JPH0989114A - 金属製ガスケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、一対のビード基板にストッパビー
ドを形成し、シールラインを多重にしてシール機能を向
上させ、ビードへの燃焼ガスの侵入を防止すると共に、
ビードに対するストッパ機能を発揮する金属製ガスケッ
トを提供する。 【解決手段】 この金属製ガスケットは、ビード基板
１，２に孔７に沿ってビード３，４とストッパビード
５，６を形成する。ストッパビード５，６は、ビード
３，４の全圧縮を防止するストッパ機能と、ビード３，
４への燃焼ガスの侵入を防止するシール機能とを発揮
し、耐久性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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、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
は、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ので、両
構造部材の対向取付面間をシールす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た弾性金属板で製
作されている。

【０００３】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。金属製ガスケットは、シリンダボア、水、油の通路
に対応する貫通孔の周囲近傍にビードを有し、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。

【０００４】しかしながら、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。アルミニウム合金は軽量である反面、剛性が
低いので、エンジンの運転時にシリンダブロックに対す
るシリンダヘッドの相対変位が大きくなる傾向にある。
シリンダヘッドとシリンダブロックとの対向面を単板の
金属製ガスケットを介して締付け用ボルトによって締め
付ける時には、締付けボルト位置が金属製ガスケットの
外周部又は比較的に外周部に分散しているために、燃焼
室孔に対してはその周囲に必ずしも均等に分布していな
いので、対向面が不整となり易い。その結果、燃焼室孔
間の部分のような歪みの大きい箇所の対向面に高温高圧
の燃焼ガスが侵入して、対向面間に介装されている金属
製ガスケットのビードを腐食や汚損してシール効果を低
下させる。

【０００５】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。

【０００６】また、特開平５−３９８６８号公報に開示
された金属製ガスケットは、ビードと折返し部を有する
第１弾性金属板とビードを有する第２弾性金属板とを積
層して構成され、前記ビードが互いに対向して当接され
ている。該金属製ガスケットは、二枚の弾性金属板のビ
ードが直列配置されることにより、締め付け時に２つの
対向面に不整が生じてもビードや折返し部が歪みに対応
して変形し、不整を吸収し、締め付け後の使用時におい
て、内燃機関の燃焼サイクルの繰り返しによる変動負荷
を分担し、シリンダヘッドの歪み量を抑制すると共に、
シリンダヘッドの動きに対して追従性を良くし、ビード
に対して全圧縮を防止してシール効果を高く維持する。
弾性金属板の折返し部は、高温高圧の燃焼ガスの侵入に
よるビードの腐食や汚損を防止し、シリンダヘッドの剛
性の最も低い部位に発生する大きな変動負荷応力によっ
てもビードのへたりや亀裂が発生せずに、二枚の弾性金
属板の板厚の組み合わせと折返し部の形成によって、ス
トッパ機能を発揮でき、ビード位置での負荷応力を小さ
くし、耐久性を向上させている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、折返し
部を備えた弾性金属板から成る金属製ガスケットは、弾
性金属板に折返し部を形成するため、弾性金属板への折
返し部の形成に非常に高い加工精度が要求され、しか
も、折返し部の加工性の良好な材料、例えば、伸び率が
高く、硬度が低く、引張強さの低い材料を使用しなけれ
ばならない。或いは、弾性金属板に折返し部を形成する
ため、弾性金属板への折返し部の形成後に、弾性金属板
を熱処理し、材料強度を高める必要があり、高価な材料
の使用が必要であり、加工が複雑になり、コストアップ
になる。しかも、弾性金属板への折返し部の加工度が高
いので、折返し部に亀裂が発生し易いという問題があ
る。

