JPH0814394A - 排気マニホルド・ガスケットおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 経時的に生じるシール面の部分的な面圧低下
を防止し、長期間にわたって排気ガスの漏れを生じない
ようにする。 【構成】 薄い金属板により形成され排気通路用の開口
部周囲にそのシール面圧に対抗して変形するビードが形
成されたシール・プレートと、このシール・プレートを
間に挟む一対の表面プレートとを備え、シール・プレー
トに形成されたビードの断面形状を一つのビードについ
てマニホルドフランジ面圧の高低に応じて部分的に異な
る形状にする。

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排気通路に利
用する。本発明は、内燃機関と排気管との接続に利用す
る。本発明は、自動車用ディーゼル機関に利用するよう
に開発されたものであるが、その他の内燃機関の排気通
路にも利用することができる。

【０００２】本発明は内燃機関の排気通路に利用するマ
ニホルド・ガスケットの製造方法に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、内燃機関のヘッドアセンブリと排
気マニホルドとの接続に用いられる排気マニホルド・ガ
スケットは、図７にその一例を示すように、薄い金属板
で形成され中央部に位置する第一スペーサ１と、薄い金
属板で形成され第一スペーサ１の両外側面に重ね合わさ
れるシール・プレート１２と、複数段階に分類された薄
い金属板で形成されシール・プレート１２それぞれの外
側面に重ね合わされる第二スペーサ３とが薄い金属板で
形成された表面プレート４および５により挟持された状
態でスポット溶接され、図４に示す断面形状になるよう
に一体に形成される。図２および図３はその一体形成さ
れた状態での正面および背面を示したものである。

【０００４】第一スペーサ１、シール・プレート１２、
第二スペーサ３、表面プレート４および５のそれぞれに
は、図４に示すヘッドアセンブリ１１および排気マニホ
ルド１４の排気通路に対応する長方形の開口部１ａ、１
２ａ、３ａ、４ａ、５ａと、ボルト１３の通し孔１ｂ、
１２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂとが設けられている。また、
表面プレート４および５には内側に向けてスポット溶接
のための突起４ｃおよび５ｃが形成され、第一スペーサ
１、シール・プレート１２および第二スペーサ３には、
この突起４ｃおよび５ｃに対応する位置に通し孔１ｃ、
１２ｃおよび３ｃが設けられている。

【０００５】さらに、シール・プレート１２には、その
断面形状が台形状のビード１２ｄが形成されている。図
８は図２中のＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面を拡大して示
したもので、このビード１２ｄは開口部１２ａの外周に
沿って、その開口側が第一スペーサ１に向かって互いに
内側になるように全周にわたって同一形状に形成されて
いる。

【０００６】このように構成された排気マニホルド・ガ
スケットは、図４に示すように、ヘッドアセンブリ１１
と排気マニホルド１４との間に介在されてボルト１３に
より締結される。このとき、ビード１２ｄには締付けに
よる荷重がかかり断面が台形状の両側辺には弾性変形が
生じる。この弾性変形によって与えられる抗力が表面プ
レート４および５を介してヘッドアセンブリ１１および
排気マニホルド１４のフランジ面に加えられ、これがシ
ール面圧となって排気ガスの漏れを防止する。

【０００７】なお、第一スペーサ１は、ビード１２ｄに
荷重が加えられたときに、各々のシール・プレート１２
に作用する荷重の支点が移動しないように支持し、第二
スペーサ３は、ビード１２ｄに荷重が加えられたときに
押しつぶされて永久変形を起こすことを防止するととも
に、必要とされるシール面圧を与える弾性変形の範囲を
設定するための図８に示すビード高さＨを規定する。

【０００８】このようにビード１２ｄが弾性変形するこ
とによって表面プレート４および５にシール面圧を与え
るシール・プレート１２は、その従来の製造方法におい
ては、ビード１２ｄが形成される前に熱処理が施され、
所定の硬度が与えられてからビード１２ｄが形成されて
いた。これは、打ちぬかれた小片の板材よりも打ちぬき
前の長尺の材料の方が焼き入れの取扱いに便利であった
からである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように排気マニホ
ルド・ガスケットは、排気マニホルドとヘッドアセンブ
リとの間に介在し複数のボルトによって締結されるが、
ボルト配置とフランジ剛性の影響からくる面圧の不均一
さと、取付け時に一様なシール面圧が与えられても、排
気ガスの熱の影響を受けるなかで長期間にわたり締付け
による荷重を受けていると、排気マニホルドのフランジ
面に撓みを生じてシール面圧が不均一になる。

