JP6394824B1 - ガスケット構成板の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】折り返し部などの特定部位を適正な厚さに板厚調整したガスケット構成板を、安価な設備を用いつつ、効率的に且つ精度良く製作可能なガスケット構成板の製造方法を提供する。
【解決手段】燃焼室孔の周囲に一般部よりも板厚を薄く設定した折り返し部を設けた金属製のガスケット構成板の製造方法であって、(a)突き出し孔42aを有する絞りダイ42とシワ押え43間に素材金属板を挟持しながら、素材金属板をその板厚方向に突き出し具としての絞りパンチ41で突き出して、素材金属板に突部51を形成するとともに、突部51の外周部に、突き出しにより素材金属板に引張力を作用させて伸長させてなる、薄肉周壁部51aを形成する工程を備えた。
【選択図】図10B

Description

本発明は、金属製のガスケット構成板の製造方法に関する。
自動車用エンジンなどのエンジンにおいては、シリンダヘッドとシリンダブロック間に1乃至複数枚の金属製のガスケット構成板からなるヘッドガスケットを介装し、このヘッドガスケットにより、シリンダヘッドとシリンダブロック間において、燃焼室、潤滑油通路及び冷却水通路などをシールするように構成されている。
ガスケット構成板としては、燃焼室に対応させて開口部を設け、開口部の内周縁部に折り返し部を設け、折り返し部を取り囲むように環状のビードを設け、シリンダヘッドとシリンダブロック間においてビード付近に、折り返し部の板厚に相当する隙間を設けて、ビードが完全圧縮されることによるシール性能の低下を防止できるように構成したものも実用化されている。
また、ビードの面圧を調整してシール性能を向上するため、折り返し部の板厚を他の部分と比較して全体的に薄肉に構成したり、折り返し部の周方向の部位、例えば隣接する燃焼室間やヘッドボルトから離間した部位において、折り返し部の板厚を他の周方向の部位よりも厚肉に構成したりしたものも提案されている(例えば、特許文献1、2参照。)。折り返し部を薄肉に形成する方法としては、特許文献1では、プレス成形、エッチング加工、又は切削加工等が記載され、特許文献2では、コイニング(プレス)又は切削が記載されている。
また、ヘッドガスケットとして、ビード板とストッパー板とスペーサ板の3枚のガスケット構成板を備え、ストッパー板に設けた折り返し部の板厚を調整しないで、折り返し部に対応させてスペーサ板に平坦に連なって延びる環状の薄肉部を形成し、ビードの面圧を調整するように構成したものも提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
特開平5−52267号公報 特開平11−063228号公報 実開平7−41139号公報
ところが、特許文献1、2記載のように、プレス成形により薄肉な折り返し部や薄肉部を加工することは、素材金属板の板厚自体が例えば0.2mm程度と極めて薄肉であることから、大きな加圧力の大型なプレス機械を用いて素材金属板をプレスする必要があり、設備経済的な負担が大きくなるとともに、このような大型なプレス機械で素材金属板の板厚をミクロンオーダーで適正な厚さに調整することは、実施困難な加工方法であった。
また、エッチング加工により板厚を調整する場合においても、エッチング液の濃度や温度条件、エッチング液に対する浸漬時間などを適正に調整する必要があり、素材金属板の板厚をミクロンオーダーで適正な厚さに、製品毎にバラ付きなく製作することは困難であった。また、エッチングの前処理として、洗浄処理やマスキング処理が必要となり、またエッチングの後処理として、洗浄処理やマスキングの除去処理が必要となることから、工程数がどうしても増加し、しかもエッチング液の廃液処理が必要となることから、ガスケット構成板の製作コストが高くなるという問題もある。特に、折り返し部の板厚を周方向の部位に応じて変更するには、マスキングの範囲を段階的に変更して、マスキングとエッチングの処理を複数回繰り返して行う必要があり、極めて煩雑な作業が必要となる。
更に、切削加工による場合には、素材金属板の板厚をミクロンオーダーで適正な厚さに加工するため、加工時間がどうしても長くなるとともに、加工コストが高くなることから、大量生産に不向きであり、しかも折り返し部の機械的強度が低下するという問題もある。
このようなことから、ガスケット構成板を部分的に薄肉に構成するという発想は、特許文献1〜3記載のように提案されているものの、そのような構成のガスケット構成板は、まだ実用化されていないのが実状である。
本発明の目的は、折り返し部などの特定部位を適正な厚さに板厚調整したガスケット構成板を、安価な設備を用いつつ、効率的に且つ精度良く製作可能なガスケット構成板の製造方法を提供することである。
本発明は、以下の発明を包含する。
(1) 素材金属板の特定箇所に引張力を作用させて伸長させ、該特定箇所を他の箇所よりも薄肉な薄肉部に加工することを特徴とするガスケット構成板の製造方法。
この製造方法では、素材金属板の特定箇所に引張力を作用させて、該特定箇所を伸長させるという簡単な加工方法により、該特定箇所を絞り加工機などの安価な設備を用いつつ、効率的に薄肉に構成したガスケット構成板を製作できる。しかも、特定箇所の伸長量を適正に設定することで、薄肉部の板厚を精度良く適正に調整できる。
