JPH09296866A

JPH09296866A - 金属製ガスケット

Info

Publication number: JPH09296866A
Application number: JP13060896A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Okuda; 博章奥田; Naoki Ii; 直毅伊井
Original assignee: Nippon Gasket Co Ltd
Current assignee: Nippon Gasket Co Ltd
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 1997-11-18

Abstract

(57)【要約】【課題】金属製ガスケットにおいて、ビード基板のビ
ードによる他部材への圧痕の発生を防止し、長期の安定
したシール性を確保する。【解決手段】この金属製ガスケットは、ビード基板１
に孔７に沿ってビード３を形成し、副板２に孔７の縁部
に沿って折返し部４を形成する。ビード３の凸面９を副
板２の平らな面８に当接させ、副板２に接する部材に対
してビード３による圧痕や損傷の発生を防止し、当接領
域の面圧を調整する。折返し部４は、ビード基板１に使
用時の圧縮状態で互いに重なり合うことがないように形
成し、折返し部４がビード３の全圧縮を防止するストッ
パ機能とビード３への燃焼ガスの侵入を防止するシール
機能とを発揮させ、耐久性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、多気筒エンジン
における部品の対向面間に介在され、部品間をシールす
る金属製ガスケットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンにおけるシリンダヘッド
とシリンダブロックとの間の対向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。最近のエンジンは、高出力化と共に軽量化が求め
られ、その一環として、シリンダヘッドやシリンダブロ
ックを従来の比重の大きい鋼、鋳物に代えて比重の小さ
いアルミニウム合金で製作する傾向にある。アルミニウ
ム合金製のシリンダヘッドとシリンダブロックとのよう
なエンジンの構造部材が軽量である反面、剛性が低いた
めにエンジン運転時に両者の間に相対変位が大きくなる
傾向にある。そこで、両構造部材の対向取付面間をシー
ルするため、種々の金属製ガスケットが組み込まれてい
る。金属製ガスケットは、シリンダボア即ち燃焼室、
水、油等の通路に対応する貫通孔の周囲近傍にビードを
形成し、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面間をシール
するものである。

【０００３】更に、シリンダヘッドガスケットの場合に
は、エンジン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やサー
マルストレスが作用する。エンジンの負荷変動応力は、
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。

【０００４】従来、図８に示すような金属製ガスケット
が知られている。該金属製ガスケットは、並列する孔３
４のそれぞれの周縁に沿いビード３３を形成した弾性金
属板から成るビード基板３１に、孔側端縁を折り返した
グロメット部３２を備えた副板３０を積層されている。
ビード基板３１の板厚は副板３０の板厚よりも薄く形成
されている。副板３０のグロメット部３２がビード基板
３１の端縁に重複しないように補償部３５が形成されて
いる。また、ビード基板３１の孔周縁部３７は、副板３
０のグロメット部３２の中へ挿入された状態に積層され
ている。言い換えれば、副板３０のグロメット部３２に
は、ビード基板３１の孔周縁部３７が抱持された状態に
構成されている。

【０００５】また、実開平４−５６９７４号公報には、
金属製ガスケットが開示されている。該金属製ガスケッ
トは、図９に示すように、並列する孔４４のそれぞれの
周縁に沿いビード４３を形成した弾性金属板から成るビ
ード基板４１に、孔側端縁を折り返した折返し部４２を
備えた副板４０を積層されている。ビード基板４１の板
厚は副板４０の板厚よりも薄く形成されている。副板４
０の折返し部４２がビード基板４１の端縁に重複しない
ように補償部４５が形成されている。ビード基板４１の
端面４７と、副板４０の折返し部４２の端面４６との間
には、間隙４８が形成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示す金属製ガスケットでは、面圧がグロメット部３２に
集中して傾斜状態になり易く、平均的な面圧状態を確保
することが困難になり、良好なシール状態を維持できな
いという問題がある。即ち、金属製ガスケットでは、燃
焼室孔の回りに面圧を少し集中させ、水孔や油孔の回り
に必要な面圧を確保する平均的な面圧状態を確保するこ
とが望ましいが、上記金属製ガスケットでは面圧がグロ
メット部３２に集中し過ぎて水孔や油孔の回りに必要な
面圧を確保できなくなる現象が発生する。また、金属製
ガスケットがシリンダヘッドとシリンダブロックとの間
に締結された時に、ビード基板３１の伸び力が副板３０
のグロメット部３２の折り曲げ部３６に負荷され、グロ
メット部３２の折り曲げ部３６にクラックや折損が発生
するという問題がある。更に、ビード３３の凸面３９が
シリンダヘッド又はシリンダブロックに直接当接する状
態となり、ビード３３の凸面３９が当接した領域のみが
線状の高い面圧となって発生し、そのため、ビード３３
の凸面３９が当接したシリンダブロック又はシリンダヘ
ッドの取付面に圧痕や破損が発生するのみでなく、シー
ル性能を劣化させるという問題が発生する。