【００１０】前述したように、従来はシール・プレート
が素材の状態で熱処理され、この熱処理によって必要と
する硬度が与えられてからビードが形成されているの
で、有効なばね特性を得ようとして硬度を高くするとビ
ードの形成時に亀裂を生じ、亀裂の発生を避けようとし
て硬度を下げると必要とするばね特性が得にくくなる問
題があった。また、ビードの断面形状が深絞りにより形
成されるような場合にも硬度が高いと亀裂を生じ、これ
を避けるために浅い絞り加工でビードを形成すれば必要
とするばね特性が得られないといったビード形状の面で
も制約を受けていた。

【００１１】本発明はこのような背景のもとに行われた
もので、締付けボルトの配置が不均等であったり、フラ
ンジ剛性にバラツキがあっても、均一なシール面圧を長
期間にわたって維持し、排気ガスの漏れを防止できるよ
うにすることを目的とする。

【００１２】さらに本発明は、設計上意図する断面形状
にビードを形成し、かつ最も有効なばね特性が得られる
硬度になるように熱処理を行い、ビードの耐久性を高く
して長期にわたって排気ガスの漏れを防止することがで
きるガスケットの製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の観点は、
内燃機関の排気通路との接続、排気通路部分相互の接続
に用いるガスケットに関するもので、薄い金属板により
形成され排気通路用の開口部周囲にそのシール面圧に対
抗して変形するビードが形成されたシール・プレート
と、このシール・プレートを間に挟む一対の表面プレー
トとを備えた排気マニホルド・ガスケットにおいて、前
記開口部がほぼ長方形状であり、その長方形の縦辺およ
び横辺にそれぞれ対応する部分で前記ビードの断面形状
が異なり、前記縦辺および横辺の交点近傍に対応する部
分では前記ビードは連続する曲線状に形成され、その曲
線状の部分でそのビードの断面形状が連続的に変化する
ことを特徴とする。前記シール・プレートを２枚備え、
その２枚のシール・プレートの間にスペーサを挟持する
ことができる。

【００１４】本発明の第二の観点は、内燃機関の排気通
路に利用する排気マニホルド・ガスケットの製造方法に
関するもので、薄い硬度の高い金属板により形成された
排気通路用の開口部周囲にそのシール面圧に対抗して変
形するビードが形成されたシール・プレートを含む排気
マニホルド・ガスケットの製造方法において、金属板に
前記ビードを形成した後に、前記シール・プレートとし
て所定の硬度になるように熱処理を施すことを特徴とす
る。前記ビードを形成する工程では、前記金属板は熱処
理前の状態であることが望ましい。

【００１５】

【作用】シール・プレートの排気通路用開口部の周囲に
沿って形成されるビードの断面形状を図２に示すＰ部分
とＱ部分で異なったものとし、その間を連続的に変化す
る曲線で接続する。すなわち、Ｑ部分に対応するビード
の断面形状は台形状の勾配を急にし、Ｐ部分に対応する
ビードの断面形状は台形状の勾配を緩やかにする。

【００１６】ビードの形状をこのようにすることによ
り、フランジ剛性が低い所やフランジに撓みを生じ易い
個所には大きい抗力が与えられ、熱影響による撓みを生
じたとしてもそれを補うに十分なシール面圧を得ること
ができ、また、フランジ剛性の高い個所ではフランジに
撓みが生じにくいので従来程度の抗力が与えられること
で十分なシール面圧を得ることができる。

【００１７】これにより、ボルト配置が不均等であった
りフランジ剛性にバラツキがあっても、全周にわたって
必要とされるシール面圧を均一に得ることができ、排気
ガスの部分的な漏れの発生を防止することができる。

