JP4413301B2

JP4413301B2 - 金属ガスケット

Info

Publication number: JP4413301B2
Application number: JP02927299A
Authority: JP
Inventors: 耕作植田; 雅司遠藤
Original assignee: Japan Metal Gasket Co Ltd
Current assignee: Japan Metal Gasket Co Ltd
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2019-02-05
Also published as: JP2000227047A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンを構成するブロック部材（シリンダブロック）とヘッド部材（シリンダヘッド）との接合面に介装して、燃焼ガス，冷却水及び潤滑油等の漏洩を防止する金属ガスケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンに使用されるガスケットの最も重要な機能は、シリンダボアからの燃焼ガスの漏洩防止であり、このガスケットを金属で構成する場合には、当該金属ガスケットのボア孔周縁にビードと呼ばれる湾曲変形部を設け、シリンダブロックとシリンダヘッドとをボルトで結合したときに、そのビードが潰れるように弾性変形して面圧が高まり、シール性が向上するようにしている。また、ビードを形成するにしても、一枚の金属板では、接合面全体に十分なシール機能を得ることができないので、通常は複数の金属板を積層して金属ガスケットを構成している。
【０００３】
このような積層型の金属ガスケットとしては、例えば特公平８−３３１７８号公報（以下、第１従来例とも記す）、特許第２５６００４６号公報（以下、第２従来例とも記す）、特開平１０−２２０５８２号公報（以下、第３従来例とも記す）などがある。このうち、第１従来例は、二枚の弾性金属板からなる基板の間に、同じような形状の中間構成体と呼ぶ金属板を挟持させるのであるが、二枚の同じような形状の金属板を積層して中間構成体を構成し、一方の金属板のボア孔周縁部を他方の金属板の反対側に折り返し、ビード部より内側のボア孔周縁部の中間構成体の板厚を大きくすることで、シリンダボアの直近の面圧を高めてシール性の向上を図っている。また、前記第２従来例は、同様に二枚の弾性金属板からなる基板の間に、基板と同じような形状の二枚の中間板と呼ぶ金属板を重ね合わせて挟持するのであるが、この重ね合わせた金属板のうち、ボア孔の周縁部を開いて空間を構成し、この空間内に金属溶射によってストッパと呼ぶ固体金属溜まりを形成し、全体でビード部より内側のボア孔周縁部の中間板の板厚を大きくすることで、シリンダボアの直近の面圧を高めてシール性の向上を図っている。また、前記第３従来例は、二枚の弾性金属板からなる基板の間に、ボア孔の周縁部のみに相当する補償板と呼ぶ幅狭の金属板を挟持し、ボア孔の周縁部を直接折り返して重ね合わせ、もってビード部より内側のボア孔周縁部の補償板の板厚を大きくすることで、シリンダボアの直近の面圧を高めてシール性の向上を図っている。なお、この補償板は、基板のビード同士で押さえ付けるようにして挟持するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記第１及び第２従来例では、ボア孔周縁部の中間構成体や中間板の板厚のみが大きく、その他は一様であるため、シリンダボア直近の面圧のみが極端に大きい。一般に、シリンダブロックとシリンダヘッドとを連結するボルトは、例えばシリンダボアの直交する直径方向四点で両者を連結するので、シリンダボア周縁で、金属ガスケットとシリンダブロック及びシリンダヘッド間の面圧を比べてみると、ボルト近傍の部分の面圧が最大で、ボルトの間の部分の面圧はそれより小さい。