JPH03234974A - 金属ガスケット - 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、自動車用エンジン等におけるシリンタヘッ
トとシリンダブロックとの間に装着して流体を密封する
ための金属ガスケットに関するものである。

「従来の技術、発明か解決せんとする問題点」一般に、
エンジンのシリンダーヘッド部は極めて高温となるため
、このシリンターヘットとシリンダブロックとの間に装
着するガスケットには、強力な圧諦力と熱応力が繰り返
して作用し、比較的温度の低いシリンダーブロックとク
ランクケース間に装着するガスケットに比較して遥かに
高い復元性か要求される。

そこで従来、このような過酷な条件の下で使用されるシ
リンダーヘッド部のガスケットとして、バネ性に富んだ
ステンレス薄板を基板として用い、これにビードを形成
することによりビードの復元性を高めた金属ガスケット
が知られているか、金型によってビードを成型する際に
そのステンレス基板かハネ性が高いために、スブリンク
バックを生じて所定ビード寸法が得られ難い欠点がある
。

特にこのスプリンタハック量は、成形するガスケットの
形状やビードを形成する部位の巾寸法などによってもバ
ラツキを生ずるため、ビード寸法は常に不安定となる。

そのため、従来においてはステンレス基板にビードを形
成した後、更に第２工程として再度金型によりビードを
プレス成形し、所定寸法に仕上げて安定化させる方法が
採られており、ビ−ト成形に手間かかかると共に、金型
の損耗か激しい等の問題かあった。

また、ステンレスは材料費か極めて高価で、上記再成形
工程や金型の損耗費と併せて大幅なコスト高となる問題
、或いは素材の圧延方向によってバネ力か異なるため同
一寸法のビード上であっても各部位によってビード面圧
が異なるという問題があった。

さらに、ステンレス鋼は化学的に安定した金属であるた
め、表面にシール剤として塗布するゴム層との密着性が
悪く、使用後のメンテナンス等の際にエンジンを分解し
てガスケラ１−を取り外すと、シール剤かエンジンヘッ
ドやエンジンブロック側に剥離して付着し、これを取り
除くための作業にかなりの時間を要するなどの問題があ
った。

また従来、上記ステンレス基板や弾性（ハネ性）の高い
鋼板にビードを形成した後、窒化処理を行ってハネ性を
更に高めるようにした金属ガスケットも知られているが
、上記のようにビー１へ成形時の寸法の確保に問題かあ
ると共に、窒化処理によって基板が過剰に硬くなり、実
際使用においてビード部にこれに沿ってクラックを生じ
て、現実に使用不能という問題かあり、更に窒化処理で
は炉内にガスケット基板を重ねて入れることがてきない
ため、−回の処理数か制限されて処理費上もコスト高に
なるなどの問題かあった。

「問題点を解決するための手段」 この発明は、前記従来の課題を解決するために、炭素量
が０．４ｚ以上の炭素鋼板からなる基板のガスケット孔
の周縁部にビードを形成し、前記基板にオーステンパー
処理を装した後、リン酸皮膜処理を施し、さらにシール
剤を塗布してなる金属ガスケットを提案するものである
。

「作用」 材料コストか安価て成形加工性のよい炭素鋼板を用いて
ビードの成形並びに寸法の確保を確実かつ容易化し、こ
れを炉内て大量に加熱処理てきるオーステンパー処理を
施すことにより、ビードの復元性かステンレス以上に高
められ、安定したシール性能を維持する。

ステンレス鋼ではリン酸処理によるリン酸皮膜は得られ
ないか、炭素鋼にオーステンパー処理した金属ガスケッ
トてはリン酸処理によるリン酸皮膜は得られるため、シ
ール剤であるゴム槽との密着性が飛躍的に向上する。

その結果、シリンダヘッドとシリンダーヘットの間に装
着して強力な圧締力により締付けられた場合、シール剤
であるゴム層表面が相手面に密着しても、ガスケット基
板とゴム層の接着性か強力であるため、エンジンの分解
時に剥離して転移することはない。

オーステンパー処理した金属ガスケットは相手アルミニ
ウム面に傷を付けないため、これにリン酸処理を施して
接着性を高めたものは、エンジン分解後も交換すること
なくそのまま再使用することも可能である。

「実施例」 以下この発明を図面に示す実施例について説明すると、
金属ガスケラ１〜１は炭素量が０．４ｚ以上の炭素鋼板
を素材とし、中央部にガスケット孔であるボア部２か打
ち抜き加工により形成され、このボア部２の周囲にプレ
ス成形によるボアビード３か、また外周部に外周ビード
４が、更にボルト孔周囲にボルトビード５が形成されて
いる。

