JPH0539868A - 金属製ガスケツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ビードと折返し部を有する第１弾
性金属板とビードを有する第２弾性金属板とを積層し、
対向取付面の不整をより良好に吸収し、締め付け完了後
の負荷変動を分担支持して追従性を向上させた金属製ガ
スケットを提供する。 【構成】 この金属製ガスケットは、シリンダボア孔２
に沿って折返し部５とビード４を形成した下ビード板１
と、ビード４の凸部側に、ビード１０の凸部が当接して
整合する上ビード板８とを積層する。ビード４の幅をビ
ード１０の幅よりも広くしてビード同士のずれを防止し
たり、シリンダボア孔２，９間におけるビード幅を狭く
してシリンダボア間隔の小さい内燃機関に対応させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、多気筒内燃機関にお
いて、シリンダヘッドとシリンダブロックとの対向取付
面間をシールするために使用される金属製ガスケットに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリンダヘッドとシリンダブロッ
クとの間のような内燃機関の構造部材の対向取付面間を
シールするために金属材料から製作した金属製ガスケッ
トが使用されている。金属製ガスケットは、シリンダボ
ア、水、油の通路に対応する貫通孔の周囲近傍にビード
を有しており、ボルト等によりシリンダヘッドとシリン
ダブロックとを締め付けて固定するときに、対向取付面
に対してビードが弾性的な環状接触部を形成して対向取
付面間をシールするものである。

【０００３】しかしながら、最近の内燃機関は、高出力
化と共に軽量化が求められ、その一環としてシリンダヘ
ッド及びシリンダブロック等を従来の比重の大きい鋼、
鋳物に代えて比重の小さいアルミニウム材料で製作する
傾向にある。アルミニウム材料は軽量である反面、剛性
が低いので内燃機関の運転時にシリンダブロックに対す
るシリンダヘッドの相対変位が大きくなる傾向にある。
そして、これら構造材料間の対向取付面を単板の金属製
ガスケットを介して締付け用ボルトによって締め付ける
時には、締付けボルト位置が金属製ガスケットの外周部
又は比較的に外周部に分散しているために、シリンダボ
ア孔に対してはその周囲に必ずしも均等に分布していな
いので、対向取付面が不整となり易い。その結果、シリ
ンダボア孔間の部分のような歪みの大きい個所の対向取
付面間に高温高圧の燃焼ガスが侵入して、対向取付面間
に介装されている金属製ガスケットのビード部を腐食、
汚損してシール効果を低下させる。

【０００４】更に、シリンダヘッドガスケットの場合に
は、内燃機関の燃焼サイクルの間にシリンダヘッドとシ
リンダブロックとの間隔が増減を繰り返し、金属製ガス
ケットにも繰り返し応力即ちメカニカルストレス及びサ
ーマルストレスが作用する。この負荷変動応力は、シリ
ンダブロックやシリンダヘッドの剛性の最も低い部位に
大きな値として発生し、その結果、ビードにへたりが生
じたり、亀裂が発生してシール性能を劣化させるという
不具合が生じる。

【０００５】かかる従来技術の諸問題に鑑み、本出願人
は、図１６，図１７に示す金属製ガスケットを開発して
先に特願平２−３０６２９５号として出願した。該金属
製ガスケット２０は、弾性金属板２１に形成したシリン
ダボア孔２２Ａ，２２Ｂの周縁から半径方向外側に隔置
して前記シリンダボア孔２２Ａ，２２Ｂに沿って形成し
たビード２４Ａ，２４Ｂと、前記シリンダボア孔２２
Ａ，２２Ｂの周囲において半径方向外側に折り返して形
成した折り返し部２５Ａ，２５Ｂとを有し、弾性金属板
２１の折り返し部２５Ａ，２５Ｂを予め設定した厚さに
成形し且つ熱処理した金属製ガスケット２０を提案して
いる。更に、金属製ガスケット２０は、ビード２４Ａ，
２４Ｂの半径方向外側で且つ該ビード２４Ａ，２４Ｂの
凸面側に厚さ調整のための金属板２６を積層し、折り返
し部２５Ａ，２５Ｂに金属板２７Ａ，２７Ｂを介在させ
ている。

【０００６】更に、本出願人は、図１８，図１９に示す
ように、金属製ガスケットを開発して先に特願平３−１
５６１８９号として出願した。該金属製ガスケット３０
は、、ビード３４Ａ，３４Ｂと、前記シリンダボア孔３
２Ａ，３２Ｂの周囲において半径方向外側に折り返して
形成した折返し部３５Ａ，３５Ｂとを有する弾性金属板
３１の強度調整のため、調整板３６をビード３４Ａ，３
４Ｂの凸側の面に積層すると共にビード３４Ａ，３４Ｂ
の半径方向外側領域に伸ばしている。また、金属製ガス
ケット３０は、折返し部３５Ａ，３５Ｂに軟質部材３７
Ａ，３７Ｂを介在させている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本出願
人が提案した上記の金属製ガスケットにおいても、次の
ような技術的な未解決の問題が残されている。即ち、上
記金属製ガスケット２０は、厚さ調節のためにビード２
４Ａ，２４Ｂの凸面側に金属板２６を積層していてもそ
の積層位置はビードの半径方向外側であって、ビードが
形成された位置を含むものではない。従って、上記金属
製ガスケット２０はビード形成位置では、基本的に一枚
の弾性金属板から形成され、金属製ガスケット２０を対
向取付面間に挟んで締め付けたときには、ビード位置で
の負荷応力が大きくなり、ビード部の全圧縮を生じた
り、耐久性に関して厳しい条件下に晒すことになる。

