JP7091087B2 - 金属積層板 - Google Patents
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Description
本発明は、金属積層板に関する。
一般に、エンジンの燃焼室を形成するシリンダブロックとシリンダヘッドとの間には、シリンダヘッドガスケットが挟み込まれており、このシリンダヘッドガスケットにより燃焼室内で燃料の燃焼爆発により発生する高温高圧の燃焼ガスが漏出しないようシールされている。
そして、上記シリンダヘッドガスケットとしては、シール性を高め、耐熱性および耐久性を高めるために、複数枚の薄い鋼板が積層された金属積層板からなるものが広く使用されている（例えば、特許文献１（特開２０１６-１８０５０１号公報）参照）。
そして、上記シリンダヘッドガスケットとしては、シール性を高め、耐熱性および耐久性を高めるために、複数枚の薄い鋼板が積層された金属積層板からなるものが広く使用されている（例えば、特許文献１（特開２０１６-１８０５０１号公報）参照）。
近年、このような金属積層板からなるシリンダヘッドガスケットとして、複数の鋼板（ガスケット板）を互いの相対位置が一致した状態で重ね合わせた状態で、切込みかしめやエンボスかしめなどの凹凸を形成し、係るかしめによって複数の鋼板が互いにずれないように固定され、一体化したものが検討されるようになっている。
しかしながら、本発明者等が検討したところ、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に組み込まれたシリンダヘッドガスケットでは、燃焼室内の高圧燃焼ガスにより生ずるシリンダブロックの変形に伴って、上記かしめに引張力などの外力（応力）が作用し、ガスケットを損傷する場合があることが判明した。
特に、かしめが切込みによって形成されている場合には、切込み部分に生ずる応力により、切込み部分に亀裂が入り耐久性が低下する場合があることが判明した。
特に、かしめが切込みによって形成されている場合には、切込み部分に生ずる応力により、切込み部分に亀裂が入り耐久性が低下する場合があることが判明した。
上記耐久性の低下を抑制するために、かしめの設置数を増加させる等の方法も考えられたが、近年、エンジンの小型化に伴ってシリンダヘッドガスケットも小型化する傾向にあり、上記かしめを複数形成して金属積層板を固定する上で、かしめを形成し得る領域も制限されつつあり、また、シリンダヘッドガスケットの製造工程の簡略化および低コスト化の観点から、シリンダヘッドガスケットに設けるかしめとしては、可能な限りサイズ（設置面積）が小さく、その設置数が少ないものが求められるようになっている。
このような状況下、本発明は、設置サイズ（設置面積）が小さくても複数の金属板間の相対位置が強固に固定され、高い耐久性を有する金属積層板を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するために本発明者等が鋭意検討を行った結果、複数の金属板の積層物からなる金属積層板であって、前記金属積層板の一方の主表面から他方の主表面に向かって凹状に設けられたかしめによって前記複数の金属板が固定され、前記凹状のかしめは、概略柱形状を有し、開放上面と、当該開放上面から底面に向かって各々形成された対向する一対の切込み面と、前記開放上面から底面に向かって各々傾斜する対向する一対の傾斜面と、前記切込み面と傾斜面とを繋ぐ遷移面と、前記切込み面の直下において金属積層板の下側主表面上に張り出した掛かり部を有する底面によって規定され、前記切込み面の上縁部における切込みの長さ方向端部が、前記遷移面の上縁部に設けられている金属積層板により上記技術課題を解決し得ることを見出し、本知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）複数の金属板の積層物からなる金属積層板であって、
前記金属積層板の一方の主表面から他方の主表面に向かって凹状に設けられたかしめによって前記複数の金属板が固定され、
前記凹状のかしめは、概略柱形状を有し、開放上面と、当該開放上面から底面に向かって各々形成された対向する一対の切込み面と、前記開放上面から底面に向かって各々傾斜する対向する一対の傾斜面と、前記切込み面と傾斜面とを繋ぐ遷移面と、前記切込み面の直下において金属積層板の下側主表面上に張り出した掛かり部を有する底面によって規定され、
前記切込み面の上縁部における切込みの長さ方向端部が、前記遷移面の上縁部に設けられていることを特徴とする金属積層板、
（２）前記切込み面が湾曲して設けられている上記（１）に記載の金属積層板、
（３）前記切込み面の上縁部における切込みの長さが１．５～６．０ｍｍである上記（１）または（２）に記載の金属積層板、
（４）前記一対の切込み面における切込み面の上縁部間の距離が１．５～１０．０ｍｍである上記（１）～（３）のいずれかに記載の金属積層板、
（５）前記かしめの底面において、切込み面の直下において金属積層板の下側主表面上に張り出した掛かり部の張り出し幅が０．１～０．５ｍｍである上記（１）～（４）のいずれかに記載の金属積層板、
