WO2011102148A1

WO2011102148A1 - シリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法及びシリンダーヘッド用メタルガスケット

Info

Publication number: WO2011102148A1
Application number: PCT/JP2011/000962
Authority: WO
Inventors: 義孝松下; 裕司高橋; 佳美荒川
Original assignee: 日本リークレス工業株式会社
Priority date: 2010-02-22
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2011-08-25
Also published as: EP2541031A1; EP2541031B1; US20120319361A1; US8939452B2; CN102770654B; JP5465038B2; JP2011169452A; EP2541031A4; CN102770654A

Abstract

　基板と段差調整板との間の掛合力の向上したシリンダーヘッド用メタルガスケットを提供する。　このシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法は、段差調整板３の各突片３ｂに下孔３ｃを形成し、多角錐形状のポンチ４ａを持つ金型４を下孔３ｃに差し込むことにより、該下孔３ｃの周辺部を筒状に立ち上げると同時に該周辺部を複数に分割切断して、複数の突起部分３ｄ_１からなる筒状部３ｄを形成し、基板２の、段差調整板３の筒状部３ｄに対応する位置に掛合孔２ｈを形成し、基板２の掛合孔２ｈに段差調整板３の筒状部３ｄを貫通させた後、該筒状部３ｄの突起部分３ｄ_１を外側に折り返して潰すことで、突片３ｂを基板２に掛合させるものである。

Description

シリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法及びシリンダーヘッド用メタルガスケット

　この発明は、内燃機関のシリンダーブロックとシリンダーヘッドとの間に介挿されてこれらの接合面間をシールするシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法及びシリンダーヘッド用メタルガスケットに関するものである。

　内燃機関では、シリンダーブロックとシリンダーヘッドとの接合面にメタルガスケットを介在させ、そのメタルガスケットをヘッドボルトで締付けることによって、燃焼ガス、冷却水及び潤滑油のシールをしている。特に、シリンダー孔のシールは重要であり、この部分のシールが不充分であると、燃焼ガスが隣り合うシリンダー同士で流通して、エンジン出力が低下したり、洩れた燃焼ガスが、シリンダー孔を円周状に取り囲む冷却水孔に流入したりする結果、オーバーヒート等の不具合を発生させ、最悪の場合、エンジンの焼付き現象までに至る。

　上記現象を回避する為に、メタルガスケットを形成する弾性金属板にシリンダー孔を囲繞するように環状ビードを設けたメタルガスケットが、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。これらの文献に開示されるシリンダーヘッド用メタルガスケットは、金属板からなり、内燃機関のシリンダーブロックの各シリンダーボアに対応して形成されたシリンダー孔と、各シリンダー孔の周囲に形成された環状ビードと、シリンダーブロックの冷却水ジャケット及びシリンダーヘッドの冷却水孔に対応して各環状ビードの外側周辺部に形成された冷却水孔と、を有する基板と、該基板の環状ビードに対向して配置された環状の段差調整板とを具えており、これらの基板と段差調整板とは、段差調整板に形成された爪部を基板に形成された掛合孔に入れて片側に折り返すことで一体化して、環状ビードと外周ビードとの間に板厚差を設けて面圧バランスを適切にしている。

　ところで、このような特許文献１、２に開示される技術では、図１８に示すように、爪部３ｈが片側にしか折り返えされていないことから、基板２と段差調整板３とを強固に固定できないという問題がある。また、図１９に示すように、段差調整板３を在庫として、あるいはメタルガスケットの製造工程で積み重ねて置くと、直角に曲げて立ち上げた爪部３ｈが斜めに曲ってしまい、基板２への組み付け時に手直しが必要となって工数が嵩んだり、不良品となって廃棄しなければならなかったりするという問題がある。

　これらの問題に対し、本願の発明者が検討を行ったところ、図２０（ａ）、（ｂ）に示すように、段差調整板３の外周縁から突出する突片３ｂに下孔３ｃを開けるとともにこの下孔３ｃの周辺部を円柱状のポンチを持つ金型で絞り加工して円形断面の筒状部３ｄを形成し、この筒状部３ｄを掛合孔２ｈに挿通させて外側に折り返して潰すようにすれば、段差調整板３を基板に強固に固定できるようになるとともに、図２１に示すように、段差調整板３を例えば在庫として、あるいはメタルガスケットの製造工程で積み重ねて置いても、形成したのが筒状部３ｄゆえ斜めに曲ってしまうことがないので、基板２への組み付け時に手直しが不要となったり、不良品として廃棄したりするという問題が無くなることを見出した。

特開２００２－２８６１４１号公報特開平１０－２８１２８９号公報

　しかしながら、このような段差調整板３に深絞り用材料（例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０）を使用した場合、深絞り用材料は、引張り強度が低く、伸び率が大きいため、エンジン冷熱運転時のシリンダーヘッドやシリンダーブロックの伸縮に対しての抵抗力が弱まり、図２２（ａ）、（ｂ）に示すように、段差調整板３が排気方向や吸入方向等に変形することがわかった。特にこの変形の兆候は、高出力エンジン、低剛性エンジンに多く確認されることから変形防止の対策が必要となる。