【０００８】また、上記金属製ガスケット３０は、弾性
金属板３１の強度調整のために調整板３６をビード３４
Ａ，３４Ｂとその半径方向外側領域に積層して伸ばして
いるが、調節板３６の積層側が前記ビード３４Ａ，３４
Ｂの凸側であり、また、積層範囲はビードとその半径方
向外側領域であって、ビード３４Ａ，３４Ｂの半径方向
内側にまで積層されているものではない。従って、上記
金属製ガスケット３０を対向取付面間に挟んで締め付け
たときには、折返し部３５Ａ，３５Ｂとビード以遠のシ
リンダボア孔３２Ａ，３２Ｂの半径方向外側領域との間
で必要な段差が得られるという効果が得られるが、その
反面、弾性金属板３１の板厚、ビード３４Ａ，３４Ｂの
高さ及び折返し部３５Ａ，３５Ｂの厚さだけではなく、
調整板３６の厚さをも考慮して前記段差を決定するとい
う板厚管理が大変面倒であり、折返し部３５Ａ，３５Ｂ
の形成のみで必要な段差を得なければならないのに加え
て、ビード位置での負荷応力を小さくしたり、ビード部
の全圧縮を回避して耐久性の点で十分とは言えない。

【０００９】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、シリンダボア孔周りにおいてビー
ド部と折返し部との二重のシール線を確保しつつ、ビー
ド部が２枚のはねが直列配置となる構成とすることによ
り、締め付け時に二つの構造部分の対向取付面に不整が
生じても前記ビードや折返し部が歪みに対応して変形し
て上記不整をより一層吸収し易くし、締め付け完了後の
使用時においても内燃機関の燃焼サイクルの繰り返しに
よる変動負荷を分担してシリンダヘッドの歪み量を抑制
するとともにシリンダヘッドの動きに対する追従性を向
上し、ビード部に対して全圧縮を防止してシール効果を
より一層高く維持し、そして高温高圧の燃焼ガスの侵入
による弾性金属板のビードの腐食、汚損を防止し、シリ
ンダヘッドの剛性の最も低い部位に発生する大きな変動
負荷応力によってもビードにへたりや亀裂が発生せず、
そして内燃機関の始動、運転及び停止に伴って金属製ガ
スケットに発生する変動負荷応力を軽減し、更に、弾性
金属板に別の弾性金属板を重ねるに際してビードの凸側
に重ねることによる複雑な板厚管理をなくし、必要な段
差は主として弾性金属板の折返し部の形成のみで得て、
ビード位置での負荷応力をさらに小さくして耐久性を向
上させる金属製ガスケットを提供することである。

【００１０】更に、この金属製ガスケットは、二枚の弾
性金属板を組み合わせたときに、両弾性金属板のビード
の位置が少しでもずれると、ビード部が異常に変形して
シール性能を低下させていたが、ビードのシリンダボア
孔半径方向幅を両者で変えることによりビード部のシー
ル性能を確保しようとするものである。また、この金属
製ガスケットは、シリンダボア孔の周囲位置に応じてビ
ードの形状を変更することで、シリンダボア孔間の領域
の広さに対応できるものである。更に、この金属製ガス
ケット、折返し部の構造をシリンダボア孔の周囲位置に
応じて変更することで、シリンダボア孔間の領域とそれ
以外の領域とで要求されるシール性能に応じることがで
きるものである。

【００１１】

【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に、次のように構
成されている。即ち、この発明は、複数個のシリンダボ
ア孔、該シリンダボア孔の周縁を半径方向外向きに折り
返した折返し部及び該折返し部の外側に沿って前記折返
し部側に突出する凸部で構成したビードを有する第１弾
性金属板と、該第１弾性金属板の前記シリンダボア孔に
整合するシリンダボア孔及び前記ビードの前記凸部に当
接する凸部で構成したビードを有する第２弾性金属板と
を積層したことを特徴とする金属製ガスケットに関す
る。

【００１２】また、この金属製ガスケットは、前記第１
弾性金属板の前記ビードの前記凸部の半径方向幅を前記
第２弾性金属板の前記ビードの前記凸部の半径方向幅よ
りも広く形成したものである。

【００１３】また、この金属製ガスケットは、前記第１
弾性金属板の前記ビードの半径方向幅を全周に渡って広
くし、前記第２弾性金属板の前記ビードの半径方向幅を
前記シリンダボア孔間の領域で狭くし且つ前記シリンダ
ボア孔間以外の領域で広くしたものである。

【００１４】また、この金属製ガスケットは、前記第１
弾性金属板の前記折返し部に軟質部材を介在させたもの
である。

【００１５】また、この金属製ガスケットは、前記第１
弾性金属板の前記折返し部を前記シリンダボア孔間の部
分で厚く且つ前記シリンダボア孔間以外の部分で薄く形
成したものである。

【００１６】或いは、この金属製ガスケットは、前記第
１弾性金属板及び前記第２弾性金属板には、前記シリン
ダボア孔間の領域で前記ビードが形成されておらず、且
つ前記シリンダボア孔間以外の領域で前記ビードが形成
されているものである。

【００１７】

【作用】この発明による金属製ガスケットは、以上のよ
うに構成されており、次のように作用する。即ち、この
金属製ガスケットは、シリンダボア孔の周縁から半径方
向外側に隔置して前記シリンダボア孔に沿って形成した
ビードと前記シリンダボア孔の周囲を前記ビードの凸側
で且つ前記ビードより内側に位置する折返し部とを備え
た第１弾性金属板と、該第１弾性金属板の前記ビードに
当接するビードとを備えた第２弾性金属板とを積層した
ので、締め付けて押圧状態にすると、前記前記第１弾性
金属板の前記ビードと前記第２弾性金属板の前記ビード
とは互いに前記凸部が同士が当接しているから、両弾性
金属板のビードのシリンダボア孔半径方向の内外裾の部
分の位置で対向取付面に対して二重の環状シール部を形
成する。また、前記折返し部の厚さが前記第１弾性金属
板の板厚の約２倍であるから、前記第２弾性金属板のシ
リンダボア孔周縁部と重なって、シリンダボア孔の周囲
において別の環状シール部を形成する。従って、シリン
ダボア孔間では、ビードが一本に接合している場合には
４本のシールラインが形成され、シリンダボア孔間以外
の領域では３本のシールラインが形成される。また、締
付け時に、二つの構造部分の対向取付面に不整が生じて
も前記ビードと前記第２弾性金属板や前記折返し部が歪
みに対応して変形し、当接面間の不揃いな間隙を吸収す
る。

