JPH01245934A - 金属ガスケットの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば、エンジンのシリンダブロックとシ
リンダヘッドとの間等をシールするため、両者間に配置
される金属ガスケットの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドと
の間に配置するガスケットについては、−船釣に、薄板
金属ばね材に波形状のビード部を設け、該ビード部によ
る弾性と、金属薄板の表裏面に塗布したフッ素ゴム等の
耐熱性表面処理機能材の密着性との作用で高温、高圧の
燃焼ガスシール機能を維持させている。

しかし、近年の高性能エンジンでは、ターボ仕様、Ｄ　
ＯＨＣ（ｄｏｕｂｌｅ　ｏｖｅｒｈｅａｄ　ｃａｍａｈ
ａｆｔ）化、爆発圧の増大、エンジンの小型軽量化等で
、ガスケットが晒される燃焼室等の環境はますます厳し
くなってきており、その結果、ガスケットを長時間使用
するうちに、金属ガスケットがへたりを起こしたり、ガ
スケットのシール機能が低下するという問題が発生して
いる。

上記従来の金属ガスケットとしては、実公昭５７−１９
４８６号公報に記載された金属基板の表面に軟質皮膜を
固着又は塗着した金属ガスケットが開示されているが、
これは軟質皮膜と、ボルトの取付位置でビード角及びビ
ード幅によってシール性の向上を図ったものである。

また、金属ガスケットのビード高さの寸法のバラツキを
均一にし、シール性を向上させた金属ガスケットの製造
方法として、特開昭６２−９３５７３公報に開示された
ものがある。この方法によれば、金属薄板の孔の周囲に
全周にねたり突条を形成した金属ガスケットを製造する
場合に、先ず上記突条の高さを所望の値よりも高くなる
ように金属薄板をプレス成形し、互いに対向する型の間
で圧縮して、上記突条の高さを所望値に揃えることによ
り、初めからその高さに形成された突条に比べて硬度を
大きくし、圧縮した場合もへたりが少ないという効果を
狙ったものである。

〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、上記の金属ガスケットについては、ガスケッ
トとしてのシール性能を得るために、ビード部の均−高
さを利用し、その面圧を確保することによって達成せん
とするものである。しかしながら、該面圧を得るため、
該製造工程において、適正なセツティングを施して製造
するという技術的思想を有していないため、金属ガスケ
ット即ち製品にバラツキが発生し、シール性、長期にわ
たって使用できる寿命、耐久性等という点では、信頼性
に乏しく問題点があった。そこで、金属ガスケットにつ
いて、シール性を向上し、長期にわたって使用でき、耐
久性、信頼性に冨んだ金属ガスケットを如何にしたら得
ることができるかの課題があった。これに対して、この
発明は、金属ガスケットのビード部をばね機能を有する
ように構成し、適切な応力計算の下に適正なセツティン
グを施すということに着眼し、ばねのへたり、金属疲労
による不具合が発生しないように金属ガスケットを製造
せんとしたものである。

即ち、この発明の目的は、上記のｌＩＢを解決すること
であり、金属ガスケットのビード部の特定の個所に残留
応力を付与せしめ、しかも適正なセツティングを施すの
に簡単な且つ量産可能な方法を提供し、ビード部に所定
のばね機能を持たせることにより、製品にバラツキな（
、長寿命、耐久性、信頼性等に冨んだ金属ガスケットを
製造する方法を提供することである。

（課題を解決するための手段〕 この発明は、上記の課題を解決し、上記の目的を達成す
るため、次のように構成されている。即ち、この発明は
、フッ素ゴム等の樹脂で被覆したビード部を有する金属
ガスケット素材の高さより低い高さの肉厚の成型体を該
金属ガスケット素材に近接して配置し、該金属ガスケッ
ト素材の前記ビード部の張り側を金属ガスケットの使用
時に受ける所定応力より大きい応力で押圧成形したこと
を特徴とする金属ガスケットの製造方法に関する。