【０００７】また、図９に示す金属製ガスケットは、副
板４０の折返し部４２がビード基板４１の孔縁部を抱持
していないので、折返し部４２にクラックや折損が発生
することはないが、ビード基板４１のビード４３が副板
４０に当接しない状態に配置され、ビード４３の凸面４
９が外側に突出しているので、図８に示す金属製ガスケ
ットと同様に、金属製ガスケットをシリンダブロックと
シリンダヘッドとの間に介在させて締結すると、ビード
４３の凸面４９が当接したシリンダブロック又はシリン
ダヘッドの取付面に圧痕や凹みが発生するのみでなく、
シール性能を劣化させるという問題が発生する。しか
も、副板４０側に接するシリンダブロック又はシリンダ
ヘッド側では、ビード基板４１のビード４３で発生する
面圧は二箇所に分散するため、分散し過ぎて面圧は発生
し難いという問題がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は、孔に
沿ってビードを備えた弾性金属板から成るビード基板と
副板との積層構造から構成され、ビード基板にビードを
形成し、副板に折返し部を形成し、特に、ビードの凸面
を副板に当接させる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する面圧のバランスを取って理想的
な面圧分布を形成すると共に、ビードの凸面を副板に当
接させてシリンダヘッドやシリンダブロックに当接させ
ないことによって、シリンダヘッドやシリンダブロック
に対するビードによる凹部等の圧痕や破損の発生を防止
し、安定したシール性を確保し、更に、ビードを副板に
当接させることによってビード基板のビードによって発
生する面圧を緩やかで適正な分布にし、安定した面圧を
確保し、シール性を向上させた金属製ガスケットを提供
することである。

【０００９】この発明は、並列する孔に沿ってビードを
それぞれ形成した弾性金属板から成るビード基板、及び
前記ビード基板に積層され且つ並列する孔に沿って孔端
縁を折返した折返し部をそれぞれ形成した副板を具備
し、前記ビード基板の前記ビードの凸面が前記副板に当
接し、前記副板の前記折返し部が前記ビード基板側に折
り返され、前記副板の板厚が前記ビード基板の板厚と前
記ビードの高さとの合計サイズよりも小さく形成され、
前記折返し部と前記ビード基板とが圧縮状態で重複する
ことなく、前記折返し部の端面と前記ビード基板の前記
孔の端面との間に間隙が形成されている金属製ガスケッ
トに関する。

【００１０】また、前記ビード基板の板厚は前記副板の
板厚よりも小さく形成されている。特に、前記副板の板
厚をｔ₁とし、前記ビード基板の板厚をｔ₂とすると、
ｔ₁／ｔ₂は１．３〜１．５の範囲内であることが好ま
しい。

【００１１】また、この金属製ガスケットでは、前記ビ
ード基板の前記ビードは隣接する前記孔の領域で会合し
ている。

【００１２】また、前記ビード基板の前記ビードの凸面
で発生する面圧を前記副板を介して前記副板に接触する
シリンダヘッド、シリンダブロック等の部材に付与する
ものである。

【００１３】また、この金属製ガスケットは、前記副板
をシリンダヘッド側に配置し、前記ビード基板をシリン
ダブロック側に配置したものである。従って、この金属
製ガスケットは、高温度になるシリンダヘッド側に前記
ビード基板の前記ビードによる理想的な面圧分布状態を
形成でき、安定したシール性を確保できる。

【００１４】この金属製ガスケットは、上記のように、
副板の折返し部の端面とビード基板の孔の端面との間に
間隙を形成して、前記ビード基板の前記ビードの圧縮時
に、前記ビードの端面と副板の折返し部の端面とが重複
して干渉することがないように設定でき、前記ビードの
ばね特性を良好に維持でき、シール効果を向上できる。
また、前記ビード基板の前記ビードの凸面を前記副板に
当接させることによって、前記副板と前記ビード基板の
前記ビードとが当接した領域で前記ビードによる面圧を
前記副板を介して発生させ、前記領域で面圧をなだらか
に発生させ、前記副板の前記折返し部即ちグロメット部
に面圧が集中することを避けることができ、理想的な安
定した面圧分布状態を確保することができる。特に、前
記ビード基板の前記ビードの凸面を前記副板に当接させ
たので、前記副板に接触するシリンダヘッド又はシリン
ダブロックの取付面に前記ビードの凸面による圧痕や損
傷を発生させることがなく、前記ビードによって発生す
る面圧を前記副板を介して安定した面圧としてシリンダ
ヘッドやシリンダブロックに与え、良好な面圧バランス
を確保でき、シール性を向上させることができる。