【００１８】この金属製ガスケットは、第１弾性金属板
と第２弾性金属板との二枚の弾性金属板は重ねばねの特
性を示し、全体のばね定数の逆数が個々のばねのばね定
数の逆数の和となる直列に配置したばねの関係を有す
る。即ち、前記第１弾性金属板が先に圧縮されてその降
伏点まで変形し、薄いばねの降伏点以降の続く撓みでは
板厚の厚い前記第２弾性金属板がその高いばね定数で撓
むことになり、締め付け工程の時間経過に従った好まし
いばね特性を示す。

【００１９】そして、環状のシール部が増加しているか
ら上記対向取付面の不整の吸収との相乗作用によって内
燃機関の燃焼サイクルの繰り返しで発生する変動負荷が
分担して支持される。前記第１弾性金属板の前記ビード
に対しては、前記第２弾性金属板のビードが互いに凸部
同士を当接して、両弾性金属板の全面にわたって積層し
た二重構造となるから、一枚の弾性金属板の場合と比較
して応力的に楽になる。応力的に最も有利な条件は、同
じ板厚の弾性金属板を二枚重ねる場合である。また、前
記折返し部は金属製ガスケット本体に対して一体である
ので、締め付けて使用する時にずれ等の不具合は生じな
い。

【００２０】前記第１弾性金属板のビードと前記第２弾
性金属板のビードとは、前記第１弾性金属板のビードの
シリンダボア孔半径方向幅が前記第２弾性金属板のビー
ドのシリンダボア孔半径方向幅よりも広く形成してある
ので、両ビードが多少位置を変えても凸部同士の接触状
態が維持される。

【００２１】また、前記第１弾性金属板のビードのシリ
ンダボア孔半径方向幅を一様に広くする一方で、前記第
２弾性金属板のビードのシリンダボア孔半径方向幅を、
シリンダボア孔間の領域で狭くし、それ以外の領域で広
くすることで、シール性能が厳しく要求されるシリンダ
ボア孔間の領域でビード同士のずれを確実に回避でき、
シール性能の低下が防止されると共に、シリンダボア孔
間距離が小さい内燃機関であってもかかる領域で十分な
シール性能を安定して確保できる。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による金属
製ガスケットの実施例を説明する。図１はこの発明によ
る金属製ガスケットの一実施例を示す平面図である。図
２はシリンダボア孔間の領域における金属製ガスケット
の拡大図である。この金属製ガスケットは、単板の第１
弾性金属板と第２弾性金属板とから成り、例えば、六気
筒エンジンにおけるシリンダヘッドとシリンダブロック
（図示せず）との対向取付面をシールするために使用さ
れるものである。例えば、シリンダブロック側に位置す
る第１弾性金属板を下ビード板１とし、シリンダヘッド
側に位置する第２弾性金属板を上ビード板８として説明
するが、各弾性金属板は該配置に限定されるものではな
く、第１弾性金属板を上ード板とし、第２弾性金属板を
下ビード板とする反対配置にできるのは言うまでもな
い。

【００２３】下ビード板１は、例えば、硬さＨｖ２００
以下の材料を折返し加工及びビード加工を施して後、原
則的には熱処理するが、熱処理しないでそのまま使用し
てもよい。熱処理しない場合には、材料としてはＳＵＳ
３０４、アルミニウム合金、銅合金又は軟鋼板が用いら
れる。熱処理する場合には、析出硬化処理としてＳＵＳ
６３０やＳＵＳ６３１、窒化処理としてＳＵＳ３０４、
ＳＵＳ３０１或いはＳＫ材（ＳＫ１〜ＳＫ７）、焼き入
れ・焼き戻し処理としてＳＵＳ４２０Ｊ₂ やＳＵＳ４４
０Ａ、或いは固溶化熱処理としてチタン合金、アルミニ
ウム合金等の金属材料から形成されており、ビード加工
前の素材の硬さは、例えば、Ｈv ２００以下の素材であ
る。

【００２４】上ビード板８の金属材料を各熱処理した場
合の硬さの具体的な一例は次のとおりである。ＳＵＳ３
０４、ＳＵＳ３０１を窒化処理した場合、熱処理前がＨ
v ２００以下（但し、表面のみ）であるが、熱処理後が
ＳＵＳ３０４についてはＨｖ３５０〜４００、ＳＵＳ３
０１についてはＨｖ３５０〜５００であり、ＳＵＳ６３
１をビード加工の後、熱処理即ち析出硬化処理した場合
には熱処理前がＨv ２００以下であるが、熱処理後はＨ
v ３５０〜５００であった。これ以外にＳＫ材（ＳＫ１
〜ＳＫ７）の熱処理やＳＵＳ４２０Ｊ₂ の焼き入れ・焼
き戻し処理更に、チタン合金、アルミニウム合金（６Ａ
ｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−６Ｍｏ）を固溶化熱処理すること
もできる。

