JPH06109136A - 金属ガスケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は腐食雰囲気中での使用に適した金属
ガスケットに関し、オーステナイト系ステンレス鋼板
に、耐応力腐食割れ性に優れる金属を接合して、応力腐
食割れの発生を防止することを目的とする。 【構成】 強度に優れるオーステナイト系ステンレス鋼
板１を基板とし、その両面に耐食性及び柔軟性に優れる
フェライト系ステンレス鋼板２を接合して金属ガスケッ
ト１０用のクラッド板を構成する。シリンダ１１ａに対
応する部位にシリンダ穴を設ける。シリンダ穴１０ａの
周囲を囲むように、シリンダブロック１１とシリンダヘ
ッド１２の間をシールするためのビード部１０ａを設け
る。ビード部１０ａ近傍においてオーステナイト系ステ
ンレス鋼板１が腐食雰囲気中にさらされることがなく応
力腐食割れが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属ガスケットに係り、
特に腐食雰囲気中での使用に適した金属ガスケットに関
する。

【０００２】

【従来の技術】腐食雰囲気中で使用されるガスケットと
しては、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッド
との間のシールに用いられるものが知られている。内燃
機関のシリンダブロックとシリンダヘッドとの間は、内
燃機関の燃焼室における爆発力が直接かかる部位であ
る。従って、このような部位に使用されるガスケットに
は優れた強度が要求される。

【０００３】また、シリンダブロックとシリンダヘッド
の間の密閉が完全でない場合には、燃焼室内での爆発を
機械的なエネルギに変換する効率が著しく悪化するばか
りでなく、オイル漏れ等の異常を引き起こす場合があ
る。従って、このようなガスケットには、優れた強度に
加えて良好なシール性が要求される。

【０００４】このような要求に応えるため、従来より内
燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッドとの間のシ
ールには、金属製のガスケットが用いられている。そし
て、優れた強度と良好なシール性を両立させる金属ガス
ケットとしては、ステンレス鋼板の表面に銅、若しくは
アルミニウムをクラッド法で圧着した物が知られている
（特開昭６２−８８８７７号公報）。

【０００５】この金属ガスケットはステンレス鋼板を基
板とするため、ガスケットとして優れた強度を有してい
る。すなわち、シリンダブロックとシリンダヘッドとを
燃焼室内の爆発に耐え得るように十分に圧接させても、
その圧力のために必要以上に変形したり、爆発による燃
焼圧により変形する事がない。

【０００６】また、上記のガスケットの表面には、軟質
金属である銅、若しくはアルミニウムが圧着されてい
る。このため、上記公報記載のガスケットによれば、ガ
スケット表面がシリンダブロック表面及びシリンダヘッ
ド表面の微細な凹凸形状に適応して良好なシール性が得
られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、内燃機関のシ
リンダブロックとシリンダヘッドとのシールに用いられ
るガスケットは、当然に高温・高圧の排気ガス、すなわ
ち強い腐食雰囲気中にさらされることになる。このた
め、上記従来の金属ガスケットの構成では、基板である
ステンレス鋼板を覆っている銅やアルミニウムが、排気
ガスの作用で腐食すると共に燃焼圧により摩耗してしま
う。つまり、上記従来の金属ガスケットの腐食雰囲気中
にさらされる部分では、内燃機関が運転されるに従って
基板であるステンレス鋼板が露出してくることになる。

【０００８】ところで、このような金属ガスケットに使
用するステンレス鋼板としては、上記したように優れた
強度を有することが要求され、従来より、一般にオース
テナイト系ステンレス鋼板が使用されている。しかし、
オーステナイト系ステンレス鋼板は、強度に優れる反面
柔軟性に欠けるという欠点を有している。このため、そ
れ自身が腐食雰囲気中に露出された状態で強い引っ張り
応力が加えられると、割れを生じてしまう場合がある。

【０００９】従って、上記従来の金属ガスケットにおい
ては、内燃機関がより高性能化した場合、強い腐食雰囲
気中にさらされ、かつ強い引っ張り応力が加えられるこ
とから割れが発生し、内燃機関のシール性が損なわれる
ことが懸念される。

