JPH0565740B2 - - Google Patents

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
ンダヘツドとシリンダブロツクとの間に装着して
流体を密封するための金属ガスケツトに関するも
のである。

「従来の技術、発明が解決せんとする問題点」 一般に、エンジンのシリンダーヘツド部は極め
て高温となるため、このシリンダーーヘツドとシ
リンダブロツクとの間に装着するガスケツトに
は、強力な圧締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ツクとクランク
ケース間に装着するガスケツトに比較して遥かに
高い復元性が要求される。

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ツド部のガスケツトとして、
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ツトが知られている
が、金型によつてビードを成型する際にそのステ
ンレス基板がバネ性が高いために、スプリングバ
ツグを生じて所定ビード寸法が得られ難い欠点が
ある。

特にこのスプリングバツク量は、成形するガス
ケツトの形状やビードを形成する部位の巾寸法な
どによつ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、ビード成形
に手間がかかると共に、金型の損耗が激しい等の
問題があつた。

また、ステンレスは材料費が極めて高価で、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つて
バネ力が異なるため同一寸法のビード上であつて
各部位によつてビード面圧が異なるという問題が
あつた。

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ツトを取り外す
と、シール剤がエンジンヘツドやエンジンブロツ
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つた。

また従来、上記ステンレス基板や弾性（バネ
性）の高い鋼板にビードを形成した後、窒化処理
を行つてバネ性を更に高めるようにした金属ガス
ケツトも知られているが、上記のようにビード成
形時の寸法の確保に問題があると共に、窒化処理
によつ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つてクラツクを生じて、現
実に使用不能という問題があり、更に窒化処理で
は炉内にガスケツト基板を重ねて入れることがで
きないため、一回の処理数が制限されて処理費上
もコスト高になるなどの問題があつた。

「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0.4％以上の炭素鋼板からなる基板
のガスケツ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
属ガスケツトを提案するものである。

「作用」 材料コストが安価で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、これを炉内で大量に加熱処理できる
オーステンパー処理を施すことにより、ビードの
復元性が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
は得られないが、炭素鋼にオーステンパー処理し
た金属ガスケツトで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層との密
着性が飛躍的に向上する。

その結果、シリンダヘツドとシリンダブロツク
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が相手面に密着
しても、ガスケツト基板とゴム層の接着性が強力
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ツトは相手
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、金属ガスケツト１は炭素量が0.4％以上
の炭素鋼板を素材とし、中央部にガスケツト孔で
あるボア部２が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が、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、金属ガスケツト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が装され、
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ツト以上に増大されてお
り、これによつてビード３，４，５のバネ性を増
強し、エンジンのシリンダーヘツドとシリンダー
ブロツク間に装着して締付けたときの復元性が強
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
ガスケツト１の表面にはリン酸処理によつてリン
酸皮膜が形成され、その表面全体他はビード３，
４，５の表面にシール材としてのふつ素ゴム、
NBR（ニトリルゴム）等のコーテイング材６が塗
付されている。

比較実施例 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℃で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でふつ素ゴムのシール剤を
塗布した本発明の金属ガスケツトを作成した。

そして、この本発明の金属ガスケツトと、従来
のステンレス（0.2mm板厚のSUS301）で成形した
金属ガスケツトと、上記オーステンパー処理した
だけの金属ガスケツトを、それぞれ一対のアルミ
ニウムブロツク間に装着してM8のボルトにて2.5
Kgｆ／cm²で締付け、この状態で不凍液を50％混入
した冷却水を120℃に加熱してこれに200時間浸漬
した。

その後、ブロツク間から上記各金属ガスケツト
を取り外してその表面及びブロツク対接面におけ
るシール剤の剥離状態を調べた。

その結果、本発明の金属ガスケツトによる場合
には、金属ガスケツト及びブロツクのいずれもシ
ール剤が剥離又は転移した形跡が全く見られない
のに対して、オーステンパー処理しただけの金属
ガスケツトによる状態及び従来の単なるステンレ
ス製金属ガスケツトによる場合には、ガスケツト
表面にシール剤がかなり広範囲にわたつて剥離し
た形跡が見られ、またブロツク表面にはシール剤
が同等に転移した形跡が見られた。

次に、第３図は上記本発明の金属ガスケツトと
従来のステンレスの金属ガスケツトについて圧縮
試験を行つた結果の示したものである。

試験は、先ずそれぞれ同形の各金属ガスケツト
について荷重を徐々に増しながら各荷重毎にビー
ドの高さを計測し、最終的にビードが完全に潰れ
る（ビード高さ０）ときの圧縮荷重がどの程度で
あるかを調べ、その荷重で完全に潰れたビードが
荷重を解放したときにどの程度まで復元するかビ
ードの復元高さを測定した。

その結果、第３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40tonでそれぞれビードが完全に潰れ、
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３図の右図の棒グラフ（斜線部上方の空
白部の上端）に示すように、本発明品では当初高
さ0.152mmであつたボアビード３が0.107mmまで復
元し（ステンレス品では0.193mm→0.104mm）、ま
た当初高さ0.119mmであつた外周ビード４が0.087
mmまで復元し（ステンレス品では0.151mm→0.062
mm）、ステンレス品よりも潰れ易いにも拘らず、
潰れ難くいステンレス品を上回る高い回復力が得
られることが分つた。

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ツトに作用する圧縮荷重で
ある15ton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３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（ステンレス品では0.088mm）、また外周
ビード４は0.087mm（ステンレス品では0.051mm）
まで復元し、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が得ら
れることが分つた。

また、従来のステンレス品ではビードが潰れる
際に、ビードの頂点中央部が凹んでその両側がツ
ノ状に突起した二次ビードが形成され、これが相
手面に食込んで傷を付けるという欠陥が見られた
が、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
なかつた。

この結果からエンジンの締結ボルトの伸びやボ
ルト座面のヘ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ツドのガスケツトのみ
ならず、それよりも熱的に過酷な空冷エンジンの
シリンダヘツドのガスケツトとしてその耐久性に
全く不安がなく、使用に問題がないことが分つ
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ツトにリン酸処理に
よるリン酸皮膜が形成したので、シール剤である
ゴム層との密着性を飛躍的に向上することができ
る。

その結果、シリンダヘツドとシリンダブロツク
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が対手面に密着
しても、ガスケツト基板とゴム層の接着性が強力
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ことができる。

そして、オーステンパー処理した金属ガスケツ
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、炭素量が0.4％以上の炭素鋼板からなる
基板のガスケツト孔の周縁部にビードを形成して
なるので、成形加工性が極めてよく、ビード寸法
の確保が容易であると共に、金難の耐久寿命を長
くすることができ、またこの基板にオーステンパ
ー処理を装してなるので、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
炉内にガスケツトを多数重ねて入れることができ
るので、処理コストを大幅に低減することができ
る。

従つて、炭素鋼板の材料コストの安いこと、成
形用金難の持ちがよく金型コストの安いこと、並
びに一回当りのオーステンパー処理の個数が多く
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ツトよりも
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図は
この発明と従来のガスケツトの圧縮試験の比較結
果を示す線図である。 １……金属ガスケツト、２……ボア部、３……
ボアビード、４……外周ビード、５……ボルトビ
ード、６……コーテイング材。

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
   のガスケツ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ツト。