JP6028150B2 - 金属ガスケット - Google Patents

Description

本発明は、変速機等を収容する２つのハウジング間に装着してオイル等のリークを防止する金属ガスケットに関し、特に、両ハウジング間の隙間が広がるリフトアップ現象やハウジングが接合面に沿って移動するスラスト現象の発生下でも、また接合面に鋳巣が存在する場合でも、良好なシール機能を長期に亘って確保することができる技術に関する。

内燃機関と組み合わされた変速機等を収容するハウジングと、このハウジングに対してボルトで固定される蓋状のハウジングとの間に装着される金属ガスケットにおいては、ハウジング同士を締結するボルトを締め付けることによって、金属ガスケットに設けたビードが圧縮されて弾性変形する結果、ビードの復元力によってハウジングの接合面にシール線が形成され、オイル等のリークを防止している。このようなビードを設けた金属ガスケットとしては、例えば特許文献１〜３が挙げられる。

特開２０１１−４７５０８号公報 実開平２−２１３７０号公報 特開平１１−２３０３５５

特許文献１の金属ガスケットにおいて、ビードの初期断面形状は、同文献の図５に示されるように、幅広の平坦部分を突出させた形状になっている。そして、本願の図１１（ａ）に示すように、２つのハウジングＨ１、Ｈ２間に載置するとともにボルトを締め付ける前の状態では、ビード１００の中央部がハウジングＨ１に対して当接し、下方のハウジングＨ２に対してビード１００の根元部が当接する状態になる。そして、ボルトを締め付けると、図１１（ｂ）に示すようにビード１００は圧縮され、この圧縮効果でビード１００が凹部状に陥没する結果、ハウジングＨ１に対して２つのシール線１０１、１０２が形成され、ハウジングＨ２に対して３つのシール線１０３、１０４、１０５が形成される。

また特許文献２の金属ガスケットにおいて、ビードの初期断面形状は、同文献の第３図に示されるように、頂部を尖らせた三角形状になっている。そして、本願の図１２（ａ）に示すように、２つのハウジングＨ１、Ｈ２間に載置するとともにボルトを締め付ける前の状態では、ビード２００の頂部が逆向きに折り曲がってＭ字状に変形する。そして上側の両端部がハウジングＨ１に対して当接し、下側の両端部がハウジングＨ２に対して当接する。また、折り曲がった元の頂部は宙に浮いた状態になる。そして、図１２（ｂ）に示すようにボルトを締め付けると、ハウジングＨ１に対して２つのシール線２０１、２０２が形成され、また、折り曲がった元の頂部がハウジングＨ２に押し付けられて、ハウジングＨ２に対して３つのシール線２０３、２０４、２０５が形成される。

また特許文献３の金属ガスケットにおいて、ビードの初期断面形状は、同文献の図２に示されるように、その中央部とその両側部とを逆向きに突出させる形状になっている。そして、本願の図１３に示すように、２つのハウジングＨ１、Ｈ２間に載置してボルトを締め付けると、ハウジングＨ１に対して２つのシール線３０１、３０２が形成され、ハウジングＨ２に対して１つのシール線３０３が形成される。なお、図１３は、説明の都合上、特許文献３の図２に対して上下を逆にして示している。

ところで、内燃機関の稼働や停止を繰り返すことに伴う温度変化や、変速時のギア噛み合い等が生じると、図１４に示すように２つのハウジングＨ１、Ｈ２には、縦方向、すなわちハウジングＨ１、Ｈ２間の隙間が広がるリフトアップＨＬ、及び横方向の微小なスラストＨＳが現れる現象が生じる。そして、このような現象が長期に亘るとビードがへたってしまい、シール線の面圧が低下してオイル等に対するシール機能が低下することにつながる。特に、特許文献１、２のビードでは、ボルトを締め付けて元の断面形状から形が変わることによってハウジングに対する接触点を増やす構造であることから、リフトアップやスラスト現象が生じると、接触点が減ってシール機能が損なわれるおそれがある。

また、金属ガスケットを変速機用として用いる場合は、変速機のオイルは圧力が比較的低くなることから、高圧燃焼ガスをシールするために用いられる高反発性をもつステンレス材等の代わりに、低反発であるもののより安価なスチール材を用いることが好ましい。しかし、スチール材を用いる場合は、低反発であるが故に、リフトアップ現象が生じると、シール機能が大きく低下してしまう懸念がある。このため、特許文献１、２の技術を用いたスチール材の金属ガスケットでは、特にリフトアップやスラスト現象の影響を受けやすくなることが想定される。また、スラスト現象の影響を抑えるためには、ハウジングＨ１、Ｈ２に対してビードを安定的に着座させることが重要であり、このためにはシール線の面圧を高めることが重要である。しかし、スチール材を用いる場合は全てのシール線の面圧を高めることは困難であるため、この場合でもスラスト現象に対して十分な着座安定性を確保できることが求められている。