（６）前記金属積層体がシリンダヘッドガスケットである上記（１）～（５）のいずれかに記載の金属積層板
を提供するものである。
（１）複数の金属板の積層物からなる金属積層板であって、
前記金属積層板の一方の主表面から他方の主表面に向かって凹状に設けられたかしめによって前記複数の金属板が固定され、
前記凹状のかしめは、概略柱形状を有し、開放上面と、当該開放上面から底面に向かって各々形成された対向する一対の切込み面と、前記開放上面から底面に向かって各々傾斜する対向する一対の傾斜面と、前記切込み面と傾斜面とを繋ぐ遷移面と、前記切込み面の直下において金属積層板の下側主表面上に張り出した掛かり部を有する底面によって規定され、
前記切込み面の上縁部における切込みの長さ方向端部が、前記遷移面の上縁部に設けられていることを特徴とする金属積層板、
（２）前記切込み面が湾曲して設けられている上記（１）に記載の金属積層板、
（３）前記切込み面の上縁部における切込みの長さが１．５～６．０ｍｍである上記（１）または（２）に記載の金属積層板、
（４）前記一対の切込み面における切込み面の上縁部間の距離が１．５～１０．０ｍｍである上記（１）～（３）のいずれかに記載の金属積層板、
（５）前記かしめの底面において、切込み面の直下において金属積層板の下側主表面上に張り出した掛かり部の張り出し幅が０．１～０．５ｍｍである上記（１）～（４）のいずれかに記載の金属積層板、
（６）前記金属積層体がシリンダヘッドガスケットである上記（１）～（５）のいずれかに記載の金属積層板
を提供するものである。
本発明によれば、設置サイズが小さくても複数の金属板間の相対位置が強固に固定され、高い耐久性を有する金属積層板を提供することができる。
本発明に係る金属積層板は、複数の金属板の積層物からなる金属積層板であって、前記金属積層板の一方の主表面から他方の主表面に向かって凹状に設けられたかしめによって前記複数の金属板が固定され、前記凹状のかしめは、概略柱形状を有し、開放上面と、当該開放上面から底面に向かって各々形成された対向する一対の切込み面と、前記開放上面から底面に向かって各々傾斜する対向する一対の傾斜面と、前記切込み面と傾斜面とを繋ぐ遷移面と、前記切込み面の直下において金属積層板の下側主表面上に張り出した掛かり部を有する底面によって規定され、前記切込み面の上縁部における切込みの長さ方向端部が、前記遷移面の上縁部に設けられていることを特徴とするものである。
以下、本発明に係る金属積層板の詳細について、適宜図面を参照しつつ説明するものとする。
以下、本発明に係る金属積層板の詳細について、適宜図面を参照しつつ説明するものとする。
図１は、本発明に係る金属積層板の一例を示すものであって、複数の金属板ｐ１、ｐ２およびｐ３が、かしめＳにより固定された金属積層板Ｌの斜視図を示すものである。 また、図２は、図１におけるかしめＳの拡大図であり、図３は、図１におけるＡ－Ａ線断面図であり、図４は、図１におけるＢ－Ｂ線断面図である。
本発明に係る金属積層板において、金属板としては、具体的には、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、真鍮（黄銅）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）等から選ばれる金属からなるものや、ステンレス鋼などの合金鋼からなるものが挙げられる。
また、本発明の金属積層板において、複数の金属板は、各々同一の金属からなるものであってもよいし、各々異なる金属からなるものであってもよい。
また、本発明の金属積層板において、複数の金属板は、各々同一の金属からなるものであってもよいし、各々異なる金属からなるものであってもよい。
本発明に係る金属積層板において、金属板の積層数は、２～５枚であることが好ましい。本発明の金属積層板がシリンダヘッドガスケットである場合には、金属板の積層数は、２～３枚であることが好ましい。
本発明に係る金属積層板において、金属板の板厚は、特に制限されないが、０．０６～０．３ｍｍが適当であり、０．０８～０．２５ｍｍがより適当であり、０．１～０．２ｍｍがさらに適当である。
本発明に係る金属積層板の厚み（金属板の積層物における一方の主表面から他方の主表面への距離）は、特に制限されないが、０．２～０．８ｍｍが適当であり、０．２５～０．６ｍｍがより適当であり、０．３～０．４ｍｍがさらに適当である。
図１～図４に例示するように、本発明に係る金属積層板Ｌは、金属積層板の一方の主表面から他方の主表面に向かって凹状に設けられたかしめＳによって複数（図１～図４に示す例では３枚）の金属板ｐ１～ｐ３が固定されてなるものである。
金属積層板に設けられる上記かしめの数は、１個であってもよいが、複数個であってもよい。かしめの数が複数個であることにより、金属積層板を構成する各金属板において、板厚方向と直交する水平方向に引張力等の外力が生じた場合でも、金属板間における回転等の横ずれを好適に抑制することができる。
金属積層板に設けられる上記かしめの数は、１個であってもよいが、複数個であってもよい。かしめの数が複数個であることにより、金属積層板を構成する各金属板において、板厚方向と直交する水平方向に引張力等の外力が生じた場合でも、金属板間における回転等の横ずれを好適に抑制することができる。
