JPH0464777A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は金属ガスケットに関し、特に内燃機関のシリン
ダへラドガスケット、エキゾーストマニホールドガスケ
ット等として好適な金属ガスケットに係る。

［従来の技術ｊ 圧力流体に対し接合面からの漏洩を防止するため接合部
材間にガスケットが介装されることはよく知られている
。例えば、内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロッ
クとの間に介装されるシリンダへラドガスケットにおい
ては、燃焼ガス、冷却水及び潤滑油を同時にシールし得
ることが要求される。特に燃焼ガスに対しては、高温、
高圧というだけてなく温度及び圧力の変化が大きいため
シールが困難である。このため、種々のガスケットが提
案されているが、近時は金属製の板材から成るメタルガ
スケット、即ち金属ガスケットか注目されている。具体
的には、金属製の基板に燃焼ガス等の圧力流体が通過す
る複数の孔を穿設し、各々の孔の周囲の基板にビードを
形成して接合部材に対し高い面圧を確保し得るようにし
たものである。

そして、実開昭５９−１８８９５５号公報において、上
記金属ガスケットに対し、ビードが締付力によって塑性
変形しシール性が低下することを回避すべく、ビードの
凸設高さより薄い板から成る面圧調整板をビード以外の
部分に設けたものが提案されている。同様に、ビードの
孔側の板面に厚肉部を形成したものも提案されている。

この厚肉部に関しては、例えば実開昭６１−１４７４８
号公報にはメツキにより厚肉部を形成したものが開示さ
れ、実開平２−６８５５号公報には副板を接着もしくは
溶着して厚内部としたもの、あるいは特開昭６４−３５
０５７号公報には溶射によって形成したストッパ（厚肉
部に相当）に対し樹脂等の充填剤を含浸させシール機能
を確保するようにしたものが開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術における厚肉部としては、ビードが圧縮変
形してシール部材として機能し得るように調整すると共
に、自らシール部材として機能し得るようにシール性を
有する材質とすることが望ましく、組付性、厚さの管理
、コスト等を考慮すると金属環のシムリングを接合する
ように構成することが望ましい。上記従来技術において
も金属製のシムリングを接合することとしたものが開示
されているが、その接合手段は溶接あるいは接着といっ
た一般的なもので、スポット溶接といった接合手段も散
見され、シムリングと基板との間のシール性は考慮され
ていない。また、その接合部分も全周あるいは一部とい
うように必ずしもシムリング自体によるシール性に配慮
されているものではない。このように従来技術において
はシムリングと基板とが物理的に接合されておれば足り
、特段の接合手段を要することなく、接合部分は適宜設
定されるものとＵめらねる。

然し乍ら、シムリングの基板への接合部を微視的にみる
と、内燃機関のように高温、高圧の流体に晒される場合
には熱膨張差等によって生じ得る接合部分の空隙からの
漏洩も懸念される。特にシムリングの周囲に複数のボル
ト孔を穿設し、これらのボルト孔を介してボルトを挿通
し接合部材、例えばシリンダヘッド及びシリンダブロッ
クを締結するものにあっては、ボルト孔近傍は他の部分
に比し大きな軸力が加えられシムリングに大きな剪断力
が生ずる。これに対抗するためにはシムリングをその全
周に亘り基板に溶接することが適当であるが、ボルト孔
近傍で要求される接合力を確保するため溶接幅を広くし
過ぎると金属ガスケット全体に反りが生じ、取付時に金
属ガスケットのボルト孔とシリンダヘッド等の接合部材
のボルト孔とが合致しなくなり作業性が悪くなる。金属
ガスケットに反りが生じないようにするにはシムリング
の溶接幅は狭くする方がよいが、そうするとボルト孔近
傍の接合部の剥離が懸念される。

そこで、本発明は金属製の基板に金属環のシムリングを
接合して成る金属ガスケットにおいて、特にボルト孔近
傍での十分な接合力を確保しシムリングの金属板への接
合を確実なものとし、常に安定したシール性を確保する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は金属製の基板に圧
力流体が通過する孔を穿設すると共に、鎖孔の周縁部に
金属環のシムリングを接合して成り、該シムリングの周
囲に複数のボルト孔を穿設した金属ガスケットにおいて
、前記基板に対し前記シムリングを全周に亘り実質的に
連続して溶接し、且つ前ｇ己シムリングの前記ボルト孔
近傍部分の溶接幅を、その余の部分の溶接幅より犬とし
たものである。

前記金属ガスケットにおいて、前記シムリングの溶接幅
を大とする部分は、前記複数のボルト孔の内隣接するボ
ルト孔間に対する前記シムリングの中心角の略８分の１
乃至３分の１の角度範囲に相当する部分とすることが望
ましい。

