JPH06337067A - 金属ガスケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属製の基板に金属環を溶接する金属ガスケ
ットにおいて、金属環の排気弁近傍に配置される部分に
対しても適切に溶接し、金属環の変形を防止する。 【構成】 燃焼室に対向する位置に燃焼室孔（２１）を
穿設した金属製の基板（２０）に対し、燃焼室孔（２
１）の周縁部に金属環（４０）を全周に亘り実質的に連
続して溶接する。このとき、排気弁近傍に位置する金属
環（４０）の所定範囲（θａ）に亘り、金属環（４０）
の溶接部（４１）を中心として金属環（４０）の内周側
の面積と外周側の面積が略等しくなるように溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の金属ガスケッ
トに関し、特に燃焼室孔の周縁部に金属環を溶接する金
属ガスケットに係る。

【０００２】

【従来の技術】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、自動車用エンジンのシリンダ
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
ヘッドガスケットにおいては、燃焼ガスは高温、高圧と
いうだけで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金属ガスケット
が注目されている。

【０００３】特に、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
るようにしたものが用いられている。この金属ガスケッ
トに関し、例えば特開平４−２９６２５６号公報に示す
ように、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、基板の燃焼室孔の周縁部に金属環が接合
されている。

【０００４】同公報では、基板に金属環を接合するに際
し、溶接作業を容易にし、良好な生産性を確保すること
を目的とし、圧力流体が通過する流体孔を形成する金属
製の基板に、流体孔より小径の連通孔を穿設し、流体孔
より小径の内径を有する金属環を連通孔の周縁部に配置
して金属環及び基板を連通孔の内周側で挾持し、金属環
を基板に溶接した後、基板の連通孔の内周側の端部及び
金属環の内周側の端部を共に切除して流体孔を形成する
こととしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように金属環を
基板に溶接する際には金属環を内周側で押える必要があ
るので、上記公報に記載のように内周側の端部を切除し
なければ、溶接部を中心として内周側と外周側で面積が
異なることとなる。従って、溶接後に金属環の内周側を
切除する工程を省略し、予め所定の形状に形成した金属
環を基板に溶接する場合には、例えば溶接部を中心とし
て内周側と外周側で等しい面積となるように金属環を溶
接することは至難であり、高価な設備を必要とし、作業
も困難である。このため、金属環を基板に溶接する場合
には、溶接部を中心として外周側の面積を狭くせざるを
得ない。

【０００６】もっとも、必ずしも金属環の全周に亘って
溶接部を幅方向の中央位置に形成しなければならないと
いうものではなく、燃焼室孔と外周側の熱負荷状態に応
じて溶接位置を設定すればよい。特に、熱負荷が大きい
排気弁近傍に配置される部分においては、金属環の変形
を防止するため適切な位置に溶接する必要があるが、そ
の他の部分においては溶接部が外周側に偏っていても問
題ない。

【０００７】そこで、本発明は、金属製の基板に金属環
を溶接する金属ガスケットにおいて、金属環の排気弁近
傍に配置される部分に対しても適切に溶接し、金属環の
変形を防止することを目的とする。

【０００８】

【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、内燃機関の燃焼室に対向する位置に燃焼
室孔を穿設した金属製の基板を備え、該基板の前記燃焼
室孔の周縁部に金属環を全周に亘り実質的に連続して溶
接する金属ガスケットにおいて、前記内燃機関の排気弁
近傍に位置する前記金属環の所定範囲に亘り、前記金属
環の溶接部を中心として前記金属環の内周側の面積と外
周側の面積が略等しくなるように溶接することとしたも
のである。

【０００９】更に、内燃機関の複数の燃焼室に対向する
位置に複数の燃焼室孔を穿設した金属製の基板を備え、
該基板の前記複数の燃焼室孔の周縁部の各々に金属環を
全周に亘り実質的に連続して溶接する金属ガスケットに
おいては、前記複数の燃焼室孔が相互に隣接する部分の
前記金属環に対し、前記金属環の溶接部を中心として前
記金属環の内周側の面積が外周側の面積より大となるよ
うに溶接するとよい。