また、ハウジングＨ１、Ｈ２がダイキャストの場合、図１５（ａ）、（ｂ）に示すようにハウジングＨ１、Ｈ２の接合面には、任意の位置、任意のサイズで鋳巣Ｃ１、Ｃ２が形成されうる。ここで鋳巣とは、ダイキャストで製造した際にハウジングの接合面に残った微細な凹部をいう。鋳巣Ｃ１、Ｃ２がシール線の近傍に存在すると、鋳巣Ｃ１、Ｃ２とビードとの間に空隙が形成される可能性がある他、空隙は形成されないまでも鋳巣Ｃ１、Ｃ２によってシール線の面圧が低下するため、オイルがシール線を乗り越えてしまうおそれがある。これに対して特許文献１、２のビードでは、上述したようにハウジングに対する接触点の数を増やすことで、鋳巣Ｃ１、Ｃ２の影響を受けにくくすることができる。しかし、リフトアップやスラスト現象が生じると接触点の数が減るおそれがあるため、依然としてオイル等がリークする可能性がある。また、特許文献３のビードでは、ハウジングに対する接触点の数が特許文献１、２のビードよりも少ない分、各シール線の面圧が高まるために、リフトアップやスラスト現象が発生しても接触点の数は維持されると想定されるものの、元々の接触点の数が少ないことから、鋳巣Ｃ１、Ｃ２の影響が避けられない。

また、ハウジングＨ１、Ｈ２を固定するボルトは、金属ガスケットに設けたボルト孔に挿通させることが一般的であり、特許文献１ではビードの位置を優先させてボルト孔をビードの外側に設けている。しかし、この場合は金属ガスケットの外形サイズが大きくなるうえ、ハウジングＨ１、Ｈ２のサイズも大きくなることになる。このため、ボルト孔は図１６（ａ）に示すように金属ガスケットの幅方向中央部に設けることが好ましいものの、リフトアップやスラスト現象によるシール線の面圧低下、或いは鋳巣Ｃ１、Ｃ２によって、図１６（ｂ）に示すように、シール線間の空隙Ｇ１、Ｇ２、或いはＧ３にオイル等が浸入すると、この空隙Ｇ１〜Ｇ３を介してボルト孔４に流れ込み、ハウジングＨ１のボルト貫通孔を通して外部に流失するおそれがある。

本発明は、このような従来の問題点を解決することを課題とするものであり、ハウジングのリフトアップやスラスト現象の影響を受けにくく、またハウジング接合面の鋳巣に対してもシール機能を有効に発揮させることができる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。また併せて、ボルト孔を金属ガスケットの中央部に設ける場合にも、ボルト孔周辺のシール機能が損なわれることがない金属ガスケットを提供することを目的とする。

本発明は、水平に延在する枠状の基部と該基部に沿って延在するビード部とを備えるとともに、２つのハウジングの間で挟持される金属ガスケットであって、
前記ビード部は、
前記基部に連結するとともに一方のハウジングに向けてそれぞれ突き出す一対の外側傾斜部と、該外側傾斜部のそれぞれの先端部に連結するとともに他方のハウジングに向けてそれぞれ突き出して互いの先端部同士を連結させた一対の内側傾斜部とを有するとともに、
該ビード部の延在方向に対して直交する断面において、一方のハウジングに対面する該基部の表側水平線と各外側傾斜部の表側傾斜線との交点をそれぞれＰ１、Ｐ２、各外側傾斜部の表側傾斜線と各内側傾斜部の表側傾斜線との交点をそれぞれＰ３、Ｐ４、各内側傾斜部の表側傾斜線同士の交点をＰ５とし、点Ｐ１から点Ｐ３に至る垂直方向長さをＭｈ１、点Ｐ３から点Ｐ５に至る垂直方向長さをＭｈ２、点Ｐ１から点Ｐ５に至る水平方向長さをＷ１、点Ｐ２から点Ｐ５に至る水平方向長さをＷ２、点Ｐ３から点Ｐ４に至る水平方向長さをＷ３とするとき、Ｍｈ２／Ｍｈ１＝１．１０〜１．８１、Ｗ３＞Ｗ１、及びＷ３＞Ｗ２の関係を全て満たし、
前記ビード部の初期の断面形状において、前記外側傾斜部の先端が前記基部に対して表側に突出し、前記内側傾斜部の先端が前記基部に対して裏側に突出するものであり、かつ、
前記２つのハウジングに挟持される際、各外側傾斜部の先端部が一方のハウジングに対して押し当たって２つのシール線を形成するとともに、各外側傾斜部の根元部及び内側傾斜部の先端部が他方のハウジングに対して押し当たって３つのシール線を形成する金属ガスケットである。