また、この発明における成型体は、金属ガスケット素材
の外周部を囲むことのできる成型枠体であることを特徴
とする。

更に、この発明における成型体は、金属ガスケット素材
に形成した開口内に配置可能な形状であることを特徴と
する。

〔作用〕

この発明による金属ガスケットの製造方法は、上記のよ
うに構成されており、次のように作用する。即ち、この
発明は、フッ索ゴム等の樹脂で被覆したビード部を有す
る金属ガスケット素材の高さより低い成型体を該金属ガ
スケット素材に近接して配置し、前記金属ガスケット素
材を使用応力より高い応力で押圧成形したので、前記ビ
ード部の張り側即ち前記ビード部が押圧状態の時に引張
り状態になる部分に所望の残留応力を簡単に且つ均一に
付与することができる。詳しくは、先ず、フッ素ゴム等
の樹脂で表面を被覆した金属ガスケット素材にシリンダ
ーボア等の孔の周囲の位置になる部分にビード部を設け
、該金属ガスケット素材に近接して所定の成型体を配置
した状態にプレスの基台上に載置し、該金属ガスケア）
素材をプレスして該ビード部を押圧成形すると、該ビー
ド部の張り側に応力がかかり始める。しかしながら、前
記成型体は、極めて硬質の材料で製作されており、ここ
で押圧成形に使用される油圧プレスの押圧力によって特
に厚さは変形しないものであり、しかも、前記成型体の
厚さは、前記ビード部を完全に押し潰しはしないが９、
金属ガスケットとして所定の応力即ち金属ガスケットの
使用時に該金属ガスケットに作用する応力よりも高い弾
性範囲を超える応力が加わるような厚さに設定されてい
るので、プレス成形が完了した時点では、該ビード部に
はその張り側に予めセツティングした所望の残留応力全
均一に且つ確実に生じさせることができる。しかも、金
属ガスケットの押圧成形においては、例えば、使用状態
に近い状態でホットプレスを行うことによって更に好ま
しい成形状態を得ることができる。即ち、前記成型体の
厚さはビード部の成形の際にかかる所望の残留応力が生
じるように予め設定されているものである。

また、成型体が金属ガスケット素材の外周部を囲むこと
のできる成型枠体である場合には、前記成型枠体は前記
金属ガスケットの全外周部を囲むように配置できるので
、前記金属ガスケットに対して偏った荷重がかかること
がなく、押圧成形状態が極めて良好に行われる。

更に、成型体が金属ガスケット素材に形成した開口内に
配置可能な形状である場合には、例えば、金属ガスケッ
トがシリンダヘッドとシリンダボディとの間に適用され
るものであれば、シリンダボアに相当する部分、即ち金
属ガスケット素材の開口部に円形に形成した成型体を配
置して押圧成形できるので、前記金属ガスケット素材の
ビード部に近接して成型体を配置でき、前記ビード部の
押圧成形状態が極めて良好に行われる。

（実施例） この発明による金属ガスケットの製造方法を達成するた
めの一実施例を、図面を参照して説明する。

第１図において、金属ガスケットの製造方法に適用され
る成形前の金属ガスケット素材１０の構造の一部が示さ
れている。この金属ガスケット素材１０の構造は、例え
ば、材質がステンレススチール（ＳＵＳ３０１）で且つ
硬さがＨｖ４５０程度の厚さ０．２５ｍから成る基板１
１、及び該基板ｌｌの両面に厚さ約２５μのフッ素ゴム
材１２が配置されたものである。このフッ素ゴム材１２
は、基板１１に対して接着網で貼着、コーティング等で
接合されている。このような構造に形成した金属ガスケ
ット素材１０を、次いで、第２図に示すように、プレス
等により波形に成形即ちビード部１３を成形する。この
ビード部１３の成形位置は、例えば、金属ガスケットが
シリンダヘッドとシリンダブロックとの間のシールのた
め使用される場合には、第３図（Ａ）で示すように、シ
リンダボアの周囲に形成されるものであり、金属ガスケ
ットには各シリンダボアに対応する部分に開口１４がそ
れぞれ形成されている。この場合に、金属ガスケット素
材２０の成形構造としては、例えば、基板１１の厚さｔ
を０．２５＋ｕｉとし、樹脂の厚さｔを約２５μとする
場合に、ビード部１３の高さｈを０゜２５龍とし、且つ
ビード部１３のピッチＰを３．５鶴とするようにプレス
等によって成形する。なお、ステンレススチール等の金
属から成る基板１１をプレス等により波形に成形した後
に、フッ素ゴム材１２を接合することも可能である。上
記のように、プレス等によって成形した金属ガスケット
素材ＩＯに対して残留応力を付与するが、残留応力の付
与は次のようにして行う。