【００１０】

【作用】上記の構成になる金属ガスケットは、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
介装され、所定の締付力を以って両者が締結される。こ
のとき、金属環の内周側は全周に亘り燃焼室に面する
が、一部の外周側は排気弁近傍に位置することになり、
この部分においては熱負荷が大となる。これに対し、排
気弁近傍に位置する金属環の所定範囲に亘って、溶接部
を中心に内周側の面積と外周側の面積が略等しくなるよ
うに溶接されているので、排気弁近傍においても、金属
環に加わる剪断力は、溶接部を中心として内周側と外周
側で略均等となり、適切な接合状態が維持される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の金属ガスケットの望ましい実
施例を図面を参照して説明する。図１乃至図７は本発明
の一実施例に係り、図６に金属ガスケット１の全体を示
している。本実施例の金属ガスケット１は、図７の断面
図に示すように、副燃焼室付ディーゼルエンジンのシリ
ンダヘッド３とシリンダブロック４との間に介装される
シリンダヘッドガスケットに供される。この金属ガスケ
ット１は弾性金属板、例えばステンレス鋼板（ＳＵＳ）
によって形成された第１の基板１０及び第２の基板２０
を有し、両者間に中間板３０が介装され、三層構造に構
成されている。

【００１２】図６に示すように、第１及び第２の基板１
０，２０には夫々気筒数に対応する複数（例えば直列四
気筒の内燃機関用として四個）の燃焼室孔１１，２１が
一列に穿設されている（図６には燃焼室孔２１のみが表
われている）。また、第２の基板２０には複数の冷却水
孔２２及びブローバイ孔２５が穿設されており、燃焼室
孔２１の周囲に夫々複数のボルト孔２６が穿設されてい
る（図６には一個所にのみ符号を付している）。更に、
第１及び第２の基板１０，２０を接合するため、各々の
外周端にかしめ孔１９，２９が穿設され、鳩目５０によ
ってかしめ固定されている。尚、第１の基板１０の冷却
水孔１２等は図６に表われていないが、第２の基板２０
と同様に穿設されている。

【００１３】第１及び第２の基板１０，２０の各燃焼室
孔１１，２１及びエンジン装着時に副燃焼室部材（図示
せず）に対向する部分２０Ｐを囲繞する周縁部には、夫
々環状ビード１３，２３が形成されており、図７に示す
ように、環状ビード１３，２３から燃焼室孔１１，２１
に至るまでの第１及び第２の基板１０，２０には夫々平
坦面の開口端部１０ａ，２０ａが形成されている。そし
て、第２の基板２０の開口端部２０ａには、環状ビード
２３とは独立した押えビード２４が形成されている。

【００１４】また、ボルト孔１６，２６及びブローバイ
孔１５，２５の回りにもビードが形成され、更に第１及
び第２の基板１０，２０の外周に外周ビード１８，２８
が形成されている。これらの外周ビード１８，２８は傾
斜部で構成されており、環状ビード１３，２３の半分の
形状を呈していることからハーフビードと称せられる。

【００１５】更に、第２の基板２０の開口端部２０ａに
は金属環、例えばステンレス鋼板の環状スペーサ、所謂
シムリング４０が固着されている。即ち、図７に示すよ
うに、環状ビード２３の高さと略等しい厚さのシムリン
グ４０が、例えばレーザ溶接機により第２の基板２０の
開口端部２０ａの燃焼室孔２１の周縁部に、全周に亘り
実質的に連続して溶接されている。尚、シムリング４０
の厚さは本実施例では全周に亘り均一であるが、面圧分
布に応じて適宜部分的に厚さを変え、あるいはシール部
材を付加することとしてもよい。

【００１６】上記のように、シムリング４０はレーザ溶
接機によって第２の基板２０に溶接されるが、通常図８
に示すように、シムリング４０の内側に押え台ＴＢが配
設される。図８を参照して溶接工程を順に説明すると、
先ず燃焼室孔２１が形成された第２の基板２０をテーブ
ルＴＡに載置し、第２の基板２０の開口端部２０ａにシ
ムリング４０を、その内径が燃焼室孔２１と同心となる
ように配置する。次に、押え台ＴＢの下部をテーブルＴ
Ａの開口ＴＡ１内に嵌合し、押え部ＴＢ１をシムリング
４０の内周側の端部に当接させ、シムリング４０をテー
ブルＴＡと押え部ＴＢ１との間に挾持し、ボルト（図示
せず）等によって両者を固定する。そして、フォーカス
ヘッドＦＨに対しテーブルＴＡ（及び押え台ＴＢ）をシ
ムリング４０の周上に沿って移動させながらシムリング
４０にレーザ光線を照射し、シムリング４０をその全周
に亘り第２の基板２０の開口端部２０ａに溶接する。
尚、レーザ光線はシムリング４０に対し連続的に照射す
ることなく、断続的に照射することとしてもよい。