前記基部は、前記ハウジング同士を締結するボルトを挿通させるボルト孔を有し、
前記ビード部は、前記一対の内側傾斜部が該ボルト孔の手前で分断されるとともに前記一対の外側傾斜部が該ボルト孔を間に挟んで延在する迂回ビード部を有することが好ましい。

本発明の金属ガスケットにあっては、水平に延在する基部に設けたビード部を、一方のハウジングに向けてそれぞれ突き出す一対の外側傾斜部と、他方のハウジングに向けてそれぞれ突き出して互いの先端部同士を連結させた一対の内側傾斜部とで構成し、点Ｐ１から点Ｐ３に至る垂直方向長さをＭｈ１、点Ｐ３から点Ｐ５に至る垂直方向長さをＭｈ２、点Ｐ１から点Ｐ５に至る水平方向長さをＷ１、点Ｐ２から点Ｐ５に至る水平方向長さをＷ２、点Ｐ３から点Ｐ４に至る水平方向長さをＷ３とするとき、Ｍｈ２／Ｍｈ１＝１．１０〜１．８１、Ｗ３＞Ｗ１、及びＷ３＞Ｗ２の関係を全て満たすようにしている。これにより、ビード部の初期の断面形状において、内側傾斜部の先端は基部よりも下方に位置することになるので、リフトアップやスラスト現象の発生下でも良好なシール性が確保できる。また、ビード部によって、一方のハウジングに対しては２つ、他方のハウジングに対しては３つのシール線が形成されるよう、何れのハウジングに対しても複数箇所でシールするようにしているので、接合面に鋳巣が存在する場合でもシール機能を有効に発揮させることができる。

また、ボルト孔を設ける場合は、ビード部に、一対の内側傾斜部がボルト孔の手前で分断されるとともに一対の外側傾斜部がボルト孔を間に挟んで延在する迂回ビード部を設けることで、ボルト孔を介してオイル等がリークする不具合を防止することができる。また、このような迂回ビード部によって、ボルト孔を基部の幅方向中央部に設けることができるので、金属ガスケットの外径サイズをより小さくすることができる。

本発明に従う金属ガスケットの一実施形態を示す平面図である。 図１に示す金属ガスケットを２つのハウジング間に載置した状態を示す断面図である。 図１に示すＸ１−Ｘ１に沿う金属ガスケットの断面図である。 図２に示す状態からハウジングのボルトを締め込み、金属ガスケットを挟持した状態を示す断面図である。 図１に示すボルト孔周辺部の部分拡大図である。 （ａ）は図５に示すＹ１−Ｙ１に沿う断面図であり、（ｂ）は図５に示すＹ２−Ｙ２に沿う断面図であり、（ｃ）は図５に示すＸ２−Ｘ２に示す断面図である。 基部に対してシール線面圧試験を行った際の感圧紙の変色状態を示す図である。 図５に示すボルト孔周辺部に対してシール線面圧試験を行った際の感圧紙の変色状態を示す図である。 図１６に示すボルト孔周辺部に対してシール線面圧試験を行った際の感圧紙の変色状態を示す図である。 応力緩和率の測定結果を示す図である。 従来の金属ガスケットにつき、（ａ）は２つのハウジング間に載置した状態を示す図であり、（ｂ）は２つのハウジングで挟持した状態を示す図である。 従来の他の金属ガスケットにつき、（ａ）は２つのハウジング間に載置した状態を示す図であり、（ｂ）は２つのハウジングで挟持した状態を示す図である。 従来の更に他の金属ガスケットにつき、２つのハウジングで挟持した状態を示す図である。 ハウジングのリフトアップ及びスラスト現象を説明する図である。従来の金属ガスケットを示す平面図である。 ハウジングの接合面に形成される鋳巣について説明する図であり、（ａ）は断面図であって、（ｂ）は平面図である。 ボルト孔にオイルが流れ込む状態を説明する図であり、（ａ）は平面図であって、（ｂ）は断面図である。

