JPH0464775A - 金属ガスケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は金属ガスケットに関し、特に内燃機関のシリン
ダへラドガスケット、エキゾーストマニホールドガスケ
ット等として好適な金属ガスケットに係る。

［従来の技術］ 圧力流体に対し接合面からの漏洩を防止するため接合部
材間にガスケットが介装されることはよく知られている
。例えば、内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロッ
クとの間に介装されるシリンダへラドガスケットにおい
ては、燃焼ガス、冷却水及び潤滑油を同時にシールし得
ることが要求される。特に燃焼ガスに対しては、高温、
高圧というだけでなく温度及び圧力の変化が大きいため
シールが困難である。このため、種々のガスケットが提
案されているが、近時は金属製の板材から成るメタルガ
スケット、即ち金属ガスケットが注目されている。具体
的には、金属製の基板に燃焼ガス等の圧力流体が通過す
る複数の孔を穿設し、各々の孔の周囲の基板にビードを
形成して接合部材に対し高い面圧を確保し得るようにし
たものである。

そして、実開昭５９−１８８９５５号公報において、上
記金属ガスケットに対し、ビードが締付力によって塑性
変形しシール性が低下することを回避すべく、ビードの
凸設高さより薄い板から成る面圧調整板をビード以外の
部分に設けたものが＋Ｍ案されている。同様に、ビード
の孔側の板面に厚肉部を形成したものも提案されている
。この厚肉部に関しては、例えば実開昭６１−１４７４
８号公報にはメツキにより厚肉部を形成したものが開示
され、実開平２−６８５５号公報には副板を接着もしく
は溶着して厚肉部としたもの、あるいは特開昭６４−３
５０５７号公報には溶射によって形成したストッパ（厚
肉部に相当）に対し樹脂等の充填剤を含浸させシール機
能を確保するようにしたものが開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術における厚肉部としては、ビードが圧縮変
形してシール部材として機能し得るように調整すると共
に、自らシール部材として機能し得るようにシール性を
有する材質とすることが望ましく、組付性、厚さの管理
、コスト等を考慮すると金属環のシムリングを接合する
ように構成することが望ましい。上記従来技術において
も金属製のシムリングを接合することとしたものが開示
されているが、接合すべき金属基板との比較において各
々を構成する金属の硬度に言及されたものは存在せず、
ビードの圧縮変化を所定範囲に抑えるストッパとしての
機能が優先され、シール性に対しては例えばシール機能
を兼備するため樹脂等を含浸させるといった副次的な対
応に留まっている。また、例えば金属基板と同等かそれ
以上の硬度を有するシムリングを接合した場合にはビー
トの圧縮変形に対するストッパとしての機能は確保され
るものの、シムリングによるシール部材としての機能は
十分とは言えない。しかも、従来技術に開示されたよう
なスポット溶接等によりシムリングの一部を接合するよ
うにしたものにあっては、金属基板とシムリングとの熱
膨張差によって両者の接合部分に空隙が生じシール機能
が不十分となるおそれもある。

そこで、本発明はビードを形成した金属製の基板に金属
環のシムリングを接合して成る金属ガスケットに関し、
シムリングが、接合対象の基板との関係において、ビー
ドに対するストッパとしての機能を確保すると共に安定
したシール性を確保しマ仔るようにすることを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は金属製の基板に圧
力流体が通過する孔を穿設し鎖孔の周囲にビードを形成
すると共に、該ビードの内周側に金属環のシムリングを
接合した金属ガスケットにおいて、前記シムリングの厚
さを前記ビードの高さより小とすると共に前記シムリン
グの硬度を前記基板の硬度より小とし、前記シムリング
を実質的に全周に亘り前記基板に接合するようにしたも
のである。

［作用］ 上記の構成になる金属ガスケットを、対峙する接合部材
間、例えばシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に
介装し、所定の締付力を以って両者を締結すると、ビー
ドが圧縮されシムリングの厚さと同等の高さになるまで
変形する。この圧縮変形されたビードの弾性復元力によ
り接合部材に対する所定の面圧が確保される。この場合
において、シムリングは基板より硬度が小さい金属環で
構成されているので、基板に形成されたビードが接合部
材間で圧縮変形された後は、接合部材間の接合力に応じ
接合面に密着し安定したシール性が確保される。しかも
、シムリングは実質的に全周に亘り基板に接合されてい
るので、両者間に熱膨張差が存在しても空隙が形成され
るおそれはない。