つまり、シリンダボア直近の面圧のみが極端に大きい状態で、シリンダブロックとシリンダヘッドとをボルトで連結し、両者によって金属ガスケットを挟み込むと、アルミニウム製のシリンダヘッドが撓んだり、シリンダボア周縁が極端に面圧が高くなり、しかもボルト近傍とボルト間、ボア孔間では面圧差が大きく、特に高いボルト近傍はスリーブが内側に傾き、ボアが変形して真円にならない。これに対して、前記第３従来例では、補償板の幅が狭いので、シリンダボア周縁における前記金属ガスケットとシリンダブロック及びシリンダヘッド間の面圧は、ボルトの部分でも、その間の部分でもさほど大きく違わない。しかしながら、この第３従来例では、幅の狭い補償板を基板のビード同士で押さえ付けるようにして挟持するため、両者の位置決めが難しく、組立作業性が悪い。
【０００５】
本発明は、これらの諸問題に鑑みて開発されたものであり、シリンダボア周縁部の面圧を安定させることにより、シール性を高めながらシリンダボアの真円を確保したりシリンダヘッドの変形を防止したりでき、しかも組立性に優れた金属ガスケットを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記諸問題を解決すべく、本発明のうち請求項１に係る金属ガスケットは、ボルトによって結合されるブロック部材とヘッド部材との間に介装される金属ガスケットであって、ボア孔の周りにビードが形成された複数の弾性金属板からなる基板と、基板の間に積層される副板と、副板に取付けられ、ボア孔周縁部が折り返されたシム板とからなり、前記基板の板厚と副板の板厚とシム板の板厚との和を、ボア孔周縁部、ビード部、ビード部の外側の順に小さくし、前記シム板は、折り返し押圧時の加圧によってシム板が副板に沈み込ませるものであって、しかも、前記シム板の折り返し幅の大きい部分の副板への沈み込み量は、シム板の折り返し幅の小さい部分の副板への沈み込み量より小さいものであり、ボア孔同士が隣接する部分のシム板の折り返し幅を、ボルト孔近くの部分のシム板の折り返し幅よりも大きくして、両部分のシム板の副板への沈み込み量に差を付けることによって、ボア孔同士が隣接する部分のシム板と副板との総板厚を、ボルト孔近くの部分のシム板と副板との総板厚よりも大きくしたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記シム板は、副板の一方の面にあてがわれた金属板を、当該副板のもう一方の面に折り返して、当該ボア孔の周縁部に被せられている。
また、前記シム板の折り返し部を副板の押圧し、その面圧をボア孔周縁で変化させることにより、折り返されたシム板と副板との板厚がボア孔周縁で変化している。
【０００８】
また、前記シム板の折り返し部の幅を変化させることにより、押圧時の面圧をボア孔周縁で変化させた。
また、前記シム板は、ボア孔周縁部が単独で折り返され、その折り返されていない部分が前記副板に固着されている。
【０００９】
また、前記シム板の折り返し部の幅がボア孔周縁で変化している。
また、前記シム板の折り返し部に相当する副板の板厚をボア孔周縁で変化させることにより、折り返されたシム板と副板との板厚がボア孔周辺で変化している。
【００１０】
また、前記シム板の折り返し部及びシム板と副板との取付部で発生する板厚の変化のうち、少なくとも何れか一方の板厚の変化が副板の両面側で同等となるように副板及びシム板を成形した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１、図２は本発明の金属ガスケットの一実施形態を示すものである。この実施形態では、二枚の弾性金属製基板の間に、基板金属板より材料硬度の低い金属製の副板３を挟持させて金属ガスケットが構成される。
そして各基板１，２及び副板３には、これらを積層して金属ガスケットとなしたときに貫通するボア孔４が二以上形成されている。これらのボア孔４は、この金属ガスケットをシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装してエンジンを構築したときに、当該エンジンのシンダボアに連通する箇所に設けられている。同様に、シリンダブロックとシリンダヘッドとを連結するボルトが貫通するボルト孔７も形成されている。また、基板１，２や副板３には、エンジンのオイルギャラリに連通する油孔やウオータジャケットに連通する水孔等が形成されているが、ここでは図示を省略する。