【００１８】この排気マニホルド・ガスケットを製造す
るには、ガスケットを構成するシール・プレートに熱処
理する前の硬度の低い状態でビードの成形加工を行い、
この成形加工後に熱処理を施す。このように材料が軟性
の状態のときにビードの成形加工を行うことによって、
成形加工時に発生する亀裂は皆無となり、したがってビ
ードの断面形状を深絞りによって成形される形状にする
ことができ、さらに、成形後に熱処理を行うために後加
工のための制約がなくなり、最も効果的なばね特性が得
られるように熱処理を施すことが可能となる。

【００１９】これにより、ビードの耐久性が高められ長
期間にわたって排気ガスの漏れを防止することができ
る。

【００２０】

【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は本発明実施例の構成を示す分解斜視図、図２
は本発明実施例および従来例の組立状態を示す正面図、
図３は本発明実施例および従来例の組立状態を示す背面
図、図４は本発明実施例および従来例におけるヘッドア
センブリと排気マニホルドとの取付け時のガスケットの
断面を示す図、図５（ａ）は本発明実施例における図２
に示すＡ−Ａ断面拡大図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面拡大
図である。

【００２１】本発明実施例は、前述した従来例同様に、
薄い金属板で形成され中央部に位置する第一スペーサ１
と、薄い金属板で形成され第一スペーサ１の両側の面に
重ね合わされるシール・プレート２と、複数段階に分類
された薄い金属板で形成されシール・プレート２それぞ
れの外側の面に重ね合わせる第二スペーサ３とが薄い金
属板で形成された表面プレート４および５により挟持さ
れた状態でスポット溶接され、図４に示す断面形状にな
るように一体に形成される。その正面および背面の外観
形状を図２および図３に示す。

【００２２】第一スペーサ１、シール・プレート２、第
二スペーサ３、表面プレート４および５のそれぞれに
は、図４に示すヘッドアセンブリ１１および排気マニホ
ルド１４の排気通路に対応する長方形の開口部１ａ、２
ａ、３ａ、４ａ、５ａと、ボルト１３の通し孔１ｂ、２
ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂとが設けられている。また、表面
プレート４および５には内側に向けてスポット溶接のた
めの突起４ｃおよび５ｃが形成され、第一スペーサ１、
シール・プレート２および第二スペーサ３には、この突
起４ｃおよび５ｃに対応する位置に通し孔１ｃ、２ｃお
よび３ｃが設けられ、シール・プレート２にはビード２
ｄが形成される。

【００２３】本発明の特徴とするところは、図５に示す
ように、ビード２ｄの断面形状がシール面圧の分布に応
じて部分的に異なる形状に形成されたことにある。すな
わち、図２に示すＰの部分についてのビード２ｄの断面
形状は、図５（ａ）に示すように従来同様に断面台形状
の勾配が緩やかに形成され、図２に示すＱの部分につい
ての断面形状は、図５（ｂ）に示すようにビード２ｄの
立ち上がりが鋭く、断面台形状態の勾配が急に形成され
ている。４個所のコーナＲの部分では、それぞれの断面
形状が連続的に変化する曲面により接続される。Ｐ、Ｑ
およびＲのいずれの部分も、第二スペーサ３の外側の面
からビード２ｄの上面までの高さＨは同一にあるように
形成される。

【００２４】このように構成されたガスケットを図４に
示すようにヘッドアセンブリ１１と排気マニホルド１４
との間に介在させてボルト１３により締付けた場合に、
排気マニホルド１４のフランジ面の撓み量が小さいＰの
部分では小さい抗力であっても十分なシール面圧が得ら
れ、フランジ面の撓みが大きくなり易いＱの部分では大
きい抗力が与えられてフランジの撓みを補い十分かつ均
一なシール面圧が得られる。また、ＰおよびＱの部分を
接続するＲの部分は、ビード２ｄの断面形状が連続的に
変化する曲面で接続されているので、Ｐの部分からＱの
部分に移行するに従って弾性変形によって生じる抗力が
次第に大きくなり、これにより、このＲの部分でもフラ
ンジの撓み量の変化を見込んだ均一なシール面圧が得ら
れる。

【００２５】図６は締付力によってビード２ｄに加えら
れる荷重とそれによって得られる面圧との関係を示す図
で、ビード２ｄの断面形状が緩やかな場合にはで示さ
れ、急な場合はで示されている。このように断面形状
の勾配が急なビード２ｄが用いられるＱの部分の面圧
は、勾配が緩やかなビード２ｄが用いられるＰの部分よ
りも高い値に設定される。