［実施例］ 以下、本発明の金属ガスケットの一実施例を第１図乃至
第５図を参照して説明する。本実施例は多気筒内燃機関
のシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介装され
るシリンダへラドガスケットに適用した金属ガスケット
に係る。第１図はその底面を示すもので、紙面の表側が
シリンダブロック側を表している。

第１図において、金属ガスケット１は弾性金属板、例え
ばステンレス鋼板の基板１０を有し、この基板１０に燃
焼室孔１１等が穿設されると共に、ビード１５、傾斜部
１６乃至１８が形成されている。基板１０には複数の冷
却水孔１２及び潤滑油孔１３が穿設されており、燃焼室
孔１１の周囲に略均等な間隔で複数のボルト孔１４が穿
設されている。

燃焼室孔１１回りには第２図乃至第４図に明らかなよう
にビード１５が形成されており、本実施例においてはそ
の凸部ｆ５ａがシリンダブロック側で凹部１５ｂがシリ
ンダヘッド側となるように配置される。第１図に示すよ
うに、隣接する燃焼室孔１１．１１回りに形成されるビ
ード１５゜１５は集合部１５ｃを介して相互に連結され
ており、集合部１５ｃの幅は集合するビード１５１５の
各々の幅より小とされ中央に至るにしたがい漸減するよ
うに設定されている。また、第１図中のｖ−ｖ線断面を
示す第５図に明らかなように、基板１０のボルト孔１４
回りには隣接部と角度αをなす傾斜部１６が形成され、
ボルト孔１４及び潤滑油孔１３を囲繞するように第１図
に示す傾斜部１８が形成され、更に基板１０の外縁には
全ての孔を囲繞するように隣接部と角度βをなす傾斜部
１７が形成されている。尚、これら傾斜部１６乃至１８
はビード１５の一方側の傾斜部分に相当することからハ
ーフビードと称せられる。

ビード１５から燃焼室孔１１に至るまでの基板１０には
平坦面の開口端部１０ａが形成されており、ビード１５
の凸部１５ａ側に真円の環状金属板、例えばステンレス
鋼板のスペーサ、所謂シムリング２０が固着されている
。即ち、第２図乃至第４区に示すように、ビード１５の
凸部１５ａの高さＴｂより小の厚さＴｓのシムリング２
ｏが、例えばレーザ溶接機により全周に亘り実質的に連
続して基板１０に溶接されている。従って、環状のシム
リング２０の全周に連続した溶接線２１（７４１図では
省略）が形成されている。尚、シムリング２０の外縁と
ビード１５の凸部１５ａの裾縁との間の間隙は、第４図
に示す集合部１５ｃにおける間隙Ｓｎが最小で、その余
の部分の間隙Ｓｂは第３図に示すように間隙Ｓｎに比し
大となっている。

レーザ溶接機は周知のようにフォーカスヘッドから照射
するレーザ光線によフて金属を溶着するもので、本実施
例ではパルス制御を採用している。而して、被溶接物と
フォーカスヘッドとを相対的に移動させることにより実
質的に連続した溶接が可能である。例えば燃焼室孔１１
に対応する開口を有するテーブル（図示せず）に基板１
０を載置し、その開口端部１０ａにシムリング２０を配
置し、押え台（図示せず）によって固定した後、フォー
カスヘッド（図示せず）に対しテーブルを移動しながら
レーザ光線を照射すれば、シムリング２０が全周に亘り
実質的に連続して開口端部１０ａに溶接される。即ち、
シムリング２０の内周側と基板１０の開口端部１０ｇの
内周側（即ち、第３図右側端の燃焼室孔１１側）が合致
するように位置決めし、これらの内周側端部を挟持した
状態で溶接すれば、第２図乃至第４図に示すようにシム
リング２０の幅方向中心位置から若干外周寄りで全周に
亘り実質的に連続した溶接線２１が形成される。尚、こ
の溶接線２１は第２図乃至第４図に示す位置から更にシ
ムリング２０の外周寄り、即ちビート１５に近接する位
置に形成することとしてもよい。