　この段差調整板３の変形に対応するための対策として、板厚を厚くする手法で強度を持たせると、耐変形性や、それに付随して燃焼ガスのシール性能は上がるが、その反面、シリンダーヘッドやシリンダーブロックの歪が増大して、オイル消費量の増加や各部の異音等の問題が浮上するため、一般的に使用できる段差調整板３の金属箔の板厚は、ガスケットのシール性能とシリンダーヘッドやシリンダーブロックの歪による問題点の両立を考えた場合０．０５ｍｍ～０．１５ｍｍが妥当であり、板厚としてこのような範囲しか採らざるを得ないことも変形の要因として大きな割合を占めている。特に、０．０５ｍｍの如く薄い金属箔を使って僅かな段差を設定する場合には、上記の変形対策は必須であり、このことから、段差調整板３の変形に対する対策が必要であった。

　そして、段差調整板３の変形対策として、上記の問題点から金属箔の板厚を厚くすることによる変形対策は採用し得ないので、段差調整板３に用いられる金属箔として、ばね用ステンレス鋼帯（例えば、ＳＵＳ３０１－１／２H、ＳＵＳ３０１－３／４H、ＳＵＳ３０４－３／４H）のような弾性材を使用し、段差調整板３と基板２との固定作業を行ったところさらに以下のような問題点が浮上した。

　すなわち、段差調整板３の突片３ｂに開けた円形の下孔３ｃに、円柱状のポンチを持つ金型で円筒状の筒状部３ｄを立上げ加工し、その筒状部３ｄを、基板２の掛合孔２ｈに筒状部３ｄに貫通させた後、その貫通した部分を外側に折り返して（曲げ加工して）潰したところ、図２３（ａ）に示すように、クラックが何処で発生するかわからず、クラック同士の間隔が小さいと、基板２への折り返し部分の掛合力が低下する一方、折り返し部分が段差調整板３から欠落することがあり、欠落した部分は、段差調整板３と基板２との間に入り込んだり、金型に残ったままになって基板２のビード部を傷つけたりしてシールの不具合を発生させるおそれがある。また、図２３（ｂ）に示すように、段差調整板３の突片３ｂに予め多角形の下孔３ｃを開け、当該下孔３ｃに円柱形状のポンチを持つ金型を差し込むことによって断面が多角形の筒状部３ｄを形成するようにしても、段差調整板３として弾性材を使用した場合には、図２３（ｃ）に示すように、筒状部３ｄの中間部分でクラックが発生したり筒状部３ｄの一部が欠落したりしてしまう。

　それゆえ、この発明は、基板と段差調整板との掛合にあたり、上記の如くクラックの発生、欠落による不具合等が無く、強固な掛合状態をもたらすことのできるシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法並びに、基板と段差調整板との間の掛合力が向上するとともに、金属箔を使用した微小な段差を用いて、環状ビードと外周ビードとの間に板厚差を設けて面圧バランスを適切にしたシリンダーヘッド用メタルガスケットを提供することをその目的とする。

　この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、この発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法は、弾性金属板からなり、内燃機関のシリンダーヘッドを組み付けられるシリンダーブロックの各シリンダーボアに対応して形成されたシリンダー孔と、前記各シリンダー孔の周囲に形成された環状ビードと、前記シリンダーヘッドの冷却水孔及び、前記シリンダーブロックの冷却水ジャケットまたは冷却水孔に対応して前記各環状ビードの外側周辺部に形成された冷却水孔と、前記環状ビードおよび前記冷却水孔を全体的に囲繞する位置に形成された外周ビードと、を有する少なくとも１枚の基板と、金属板からなり、前記基板の各シリンダー孔の周縁部分にそれぞれ重ねられる複数の環状部と、各環状部の外周縁に一体に形成された複数の突片とを有する段差調整板と、を備え、前記段差調整板の前記突片を前記基板に掛合させてなるシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法において、前記段差調整板の各突片に下孔を形成し、多角錐形状のポンチを持つ金型を前記下孔に差し込むことにより、該下孔の周辺部を筒状に立ち上げると同時に該周辺部を複数に分割切断して、複数の突起部分からなる筒状部を形成し、前記基板の、前記段差調整板の前記筒状部に対応する位置に掛合孔を形成し、前記基板の前記掛合孔に前記段差調整板の前記筒状部を貫通させた後、該筒状部の前記突起部分を外側に折り返して潰すことで、前記突片を前記基板に掛合させたことを特徴とするものである。なお、ここでいう「多角錐形状」には、ポンチの先端を平坦にあるいは丸く形成したような裁頭多角錐形状も含まれる。

　この発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法によれば、段差調整板の突片に形成した下孔の周辺部を筒状に立ち上げるに際して多角錐形状のポンチを持つ金型を用いたことから、筒状に立ち上げられた筒状部の側壁がポンチの角部（隣接する錐面間を繋ぐ角部であって切刃として機能する）によって略均等な大きさの複数の突起部分に分割切断される。よって、形成された複数の突起部分を外側に折り返して潰すことで、突起部分が花弁状に均等に開いた状態で潰れ、基板と段差調整板との強固な掛合状態がもたらされるので、シリンダーヘッドとシリンダーブロックとの加熱及び冷却の繰返しによってそれらデッキ面間にフレッチング（デッキ面に平行な相対移動）が生じても、段差調整板が基板から外れるのを防止することができる。特に、この発明は、段差調整板の材料として弾性材（例えば、ばね用ステンレス鋼帯）を使用した場合に有利である。

　なお、この発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法にあっては、上記金型として五角錐形状のポンチを持つ金型を用い、各筒状部に上記突起部分をそれぞれ五つ形成することが好ましい。これによれば、複数の花弁状に開いた状態で潰れた筒状部の突起部分が、基板への強固な掛合状態をもたらすのに充分な大きさに確実になるからである。