以下、本発明に従う金属ガスケットの一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１に示す金属ガスケット１は、金属製の薄板（例えばステンレス材やスチール材）の表面に、ラバー等のシール材を塗布してガスケット基板とした後、プレスによってビード部を形成して得られるものである。そして図２に示すように、例えば変速機等を収容する２つのハウジングＨ１、Ｈ２の間に装着され、ボルト等の締め付けによってハウジングＨ１、Ｈ２で挟持された状態で使用される。シール材を設けることで、金属ガスケットとハウジングとの金属同士の接触を防止できる他、ハウジングの接合面をフライス加工する際に生じる微小凹凸を吸収するミクロシール機能を得ることができる。なお図２は、ハウジングＨ１、Ｈ２で挟持される前（ボルトで締結される前）の状態を示す。

金属ガスケット１は、水平に延在する枠状となる基部２と、この基部２の幅方向内側において基部２に沿って延在するビード部３とを備えている。本実施形態における基部２は、平面視において概略Ｄ字状をなすものであるが、その形状や大きさは、変速機及びハウジングＨ１、Ｈ２に応じて種々変更することができる。また、本実施形態における基部２の幅は、後述する拡径部を除いて全周に亘って同一となっているが、この幅もハウジング等に応じて種々変更することができる。

またビード部３は、図３に示すように、基部２に沿う延在方向に対して直交する断面（以下、「横断面」という）における形状が、概略、山の先端部分を逆側に折りかえしたかの如きＭ字状になるものである。図２、図３を参照しつつ詳細に説明すると、ビード部３は、基部２に連結するとともにハウジングＨ１に向けてそれぞれ突き出す一対の外側傾斜部３ａ、３ｂと、外側傾斜部３ａ、３ｂのそれぞれの先端部３ｃ、３ｄに連結するとともにハウジングＨ２に向けてそれぞれ突き出して互いの先端部３ｇ同士を連結させた一対の内側傾斜部３ｅ、３ｆとを有するものである。また、図３中、符号３ｈ、３ｉは、各外側傾斜部３ａ、３ｂの根元部を示す。なお、先端部３ｃ、３ｄ、３ｇ、及び根元部３ｈ、３ｉはそれぞれ、図４に示すように金属ガスケット１を挟持した際、ハウジングＨ１、Ｈ２に対して押し当たってシール線を形成する部位である（以下、先端部３ｃ、３ｄ、３ｇ、根元部３ｈ、３ｉによって形成されるシール線に対しても、同一の符号３ｃ〜３ｉを付して説明する）。

更にビード部３について詳細に説明すると、金属ガスケット１がハウジングＨ１に対面する側を表側とする場合、図３に示すように横断面において、基部２の表側水平線Ｌ１と各外側傾斜部３ａ、３ｂの表側傾斜線Ｌ２、Ｌ３との交点をそれぞれＰ１、Ｐ２、各外側傾斜部３ａ、３ｂの表側傾斜線Ｌ２、Ｌ３と各内側傾斜部３ｅ、３ｆの表側傾斜線Ｌ４、Ｌ５との交点をそれぞれＰ３、Ｐ４、各内側傾斜部３ｅ、３ｆの表側傾斜線Ｌ４、Ｌ５の交点をＰ５とし、点Ｐ１から点Ｐ３に至る垂直方向長さをＭｈ１、点Ｐ３から点Ｐ５に至る垂直方向長さをＭｈ２、点Ｐ１から点Ｐ５に至る水平方向長さをＷ１、点Ｐ２から点Ｐ５に至る水平方向長さをＷ２、点Ｐ３から点Ｐ４に至る水平方向長さをＷ３とするとき、Ｍｈ２／Ｍｈ１＝１．１０〜１．８１、Ｗ３＞Ｗ１、及びＷ３＞Ｗ２の関係を全て満たすものである。すなわち、ビード部３は、先端部３ｃ、３ｄは基部２よりも表側に突出し、先端部３ｇは基部２よりも裏側に突出するものであって、更に、先端部３ｇに対向する先端部３ｃと先端部３ｄとの間隔が、先端部３ｇと根元部３ｈとの間隔よりも大きく、また先端部３ｇと根元部３ｉとの間隔よりも大きいものである。

このような形状、寸法関係となるビード部３によれば、図４に示すようにハウジングＨ１、Ｈ２によって挟持することで、ハウジングＨ１の接合面に２つのシール線３ｃ、３ｄを形成することができ、また、ハウジングＨ２の接合面に３つのシール線３ｇ、３ｈ、３ｉを形成することができる。すなわち、金属ガスケット１によれば、１つのハウジングに対して複数のシール線が形成されることになり、しかもハウジングＨ２においてはその数が３つになるので、鋳巣の影響を受けにくくなる。また、ハウジングＨ１、Ｈ２で挟持する前後で金属ガスケット１の形状は大きく変化しない（当初からシール線となる部位である先端部３ｃ、３ｄ、３ｇ、根元部３ｈ、３ｉが突出している）ため、リフトアップ現象が生じる場合でも接触点の数は変わらず、シール機能を有効に維持することができる。更に、先端部３ｇを基部２よりも突出させてシール線の面圧を高めるようにしているので、ビード部３の着座を安定させることができる。ここで、ビード部３は先端部３ｇを境に左右対称形状になっており、また、先端部３ｇに対向する先端部３ｃ、３ｄの幅Ｗ３を大きくしているので、ビード部３の着座をより安定させることができる。