上述のようにシムリング２０は基板１０同様ステンレス
鋼板で形成されているが、本実施例では基板１０より軟
らかい材料で構成されている。即ち、基板１０は、弾性
復元力が要求されるビード１５に対し所定のばね剛性を
確保すべく高い硬度とされている。これに対し、シムリ
ング２０は板厚方向に押圧力が加えられるもので、高い
ぼね剛性は要求されず、ビード１５が押し潰されるのを
防止するストッパとして機能すると共に後述するように
シール部材として機能するものであるので、基板１０に
比し低い硬度の金属が用いられる。具体的には、基板１
０のビッカース硬度（ＨＶ）が４５０ｋｇｆ／ｍｍ２以
上とされ、シムリング２０は略２分の１で３００　ｋ　
ｇ　ｆ　／　ｍ　ｍ　２以下の硬度（Ｈｖ）に設定され
ている。

上記の構成になる金属ガスケット１に締結力が加えられ
ると、先ず第３図に示すビード１５の凸部１５ａがシリ
ンダブロックの接合面に当接し、ビード１５の高さＴｂ
はシムリング２０の厚さＴＳより大であるためビード１
５が変形する。そして、シムリング２０及び開口端部１
０ａがシリンダブロック及びシリンダヘッド間に緊締さ
れると、ビード１５の変形はそれ以上進むことなくその
弾性復元力を以って両者と密着することとなる。従って
、燃焼室孔１１に対するシール機能という観点からする
と、シムリング２０がビード１５のシール機能を保持す
ると共にそれ自体シール部材として機能し、安定したシ
ール性が確保される。

上述の実施例においては金属ガスケット１はビード１５
の凸部１５ａがシリンダブロック側となるように配置し
たが、これを表裏逆にして凸部１５ａがシリンダヘッド
側となるように配置することとしてもよい。また、アル
ミニウム合金製のシリンダヘッドと鋳鉄製のシリンダブ
ロックとの間に介装する金属ガスケットにおいては、両
材料の熱膨張率の中間の熱膨張率を有する材料で構成す
ることとすれば、シリンダヘッド及びシリンダブロック
の熱膨張に伴なう金属ガスケットとの相対変位を最小限
に抑え良好なシール性を確保することができる。尚、上
記実施例と同様の構成になる金属ガスケットをエキゾー
ストマニホールドガスケットに適用することも可能であ
る。

［発明の効果コ 本発明は上述のように構成されているので、以下に記載
する効果を奏する。

即ち、本発明の金属ガスケットにおいては、基板より硬
度が小さい金属環のシムリングがその全周に亘り基板に
接合されているので、基板に形成されたビードの圧縮変
形に対しストッパとして機能しビードのシール機能を確
保すると同時に、接合面に密着しそれ自体シール部材と
して機能し得るので、金属ガスケット全体として安定し
たシール性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る金属ガスケットの一部
の底面図、第２図は同、金属ガスケットの一部断面斜視
図、第３図は第１図中ＩＩＩ　−ＩＩＩ線断面図、第４
図は第１図中ＩＶ−ｒＶ線断面図、第５図は第１図中Ｖ
−Ｖ線断面図である。 １・・・金属ガスケット。 １０ａ・・・開口端部。 １２・・・冷却水孔。 １４・・・ボルト孔。 ２０・・・シムリング。 ０・・・基板。 １・・・燃焼室孔。 ３・・・潤滑油孔。 ５・・・ビード。 １・・・溶接線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属製の基板に圧力流体が通過する孔を穿設し該
   孔の周囲にビードを形成すると共に、該ビードの内周側
   に金属環のシムリングを接合した金属ガスケットにおい
   て、前記シムリングの厚さを前記ビードの高さより小と
   すると共に前記シムリングの硬度を前記基板の硬度より
   小とし、前記シムリングを実質的に全周に亘り前記基板
   に接合したことを特徴とする金属ガスケット。