(2) 一般部よりも板厚を薄く設定した環状の薄肉部を有する金属製のガスケット構成板の製造方法であって、(a)突き出し孔を有する挟持具で、前記ガスケット構成板の素材金属板を挟持しながら、前記素材金属板のうちの前記突き出し孔に対面する突出予定部をその板厚方向に突き出し具で突き出して、前記素材金属板に突部を形成するとともに、前記突部の外周部に、前記突き出しにより前記素材金属板に引張力を作用させて伸長させてなる、前記素材金属板よりも薄肉な薄肉周壁部を形成する工程と、(b)前記薄肉周壁部を残して前記素材金属板の不要部分を切除する工程と、を備えたことを特徴とするガスケット構成板の製造方法。なお、薄肉周壁部は、その全体を利用してガスケット構成板を製作することもできるし、その一部を利用してガスケット構成板を製作することもできる。突き出し具により素材金属板を突き出すときに、挟持具と素材金属板との挟持部分において、素材金属板と挟持具とが相対移動しないように、素材金属板を挟持具で強く挟持することもできるし、素材金属板と挟持具とが相対移動するように、素材金属板を挟持具で挟持することもできる。NC加工機を用いてガスケット構成板を製作する場合には、前者のように、1対の挟持具間において素材金属板が挟持具に対して相対移動しないように挟持することもできるし、後者のように相対移動するように挟持することもできる。絞り加工装置を用いてガスケット構成板を製作する場合には、後者のように、挟持具としてのダイとシワ押え間において素材金属板が相対移動するように、素材金属板をダイとシワ押えに挟持することになる。
この製造方法では、突き出し孔を有する挟持具で、ガスケット構成板の素材金属板を挟持しながら、前記突き出し孔に対面する突出予定部を板厚方向に突き出すという簡単な操作により、突き出して形成される突部の周壁部に引張力を作用させて伸長させ、該周壁部に素材金属板よりも薄肉な薄肉周壁部を形成できる。このように、素材金属板に対して引張力を作用させて伸長させることで、薄肉部を形成できるので、プレス加工やエッチング加工や切削加工などにより薄肉部を形成する場合と比較して、安価な設備を用いつつ、効率的に且つ精度良く薄肉部を形成することができる。
(3) 前記薄肉周壁部を折り返して折り返し部を形成する工程を備えた前記(2)記載のガスケット構成板の製造方法。この場合には、一般部よりも薄肉な折り返し部を有するガスケット構成板を製作することができる。
(4) 前記薄肉周壁部の内周縁と外周縁間の半径方向の途中部を中心に、前記薄肉周壁部を折り返して折り返し部を形成する工程を備えた前記(2)記載のガスケット構成板の製造方法。この場合には、折り返し部と、本体部における折り返し部との重ね合わせ部分を薄肉に構成したガスケット構成板を製作することができ、折り返し部におけるガスケット構成板の総板厚を容易に大きく調整できる。
(5) 前記薄肉周壁部を平板状の薄肉平板部に加工する工程を備えた前記(2)記載のガスケット構成板の製造方法。この場合には、例えば複数枚のガスケット構成板を積層状に設けたガスケットにおいて、第1のガスケット構成板の折り返し部に対応する、第2のガスケット構成板の対応部位を薄肉に構成することができる。
(6) 前記(a)工程において、前記素材金属板を板厚方向に突き出すときにおける、前記薄肉周壁部の単位長さ当たりの伸長量を、前記薄肉周壁部の周方向の部位に応じて異なる値に設定した(2)〜(5)のいずれかに記載のガスケット構成板の製造方法。この場合には、薄肉周壁部の単位長さ当たりの伸長量が大きくなるのにしたがって、薄肉周壁部が薄肉になるので、これを利用して、薄肉周壁部の厚さを周方向の部位に応じて異なる値に調整できる。
(7) 前記素材金属板として、前記突出予定部に、該突出予定部と同心の円周上に中心を有する1乃至複数の貫通孔を設けたものを用い、前記伸長量を、前記薄肉周壁部の周方向の部位に応じて異なる値に設定した前記(6)記載のガスケット構成板の製造方法。この場合には、素材金属板に1乃至複数の貫通孔を形成するという簡単な構成で、素材金属板を板厚方向に突き出したときにおける、薄肉周壁部の単位長さ当たりの伸長量を調整して、薄肉部の厚さを、薄肉部の周方向の部位に応じて調整できる。具体的には、貫通孔を形成した位置においては、薄肉周壁部の金属部分の単位長さ当たりの伸長量が小さくなって、板厚の減少量が少なくなる。
(8) 前記(a)工程において、前記突き出し具として、前記突き出し具における前記素材金属板との接触面の外縁と、前記突き出し具の中心間の距離が、前記突き出し具の周方向の部位によって異なる値に設定したものを用い、前記伸長量を、前記薄肉周壁部の周方向の部位に応じて異なる値に設定した前記(6)又は(7)記載のガスケット構成板の製造方法。この場合には、突き出し具の接触面の外縁形状を調整するという簡単な構成で、薄肉周壁部の単位長さ当たりの伸長量を調整して、薄肉部の厚さを、薄肉部の周方向の部位に応じて調整できる。具体的には、突き出し具における素材金属板との接触面の外縁と、突き出し具の中心間の距離が大きくなると、薄肉周壁部の金属部分の単位長さ当たりの伸長量が小さくなって、板厚の減少量が少なくなる。
(9) 前記ガスケット構成板が、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッド間に介装されるヘッドガスケットを構成するガスケット構成板であり、前記ガスケット構成板に1乃至複数の燃焼室孔とシリンダヘッド固定用のヘッドボルトが挿通する複数のヘッドボルト挿通孔が設けられ、前記1乃至複数の燃焼室孔の少なくとも1つの燃焼室孔の周囲に前記薄肉部が設けられ、前記伸長量を、前記少なくとも1つの燃焼室孔に対するヘッドボルト挿通孔の接近部位が離間部位よりも大きくなるように設定した前記(6)〜(8)のいずれかに記載のガスケット構成板の製造方法。エンジンのヘッドガスケットにおいては、ヘッドガスケットに作用する面圧がヘッドボルトに接近するにしたがって高くなる傾向を示す。本発明では、燃焼室周りに形成される薄肉部のうちの、ヘッドボルトとの接近部位が離間部位よりも伸長量を大きくなるように設定することで、該接近部位を離間部位よりも薄肉に構成できるので、燃焼室周りの面圧を一様となるように調整することができる。