また、前記金属ガスケットにおいて、前記基板に対し前
記シムリングを全周に亘り実質的に連続して溶接し、且
つ前記シムリングの前記ボルト孔近傍部分の溶接方向を
前記シムリングの円周方向に沿って変化させることとし
てもよい。

［作用］ 上記の構成になる金属ガスケットを、対峙する接合部材
間、例えばシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に
介装し、所定の締付力を以って両者を締結すると、シム
リングが接合部材間に挟持される。この場合において、
シムリングは全周に亘り実質的に連続して基板に溶接さ
れ、ボルト孔近傍部分の溶接幅がその余の部分の溶接幅
より犬とされているので、ボルト孔近傍での接合部の剥
離が防止され、安定したシール性が確保される。

また、溶接方向をシムリングの円周方向に沿フて変化す
るように構成した場合も同様にボルト孔近傍での接合部
の剥離が防止される。

［実施例］ 以下、本発明の金属ガスケットの一実施例を第１図乃至
第５図を参照して説明する。本実施例は多気筒内燃機関
のシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介装され
るシリンダへラドガスケットに適用した金属ガスケット
に係る。第１図はその底面を示すもので、紙面の表側が
シリンダブロック側を表している。

第１図において、金属ガスケット１は弾性金属板、例え
ばステンレス鋼板の基板１０を有し、この基板１０に燃
焼室孔１１等が穿設されると共に、ビード１５、傾斜部
１６乃至１８が形成されている。基板１０には複数の冷
却水孔１２及び潤滑油孔１３が穿設されており、燃焼室
孔１１の周囲に略均等な間隔で複数のボルト孔１４が穿
設されている。

燃焼室孔１１回りには第２図乃至第４図に明らかなよう
にビード１５が形成されており、本実施例においてはそ
の凸部１５ａがシリンダブロック側で凹部１５ｂがシリ
ンダヘッド側となるように配置される。第１図に示すよ
うに、隣接する燃焼室孔１１．１１回りに形成されるビ
ード１５゜１５は集合部１５ｃを介して相互に連結され
ており、集合部１５ｃの幅は集合するビード１５゜１５
の各々の幅より小とされ中央に至るにしたがい漸減する
ように設定されている。また、第１図中のｖ−Ｖ線断面
を示す第５図に明らかなように、基板１０のボルト孔１
４回りには隣接部と角度αをなす傾斜部１６が形成され
、ボルト孔１４及び潤滑油孔１３を囲繞するように第１
図に示す傾斜部１８が形成され、更に基板１０の外縁に
は全ての孔を囲繞するように隣接部と角度βをなす傾斜
部１７が形成されている。尚、これら傾斜部１６乃至１
８はビード１５の一方側の傾斜部分に相当することから
ハーフビードと称せられる。

ビード１５から燃焼室孔１１に至るまでの基板１０には
平坦面の開口端部１０ａが形成されており、ビード１５
の凸部１５ａ側に環状の金属板、例えばステンレス鋼板
のスペーサ、所謂シムリング２０が固着されている。即
ち、第２図乃至第４図に示すように、ビード１５の凸部
１５ａの高さＴｂより小の厚さＴｓのシムリング２０は
レーザ溶接機により全周に亘り連続して基板１０に溶接
されている。従って、環状のシムリング２０の全周に実
質的に連続した溶接線２１（第１図では省略）が形成さ
れている。尚、シムリング２０の外縁とビード１５の凸
部１５ａの裾縁との間の間隙は、第４図に示す集合部１
５ｃにおける間隙Ｓｎが最ノ」１で、その余の部分の間
隙Ｓｂは第３図に示すように間［Ｓｎに比し犬となって
いる。

レーザ溶接機は周知のようにフォーカスヘッドから照射
するレーザ光線によって金属を溶着するもので、本実施
例ではパルス制御を採用している。而して、被溶接物と
フォーカスヘッドとを相対的に＄３！ＩＪさせることに
より実質的に連続した溶接が可能である。例えば燃焼室
孔１１に対応する開口を有するテーブル（図示せず）に
基板１ｏを載置し、その開口端部１０ａにシムリング２
ｏを配置し、押え台（図示せず）によって固定した後、
フォーカスヘット（図示せず）に対しテーブルを移動し
なからレーザ光線を照射すれば、シムリング２０が全周
に亘り実質的に連続して開口端部１０ａに溶接される。

上記シムリング２０に対するレーザ溶接に関し、その溶
接幅は第６図に示すようにボルト孔１４近傍の溶接幅ｗ
ｂがその余の部分の溶接幅Ｗｎに比し犬とされている。

即ち、シムリング２０の中心とボルト孔１４の中心を結
ぶ径を中心に、所定の中心角γの範囲の溶接幅ｗｂが例
えば０．３乃至０．３５ｍｍとされ、それ以外の部分の
溶接幅Ｗｎが例えば０．１５乃至０．２５ｍｍとされて
おり、前者が後者の１．４倍乃至２．３倍に設定されて
いる。従って、ボルト孔１４近傍の溶接強度はそれ以外
の部分に比し約２倍となフている。尚、中心角γは２３
°乃至６０°とされ、例えば４５°前後に設定される。