【００１５】また、前記副板に形成した前記折返し部
は、前記ビード基板の前記ビードに対向するストッパ機
能を果たし、前記ビードの全圧縮を防止し、前記ビード
を保護して前記ビードのへたりや亀裂の発生を防止する
ことができ、前記ビードによるシール性能を確実に維持
できる。更に、前記副板に形成した前記折返し部は、前
記ビードに対するシール機能を果たし、前記ビードによ
る面圧を確保でき、前記ビードのガスによる腐食等を防
止し、前記ビードの機能を常に適正に発揮させ、長期使
用しても良好な面圧を確保でき、耐久性を向上させるこ
とができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明による金属製ガス
ケットの実施例について説明する。この金属製ガスケッ
トは、図示していないが、シリンダヘッドとシリンダブ
ロックとの間に挟持されて対向面間をシールするヘッド
ガスケットに適用して好ましいものである。この金属製
ガスケットは、シリンダブロックに形成されたシリンダ
ボアに対応して並列に燃焼室孔即ち孔が形成されてい
る。この金属製ガスケットは、４気筒や６気筒のような
多気筒エンジンに適用できるように、孔が複数個を並列
して形成されている。

【００１７】図１〜図７を参照して、この発明による金
属製ガスケットについて説明する。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部分平面図、図２
は図１の符号Ａにおける拡大平面図、図３は図１の線Ｂ
−Ｂにおける拡大断面図、図４は図１の線Ｃ−Ｃにおけ
る拡大断面図、図５は図１の線Ｄ−Ｄにおける拡大断面
図、図６は図１の線Ｅ−Ｅにおける拡大断面図、及び図
７は図１の線Ｆ−Ｆにおける拡大断面図である。

【００１８】この金属製ガスケットは、多気筒エンジン
の並列して形成された燃焼室に対応した燃焼室孔即ち孔
７が形成されている弾性金属板から成るビード基板１と
ビード基板１に積層された副板２から構成されている。
ビード基板１及び副板２には、孔７の周囲にボルト孔１
２、水孔１３、オイル孔１４、ノック孔１５等がそれぞ
れ複数形成されている。ビード基板１には、ビード基板
１に形成された孔７に沿って孔７と略同心に且つ環状に
取り巻く孔７に沿った断面凸形のビード３が形成されて
いる。副板２には、並列する孔７に沿って孔端縁を折返
した折返し部４が形成されている。

【００１９】この金属製ガスケットにおいて、特に、ビ
ード基板１はビード３の凸面９が副板２の平らな面８に
当接するように配置され、副板２の折返し部４はビード
基板１側に折り返され、折返し部４によってビード３に
対する補償部１０が形成されている。ビード基板１に形
成されたビード３は、隣接する孔７間の領域で隣接する
ビード３が互いに会合して一条の会合ビード１１に形成
されている。従って、ビード基板１のビード３と副板２
の折返し部４によって発生する面圧は、隣接する孔７領
域では両側の折返し部４と中央のビード３とによる面圧
が発生し、また、隣接する孔７領域以外では内側の折返
し部４と外側のビード３とによる面圧が発生し、極めて
良好な面圧バランスを確保できる。従って、ビード基板
１のビード３は、シリンダボアや燃焼室内のガスに対し
て副板２の折返し部４で構成される補償部１０によって
保護されることになる。また、ビード基板１のビード３
の凸面９で発生する面圧を、副板２を介して副板２に接
触するシリンダヘッド、シリンダブロック等の部材に付
与している。この金属製ガスケットは、各部材の材質
（アルミニウム合金製シリンダヘッドとＦＣ鋳鉄製シリ
ンダブロック）や面圧を考慮した場合には、副板２をシ
リンダヘッド側に配置し、ビード基板１をシリンダブロ
ック側に配置することが好ましい。

【００２０】エンジンについて、例えば、シリンダヘッ
ドをアルミニウム合金で作製し、シリンダブロックを鋳
鉄で作製したもの、或いは、シリンダヘッド及びシリン
ダブロックをアルミニウム合金で作製したものが存在す
るが、アルミニウム材料の表面に集中面圧が付与される
と、アルミニウム材料が硬さが低いことから、圧痕や破
損が発生し易く、該表面に圧痕等が形成されると、長期
使用時にシール性が低下することになる。そこで、シリ
ンダヘッドをアルミニウム合金で作製し、シリンダブロ
ックをＦＣ鋳鉄で作製したものでは、シリンダヘッド側
に副板２を配置し、シリンダブロック側にビード基板１
を配置するように、金属製ガスケットを組み込むことが
好ましい。