【００１７】而して、環状のシムリング４０の全周に、
図８に示すように溶接部４１が形成され、シムリング４
０は第２の基板２０に強固に接合されるが、以下に説明
する排気弁近傍に位置する部分を除き、シムリング４０
の溶接部４１を中心として内周側の幅Ｗｂｉが外周側の
幅Ｗｂｏより大とされている。

【００１８】図１乃至図３は第２の基板２０の排気弁近
傍に位置する部分を拡大して示した図で、熱負荷が大で
ある排気弁近傍に位置する部分は、他の部分と異なる位
置で溶接されている。即ち、図１に示すシムリング４０
の中心角θａ（例えば約２５°）で表す排気弁近傍の所
定範囲に亘り、溶接部４１を中心として内周側の面積が
外周側の面積と略等しくなるように溶接されている。換
言すれば、図２に示すように、シムリング４０の溶接部
４１を中心として内周側の幅Ｗａｉと外周側の幅Ｗａｏ
が略等しくなるように形成されている。

【００１９】これに対し、複数の燃焼室孔２１が相互に
隣接する中間部に位置する部分においては、図４及び図
５に示すように、シムリング４０の溶接部４１を中心と
して内周側の幅Ｗｃｉが外周側の幅Ｗｃｏより大きくな
るように溶接されている。尚、幅Ｗｃｉは前述の幅Ｗｂ
ｉと等しく、幅Ｗｃｏは幅Ｗｂｏと等しい値としてもよ
い。而して、図１に示す中心角θａの範囲を除き、図８
に示す方法でシムリング４０を溶接することができるの
で、押え部ＴＢ１の一部（中心角θａに対応する部分）
を切除した押え台ＴＢを用いれば容易に溶接することが
できる。

【００２０】ここで、環状ビード２３とシムリング４０
との間の間隙は、燃焼室孔２１が相互に隣接する部分で
狭くなっているが、環状ビード２３は、図６に示すよう
に全ての燃焼室孔２１に対し同一形状に形成されており
（環状ビード１３についても同様）、第２の基板２０の
全ての燃焼室孔２１に対し同一形状のシムリング４０が
配設されている。従って、従来のシリンダヘッドガスケ
ットにおいては、ガスケットの長手方向の両端に配設さ
れるシムリングの形状が、中央部に配設されるシムリン
グの形状と異なっていたのに対し、本実施例においては
一種類のシムリングを用意すればよいので、部品の共通
化が可能となる。

【００２１】また、第１及び第２の基板１０，２０の燃
焼室孔１１，２１は、排気弁近傍部分（図６のＢ−Ｂ線
近傍部分）と、図６の上下方向で対称位置の吸気弁近傍
部分とで曲率が異なり、図６の左右方向の軸に対して上
下方向で非対称の形状に形成されている。このため、シ
ムリング４０の内周側の形状は、燃焼室孔２１の形状に
合致させるべく図６の上下方向で非対称に形成されてい
るが、外周側は図６の上下方向で対称となるように形成
されている。

【００２２】次に、図６及び図７に示す中間板３０は、
例えば軟質の圧延鋼板（ＳＰＣ）により略平板状に形成
され、燃焼室孔１１，２１に重合する燃焼室孔３１をは
じめ、図示は省略するが第１及び第２の基板１０，２０
に穿設された孔と同様の孔が穿設されている。中間板３
０の燃焼室孔３１周縁部には、シムリング４０の幅より
広幅の平面部を有し所定の段差を有する段部３２が形成
されている。この段部３２の段差は、シムリング４０の
厚さより小さく形成されている。この中間板３０は各種
厚さのものが複数枚、例えば５枚準備されており、組付
時にこの内の最も適切な一枚が選択され、金属ガスケッ
ト１の締付け厚さ調整に供される。

【００２３】尚、第１及び第２の基板１０，２０につい
ては、ビード１３，２３の突出側の面は素材のままと
し、その反対側の面には、例えば加硫剤を添加した未加
硫のフッ素系ゴムが加硫処理されて成る加硫塗装層を全
面に形成し、その上に未加硫塗装層を積層するとよい。
この加硫塗装層の上の未加硫塗装層については非加硫塗
装層に変えることができる。ここで、非加硫とは加硫剤
を含有していないものをいい、未加硫とは加硫剤を含有
しているが加硫処理が行なわれていないものをいう。従
って、例えば未加硫ゴムの初期は非加硫ゴムと同じ特性
であるが、使用中に加硫が進み強固なゴム層が形成され
るのに対し、非加硫ゴムは柔軟な状態が維持される。ま
た、中間板３０は、その両面に未加硫塗装層あるいは非
加硫塗装層を形成するとよい。

