WO2015141587A1 - メタルガスケット - Google Patents

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    • F16J15/0818—Flat gaskets
    • F16J2015/0856—Flat gaskets with a non-metallic coating or strip

Definitions

  • the present invention relates to a metal gasket, and more particularly, to a metal gasket in which an elastic coating is formed on a metal substrate that is interposed between opposing surfaces of two mating members in a compressed state, and in particular, a full bead having spring properties.
  • the metal gasket is fastened with bolts while being sandwiched between the opposing surfaces of the two mating members, and seals the space to be sealed defined by the two mating members.
  • the substrate constituting the metal gasket has a full bead bent to form a convex surface on one side in the thickness direction. There is.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state where a full bead portion of a conventional metal gasket is cut along the width direction of the full bead.
  • a full bead 100c of this type of metal gasket 100 has a chevron-shaped convex surface on one side in the thickness direction of the substrate 101 (lower side in FIG. 6) and a valley-shaped concave surface on the other side in the thickness direction (upper side in FIG. 6). It is bent to form.
  • the metal gasket 100 When the metal gasket 100 is made of only a single metal substrate, it may not be able to follow the surface roughness of the opposing surface of the mating member, and a sufficient sealing function may not be obtained. For this reason, it is a common practice to coat (after-coat) an elastic film 102 made of a rubber-like elastic material so as to cover the full bead 100c on both surfaces of the metal substrate 101 on which the full bead 100c is formed. (Patent Document 1).
  • the metal gasket 100 has a thick coating reservoir 102a at the bottom because the coating material accumulates at the bottom of the concave side of the full bead 100c when the elastic coating 102 is aftercoated on the substrate 101. Is easily formed. Therefore, as shown in FIG. 7, when the metal gasket 100 is mounted between two mating members 200 and 300 and tightened, the coating reservoir 102a thicker than the elastic coating 102 obstructs the full bead 100c. The amount of compression will be insufficient. As a result, a gap ⁇ is formed between the mating members 200 and 300, and there is a possibility that sufficient sealing performance cannot be obtained.
  • the present invention has been made in view of the above points, and even if an elastic coating is formed along the full bead, the full bead can be sufficiently compressed to improve the sealing performance. Let it be an issue.
  • a full bead having a chevron-shaped convex surface on one side in the thickness direction and a valley-shaped concave surface on the other side in the thickness direction is formed on a metal substrate
  • An elastic coating is formed on the entire convex surface of the full bead
  • a metal gasket characterized in that an elastic coating is formed on the concave surface of the full bead, leaving a slit-like elastic coating non-applied portion along the bottom of the concave surface.
  • the full bead can be sufficiently compressed and the sealing performance can be improved.
  • the disassembled perspective view which shows the assembly
  • Bottom view of the metal gasket shown in FIG. Enlarged cross-sectional view along line (iii)-(iii) in FIG.
  • Sectional drawing which shows the mounting state of the metal gasket shown in FIG.
  • Partial top view which shows an example of the cylinder head gasket used in order to seal between the cylinder head and cylinder block of the internal combustion engine of a motor vehicle
  • Sectional drawing which shows the state which cut
  • Sectional drawing which shows the mounting state of the conventional metal gasket shown in FIG.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an assembled state of a metal gasket according to the present invention
  • FIG. 2 is a bottom view of the metal gasket shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a line (iii)-(iii) in FIG. FIG.
  • the metal gasket 1 according to the present invention is disposed between opposing surfaces of two mating members 2 and 3 that define a sealed space S and is fastened together by bolts 4.
  • the metal gasket 1 has, for example, a metal substrate 10 such as stainless steel, a cold-rolled steel plate, a galvanized steel plate, and an aluminum plywood, and an opening 11 corresponding to the space S to be sealed and a bolt hole 12 are formed.
  • a metal substrate 10 such as stainless steel, a cold-rolled steel plate, a galvanized steel plate, and an aluminum plywood, and an opening 11 corresponding to the space S to be sealed and a bolt hole 12 are formed.
  • a full bead 13 having a spring property is formed between adjacent bolt holes 12, 12.
  • the full bead 13 has an angled convex surface on one side in the thickness direction (lower side in FIG. 3) and a bolt-shaped concave surface on the other side in the thickness direction (upper side in FIG. 3). It is formed by bending the substrate 10.