(10) 前記ガスケット構成板が、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッド間に介装されるヘッドガスケットを構成するガスケット構成板であり、前記ガスケット構成板に、1乃至複数の燃焼室孔と、シリンダヘッド固定用のヘッドボルトが挿通する複数のヘッドボルト挿通孔と、冷却水が流通する冷却水孔とが設けられ、前記1乃至複数の燃焼室孔と前記複数のヘッドボルト挿通孔と冷却水孔のうちの少なくとも1つの孔の周囲に前記薄肉部が設けられている前記(2)〜(8)のいずれかに記載のガスケット構成板の製造方法。この発明では、燃焼室孔周りやヘッドボルト挿通孔周りの面圧を適正に調整して、エンジンのシール性能を向上できる。
本発明に係るガスケット構成板の製造方法によれば、ガスケット構成板に設けた開口部の周囲やガスケット構成板の外周部などの特定部位、例えばエンジンのヘッドガスケットにおける燃焼室孔やヘッドボルト挿通孔や冷却水孔などの開口部の周囲や、燃焼室とウォータジャケット間に対応させて設けたガスケット構成板の外周部などに、それ以外の一般部よりも薄肉な薄肉部を形成したガスケット構成板を、安価な設備を用いつつ、効率的に且つ精度良く製作できる。
図1は、本発明の製造方法にて製作したガスケット構成板を用いた単板構造のメタルガスケットの要部平面図である。 図2は、同メタルガスケットをエンジンに組付けた状態での図1のII-II線断面図である。 図3は、同メタルガスケットの図1のII-II線断面図である。 図4Aは、同ガスケット構成板を用いた、複板構造のメタルガスケットの燃焼室孔付近の縦断面図である。 図4Bは、同ガスケット構成板を用いた、他の複板構造のメタルガスケットの燃焼室孔付近の縦断面図である。 図4Cは、本発明の製造方法にて製作した、他の構成のガスケット構成板を用いた、複板構造のメタルガスケットの燃焼室孔付近の縦断面図である。 図5は、本発明の製造方法にて製作した、他の構成のガスケット構成板の燃焼室孔付近の縦断面図である。 図6は、本発明の製造方法にて製作した、他の構成のガスケット構成板を用いた複板構造のメタルガスケットの燃焼室孔付近の縦断面図である。 図7は、本発明の製造方法にて製作した他の構成のガスケット構成板の要部平面図である。 図8は、同ガスケット構成板を用いたメタルガスケットをエンジンに組付けた状態での図7のVIII-VIII線断面図である。 図9は、他の構成のガスケット構成板を用いたメタルガスケットをエンジンに組付けた状態での図8相当図である。 図10A〜Fは、本発明の製造方法の説明図であり、図10Aは、素材金属板の突き出し加工直前の加工装置の要部の縦断面図である。 図10A〜Fは、本発明の製造方法の説明図であり、図10Bは、素材金属体の突き出し加工直後の加工装置の要部の縦断面図である。 図10A〜Fは、本発明の製造方法の説明図であり、図10Cは、一次加工品の薄肉周壁部付近の縦断面図である。 図10A〜Fは、本発明の製造方法の説明図であり、図10Dは、底部を打ち抜いた状態での加工装置の要部縦断面図である。 図10A〜Fは、本発明の製造方法の説明図であり、図10Eは底部及び底部を切除した二次加工品の薄肉周壁部付近の縦断面図である。 図10A〜Fは、本発明の製造方法の説明図であり、図10Fは、三次加工品の折り返し部付近の縦断面図である。 図11A〜Dは、他の実施形態の製造方法の説明図であり、図11Aは、一次加工品の薄肉周壁部付近の縦断面図である。 図11A〜Dは、他の実施形態の製造方法の説明図であり、図11Bは、二次加工品の薄肉周壁部付近の縦断面図である。 図11A〜Dは、他の実施形態の製造方法の説明図であり、図11Cは、三次加工品の薄肉周壁部付近の縦断面図である。 図11A〜Dは、他の実施形態の製造方法の説明図であり、図11Dは、四次加工品の折り返し部付近の縦断面図である。 図12は、他の実施形態の製造方法の説明図であり、二次加工品の薄肉平板部付近の拡大縦断面図である。 図13A〜Cは、他の実施形態の製造方法の説明図であり、図13Aは、一次加工品の薄肉周壁部付近の拡大縦断面図である。 図13A〜Cは、他の実施形態の製造方法の説明図であり、図13Bは、外周部及び外周部を切除した二次加工品の薄肉周壁部付近の縦断面図である。 図13A〜Cは、他の実施形態の製造方法の説明図であり、図13Cは、三次加工品の薄肉平板部付近の縦断面図である。 図14は、開口部周りの薄肉部の板厚を周方向部位によって調整し得る素材金属板の平面図である。 図15A〜Bは、開口部周りの薄肉部の板厚を周方向部位によって調整し得る、他の実施形態の突き出し具の説明図であり、図15Aは、突き出し具の平面図である。 図15A〜Bは、同突き出し具の説明図であり、図15Bは、図15AにおけるXV-XV線断面図である。 図16A〜Bは、他の構成の加工装置を用いた製造方法の説明図であり、図16Aは、素材金属板の突き出し加工直前の要部の加工装置の縦断面図である。 図16A〜Bは、同加工装置を用いた製造方法の説明図であり、図16Bは、素材金属板の突き出し加工直後の加工装置の要部の縦断面図である。 図17A〜Bは、他の構成の加工装置を用いた製造方法の説明図であり、図17Aは、素材金属板の突き出し加工直前の加工装置の要部の縦断面図である。 図17A〜Bは、同加工装置を用いた製造方法の説明図であり、図17Bは、素材金属板の突き出し加工直後の加工装置の要部の縦断面図である。 図18は、他の構成の加工装置を用いた製造方法の説明図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
先ず、本発明の製造方法にて製作可能なガスケット構成板を備えた、多気筒エンジンのヘッドガスケットについて説明する。
図1〜図3に示すように、ヘッドガスケット10は、エンジン1のシリンダヘッド2とシリンダブロック3間に介装されて、燃焼室4、ヘッド固定ボルト5、油孔、ガス孔、ウォータジャケット6を含む冷却水通路などをシールするためのもので、シリンダヘッド2をシリンダブロック3に対して複数本のヘッド固定ボルト5で固定することで、シリンダヘッド2とシリンダブロック3間に挟持されている。