　また、この発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法にあっては、上記金型として、上記ポンチの錐角が２０～４０度の範囲内にある金型を用いることが好ましい。なおここでいう、「ポンチの錐角」とは、多角錐形状のポンチの錐面と錐面との境界に位置し切刃として機能する角部が、ポンチの軸線に対してなす角度のことを意味する。ポンチの錐角が４０度を超えると、筒状部の形成と同時に筒状部を複数に切断しきれない箇所も生じ、突起部分の数及び角度（段差調整板の延在面に対する突起部分の傾斜角度）が不揃いになるおそれがあり、一方、ポンチの錐角が２０度未満になると、筒状部の製作上問題はないが、プレスのストロークも長くなり、また金型先端も細くなることから加工時に金型の先端折れの不安が増大する。

　さらに、この発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法にあっては、上記段差調整板に形成する上記下孔の形状を円形とすることが好ましい。下孔は、ポンチの形状に合わせて多角形としても問題ないが、下孔を多角形とすると、ポンチも多角錐形状であるから、双方の位置精度、角度位置精度を確保する上で作業性が悪化する。下孔を円形とすれば、下孔とポンチとの位置合わせ、角度位置合わせが不要であるから、作業性を高めつつも良好な品質を確保することができる。

　しかも、この発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法にあっては、上記基板に形成する上記掛合孔の形状を円形とすることが好ましい。掛合孔は、筒状部の断面形状に合わせて多角形としても問題ないが、掛合孔を多角形とすると、掛合孔に挿入される筒状部の形状も多角形であるから、双方の位置精度、角度位置精度を確保する上で作業性が悪化する。さらに、基板の掛合孔を多角形にすると、筒状部の突起部分を外側に折り返して潰すのに用いる折返し型を多角形にする必要が生じ、折返し型と突起部分との位置精度、角度位置精度を確保する上で作業性が悪化する。掛合孔を円形とすれば、掛合孔及び筒状部相互間並びに折返し型及び突起部分相互間の位置合わせ、角度位置合わせが不要であるから、作業性を高めつつも良好な品質を確保することができる。

　また、この発明は、弾性金属板からなり、内燃機関のシリンダーヘッドを組み付けられるシリンダーブロックの各シリンダーボアに対応して形成されたシリンダー孔と、前記各シリンダー孔の周囲に形成された環状ビードと、前記シリンダーヘッドの冷却水孔及び、前記シリンダーブロックの冷却水ジャケットまたは冷却水孔に対応して前記各環状ビードの外側周辺部に形成された冷却水孔と、前記環状ビードおよび前記冷却水孔を囲繞する位置に形成された外周ビードとを有する少なくとも１枚の基板と、金属板からなり、前記基板の各シリンダー孔の周縁部分にそれぞれ重ねられる複数の環状部と、各環状部の外周縁に一体に形成された複数の突片とを有する段差調整板と、を備えるシリンダーヘッド用メタルガスケットにおいて、前記段差調整板の各突片に下孔を形成し、多角錐形状のポンチを持つ金型を前記下孔に差し込むことにより、該下孔の周辺部を筒状に立ち上げると同時に該周辺部を複数に分割切断して、複数の突起部分からなる筒状部を形成し、前記基板の、前記段差調整板の前記筒状部に対応する位置に掛合孔を形成し、前記基板の前記掛合孔に前記段差調整板の前記筒状部を貫通させた後、該筒状部の突起部分を外側に折り返して潰すことで、前記突片を前記基板に掛合させてなるものである。

　また、この発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットにあっては、前記段差調整板の環状部の冷却水孔側の外側部分端面は、環状ビードのビード形状を形成する外縁よりも外側に位置することが好ましい。かつ前記外側部分端面は、シリンダーヘッド冷却水孔及び、シリンダーブロックの冷却水ジャケットまたは冷却水孔部分、並びに前記冷却水孔を囲繞する位置に形成された外周ビードの内縁より内側に位置することが好ましい。

　この発明によれば、基板と段差調整板との強固な掛合状態をもたらすことのできるシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法並びに、基板と段差調整板との間の掛合力の向上したシリンダーヘッド用メタルガスケットを提供することができる。