【００１２】
前記二枚の各基板１，２は、例えばエンジンのシリンダボアの軸線方向に相当する平面視では同形状であるが、副板３を挟んでは互いに対象に形成されている。即ち、例えばボア孔４の周縁部に形成されているビード５は、例えば図１に示す上側の基板１では下に凸状に、下側の基板２では上に凸状に形成され、副板３を挟んで両者が互いに対向するように形成されている。従って、この金属ガスケットを挟んでシリンダヘッドとシリンダブロックとを連結すると、ビード５が副板３に押し付けられて潰れ、その変形に伴う弾性力が面圧の増加に寄与する。
【００１３】
一方、前記副板３のうち、ボア孔４の周縁部には、断面コ字状のシム板６が被せられるようにして取付けられている。このシム板６は板厚、つまり面圧調整のための副々板であり、図２に示すように、副板３のボア孔４の周縁部だけを覆うような形状であり、この実施形態では、ボア孔４内に突出する平板部材を副板３の図示下面にあてがい、そのボア孔４に突出している部分を当該ボア孔４を通して副板３の図示上面に折り返し、その折り返し部分を押圧して副板３に固着させたものである。従って、図１に示すように、基板１，２のビード３より内側のボア孔４の周縁部には折り返されたシム板６と副板３と基板１，２とが存在し、ビード５部では単体のシム板６と副板３と基板１，２とが存在し、それより外側では副板３と基板１，２とのみが存在することから、板厚の総和もこの順に小さくなることになる。従って、この金属ガスケットを挟んでシリンダヘッドとシリンダブロックとを連結すると、面圧はシリンダボア直近の周縁部、ビード部、その外側の順に次第に小さくなるため、極端にシリンダボア直近の面圧が大きくなることによる種々の変形を避けることができる。また、最初にシム板６を副板３に取り付けてから、その副板３を基板１，２に取り付けることでシム板６の位置決めが容易になる。
【００１４】
更に、この実施形態では、同じボア孔４の周縁部でも、ボア孔４同士が隣接する部分（断面Ａ−Ａ）、ボルト孔７の中間部分（断面Ｂ−Ｂ）、ボルト孔７の部分（断面Ｃ−Ｃ）、ボルト孔７から少しずれた部分（断面Ｄ−Ｄ）の夫々で、折り返したシム板６と副板３とのトータルの板厚が異なるように構成されている。具体的には、ボア孔４同士が隣接する部分のシム板６と副板３との総板厚は、図２ｂに示すように、最も大きい。これは、隣合うシリンダボア間の剛性が弱く、変形し易く、この部分が最もガス漏れし易いため、面圧を少しでも高めてシール性を確保するためである。
【００１５】
これに対して、ボルト孔７の部分の折り返されたシム板６と副板３との総板厚は、図２ｄに示すように最も小さく、ボルト孔７から少しずれた部分は図２ｅに示すようにそれより少し大きく、ボルト孔７の中間部分は図２ｃに示すようにそれより更に大きい。つまり、折り返されたシム板６と副板３との総板厚はボルト孔７中間部分からボルト孔７部分にかけて次第に小さくなっていることになる。これは、主としてボルト締め付け時にアルミニウム製のシリンダヘッドが撓み、ボア孔４の周縁部のうち、ボルト孔７部分の面圧が高く、ボルト孔７中間部分の面圧が低くなる傾向にあるため、ボルト孔７部分の板厚を小さくして面圧を低減し、逆にボルト孔７中間部分の板厚を大きくして面圧を増大させる目的がある。そして、このようにボア孔４の周縁部の面圧を均一化させることにより、シリンダヘッドの極端な撓みを防止したり、シリンダボアの変形を抑制して真円を確保したりすることができるのである。
【００１６】