【０００８】また、金属製ガスケットでは、折返し部を
備えた弾性金属板の板厚がそのまま折返し部の板厚に付
加されるため、燃焼室回りの領域とその他の領域とで、
板厚差が大きくなり、面圧のバランスの点から弾性金属
板の板厚の選定が制限され、設計の自由度が低下し、例
えば、弾性金属板の板厚が０．１０〜０．１５ｍｍが限
度である。従って、金属製ガスケットでは、折返し部を
形成すると燃焼室孔回りの面圧が集中し易い構造にな
り、折返し部が２枚構成であっても１．５枚構成に圧縮
されることになる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、孔に沿って
ビードを備えた弾性金属板から成る一対のビード基板か
ら構成され、各ビード基板に互いに対向するビードと自
由状態で非当接状態のストッパビードとを形成し、燃焼
室孔に沿ってビードのシールライン及びストッパビード
のシールライン、場合によってはハーフビードのシール
ラインから成る多重シールラインを形成してシール機能
を向上させると共に、ストッパビードによるストッパ機
能によってビードの全圧縮を防止し、ストッパビードの
シール機能によってビードへの燃焼ガスの侵入を防止し
てビードの耐久性を向上させると共に、ハーフビードを
形成した場合には、ハーフビードによってストッパビー
ドへの燃焼ガスの侵入を防止してストッパビードの耐久
性を向上させる金属製ガスケットに関する。

【００１０】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一対のビード基板
を有し、前記ビード基板は前記ビードが互いに対向して
配置され、前記ビード基板には前記ビードより前記孔側
に前記孔に沿ってストッパビードが互いに重ならない状
態に対向してそれぞれ形成され、前記ビード基板に形成
された前記ストッパビードの高さは前記ビードの高さよ
りも低く形成されている金属製ガスケットに関する。

【００１１】また、前記ビード基板に形成された前記ビ
ードの頂面は凸面に形成され、前記凸面が互いに当接し
ている。或いは、前記ビード基板のうち一方のビード基
板に形成された前記ビードの頂面を偏平面に形成し、前
記偏平面に他方のビード基板の前記ビードの頂面の凸面
が当接している。前記ビードの頂面を偏平面に形成する
と、他方に前記ビードが安定して設置でき、前記ビード
の機能を安定させ、信頼性に富んだシール機能を果たす
ことができる。

【００１２】また、前記ビード基板のうち一方のビード
基板には前記孔の縁部に沿ってハーフビードが形成され
ている。更に、前記一方のビード基板に形成された前記
ハーフビードと前記ストッパビードとの間に、他方のビ
ード基板の前記ストッパビードが位置している。

【００１３】また、前記ビード基板のうち一方のビード
基板に形成された前記ビードは前記孔に沿って隔置して
２本即ち二条形成され、他方のビード基板の前記ビード
が前記一方のビード基板の前記ビード間に位置してい
る。更に、前記一方のビード基板に隔置して形成された
前記ビードの間には平らな面が形成され、前記平らな面
に前記他方のビード基板の前記ビードが当接している。

【００１４】この金属製ガスケットは、上記のように、
前記ビード基板に対向する前記ビード基板に向かって前
記ビードの高さ未満の高さに突出したストッパビードを
形成すると、前記ストッパビードが前記ビード基板間に
形成されるデッドスペースを更に小さくすることができ
ると共に、前記ストッパビードは前記ビードへのガスの
侵入を防止し、シール性能を向上させ、前記ビードのヘ
タリや亀裂の発生を防止することができる。また、この
金属製ガスケットは、前記ビード基板に前記ストッパビ
ードを設けることで、２枚の前記ビード基板で構成で
き、層間数を低減でき、部品点数を削減できる。

【００１５】前記ビード基板に対向する前記ビード基板
に向かって前記ビードの高さ未満の高さに突出したハー
フビードを形成すると、前記ハーフビードは前記ストッ
パビード及び前記ビードに対する高温ガスの遮断機能を
果たし、前記ハーフビードは前記ストッパビードへのガ
スの侵入を防止し、前記ストッパビードと前記ビードの
へたりや亀裂の発生を防止することができ、前記ストッ
パビード及び前記ビードの耐久性を向上させる。

【００１６】従って、この金属製ガスケットは、二枚の
弾性金属板から成るビードを備えたビード基板にストッ
パビードを形成するだけで、前記ビードの全圧縮を防止
して保護すると共に、前記ビードに対するシール性を確
保でき、前記ビードの機能を常に適正に発揮させ、前記
ストッパビードが前記ビードに対するシール機能を果た
し、前記ビードの耐久性を向上させ、従来のようなスペ
ース部材や中間板を必要とせず、部品点数を低減でき、
安価に信頼性の高めることができる。場合によっては、
一方のビード基板にハーフビードを形成することによっ
て前記ストッパビードへの燃焼ガスの侵入を防止でき、
前記ストッパビードと前記ビードとの耐久性を向上でき
る。