図1〜図3に示すように、ヘッドガスケット10は、1枚の金属製のガスケット構成板11で構成され、ガスケット構成板11は、開口部としての複数の燃焼室孔12を直列状に設けた略平板状の本体部13と、本体部13の燃焼室孔12側の内周端を中心に折り返されて、本体部13に重ね合わせた折り返し部14とを備えている。
本体部13には折り返し部14を取り囲むように燃焼ガスをシールする環状の丸ビードからなる燃焼室ビード15が設けられ、燃焼室ビード15の内側において本体部13には折り返し部14に重ね合わされる重ね合せ部16が設けられている。本体部13の外縁近傍部には冷却水をシールする丸ビードからなる外周ビード17が環状に設けられ、外周ビード17の途中部にはヘッドボルト挿通孔18、潤滑油が流通する油孔19などを取り囲む孔ビード21が設けられ、燃焼室ビード15と外周ビード17間において本体部13には、冷却水が流通する冷却水孔22が貫通状に設けられている。なお、外周ビード17と孔ビード21とは、独立のビードで構成することもできる。この場合には、外周ビード17及び孔ビード21は、丸ビードで構成することもできるし、段差ビードで構成することもできる。
薄肉部としての折り返し部14の板厚t1は他の一般部の板厚t2よりも薄肉に構成され、折り返し部14により、燃焼室ビード15に対応する位置におけるシリンダブロック3とシリンダヘッド2間の隙間を適正に調整することで、シリンダブロック3及びシリンダヘッド2に対する燃焼室ビード15の面圧を調整して、シール性能を向上できるように構成されている。なお、一般部とは、ガスケット構成板11の素材金属板50の板厚が、ガスケット構成板11への加工後においても、ほぼそのまま維持されている、ガスケット構成板11の部分を意味する。
次に、本発明の製造方法を利用して製造可能な他の構成のヘッドガスケットについて説明する。なお、前記ヘッドガスケット10と同一部材には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
(1)前記ガスケット構成板11に対して機能の異なる1乃至複数枚のガスケット構成板を積層状に重ね合わせて、複板構造のヘッドガスケットを構成することができる。例えば、図4Aに示すヘッドガスケット10Aのように、ガスケット構成板11の上側に略平板状のガスケット構成板25を積層状に設けたり、図4Bに示すヘッドガスケット10Bのように、ガスケット構成板11の上下両側に略平板状のガスケット構成板25、26を積層状に設けたりすることができる。
(2)図4Cに示すヘッドガスケット10Cのように、前記ガスケット構成板11から燃焼室ビード15を省略したガスケット構成板11Cと、燃焼室ビード15に対応する位置に燃焼室ビード27を設けたガスケット構成板28とを積層状に重ね合わせて設けることもできる。また、ガスケット構成板11、11Cに対して、異なる機能を有する単又は複数枚のガスケット構成板を、更に積層状に重ね合わせて設けることで、3枚以上の複板構造のヘッドガスケットを構成することもできる。
(3)図5に示すガスケット構成板11Dのように、折り返し部14に重ね合わされる重ね合せ部16に代えて、一般部の板厚t2よりも薄肉な板厚t1の重ね合せ部29を設けることもできる。なお、このガスケット構成板11Dのみを用いて、単板構造のヘッドガスケットを構成することもできるし、このガスケット構成板11Dに対して、異なる機能を有する単又は複数枚のガスケット構成板を、更に積層状に重ね合わせて設けることで、複板構造のヘッドガスケットを構成することもできる。
(4)図6に示すヘッドガスケット10Eのように、折り返し部14に代えて一般部と同じ板厚t2の折り返し部30を設けたガスケット構成板32と、折り返し部30に対面する位置に、板厚t3を一般部の板厚t4よりも薄肉に構成した薄肉平板部33aを設けたガスケット構成板33とを積層状に設け、薄肉平板部33aにより面圧を調整するように構成することもできる。なお、ガスケット構成板32、33に対して、異なる機能を有する単又は複数枚のガスケット構成板を、更に積層状に重ね合わせて設けることで、3枚以上の複板構造のヘッドガスケットを構成することもできる。また、ガスケット構成板32に代えて、ガスケット構成板11又はガスケット構成板11Dをガスケット構成板33に積層状に重ね合わせて設けることもできる。
(5)図7、図8に示すメタルガスケット10Fのように、前記ガスケット構成板11から折り返し部14を省略したガスケット構成板11Fと、燃焼室4とウォータジャケット6間に配置されて、ガスケット構成板11Fに積層されるガスケット構成板34とを備え、ウォータジャケット6の内縁に沿って配置されるガスケット構成板34の外周部に、内周部の板厚よりも薄く設定した薄肉平板部23Fを設けることもできる。
また、図9に示すメタルガスケット10Gのように、前記メタルガスケット10Fの前記ガスケット構成板11Fと、前記ガスケット構成板34における燃焼室孔12側の端部に、ガスケット構成板11Fの燃焼室孔12側の内周部を抱き込むように折り返してなる折り返し部35を設けたガスケット構成板34Gとを積層状に設けることもできる。
(6)図1に示すように、折り返し部14をヘッドボルト挿通孔18との接近部位SB(図1にハッチングで図示)と離間部位RBとに区画し、接近部位SBにおける折り返し部14の板厚を離間部位RBよりも薄肉に構成することができる。接近部位SBの円弧の中心角θは、折り返し部14におけるヘッドボルト挿通孔18との最接近位置P1を中心した一定角度の範囲、例えば15°〜30°に設定できる。ただし、接近部位SBと離間部位RBの少なくとも一方の板厚は、最接近位置P1に接近するにしたがって段階的又は連続的に調整することもできる。なお、この構成を図5に図示のガスケット構成板11Dに適用する場合には、折り返し部14及び重ね合せ部29の板厚を、ヘッドボルト挿通孔18との接近部位SBを離間部位RBよりも薄肉に構成することになる。また、図6に図示のガスケット構成板33に適用する場合には、薄肉平板部33aの板厚を、ヘッドボルト挿通孔18との接近部位SBを離間部位RBよりも薄肉に構成することになる。更に、図8、9に示す、ガスケット構成板34、34Gに適用する場合には、薄肉平板部23Fの板厚を、ヘッドボルト挿通孔18との接近部位SBを離間部位RBよりも薄肉に構成することになる。
