JP4887037B2 - ガスケットの製造方法及びガスケット - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関のシリンダブロックとオイルパンとの接合面間や、各種配管接合部分等に介装してシールする為に用いられる環状ガスケットの製造方法と、この製造方法によって得られるガスケットに関する。
自動車用エンジン等の内燃機関のシリンダブロックとオイルパンとの接合面や、各種配管接合部分等には、その開口部の被密封部材間に環状のガスケットが介装され、これら被密封部材を締結することによって、ガスケットを挟圧してそのシールがなされる。このようなガスケットとしては、ゴムシート、セルロースファイバー系シート、コルク、コルクラバー、更には、金属基板の両面にゴム等の弾性材を被着一体としたシート状基材等を、所定の環状ガスケット形状に打抜き加工して製造される。
而して、上記のようにシート状基材を打抜き加工する際、環状体の内側部分は抜きかすとなり廃棄される。特に、オイルパン用ガスケットや大口径の配管用ガスケットのように、開口部面積が大きく、環状体の内側部分の占める割合が大きい場合、この廃棄部分が多くなり、生産歩留まりが悪くなる。特許文献１及び特許文献２には、このような生産性の問題点を解消する為に、シート状基材を複数のガスケット構成材に打抜き加工し、これら構成材を接合して環状のガスケットを製造する方法が開示されている。
特許文献１の製造方法によるガスケットは、内部に多くの空間を有する圧縮成型可能なガスケット材からなるものであるが、近時、靭性や耐久性等の観点から、特許文献２に開示されるように、鋼板等の金属板の両面にゴム等の軟質弾性シール部材からなる被覆材（シール層）を一体化した所謂金属ガスケットが上記オイルパン用ガスケット等として多用されるようになった。
特公昭５８−２１１４２号公報
特開２００３−３３６７４３号公報
特許文献２には、原板としての鋼板の打ち抜きによって得た複数のガスケット構成部材を所望の形状（所定のガスケット形状）に仮組し、ガスケット構成部材同士の突合せ部分をレーザー溶接等により固着一体として環状の金属基板を作製し、その後、金属基板の両面に圧縮性繊維を含有するゴム材等を塗布し被覆材を形成して上記のような金属ガスケットを得ることが開示されている。このように、環状の金属基板を構成する複数のガスケット構成部材を、鋼板から打ち抜き形成するようにしているから、原板としての鋼板の抜きかすが少なくなり、生産歩留まりが向上する。しかし、レーザー溶接等による接合部分には溶接特有の凹凸が生じ、また金属基板の面域方向には溶接時の熱等による歪みやうねり等が生じ易く、これがガスケットとして要求されるシール性を損なう原因になることがあった。
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、生産歩留まりの向上を図ると共に、シール性を損なうことのないガスケットの製造方法とこれによる新規なガスケットを提供することを目的としている。
請求項１の発明に係るガスケットの製造方法は、金属基板の両面に弾性シール層を被着一体とした環状ガスケットの製造方法であって、金属板を、所定のガスケット幅よりやや幅広であって、所定の環状形状を構成する複数の上記金属基板用分割構成材として打抜き加工し、これら複数の構成材を突合せて環状形状に仮組し、この突合せ部分を互いに溶接接合することで前記金属板からなる環状体を作製し、この環状体を平プレス機で加圧処理した後に、当該環状体の両面に弾性コンパウンド材を被着一体化して弾性シール層を形成し、爾後所定のガスケット形状に打抜き加工することを特徴とする。
本発明においては、請求項２の発明のように、前記溶接接合が、レーザースポット溶接によってなされることが望ましい。また、請求項３の発明のように、前記弾性コンパウンド材が、圧縮性繊維を含有するゴムコンパウンドシートからなり、前記加圧処理がなされた後の前記環状体の両面を該環状体の幅より幅広に打ち抜いた未加硫の前記ゴムコンパウンドシートでコーティングした後、加硫処理を施すことによって前記ゴムコンパウンドシートを被着一体化して前記弾性シール層を形成することが望ましい。
請求項４の発明に係るガスケットは、複数の金属板製分割構成材を互いに溶接接合して環状に形成した金属基板の両面に、弾性シール層が被着一体に形成されたガスケットであって、請求項１乃至３のいずれかに記載のガスケットの製造方法によって得られたものであることを特徴とする。
請求項１の発明に係るガスケットの製造方法によれば、原板としての金属板から打抜き加工した複数の金属基板用分割構成材を突合せて環状形状に仮組し、突合せ部分を溶接接合して金属基板の基本形をなす環状体を得るようにしているから、原板からこの環状体を直接打抜き加圧する場合に比べて、抜きかす部分が少なくなり、実質的な歩留まりが飛躍的に向上する。また、この環状体を加圧処理した後、当該環状体の両面に弾性コンパウンド材を被着一体化して弾性シール層を形成するようにしているから、この加圧処理によって溶接接合部分の凹凸が平滑化され、また、溶接時の熱によって生じた歪みやうねりが除去される。従って、弾性シール層が被着一体に形成され、所定のガスケット形状に打抜き加工された最終製品としてのガスケットの表面には凹凸等がなく、強靭性と優れたシール性とを備えた金属ガスケットが得られる。