そして、金属ガスケット１の炭素鋼板素材はボア部２の
打ち抜き加工及びビード３，４．５の成形加工後におい
てオーステンパー処理か装され、基材の強度及び硬度を
高めてその耐力（弾性限界値）をステンレスガスケット
以上に増大されており、これによってビード３，４．５
のバネ性を増強し、エンジンのシリンダーヘットとシリ
ンダーブロック間に装着して締付けたときの復元性か強
化されている。

また、このようにオーステンパー処理した金属ガスケッ
ト１の表面にはリン酸処理によってリン酸皮膜か形成さ
れ、その表面全体又はビード３，４．５の表面にシール
剤としてのふっ素ゴム　ＮＢＲ（二１へリルゴム）等の
コーチインク材６か塗付されている。

比較実験例 板厚０．２ｍｍの炭素鋼板（ＳＫ５　　：炭素量０．８
〜０．９％）を用いてビードを成形した後、加熱炉内に
おいて最初に８４０℃で１０分間、更に　３６０℃て７
分間加熱してオーステンパー処理を施し、さらにその表
面にリン酸処理した上てふっ素ゴムのシール剤を塗布し
た本発明の金属ガスケットを作成した。

そして、この本発明の金属ガスケットと、従来のステン
レス（０，２ｍｍ板厚の５ＵＳ３０１）て成形した金属
ガスケットと、上記オーステンパー処理しただけの金属
ガスケットを、それぞれ一対のアルミニウムブロック間
に装着してＭ８のボルトにて２．５Ｋｇｆ／ｃｍ２で締
付げ、この状態で不凍液を５０％混入した冷却水を　１
２０°Ｃに加熱してこれに２００時間浸漬した。

その後、ブロック間から上記各金属ガスケットを取り外
してその表面及びブロックの対接面におけるシール剤の
剥離状態を調べた。

その結果を第３図（ａ）、（ｂ）　、第４図（ａ）、（
ｂ）第５図（ａ）、（ｂ）の写真に示す。

ここに、第３図は本発明の金属ガスケットによる場合、
第４図はオーステンパー処理しただけの金属カスケラト
による場合、第５図は従来のステンレス製金属カスゲッ
トによる場合を示したもので、各図において、（ａ）は
ブロック対設面の表面状態を、また（ｂ）は金属ガスケ
ラ１〜の表面状態を示したものである。

第３図の本発明の金属ガスケットによる場合には、金属
ガスケット及びブロックのいずれもシール剤か剥離又は
転移した形跡か見られないのに対して、第４図のオース
テンパー処理しただけの金属カスケラトによる場合及び
第５図の従来のステンレス製金属ガスケットによる場合
には、カスケラト表面にシール剤か剥離した形跡（写真
においてやや白ぼく表れた部分）か見られ、またブロッ
ク表面にはシール剤か転移した形跡（写真において黒く
表れた部分）が見られた。

次に、第６図は上記本発明の金属カスケラトと従来のス
テンレスの金属ガスケットについて圧縮試験を行った結
果を示したものである。

試験は、先ずそれぞれ同形の各金属ガスケットについて
荷重を徐々に増しなから各荷重毎にビードの高さを計測
し、最終的にビードが完全に潰れる（ヒート高さ０）と
きの圧縮荷重かとの程度であるかを調べ、その荷重て完
全に漬れたビードか荷重を解放したときにどの程度まて
復元するかビードの復元高さを測定した。

その結果、第６図の左図の線グラフに示すように本発明
品では約２５ｔｏｎで、また従来のステンレス品は約４
０ｔｏｎでそれぞれビードか完全に潰れ、その荷重を解
放した後の復元性について調べたところ、第６図の右図
の棒グラフ（斜線部−に方の空白部の上端）に示すよう
に、本発明品では当初高さ０　、１５２ｍｍてあったボ
アビード３か０．１０７ｍｍまで復元しくステンレス品
てば０．１９３ｍｍ　−＋　０．］００４ｍｍ、また当
初高さ０．１１９ｍｍてあった外周ビード４が０．０８
７ｍｍまて復元しくステンレス品ては０．１．５１ｍｍ
→０．０６２＋ａｍ）、ステンレス品よりも漬れ易いに
も拘らず、潰れ難くいステンレス品を上回る高い回復力
が得られることが分った。