【００２５】この金属製ガスケットにおける下ビード板
１及び上ビード板８には、六つの気筒、即ち、シリンダ
ブロックに形成されたシリンダボアに対応してそれぞれ
六つの孔であるシリンダボア孔２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，・
・，２Ｆ，そして９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，・・，９Ｆが形成
されている（図１参照。これらのシリンダボア孔を総称
する時には符号２又は９を用いる）。シリンダボア孔２
Ａと９Ａとは同じ位置に同じ大きさで形成されており、
他のシリンダボア孔についても同様である。更に、下ビ
ード板１及び上ビード板８には、冷却水を通す水穴３、
オイルを通すオイル穴やオイル戻り穴、ノック孔、リベ
ット穴等が同じ位置でかつ同じ大きさにそれぞれ複数個
穿設されているが、これらについては、金属製ガスケッ
トの技術分野においてそれぞれ周知の技術であるので、
ここでは詳細な説明を省略する。

【００２６】図示の例では、シリンダボア孔の直径は８
５ｍｍであり、シリンダボア孔間の最小距離は６ｍｍ程
度である。下ビード板１はＳＵＳ６３１の材料からな
り、その厚さｔは０．１２ｍｍであるが、０．１ｍｍ〜
０．２０ｍｍの範囲内の値であれば好ましい。また、上
ビード板８はＳＵＳ６３１の材料からなり、その板厚ｔ
₃ は０．２５ｍｍの値であるが、０．２０ｍｍ〜０．３
５ｍｍの範囲内の値であれば好ましい。

【００２７】また、図示していないが、金属製ガスケッ
トの表裏両面、即ち下ビード板１の折返し部内部を除く
全ての面と上ビード板８の全面とに対して、耐熱性及び
耐油性を有するゴム（例えば、フッ素ゴム）、樹脂等の
非金属材料で、厚さが、例えば、１０μ〜５０μ程度
（好ましくは２５μ）のコーティングを施すことによっ
て、シリンダヘッド及びシリンダブロックに対して金属
対金属の接触状態を回避し、ガスケットとしての耐腐食
性や耐久性及び強度を確保することができる。また、金
属製ガスケットの機械加工面に凹凸が存在していても、
上記非金属材料が凹凸をカバーして充分なシール機能を
果たすことができる。

【００２８】図３は図１の線Ａ−Ａにおける断面図、及
び図４は図１の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。図３に
は、それぞれ隣接するシリンダボア孔２Ａ，２Ｂ及び９
Ａ，９Ｂの境界部分を、そのシリンダボア孔２Ａ，２Ｂ
及び９Ａ，９Ｂの中心を結ぶ線で切断した金属製ガスケ
ットの断面、即ち、シリンダボア孔２及び９間での断面
が示されているが、他の隣接するシリンダボア孔２及び
９の境界部分においても同様の断面構造をしているのは
勿論である。また、図４において、シリンダボア孔２Ａ
及び９Ａと金属製ガスケットの端部即ち縁部分とを結ぶ
線で切断した金属製ガスケットの断面が示されている
が、反対位置にあるシリンダボア孔２Ｂ及び９Ｂについ
ても縁部分との間で同様の断面構造を有し、また，これ
らに限らずシリンダボア孔２及び９間以外のシリンダボ
ア孔２及び９の回りでも同様の断面構造を有しているの
は勿論である。

【００２９】これらの図面から理解されるように、金属
製ガスケットの下ビード板１のシリンダボア孔２の近傍
周囲部分をシリンダボア孔２と同心に且つ環状に取り巻
く断面山形のビード４が形成されている（符号４は、ビ
ードに対する総称を示す）。図示の例では、隣接するシ
リンダボア孔２間の距離Ｌ₁ は、例えば、約６．０ｍｍ
である。シリンダボア孔２Ａの周囲のビード４と、隣接
するシリンダボア孔２Ｂの周囲のビード４とは、シリン
ダボア孔２Ａ，２Ｂの接近部分において重なっている。
即ち、ビード４はシリンダボア孔間の領域で会合して一
本のビードとなっている。しかしながら、隣接するビー
ド４同士を重ねることなく、わずかの間隙をおいて互い
に配置してもよい。ビード４の半径方向で見た幅Ｌ₂ は
約２．５ｍｍを有し、その中心領域である幅１．０ｍｍ
の領域Ｌ₃ は凸部頂部が実質的に平坦に形成されてい
る。ビード４の高さは０．２７ｍｍである。また、下ビ
ード板１に形成したシリンダボア孔２の周縁には、ビー
ド４の凸側で且つビード４の半径方向内側においてビー
ド４と重なることのないように折返し部５Ａ，５Ｂが形
成されている（以下、折返し部を称するときは符号５を
用いる）。折返し部５の幅Ｌ₄ は、例えば約１．２ｍｍ
である。なお、水穴３における金属製ガスケットの断面
構造は、穴３と同心状に周囲の部分が他の平面的な部分
から僅かに窪み状（或いは山形）になるように変形し、
締め付け時に、穴３の周囲においてシール性が得られる
ように構成できる。

【００３０】この発明による金属製ガスケットは、上記
構成において、特に、シリンダボア孔周りにおいてビー
ド部と折返し部との二重のシール線を確保しつつ、二重
の弾性金属板を直列配置になるばね特性を得るために、
又二つの構造部分の対向取付面に生じる不整をビードや
折返し部の歪みに対応した変形によって一層吸収し易く
し、更に金属板を弾性金属板に重ねることに伴う複雑な
板厚管理をなくすと共に、必要な段差を弾性金属板の折
返し部の形成のみで得て、ビード位置での負荷応力をさ
らに小さくして耐久性を向上するために、下ビード板１
のビード４の凸側となる面に、上ビード板８を下ビード
板１の平面全体にわたって重ねている。その際、上ビー
ド板８のビード１０の凸部を下ビード板１のビード４の
凸部同士が接触する向きに設けている。図示の好ましい
例では、上ビード板８の板厚は０．２５ｍｍであって下
ビード板１の板厚の約２倍ある。また、ビード１０の高
さはシリンダボア孔の周囲で一様にその板厚と同じ０．
２５ｍｍの程度の高さがある。更に、ビード１０の幅Ｌ
₅ は、シリンダボア孔間の領域で２．０ｍｍであるが、
それ以外の領域では次第に広くなって図４の位置では
２．５ｍｍ程度にまで達する。上ビード板８は下ビード
板１に対してビード４と１０の凸部が接触しているのみ
であって、それ以外の領域では隙間を持って積層されて
いる。更に、上ビード板８は下ビード板１と実質上同じ
広がりを持つ。