図２に拡大図で示すように、本発明に係る金属積層板において、凹状のかしめＳは、概略柱形状を有し、開放上面ｔと、当該開放上面ｔから底面ｂに向かって各々形成された対向する一対の切込み面ｃ、ｃと、前記開放上面ｔから底面ｂに向かって各々傾斜する対向する一対の傾斜面ｉ、ｉと、上記各切込み面ｃと傾斜面ｉとを繋ぐ遷移面ｇと、底面ｂによって規定されるものである。
また、図３（図１のＡ－Ａ線断面図）に示すように、本発明に係る金属板において、凹状のかしめＳの底面ｂは、切込み面ｃ、ｃの直下において金属積層板の下側主表面上に張り出した掛かり部ｄ、ｄを有している。
また、図３（図１のＡ－Ａ線断面図）に示すように、本発明に係る金属板において、凹状のかしめＳの底面ｂは、切込み面ｃ、ｃの直下において金属積層板の下側主表面上に張り出した掛かり部ｄ、ｄを有している。
本発明に係る金属積層板においては、上記凹状のかしめＳを有することにより、各金属板の板厚方向における動きが固定され、各金属板の板厚方向と直交する水平方向におけるずれ（金属板の水平面における横ずれ）が抑制されるために本発明に係る金属積層板をシリンダヘッドガスケット等として使用したときに簡便に設置することが可能となる。
本発明に係る金属積層板においては、かしめを構成する切込み面の上縁部における切込みの長さ方向端部が、上記遷移面の上縁部に設けられている。
すなわち、図２に例示するように、切込み面ｃの上縁部における切込みの長さ方向端部ｈ、ｈが、遷移面ｇの上縁部に設けられている。
本発明に係る金属積層板においては、切込み面の上縁部における切込みの長さ方向端部のうち、少なくとも一方の端部が遷移面ｇの上縁部に設けられており、両端部が遷移面ｇの上縁部に設けられていることが好ましい。
本発明に係る金属積層板においては、切込み面は対向して２面設けられているが、２つの切込み面の上縁部における切込みの長さ方向端部がいずれも遷移面ｇの上縁部に設けられていることが特に好ましい。
すなわち、図２に例示するように、切込み面ｃの上縁部における切込みの長さ方向端部ｈ、ｈが、遷移面ｇの上縁部に設けられている。
本発明に係る金属積層板においては、切込み面の上縁部における切込みの長さ方向端部のうち、少なくとも一方の端部が遷移面ｇの上縁部に設けられており、両端部が遷移面ｇの上縁部に設けられていることが好ましい。
本発明に係る金属積層板においては、切込み面は対向して２面設けられているが、２つの切込み面の上縁部における切込みの長さ方向端部がいずれも遷移面ｇの上縁部に設けられていることが特に好ましい。
本出願書類において、切込みの長さ方向端部がいずれも遷移面ｇの上縁部に設けられているとは、切込みの長さ方向端部が、切込み面の上縁部を形成する稜線との境界および傾斜面の上縁部を形成する稜線との境界を除く、遷移面の上縁の稜線上に設けられていることを意味する。
図２に示す例においては、切込みの長さ方向端部ｈがいずれも遷移面ｇの上縁部に設けられているとは、切込みの長さ方向端部ｈが、切込み面ｃの上縁部を形成する稜線との境界および傾斜面ｉの上縁部を形成する稜線との境界を除く、遷移面ｇの上縁の稜線上に設けられていることを意味する。
図２に示す例においては、切込みの長さ方向端部ｈがいずれも遷移面ｇの上縁部に設けられているとは、切込みの長さ方向端部ｈが、切込み面ｃの上縁部を形成する稜線との境界および傾斜面ｉの上縁部を形成する稜線との境界を除く、遷移面ｇの上縁の稜線上に設けられていることを意味する。
従来より、切込みかしめにおいては、切込み面の上縁部における切込みの長さ方向端部が、切込み面の上縁部の端部（図２に例示する端部ｈ’）に設けられることが通常であった。
しかしながら、本発明者等が検討したところ、上記のように切込面の上縁部における切込みの長さ方向端部が、切込み面の上縁部の端部（図２に示すｈ’）に設けられている場合、金属積層板の使用時に上記切込面の上縁部の長さ方向端部に引張力などの外力（応力）が集中して作用し易くなり、亀裂を生じて耐久性を低下させ易くなることが判明した。
また、切込面の上縁部における切込みの長さ方向端部が、傾斜面（図２に示す傾斜面ｉ）の上縁部に設けられている場合にも、金属積層板の使用時に上記切込面の上縁部の長さ方向端部に引張力などの外力（応力）が集中して作用し易くなり、亀裂を生じて耐久性を低下させ易くなることが判明した。
上記知見に基づいて本発明者等がさらに検討したところ、切込み面の上縁部における切込みの長さ方向端部が、切込み面と傾斜面とを繋ぐ遷移面の上縁部に設けられていることにより、引張力などの外力（応力）を分散して、亀裂の発生を効果的に抑制し得ることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
しかしながら、本発明者等が検討したところ、上記のように切込面の上縁部における切込みの長さ方向端部が、切込み面の上縁部の端部（図２に示すｈ’）に設けられている場合、金属積層板の使用時に上記切込面の上縁部の長さ方向端部に引張力などの外力（応力）が集中して作用し易くなり、亀裂を生じて耐久性を低下させ易くなることが判明した。