この発明に従う一実施形態のシリンダーヘッド用メタルガスケットの全体を示す平面図である。（ａ）は、上記実施形態のシリンダーヘッド用メタルガスケットの、図１のＡ－Ａ線に沿う断面図であり、（ｂ）は図１のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。上記実施形態のシリンダーヘッド用メタルガスケットの下側の基板を示す平面図である。上記実施形態のシリンダーヘッド用メタルガスケットの段差調整板を示す平面図である。上記実施形態のシリンダーヘッド用メタルガスケットの段差調整板の突片を、筒状部を下側の基板の掛合孔に貫通させて外側に折り返した状態で示す平面図である。この発明の他の実施形態のシリンダーヘッド用メタルガスケットの、図２（ａ）と同様の位置での断面図である。上記実施形態のシリンダーヘッド用メタルガスケットの段差調整板の突片を、筒状部を立ち上げる前の状態で示す平面図である。（ａ）は、突片に下孔無しで、五角錐形状のポンチを直接突き刺して形成された筒状部を示す側面図であり、（ｂ）は図８（ａ）の筒状部を、を基板の掛合孔に挿入してフラットニング加工した状態で示す断面図である。この発明に適用される五角錐形状のポンチを持つ金型を示す斜視図である。この発明に従うシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法を用い形成された筒状部をそれぞれ示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。この発明に従うシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法を用い形成された筒状部を、基板の掛合孔に貫通させた状態で示す側面図である。この発明に従うシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法を用い形成された筒状部を、折返し型を用いて外側に折り返した状態を示す側面図である。この発明に従うシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法に適用される多角錐形状のポンチを持つ金型を、ポンチの錐角の対応表とともに説明した図である。段差調整板の突片に形成した五角形の下孔に、五角錐形状のポンチを持つ金型を挿入する状態を示した平面図である。この発明に従うシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法を用いて製造されたメタルガスケットの、基板と段差調整板との掛合部分周辺を取り出して引張試験を行う様子を説明する図である。（ａ）は、ポンチの刃先角度を様々に変更したときの製造確認結果を示す表であり、（ｂ）は五角錐ポンチの錐角度と錐部長さとの関係を示したグラフである。この発明に従うシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法に適用される他の五角錐形状のポンチを持つ金型を示す斜視図である。従来技術に従うメタルガスケットの一部を拡大して示した平面図である。上記従来技術に従うメタルガスケットの段差調整板を複数枚重ねた状態で示す断面図である。比較例のメタルガスケットの段差調整板を、突片に形成された下孔の周辺部を円柱状のポンチを持つ金型で絞り加工して円形断面の筒状部を形成した状態で示す断面図である。上記比較例のメタルガスケットの段差調整板を複数枚重ねた状態で示す断面図である。（ａ）、（ｂ）はともに、段差調整板に深絞り用材料を使用した場合に、段差調整板が変形した状態を説明する図である。（ａ）は、比較例のメタルガスケットの段差調整板の突片を、円形断面の筒状部を外側に折り返して潰した状態で示す平面図であり、（ｂ）は段差調整板の突片を、五角形の下孔を形成した状態で示す平面図であり、（ｃ）は、段差調整板の突片に形成された五角形の下孔に円柱状のポンチを持つ金型を差し込んで五角形断面の筒状部を形成し、その筒状部を外側に折り返して潰した状態で示す平面図である。この発明に従う一実施形態のシリンダーヘッド用メタルガスケットを、下側の基板に段差調整板が取り付けられた状態で示す平面図である。

　以下、この発明に従う実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。

　この実施形態のシリンダーヘッド用メタルガスケット（以下、単に「メタルガスケッド」という。）１は、段差調整板を含めて金属板を三枚積層する積層型のもので、図２に示すように、各々弾性金属板としてのステンレス鋼板からなる二枚の基板２を具えている。これらの基板２は図１及び図３に示すように各々、当該メタルガスケット１が組み込まれる内燃機関としてのエンジンの、シリンダーヘッドを組み付けられるシリンダーブロックの各シリンダーボアに対応して形成された複数（図では三つ）のシリンダー孔２ａと、各シリンダー孔２ａの周囲に形成された山形断面形状の環状ビード２ｂと、上記シリンダーブロックの冷却水ジャケット（オープンデッキ型の場合）または冷却水孔（クローズドデッキ型の場合）、及び上記シリンダーヘッドの冷却水孔に対応して各環状ビード２ｂの外側周辺部に形成された多くの冷却水孔２ｃと、環状ビード２ｂ及び冷却水孔２ｃを全体的に囲繞する位置に形成された片斜面形断面形状の外周ビード２ｄとを有している。

　二枚の基板２はさらに各々、その外周ビード２ｄの外側に、複数の潤滑油孔２ｅ及び、シリンダーヘッドをシリンダーブロックに締め付け固定するためのヘッドボルトを各々挿通される複数（図では八つ）のボルト孔２ｆと、ハトメ孔２ｇとを有しており、それら二枚の基板２の環状ビード２ｂは、互いに当該ガスケット１の厚さ方向に整列して位置するとともに、互いに逆向きになるように各々内向きに突出し、二枚の基板２の外周ビード２ｄも、互いに当該ガスケット１の厚さ方向に整列して位置するとともに、互いに逆向きになるように各々外向きに突出している。

　加えて、図３に示すように、上記シリンダーブロックのデッキ面に対向する下側の基板２は、上記シリンダーブロックの冷却水ジャケット（オープンデッキ型の場合）または冷却水孔（クローズドデッキ型の場合）、及び上記シリンダーヘッドの冷却水孔の位置に対応して、各シリンダー孔２ａの周囲の環状ビード２ｂの外側周辺部に、互いに周方向に適宜離間して図示例では四個～五個ずつ形成された掛合孔２ｈを有している。

　この実施形態のメタルガスケット１はまた、図４に示すように、二枚の基板２の間に、例えば基板２よりも薄い厚さ（例えば厚さ０．０１ｍｍ～０．１５ｍｍ）を持つ金属板としてのステンレス鋼板（好ましくは、ばね用ステンレス鋼帯のような弾性材）からなる段差調整板３を介挿されて具えている。段差調整板３は、基板２の各シリンダー孔２ａの周縁部分に重合して配置される三つの環状部３ａと、該環状部３ａの外周縁に一体に形成された突片３ｂとを有する。上記三つの環状部３ａは互いに結合されている。突片３ｂは、環状部３ａの外周縁から外方へ突出し、少なくとも上記シリンダーブロックの冷却水ジャケットまたは冷却水孔の位置まで延在する。突片３ｂは、この例では下側の基板２の各シリンダー孔２ａに対しその周囲の四個～五個の掛合孔２ｈに対応して各環状部３ａに四個～五個ずつ設けられている。各突片３ｂは、図５に示すように、花弁状に開いた状態で潰れた後述する筒状部３ｄの五つの突起部分３ｄ_１（かしめ部）にて上記下側の基板２に強固に掛合されている。