【００２１】また、この金属製ガスケットでは、例え
ば、ビード基板１はＳＵＳ３０１で作製され、また、副
板２はＳＵＳ３０４で作製されている。ビード基板１及
び副板２を形成する金属板の表面には、耐熱性及び耐油
性の非金属層を、例えば、１０〜５０μｍ程度の厚さに
コーティングし、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、金属製ガスケ
ットの耐腐食性、耐久性及び強度を確保したものであ
る。例えば、ビード基板１の両面に対して耐熱性や耐油
性を有するフッ素ゴムをコーティングし、更にフッ素ゴ
ム上にアクリルシリコーン系樹脂をコーティングしたも
のである。ビード基板１及び副板２の表面にコーティン
グした非金属層は、ビード基板１及び副板２の機械加工
時に凹凸が存在していても、該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。

【００２２】この金属製ガスケットは、上記の構成によ
って、ビード基板１のビード３と、副板２の折返し部４
の二箇所で二重のシールラインが構成され、極めて強力
なシール構造が構成される。この金属製ガスケットは、
ビード基板１が薄い弾性金属板、例えば、０．２〜０．
３ｍｍ程度の弾性金属板で構成し、また、副板２をビー
ド基板１より厚い金属板、例えば、０．３〜０．４ｍｍ
程度の弾性金属板で構成されている。また、ビード基板
１のビード３の幅Ｔ、言い換えると、ビード３の内側ボ
ーダ１６と外側ボーダ１７との間の幅Ｔは、２．５±
０．５ｍｍ程度に形成されている。金属製ガスケット
は、使用時の押圧状態では、シリンダヘッドとシリンダ
ブロックとの間で締め付けた時に、折返し部４は当接面
間でビード３に対してシール機能とストッパ機能を果た
すことができる。

【００２３】この金属製ガスケットでは、副板２の板厚
ｔ₁は、ビード基板１の板厚ｔ₂とビード３の高さｔ₃
との合計サイズ（ｔ₂＋ｔ₃）よりも小さく形成されて
いる〔（ｔ₁＜（ｔ₂＋ｔ₃）〕。また、折返し部４と
ビード基板１とが重複することなく、折返し部４の端面
６とビード基板１の孔７側の端面５との間に間隙Ｓが形
成されている。更に、ビード基板１の板厚ｔ₂は、副板
２の板厚ｔ₁よりも小さく形成されている。特に、副板
の板厚をｔ₁とビード基板１の板厚をｔ₂との比ｔ₁／
ｔ₂は１．２〜１．６、好ましくは、１．３〜１．５の
範囲内に設定されている。副板２の板厚ｔ₁とビード基
板１の板厚ｔ₂との差（ｔ₁−ｔ₂）は、０．１ｍｍ程
度が好ましい。例えば、ビード基板１の板厚として０．
２０ｍｍのものを使用し、副板２の板厚として０．３０
ｍｍのものを使用すると、比ｔ₁／ｔ₂は１．５とな
る。ビード基板１の板厚として０．２５ｍｍのものを使
用し、副板２の板厚として０．３５ｍｍのものを使用す
ると、比ｔ₁／ｔ₂は１．４となる。ビード基板１の板
厚として０．３０ｍｍのものを使用し、副板２の板厚と
して０．４０ｍｍのものを使用すると、比ｔ₁／ｔ₂は
１．３となる。また、ビード基板１のビード３の高さ
は、例えば、０．２０±０．５ｍｍ程度に形成されてい
る。

【００２４】また、この金属製ガスケットでは、ビード
基板１の板厚は、例えば、０．２〜０．３ｍｍの範囲内
で互いに同一厚さに形成することができるが、場合によ
っては、シリンダブロック側とシリンダヘッド側の位置
関係を考慮してビード基板１の板厚を互いに変えること
もできる。ビード基板１の板厚の変更、及び折返し部４
の高さの変更によって、組合せや設計の自由度が高くな
る。更に、ビード基板１に形成するビード３の高さをボ
ア間即ち孔７間の会合ビード１１の領域で高く、その他
の領域で低く形成することもできる。この金属製ガスケ
ットは、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間で締
め付けた時に、シリンダヘッドの剛性に適合するよう
に、ビード３及び折返し部４で発生する面圧を高さや板
厚を変更することによって適正な面圧にコントロールす
ることができる。