(7)図1に網点で示すように、ヘッドボルト挿通孔18の周囲に板厚を薄く設定した薄肉部23Bを全周にわたって形成したり、冷却水孔22の周囲に板厚を薄く設定した薄肉部23Wを全周にわたって設けたりすることもできる。なお、薄肉部23Bは、全てのヘッドボルト挿通孔18の周囲に設けることもできるし、特定のヘッドボルト挿通孔18の周囲に設けることもできる。また、薄肉部23Wも、薄肉部23Bと同様に、全ての冷却水孔22の周囲に設けることもできるし、特定の冷却水孔22の周囲に設けることもできる。更に、薄肉部23B、23Wは、折り返し部14と同様に、燃焼室孔12の周囲の面圧などを考慮して、周方向の部位によって板厚に差を持たせるように構成することもできる。例えば、薄肉部23B及び薄肉部23Wのうちの、燃焼室孔12の中心から各ヘッドボルト挿通孔18に向けて引いた2本の接線の内側の領域に配置される部位を、それ以外の部位よりも薄肉に構成することができる。
ただし、本発明の製造方法を適用して製造可能なヘッドガスケットとしては、薄肉部を有する少なくとも1枚のガスケット構成板を備えていれば、その他の構成に関しては任意に設定したものを採用できる。また、薄肉部を有するガスケット構成板に関しても、薄肉部以外の構成に関しては任意の構成を採用できる。更に、前記(1)〜(7)に記載の構成を、任意に組み合わせてメタルガスケットを構成することもできる。
(製造方法)
次に、ガスケット構成板11の製造方法について説明する。
先ず、ガスケット構成板11の加工装置40について説明すると、加工装置40は、図10Aに示すように、突き出し具としての絞りパンチ41と、挟持具としての絞りダイ42及びシワ押え43と、抜きパンチ44と、ノックアウト45、46とを備えた抜き絞り加工機で構成されている。絞りパンチ41は燃焼室孔12に対応させて設けられ、絞りダイ42及びシワ押え43には燃焼室孔12に対応させて絞りパンチ41が挿入可能な突き出し孔42a、43aが形成され、絞りダイ42の突き出し孔42aの口径D1は、ガスケット構成板11の薄肉部と一般部との境界、ガスケット構成板11においては、薄肉部としての折り返し部14とそれ以外の一般部との境界であって、折り返し部14の内縁に適合する寸法に設定されている。また、突き出し孔42aの口径D1と絞りパンチ41の外径D2とは、突き出し孔42aに対して絞りパンチ41を同心状に挿入した状態で、両者間に少なくとも素材金属板50の板厚分以上の隙間が全周にわたって形成可能な寸法であれば、任意の寸法に設定できる。
絞りパンチ41には抜き孔41bが形成され、抜き孔41bにはノックアウト45が上下移動自在に内嵌されている。抜きパンチ44には円筒状のノックアウト46が上下移動自在に外嵌され、ノックアウト46は突き出し孔42aに内嵌可能に構成され、抜きパンチ44は抜き孔41bに略隙間なく内嵌可能に構成されている。
この加工装置40を用いてガスケット構成板11を加工する際には、先ず、図10Aに示すように、ガスケット構成板11の一般部と同じ板厚t2のステンレス鋼板などからなる平板状の素材金属板50を加工装置40のシワ押え43上にセットし、絞りダイ42とシワ押え43間に素材金属板50を挟持する。
次に、図10Bに示すように、絞りパンチ41及びノックアウト45を絞りダイ42及びシワ押え43の突き出し孔42a、43aに挿入して、突き出し孔42aに対面する素材金属板50の突出予定部50aを絞りパンチ41により突き出し孔42aの内側に突き出して、素材金属板50の燃焼室4に対応する位置に有底円筒状の突部51を加工した、図10B、図10Cに示す一次加工品50Aを製作する。このとき、絞りダイ42とシワ押え43間に配置される素材金属板50の一部は、突き出し孔42aの内側に引き込まれるが、突部51の外周部には、絞りパンチ41の突き出し方向へ引張力が作用し、これにより素材金属板50が伸長されて、素材金属板50よりも薄肉な薄肉周壁部51aが形成される。ただし、薄肉周壁部51aにおいてもその板厚は、絞りダイ42により形成される肩部52と、絞りパンチ41により形成される肩部53と、両肩部52、53間に配置される途中部54とで異なり、少なくとも途中部54の板厚が肩部52、53よりも薄肉になる。また、絞りダイ42とシワ押え43とで、素材金属板50を突き出し孔42a側に引き込まれないように強固に保持することもできる。
次に、図10D、図10Eに示すように、抜きパンチ44とノックアウト45間に突部51の底部51bを保持するとともに、絞りパンチ41とノックアウト46間に肩部53を保持しながら、抜きパンチ44及びノックアウト45を絞りパンチ41に対して相対的に下方へ移動させ、折り返し部14に対応する薄肉周壁部51aを残して、突部51の底部51bを打ち抜いた二次加工品50Bを製作する。ただし、一次加工品50Aからの底部51bの打ち抜き加工は、別途設けた打ち抜き装置により行うことも可能である。
次に、図10Fに示すように、二次加工品50Bの薄肉周壁部51aをその基端部を中心に90°折り返すヘミング加工を施し、次に、図10Fに矢印Aで示すように、プレス加工により肩部53を押し潰して、薄肉周壁部51aを用いて折り返し部14を形成した三次加工品50Cを製作する。
次に、三次加工品50Cに対して、ヘッドボルト挿通孔18、油孔19、冷却水孔22を打ち抜き加工するとともに、燃焼室ビード15や外周ビード17を成形して、ガスケット構成板11を得ることになる。