　なお、この段差調整板３と環状ビード２ｂの幅方向の関係は、図２（ｂ）に示されるが、段差調整板３の環状部３ａの冷却水孔側の外側部分端面は、図２（ｂ）における環状ビード２ｂのビード形状を形成する外縁Ｌ２位置よりも外側に位置して、環状ビードの幅方向全体を覆うように配置されている。

　図６は、この発明の他の一実施形態のメタルガスケット１を示す図２（ａ）と同様の位置での断面図であり、この実施形態では、環状ビード２ｂ及び外周ビード２ｄの突出方向を先の実施形態と異ならせて互いに向き合わせている点のみ、先の実施形態と異なっており、他の点では先の実施形態と同一の構成を具えている。

　かかる二種類の実施形態のメタルガスケット１によれば何れも、掛合孔２ｈの周りで折り返され潰された複数の突起部分３ｄ_１によって、基板２と段差調整板３との強固な掛合状態がもたらされるので、シリンダーヘッドとシリンダーブロックとの加熱及び冷却の繰返しによってそれらデッキ面間にフレッチング（デッキ面に平行な相対移動）が生じても、段差調整板３が基板２から外れるのを防止することができる。

　また、上記二種類の実施形態のメタルガスケット１によれば何れも、二枚の基板２の間に位置する段差調整板３の段差によって、図２（ａ）に示すように段差調整板３に環状ビード２ｂの内縁Ｌ１から外縁Ｌ２に亘るビード全域を載せているので、基板２の環状ビード２ｂと外周ビード２ｄとの段差、ひいては環状ビード２ｂと外周ビード２ｄとの面圧を高め、環状ビード２ｂの全圧縮化を促進することができ、特に、０．０５ｍｍの如く薄い金属箔を使った場合にも、僅かな段差を設定して面圧バランスを適切にすることができる。

　さらに、上記二種類の実施形態のメタルガスケット１によれば何れも、筒状部３ｄを貫通させる掛合孔２ｈを、基板２の環状ビード２ｂの外側周辺部に、シリンダーヘッドの冷却水孔またはシリンダーブロックの冷却水ジャケットもしくは冷却水孔に対応させて設けていることから、その筒状部３ｄを外側に折り返して潰した部分をシリンダーヘッドとシリンダーブロックとのデッキ面間に挟まれないように冷却水孔や冷却水ジャケットに逃がし得るので、その折り返して潰した部分が環状ビード２ｂの面圧上昇を妨げるのを防止することができる。

　さらに、上記二種類の実施形態のメタルガスケット１によれば何れも、突片３ｂに形成した突起部分３ｄ_１を五つとしたので、複数の花弁状に開いた状態で潰れた筒状部３ｄの突起部分３ｄ_１が、基板２への強固な掛合状態をもたらすのに充分な大きさに確実になる。

　さらに、上記二種類の実施形態のメタルガスケット１によれば何れも、基板２に形成して突片３ｂを掛合させる掛合孔２ｈの数は、各シリンダーボアに対して四個～五個としているので、基板２への段差調整板３の掛合力を充分に高めて、シリンダーヘッドとシリンダーブロックとのデッキ面間にフレッチングが生じても、段差調整板３が基板２から外れるのを確実に防止することができる。

　次いで、上記実施形態のメタルガスケット１の製造方法について説明する。

　先ず、段差調整板３の各突片３ｂの先端部に、図７に拡大して示すように、円形の下孔３ｃを例えばプレス型による打ち抜き加工にて形成する。突片３ｂに下孔３ｃを設ける理由は、下孔３ｃ無しで、五角錐形状のポンチを突片３ｂに直接突き刺して筒状に加工し、その筒状部３ｄを基板２の掛合孔２ｈに挿入して折り返し加工を行い、フラットニング加工（潰し加工）すると、先端が折れ曲がり、基板２と段差調整板３とを完全に一体化することができないおそれがあるからである。なぜなら、筒状部３ｄを立ち上げた時点で、筒状部３ｄの先端が外側方向にめくれるように曲ってしまい（図８（ａ）参照）、この直後のフラットニング加工により当該めくれ部が内側に折り曲げられてしまう不具合が生じるからである（図８（ｂ）参照）。

　次いで、各突片３ｂに形成された下孔３ｃに、多角錐形状（ここでは五角錐形状）のポンチ４ａを持つ金型４を差し込むことにより、円形の下孔３ｃの周辺部を絞り加工し、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、該周辺部を筒状に立ち上げると同時にポンチ４ａの切刃（角部）４ｂで該周辺部を複数に分割切断して、複数の突起部分３ｄ_１からなる筒状部３ｄを形成する。この筒状部３ｄの高さは、図示のように例えば１mmでも充分対応可能である。なお、金型４の、ポンチ４ａより下部は円柱形状である。

　次いで、このようにして各突片３ｂに筒状部３ｄを立ち上げた段差調整板３を、図３に示す下側の基板２に重ねて、段差調整板３の三つの輪を基板２の三つのシリンダー孔２ａの周辺部に上下に整列させ、図１１に示すように、各突片３ｂの筒状部３ｄを基板２の各掛合孔２ｈ内に貫通させる。なお、下側の基板２には、任意のタイミングにて事前に好適には円形の掛合孔２ｈを開けておく。