また、図３に示すように本実施形態の先端部３ｃ、３ｄ、３ｇは、横断面においてＲ形状をなすものであり、これによってハウジングＨ１、Ｈ２に挟持された際、シール線の幅が広くなるようにしている。これにより、鋳巣の影響をより受けにくくすることができる。

更に基部２には、図１に示すように、ハウジングＨ１、Ｈ２同士を締結するボルトを挿通させるためのボルト孔４が設けられている（本実施形態においては合計８つ）。ボルト孔４は、基部２の幅方向中央部に設けられていている。また基部２には、ボルト孔４取り囲んで広がる拡径部２ａが設けられている。

ここで、拡径部２ａにおけるビード部３について、図３、図５、図６（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ詳細に説明する。なお、図５中、符号Ｄ１およびＤ２は、ボルト孔４の孔径に対して所定寸法より大きなラインを示している。本実施形態では、符号Ｄ１はボルト孔４の孔径に対して７ｍｍ外側に位置するラインを示し、符号Ｄ２はボルト孔４の孔径に対して１．５ｍｍ外側に位置するラインを示している。

図５に示すようにラインＤ１の外側では、シール線３ｃ、３ｄ、３ｇ、３ｈ、３ｉは直線状に延在している。そしてラインＤ１を過ぎた時点からシール線３ｃは、図６に示すように、幅方向内側に平坦部を形成しつつ、シール線３ｃとシール線３ｃ１の２つに分かれる。またシール線３ｄも同様に、幅方向内側に平坦部を形成しつつシール線３ｄとシール線３ｄ１の２つに分かれる。またシール線３ｈ、３ｉは、ボルト孔４を間に挟んで拡径部２ａの外端縁に沿うように延在する。すなわち、拡径部２ａにおける径方向外側部分は、ラインＤ１からボルト孔４を囲繞するように径方向外側へ広がり、ボルト孔４の中心を通る位置でその広がりが最大になった後、反対側のラインＤ１に向かって収束するように形成される。

一方、シール線３ｇにおける垂直方向長さＭｈ２は、ラインＤ１の外側では図３に示すような長さであるのに対し、ラインＤ１を過ぎた時点から図６（ａ）に示すように徐々に短くなり、図６（ｂ）に示すようにラインＤ２の内側では消滅する。また、シール線３ｃ、３ｄから分かれたシール線３ｃ１、３ｄ１は、図５に示すようにラインＤ１を過ぎた時点から相互に接近し、ラインＤ２で結合する。すなわち、図３、図６（ａ）に示す、シール線３ｇの上方に形成される空隙Ｇ１は、ラインＤ１を過ぎた時点から徐々に小さくなり、ラインＤ２において完全に消滅する。

このように、拡径部２ａにおけるビード部３は、ボルト孔４を通過することなく迂回するように延在する（以下、拡径部２ａにおけるビード部を「迂回ビード部３ｊ」と称す）ため、図１６（ｂ）に示すように、シール線間の空隙Ｇ１、Ｇ２、或いはＧ３にオイル等が浸入しても、ボルト孔への流入を防止することができる。また、迂回ビード部３ｊにおいて、ラインＤ２の内側の横断面形状は、図６（ｂ）〜（ｃ）に示すように、片側斜面構造のハーフビードの如き形状になる。すなわち、横断面形状がＭ字状になる他のビード部３よりも圧縮しやすい形状であるため、ボルトで締め付けた際、ボルトの直下でビードを完全に圧縮させやすくなる。このため、ボルト孔４からのオイルの流出をより確実に防止することができる。

上記のような構成となる金属ガスケットの性能を確認するに当たり、発明者は、先行技術である図１３に示す金属ガスケット３００に着目した。すなわち、先端部３ｇでのシール線面圧を上げるには、Ｍｈ１の値よりもＭｈ２の値を大きくすれば（Ｍｈ２／Ｍｈ１の値が１以上であれば）よいものの、この値を大きくしすぎれば、金属ガスケット３００のようにシール線が合計３つしか形成されないことになる。このため発明者は、Ｍｈ２／Ｍｈ１の関係には特に好ましい範囲があると考え、Ｍｈ１を０．２１ｍｍに限定するともにＭｈ２を０．１３ｍｍ〜０．４３ｍｍの範囲で１２段階に分けて金属ガスケットの試作を行った。なお、試作した金属ガスケットは何れも、スチール材であり、Ｗ３＞Ｗ１、及びＷ３＞Ｗ２の関係を満たし、先端部３ｃ、３ｄ、３ｇはＲ形状（半径ｒ＝２．５ｍｍ）であり、シール材に用いたラバーは膜厚が２４μｍであって硬度はＨｓ７０である。