  • the substrate 10 is coated with an elastic film 20 made of a rubber-like elastic material (rubber material or synthetic resin material having rubber-like elasticity) along the full bead 13. After-coating).
  • an elastic film 20 made of a rubber-like elastic material (rubber material or synthetic resin material having rubber-like elasticity) along the full bead 13. After-coating).
  • the elastic coating 20 is formed on the entire convex surface of the full bead 13. Further, on the concave surface of the full bead 13, a slit-like elastic coating non-application portion 14 is provided in a portion along the bottom portion 13a of the concave surface, specifically, in a region extending from the bottom portion 13a to the intermediate portions of the slopes 13b and 13b on both sides thereof.
  • the elastic film 20 is formed to remain.
  • the elastic coating 20 is applied to the entire convex surface side of the full bead 13 from a part of the flat plate portions 15 on both sides in the width direction to the top portion 13c of the full bead 13.
  • the region from the bottom portion 13a to the middle portion of the slopes 13b, 13b on both sides thereof is the elastic coating non-application portion 14, and the elastic coating 20 is not formed.
  • the elastic coating 20 is applied only to a region from the intermediate portion to a portion of the flat plate portions 15 on both sides thereof.
  • the concave side elastic coating 20 of the full bead 13 is formed from both hem portions 13 d and 13 d of the full bead 13 to the flat plate portion 15 of the substrate 10. For this reason, the bent portions 16 and 16 which are the boundary portions between the hem portions 13 d and 13 d of the full bead 13 and the flat plate portions 15 and 15 are covered with the elastic coating 20.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a mounted state of the metal gasket 1 shown in FIG.
  • This metal gasket 1 is mounted between the opposing surfaces of the mating members 2 and 3 and tightened, whereby the full bead 13 is compressed and deformed. At this time, due to the compression reaction force of the full bead 13, the elastic coating 20 on the top portion 13 c of the full bead 13 comes into close contact with the opposing surface of the mating member 3 with an appropriate surface pressure. At this time, since the elastic coating 20 completely fills the surface roughness of the opposing surface of the counterpart member 3, the metal gasket 1 exhibits an excellent sealing function in combination with the surface pressure exhibited by the full bead 13.
  • the bottom portion 13a of the concave surface of the full bead 13 in the unmounted state of FIG. 3 is an elastic coating non-application portion 14 in which the elastic coating 20 is not formed, and the bottom portion 13a has a conventional coating reservoir. do not do. Therefore, in the tightened state shown in FIG. 4, the full bead 13 can be almost completely compressed and deformed into a flat shape. As a result, it is possible to prevent a gap due to insufficient compression between the elastic coating 20 and the mating members 2 and 3 and to obtain a sufficient seal surface pressure. Therefore, even if the elastic coating 20 is formed along the full bead 13, the full bead 13 can be sufficiently compressed and the sealing performance can be improved.
  • the area of the elastic coating 20 is reduced by providing the elastic coating non-application portion 14. For this reason, the application amount of the rubber material for molding the elastic coating 20 can be reduced, and the material cost can be reduced.
  • the elastic coating non-application part 14 is formed from the concave bottom part 13a of the full bead 13 to the intermediate part of the slopes 13b, 13b on both sides thereof, it is possible to more reliably prevent the occurrence of a gap due to insufficient compression. A sufficient sealing surface can be secured.
  • the bent portions 16, 16 where the surface pressure is generated are covered with the elastic coating 20, and the elastic coating non-application portion 14 is disposed between the bent portions 16, 16.
  • the elastic coating 20 covering the 16 and 16 is in close contact with the mating member 2 and can completely fill the surface roughness of the mating member 2. For this reason, the metal gasket 1 can exhibit an excellent sealing function in combination with the surface pressure exerted by the full bead 13 even on the concave surface side of the full bead 13.
  • the metal gasket 1 and the full bead 13 described above have been illustrated as having a substantially quadrangular planar shape, but the planar shape of the metal gasket and the full bead is not limited in any way, depending on the shape of the opposing surface of the mating member to be sealed. Can be formed into various shapes.
  • FIG. 5 shows an example of a cylinder head gasket used for sealing between a cylinder head and a cylinder block of an internal combustion engine of an automobile.
  • the cylinder head gasket 5 is provided with a plurality of openings 51 and bolt holes 52 corresponding to a plurality of combustion chambers of the cylinder block in a metal substrate 50.
  • a full bead 53 for locally increasing the surface pressure when the cylinder head gasket 5 is fastened between the cylinder head and the cylinder block.