　次いで、図１２に示すように、各突片３ｂの筒状部３ｄの、基板２の各掛合孔２ｈを貫通した突起部分３ｄ_１を、例えば先端部が円錐状のポンチを持つ金型５を用いて外側に折り返す。このとき、筒状部３ｄは、複数の（この場合は五つの）略均等な大きさの突起部分３ｄ_１に分割切断されているので、その筒状部３ｄを外側に折り返すと、複数の花弁状に均等に開く。

　この花弁状に開いた筒状部３ｄの突起部分３ｄ_１をさらに、例えば先端部が平坦なポンチを持つ金型（図示省略）を用いて平坦に潰す。これにより筒状部３ｄは、図５に示すように、略均等な大きさの複数の花弁状に開いた状態で潰れ、各突起部分３ｄ_１が充分な大きさとなって基板２と掛合する。

　このようにし、下側の基板２と各突片３ｂの筒状部３ｄを介して掛合した段差調整板３を、図２（ａ）に示すように、上側の基板２と重ね合わせて、図２４に示すように加工した後、上下の基板２の三つのシリンダー孔２ａを上下に整列させ、さらに上下の基板２の互いに整列するハトメ孔２ｇに挿通された図示しない通常のグロメットが加締められて、二枚の基板２とそれらの間に位置する段差調整板３とが互いに位置決される。なお、ハトメ孔２ｇは、上記エンジンのシリンダーブロックとシリンダーヘッドとの間の位置から外方に外れており、それゆえ上記グロメットは、上記エンジンのシリンダーブロックとシリンダーヘッドとのデッキ面間に挟まれてビード２ｂ、２ｄの面圧を低下させることはない。

　かかるメタルガスケット１の製造方法によれば、段差調整板３の突片３ｂに形成した下孔３ｃの周辺部を筒状に立ち上げるに際して多角錐形状のポンチ４ａを持つ金型４を用いたことから、筒状に立ち上げられた筒状部３ｄの側壁がポンチ４ａの切刃４ｄ（隣接する錐面同士を繋ぐ角部）によって略均等な大きさの複数の突起部分３ｄ_１に分割切断される。よって、形成された複数の突起部分３ｄ_１を外側に折り返して潰すことで、突起部分３ｄ_１が花弁状に均等に開いた状態で潰れ、基板２と段差調整板３との強固な掛合状態がもたらされるので、シリンダーヘッドとシリンダーブロックとの加熱及び冷却の繰返しによってそれらデッキ面間にフレッチング（デッキ面に平行な相対移動）が生じても、段差調整板３が基板２から外れるのを防止することができる。特に、この製造方法は、段差調整板３の材料として弾性材（例えば、ばね用ステンレス鋼帯）を使用した場合に有利である。

　なお、このメタルガスケット１の製造方法にあっては、上記金型４として五角錐形状のポンチ４ａを持つ金型４を用い、各筒状部３ｄに上記突起部分３ｄ_１をそれぞれ五つ形成することが好ましい。これによれば、複数の花弁状に開いた状態で潰れた筒状部３ｄの突起部分３ｄ_１が、基板２への強固な掛合状態をもたらすのに充分な大きさに確実になるからである。

　また、このメタルガスケット１の製造方法にあっては、上記金型４として、上記ポンチ４ａの錐角θが２０～４０度の範囲内にある金型を用いることが好ましい。なおここでいう、「ポンチの錐角θ」とは、多角錐形状のポンチの錐面と錐面との境界に位置し切刃として機能する角部が、ポンチの軸線Ｓに対してなす角度のことを意味する。ポンチの錐角θが４０度を超えると、筒状部３ｄの形成と同時に筒状部３ｄを複数に切断しきれない箇所も生じ、突起部分３ｄ_１の数及び角度（段差調整板３の延在面に対する突起部分３ｄ_１の傾斜角度）が不揃いになるおそれがあり、一方、ポンチの錐角θが２０度未満になると、筒状部３ｄの製作上問題はないが、プレスのストロークも長くなり、また金型先端も細くなることから加工時に金型の先端折れの不安が増大する。

　さらに、このメタルガスケットの製造方法にあっては、上記段差調整板３に形成する上記下孔３ｃの形状を円形とすることが好ましい。下孔３ｃは、ポンチの形状に合わせて多角形としても問題ないが、下孔３ｃを多角形とすると、図１４に示すように、ポンチも多角錐形状であるから、双方の位置精度、角度位置精度を確保する上で作業性が悪化する。下孔３ｃを円形とすれば、下孔３ｃとポンチとの位置合わせ、角度位置合わせが不要であるから、作業性を高めつつも良好な品質を確保することができる。

　しかも、このメタルガスケットの製造方法にあっては、上記基板２に形成する上記掛合孔２ｈの形状を円形とすることが好ましい。掛合孔２ｈは、筒状部３ｄの断面形状に合わせて多角形としても問題ないが、掛合孔２ｈを多角形とすると、掛合孔２ｈに挿入される筒状部３ｄの形状も多角形であるから、双方の位置精度、角度位置精度を確保する上で作業性が悪化する。さらに、基板２の掛合孔２ｈを多角形にすると、筒状部３ｄの突起部分３ｄ_１を外側に折り返して潰すのに用いる折返し型を多角形にする必要が生じ、折返し型と突起部分３ｄ_１との位置精度、角度位置精度を確保する上で作業性が悪化する。掛合孔２ｈを円形とすれば、掛合孔２ｈ及び筒状部３ｄ相互間並びに折返し型及び突起部分３ｄ_１相互間の位置合わせ、角度位置合わせが不要であるから、作業性を高めつつも良好な品質を確保することができる。