まず、第３図（Ａ）及び第３図（Ｂ）に図示すように、
と−ド加工された金属ガスケット素材２０を油圧プレス
のボルスタ、金型等の基台２１の上に載置すると共に、
該金属ガスケット素材２０の周囲を所定の厚さ２の成型
枠体２２で囲むように、位置設定する。成型体である該
成型枠体２２は、極めて硬質の材料で製作されており、
ここで押圧成形に使用される油圧プレスの押圧力によっ
て特に厚さは変形しないものであり、しかも、該成型枠
体２２の厚さ２については、フッ素ゴム等で被覆したビ
ード部１３を有する金属ガスケット素材２０の高さＢ　
（Ｂ−ｈ＋ｔ＋！Ｊ）より低い肉厚を有するように予め
セツティングされたちのである、即ち、該成型枠体２２
の厚さ２は、金属ガスケット素材２０に形成されたビー
ド部１３を完全に押し潰しはしないが、金属ガスケット
がエンジンに組み込まれて使用される時に、緊締カーピ
ストンの往復動、熱影響等で受ける所定の応力よりも高
い弾性範囲を超える応力を金属ガスケット素材２０に加
えることができ且つ最適残留応力を超えないように設定
されている。このように、金属ガスケット素材２０のプ
レス加工において、該金属ガスケット素材２０のビード
部１３の張り側、言い換えれば、使用状態において金属
ガスケットを押圧し、た場合に引張り状態になる部分を
金属ガスケットの使用時に受ける所定応力より高い応力
で押圧成形するものである。例えば、金属ガスケットに
おける該残留応力は、場所にもよるが、約１５ｋｇｆ／
ｍｓ”内外であり、耐久性に良好である。

なお、金属ガスケット素材２０のプレス加工の際に、金
属ガスケット素材２０を使用状態に近い温度に予熱した
状態で押圧成形を行ってもよいことは勿論である。言い
換えれば、金属ガスケット素材２０に対してホットプレ
スを行うことによって、金属ガスケットの使用状態に適
合した一層好ましい適正な残留応力を付与することがで
きる。

第４図を参照して、金属ガスケットに対する残留応力の
付与について説明する。

まず、第３図（Ｂ）において、油圧プレスのラム２３を
下降させて、金属ガスケット素材２０のビード部１３に
荷重を加えて行くと、金属ガスケア）素材２０は第４図
に示すような荷重−たわみ特性を受けることとなる。第
４図で縦軸（７輪）は荷重であり、横軸（Ｘ軸）はたわ
みである、Ｘ軸上のＸ８点は、セツテング荷重を加えた
時のたわみ値であり、言い換えれば、ラム２３の下降に
よってラム２３の下面が成型枠体２２の上面に当接した
状態であり、これ以上はラム２３は下降しないものであ
り、従って、金属ガスケット素材２０のビード部１３へ
の押圧力はかからず、ビード部１３は押圧成形の限界で
ある。即ち、油圧プレスの金属ガスケット素材２０に対
する加圧状態については、加圧時には、０→Ｃの軌跡即
ち曲線Ｐをたどり（０点はたわみＸ、に相当する）、次
いで・減圧時には、Ｃ＝　Ｘ　ｔの軌跡即ち曲線Ｒをた
どる。ここで、成型枠体２２の厚さ２は、金属ガスケッ
トの組立時の最大応力よりｌθ％及至１５％程度高い応
力を発生させるような厚さに設定しである。その場合、
除荷されたＸ１点では、金属ガスケットの張り側に１５
ｋｔｒｆ／−一８程度の残留応力が残る。そのため、セ
ツティングを施していない金属ガスケットと比較して耐
久性が良好となる。