さて、本実施形態では、前述のように折り返されたシム板６と副板３との総板厚を調整するに当たり、押圧されるシム板６の折り返し部分の幅を変化させることで対応している。即ち、シム板６の折り返し部分の幅が大きければ副板３とシム板６折り返し部分との間の押圧時の面圧は小さくなり、幅が小さければ押圧時の面圧は大きくなることから、加圧によってシム板６が副板３に沈み込む量を変化させることができ、これにより押圧後の折り返し部分のシム板６と副板３との総板厚をボア孔周囲において変化させることができるのである。従って、前記折り返されたシム板６と副板３との総板厚が最も大きいボア孔４隣接部ではシム板６折り返し幅が大きく、次いでボルト孔７中間部分、ボルト孔７から少しずれた部分、ボルト孔７部分の順にシム板６の折り返し部分の幅が小さくなっている。従って、この金属ガスケットでは、例えばプレスなどの押圧機械の押圧力を部分部分で変化させることなく、折り返されたシム板６と副板３との総板圧をボア孔４周縁で変化させることが可能となる。
【００１７】
この折り返されたシム板６と副板３との総板厚の調整は、押圧時の面圧調整によるものだけではなく、例えば図３に示すように、シム板６を折り返す以前に、副板３の板厚を調整しておいてもよい。即ち、図３に示すように、例えば前記説明で二番目に板厚の大きいボルト孔７中間部分では、図４ａに示すように、シム板６折り返し部分に相当する副板３を少しだけ切除して薄くし、次に板厚の小さいボルト孔７から少しずれた部分では、図４ｂに示すように、副板３をもう少し切除して薄くし、更に板厚の小さいボルト孔７部分では、図４ｃに示すように、副板３を更に切除して薄くする。このようにしておけば、次いでシム板６を折り返すだけで、折り返されたシム板６と副板３との総板厚を変化させることができる。
【００１８】
なお、前述のようにシム板６折り返し変形以前に当該シム板６をあてがっている側に対して、シム板６を折り返した部分では、その部分だけが、そのほかの部分より基板１又は２側に突出していることになり、板厚変化の影響がそちら側だけに偏ってしまう恐れがある。そのため、前記第１従来技術に見られるように、また図１ｂに示すように、副板３及びシム板６を成形して、シム板６の折り返し部及びシム板６を副板３に取付けている部分で発生する板厚変化が、副板３の両面側で同じになるように、例えばこの例では副板３に段差８ａ、８ｂを成形すると、本来、シム板６をあてがっていた側にもシム板６折り返し部厚さ及びシム板６単体の厚さの影響が表れ、面圧が両面側でバランスする。そして、このようにすることにより、ビードに及ぼすストッパー効果と圧縮変形やバネ応力値が両面側で均等になり、ビードの疲労破壊も偏ることがなく、長期的に安定したシールを可能とする。
【００１９】
次に、図５ａは本発明の金属ガスケットの異なる実施形態である。この実施形態では、シム板６のボア孔周縁部を単独で折り返し、その折り返していない部分を副板３に、例えばスポット溶接、ＹＡＧレーザ溶接、かしめ等によって固着している。このようにしても、ビード３より内側のボア孔４の周縁部、ビード５部、その外側の順に、板厚の総和が小さくなるから、エンジン組立時の面圧はシリンダボア直近の周縁部、ビード部、その外側の順に次第に小さくなり、極端にシリンダボア直近の面圧が大きくなることによる種々の変形を避けることができる。勿論、最初にシム板６を副板３に取り付けるので、シム板６の位置決めは容易である。
【００２０】
また、このような場合でも、例えば図５ｂに示すように、シム板６の折り返し部及びシム板６を副板３に取付けている部分で発生する板厚変化が、副板３の両面側で同じになるように、例えばこの例では副板３に段差８ａ、８ｂを成形すると、シム板６折り返し部厚さ及びシム板６単体の厚さの影響が表れ、面圧が副板３の両面側でバランスし、ビードの疲労破壊も偏ることがなく、長期的に安定したシールを可能とする。
【００２１】
また、前述のように、同じボア孔４の周縁部でも、ボア孔４同士が隣接する部分、ボルト孔７の中間部分、ボルト孔７の部分、ボルト孔７から少しずれた部分で、折り返したシム板６と副板３とのトータルの板厚が異なるようにしてもよい。また、折り返されたシム板６と副板３との総板厚をボルト孔７中間部分からボルト孔７部分にかけて次第に小さくしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のうち請求項１に係る金属ガスケットによれば、ボア孔の周りにビードが形成された複数の弾性金属板からなる基板の間に副板を積層すると共に、当該副板には、ボア孔周縁部が折り返されたシム板を取付け、前記基板の板厚と副板の板厚とシム板の板厚との和を、ボア孔周縁部、ビード部、ビード部の外側の順に小さくしたため、面圧はシリンダボア直近の周縁部、ビード部、その外側の順に次第に小さくなるため、極端にシリンダボア直近の面圧が大きくなることによる種々の変形を避けることができ、シリンダヘッドの撓みを防止したり、シリンダボアの真円を確保したりすることができる。