　この発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法による効果を確かめるため、この発明に従う第１の実施例のシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法（以下、「実施例１の製造方法」という。）、この発明に従う第２の実施例のシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法（以下、「実施例２の製造方法」という。）、及びこの発明に従う第３の実施例のシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法（以下、「実施例３の製造方法」という。）を用い、図１５に示すように基板２と段差調整板３とを一体化した部分（試験片）を採取して引張試験機により、基板２と段差調整板３との一体化強度を確認した。

　ここで、実施例１の製造方法は、段差調整板３を基板２に掛合するにあたって、段差調整板３の各突片３ｂに五角形の下孔３ｃを形成する工程と、五角錐形状のポンチ４ａを持つ金型４を当該下孔３ｃに差し込むことにより五つの突起部分３ｄ_１を有する筒状部３ｄを形成する工程と、基板２の、段差調整板３の筒状部３ｄに対応する位置に五角形の掛合孔２ｈを形成する工程と、基板２の掛合孔２ｈに段差調整板３の筒状部３ｄを貫通させた後、五角形の折返し型を用いて該筒状部３ｄの突起部分３ｄ_１を外側に折り返してフラット化する工程と、を含むものである。

　実施例２の製造方法は、段差調整板３を基板２に掛合するにあたって、段差調整板３の各突片３ｂに円形の下孔３ｃを形成する工程と、五角錐形状のポンチ４ａを持つ金型４を当該下孔３ｃに差し込むことにより五つの突起部分３ｄ_１を有する筒状部３ｄを形成する工程と、基板２の、段差調整板３の筒状部３ｄに対応する位置に五角形の掛合孔２ｈを形成する工程と、基板２の掛合孔２ｈに段差調整板３の筒状部３ｄを貫通させた後、五角形の折返し型を用いて該筒状部３ｄの突起部分３ｄ_１を外側に折り返してフラット化する工程と、を含むものである。

　実施例３の製造方法は、段差調整板３を基板２に掛合するにあたって、段差調整板３の各突片３ｂに円形の下孔３ｃを形成する工程と、五角錐形状のポンチ４ａを持つ金型４を当該下孔３ｃに差し込むことにより五つの突起部分３ｄ_１を有する筒状部３ｄを形成する工程と、基板２の、段差調整板３の筒状部３ｄに対応する位置に円形の掛合孔２ｈを形成する工程と、基板２の掛合孔２ｈに段差調整板３の筒状部３ｄを貫通させた後、五角形の折返し型を用いて該筒状部３ｄの突起部分３ｄ_１を外側に折り返してフラット化する工程と、を含むものである。

　前記三種類の製造方法にしたがって製造された基板と段差調整板との掛合部分周辺を取り出して、図１５に示すように引張試験を行った結果、この発明に従う三種類の製造方法では何れも、２００Nに至るまで破壊せず、充分な固着強度が得られるとともにこれらの三種類の製造方法間に固着強度の差は見られなかった。また、ポンチ４ａによって段差調整板３の突片３ｂに筒状部３ｄを形成した際に、突起部分３ｄ_１間の切断箇所以外、筒状部３ｄに不所望なクラックや突起部分３ｄ_１の欠落等は一切見られなかった。

　よって、この試験結果から、孔位置精度、角度位置精度が重要となり作業性の面で劣る実施例１の製造方法及び実施例２の製造方法を敢えて採用するまでもなく、実施例３の製造方法を用いることにより、すなわち五角錐形状のポンチ４ａを持つ金型４によって円形の下孔３ｃの周辺部から筒状部３ｄを形成することのみよって、基板２と段差調整板３との間の掛合力の向上したメタルガスケット１を安価かつ安定して製造可能であることが分かる。

　次いで、五角錐形状のポンチの錐角θ（刃先角度）を様々に異ならせて、筒状部３ｄの加工試験を行ったので説明する。加工試験に用いたのは、ポンチ４ａの錐角θをそれぞれ１０度、２０度、３０度、４０度、６０度とした５本の金型４である。試験結果を図１６（ａ）に示す。この試験結果から分かるように、ポンチ４ａの錐角θが６０度の金型４を用いた場合は、分割切断された突起部分３ｄ_１の数及び角度が均等にならない部分も発生し安定しなかった。一方、ポンチ４ａの錐角θが１０度の金型４を用いた場合は、製作上問題ないが、プレスのストロークも長くなり、また、図１６（ｂ）に示すように、金型先端も細くなることからか加工時の先端折れの不安がある。このことから、ポンチ４ａの錐角θの角度は約２０～４０度の範囲内とすると良いことが分かる。

　以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば各突片３ｂの下孔３ｃの形状を四角形や六角形等の多角形としても良く、また掛合孔２ｈを上側の基板２に形成してそこに段差調整板３の筒状部３ｄを掛合させるようにしても良い。また、突片３ｂの下孔３ｃ内に差し込んで断面多角形の筒状部３ｄを形成するための金型４は、図１７に示すように、ポンチ４ａの先端を平坦あるいは丸くしたような裁頭多角錐形状のポンチ４ａとしても良い。

　かくしてこの発明によって、基板と段差調整板との強固な掛合状態をもたらすことのできるシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法並びに、基板と板厚が０．０５ｍｍ～０．１５ｍｍの範囲の弾性材の金属箔で構成された段差調整板との間の掛合力の向上したシリンダーヘッド用メタルガスケットを提供することができるようになった。