また、切込面の上縁部における切込みの長さ方向端部が、傾斜面（図２に示す傾斜面ｉ）の上縁部に設けられている場合にも、金属積層板の使用時に上記切込面の上縁部の長さ方向端部に引張力などの外力（応力）が集中して作用し易くなり、亀裂を生じて耐久性を低下させ易くなることが判明した。
上記知見に基づいて本発明者等がさらに検討したところ、切込み面の上縁部における切込みの長さ方向端部が、切込み面と傾斜面とを繋ぐ遷移面の上縁部に設けられていることにより、引張力などの外力（応力）を分散して、亀裂の発生を効果的に抑制し得ることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
本発明に係る金属積層板においては、切込み面の上縁部における切込みの長さ方向端部が遷移面の上縁部に設けられていることにより、複数の金属板間の相対位置を強固に固定しつつ、高い耐久性を容易に発揮することができる。
すなわち、本発明に係る積層板においては、金属積層板に外力（応力）が作用しても、上記切込み面の上縁部における切込みの長さ方向端部が切込み面から離間する位置、すなわち遷移面の上縁部に設けられていることにより、上記切込み面の上縁部への応力の集中を緩和して、設置サイズ（設置面積）が小さくても、複数の金属板間の相対位置を強固に固定しつつ、高い耐久性を容易に発揮することができる。
すなわち、本発明に係る積層板においては、金属積層板に外力（応力）が作用しても、上記切込み面の上縁部における切込みの長さ方向端部が切込み面から離間する位置、すなわち遷移面の上縁部に設けられていることにより、上記切込み面の上縁部への応力の集中を緩和して、設置サイズ（設置面積）が小さくても、複数の金属板間の相対位置を強固に固定しつつ、高い耐久性を容易に発揮することができる。
本発明に係る金属積層板においては、かしめの切込み面が湾曲して設けられていることが好ましい。
すなわち、図２に例示するように、本発明に係る金属積層板において、切込み面ｃがＲ状に湾曲して設けられていることが好ましい。
本発明に係る金属積層板においては、切込み面が湾曲して設けられていることにより、（開放上面を成す）切込み面の上縁部の形状も円弧状に形成されることから切込み面の上縁部に係る外力（応力）を分散させ易くなり、このために切込み面の上縁部端部における亀裂の発生をより容易に抑制することができる。
すなわち、図２に例示するように、本発明に係る金属積層板において、切込み面ｃがＲ状に湾曲して設けられていることが好ましい。
本発明に係る金属積層板においては、切込み面が湾曲して設けられていることにより、（開放上面を成す）切込み面の上縁部の形状も円弧状に形成されることから切込み面の上縁部に係る外力（応力）を分散させ易くなり、このために切込み面の上縁部端部における亀裂の発生をより容易に抑制することができる。
本発明に係る金属積層板において、上記切込み面の上縁部における切込みの長さは、１．５～６．０ｍｍであることが好ましく、１．５～４．０ｍｍであることがより好ましく、１．５～２．５ｍｍであることがさらに好ましい。
本発明に係る金属積層板において、切込み面の上縁部における切込みの長さとは、切込み面の上縁部における長さ方向の一方の端部ｈから他方の端部ｈまでの全長を意味し、図２に例示する形態における長さｌに相当する。
本発明に係る金属積層板において、切込み面の上縁部における切込みの長さとは、切込み面の上縁部における長さ方向の一方の端部ｈから他方の端部ｈまでの全長を意味し、図２に例示する形態における長さｌに相当する。
本発明に係る金属積層板において、上記切込み面の上縁部における長さが上記範囲内にあることにより、金属積層板に係る外力（応力）をより低減させつつ、位置固定性および耐久性に優れたかしめを有する金属積層板を容易に提供することができる。
本発明に係る金属積層板において、上記一対の切込み面における切込み面の上縁部間の距離が、１．５～１０．０ｍｍであることが好ましく、１．５～６．０ｍｍであることがより好ましく、１．５～４．０ｍｍであることがさらに好ましい。
本発明に係る金属積層板において、上記一対の傾斜面における傾斜面の上縁部間の距離が１．５～５．０ｍｍであることが好ましく、１．５～４．０ｍｍであることがより好ましく、１．５～３．０ｍｍであることがさらに好ましい。
本発明に係る金属積層板においては、上記切込面の上縁部間の距離や上記傾斜面の上縁部間の距離が上記範囲内にある、かしめのサイズ（かしめの設置面積）を低減したものであっても、位置固定性および耐久性に優れた金属積層板を容易に提供することができる。
本発明に係る金属積層板においては、上記切込み面の直下において金属積層板の下側主表面上に張り出した掛かり部の張り出し幅（掛かり代）が、０．１～０．５ｍｍであることが好ましく、０．１５～０．４ｍｍであることがより好ましく、０．２～０．３ｍｍであることがさらに好ましい。
本発明に係る金属積層板において、上記切込み面の直下において金属積層板の下側主表面上に張り出した掛かり部の張り出し幅（掛かり代）とは、切込み面の直下から底面の張り出し端部までの距離を意味し、図３に例示する形態における掛かり部ｄの水平方向長さｗに相当する。