請求項２の発明のように、溶接接合をレーザースポット溶接によって行うようにすれば、溶接部分の溶損がなく、また熱歪み等の発生が少なく、緻密な溶接接合がなされると共に、その後の加圧処理において、表面の平滑化が効果的になされる。特に、この種ガスケットに用いられる０．２〜０．６ｍｍ厚の金属板同士の接合においては、レーザースポット溶接は、溶接部以外の部分への影響が少ないので、極めて好適である。また、請求項３の発明のように、前記弾性コンパウンド材が、圧縮性繊維を含有するゴムコンパウンドシートからなり、前記加圧処理がなされた後の前記環状体の両面を該環状体の幅より幅広に打ち抜いた未加硫の前記ゴムコンパウンドシートでコーティングした後、加硫処理を施すことによって前記ゴムコンパウンドシートを被着一体化して前記弾性シール層を形成するようにすれば、加硫処理時のゴム材の横流れが圧縮性繊維によって阻止され、弾性シール層の形成が簡易且つ的確になされる。また、形成された弾性シール層は、ゴム材の弾性と圧縮性繊維の補強機能とが相俟って、経時劣化が少なく優れたシール性を発揮するものとなる。
請求項４の発明に係るガスケットは、上記いずれかの製造方法によって得られたものであるから、その生産歩留まりの良さから低コストで提供される。また、上述のように優れた特性を備えたものであるから、オイルパンガスケットや大口径の配管用ガスケット等として極めて好適である。
以下に本発明の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は本発明のガスケットの一例を示す平面図、図２は図１におけるＸ−Ｘ線拡大断面図、図３は本発明のガスケットの製造方法の一例のフロー図、図４（ａ）（ｂ）は金属基板用分割構成材の打抜き態様を示す図、図５は構成材を突き合わせ溶接して形成された環状体の平面図、図６は環状体にゴムコンパウンドシートを貼付した状態の平面図、図７（ａ）（ｂ）は環状体の表面の輪郭形状測定結果であり、（ａ）は加圧処理前の結果を、（ｂ）は加圧処理後の結果を夫々示す。
図１及び図２のガスケット１は、自動車用エンジンのオイルパンガスケットに適用された例を示し、不図示のオイルパンの上端開口周縁部分（鍔部分）の形状に合致するよう、所定幅で且つ所定の環状形状（略方形）に形成されたものである。具体的には、冷間圧延鋼板或いはステンレス鋼板からなる金属基板２と、この金属基板２の両面に圧縮性繊維を含有するゴムコンパウンド材を被着一体化した弾性シール層３とよりなる。更に、このガスケット１には、オイルパンとシリンダブロック（付図示）との間に本ガスケット１を介装し、これらをボルトにより締結一体とさせる為の多数のボルト孔４…がその周方向に沿って適宜間隔で穿設されている。図１における２点鎖線部分は、後記する金属基板用分割構成材５ａ、５ｂを溶接接合して形成した環状体５の外形状を示す。また、１点鎖線Ｙは、略方形状の環状体５における対角線に沿った金属基板用分割構成材５ａ、５ｂの分割境界線であり、図２における５０は上記溶接接合部分を示している。
上記オイルパンガスケット１は、以下の要領で製造される。即ち、図３乃至図６において、原板としての鋼板（金属板）２０の打抜きによって、図４（ａ）（ｂ）に示すように、所定のガスケット幅よりやや幅広であって所定の環状形状を構成する（図１参照）上記２種の金属基板用分割構成材（以下、構成材と言う）５ａ、５ｂを多数作製し（ステップＳ１）、この２種の構成材５ａ、５ｂを上記分割境界線Ｙにおいて突き合わせ（ステップＳ２）て仮組し、この突き合わせ部分をレーザースポット溶接にて接合５０して（ステップＳ３）、図５に示すような環状体５を得る。
次いで、この環状体５を適切な加圧力を有するプレス機にて加圧処理し、その平滑化を行う（ステップＳ４）。図７（ａ）（ｂ）は、環状体５の表面の輪郭形状を輪郭形状測定機コントレーサにより測定した結果を示すグラフであり、（ａ）は加圧処理前、（ｂ）は加圧処理後を示している。両グラフにおいて、縦軸は任意の基準面からの板厚方向の距離を、横軸は任意の基準点からの測定走査方向の距離を夫々示し、更に、両グラフにおける領域Ａは上記レーザースポット溶接による接合部分５０を示している。両グラフから、加圧処理前の領域Ａにおける凹凸は、加圧処理後においては殆どなくなり、平滑化されていることが理解される。そして、溶接時の熱歪みやうねり等がある場合は、この加圧処理によって除去される。
