斜部の傾斜角を最大角とするとともに前記ビードの幅を最小幅としかつ前記ビードの高さを前記第２の直線と交差する部分より多少低い最小高さとして、
   前記ビードの前記傾斜部の傾斜角を前記最大角と前記最小角との間で滑らかに変化させるとともに前記ビードの幅を前記最大幅と前記最小幅との間で滑らかに変化させかつ前記ビードの高さを最大高さと最小高さとの間で滑らかに変化させたことを特徴とする、吸排気系メタルガスケット。
2. エンジンの吸排気系のポートに対応するポート孔と、前記ポート孔を間に置いて組をなす複数の締結ボルト孔と、前記ポート孔を囲繞する環状ビードと、を具える単板型もしくは積層型のメタルガスケットであって、前記組をなす締結ボルト孔間およびそれらの締結ボルト孔の近傍の領域内からはみ出した部分を前記環状ビードが有している吸排気系メタルガスケットにおいて、
   前記ビートの断面形状を、傾斜部を一箇所有するステップ状に形成し、
   前記組をなす複数の締結ボルト孔の中心点と前記ポート孔の中心点とを結ぶ第４の直線と交差する部分で前記ビードの前記傾斜部の傾斜角を最小角とするとともに前記ビードの幅を最大幅としかつ前記ビードの高さを最大高さとする一方、互いに隣り合う二本の前記第４の直線間の挟角を二等分する方向へ前記ポート孔の中心点から出る第５の直線と交差する部分で前記ビードの前記傾斜部の傾斜角を最大角とするとともに前記ビードの幅を最小幅としかつ前記ビードの高さを前記第４の直線と交差する部分より多少低い最小高さとして、
   前記ビードの前記傾斜部の傾斜角を前記最大角と前記最小角との間で滑らかに変化させるとともに前記ビードの幅を前記最大幅と前記最小幅との間で滑らかに変化させかつ前記ビードの高さを前記最大高さと前記最小高さとの間で滑らかに変化させたことを特徴とする、吸排気系メタルガスケット。

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