【００２３】
また、副板の一方の面にあてがわれた金属板を、当該副板のもう一方の面に折り返して、当該ボア孔の周縁部にシム板を被せることにより、この副板を基板に取り付ければ自動的に基板に対してシム板が位置決めされる。
また、シム板の折り返し部を副板に押圧し、その面圧をボア孔周縁で変化させることにより、折り返されたシム板と副板との板厚をボア孔周縁で変化させることとしたため、シリンダボア周縁部の面圧を調整することができ、もってシリンダヘッドの撓みを防止したり、シリンダボアの真円を確保したりすることができる。
【００２４】
また、シム板の折り返し部の幅を変化させることにより、押圧時の面圧をボア孔周縁で変化させることとしたため、プレスなどの押圧機械の押圧力を部分部分で変化させることなく、折り返されたシム板と副板との総板厚をボア孔周縁で変化させることが可能となる。
【００２５】
また、予めシム板のボア孔周縁部を単独で折り返し、そのシム板の折り返されていない部分を副板に固着することにより、基板、副板、シム板の位置決めが容易になる。
また、シム板の折り返し部の幅をボア孔周縁で変化させることにより、シリンダボア周縁部の面圧を調整することができる。
【００２６】
また、シム板の折り返し部に相当する副板の板厚をボア孔周縁で変化させることにより、折り返されたシム板と副板との板厚をボア孔周縁で変化させることとしたため、シリンダボア周縁部の面圧を調整することができ、もってシリンダヘッドの撓みを防止したり、シリンダボアの真円を確保したりすることができる。
【００２７】
また、シム板の折り返し部、シム板と副板との取付部の板厚変化が副板の両面側で同等となるように副板及びシム板を成形したため、面圧が両面側でバランスし、長期的に安定したシールが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属ガスケットの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の副板とシム板の説明図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面図、（ｄ）はＣ−Ｃ断面図、（ｅ）はＤ−Ｄ断面図である。
【図３】本発明の金属ガスケットの異なる実施形態を示す縦断面図である。
【図４】図３の金属ガスケットに用いられる副板の縦断面図である。
【図５】本発明の金属ガスケットの他の実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１，２は基板
３は副板
４はボア孔リンダボア孔
５はボルト孔
６はシム板
７はボルト孔
８ａ，８ｂは段差

Claims

ボルトによって結合されるブロック部材とヘッド部材との間に介装される金属ガスケットであって、
ボア孔の周りにビードが形成された複数の弾性金属板からなる基板と、
基板の間に積層される副板と、
副板に取付けられ、ボア孔周縁部が折り返されたシム板とからなり、
前記基板の板厚と副板の板厚とシム板の板厚との和を、ボア孔周縁部、ビード部、ビード部の外側の順に小さくし、
前記シム板は、折り返し押圧時の加圧によってシム板が副板に沈み込ませるものであって、しかも、前記シム板の折り返し幅の大きい部分の副板への沈み込み量は、シム板の折り返し幅の小さい部分の副板への沈み込み量より小さいものであり、
ボア孔同士が隣接する部分のシム板の折り返し幅を、ボルト孔近くの部分のシム板の折り返し幅よりも大きくして、両部分のシム板の副板への沈み込み量に差を付けることによって、ボア孔同士が隣接する部分のシム板と副板との総板厚を、ボルト孔近くの部分のシム板と副板との総板厚よりも大きくしたことを特徴とする金属ガスケット。