次に、実際のエンジンにおいてボルトの締付力と熱応力
によりガスケットに作用する圧縮荷重である１　５ｔｏ
ｎの荷重を繰返して５０回かけ、復元高さを調べたとこ
ろ、５，６回以降の結果はほとんど変化がなく、第６図
の右図の棒グラフ（斜線部）に示すように、本発明品で
はボアビード３は０．０９４ｍｍ　　（ステンレス品て
は０．０８８ｍｍ）また外周ビード４は０．０８７ｍｍ
　　（ステンレス品ては０．０５１＋＋＋ｍ）まて復元
し、実際のエンジンと同等の負荷状況においてもステン
レス品を上回る高い回復力か得られることか分った。

また、従来のステンレス品てはビードか潰れる際に、ビ
ードの頂点中央部か凹んてその両側がツノ状に突起した
二次ビードが形成され、これか相手面に食込んて傷を付
けるという欠陥が　０ 見られたか、本発明品ではこのような二次ビードの形成
が見られず、相手面に傷を付けるような欠陥は生じなか
った。

この結果からエンジンの締結ボルトの伸ひやボルト座面
のへタリ等を勘案すると、本発明品では水冷エンジンの
シリンダヘッドのガスケットのみならず、それよりも熱
的に過酷な空冷エンジンのシリンダヘッドのガスケット
としてその耐久性に全く不安かなく、使用に問題がない
ことか分った。

「発明の効果」 以上の通りこの発明によれば、炭素鋼にオーステンパー
処理した金属ガスケットにリン酸処理によるリン酸皮膜
が形成したのて、シール剤であるゴム槽との密着性を飛
躍的に向−卜することかできる。

その結果、シリンダヘッドとシリンダブロックの間に装
着して強力な圧締力により締付けられた場合、シール剤
であるゴム層表面か相手面に密着しても、ガスケット基
板とゴム層の接着１ 性か強力であるため、エンジンの分解時に剥離して転移
することを着実に防止するととかてきる。

そして、オーステンパー処理した金属ガスケットは相手
アルミニウム面に傷を付けないためこれにリン酸処理を
施して接着性を高めたものは、エンジン分解後も交換す
ることなくそのまま再使用することが可能となる。

また、炭素量か０．４％以上の炭素鋼板からなる基板の
ガスケット孔の周縁部にビードを形成してなるので、成
形加工性か極めてよく、ビード寸法の確保が容易である
と共に、金型の耐久寿命を長くすることがてき、またこ
の基板にオーステンパー処理を装してなるのて、ビード
の復元性をステンレス以上に高め、局部面圧を常に維持
して安定したシール性能を維持すると共に処理に際して
炉内にガスケットを多数重ねて入れることかできるので
、処理コストを大幅に低減することかできる。

従って、炭素鋼板の材料コストの安いこと、　２ 成形用金型の持ちかよく金型コス１〜の安いこと並びに
−回当りのオーステンパー処理の個数か多く処理コスト
の安いことなどから、防錆処理コストを勘案しても従来
のステンレスガスケットよりも製造コストを大幅に低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す平面図、第２図は第１
図におけるＡ−Ａ断面拡大図、第３図（ａ）、（ｂ）　
、第４図（ａ）、（ｂ）及び第５図（ａ）。 （ｂ）はそれぞれ剥離試験によるブロック表面及びカス
ゲット表面の性状を示す写真、第６図はこの発明と従来
のガスケットの圧縮試験の比較結果を示す線図である。 １・・金属ガスケット、２・・ボア部、３・・ボアビー
ド、４・・外周ビード、５・・ボルトヒート、６・・コ
ーテイング材。 支　３ 手続補正書 （方式） ％式％ ２　発明の名称 金属ガスケット ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 株式会社　荒井製作所 ４代理人 東京都新宿区坂町１３番地　板塀ビル３０１号１は８舌
３５９−３４８９番 （８１３９）弁理士　藤　井　　実１ ５　補正命令の日付　平成２年２月１３日６　補正の対
象 明細書の図面の簡単な説明の欄及び図面７　補正の内容 １）明細書簡１３頁９行目〜１２行目「第３図・・・示
す写真」とあるを削除する。 ２）明細書簡１３頁１２行目・・「第６図」とあるを［
第３図と訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）炭素量が０．４％以上の炭素鋼板からなる基板のガ
   スケット孔の周縁部にビードを形成し、前記基板にオー
   ステンパー処理を装した後、リン酸皮膜処理を施し、さ
   らにシール剤を塗布してなることを特徴とする金属ガス
   ケット。