本発明に係る金属積層板において、上記切込み面の直下において金属積層板の下側主表面上に張り出した掛かり部の張り出し幅（掛かり代）とは、切込み面の直下から底面の張り出し端部までの距離を意味し、図３に例示する形態における掛かり部ｄの水平方向長さｗに相当する。
本発明に係る金属積層板において、上記切込み面の直下における金属積層板の下側主表面上に張り出した掛かり部の張り出し幅が上記範囲内にあることによっても、金属積層板に係る外力（応力）をより低減させつつ、位置固定性および耐久性に優れたかしめを有する金属積層板を容易に提供することができる。
本発明に係る金属積層板は、プレスかしめにより容易に製造することができる。
図５は、本発明に係る金属積層板に設けられるかしめの形成例を示すものである。
図５の上図に示すように、複数の金属板ｐ１～ｐ３を積層した金属積層体において、金属積層体の一方の主表面から他方の主表面に向かって貫通するように切込みｈ－ｈを対向して設け、係る切込みｈ－ｈ間において押圧成形処理することにより凹状部を形成し、上記切込みｈ－ｈの直下において凹状部の底面が金属板ｐ３の下部主表面上に展延して張り出し部（掛かり部）を形成することにより、図５の下図に示すようなかしめＳを形成することができる。
このように形成されたかしめＳは、ランスロックとも称されている。
図５は、本発明に係る金属積層板に設けられるかしめの形成例を示すものである。
図５の上図に示すように、複数の金属板ｐ１～ｐ３を積層した金属積層体において、金属積層体の一方の主表面から他方の主表面に向かって貫通するように切込みｈ－ｈを対向して設け、係る切込みｈ－ｈ間において押圧成形処理することにより凹状部を形成し、上記切込みｈ－ｈの直下において凹状部の底面が金属板ｐ３の下部主表面上に展延して張り出し部（掛かり部）を形成することにより、図５の下図に示すようなかしめＳを形成することができる。
このように形成されたかしめＳは、ランスロックとも称されている。
本発明に係る金属積層板は、例えば、エンジンを構成するシリンダヘッドガスケットとして好適に使用することができる。
本発明によれば、複数の金属板間の相対位置が強固に固定され、高い耐久性を有する金属積層板を提供することができる。
次に、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
（実施例１）
図５の上図に示すように、ステンレス鋼板からなる金属板ｐ１（ＳＵＳ３０１製、厚さ０．２ｍｍ）、ステンレス鋼板からなる金属板ｐ２（ＳＵＳ３０４製、厚さ０．０６ｍｍ）、ステンレス鋼板からなる金属板ｐ３（ＳＵＳ３０１製、厚さ０．２ｍｍ）を積層した金属積層体において、一方の主表面（金属板ｐ１の外側主表面）から他方の主表面（金属板ｐ３の外側主表面）に貫通するように湾曲状の切込みｈ－ｈを対向して設けた後、係る切込みｈ－ｈ間において押圧成形処理して凹状部を形成した。
上記押圧処理は、図２および図３に示すように、切込みｈ－ｈの一部を上縁部とする対向する一対の切込み面ｃ、ｃと、開放上面から底面に向かって各々傾斜する対向する一対の傾斜面ｉ、ｉと、上記各切込み面と傾斜面とを繋ぐ遷移面ｇと、上記切込み面の直下において金属板ｐ３の下部主表面上に展延して（図３において符号ｄで示す）掛かり部を有する底面ｂによって規定される概略柱形状の凹状部を成すように制御して行われるとともに、上記切込みの長さ方向端部ｈが、遷移面ｇの上縁部に位置するように制御して行った。
このとき、かしめＳは、直径５ｍｍの成形領域内に設けられてなり、（図２において符号ｌで示す）かしめの切込み面の上縁部の長さ（切込みｈ－ｈの各々の長さ）は２．４ｍｍ、切込み面の上縁部間の距離（対向する切込み面ｃ、ｃ間の距離のうち最長距離）は４．０ｍｍ、（図３において符号ｗで示す）掛かり部の長さが０．２ｍｍであった。 図６に、本実施例で得られた金属積層板のかしめの拡大写真を示す。図６（ａ）はかしめを上面から観察したときの拡大写真であり、図６（ｂ）はかしめを下面から観察したときの拡大写真であり、図６（ｂ）に示す白抜きの実線は、切込み面の上縁部（切込みを設けた範囲）を示す。
図５の上図に示すように、ステンレス鋼板からなる金属板ｐ１（ＳＵＳ３０１製、厚さ０．２ｍｍ）、ステンレス鋼板からなる金属板ｐ２（ＳＵＳ３０４製、厚さ０．０６ｍｍ）、ステンレス鋼板からなる金属板ｐ３（ＳＵＳ３０１製、厚さ０．２ｍｍ）を積層した金属積層体において、一方の主表面（金属板ｐ１の外側主表面）から他方の主表面（金属板ｐ３の外側主表面）に貫通するように湾曲状の切込みｈ－ｈを対向して設けた後、係る切込みｈ－ｈ間において押圧成形処理して凹状部を形成した。
上記押圧処理は、図２および図３に示すように、切込みｈ－ｈの一部を上縁部とする対向する一対の切込み面ｃ、ｃと、開放上面から底面に向かって各々傾斜する対向する一対の傾斜面ｉ、ｉと、上記各切込み面と傾斜面とを繋ぐ遷移面ｇと、上記切込み面の直下において金属板ｐ３の下部主表面上に展延して（図３において符号ｄで示す）掛かり部を有する底面ｂによって規定される概略柱形状の凹状部を成すように制御して行われるとともに、上記切込みの長さ方向端部ｈが、遷移面ｇの上縁部に位置するように制御して行った。