【００３１】金属製ガスケットは、シリンダヘッドとシ
リンダブロックとの間に介装されて、例えば、ボルト孔
３を通したボルトにより締め付けて押圧状態にすると、
下ビード板１のシリンダボア孔２の近傍周囲部分に設け
たビード４が、例えば、シリンダヘッドの接合面に対し
て接触して環状シール部を形成する。また、折返し部５
はシリンダヘッド側の対向取付面に対してビード４によ
る環状シール部の内側で環状シール部を形成する。シリ
ンダブロック側の対向取付面には、下ビード板１の特に
折返し部５に対応する上ビード板８の部位において，強
く接触する。折返し部５が存在している部位におけるシ
リンダヘッド及びシリンダブロックに対するシール圧力
は折返し部５による板厚が増大している分だけ高くな
る。金属製ガスケットの平面的に見て、二段構えとなっ
た同心状の環状シール部によって、シリンダボア孔２か
らの高温高圧の燃焼ガスが両対向取付面に漏れ出るのを
阻止することができる。

【００３２】また、シリンダヘッドとシリンダブロック
との締め付け時には、シリンダヘッドとシリンダブロッ
クとの対向取付面に不整が生じていても、金属製ガスケ
ットの高さ方向でみて、主として、ばね定数が小さい方
の弾性金属板である厚さの薄い下ビード板１が、撓みの
小さい初期の段階で変形対応して対向取付面間の不整に
適応する。このように、金属製ガスケットの平面的に見
た環状シール部の増加と金属製ガスケットの高さ方向的
に見た上記対向取付面の不整の吸収とにより、内燃機関
の爆発・膨張行程の燃焼サイクル時の繰り返しで発生す
るシリンダヘッドの歪み量が抑制される。折返し部５
も、ビード４に加えて対向取付面に当接するので、締付
け力がビード４と折返し部５とに分担して支持される。
完全締め付け時においては、合成ばね定数はばね定数の
大きなばね、即ち、上ビード板８のばね定数に近似する
ので、対向取付面間を堅く締め付けることができ、金属
製ガスケットを均一的に変形してビード４に発生する応
力が均質・軽減されて全圧縮が防止され、内燃機関の運
転時における負荷変動によって金属製ガスケットに上記
のような抑制された繰り返し応力が働いたとしてもビー
ド４に発生する負荷応力が軽減されるのでビードのヘタ
リや亀裂の発生を防止することができる。

【００３３】上ビード板８のビード１０の幅が、下ビー
ド板１のビード４の幅よりも狭くしてあるから、両弾性
金属板を組み合わせたときに、両弾性金属板のビードの
位置が多少ずれたとしても両ビード４，１０は互いに接
触状態を確保できるので、ビード部が異常に変形してシ
ール性能を低下させることがない。また、シリンダボア
孔間においては、両側に折返し部５Ａ，５Ｂが接近して
位置しているから比較的強力なシールを確保できるの
で、かかる領域における上ビード板のビードの幅が、シ
リンダボア孔間以外の領域におけるビードの幅よりも小
さくしてある。このように、シリンダボア孔半径方向幅
を変更することによりビード部のシール性能を内燃機関
に応じて確保しようとするものである。

【００３４】下ビード板１に形成された折返し部５の厚
さを調節するため、折返し部５に所定の圧縮力を付与し
て予め設定された厚さ２ｔ₁ （＝２ｔ−α）に成形す
る。そして、シリンダボア孔２間を除くシリンダボア孔
回りにおいては、αよりも大きな値であるβだけ板厚を
減少している２ｔ₂ （＝２ｔ−β）。即ち、シリンダヘ
ッドはシリンダブロックに比べて剛性が低く、多気筒エ
ンジンにおいては、隣接するシリンダボア孔２間の部分
が内燃機関の爆発行程及び膨張行程の燃焼サイクルにお
ける負荷変動により最も大きな歪みを生じ易いところで
ある。従って、この部分が金属製ガスケットによるシー
ル機能が最も低下し易いところであるので、折返し部５
の構造を、図３に示すようなシリンダボア孔２間に位置
する部分の厚さ２ｔ₁ が、図４に示すようなシリンダボ
ア孔２間以外の部分の厚さ２ｔ₂ （但し、α＜β）より
も厚い形状になるような構造としている。

【００３５】具体的には、図１４及び図１５に示されて
いるように、シリンダボア孔２間の領域ａにおいては、
シリンダボア孔２間での厚さ２ｔ₁ が最も厚く形成さ
れ、領域ａの両側に延びる領域ｂにおいては厚さが次第
に減少していき、更にその両側に延びる円弧部分の領域
ｃについては、厚さ２ｔ₂ が最も薄く形成されている。
なお、折返し部５を形成した下ビード板１は、熱処理し
て硬さを調節するが、この時、ビード形成前でＨｖ２０
０以下であるのを、熱処理後には下ビード板１の種類に
応じた硬度を有するように硬化する。

【００３６】図５及び図６はこの発明による金属製ガス
ケットの更に別の実施例の断面図である。この実施例の
金属製ガスケットは、折返し部５に軟質金属板７を介在
させた以外は図３及び図４に示した金属製ガスケットと
同一構成であるので重複する説明は省略する。この実施
例においては、折返し部５に厚さｔ₃（例えば、１００
〜２００μ）の軟質部材である軟質金属板７Ａ，７Ｂ
（以下、総称の時には符号７で示す）が挟まれている。
従って、折返し部５の厚さは、予圧縮後において（圧縮
量をα，β）、シリンダボア孔２間では２ｔ＋ｔ₃ −α
であり、シリンダボア孔２間以外のシリンダボア孔２回
りで２ｔ＋ｔ₃ −βである。βはαよりも大きい値を持
つので、シリンダボア孔２間の厚さは、シリンダボア孔
２間以外のシリンダボア孔２の回りの厚さより厚く構成
されることになる。