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Abstract

本発明は、フルビードに沿って弾性被膜を形成しても、フルビードを十分に圧縮できるようにしてシール性の向上を可能とするメタルガスケットを提供することを目的とし、金属製の基板（10）に、厚さ方向一側で山形の凸面をなし、厚さ方向他側で谷形の凹面をなすフルビード（13）が形成されたガスケット（1）において、フルビード（13）の凸面の全面に弾性被膜（20）が形成されていると共に、フルビード（13）の凹面に、該凹面の底部（13a）に沿ったスリット状の弾性被膜非塗布部（14）を残して、弾性被膜（20）が形成されている。

Description

メタルガスケット
　本発明はメタルガスケットに関し、詳しくは、２つの相手部材の対向面間に圧縮状態で介装され、特にバネ性を有するフルビードを形成した金属製の基板に弾性被膜が形成されたメタルガスケットに関する。
　メタルガスケットは、２つの相手部材の対向面間に挟まれた状態で、ボルトにより締結され、２つの相手部材によって画成される密封対象空間をシールする。このシール時に対向面と密接した際の面圧を局部的に高めるため、メタルガスケットを構成する基板には、厚さ方向一側に山形の凸面を形成するように、フルビードが屈曲形成されたものがある。
　図６は、従来のメタルガスケットのフルビードの部位を、フルビードの幅方向に沿って切断した状態を示す断面図である。
　この種のメタルガスケット１００のフルビード１００ｃは、基板１０１の厚さ方向一側（図６の下側）で山形の凸面をなし、厚さ方向他側（図６の上側）で谷形の凹面をなすように屈曲形成されている。
　メタルガスケット１００が金属製の基板単体のみからなる場合、相手部材の対向面の表面粗さに追従できず、十分なシール機能が得られないことがある。このため、フルビード１００ｃが形成された金属製の基板１０１の両面に、フルビード１００ｃを覆うようにゴム状弾性材料からなる弾性被膜１０２をコーティング（アフターコート）することが、一般的に行われている（特許文献１）。
特開２００２－１３６４０号公報
　しかしながら、上記従来技術のメタルガスケット１００は、基板１０１に弾性被膜１０２をアフターコートする際に、フルビード１００ｃにおける凹面側の底部に被膜材料が溜まってしまうことにより、この底部に厚肉のコーティング溜り１０２ａが形成されやすい。このため、図７に示すように、２つの相手部材２００、３００の間にメタルガスケット１００を装着して締め付けたときに、弾性被膜１０２よりも厚肉のコーティング溜り１０２ａが邪魔をしてフルビード１００ｃの圧縮量が不足してしまう。その結果、相手部材２００、３００の間に隙間δができてしまい、十分なシール性が得られなくなるおそれがあった。
　本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、フルビードに沿って弾性被膜を形成しても、フルビードを十分に圧縮できるようにしてシール性の向上を可能とすることを課題とする。
　本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。
　上記課題は、以下の各発明によって解決される。
　１．金属製の基板に、厚さ方向一側で山形の凸面をなし、厚さ方向他側で谷形の凹面をなすフルビードが形成されたガスケットにおいて、
　前記フルビードの凸面の全面に弾性被膜が形成されていると共に、
　前記フルビードの凹面に、該凹面の底部に沿ったスリット状の弾性被膜非塗布部を残して、弾性被膜が形成されていることを特徴とするメタルガスケット。
　２．前記弾性被膜非塗布部は、前記フルビードの凹面の底部からその両側の斜面の中間部にかけて形成されていることを特徴とする前記１記載のメタルガスケット。
　３．前記フルビードの凹面側の前記弾性被膜は、前記フルビードの両裾部から前記基板の平板部にかけて形成されていることを特徴とする前記１又は２記載のメタルガスケット。