【００１７】

【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。以下、説明する各実施例を示す図
面において、部品及び部分を示す符号は、同一の構成及
び同一の機能を有する部品及び部分に対しては同一の符
号を付し、重複する説明を省略する。

【００１８】まず、図１〜図５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の金属製ガスケットの一方のビード基板
の符号Ｃにおける拡大平面図、図３は図１の金属製ガス
ケットの他方のビード基板の符号Ｃにおける拡大平面
図、図４は図１の金属製ガスケットの線Ａ−Ａにおける
一実施例を示す断面図、及び図５は図１の金属製ガスケ
ットの線Ｂ−Ｂにおける一実施例を示す断面図である。

【００１９】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，
２から構成されている。ビード基板１，２には、孔７の
周囲にボルト孔１２、水孔１３、ブローバイ孔１４、ノ
ック孔、オイル孔１６がそれぞれ複数形成されている。
ビード基板１，２には、ビード基板１，２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断面凸
形のビード３，４が形成されている。ビード基板１，２
は、ビード３，４が互いに対向して積層状態に配置され
ている。ビード３，４は、その頂面に凸面１７が形成さ
れ、凸面１７が互いに対向して当接状態に配置されてい
る。

【００２０】この金属製ガスケットにおいて、ビード基
板１，２には、特に、ビード３，４より孔７側で孔７に
沿ってビード３，４の突出方向と同一方向にビード３，
４の高さ未満の高さに突出したストッパビード５，６が
形成されている。更に、ストッパビード５，６は、互い
に重ならない状態に対向してそれぞれ形成されている。
言い換えれば、ストッパビード５，６は、互いにボア即
ち孔７からの距離が異なる位置に位置ずれした領域に孔
７に沿って延びている。従って、ストッパビード５，６
は、対向するビード基板１，２の平らな面２１，２２に
当接するように配置されている。ビード基板１，２に形
成されたビード３，４は、孔７間の領域で隣接するビー
ド３，４が互いに会合して一条の会合ビード２０を形成
されている。また、ビード基板１，２に形成されたスト
ッパビード５，６は、孔７間の領域で隣接するストッパ
ビード５，６が互いに会合することなく独立して形成さ
れている。また、ビード基板１，２は、図５に示すよう
に、金属製ガスケットの周囲縁部の領域Ｄでは互いに密
接されている。

【００２１】この金属製ガスケットは、上記の構成によ
って、ビード３，４、ストッパビード５及びストッパビ
ード６の三箇所で三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。また、ビード基板
１，２に形成されたストッパビード５，６は、ビード
３，４よりも高さが低く且つビード幅が小さく形成さ
れ、剛性がビード３，４より高くなり、ビード３，４よ
りも変形し難くなるので、ビード３，４に対する全圧縮
を防止するストッパ機能を果たすことになる。更に、こ
の金属製ガスケットは、ストッパビード５，６の剛性が
高いので、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、当接面間での不整を吸収することがで
きる。

【００２２】また、この金属製ガスケットでは、ビード
基板１，２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１，２の板厚を互いに変
えることもできる。更に、ビード基板１，２に形成した
ストッパビード５，６の高さは、ストッパビード５，６
で発生する面圧調整のために互いに適正に変えることも
できる。ビード基板１，２の板厚の変更、及びストッパ
ビード５，６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１，２に形成するビ
ード３，４の高さをボア間即ち孔７間の領域で高く、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３，４及びストッパビード５，６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。

【００２３】また、この金属製ガスケットでは、例え
ば、ビード基板１，２はＳＵＳ３０１で作製されてい
る。図１１に示すように、ビード基板１，２を形成する
弾性金属板の表面に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、金属製ガスケットとしての耐腐食
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の両面とビード基板２の下面に対して耐熱性
及び耐油性を有するフッ素ゴム１０をコーティングし、
更にフッ素ゴム１０上にアクリルシリコーン系樹脂１１
をコーティングしたものである。ビード基板１，２の表
面にコーティングした非金属層は、ビード基板１，２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。