【００３７】軟質金属板７については種々の変形例が考
えられる。即ち、図１４及び図１５を参照して折返し部
５の厚さをシリンダボア孔２の周り位置に応じて変化さ
せてもよいことを説明したのと同じように、軟質金属板
７についてもシリンダボア孔２の周囲位置に応じて存在
自体や厚さを変更することができる。即ち、前記のよう
にシリンダボア孔２間の部分のみが厚く形成され且つシ
リンダボア孔２間以外の部分が薄く形成される以外に、
例えば、軟質金属板７は、折返し部５全周域にわたって
配置されてもよく、或いはシリンダボア孔２間の部分に
のみ配置することもできる。製作上は、折返し部５を形
成する工程において、折返し部５に軟質金属板７を挟み
込み、圧縮力を付与して予め設定された厚さに成形し、
最後に、折返し部５を形成した弾性金属板１と挟み込ん
だ軟質金属板７を熱処理して硬さを調整する。

【００３８】軟質金属板７は、シリンダボア孔２回りと
ビード４から半径方向外側の領域との厚さの差を調整す
るために設けられるものである。例えば、予圧縮によっ
てシリンダボア孔２回りにおいて折返し部５の厚さが大
きく減少する場合に、該軟質金属板７をビード４が凸側
の面に積層して、折返し部５に挟み込み、折返し部５と
ビード４以遠の半径方向外側の領域との段差を大きくす
る。

【００３９】図３〜図６に示した実施例においては、下
ビード板１のビード４のシリンダボア孔半径方向の幅を
上ビード板８のビード１０の幅よりも広くしたが、これ
に限らず、両ビード４，１０の幅を等しくしてもよい。

【００４０】図７及び図８は、それぞれこの発明による
金属製ガスケットの更に別の実施例を示す図１の線Ａ−
Ａ及びＢ−Ｂにおける断面図である。この実施例では、
下ビード板１１と上ビード板１８は、材料が同じであ
り、また板厚を同じにしている。下ビード板１１のビー
ド１４と上ビード板１８のビード１９の形状は同一であ
り、接合面に関して対称配置される。折返し部５Ａ，５
Ｂの形成以外は両ビード板の製造上異なるところはな
い。ビード板１１，１８の板厚ｔが同じであるため、締
め付け時には、両ビード板１１，１８に作用する応力は
均等に分担される。従って、応力的には最も緩やかな状
態の金属製ガスケットとなる。

【００４１】図９及び図１０は、それぞれ図７及び図８
に示した実施例に類似しているが、この発明による金属
製ガスケットの更に別の実施例を示す図１の線Ａ−Ａ及
びＢ−Ｂにおける断面図である。この実施例では、図７
及び図８に示した実施例と同様に、下ビード板１１と上
ビード板１８は、材料が同じであり、また板厚も同じで
ある。下ビード板１１のビード１４は上ビード板１８の
ビード１９に比べてシリンダボア孔半径方向幅が広く形
成されている。従って、下ビード板１１のばね定数はそ
の分小さくなっている。図３〜図６に示した実施例の場
合と同様に、両ビード板１１，１８を組み合わせたとき
に両弾性金属板のビード１４，１９の位置が多少ずれた
としても、ビード１４，１９が異常に変形せず、シール
性能を低下させることがない。

【００４２】更に、図１１及び図１２を参照して、この
金属製ガスケットの他の実施例を説明する。図１１はこ
の金属製ガスケットの他の実施例を示す平面図である。
図１２は図１１の線Ａ−Ａにおける一実施例を示す断面
図である。図１１からは、シリンダボア孔２、９の周り
に折返し部５は全周に設けられているが、ビード４、１
０はシリンダボア孔２、９間以外のシリンダボア孔２、
９の周りに形成されているが、シリンダボア孔２、９間
の領域に近づくと反転して隣接するシリンダボア孔２、
９の周りに繋がって、シリンダボア孔２、９間の領域に
はビードが形成されていないものである。この実施例
は、例えば、図３及び図４に示す金属製ガスケットと比
較して、シリンダボア孔２、９の周りにおける構造に変
更はないが、シリンダボア孔２、９間の領域における構
造が相違するものである。即ち、この実施例は、図３に
示したものと比較して、シリンダボア孔２、９間の領域
において下ビード板１と上ビード板８にビードを形成し
ないものである。従って、下ビード板１の折返し部５が
上ビード板の対向面に接触する。

【００４３】また、図１１及び図１３を参照して、この
金属製ガスケットの更に他の実施例を説明する。図１３
は、図１１の線Ａ−Ａにおける別の実施例を示す断面図
である。この実施例は、図５及び図６の実施例と比較し
て、シリンダボア孔２、９の周りにおける構造に変更は
ないが、シリンダボア孔２、９間の領域における構造が
相違するものである。即ち、図１３に示した実施例は、
図５に示したものと比較して、シリンダボア孔２、９間
の領域において下ビード板１と上ビード板８にビードを
形成しないものである。また、シリンダボア孔２、９の
周りの折返し部５に軟質金属部材７を介在させたもので
ある。