【００１０】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、オーステナイト系ステンレス鋼板に、耐応力腐
食割れ性に優れる金属を接合して、応力腐食割れの発生
を防止した金属ガスケットを提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、オーステ
ナイト系ステンレス鋼を基板とする金属ガスケットであ
って、使用の際に腐食雰囲気中にさらされ、かつ引っ張
り応力を受ける部位に、フェライト系ステンレス鋼板を
接合した金属ガスケットにより解決される。

【００１２】

【作用】上記構成の金属ガスケットにおいて、前記オー
ステナイト系ステンレス鋼板は、前記金属ガスケットの
基本的な強度を確保する。ところで、前記フェライト系
ステンレス鋼板は、柔軟性に優れるステンレス鋼板で、
耐応力腐食割れ性に優れていると共に、耐熱・耐摩耗性
に優れている。

【００１３】このため、前記フェライト系ステンレス鋼
板が排気ガス等の作用で摩耗することはなく、前記オー
ステナイト系ステンレス鋼板の応力腐食割れを生じやす
い部位が、腐食雰囲気中に直接さらされことがない。従
って、前記オーステナイト系ステンレス鋼板が応力腐食
割れを起こすことはなく、前記金属ガスケットは、高い
強度と共に、高い耐久性をも有することになる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明に係る金属ガスケットの一実
施例を内燃機関に組み付けた状態の側面断面図を示す。
また、図２は、本実施例の金属ガスケットの製造過程を
示し、それぞれ図２（Ａ）はプレス加工前の状態を、図
２（Ｂ）はプレス加工後の状態の側面図を示している。

【００１５】以下、図１及び図２に沿って本実施例の金
属ガスケットの構成、及び効果について説明する。尚、
図１及び図２において、同一の構成部分については、同
一の符号を付してその説明を省略する。

【００１６】図１及び図２において、符号１は本実施例
の金属ガスケット１０の基板を構成するオーステナイト
系ステンレス鋼板を示す。オーステナイト系ステンレス
鋼板１は、高強度のステンレス鋼板として知られてお
り、従来より内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘ
ッドとのシールを行うガスケット材として広く用いられ
ている素材である。尚、本実施例の金属ガスケットにお
いては、厚さｔ＝０．２〜０．３mm程度のＳＵＳ３０１
またはＳＵＳ６３１を使用している。

【００１７】また、図１及び図２において、符号２及び
３はフェライト系ステンレス鋼板を示す。上記のオース
テナイト系ステンレス鋼板１が、高強度で知られている
のに対して、フェライト系ステンレス鋼板２，３は、柔
軟性に優れたステンレス鋼板として知られている。

【００１８】本実施例の金属ガスケット１０において
は、フェライト系ステンレス鋼板として厚さｔ＝０．０
５〜０．１程度のＳＵＳ４０９またはＳＵＳ４３０を使
用している。尚、これらのフェライト系ステンレス鋼板
２，３は、図２（Ａ）に示すように、上記のオーステナ
イト系ステンレス鋼板１の両面に、圧延により金属接合
され、クラッド鋼４を構成している。

【００１９】図１において符号１１は、内燃機関のシリ
ンダブロックを示す。シリンダブロック１１は、ピスト
ン（図示せず）が摺動することのできるシリンダ１１ａ
を所定数備えている。また、符号１２はシリンダヘッド
を示し、シリンダブロック１１に設けられているシリン
ダ１１ａに対応する位置に燃焼室を形成する空間１２ａ
を有している。

【００２０】金属ガスケット１０は、これらシリンダブ
ロック１１とシリンダヘッド１２とを組み付けた際に、
それらの間に挟まれてシリンダ１１ａ及び空間１２ａを
外部空間と遮断するためのシール部材である。このため
金属ガスケット１０には、ピストンの摺動を妨げないよ
うに、各シリンダ１１ａに対応したシリンダ穴１０ａが
設けられている。

【００２１】また、これらのシリンダ穴１０ａの周囲に
は、各シリンダ穴１０ａを取り囲み、金属ガスケット１
０の厚さ方向に凸となるビード部１０ｂが設けられてい
る。このビード部１０ｂは、図１に示すように、シリン
ダヘッド１２と線接触して、各シリンダ１１ａに対する
シール性を向上させる働きを有している。