この製造方法では、絞りダイ42とシワ押え43間に素材金属板50を挟持しながら、突き出し孔42aに対面する素材金属板50の突出予定部50aを絞りパンチ41により板厚方向に突き出すという簡単な操作により、突き出して形成される突部51の薄肉周壁部51aに引張力を作用させて伸長させ、該薄肉周壁部51aを素材金属板50よりも薄肉に加工でき、この薄肉周壁部51aにより薄肉な折り返し部14を加工できる。このように、素材金属板50に対して引張力を作用させて伸長させることで、折り返し部14を薄肉に加工できるので、プレス鍛造加工やエッチング加工や切削加工などにより折り返し部14を薄肉に加工する場合と比較して、安価に入手可能な抜き絞り加工機などからなる加工装置40を採用しつつ、効率的に且つ精度良く折り返し部14を薄肉に加工することができる。
次に、ガスケット構成板11の製造方法の他の実施の形態について説明する。なお、前記実施の形態と同一部材には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
(1)図5に示すようなガスケット構成板11Dを製作する場合には、突き出し孔42aの口径を、ガスケット構成板11Dの折り返し部14及び重ね合せ部29と一般部との境界、即ち重ね合せ部29の外縁に適合する寸法に設定した以外は、前記加工装置40と同様に構成した加工装置を用いて、図11Aに示すように、素材金属板50に対して突部61を加工した一次加工品60Aを製作する。次に、図11A、図11Bに示すように、折り返し部14及び重ね合せ部29に対応する薄肉周壁部61aを残して、突部61の底部61bを打ち抜いた二次加工品60Bを製作する。次に、図11Cに示すように、二次加工品60Bの薄肉周壁部61aの立起角度が小さくなるように、薄肉周壁部61aをその基部を中心に45°程度折り曲げた三次加工品60Cを製作する。次に、図11Cに示すように、三次加工品60Cの薄肉周壁部61aの外周部60Caを、その基部を中心に平坦に曲げながら、薄肉周壁部61aの内周部60Cbを、その基部を中心に90°折り返す加工を施し、その後、図11Dに示すように、内周部60Cbをその基部を中心に更に90°折り返すヘミング加工を施して、内周部60Caを折り曲げて外周部60Caに重ね合わせ、更にプレス加工により肩部53を押し潰して、薄肉周壁部61aの内周部60Caと外周部60Cbとで折り返し部14及び薄肉部29を形成した四次加工品60Dを製作する。次に、四次加工品60Dに対して、ヘッドボルト挿通孔18、油孔19、冷却水孔22を打ち抜き加工するとともに、燃焼室ビード15や外周ビード17を成形して、ガスケット構成板11Dを得ることになる。
(2)図6に図示のガスケット構成板33を製作する場合には、板厚t4の素材金属板を用いて前記二次加工品50Bを製作し、該二次加工品60Bの薄肉周壁部61aを折り返さないで、図12に示すように、薄肉周壁部51aが平坦となるようにプレス加工して薄肉平板部33aを形成した三次加工品70Cを製作し、三次加工品70Cに対して、ヘッドボルト挿通孔18、油孔19、冷却水孔22を打ち抜き加工するとともに、燃焼室ビード15や外周ビード17を成形して、ガスケット構成板33を得ることになる。
(3)図7、図8に示すガスケット構成板34を製作する場合には、先ず、図13Aに示すように、平板状の素材金属板50に対して抜き絞り加工機により、ガスケット構成板34に外縁に適合する形状の突部91を形成した一次加工品90Aを製作する。次に、図13Bに示すように、突部91の薄肉周壁部91aを残して、一次加工品90Aの外周部92を打ち抜きにより除去した二次加工品90Bを製作する。次に、図13Cに示すように、薄肉周壁部91aを平坦にプレス加工するとともに、絞りダイにより形成される肩部52を押し潰して薄肉平板部23Fを形成した三次加工品90Cを製作する。次に、三次加工品90Cに対して、燃焼室孔12を形成するなどのプレス加工を施して、図7、図8に図示のガスケット構成板34を得ることになる。
(4)図1にハッチングで示すように、折り返し部14の板厚をヘッドボルト挿通孔18に対する接近部位SBを離間部位RBよりも薄肉に構成する場合には、素材金属板50に代えて、図14に示す素材金属板71のように、突出予定部50aに、突出予定部50aと同心の円周上で、しかもヘッドボルト挿通孔18に対する最離間位置P2と突出予定部50aの中心C1とを結ぶ線分上に中心C2を有する4つの貫通孔72を設けたものを用いて、前記実施形態と同様の製造方法でガスケット構成板11を製作することになる。この場合には、加工装置40により、素材金属板71に突部51を形成するときに、突部51の薄肉周壁部51aのうちの貫通孔72に対応する周方向には、貫通孔72の変形により十分な引張力が作用せず、板厚はあまり薄くならないが、貫通孔72から離間した周方向部位には、十分な引張力が作用して、板厚が薄くなる。このため、ヘッドボルト挿通孔18に対する最接近位置P1を中心とした一定範囲の領域を他の部分よりも薄肉に構成することができる。なお、折り返し部14の厚さの調整は、貫通孔72の直径、貫通孔72の形状、貫通孔72の中心C2と突出予定部50aの中心C1間の距離などを調整することで、任意に調整できる。また、図5に図示のガスケット構成板11Dの折り返し部14に関しても、また図6に示すガスケット構成板33の薄肉平板部33aに関しても、素材金属板71を用いて製造することで、接近部位SBと離間部位RBとで板厚が異なるように加工できる。