　本発明によれば、フルビードに沿って弾性被膜を形成しても、フルビードを十分に圧縮でき、シール性の向上を可能にする。
本発明に係るメタルガスケットの組付け状態を示す分解斜視図 図１に示すメタルガスケットの底面図 図２中の(iii)-(iii)線に沿う拡大断面図 図３に示したメタルガスケットの装着状態を示す断面図 自動車の内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロックとの間をシールするために使用されるシリンダヘッドガスケットの一例を示す部分平面図 従来のメタルガスケットのフルビードの部位を、フルビードの幅方向に沿って切断した状態を示す断面図 図６に示す従来のメタルガスケットの装着状態を示す断面図
　以下、本発明に係るメタルガスケットの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
　図１は、本発明に係るメタルガスケットの組付け状態を示す分解斜視図、図２は、図１に示すメタルガスケットの底面図、図３は、図２中の(iii)-(iii)線に沿う拡大断面図である。
　本発明に係るメタルガスケット１は、図１に示すように、密封対象空間Ｓを画成する２つの相手部材２、３の対向面間に配置され、ボルト４によって一体に締結される。
　メタルガスケット１は、例えばステンレス、冷延鋼板、亜鉛めっき鋼板、アルミニウム合板等の金属製の基板１０に、密封対象空間Ｓに対応する開口部１１と、ボルト穴１２が形成されている。
　基板１０において、隣り合うボルト穴１２、１２間に、バネ性を有するフルビード１３が形成されている。フルビード１３は、厚さ方向一側（図３の下側）で山形の凸面をなし、厚さ方向他側（図３の上側）で谷形の凹面をなすように、ボルト穴１２、１２間の基板１０を屈曲することによって形成されている。
　基板１０には、図２、図３に示すように、フルビード１３に沿ってゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる弾性被膜２０が塗布されることによってコーティング（アフターコート）されている。
　具体的には、弾性被膜２０は、フルビード１３の凸面の全面に形成されている。また、フルビード１３の凹面には、該凹面の底部１３ａに沿った部分、詳しくは、底部１３ａからその両側の斜面１３ｂ、１３ｂの中間部にかけての領域に、スリット状の弾性被膜非塗布部１４を残して、弾性被膜２０が形成されている。
　すなわち、図３に示すように、フルビード１３の凸面側は、その幅方向両側の平板部１５、１５の一部からフルビード１３の頂部１３ｃにかけての全面に弾性被膜２０が塗布されている。これに対し、フルビード１３の凹面側は、底部１３ａからその両側の斜面１３ｂ、１３ｂの中間部にかけての領域が弾性被膜非塗布部１４となっており、弾性被膜２０が形成されていない。弾性被膜２０は、この中間部からその両側の平板部１５、１５の一部にかけての領域のみに塗布されている。
　このフルビード１３の凹面側の弾性被膜２０は、フルビード１３の両裾部１３ｄ、１３ｄから基板１０の平板部１５にかけて形成されている。このため、フルビード１３の両裾部１３ｄ、１３ｄと平板部１５、１５との境界部である屈曲部１６、１６は、弾性被膜２０によって被覆されている。
　次に、このメタルガスケット１を相手部材２、３間に装着した状態について説明する。図４は、図３に示したメタルガスケット１の装着状態を示す断面図である。
　このメタルガスケット１は、相手部材２、３の対向面間に装着されて締め付けられることで、フルビード１３が圧縮変形される。このときのフルビード１３の圧縮反力によって、フルビード１３の頂部１３ｃの弾性被膜２０が相手部材３の対向面に適当な面圧で密接する。このとき、弾性被膜２０が相手部材３の対向面の表面粗さを完全に埋めるので、メタルガスケット１は、フルビード１３が発揮する面圧と相俟って、優れたシール機能を発揮する。