【００２２】このように、クラッド鋼４を金属ガスケッ
ト１０とするためには、クラッド鋼４にシリンダ穴１０
ａや、ビード部１０ｂを設ける必要がある。そこで、本
実施例の金属ガスケット１０は、図２（Ａ）に示すクラ
ッド鋼４をプレス加工することにより、図２（Ｂ）に示
すようにシリンダ穴１０ａ、ビード部１０ｂを設けてい
る。

【００２３】図３は、シリンダブロック１１とシリンダ
ヘッド１２との間に配置された金属ガスケットが受ける
力を説明するための図を示す。尚、同図において図１と
同一の構成部分には、同一の符号を付してその説明を省
略する。

【００２４】図３において符号２０は、この説明に用い
る金属ガスケットを示す。この金属ガスケット２０は、
説明の便宜上オーステナイト系ステンレス鋼板１単体で
構成されるものとする。また、符号２０ａは、この金属
ガスケット２０に設けられたビード部を示す。

【００２５】図３に示すように、金属ガスケット２０で
シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２との間のシ
ール性を十分に確保しようとすると、シリンダヘッド１
２に線接触しているビード部２０ｂを、強い力でシリン
ダブロック１１方向に押圧する必要がある。

【００２６】従って、ビード部２０ｂに形成された屈曲
部は、シリンダブロック１１の押圧力により平たく潰さ
れるように変形する。つまり、押圧されることによりビ
ード２０ｂの屈曲部における頂角は広がることになる。
このため、ビード部２０ｂのシリンダブロック１１側及
びシリンダヘッド１２側には、図３に矢線で示すよう
に、屈曲部の頂点を中心とする引っ張り応力が働くこと
になる。

【００２７】ところで、内燃機関においては、シリンダ
１１ａ及び空間１２ａ中で燃料の燃焼が行われる。この
ため、シリンダ１１ａ及び空間１２ａ中は、高温・高圧
の排気ガス雰囲気となる。

【００２８】従って、金属ガスケット２０のビード部２
０ｂ近傍は、その両面において高温・高圧の排気ガスか
らなる強い腐食性ガス中にさらされることになる。つま
り、ビード部２０ｂの屈曲部は、強い腐食性ガスにさら
されながら強い引っ張り応力を受けることになる。

【００２９】このため、図３に示す金属ガスケット２０
のように、柔軟性に欠けるオーステナイト系ステンレス
鋼板１がむき出しになっていると、オーステナイト系ス
テンレス鋼板１の有する優れた耐食性にもかかわらず、
ビード部２０ｂには応力腐食割れと呼ばれる割れが生じ
る場合がある。そして、上記の屈曲部頂点にこの応力腐
食割れが発生した場合は、ガスケット２０のシール性が
著しく劣化し、内燃機関の燃費悪化等の異常を引き起こ
す原因となる。

【００３０】これに反して、上記図１に示したように、
本実施例の金属ガスケット１０においては、オーステナ
イト系ステンレス鋼板１の両面がフェライト系ステンレ
ス鋼板２で覆われている。このため、フェライト系ステ
ンレス鋼板２に、腐食や摩耗または割れ等の異常が発生
しない限り、ビード部１０ｂ近傍においてオーステナイ
ト系ステンレス鋼板１が腐食雰囲気中にさらされること
はない。

【００３１】フェライト系ステンレス鋼板２は、柔軟性
に優れたステンレス鋼板であるとして知られており、引
っ張り応力に対して割れ等を生じ難い性質を有してい
る。このため耐食性自体はオーステナイト系ステンレス
鋼板１と同等であるものの、同等の歪みに対する耐久性
についてはオーステナイト系ステンレス鋼板１に比べて
優れている。

【００３２】また、本実施例の構成によれば、金属ガス
ケット１０の基板であるオーステナイト系ステンレス鋼
板１が十分な強度を有しているため、フェライト系ステ
ンレス鋼板２に生ずる歪みは、その柔軟性にかかわら
ず、オーステナイト系ステンレス鋼板１単体で金属ガス
ケットを構成した場合と同等である。