また、折り返し部14の周方向部位に応じた板厚の調整は、素材金属板50に対する突き出し具の接触面の形状、即ち素材金属板50に対する絞りパンチ41の接触面41aの形状、または絞りパンチ41及びノックアウト45を突き出し具として用いる場合には、素材金属板50に対する絞りパンチ41及びノックアウト45の接触面41a、45aの形状を変更することによっても調整できる。具体的には、図15A、図15Bに示す絞りパンチ41A及びノックアウト45Aのように、素材金属板50との接触面41Aa、45Aaに、絞りパンチ41Aの中心から接触面41a、45aの外縁までの距離を調整する距離調整部として、ヘッドボルト挿通孔18に対する最離間位置P2を中心とした一定の範囲に溝部47を形成することになる。この場合には、加工装置40により、素材金属板50に突部51を形成するときに、突部51の薄肉周壁部51aのうちの溝部47に対応する周方向部位は、単位長さ当たりの伸長力が小さくなり、板厚はあまり薄くならないが、溝部47を形成していない周方向部位は、単位長さ当たりの伸長力が大きくなって、板厚が薄くなる。このため、ヘッドボルト挿通孔18に対する最接近位置P1を中心とした一定範囲の領域を他の部分よりも薄肉に構成することができる。なお、折り返し部14の厚さの調整は、溝部47の周方向の長さ、溝部47の形状、溝部47と接触面41Aa、45Aaとの境界線と絞りパンチ41A及びノックアウト45Aの中心C3間の距離などを調整することで、任意に調整できる。また、図5に図示のガスケット構成板11Dの折り返し部14に関しても、また図6に示すガスケット構成板33の薄肉平板部33aに関しても、絞りパンチ41A及びノックアウト45Aを用いて製造することで、接近部位SBと離間部位RBとで板厚が異なるように加工できる。ただし、底部51b、61bの打ち抜き加工を加工装置40とは異なる打ち抜き装置により別途行う場合には、加工装置40では、絞りパンチ41Aと及びノックアウト45Aとを一体化した絞りパンチを用いることになる。この場合には、距離調整部として、溝部47に代えて、溝部47と同じ平面形状の切欠部を形成することもできる。
(5)加工装置40として絞り加工機に代えて、NC加工機75を用いてガスケット構成板11を製作することもできる。例えば、図16Aに示すように、NC加工機75に1対の円筒状の挟持具76と、挟持具76の突き出し孔76aに挿入可能な円柱状の突き出し具77を設けて、挟持具76により滑りなく素材金属板50を挟持した状態で、図16Bに示すように、突き出し具77を挟持具76の突き出し孔76aに挿入して、素材金属板50に突部78を形成することもできる。なお、図16A、図16Bでは、素材金属板50に対して突部78を1つずつ形成するように構成したが、燃焼室孔12に対応させて複数の突き出し孔76aを挟持具76に形成し、複数の突き出し具77で複数の突部78を同時に加工することもできる。また、突部78は、薄肉周壁部78aを傾斜させた中空の円錐台状に加工したが、前記突部51と同様に有底筒状に加工することもできる。更に、前記(3)と同様に、素材金属板71を用いたり、突き出し具77の素材金属板50に対する接触面77aを、前記絞りパンチ41Aと同様に構成したりすることで、接近部位SBと離間部位RBとで板厚が異なるように、ガスケット構成板11の折り返し部14を加工したり、図5に図示のガスケット構成板11Dの折り返し部14を加工したり、図6に示すガスケット構成板33の薄肉平板部33aを加工したりすることができる。
(6)図17A、図17Bに示すように、前記NC加工機75の突き出し具77に代えて、素材金属板50を滑りなく挟持可能な1対の突き出し具77Aを備えたNC加工機75Aを用いることもできる。この場合には、例えば図17Aに示すように、両挟持具76により素材金属板50を挟持するとともに、両挟持具76の内側において両突き出し具77Aにより素材金属板50を挟持した状態で、図17Bに示すように、両挟持具76と突き出し具77Aとを素材金属板50の板厚方向に相対移動させて、素材金属板50を突出させながら、両挟持具76と両突き出し具77を板厚方向と直交方向(突き出し具77Aの半径方向)へ相対移動させて突部78Aを加工し、直交方向へ相対移動させた側とは反対側に引張力を作用させて板厚を薄く設定した薄肉周壁部78Aaを加工することができる。このため、このNC加工機75を用いると、両挟持具76と両突き出し具77Aとの直交方向への相対移動の向きを変更することで、燃焼室孔12周りの所望の周方向部位を薄肉に構成できる。そして、薄肉部を残して不要な部分を切除し、薄肉部により折り返し部14、重ね合せ部29、薄肉平板部33aなどを有するガスケット構成板を製作できる。ただし、素材金属板50を板厚方向へ突き出させないで、直交方向へのみ相対移動させて、薄肉部を形成することもできる。なお、前記(4)と同様に、素材金属板50に代えて、素材金属板71を用いたり、突き出し具77Aの素材金属板50に対する接触面を、前記絞りパンチ41A及びノックアウト45Aと同様に構成したりすることで、接近部位SBと離間部位RBとで板厚が異なるように、ガスケット構成板11の折り返し部14を加工したり、図5に図示のガスケット構成板11Dの折り返し部14を加工したり、図6に示すガスケット構成板33の薄肉平板部33aを加工したりすることもできる。
(7)図1に網点で示すように、ヘッドボルト挿通孔18の周囲に板厚を薄く設定した薄肉部23Bを形成したり、冷却水孔22の周囲に板厚を薄く設定した薄肉部23Wを形成したりする場合には、図6に図示のガスケット構成板33の薄肉平板部33aを薄肉に加工する場合と同様の方法で、ヘッドボルト挿通孔18及び冷却水孔22の加工時に、該孔に沿ってその全周にわたって薄肉部を加工したり、局部的に薄肉部を加工したりすることができる。
(8)図18に示すように、素材金属板50のうちの薄肉に加工したい特定箇所を挟んでその両側部を1組のクランパ80、81でそれぞれ挟持して、一方のクランパ80が他方のクランパ81に対して、素材金属板50の面内方向や板厚方向へ相対的に離間するように移動させることで、素材金属板50の特定箇所50bを局部的に引き延ばして、該特定箇所50bを薄肉に加工することもできる。