　特に、図３の未装着状態におけるフルビード１３の凹面の底部１３ａは、弾性被膜２０が形成されていない弾性被膜非塗布部１４となっており、該底部１３ａには従来のようなコーティング溜りが存在しない。このため、図４に示す締め付け状態では、フルビード１３をほぼ完全に圧縮して平面状に変形させることができる。その結果、弾性被膜２０と相手部材２、３との間に圧縮不足による隙間が発生することを防止して、十分なシール面圧を得ることができる。よって、フルビード１３に沿って弾性被膜２０を形成しても、フルビード１３を十分に圧縮できてシール性の向上を図ることができる。
　また、弾性被膜非塗布部１４を設けることによって、弾性被膜２０の面積が減少する。このため、弾性被膜２０を成形するためのゴム材料の塗布量を削減して、材料コストを低減することができる。
　さらに、弾性被膜非塗布部１４は、フルビード１３の凹面の底部１３ａからその両側の斜面１３ｂ、１３ｂの中間部にかけて形成されているので、圧縮不足による隙間の発生をより確実に防止することができ、十分なシール面を確保することができる。
　フルビード１３の凹面側においても、面圧が発生する屈曲部１６、１６が弾性被膜２０で被覆され、その屈曲部１６、１６の間に弾性被膜非塗布部１４が配置されているため、屈曲部１６、１６を被覆している弾性被膜２０が相手部材２に密接し、相手部材２の表面粗さを完全に埋めることができる。このため、メタルガスケット１は、フルビード１３の凹面側においても、フルビード１３が発揮する面圧と相俟って、優れたシール機能を発揮することができる。
　以上説明したメタルガスケット１及びフルビード１３は、平面形状が略四角形状となるものを例示したが、メタルガスケット及びフルビードの平面形状は何ら限定されず、シールすべき相手部材の対向面の形状に応じて様々な形状に形成することができる。
　例えば、図５は、自動車の内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロックとの間をシールするために使用されるシリンダヘッドガスケットの一例を示している。
　このシリンダヘッドガスケット５は、金属製の基板５０に、シリンダブロックの複数の燃焼室に対応する複数の開口部５１やボルト穴５２が開設されている。各開口部５１の周囲には、当該シリンダヘッドガスケット５をシリンダヘッドとシリンダブロックとの間で締結する際に、面圧を局部的に高めるためのフルビード５３が形成されている。
　そして、このシリンダヘッドガスケット５においても、基板５０の両面に、弾性被膜がコーティングされたフルビード５３を形成する場合、そのフルビード５３の凹面の底部に沿って、スリット状の弾性被膜非塗布部が形成されるようにすることにより、上記のメタルガスケット１と同様の効果を得ることができる。
　１：メタルガスケット
　　１０：基板
　　１１：開口部
　　１２：ボルト穴
　　１３：フルビード
　　１３ａ：底部
　　１３ｂ：斜面
　　１３ｃ：頂部
　　１３ｄ：裾部
　　１４：弾性被膜非塗布部
　　１５：平板部
　　１６：屈曲部
　　２０：弾性被膜
　２、３：相手部材
　４：ボルト
　５：シリンダヘッドガスケット
　　５０：基板
　　５１：開口部
　　５２：ボルト穴
　　５３：フルビード

Claims (3)

  1. 　金属製の基板に、厚さ方向一側で山形の凸面をなし、厚さ方向他側で谷形の凹面をなすフルビードが形成されたガスケットにおいて、
    　前記フルビードの凸面の全面に弾性被膜が形成されていると共に、
    　前記フルビードの凹面に、該凹面の底部に沿ったスリット状の弾性被膜非塗布部を残して、弾性被膜が形成されていることを特徴とするメタルガスケット。
  2. 　前記弾性被膜非塗布部は、前記フルビードの凹面の底部からその両側の斜面の中間部にかけて形成されていることを特徴とする請求項１記載のメタルガスケット。
  3. 　前記フルビードの凹面側の前記弾性被膜は、前記フルビードの両裾部から前記基板の平板部にかけて形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のメタルガスケット。
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