【００３３】このため、本実施例の金属ガスケット１０
におけるフェライト系ステンレス鋼板２は、従来の金属
ガスケットにおいて基板であるステンレス鋼板を覆って
いた銅やアルミニウムと異なり、経時的に割れや摩耗を
生ずることがない。従って、本実施例の金属ガスケット
１０によれば、従来の金属ガスケットに比べて画期的に
その耐用期間が向上する。尚、耐摩耗性を表す高度で比
較した場合、アルミニウム系合金が４０〜１００Hv、銅
系合金が６０Hvであるのに対して、フェライト系ステン
レスは１８０Hvである。

【００３４】図４は、本実施例の金属ガスケット１０
と、銅またはアルミニウムでオーステナイト系ステンレ
ス鋼板を覆っている従来の金属ガスケットとの応力腐食
割れに対する信頼性試験の結果を示している。この応力
腐食割れ試験は、金属ガスケット１０，２０に所定の引
っ張り応力を加えながら沸騰４５％塩化マグネシウム
（MgCl₂ ）雰囲気中に放置し、１０００min を上限とし
て破断が生ずるまでの時間を測定することにより行っ
た。

【００３５】図４に示すように、従来の金属ガスケット
２０では、１００min が経過する前に破断が生じていた
のに対して、本実施例の金属ガスケット１０では、１０
００min が経過してもまだ破断が生じていない。このこ
とから、本実施例の金属ガスケットは、従来の金属ガス
ケットに比べて画期的に優れた耐応力腐食割れ性を有し
ていることが判る。

【００３６】尚、上記の実施例においては、金属ガスケ
ットの構成として、オーステナイト系ステンレス鋼板１
の両面にフェライト系ステンレス鋼板２，３が金属接合
されている構成に限定しているがこれに限るものではな
く、金属ガスケットの、腐食雰囲気にさらされ、かつ強
い引っ張り応力が働く部位の表面にフェライト系ステン
レス鋼が存在する構成であればよい。

【００３７】例えば、図５に示すように、ビード部１０
ｂの屈曲部に引っ張り応力が働く面だけにフェライト系
ステンレス鋼板２を配置してもよい。また、オーステナ
イト系ステンレス鋼板１とフェライト系ステンレス鋼板
２との接合方法も、上記実施例において示した圧延によ
る方法に限らず、接着により行ってもよい。

【００３８】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、金属ガス
ケットの基板であるオーステナイト系ステンレス鋼板の
うち、使用の際に腐食雰囲気中にさらされ、かつ引っ張
り応力を受ける部位が、耐応力腐食割れ性に優れるフェ
ライト系ステンレス鋼板に覆われている。

【００３９】このため、従来の金属ガスケットでは、使
用されるに従って銅やアルミニウムが摩耗して、基板で
あるステンレス鋼板の引っ張り応力を受ける部位が、腐
食雰囲気中に露出されていたのに対して、本発明に係る
金属ガスケットでは、基板であるオーステナイト系ステ
ンレス鋼板の引っ張り応力を受ける部位が、腐食雰囲気
中にさらされることがない。

【００４０】従って、本発明によれば、従来の金属ガス
ケットに比べて腐食雰囲気中における耐久性が画期的に
向上し、高温・高圧の腐食雰囲気のシールを長期的に安
定して行うことができるという特長を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金属ガスケットの一実施例を内燃
機関のシールに用いた場合の構成を表す側面断面図であ
る。

【図２】本発明に係る金属ガスケットの一実施例の製造
工程を説明するための側面断面図である。

【図３】金属ガスケットを内燃機関のシールに用いた場
合に、金属ガスケットが受ける力を表す側面断面図であ
る。

【図４】本発明に係る金属ガスケットの一実施例の効果
を表す図である。

【図５】本発明に係る金属ガスケットの他の実施例の構
成を表す側面図である。

【符号の説明】

１ オーステナイト系ステンレス鋼板 ２，３ フェライト系ステンレス鋼板 ４ クラッド鋼 １０ 金属鋼板 １０ａ シリンダ穴 １０ｂ ビード部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】オーステナイト系ステンレス鋼を基板とす
   る金属ガスケットであって、 使用の際に引っ張り応力を受け、かつ腐食雰囲気中にさ
   らされる部位に、フェライト系ステンレス鋼板を接合し
   たことを特徴とする金属ガスケット。