【００２４】次に、図６及び図７を参照して、この発明
による金属製ガスケットの別の実施例を説明する。この
実施例は、一方のビード基板２に形成されたビード８の
頂面を偏平面１８に形成され、偏平面１８に他方のビー
ド基板１のビード３の頂面の凸面１７が当接している。
ビード基板２に形成したビード８を、その頂面を偏平面
１８に形成すると、ビード基板１のビード３の頂面の凸
面１７が安定して偏平面１８に当接して作動させること
ができ、ビード３，８の面圧が安定してシール機能が安
定する。この実施例では、上記実施例と同様に、ビード
３，８、ストッパビード５及びストッパビード６の三箇
所で三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。

【００２５】次に、図８及び図９を参照して、この発明
による金属製ガスケットの更に別の実施例を説明する。
この実施例は、一方のビード基板２には孔７の縁部に沿
ってハーフビード９が形成されている。一方のビード基
板２に形成されたハーフビード９とストッパビード６と
の間に、他方のビード基板３のストッパビード５が位置
するように配置されている。この金属製ガスケットで
は、ビード基板２にハーフビード９を形成することによ
って、シール部が増加し、四箇所で四重のシールライン
が構成され、極めて強力なシール構造が構成され、シー
ル機能を一層安定化させることができる。

【００２６】次に、図１０を参照して、この発明による
金属製ガスケットの他の実施例を説明する。この実施例
は、一方のビード基板１に形成されたビード３Ａ，３Ｂ
は孔７に沿って隔置して２条形成され、他方のビード基
板２のビード４がビード基板１のビード３Ａとビード３
Ｂとの間に位置している。更に、ビード基板１に隔置し
て形成されたビード３Ａとビード３Ｂとの間には平らな
面１９が形成され、平らな面１９にビード基板２のビー
ド４が当接している。ビード基板１にビード３Ａ，３Ｂ
を形成すると、他方のビード基板２のビード４がビード
３Ａと３Ｂとの間で安定してシール機能を果たすことが
できる。ビード基板１に２条のビード３Ａ，３Ｂを形成
することによって、シール部が増加し、五箇所で五重の
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、シール機能を一層安定化させることができる。
しかも、この実施例では、ビード３Ａ，３Ｂ，４及びス
トッパビード５，６はそれぞれ独立に対向するビード基
板１，２の平らな面１９，２１，２２に当接するので、
それぞれで発生する面圧調整も適正に設定することがで
きる。

【００２７】

【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、ビード基板にビードとストッパビードを形
成したので、前記ストッパビードが前記ビード基板間に
形成される孔の近傍におけるデッドスペースを更に小さ
くすることができ、多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、ビードへのガス侵入を防止
し、ガスによる腐食等でビードにへたりや亀裂が発生す
るのを防止できる。また、前記ストッパビードは、スト
ッパ機能を果たして前記ビードへの圧縮に対する全圧縮
を防止し、前記ビードのへたりの発生を防止することが
できる。この金属製ガスケットは、前記ストッパビード
を設けることによって、従来の折返し部を形成したもの
と同等のシール機能や面圧調整機能を果たすことがで
き、しかも折返し部に比較して材料の制約がなく、製造
コストを低減し、耐久性を大幅に向上させることができ
る。

【００２８】即ち、両ビード基板に形成したストッパビ
ードは、ビードの完全圧縮を防止すると共に、シリンダ
ヘッドとシリンダブロックとの対向面の不整を吸収する
機能と前記ビードの保護のためのシール機能を有する補
償部が形成され、前記ビードの過圧縮防止による前記ビ
ードのへたり、亀裂の発生するのを防止でき、前記スト
ッパビード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、前記ビードの機能の低下を防止する。