【００２５】

【発明の効果】この発明による金属製ガスケットは、上
記のように構成したので、シリンダヘッドやシリンダブ
ロックに対してビード基板のビードによって発生する面
圧を副板を介して付与させ、安定した面圧を確保するこ
とができる。副板に形成した前記折返し部は、前記ビー
ド基板の前記ビードに対するストッパ機能等の補償部を
構成し、前記ビードの全圧縮を防止して前記ビードを保
護し、前記ビードのへたりや亀裂の発生を防止すること
ができる。特に、前記ビード基板の前記ビードと前記副
板の前記折返し部によって発生する面圧は、隣接する孔
領域では両側の前記折返し部と中央の前記ビードとによ
る面圧が発生し、また、隣接する孔領域以外では内側の
前記折返し部と外側の前記ビードとによる面圧が発生
し、極めて良好な面圧バランスを確保することができ
る。

【００２６】この金属製ガスケットは、前記折返し部と
前記ビードとで、二重シールラインを形成することによ
ってシール性を向上させ、前記折返し部によって前記ビ
ードの過圧縮を防止し、前記ビードの過圧縮等による前
記ビードにへたりや亀裂が発生するのを防止でき、ま
た、前記ビードへのガス侵入を防止してガスによる前記
ビードの腐食を防止できる。即ち、前記副板の前記折返
し部によって形成される補償部は、シール機能、面圧調
整機能、及び前記ビードに対する全圧縮を防止するスト
ッパ機能を果たす。そして、この金属製ガスケットで
は、前記折返し部によって前記ビード側への燃焼ガスの
流入を遮断して高温ガスによる腐食等から前記ビードを
保護し、前記ビードのへたりや亀裂の発生が防止され、
前記ビードのシール機能の低下を防止し、前記折返し部
と前記ビードとで確実に且つ長寿命の面圧バランスを確
保できる。また、前記副板に形成した前記折返し部は、
前記ビードに対するシール機能を果たし、前記ビードに
対するシール性を確保でき、前記ビードのガスによる腐
食等を防止し、前記ビードの機能を常に適正に発揮さ
せ、耐久性を向上させることができる。更に、この金属
製ガスケットは、前記ビード基板と前記副板とで構成で
き、層間数を低減でき、部品点数を削減できる。

【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
示す部分平面図である。

【図２】図１の符号Ａにおける拡大平面図である。

【図３】図１の線Ｂ−Ｂにおける拡大断面図である。

【図４】図１の線Ｃ−Ｃにおける拡大断面図である。

【図５】図１の線Ｄ−Ｄにおける拡大断面図である。

【図６】図１の線Ｅ−Ｅにおける拡大断面図である。

【図７】図１の線Ｆ−Ｆにおける拡大断面図である。

【図８】従来の金属製ガスケットの隣接する孔間の領域
の一例を示す断面図である。

【図９】従来の金属製ガスケットの隣接する孔間の領域
の別の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ビード基板２副板３ビード４折返し部５，６端面７孔８副板の平らな面９ビードの凸面１０補償部１１会合ビードＳ隙間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】並列する孔に沿ってビードをそれぞれ形
成した弾性金属板から成るビード基板、及び前記ビード
基板に積層され且つ並列する孔に沿って孔端縁を折返し
た折返し部をそれぞれ形成した副板を具備し、前記ビー
ド基板の前記ビードの凸面が前記副板に当接し、前記副
板の前記折返し部が前記ビード基板側に折り返され、前
記副板の板厚が前記ビード基板の板厚と前記ビードの高
さとの合計サイズよりも小さく形成され、前記折返し部
と前記ビード基板とが圧縮状態で重複することなく、前
記折返し部の端面と前記ビード基板の前記孔の端面との
間に間隙が形成されている金属製ガスケット。
【請求項２】前記ビード基板の板厚は前記副板の板厚
よりも小さく形成されている請求項１に記載の金属製ガ
スケット。
【請求項３】前記副板の板厚をｔ₁とし、前記ビード
基板の板厚をｔ₂とすると、ｔ₁／ｔ₂は１．３〜１．
５の範囲内である請求項２に記載の金属製ガスケット。
【請求項４】前記ビード基板の前記ビードは隣接する
前記孔の領域で会合している請求項１〜３のいずれか１
項に記載の金属製ガスケット。
【請求項５】前記ビード基板の前記ビードの凸面で発
生する面圧を前記副板を介して前記副板に接触する部材
に付与する請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属製
ガスケット。
【請求項６】前記副板をシリンダヘッド側に配置し、
前記ビード基板をシリンダブロック側に配置した請求項
１〜５のいずれか１項に記載の金属製ガスケット。