このとき、かしめＳは、直径５ｍｍの成形領域内に設けられてなり、（図２において符号ｌで示す）かしめの切込み面の上縁部の長さ（切込みｈ－ｈの各々の長さ）は２．４ｍｍ、切込み面の上縁部間の距離（対向する切込み面ｃ、ｃ間の距離のうち最長距離）は４．０ｍｍ、（図３において符号ｗで示す）掛かり部の長さが０．２ｍｍであった。 図６に、本実施例で得られた金属積層板のかしめの拡大写真を示す。図６（ａ）はかしめを上面から観察したときの拡大写真であり、図６（ｂ）はかしめを下面から観察したときの拡大写真であり、図６（ｂ）に示す白抜きの実線は、切込み面の上縁部（切込みを設けた範囲）を示す。
（比較例１）
実施例１において、湾曲状の切込みｈ－ｈに代えて各々直線上の切込みｈ１－ｈ１（切込みｈ１－ｈ１の各々の長さ５．０ｍｍ、切込みｈ１－ｈ１間の距離３．０ｍｍ）を設けた以外は、実施例１と同様にして押圧成形して掛かり部を有する比較用かしめＳ１を形成した。
得られた比較用かしめＳ１は、直径５ｍｍの成形領域内に設けられてなり、かしめの切込み面の上縁部の長さ（切込みｈ１－ｈ１の各々の長さ）が５．０ｍｍ、切込み面の上縁部間の距離（対向する切込みｈ１－ｈ１間の距離のうち最長距離）が３．０ｍｍ、掛かり部の長さが０．２ｍｍであって、切込み面の上縁部における長さ方向端部（切込みｈ１―ｈ１の端部）の全てが傾斜面の上縁部（傾斜面の上縁部を構成する稜線上）に位置するものであった。
実施例１において、湾曲状の切込みｈ－ｈに代えて各々直線上の切込みｈ１－ｈ１（切込みｈ１－ｈ１の各々の長さ５．０ｍｍ、切込みｈ１－ｈ１間の距離３．０ｍｍ）を設けた以外は、実施例１と同様にして押圧成形して掛かり部を有する比較用かしめＳ１を形成した。
得られた比較用かしめＳ１は、直径５ｍｍの成形領域内に設けられてなり、かしめの切込み面の上縁部の長さ（切込みｈ１－ｈ１の各々の長さ）が５．０ｍｍ、切込み面の上縁部間の距離（対向する切込みｈ１－ｈ１間の距離のうち最長距離）が３．０ｍｍ、掛かり部の長さが０．２ｍｍであって、切込み面の上縁部における長さ方向端部（切込みｈ１―ｈ１の端部）の全てが傾斜面の上縁部（傾斜面の上縁部を構成する稜線上）に位置するものであった。
（比較例２）
実施例１において、湾曲状の切込みｈ－ｈに代えて各々直線上の切込みｈ２－ｈ２（切込みｈ２－ｈ２の各々の長さ７．０ｍｍ、対向する切込みｈ２－ｈ２間の距離（対向する切込みｈ２－ｈ２間の距離のうち最長距離）が２．０ｍｍ）を設け、直径７ｍｍの成形領域内で成形した以外は、実施例１と同様にして押圧成形して掛かり部を有する比較用かしめＳ２を形成した。
得られた比較用かしめＳ２は、直径７ｍｍの成形領域内に設けられてなり、かしめの切込み面の上縁部の長さ（切込みｈ２－ｈ２の各々の長さ）が７．０ｍｍ、切込み面の上縁部間の距離（切込みｈ２－ｈ２間の距離の距離のうち最長距離）が２．０ｍｍ、掛かり部の長さが０．２ｍｍであって、切込み面の上縁部における長さ方向端部（切込みｈ２－ｈ２の端部）の全てが傾斜面の上縁部（傾斜面の上縁部を構成する稜線上）に位置するものであった。
実施例１において、湾曲状の切込みｈ－ｈに代えて各々直線上の切込みｈ２－ｈ２（切込みｈ２－ｈ２の各々の長さ７．０ｍｍ、対向する切込みｈ２－ｈ２間の距離（対向する切込みｈ２－ｈ２間の距離のうち最長距離）が２．０ｍｍ）を設け、直径７ｍｍの成形領域内で成形した以外は、実施例１と同様にして押圧成形して掛かり部を有する比較用かしめＳ２を形成した。
得られた比較用かしめＳ２は、直径７ｍｍの成形領域内に設けられてなり、かしめの切込み面の上縁部の長さ（切込みｈ２－ｈ２の各々の長さ）が７．０ｍｍ、切込み面の上縁部間の距離（切込みｈ２－ｈ２間の距離の距離のうち最長距離）が２．０ｍｍ、掛かり部の長さが０．２ｍｍであって、切込み面の上縁部における長さ方向端部（切込みｈ２－ｈ２の端部）の全てが傾斜面の上縁部（傾斜面の上縁部を構成する稜線上）に位置するものであった。
（引張試験）
実施例１、比較例１および比較例２において、図７に示すように、金属積層板の長さ方向に対し、かしめが４５°の傾き角度で位置するように試験片（縦８０ｍｍ、横３０ｍｍ）を複数作製し、各試験片の片側を固定した状態で、下限荷重を０ｋＮ、最大荷重を１ｋＮ～４ｋＮとして、各々振幅幅６０μｍ、周期２０Ｈｚで亀裂が発生するまで繰り返し引張り試験を行った。
結果を図８に示す。
実施例１で得られた金属積層板において、切込み面の上縁部（切込みｈ－ｈ）における長さ方向両端部から各々０．３ｍｍ外側の測定位置における応力を解析したところ、最大応力解析値が９１０Ｎ／ｍｍ２のときに破断することが確認できた。
実施例１、比較例１および比較例２において、図７に示すように、金属積層板の長さ方向に対し、かしめが４５°の傾き角度で位置するように試験片（縦８０ｍｍ、横３０ｍｍ）を複数作製し、各試験片の片側を固定した状態で、下限荷重を０ｋＮ、最大荷重を１ｋＮ～４ｋＮとして、各々振幅幅６０μｍ、周期２０Ｈｚで亀裂が発生するまで繰り返し引張り試験を行った。
結果を図８に示す。