金属ガスケットの性能は、オイル加圧シール試験及びシール線面圧確認試験によって行った。ここでオイル加圧シール試験は、図１、図３に示す金属ガスケットに対し、２つの拡径部分２ａ間に位置する直線状に延在する基部２をハウジング治具によって挟持し、ハウジング治具間の隙間に対して加圧したオイルを流入させ、そのオイルが金属ガスケットを越えて漏れ出すことがないかを確認した。ここでハウジング治具には、鋳巣を想定した加工も施されていて、金属ガスケットを挟持した際に各先端部３ｃ、３ｄ、３ｇの直上、及び各根元部３ｈ、３ｉの直下になる位置に、凹部（今回は直径２ｍｍ）を設けている。また、先端部３ｃ、３ｄに対応して設けられた凹部間の隙間は３ｍｍである。

また、シール線面圧確認試験は、図４において、上側に位置するハウジングと金属ガスケットとの間、及び下側に位置するハウジングと金属ガスケットとの間に感圧紙を挟みこみ、金属ガスケットを挟持した際の感圧紙の色の変化によって評価した。感圧紙としては、富士フィルム株式会社製の圧力測定フィルム（低圧用）を用いた。なお図７において、有色（黒）の部分が感圧紙の色が変化した部分を示す。また、図７（ａ）〜（ｆ）は、上側に位置するハウジングと金属ガスケットとの間に挟んだ感圧紙の変色状態を示し、図７（ｇ）〜（ｌ）は、下側に位置するハウジングと金属ガスケットとの間に挟んだ感圧紙の変色状態を示す。また、比較例１の結果は図７（ａ）、（ｇ）であり、比較例２の結果は図７（ｂ）、（ｈ）であり、比較例４の結果は図７（ｃ）、（ｉ）であり、実施例１の結果は図７（ｄ）、（ｊ）であり、実施例６の結果は図７（ｅ）、（ｋ）であり、比較例５の結果は図７（ｆ）、（ｌ）である。また、先端部３ｃ、３ｄ、３ｇ及び根元部３ｈ、３ｉと感圧紙の変色状態との対応関係を、図７（ｄ）、（ｊ）に代表して示す。なお、比較例３、実施例２〜５、比較例６においては、感圧紙の変色状態の図示は省略しているが、比較例３における有色部分の分布は、比較例２よりも密集しているものの比較例４よりは疎らになっていた。また実施例２〜５は、比較例１よりも密集しているものの比較例６よりは疎らになっていて、かつ実施例２から順に密集度合いが増していた。そして比較例６は、比較例５と同様に、シール線３ｇの幅方向中央部に白抜けしている線が認められた。

２つの試験に用いた金属ガスケットの諸元とともに結果を表１に示す。

オイル加圧試験：
○＝オイルの漏れ出し無し
×＝オイルの漏れ出し有り
シール線面圧確認試験：
○＝シール線の面圧は十分
×＝シール線の面圧が不足

オイル加圧シール試験を行ったところ、比較例１〜３では、オイルが金属ガスケットを越えて漏れ出していた。また、シール線面圧確認試験を行ったところ、比較例１、比較例２では、図７（ｇ）、（ｈ）に示すように、下側の中央部に位置するシール線（図１１（ｂ）のシール線１０５、図１２（ｂ）のシール線２０５）において有色部分が疎らになっており、このシール線の面圧が不足していることが認められた。比較例５、６では、図７（ｆ）に示すようにシール線３ｃ、３ｄにおいて有色部分が疎らになっており、また、図７（ｌ）に示すようにシール線３ｇの幅方向中央部に白抜けしている線があった。すなわち、シール線３ｃ、３ｄ、３ｇにおいて面圧が不足する現象が認められた。一方、実施例１〜６は結果が良好で会った。すなわち、図２の形状となるビード部において、Ｍｈ２／Ｍｈ１＝１．１０〜１．８１、Ｗ３＞Ｗ１、及びＷ３＞Ｗ２の関係を満たす場合は、オイルの漏れ出しを防止することができるとともに、シール線の面圧も確保できることが分かる。そしてハウジングの鋳巣は、たとえシール線の直上又は直下に位置する場合でも、直径が２ｍｍまでであれば、オイルの漏れ出しを防止することができることが分かる。また、２つのシール線間に位置する場合であれば、直径が３ｍｍの鋳巣であっても、オイルの漏れ出しを防止することができることが分かる。