本実施例においては溶接線２１はシムリング２０の幅方
向略中央部に形成されているが、これをシムリング２０
の外縁に接するように形成してもよく、あるいは内縁に
接するように形成してもよい。尚、後者の場合の溶接作
業に関し、シムリング２０とビード１５との間隙は集合
部１５ｃ以外の部分で間Ｈｓｂとして十分な距離が確保
されており、集合部１５ｃ以外の部分を押え台（図示せ
ず）によって固定することができるので、上述のレーザ
溶接作動に支障が生ずることはない。

上記の構成になる金属ガスケット１は、シムリング２０
の溶接幅がボルト孔１４近傍のみ大となるように設定さ
れており金属ガスケット１に生じ得る反りは最小限に抑
えられているので、取付作業に支障が生ずることはない
。そして、金属ガスケット１に締結力が加えられると、
先ず第３図に示すビード１５の凸部１５ａがシリンダブ
ロックの接合面に当接し、ビード１５の高さＴｂはシム
リング２０の厚さＴｓより大であるためビード１５が変
形する。そして、シムリング２０及び開口端部１０ａが
シリンダブロック及びシリンダヘッド間に緊締されると
、ビート１５の変形はそれ以上進むことなくその弾性復
元力を以りて両者と密着することとなる。しかもシムリ
ング２０はレーザ溶接により実質的に連続して基板１０
に接合されているので、安定したシール性が確保される
。そして、ボルト孔１４近傍は他の部分に比し大きな軸
力が加えられシムリング２０に生ずる剪断力は他の部分
に比し大ぎいが、シムリング２゜は第６図の角度γの範
囲の溶接幅ｗｂが他の部分の溶接幅Ｗｎに比し大きくな
るように連続した溶接処理が行なわれているため、接合
部の剥離が阻止される。

また、第７図に示すようにシムリング２０のボルト孔１
４近傍部分の溶接方向をシムリング２０の円周方向に沿
って変化させるようにしてもよい、第７図では角度γの
範囲で溶接方向が緩かな波状に変化する形状の溶接線２
１としているが、例えば所定角度を以って屈曲して変化
する形状としてもよい。このように溶接方向をシムリン
グ２０の円周方向で変化させるようにすれば、連続した
溶接作業の中で軌跡の変更をするのみで前述の実施例と
同様の効果が得られる。

尚、上述の実施例においては金属ガスケット１はビード
１５の凸部１５ａがシリンダブロック側となるように配
置したが、これを表裏逆にして凸部１５ａがシリンダヘ
ッド側となるように配置することとしてもよい。また、
上記と同様の構成になる金属ガスケットをエキゾースト
マニホールドガスケットに適用することも可能である。

［発明の効果］ 本発明は上述のように構成されているので、以下に記載
する効果を奏する。

即ち、本発明の金属ガスケットにおいては、シムリング
が全周に亘り実質的に連続して基板に溶接されており、
且つシムリングはボルト孔近傍部分の溶接幅がその余の
部分の溶接幅より犬とされ適切な溶接幅に設定されてい
るので、シムリングの剥離を惹起することなく安定した
シール性を確保することかできる。しかも、常時におい
て金属ガスケットの反りが最小限に抑えられるので、金
属ガスケットを接合部材に容易に取り付けることができ
、良好な作業性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る金属ガスケットの一部
の底面図、第２図は同、金属ガスケットの一部断面斜視
図、第３図は第１図中ＩＩＩ　−ＩＩＩ線断面図、第４
図はＮ１図中ＩＶ−ｒＶ線断面図、第５図は第１図中Ｖ
−Ｖ線断面図、第６図は本発明の一実施例の金属ガスケ
ットのボルト孔近傍の拡大平面図、第７図は他の実施例
の金属ガスケットのボルト孔近傍の拡大平面図である。 １・・・金属ガスケット、　　１０川基板。 １０ａ・・・開口端部、　　１１・・・燃焼室孔。 １２・・・冷却水孔、　　　　１３川潤滑油孔。 １４・・・ボルト孔、　　　　１５・・・ビード。 ２０・・・シムリング。 １・・・溶接線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属製の基板に圧力流体が通過する孔を穿設する
   と共に、該孔の周縁部に金属環のシムリングを接合して
   成り、該シムリングの周囲に複数のボルト孔を穿設した
   金属ガスケットにおいて、前記基板に対し前記シムリン
   グを全周に亘り実質的に連続して溶接し、且つ前記シム
   リングの前記ボルト孔近傍部分の溶接幅を、その余の部
   分の溶接幅より大としたことを特徴とする金属ガスケッ
   ト。