なお、本発明のガスケット構成板の製造方法は、シール性能などを改善するために、局部的に板厚を薄く設定した薄肉部を備えた金属製のガスケット構成板であれば、単気筒エンジンのヘッドガスケットのガスケット構成板の製造方法に対しても適用できる。また、本発明のガスケット構成板の製造方法は、シリンダヘッドと排気マニホールド間に配置されるガスケット構成板、シリンダヘッドと吸気マニホールド間に配置されるガスケット構成板、ピストン式などのコンプレッサーで用いられるガスケット構成板またはその他の産業機器で用いられるガスケット構成板などの製造方法に対しても適用できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲においてその構成を変更し得ることは勿論である。
1 エンジン
2 シリンダヘッド
3 シリンダブロック
4 燃焼室
5 ヘッド固定ボルト
6 ウォータジャケット
10 ヘッドガスケット
11 ガスケット構成板
12 燃焼室孔
13 本体部
14 折返し部
15 燃焼室ビード
16 重ね合せ部
17 外周ビード
18 ヘッドボルト挿通孔
19 油孔
21 孔ビード
22 冷却水孔
10A ヘッドガスケット
25 ガスケット構成板
10B ヘッドガスケット
26 ガスケット構成板
27 燃焼室ビード
10C ヘッドガスケット
11C ガスケット構成板
28 ガスケット構成板
11D ガスケット構成板
29 重ね合せ部
10E ヘッドガスケット
30 薄肉平板部
32 ガスケット構成板
33 ガスケット構成板
33a 薄肉平板部
10F メタルガスケット
11F ガスケット構成板
23F 薄肉平板部
34 ガスケット構成板
10G メタルガスケット
34G ガスケット構成板
35 折り返し部
23B 薄肉部
23W 薄肉部
40 加工装置
41 絞りパンチ
41a 接触面
41b 抜き孔
42 絞りダイ
42a 突き出し孔
43 シワ押え
43a 突き出し孔
44 抜きパンチ
45 ノックアウト
45a 接触面
46 ノックアウト
50 素材金属板
50a 突出予定部
51 突部
51a 薄肉周壁部
51b 底部
52 肩部
53 肩部
54 途中部
50A 一次加工品
50B 二次加工品
50C 三次加工品
60A 一次加工品
60B 二次加工品
60C 三次加工品
60Ca 外周部
60Cb 内周部
60D 四次加工品
61 突部
61a 薄肉周壁部
61b 底部
63 肩部
70C 三次加工品
71 素材金属板
72 貫通孔
41A 絞りパンチ
41Aa 接触面
45A ノックアウト
45Aa 接触面
47 溝部
75 NC加工機
76 挟持具
76a 突き出し孔
77 突き出し具
77a 接触面
78 突部
78a 薄肉周壁部
75A NC加工機
77A 突き出し具
78A 突部
78Aa 薄肉周壁部
80 クランパ
81 クランパ
50b 特定箇所
90A 一次加工品
90B 二次加工品
90C 三次加工品
91 突部
91a 薄肉周壁部
92 外周部
93 肩部
A 矢印
C1 中心
C2 中心
C3 中心
D1 口径
D2 外径
P1 最接近位置
P2 最離間位置
RB 離間部位
SB 接近部位
t1 板厚
t2 板厚
t3 板厚
t4 板厚
θ 中心角

Claims (6)

  1. 一般部よりも板厚を薄く設定した環状の薄肉部を有する金属製のガスケット構成板の製造方法であって、
    (a)突き出し孔を有する1対の挟持具で、前記ガスケット構成板の素材金属板を滑りなく挟持しながら、前記素材金属板のうちの前記突き出し孔に対面する突出予定部を、滑りなく挟持可能な1対の突き出し具で挟持して、前記両挟持具と前記両突き出し具とを前記素材金属板の板厚方向に相対移動させるとともに、前記両挟持具と前記両突き出し具を板厚方向と直交方向へ相対移動させて、前記素材金属板に突部を形成するとともに、前記突部の外周部に、前記素材金属板よりも薄肉な薄肉周壁部であって、前記板厚方向と直交方向へ相対移動させた側とは反対側の板厚を部分的に更に薄く設定した薄肉周壁部を形成する工程と、
    (b)前記薄肉周壁部を残して前記素材金属板の不要部分を切除する工程と、
    を備えたことを特徴とするガスケット構成板の製造方法。
  2. 前記薄肉周壁部を折り返して折り返し部を形成する工程を備えた請求項記載のガスケット構成板の製造方法。
  3. 前記薄肉周壁部の内周縁と外周縁間の半径方向の途中部を中心に、前記薄肉周壁部を折り返して折り返し部を形成する工程を備えた請求項記載のガスケット構成板の製造方法。
  4. 前記薄肉周壁部を平板状の薄肉平板部に加工する工程を備えた請求項記載のガスケット構成板の製造方法。
  5. 前記ガスケット構成板が、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッド間に介装されるヘッドガスケットを構成するガスケット構成板であり、前記ガスケット構成板に1乃至複数の燃焼室孔とシリンダヘッド固定用のヘッドボルトが挿通する複数のヘッドボルト挿通孔が設けられ、前記1乃至複数の燃焼室孔の少なくとも1つの燃焼室孔の周囲に前記少なくとも1つの燃焼室孔に対するヘッドボルト挿通孔の接近部位が離間部位よりも薄肉になるように前記薄肉部が設けられている請求項1〜4のいずれか1項記載のガスケット構成板の製造方法。
  6. 前記ガスケット構成板が、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッド間に介装されるヘッドガスケットを構成するガスケット構成板であり、前記ガスケット構成板に、1乃至複数の燃焼室孔と、シリンダヘッド固定用のヘッドボルトが挿通する複数のヘッドボルト挿通孔と、冷却水が流通する冷却水孔とが設けられ、前記1乃至複数の燃焼室孔と前記複数のヘッドボルト挿通孔と冷却水孔のうちの少なくとも1つの孔の周囲に前記薄肉部が設けられている請求項1〜4のいずれか1項記載のガスケット構成板の製造方法。
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