　１　シリンダーヘッド用メタルガスケット
　２　基板
　３　段差調整板
　３ａ　環状部
　３ｂ　突片
　３ｃ　下孔
　３ｄ　筒状部
　３ｄ_１　突起部分
　４　金型
　４ａ　ポンチ

Claims

　弾性金属板からなり、内燃機関のシリンダーヘッドを組み付けられるシリンダーブロックの各シリンダーボアに対応して形成されたシリンダー孔（２ａ）と、前記各シリンダー孔（２ａ）の周囲に形成された環状ビード（２ｂ）と、前記シリンダーヘッドの冷却水孔及び、前記シリンダーブロックの冷却水ジャケットまたは冷却水孔に対応して前記各環状ビード（２ｂ）の外側周辺部に形成された冷却水孔（２ｃ）と、前記環状ビード（２ｂ）および前記冷却水孔（２ｃ）を囲繞する位置に形成された外周ビード（２ｄ）と、を有する少なくとも１枚の基板（２）と、
　金属板からなり、前記基板（２）の各シリンダー孔（２ａ）の周縁部分にそれぞれ重ねられる複数の環状部（３ａ）と、各環状部（３ａ）の外周縁に一体に形成された複数の突片（３ｂ）とを有する段差調整板（３）と、を備え、前記段差調整板（３）の前記突片（３ｂ）を前記基板（２）に掛合させてなるシリンダーヘッド用メタルガスケット（１）の製造方法であって、
　前記段差調整板（３）の各突片（３ｂ）に下孔（３ｃ）を形成し、
　多角錐形状のポンチ（４ａ）を持つ金型（４）を前記下孔（３ｃ）に差し込むことにより、該下孔（３ｃ）の周辺部を筒状に立ち上げると同時に該周辺部を複数に分割切断して、複数の突起部分（３ｄ_１）からなる筒状部（３ｄ）を形成し、
　前記基板（２）の、前記段差調整板（３）の前記筒状部（３ｄ）に対応する位置に掛合孔（２ｈ）を形成し、
　前記基板（２）の前記掛合孔（２ｈ）に前記段差調整板（３）の前記筒状部（３ｄ）を貫通させた後、該筒状部（３ｄ）の突起部分（３ｄ_１）を外側に折り返して潰すことで、前記突片（３ｂ）を前記基板（２）に掛合させたことを特徴とする、シリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法。
　前記金型（４）として五角錐形状のポンチ（４ａ）を持つ金型（４）を用い、各筒状部（３ｄ）に前記突起部分（３ｄ_１）をそれぞれ五つ形成する、請求項１に記載のシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法。
　前記金型（４）として、前記ポンチ（４ａ）の錐角（θ）が２０～４０度の範囲内にある金型（４）を用いる、請求項１又は２に記載のシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法。
　前記段差調整板（３）に形成する前記下孔（３ｃ）の形状を円形とする、請求項１～３の何れか一項に記載のシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法。
　前記基板（２）に形成する前記掛合孔（２ｈ）の形状を円形とする、請求項１～４の何れか一項に記載のシリンダーヘッド用メタルガスケットの製造方法。
　弾性金属板からなり、内燃機関のシリンダーヘッドを組み付けられるシリンダーブロックの各シリンダーボアに対応して形成されたシリンダー孔（２ａ）と、前記各シリンダー孔（２ａ）の周囲に形成された環状ビード（２ｂ）と、前記シリンダーヘッドの冷却水孔及び、前記シリンダーブロックの冷却水ジャケットまたは冷却水孔に対応して前記各環状ビード（２ｂ）の外側周辺部に形成された冷却水孔（２ｃ）と、前記環状ビード（２ｂ）および前記冷却水孔（２ｃ）を囲繞する位置に形成された外周ビード（２ｄ）とを有する少なくとも１枚の基板（２）と、
　金属板からなり、前記基板（２）の各シリンダー孔（２ａ）の周縁部分にそれぞれ重ねられる複数の環状部（３ａ）と、各環状部（３ａ）の外周縁に一体に形成された複数の突片（３ｂ）とを有する段差調整板（３）と、を備えるシリンダーヘッド用メタルガスケット（１）であって、
　前記段差調整板（３）の各突片（３ｂ）に下孔（３ｃ）を形成し、多角錐形状のポンチ（４ａ）を持つ金型（４）を前記下孔（３ｃ）に差し込むことにより、該下孔（３ｃ）の周辺部を筒状に立ち上げると同時に該周辺部を複数に分割切断して、複数の突起部分（３ｄ_１）からなる筒状部（３ｄ）を形成し、前記基板（２）の、前記段差調整板（３）の前記筒状部（３ｄ）に対応する位置に掛合孔（２ｈ）を形成し、前記基板（２）の前記掛合孔（２ｈ）に前記段差調整板（３）の前記筒状部（３ｄ）を貫通させた後、該筒状部（３ｄ）の突起部分（３ｄ_１）を外側に折り返して潰すことで、前記突片（３ｂ）を前記基板（２）に掛合させてなることを特徴とするシリンダーヘッド用メタルガスケット。
　前記段差調整板（３）の環状部（３ａ）の冷却水孔側の外側部分端面は、環状ビード（２ｂ）のビード形状を形成する外縁（Ｌ２）よりも外側に位置し、かつ前記外側部分端面は、シリンダーヘッド冷却水孔及び、シリンダーブロック冷却水ジャケットまたは冷却水孔部分、並びに前記冷却水孔を囲繞する位置に形成された外周ビードの内縁より内側に位置する、請求項６に記載のシリンダーヘッド用メタルガスケット。