その後、上記のように加圧処理によって平滑化された環状体５の両面に接着剤を塗布し（ステップＳ５）、図６に示すように環状体５の両面に事前に準備されたゴムコンパウンドシート（ゴムコンパウンド材）３０を貼付する（ステップＳ６）。このゴムコンパウンドシート３０は、未加硫のゴム材に、石綿以外の圧縮性有機繊維及び／若しくは圧縮性無機繊維、充填剤等を混練して厚さ０．２ｍｍ程度のシートに展延されたものであり、このシートを環状体５の幅よりやや幅広の環状形状に打ち抜いたものが使用される。この打ち抜きにおいては、ゴム材が未加硫であるから、抜きかす部分の再利用が可能である。
ここでの圧縮性繊維としては、ガラス繊維、セラミック繊維、岩綿、鉱滓綿、溶融石英繊維、ウイスカー、ボロン繊維、炭素繊維等が採用される。一方、ゴム材としては、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソブチレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、フッ素ゴム（ＦＰＭ）、シリコーンゴム（Ｓｉ）等を単独で或いは上記圧縮性繊維と混合して用いることができる。
ゴムコンパウンドシート３０を貼付した環状体５を、加熱・加圧処理してゴムコンパウンドシート３０を環状体５の表面に接着コーティングする（ステップＳ７）。更に、加熱・加圧処理してゴムコンパウンドシート３０のゴム材を加硫してゴムコンパウンドシート３０を環状体５の両面に被着一体として弾性シール層３（図２参照）を形成する（ステップＳ８）。爾後、前記ボルト孔４…も含む所定のガスケット形状に一括打抜き加工し（ステップＳ９）、図１の実線で示すようなオイルパンガスケット１を得る。
このような製造工程においては、上記構成材５ａ、５ｂが略Ｌ形をなし、原板としての鋼板２０から、図４に示すように多数の構成材５ａ、５ｂを互いに近接配列した状態で打抜き取得することができ、環状体５を直接打ち抜きする場合に比べて抜きかす部分が少なく、その歩留まりが飛躍的に向上する。また、これら構成材５ａ、５ｂは、レーザースポット溶接によって接合されて、所定のガスケット形状に対応する環状体５に形成されるから、この形成が簡易且つ的確になされる。そして、形成された環状体５は加圧処理によって平滑化されるから、溶接部分の凹凸等がなくなり、弾性シール層３が被着一体化された状態では、その表面にシール性を阻害するような凹凸が発現せず、靭性に富み、優れたシール機能を備えたオイルパンガスケット１が得られる。
尚、上記実施例では、溶接部分５０にボルト孔４を穿設しており、ボルトの締結部分は面圧が高くなるので、このように溶接部分５０にボルト孔４を整合させることは好ましいが、これに限定されるものではない。また、オイルパンガスケット１の形状は、図例のものに限らずその他の形状が採用可能であり、更に、環状体５の分割態様（分割位置や分割個数）も図例のものに限定されるものではない。そして、上記実施例では、オイルパンガスケットを例に採ったが、大口径の配管用ガスケット、その他のガスケットにも適用し得ることは言うまでもない。
１ オイルパンガスケット（ガスケット）
２ 金属基板
２０ 鋼板（金属板）
３ 弾性シール層
３０ ゴムコンパウンドシート（ゴムコンパウンド材）
５ 環状体
５ａ 金属基板用分割構成材
５ｂ 金属基板用分割構成材
５０ 溶接接合部
２ 金属基板
２０ 鋼板（金属板）
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５ａ 金属基板用分割構成材
５ｂ 金属基板用分割構成材
５０ 溶接接合部
Claims (4)
- 金属基板の両面に弾性シール層を被着一体とした環状ガスケットの製造方法であって、
金属板を、所定のガスケット幅よりやや幅広であって、所定の環状形状を構成する複数の上記金属基板用分割構成材として打抜き加工し、これら複数の構成材を突合せて環状形状に仮組し、この突合せ部分を互いに溶接接合することで前記金属板からなる環状体を作製し、この環状体を平プレス機で加圧処理した後に、当該環状体の両面に弾性コンパウンド材を被着一体化して弾性シール層を形成し、爾後所定のガスケット形状に打抜き加工することを特徴とするガスケットの製造方法。 - 請求項１に記載のガスケットの製造方法において、
前記溶接接合が、レーザースポット溶接によってなされることを特徴とするガスケットの製造方法。 - 請求項１又は２に記載のガスケットの製造方法において、
前記弾性コンパウンド材が、圧縮性繊維を含有するゴムコンパウンドシートからなり、
前記加圧処理がなされた後の前記環状体の両面を該環状体の幅より幅広に打ち抜いた未加硫の前記ゴムコンパウンドシートでコーティングした後、加硫処理を施すことによって前記ゴムコンパウンドシートを被着一体化して前記弾性シール層を形成することを特徴とするガスケットの製造方法。 - 複数の金属板製分割構成材を互いに溶接接合して環状に形成した金属基板の両面に、弾性シール層が被着一体に形成されたガスケットであって、
請求項１乃至３のいずれかに記載のガスケットの製造方法によって得られたものであることを特徴とするガスケット。
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