このように設定した成型枠体２２を用いて金属ガスケッ
ト素材２０を成形して得た金属ガスケット３０を、例え
ば、第５図に示すように、エンジンのシリンダヘッド２
５とシリンダブロック２４との間に組み付けると、金属
ガスケット３０のビード部１３にかかる応力は、Ａ（第
４図参照）のレベルにセットされる。金属ガスケット３
０が実際に使用されると、エンジンの熱、爆発力、ボル
トの締付力等の影響を受けて、金属ガスケット３０にか
かる特性は、Ａ−Ｂとなる。また、たとえ何か大きな荷
重が金属ガスケット３０に加わったとしても、Ｄ−Ｈの
軌跡をたどるようになる。従って、金属ガスケット３０
の実使用時には、０点であるセツティング荷重Ｙ、のレ
ベルを超えることはなく、へたりに対しても有効である
。

この発明によって得た金属ガスケット３０（セツティン
グ有・残留応力付与、試料数は２個）と従来の金属ガス
ケット（セツティング無・残留応力無、試料数は２個）
とを、実機テストによって比較した実験結果は、下記の
表に示すようになった。実験の条件は、冷水温を常温か
ら１００℃付近まで強制的に上昇或いは下降させ、シリ
ンダヘッドを膨張或いは収縮させ、金属ガスケット３０
のビード部１３の状況をチエツクした。下記の表から分
かるように、この発明による製造方法で得た金属ガスケ
ット３０は、従来の金属ガスケットに比較して耐久性、
強度、製品の信頼性等に掻めて優れていることが明らか
である。

（この頁、以下余白） （実機テストの比較した実験結果） 第５図において、金属ガスケット３０は調整板１５両側
に配置され、該金属ガスケット３０と調整板１５から成
る金属ガスケラ）１４１立体が、シリンダブロック２４
とシリンダヘッド２５との間に配置されている。この場
合に、該金属ガスケット３０の使用状態におけるビード
部１３にかかる下側に位置する金属ガスケット３０に発
生する応力分布は、斜線部の実線Ｈ５実線■で示す状態
になヮている。即ち、この斜線部の実ｗＡＨ，実線■で
示す部分が、金属ガスケット３０が使用状態において引
張り状態になる部分、即ち金属ガスケット３０の張り側
になる部分である。この張り側の金属ガスケット３０の
部分にかかる応力分布は、例えば、実線Ｈは１００　ｂ
ｆ／ａｍ”のラインであり、実＆ｌＩは５０ｋｇｆ／ｍ
ｓ”　（Ｄライ７テアル。

以上、この発明による金属ガスケットの製造方法につい
て、金属ガスケット素材２０の押圧成形に使用する成型
体として、金属ガスケット素材２０の外周部を囲むこと
のできる成型枠体２２を使用したものであるが、必ずし
も金属ガスケット素材２０の全外周部を囲む形状に成型
体を構成する必要はない。

例えば、第６図（Ａ）及び第６図（Ｂ）に示すように、
金属ガスケット素材２０が内側に開口１４を有する場合
、例えば、金属ガスケット３０がシリンダヘッド２５と
シリンダブロック２４との間に適用されるものであり、
該金属ガスケット３０がシリンダボアに対応する部分の
開口１４を有する場合には、該開口１４の形状に合わせ
た円形に形成した成型体２６を各開口１４にそれぞれ配
置して金属ガスケット素材２０を押圧成形することがで
きる。また、成型体２６の形状については、金属ガスケ
ット素材２０が存する開口１４の形状に合わせた形状で
よく、円形、角形等の種々の形状に形成できることは勿
論である。

また、第７図（Ａ）及び第７図（Ｂ）に示すように、上
記の金属ガスケット素材２０の外周部に近接して配置す
る成型枠体２２と金属ガスケット素材２０の開口１４内
に配置する成型体２６とを同時に使用して、金属ガスケ
ット素材２０を押圧成形することも可能である。この場
合には、金属ガスケット素材２０を極めて精度に冨んだ
状態に押圧成形することができる。