【００２９】この金属製ガスケットは、補償部を形成す
るのにスペーサのような別部材を用いておらず、別部材
を製作する必要もなく、一対の前記ビード基板のみで構
成でき、部品点数を減らすことができ、加工工程を低減
し、簡単な加工形状であるので、製造コストを大幅に低
減できるのみならず、部品の加工精度をアップでき、累
積誤差を低減でき、前記ストッパビードの高さのコント
ロールが容易になり、層間数の低減によってシール性能
をアップさせ、信頼性に富んだ製品を提供することがで
きる。また、前記ストッパビードが補償部を形成するの
で、折返し部を形成することなく、前記ビード基板の孔
側端縁にも折返し部を設ける構成でないので、折返し部
を形成するという製造上の工程を必要とせず、折返し部
に亀裂が発生するという対策を講じる必要がなく、製造
コストを低減できる。

【００３０】また、この金属製ガスケットは、前記ビー
ド基板のストッパビード、ビード、ハーフビードの高さ
は、設定により任意に設定することができるから、前記
両ビード基板の対向面への面圧バランスも適正に調整す
ることができる。前記ビード基板の応力変動と補償部に
かかる曲げ応力を、例えば、前記ビード基板の特性の違
いがある場合等の状況に応じて設定できるという余裕が
生じ、結果的に、前記ビード基板の前記ビードの破損や
前記補償部の破損、シール効果の低減を防止し、安定し
たシール効果を発揮することができる。

【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の金属製ガスケットの一方のビード基板の
符号Ｃにおける拡大平面図である。

【図３】図１の金属製ガスケットの他方のビード基板の
符号Ｃにおける拡大平面図である。

【図４】図１の金属製ガスケットの線Ａ−Ａにおける一
実施例を示す断面図である。

【図５】図１の金属製ガスケットの線Ｂ−Ｂにおける一
実施例を示す断面図である。

【図６】図１の金属製ガスケットの線Ａ−Ａにおける別
の実施例を示す断面図である。

【図７】図１の金属製ガスケットの線Ｂ−Ｂにおける別
の実施例を示す断面図である。

【図８】図１の金属製ガスケットの線Ａ−Ａにおける更
に別の実施例を示す断面図である。

【図９】図１の金属製ガスケットの線Ｂ−Ｂにおける更
に別の実施例を示す断面図である。

【図１０】図１の金属製ガスケットの線Ａ−Ａにおける
他の実施例を示す断面図である。

【図１１】図１の金属製ガスケットの一対のビード基板
の断面構造を示す一部断面図である。

【符号の説明】

１，２ ビード基板 ３，３Ａ，３Ｂ，４，８ ビード ５，６ ストッパビード ７ 孔 ９ ハーフビード １７ 凸面 １８ 偏平面 １９，２１，２２ 平らな面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【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一対のビード基板を有し、前
   記ビード基板は前記ビードが互いに対向して配置され、
   前記ビード基板には前記ビードより前記孔側に前記孔に
   沿ってストッパビードが互いに重ならない状態に対向し
   てそれぞれ形成され、前記ビード基板に形成された前記
   ストッパビードの高さは前記ビードの高さよりも低く形
   成されている金属製ガスケット。
2. 【請求項２】 前記ビード基板に形成された前記ビード
   の頂面は凸面に形成され、それぞれの前記凸面が互いに
   当接している請求項１に記載の金属製ガスケット。
3. 【請求項３】 前記ビード基板のうち一方のビード基板
   に形成された前記ビードの頂面を偏平面に形成し、前記
   偏平面に他方のビード基板の前記ビードの頂面の凸面が
   当接している請求項１に記載の金属製ガスケット。
4. 【請求項４】 前記ビード基板のうち一方のビード基板
   には前記孔の縁部に沿ってハーフビードが形成されてい
   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。
5. 【請求項５】 前記一方のビード基板に形成された前記
   ハーフビードと前記ストッパビードとの間に、他方のビ
   ード基板の前記ストッパビードが位置している請求項４
   に記載の金属製ガスケット。
6. 【請求項６】 前記ビード基板のうち一方のビード基板
   に形成された前記ビードは前記孔に沿って隔置して２条
   形成され、他方のビード基板の前記ビードが前記一方の
   ビード基板の前記ビード間に位置している請求項１〜５
   のいずれか１項に記載の金属製ガスケット。
7. 【請求項７】 前記一方のビード基板に隔置して形成さ
   れた前記ビードの間には平らな面が形成され、前記平ら
   な面に前記他方のビード基板の前記ビードが当接してい
   る請求項６に記載の金属製ガスケット。