また、ボルト孔を設けた拡径部については、上述したシール線面圧確認試験によって評価を行った。図８は、本発明に従う図１、図５、図６に示す拡径部に対して確認した結果である。なお、図８（ａ）は、上側に位置するハウジングと金属ガスケットとの間に挟みこんだ場合であり、図８（ｂ）は、下側に位置するハウジングと金属ガスケットとの間に挟みこんだ場合である。一方、図９は、シール線３ｇがボルト孔４につながっている拡径部（図１６参照）に対して確認した結果である。なお、図９（ａ）は、上側に位置するハウジングと金属ガスケットとの間に挟みこんだ場合であり、図９（ｂ）は、下側に位置するハウジングと金属ガスケットとの間に挟みこんだ場合である。

図９では、白抜けした線が、ボルト孔４の周囲を取り囲む有色部分を横切っている。すなわち、図１６（ａ）に示すように、シール線３ｇがボルト孔４につながる金属ガスケット１では、ボルト孔４の周辺でシール線の面圧が不十分である部分があるため、図１６（ｂ）に示すように空隙Ｇ１〜Ｇ３にオイルが浸入すると、このオイルがボルト孔４に流れ込むおそれがある。これに対し、図８では、ボルト孔４の周囲は全て有色部分で取り囲まれている。すなわち、図５に示す金属ガスケットでは、ボルト孔４の周囲は十分な面圧でハウジングに挟持されるため、空隙Ｇ１〜Ｇ３にオイルが浸入することがあっても、ボルト孔４からの流れ出しが防止できることが分かる。

更に、金属ガスケット１の表面に塗布されているシール材は、その厚みが薄すぎるとシール性を十分に発揮することができず、厚すぎると内燃機関の稼働や停止を繰り返すことに伴う温度変化やシール材の塑性変形によって、ボルト軸力の低下であるトルクダウンを生みやすくなる。このため、シール材として用いたラバーの膜厚による影響について確認するため、オイル加圧シール試験及び応力緩和率の測定を実施した。

オイル加圧シール試験は、ラバーの膜厚が１６μｍ、２４μｍ、３５μｍ、４７μｍ、５７μｍとなる金属ガスケットを準備し、上述したハウジング治具で挟持するとともに加圧したオイルを流入させることで、それぞれの金属ガスケットに対するオイルの漏れ出しを確認した。ラバーの硬度は全てＨｓ７０とした。なお、金属ガスケットの形状は、上述した比較例１〜４、実施例１〜８のうち、オイルの漏れ出しは認められなかったものの、シール線の面圧は不足すると判断した比較例４と同様のものを用いた。その結果、ラバーの膜厚が１６μｍの金属ガスケットではオイルの漏れ出しが認められたものの、２４μｍ以上の金属ガスケットでは、オイルの漏れ出しは認められなかった。従って、ラバーの膜厚が２４μｍ以上であれば、シール性は十分であることが分かる。

また、応力緩和率の測定を行うにあたっては、ラバーの膜厚が１６μｍ、２４μｍ、３５μｍ、４７μｍ、５７μｍとなる金属ガスケットを所定のサイズにカットした試験片を準備し、この試験片を２枚の板の間にセットするとともにボルトを締め込んで規定のボルト軸力で挟持し、そのまま所定の温度、時間で加熱放置した後、ボルト軸力がどの程度低下するかを調査した。具体的には、ボルトに歪みゲージを取り付けておき、各試験片に対して規定のボルト軸力で挟持した際のボルトの伸び（加熱前の伸び）Ｓ１を測定し、加熱放置後、冷却した後にボルトを緩めることで得られるボルトの戻り量（加熱冷却後における戻り量）Ｓ２を測定した。そして各試験片につき、応力緩和率（％）＝（Ｓ１−Ｓ２）／Ｓ１×１００として算出した。その結果を図１０に示す。図１０より、ラバー膜厚が１６μｍ〜４７μｍでは大きな変化がないものの、４７μｍ〜５７μｍの間で応力緩和率が大きく変化する（ボルト軸力が大きく低下する）ことが認められた。従って、温度変化を吸収しつつ長期に亘ってシール性を維持するためには、ラバー膜厚を４７μｍ以下にすることが好適であるということが分かる。

すなわち、オイル加圧シール試験及び応力緩和率の測定の結果から、十分なシール性を長期に亘って維持するには、ラバーの膜厚を２４μｍ〜４７μｍの範囲とすることが好ましいことが分かる。