〔発明の効果〕

この発明は、上記のように構成されており、次のような
効果を有する。即ち、この発明による金属ガスケットの
製造方法は、フッ素ゴム等の樹脂で被覆したビード部を
有する金属ガスケット素材の高さより低い高さの肉厚を
存する成型体を該金属ガスケット素材に近接して配置し
、該金属ガスケット素材の前記ビード部の張り側を金属
ガスケットの使用時に受ける所定応力より高い応力で押
圧成形したので、前記ビード部の引張り側に予めセツテ
ィングした所望の残留応力を均一に且つ確実に付与させ
ることができ、均質な金属ガスケットを量産して得るこ
とができる。即ち、金属ガスケットの成形において、金
属ガスケット素材の特性、そのビード部の高さを含む形
状、所定の成型体の厚さ等からの応力解析、或いは荷重
−たわみ実測線から、金属ガスケット素材に対してのビ
ード部の形成及び成型体の厚さを予め定めておけば、ビ
ード部に所望の残留応力を有する金属ガスケットを高信
頼性をもって大量に且つ安価に製造することができる。

また、このようにして製造された金属ガスケットは、例
えば、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックと
の間に対して予め一定の残留応力を持って組み付けられ
るので、へたりの低減、高耐久性についてバラツキのな
いものとなり、長期の使用に耐え、製品の管理、供給等
について信頼性を向上させることができる。

また、成型体が前記金属ガスケット素材の外周部を囲む
ことのできる成型枠体である場合には、前記成型枠体は
前記金属ガスケット素材の全外周部を囲むように配置で
きるので、前記金属ガスケット素材に対して偏った荷重
がかかることがなく、押圧成形状態が極めて良好に行わ
れ、製品の均一性、信顛性等を向上できる。

更に、成型体が金属ガスケットに形成した開口内に配置
可能な形状である場合には、例えば、金属ガスケットが
シリンダヘッドとシリンダボディとの間に適用されるも
のであれば、シリンダボアに相当する部分、即ち金属ガ
スケットの開口部に円形に形成した成型体を配置して押
圧成形できるので、前記金属ガスケットのと一ド部に極
めて近接して成型体を配置でき、前記ビード部の押圧成
形状態が極めて良好に行われ、製品が極めて精度に冨ん
だものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による金属ガスケットの製造方法によ
って成形される金属ガスケット素材の一部分の例を示す
断面図、第２図は第１図の金属ガスケット素材を波形に
成形してビード部を形成した金属ガスケット素材の一部
分の例を示す断面図、第３図（Ａ）及び第３図（Ｂ）は
成型枠体を使用してと一ド部を備えた金属ガスケット素
材に残留応力を生じさせるプレス工程の一例を説明する
ための概略図、第４図は金属ガスケットに残留応力を付
与した場合の形成時、装着締付時及び使用時における荷
重−たわみ特性を示す線図、第５図は金属ガスケットの
使用状態に近い場合のビード部にかかる応力分布を示す
概略図、第６図（Ａ）及び第６図（Ｂ）は金属ガスケッ
ト素材内に成型体を配置してと一ド部を備えた金属ガス
ケット素材に残留応力を生じさせるプレス工程の別の例
を説明するための概略図、並びに第７図（Ａ）及び第７
図（Ｂ）は成型枠体及び金属ガスケット素材内に成型体
を配置してビード部を備えた金属ガスケット素材に残留
応力を生じさせるプレス工程の更に別の例を説明するた
めの概略図である。 １０．２０−一一一一・・金属ガスケット素材、１１−
・・−・・基板、Ｌ２−・−・−・フッ素ゴム材、１３
−・−・・−ビード部、１４−・−・・・開口、２１−
・−・−プレスの基台、２２−・−・−成型枠体く成型
体）　、２６−−−−−−成型体、３０−−−−・金属
ガスケット。 出願人　　日本ガスケット株式会社 代理人　　弁理士　尾　仲　−宗 第４Ｂ ■

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）フッ素ゴム等の樹脂で被覆したビード部を有する
   金属ガスケット素材の高さより低い高さの肉厚の成型体
   を該金属ガスケット素材に近接して配置し、該金属ガス
   ケット素材の前記ビード部の張り側を金属ガスケットの
   使用時に受ける所定応力より大きい応力で押圧成形した
   ことを特徴とする金属ガスケットの製造方法。
2. （２）前記成型体は前記金属ガスケット素材の外周部を
   囲むことのできる成型枠体であることを特徴とする請求
   項１に記載の金属ガスケットの製造方法。
3. （３）前記成型体は前記金属ガスケット素材に形成した
   開口内に配置可能な形状であることを特徴とする請求項
   １に記載の金属ガスケットの製造方法。