【００４４】この発明の各実施例は、六気筒内燃機関に
ついて示したけれども、この発明はこの形式の内燃機関
に限ることはなく、例えば、三気筒又は四気筒の内燃機
関の場合等に適用することができ、更に、この出願の特
許請求の範囲に記載された事項によって構成される技術
的思想の範囲内において種々の修正や変更が可能であ
る。下ビード板の板厚と上ビード板の板厚とは、図示の
例では下ビード板の板厚を薄く、上ビード板の板厚を厚
くしたが、これに限らず、板厚の関係を逆にしても、ま
た両ビード板の厚みを同じにしてもよい。両ビード板の
板厚を同じにすると応力的には最も有利になる。

【００４５】

【発明の効果】この発明による金属製ガスケットは、以
上のように構成されているので、次のような効果を有す
る。即ち、この金属製ガスケットは、複数個のシリンダ
ボア孔、該シリンダボア孔の周縁を半径方向外向きに折
り返した折返し部及び該折返し部の外側に沿って前記折
返し部側に突出する凸部で構成したビードを有する第１
弾性金属板と、該第１弾性金属板の前記シリンダボア孔
に整合するシリンダボア孔及び前記ビードの前記凸部に
当接する凸部で構成したビードを有する第２弾性金属板
とを積層したので、対向取付面を有する二つの構造部分
であるシリンダヘッドとシリンダブロックとの間で金属
製ガスケットを締め付けて押圧状態にすると、前記第１
弾性金属板と前記第２弾性金属板とはその押圧力によっ
て変形するが、前記各ビードは互いに凸部が同士が当接
しているから、両弾性金属板のビードのシリンダボア孔
半径方向の内外裾の部分の位置で対向取付面に対して二
重の環状シール部を形成する。また、前記折返し部の厚
さが弾性金属板の板厚の約２倍であるから、前記第２弾
性金属板のシリンダボア孔周縁部と重なって、シリンダ
ボア孔の周囲において別の環状シール部を形成する。

【００４６】従って、シリンダボア孔間の領域では、ビ
ードが一本に接合している場合には４本のシールライン
が形成され、強力なシール力が必要とされるシリンダボ
ア孔間において確実なシールを提供することができる。
また、シリンダボア孔間以外の領域では３本のシールラ
インが形成され、この領域においても確実なシールを確
保できる。また、前記折返し部は金属製ガスケット本体
に対して一体であるので、締め付けて使用する時にずれ
等の不具合は生じない。

【００４７】前記第１弾性金属板と前記第２弾性金属板
との二枚の弾性金属板は重ねばねの特性を示し、全体の
ばね定数の逆数が個々のばねのばね定数の逆数の和とな
る直列に配置したばねの関係を有する。一般に、ばね定
数はほぼ板厚の３乗に比例することから、金属板の厚さ
に十分な差がある場合は、理論上は全体のばね定数は薄
い方のばねのばね定数に近くなるが、初期の撓みで薄い
方のばね、即ち前記第１弾性金属板が先に圧縮されてそ
の降伏点まで変形し、薄いばねの降伏点以降の続く撓み
では板厚の厚い前記第２弾性金属板がその高いばね定数
で撓むことになり、締め付け工程の時間経過に従った好
ましいばね特性を示す。即ち、金属製ガスケットの締め
付け時に二つの構造部分の対向取付面に不整が生じても
前記ビードと前記第２弾性金属板や前記折返し部が上記
巧みな変形によって歪みに対応して変形し、当接面間の
不揃いな間隙を吸収する。そして、締め付け完了後の使
用時においては、主としてばね定数の大きな上ビード板
が変形するのに対応した大きな合成ばね定数のため、対
向取付面間への締め付けが大きく且つ確実になると共
に、ビード部の上記直列配置構造のためシリンダヘッド
の動きに対して追従性が向上する。

【００４８】また、この金属製ガスケットは、環状のシ
ール部が増加しているから各シール部の部分が内燃機関
の燃焼サイクルの繰り返しによる変動負荷を分担してシ
リンダヘッドの歪み量を抑制し、ビード部に対して全圧
縮を防止し、その結果シール効果の低下を阻止する。ま
た、弾性金属板が一枚の場合と比較して弾性金属板に生
じる応力を軽減して耐久性を向上する。従って、高温高
圧の燃焼ガスの侵入による弾性金属板のビードの腐食、
汚損を防止すると共に、シリンダヘッドの剛性の最も低
い部位に発生する大きな変動負荷応力によってもビード
にへたりや亀裂が発生せず、内燃機関の始動、運転及び
停止等の作動状態に伴って発生するシリンダヘッドの歪
み量が抑制され、それに基づく変動負荷応力を軽減する
ことができる。更に、金属板を弾性金属板に重ねるに際
して、両ビードを凸部同士が接触するように重ねること
によって、折返し部とビードと金属板の厚さや高さに起
因する複雑な板厚管理をなくすると共に、必要な段差は
弾性金属板の主として折返し部の形成のみで得て板厚管
理が簡単で、且つビード位置での負荷応力をさらに小さ
くして耐久性を向上することができる。

【００４９】金属製ガスケットにおいて、前記弾性金属
板のビードと前記別の弾性金属板のビードとは互いに凸
部同士を接触させているが、弾性金属板のビードのシリ
ンダボア孔半径方向幅が別の弾性金属板のビードのシリ
ンダボア孔半径方向幅よりも広く形成してあるので、二
枚の弾性金属板を組み合わせたときに、両弾性金属板の
ビードの位置が多少ずれたとしてもビード部が異常に変
形することがなく、シール性能を低下する可能性もな
い。従って、両ビードが多少位置を変えても凸部同士の
接触状態が維持される。

【００５０】また、前記弾性金属板のビードのシリンダ
ボア孔半径方向幅を一様に広くする一方で、前記別の弾
性金属板のビードのシリンダボア孔半径方向幅を、シリ
ンダボア孔間の領域で狭くし、それ以外の領域で広くす
ることで、シール性能が厳しく要求されるシリンダボア
孔間の領域で、ビード同士のずれを確実に回避すること
ができて、シール性能の低下が防止される。こうしたシ
リンダボア孔間の領域において充分なシール力が安定し
て得られるとの効果は、特にシリンダボア孔間距離が小
さい内燃機関の場合に有効である。