本発明によれば、ハウジングのリフトアップやスラスト現象の影響を受けにくく、またハウジング接合面の鋳巣に対してもシール機能を有効に発揮させることができる金属ガスケットを提供することができる。また、ボルト孔を金属ガスケットの中央部に設ける場合にも、ボルト孔周辺のシール機能が損なわれることがない金属ガスケットを提供することができる。

１ 金属ガスケット
２ 基部
２ａ 拡径部
３ ビード部
３ａ、３ｂ 外側傾斜部
３ｃ、３ｄ 先端部（シール線）
３ｅ、３ｆ 内側傾斜部
３ｇ 先端部（シール線）
３ｈ、３ｉ 根元部（シール線）
３ｊ 迂回ビード部
４ ボルト孔
Ｃ１、Ｃ２ 鋳巣
Ｄ１ ハウジングのガスケットボルト孔抱き肉部外郭形状の円周
Ｄ２ ハウジングにおけるボルトを締結するネジ径に対して所定寸法大きなライン
Ｇ１〜Ｇ３ 空隙
Ｈ１ ハウジング
Ｈ２ ハウジング
Ｌ１ 基部の表側水平線
Ｌ２、Ｌ３ 外側傾斜部の表側傾斜線
Ｌ４、Ｌ５ 内側傾斜部の表側傾斜線
Ｐ１ Ｌ１とＬ２の交点
Ｐ２ Ｌ１とＬ３の交点
Ｐ３ Ｌ２とＬ４の交点
Ｐ４ Ｌ３とＬ５の交点
Ｐ５ Ｌ４とＬ５の交点
Ｍｈ１ 点Ｐ１から点Ｐ３に至る垂直方向長さ
Ｍｈ２ 点Ｐ３から点Ｐ５に至る垂直方向長さ
Ｗ１ 点Ｐ１から点Ｐ５に至る水平方向長さ
Ｗ２ 点Ｐ２から点Ｐ５に至る水平方向長さ
Ｗ３ 点Ｐ３から点Ｐ４に至る水平方向長さ
１００ ビード
１０１〜１０５ シール線
２００ ビード
２０１〜２０５ シール線
３００ 金属ガスケット
３０１〜３０３ シール線

Claims (2)

1. 水平に延在する枠状の基部と該基部に沿って延在するビード部とを備えるとともに、２つのハウジングの間で挟持される金属ガスケットであって、
   前記ビード部は、
   前記基部に連結するとともに一方のハウジングに向けてそれぞれ突き出す一対の外側傾斜部と、該外側傾斜部のそれぞれの先端部に連結するとともに他方のハウジングに向けてそれぞれ突き出して互いの先端部同士を連結させた一対の内側傾斜部とを有するとともに、
   該ビード部の延在方向に対して直交する断面において、一方のハウジングに対面する該基部の表側水平線と各外側傾斜部の表側傾斜線との交点をそれぞれＰ１、Ｐ２、各外側傾斜部の表側傾斜線と各内側傾斜部の表側傾斜線との交点をそれぞれＰ３、Ｐ４、各内側傾斜部の表側傾斜線同士の交点をＰ５とし、点Ｐ１から点Ｐ３に至る垂直方向長さをＭｈ１、点Ｐ３から点Ｐ５に至る垂直方向長さをＭｈ２、点Ｐ１から点Ｐ５に至る水平方向長さをＷ１、点Ｐ２から点Ｐ５に至る水平方向長さをＷ２、点Ｐ３から点Ｐ４に至る水平方向長さをＷ３とするとき、Ｍｈ２／Ｍｈ１＝１．１０〜１．８１、Ｗ３＞Ｗ１、及びＷ３＞Ｗ２の関係を全て満たし、
   前記ビード部の初期の断面形状において、前記外側傾斜部の先端が前記基部に対して表側に突出し、前記内側傾斜部の先端が前記基部に対して裏側に突出するものであり、かつ、
   前記２つのハウジングに挟持される際、各外側傾斜部の先端部が一方のハウジングに対して押し当たって２つのシール線を形成するとともに、各外側傾斜部の根元部及び内側傾斜部の先端部が他方のハウジングに対して押し当たって３つのシール線を形成する金属ガスケット。
2. 前記基部は、前記ハウジング同士を締結するボルトを挿通させるボルト孔を有し、
   前記ビード部は、前記一対の内側傾斜部が該ボルト孔の手前で分断されるとともに前記一対の外側傾斜部が該ボルト孔を間に挟んで延在する迂回ビード部を有する請求項１に記載の金属ガスケット。