【００２６】このように構成されるガスケットのシール
・プレート２に形成されるビード２ｄの成形加工を熱処
理前に実施し、この成形加工実施後に熱処理を施す。こ
のような工程でシール・プレート２の加工を行うことに
より、ビード２の成形加工時は素材はまだ軟質であるた
めに、成形によって亀裂を生じることが避けられ、それ
が深絞り形状であっても何ら問題を生じることはない。
さらに、設計上意図する形状に成形された後で熱処理が
施されるので、成形加工を意識して硬度を設定すること
は不要となり、最も効果的なばね特性によってシール面
圧が得られる硬度に仕上げることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、排
気マニホルドのフランジを締付けるボルト配置が不均等
であったり、フランジ剛性にバラツキがあっても、ビー
ド全周にわたり均一な締付面圧が得られる。また、温度
変動あるいは経年変化があっても、弾性状態が復元可能
な範囲にあるので、常にこの均一な面圧が維持される。
これにより経時的に生じるフランジの撓みによる部分的
なシール面圧の低下をなくし、排気ガスの漏れを長期間
にわたって防止すことができる効果がある。

【００２８】また本発明の製造方法によれば、シール・
プレート上に形成され弾性変形することによってシール
面圧を与えるビードの断面形状を設計上意図するものと
し、かつ最も有効なバネ特性が得られる硬度になるよう
に熱処理を行うことができる。またこの方法により、ビ
ードの耐久性を高め長期間にわたって排気ガスの漏れを
防止すことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の構成を示す分解斜視図。

【図２】本発明実施例および従来例の組立状態を示す正
面図。

【図３】本発明実施例および従来例の組立状態を示す背
面図。

【図４】本発明実施例および従来例におけるヘッドアセ
ンブリと排気マニホルドと取付け時のガスケットの断面
を示す図。

【図５】（ａ）は本発明実施例における図２に示すＡ−
Ａ断面拡大図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面拡大図。

【図６】本発明時における締付によってビードに加えら
れる荷重と面圧との関係を示す図。

【図７】従来例の構成を示す分解斜視図。

【図８】（ａ）は従来例における図２に示すＡ−Ａ断面
拡大図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面拡大図。

【符号の説明】

１ 第一スペーサ １ａ、２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、１２ａ 開口部 １ｂ、２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃ、５ｂ、５
ｃ、１２ｂ、１２ｃ通し孔 ２、１２ シール・プレート ２ｄ、１２ｄ ビード ３ 第二スペーサ ４、５ 表面プレート １１ ヘッドアセンブリ １３ ボルト １４ 排気マニホルド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄い金属板により形成され排気通路用の
   開口部周囲にそのシール面圧に対抗して変形するビード
   が形成されたシール・プレートと、このシール・プレー
   トを間に挟む一対の表面プレートとを備えた排気マニホ
   ルド・ガスケットにおいて、 前記開口部がほぼ長方形状であり、その長方形の縦辺お
   よび横辺にそれぞれ対応する部分で前記ビードの断面形
   状が異なり、前記縦辺および横辺の交点近傍に対応する
   部分では前記ビードは連続する曲線状に形成され、その
   曲線状の部分でそのビードの断面形状が連続的に変化す
   ることを特徴とする排気マニホルド・ガスケット。
2. 【請求項２】 前記シール・プレートを２枚備え、その
   ２枚のシール・プレートの間にスペーサが挟まれた請求
   項１記載の排気マニホルド・ガスケット。
3. 【請求項３】 薄い硬度の高い金属板により形成された
   排気通路用の開口部周囲にそのシール面圧に対抗して変
   形するビードが形成されたシール・プレートを含む排気
   マニホルド・ガスケットの製造方法において、 金属板に前記ビードを形成した後に、前記シール・プレ
   ートとして所定の硬度になるように熱処理を施すことを
   特徴とする排気マニホルド・ガスケットの製造方法。
4. 【請求項４】 前記ビードを形成する工程では、前記金
   属板は熱処理前の状態である請求項３記載の排気マニホ
   ルド・ガスケットの製造方法。