【００５１】更に、この金属製ガスケットが前記弾性金
属板の前記折返し部に軟質部材を挟んだ場合には、軟質
部材を挟まないものと比較して、ビードの変形量を大き
く取ることができる。従って、前記折返し部での厚みが
増加するので、金属ガスケットにおける面圧分布を適正
に補償したり、ビード部の面圧とのバランスをとること
ができる。

【００５２】また、前記折返し部は、成形後熱処理をし
て用いるので、加工は自在であり、折返し部のシリンダ
ボア孔半径方向の幅を適宜変更して加工することができ
る。例えば、隣接するシリンダボア孔間の領域に位置す
る部分の厚さをシリンダボア孔間以外の部分の厚さより
も厚くすることができる。シリンダヘッド側の湾曲によ
り隣合うシリンダボア同士の間において歪みが最も大き
く生じやすいため燃焼ガスが最も漏洩しやすいシリンダ
ボア孔間の部分において、金属製ガスケットの締め付け
時に大きい締め付け力が得られてシール性を向上し、ビ
ードの腐食、汚損を防止することができる。

【００５３】前記金属製ガスケットの外面に耐熱性及び
耐油性のゴム又は樹脂等の非金属材料を塗布した金属製
ガスケットにおいては、ガスケットとシリンダヘッド及
びシリンダブロックとの間での金属対金属の直接的な接
触が回避され、腐食性の燃焼ガスに対抗する対蝕性と耐
久性及び精度が確保されるので、金属表面の腐食や汚損
を防止すると共に、シリンダヘッドとシリンダブロック
の表面の凹凸（機械加工面）に対して充分なシール機能
を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による金属製ガスケットの一実施例を
示す平面図である。

【図２】図１の金属製ガスケットのシリンダボア孔間部
分を示す拡大平面図である。

【図３】図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。

【図４】図１の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。

【図５】この発明による金属ガスケットの別の実施例で
あり、図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。

【図６】図５の金属製ガスケットであり、図１の線Ｂ−
Ｂにおける断面図である。

【図７】この発明による金属ガスケットの更に別の実施
例であり、図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。

【図８】図７の金属製ガスケットであり、図１の線Ｂ−
Ｂにおける断面図である。

【図９】この発明による金属ガスケットの更に別の実施
例であり、図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。

【図１０】図９の金属製ガスケットであり、図１の線Ｂ
−Ｂにおける断面図である。

【図１１】この発明による金属ガスケットの更に別の実
施例を示す平面図である。

【図１２】図１１のこの発明による金属製ガスケットの
線Ａ−Ａにおける一実施例を示す断面図である。

【図１３】図１１のこの発明による金属製ガスケットの
線Ａ−Ａにおける別の実施例を示す断面図である。

【図１４】ビード板の折返し部の厚さをシリンダボア孔
の周囲位置に応じて変化させた説明図である。

【図１５】図１４と同じ説明図である。

【図１６】本出願人の先願に開示された金属製ガスケッ
トの部分断面図である。

【図１７】図１６の金属製ガスケットの別の部分の断面
図である。

【図１８】本出願人の別の先願に開示された金属製ガス
ケットの部分断面図である。

【図１９】図１８の金属製ガスケットの別の部分の断面
図である。

【符号の説明】

１ 下ビード板（第１弾性金属板） ２ 下ビード板のシリンダボア孔 ４ 下ビード板のビード ５ 下ビード板の折返し部 ７ 軟質金属板 ８ 上ビード板（第２弾性金属板） ９ 上ビード板のシリンダボア孔 １０ 上ビード板のビード １１ 下ビード板（第１弾性金属板） １４ 下ビード板のビード １８ 上ビード板（第２弾性金属板） １９ 上ビード板のビード

フロントページの続き (72)発明者 井上 國利 大阪府東大阪市加納248番地 日本ガスケ ツト株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個のシリンダボア孔、該シリンダボ
   ア孔の周縁を半径方向外向きに折り返した折返し部及び
   該折返し部の外側に沿って前記折返し部側に突出する凸
   部で構成したビードを有する第１弾性金属板と、該第１
   弾性金属板の前記シリンダボア孔に整合するシリンダボ
   ア孔及び前記ビードの前記凸部に当接する凸部で構成し
   たビードを有する第２弾性金属板とを積層したことを特
   徴とする金属製ガスケット。
2. 【請求項２】 前記第１弾性金属板の前記ビードの前記
   凸部の半径方向幅を前記第２弾性金属板の前記ビードの
   前記凸部の半径方向幅よりも広く形成したことを特徴と
   する請求項１に記載の金属製ガスケット。
3. 【請求項３】 前記第１弾性金属板の前記ビードの半径
   方向幅を全周に渡って広くし、前記第２弾性金属板の前
   記ビードの半径方向幅を前記シリンダボア孔間の領域で
   狭くし且つ前記シリンダボア孔間以外の領域で広くした
   ことを特徴とする請求項１に記載の金属製ガスケット。
4. 【請求項４】 前記第１弾性金属板の前記折返し部に軟
   質部材を介在させたことを特徴とする請求項１に記載の
   金属製ガスケット。
5. 【請求項５】 前記第１弾性金属板の前記折返し部を前
   記シリンダボア孔間の部分で厚く且つ前記シリンダボア
   孔間以外の部分で薄く形成したことを特徴とする請求項
   １に記載の金属製ガスケット。
6. 【請求項６】 前記第１弾性金属板及び前記第２弾性金
   属板には、前記シリンダボア孔間の領域で前記ビードが
   形成されておらず、且つ前記シリンダボア孔間以外の領
   域で前記ビードが形成されていることを特徴とする請求
   項１に記載の金属製ガスケット。