実施例１で得られた金属積層板において、切込み面の上縁部（切込みｈ－ｈ）における長さ方向両端部から各々０．３ｍｍ外側の測定位置における応力を解析したところ、最大応力解析値が９１０Ｎ／ｍｍ２のときに破断することが確認できた。
（実施例２）
実施例１において、湾曲状の切込みｈ－ｈの各々の長さを１．５ｍｍとし、対向する切込み面の上縁部間の距離（対向する２つの切込みｈ－ｈ間の距離のうち最長距離）を、各々１．５ｍｍ、３．０ｍｍ、６．０ｍｍおよび９．０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして、掛かり部の長さが０．２ｍｍである各金属積層板を得た。
実施例１において、湾曲状の切込みｈ－ｈの各々の長さを１．５ｍｍとし、対向する切込み面の上縁部間の距離（対向する２つの切込みｈ－ｈ間の距離のうち最長距離）を、各々１．５ｍｍ、３．０ｍｍ、６．０ｍｍおよび９．０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして、掛かり部の長さが０．２ｍｍである各金属積層板を得た。
（実施例３）
実施例１において、湾曲状の切込みｈ－ｈの各々の長さを３．０ｍｍとし、対向する切込み面の上縁部間の距離（対向する２つの切込みｈ－ｈ間の距離のうち最長距離）を、各々３．０ｍｍ、６．０ｍｍおよび９．０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして、掛かり部の長さが０．２ｍｍである各金属積層板を得た。
実施例１において、湾曲状の切込みｈ－ｈの各々の長さを３．０ｍｍとし、対向する切込み面の上縁部間の距離（対向する２つの切込みｈ－ｈ間の距離のうち最長距離）を、各々３．０ｍｍ、６．０ｍｍおよび９．０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして、掛かり部の長さが０．２ｍｍである各金属積層板を得た。
（実施例４）
実施例１において、湾曲状の切込みｈ－ｈの各々の長さを５．０ｍｍとし、対向する切込み面の上縁部間の距離（対向する２つの切込みｈ－ｈ間の距離のうち最長距離）を、各々３．０ｍｍ、５．０ｍｍおよび６．０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして、掛かり部の長さが０．２ｍｍである各金属積層板を得た。
実施例１において、湾曲状の切込みｈ－ｈの各々の長さを５．０ｍｍとし、対向する切込み面の上縁部間の距離（対向する２つの切込みｈ－ｈ間の距離のうち最長距離）を、各々３．０ｍｍ、５．０ｍｍおよび６．０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして、掛かり部の長さが０．２ｍｍである各金属積層板を得た。
（実施例５）
実施例１において、湾曲状の切込みｈ－ｈの各々の長さを５．５ｍｍとし、対向する切込み面の上縁部間の距離（対向する２つの切込みｈ－ｈ間の距離のうち最長距離）を、各々５．５ｍｍおよび６．０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして、掛かり部の長さが０．２ｍｍである各金属積層板を得た。
実施例１において、湾曲状の切込みｈ－ｈの各々の長さを５．５ｍｍとし、対向する切込み面の上縁部間の距離（対向する２つの切込みｈ－ｈ間の距離のうち最長距離）を、各々５．５ｍｍおよび６．０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして、掛かり部の長さが０．２ｍｍである各金属積層板を得た。
（実施例６）
実施例１において、湾曲状の切込みｈ－ｈの各々の長さを６．０ｍｍとし、対向する切込み面の上縁部間の距離（対向する２つの切込みｈ－ｈ間の距離のうち最長距離）を、各々１．５ｍｍ、３．０ｍｍおよび５．０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして、掛かり部の長さが０．２ｍｍである各金属積層板を得た。
実施例１において、湾曲状の切込みｈ－ｈの各々の長さを６．０ｍｍとし、対向する切込み面の上縁部間の距離（対向する２つの切込みｈ－ｈ間の距離のうち最長距離）を、各々１．５ｍｍ、３．０ｍｍおよび５．０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして、掛かり部の長さが０．２ｍｍである各金属積層板を得た。
（実施例７）
実施例１において、湾曲状の切込みｈ－ｈの各々の長さを７．０ｍｍとし、対向する切込み面の上縁部間の距離（対向する２つの切込みｈ－ｈ間の距離のうち最長距離）を、各々１．５ｍｍ、２．０ｍｍおよび３．０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして、掛かり部の長さが０．２ｍｍである各金属積層板を得た。
実施例１において、湾曲状の切込みｈ－ｈの各々の長さを７．０ｍｍとし、対向する切込み面の上縁部間の距離（対向する２つの切込みｈ－ｈ間の距離のうち最長距離）を、各々１．５ｍｍ、２．０ｍｍおよび３．０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして、掛かり部の長さが０．２ｍｍである各金属積層板を得た。