【００２４】上記の構成になる金属ガスケット１は、図
７に示すように、第２の基板２０をシリンダヘッド３側
にして、シリンダヘッド３とシリンダブロック４との間
に介装される。そして、ボルト（図示せず）によってシ
リンダヘッド３及びシリンダブロック４間に締付力が加
えられると、先ず環状ビード１３，２３が圧縮変形す
る。そして、シリンダヘッド３及びシリンダブロック４
間が緊締され、シムリング４０及び中間板３０が圧縮さ
れるに至ると、環状ビード１３，２３の変形はそれ以上
進むことなく、その弾性復元力を以って第１及び第２の
基板１０，２０が夫々シリンダブロック４及びシリンダ
ヘッド３と密着し、所定の面圧が確保される。

【００２５】この場合において、熱負荷が大である排気
弁近傍に位置するシムリング４０の中心角θａの部分
は、図１及び図２に示すように溶接部４１を中心として
内周側の幅Ｗａｉと外周側の幅Ｗａｏが略等しくなるよ
うに形成されているので、シムリング４０に加わる剪断
力が内周側の燃焼室孔２１側と外周側で略均等となる。
従って、シムリング４０が変形することなく適切な接合
状態が維持され、安定したシール性が確保される。尚、
シムリング４０の内周側の幅Ｗａｉが外周側の幅Ｗａｏ
より若干小さく（Ｗａｉ＜Ｗａｏ）なるように溶接する
こととしてもよい。

【００２６】

【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、内燃機関の排気弁近傍に位置す
る金属環の所定範囲に亘り、金属環の溶接部を中心とし
て金属環の内周側の面積と外周側の面積が略等しくなる
ように溶接されているので、金属環に加わる剪断力は溶
接部を中心として内周側と外周側で略均等となり、金属
環の変形を惹起することなく、安定したシール性を確保
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る金属ガスケットの燃焼
室孔の周縁部の平面図である。

【図２】本発明の一実施例に係る金属ガスケットの一部
の断面図で、図１及び図６のＡ−Ａ線に沿った断面図で
ある。

【図３】本発明の一実施例に係る金属ガスケットの一部
の断面図で、図１及び図６のＢ−Ｂ線に沿った断面図で
ある。

【図４】本発明の一実施例に係る金属ガスケットの燃焼
室孔が相互に隣接する部分の平面図である。

【図５】本発明の一実施例に係る金属ガスケットの一部
の断面図で、図４及び図６のＣ−Ｃ線に沿った断面図で
ある。

【図６】本発明の一実施例に係る金属ガスケットの全体
の平面図である。

【図７】本発明の一実施例に係る金属ガスケットの燃焼
室孔の周縁部の断面図で、図６のＤ−Ｄ線に沿った断面
図である。

【図８】本発明の一実施例においてシムリングを基板に
溶接する状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 金属ガスケット ３ シリンダヘッド ４ シリンダブロック １０ 第１の基板， ２０ 第２の基板 １１，２１ 燃焼室孔， １２，２２ 冷却水孔 １３，２３ 環状ビード， ２４ 押えビード １５，２５ ブローバイ孔， １６，２６ ボルト孔 １７，２７ 環状ビード， １８，２８ 外周ビード １９，２９ かしめ孔， ３０ 中間板 ３１ 燃焼室孔 ３２ 段部 ４０ シムリング ＴＡ テーブル ＴＢ 押え台 ＦＨ フォーカスヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角田 弘孝 愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地 大豊工 業株式会社内 (72)発明者 武田 安麿 愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地 大豊工 業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃焼室に対向する位置に燃焼
   室孔を穿設した金属製の基板を備え、該基板の前記燃焼
   室孔の周縁部に金属環を全周に亘り実質的に連続して溶
   接する金属ガスケットにおいて、前記内燃機関の排気弁
   近傍に位置する前記金属環の所定範囲に亘り、前記金属
   環の溶接部を中心として前記金属環の内周側の面積と外
   周側の面積が略等しくなるように溶接したことを特徴と
   する金属ガスケット。