（引張試験）
実施例２～実施例７において、図７に示すように、金属積層板の長さ方向に対し、かしめが４５°の傾き角度で位置するように試験片（縦８０ｍｍ、横３０ｍｍ）を各々作製し、図７に示すように、片側を固定した状態で、最大荷重を１．５ｋＮとして荷重を増加させたとき、切込み面の上縁部（切込み面の上縁部における長さ方向両端部から各々０．３ｍｍ外側の測定位置）における長さ方向両端部近傍に発生する最大応力値を解析により算出した。
結果を図９に示す。
実施例２～実施例７において、図７に示すように、金属積層板の長さ方向に対し、かしめが４５°の傾き角度で位置するように試験片（縦８０ｍｍ、横３０ｍｍ）を各々作製し、図７に示すように、片側を固定した状態で、最大荷重を１．５ｋＮとして荷重を増加させたとき、切込み面の上縁部（切込み面の上縁部における長さ方向両端部から各々０．３ｍｍ外側の測定位置）における長さ方向両端部近傍に発生する最大応力値を解析により算出した。
結果を図９に示す。
図８より、引張最大荷重が同程度である場合には、実施例１で得られた特定のかしめを有する金属積層板の方が、比較例１または比較例２で得られたかしめを有する金属積層板に比較して、より多くの引張り試験数まで亀裂を生じないことが分かる。
特に、引張最大荷重が１．５ｋＮ程度である場合、実施例１で得られた特定のかしめを有する金属積層板においては引張回数が１×１０７回（一千万回）でも亀裂を生じないが、比較例１または比較例２で得られた金属積層板は、引張回数が増加するに連れて亀裂を生じる傾向にあることが分かる。
特に、引張最大荷重が１．５ｋＮ程度である場合、実施例１で得られた特定のかしめを有する金属積層板においては引張回数が１×１０７回（一千万回）でも亀裂を生じないが、比較例１または比較例２で得られた金属積層板は、引張回数が増加するに連れて亀裂を生じる傾向にあることが分かる。
また、図９より、湾曲状の切込みｈ－ｈの長さまたは対向する切込み面の上縁部間の距離（対向する２つの切込みｈ－ｈ間の距離のうち最長距離）を各々変更した実施例２～実施例７で得られた特定のかしめを有する金属積層板は、切込みの長さまたは対向する切込み面の上縁部間の距離が比較例１または比較例２と同等である場合においても、引張最大荷重１．５ｋＮで引張試験に供した際に亀裂が発生する最大応力値が９１０Ｎ／ｍｍ２を超えることがなく、亀裂の発生を好適に抑制し得ることが分かる。
このように、図８および図９より、実施例１～実施例７で得られた金属積層板は、凹状のかしめを構成する切込み面の上縁部における切込みの長さ方向端部が、遷移面の上縁部に設けられているものであることにより、応力の集中を緩和して、複数の金属板間の相対位置を強固に固定しつつ、高い耐久性を発揮し得ることが分かる。
一方、図８より、比較例１および比較例２に係る金属積層板は、切込み面の上縁部における長さ方向端部が傾斜面の上縁部上（傾斜面の上縁部を構成する稜線上）に位置するものであることから、耐久性に劣るものであることが分かる。
本発明によれば、サイズが小さくても複数の金属板間の相対位置が強固に固定され、高い耐久性を有する金属積層板を提供することができる。
ｐ１、ｐ２、ｐ３ 金属板
Ｓ かしめ
ｔ 開放上面
ｂ 底面
ｃ 切込み面
ｉ 傾斜面
ｄ 掛かり部
ｒ 稜線
ｈ 切込み面の上縁部における長さ方向端部
Ｓ かしめ
ｔ 開放上面
ｂ 底面
ｃ 切込み面
ｉ 傾斜面
ｄ 掛かり部
ｒ 稜線
ｈ 切込み面の上縁部における長さ方向端部
Claims (5)
- 複数の金属板の積層物からなる金属積層板であって、
前記金属積層板の一方の主表面から他方の主表面に向かって凹状に設けられたかしめによって前記複数の金属板が固定され、
前記凹状のかしめは、概略柱形状を有し、開放上面と、当該開放上面から底面に向かって各々形成され、湾曲して設けられた対向する一対の切込み面と、前記開放上面から底面に向かって各々傾斜する対向する一対の傾斜面と、前記切込み面と傾斜面とを繋ぐ遷移面と、前記切込み面の直下において金属積層板の下側主表面上に張り出した掛かり部を有する底面によって規定され、
前記切込み面の上縁部における切込みの長さ方向端部が、切込み面の上縁部を形成する稜線との境界および傾斜面の上縁部を形成する稜線との境界を除く、切込み面から離間した位置で前記遷移面の上縁部に設けられていることを特徴とする金属積層板。 - 前記切込み面の上縁部における切込みの長さが１．５～６．０ｍｍである請求項１に記載の金属積層板。
- 前記一対の切込み面における切込み面の上縁部間の距離が１．５～１０．０ｍｍである請求項１または請求項２に記載の金属積層板。
- 前記かしめの底面において、切込み面の直下において金属積層板の下側主表面上に張り出した掛かり部の張り出し幅が０．１～０．５ｍｍである請求項１～請求項３のいずれかに記載の金属積層板。
- 前記金属積層板がシリンダヘッドガスケットである請求項１～請求項４のいずれかに記載の金属積層板。
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