JPH0495668A - マニホルド用金属ガスケット - Google Patents
マニホルド用金属ガスケットInfo
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- JPH0495668A JPH0495668A JP2211692A JP21169290A JPH0495668A JP H0495668 A JPH0495668 A JP H0495668A JP 2211692 A JP2211692 A JP 2211692A JP 21169290 A JP21169290 A JP 21169290A JP H0495668 A JPH0495668 A JP H0495668A
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16J15/00—Sealings
- F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
- F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
- F16J15/08—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
- F16J15/0818—Flat gaskets
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16J15/0818—Flat gaskets
- F16J2015/0837—Flat gaskets with an edge portion folded over a second plate or shim
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
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- F16J15/0818—Flat gaskets
- F16J2015/085—Flat gaskets without fold over
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Gasket Seals (AREA)
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。
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〕
この発明は、排気マニホルドの取付フランジ端面と排気
吐出口を開口したシリンダヘッド側面との間に挟持状態
に締付けられるマニホルド用金属ガスケットに関する。
吐出口を開口したシリンダヘッド側面との間に挟持状態
に締付けられるマニホルド用金属ガスケットに関する。
従来、排気マニホルドの取付フランジ端面と排気吐出口
を開口したシリンダヘッド側面との間に挟持されて、締
付はボルト等で締付けて配設される内燃機関の排気マニ
ホルド用金属積層ガスケットは、シリンダヘッドと排気
マニホルドとの間の当接面から排気ガスが漏洩しないよ
うに設けられるものであり、種々のタイプのマニホルド
用ガスケットが使用されている。
を開口したシリンダヘッド側面との間に挟持されて、締
付はボルト等で締付けて配設される内燃機関の排気マニ
ホルド用金属積層ガスケットは、シリンダヘッドと排気
マニホルドとの間の当接面から排気ガスが漏洩しないよ
うに設けられるものであり、種々のタイプのマニホルド
用ガスケットが使用されている。
代表的な形式のガスケットとして、金属板を積層したタ
イプのマニホルド用金属積層ガスケットがある。該金属
板積層ガスケットは、一般に、３〜５枚の金属板を積層
させて構成されている。奇数枚、例えば、３枚の金属板
積層ガスケア）については、中央の金属板がビードを有
していない平らな鋼板であり、その両側の金属板がビー
ド部を互いに遠ざかるように隆起させたビード板である
。
イプのマニホルド用金属積層ガスケットがある。該金属
板積層ガスケットは、一般に、３〜５枚の金属板を積層
させて構成されている。奇数枚、例えば、３枚の金属板
積層ガスケア）については、中央の金属板がビードを有
していない平らな鋼板であり、その両側の金属板がビー
ド部を互いに遠ざかるように隆起させたビード板である
。
このような金属板積層ガスケットについては、例えば、
実開平２−６１１６９号公報、実開平２−６１１７０号
公報に開示されたものがある。
実開平２−６１１６９号公報、実開平２−６１１７０号
公報に開示されたものがある。
又は、偶数枚、例えば、４枚の積層ガスケットについて
は、ビード部を互いに遠ざけるように隆起させた２枚の
ビード板を重ね合わせ、この重ね合わせたビード板を２
対重ねた構造に構成することができる。
は、ビード部を互いに遠ざけるように隆起させた２枚の
ビード板を重ね合わせ、この重ね合わせたビード板を２
対重ねた構造に構成することができる。
或いは、５枚の金属板から成る積層ガスケットの場合は
、４枚の金属板の中央にビード部を有していない平らな
金属板を介装させている。
、４枚の金属板の中央にビード部を有していない平らな
金属板を介装させている。
上記のような金属板積層ガスケットにおいて、ビード部
を形成した金属板については、そのビード部は自由状態
で平板部分から曲がって立ち上がり、斜めに傾斜し、そ
して逆向きに曲がって再び平板部分と平行になるように
構成されている。
を形成した金属板については、そのビード部は自由状態
で平板部分から曲がって立ち上がり、斜めに傾斜し、そ
して逆向きに曲がって再び平板部分と平行になるように
構成されている。
ところで、上記のような薄い金属板を何枚が重ね合わせ
た構造を有している金属板積層ガスケットは、柔軟性に
冨み、耐熱性に優れ、ビード構造を組み入れることによ
って適度の圧縮性を有する。
た構造を有している金属板積層ガスケットは、柔軟性に
冨み、耐熱性に優れ、ビード構造を組み入れることによ
って適度の圧縮性を有する。
このように構成されたビード部を存するビード板を含ん
でいる金属板積層ガスケットは、シリンダへ、ドと排気
マニホルドとの接合面に挟まれて締付はボルト等で締付
は配設すると、ビード部がシリンダヘッド及び排気マニ
ホルドの接合面に対してシール線を形成して排気ガスが
かがる接合面から漏洩するのを効果的に防止する。
でいる金属板積層ガスケットは、シリンダへ、ドと排気
マニホルドとの接合面に挟まれて締付はボルト等で締付
は配設すると、ビード部がシリンダヘッド及び排気マニ
ホルドの接合面に対してシール線を形成して排気ガスが
かがる接合面から漏洩するのを効果的に防止する。
かかる金属板積層ガスケットは、経済的にシール性能が
劣化することが少ないため、高温で熱膨張の大きい排気
マニホルド用のガスケットとして、シール上、極めて有
利である。
劣化することが少ないため、高温で熱膨張の大きい排気
マニホルド用のガスケットとして、シール上、極めて有
利である。
しかしながら、従来の金属ガスケットは上記のような利
点があるが、その反面次のような問題点を有している。
点があるが、その反面次のような問題点を有している。
即ち、最近のエンジンは小型化、軽量化及び高出力指向
の高性能化が追求されており、その中で小型化、軽量化
のためにはシリンダヘッドをアルミニウム合金製として
排気マニホルドを軽量化することが求められており、高
性能化の一つの手段として、排気ガス温度の高温度化が
求められている。シリンダヘッドをアルミニウム合金で
製作すると、内燃機関の作動に伴う温度変化によってシ
リンダヘッドの熱膨張・熱収縮が増大し、排気マニホル
ドを薄肉化すると、ガスケット取付は面、即ち取付フラ
ンジ部の熱変形量が増加する。そして排気ガス温度を高
温度にすると、排気マニホルドの温度上昇により排気マ
ニホルドの熱変形を更に助長することになる。金属板積
層ガスケットにとっては、これらの条件は、温度的に且
つ応力的に厳しいものとなり、熱変形が大きくなるシリ
ンダヘッドと排気マニホルドとの接合面にどこまで違従
できるが、その限界が追求されることになる。
の高性能化が追求されており、その中で小型化、軽量化
のためにはシリンダヘッドをアルミニウム合金製として
排気マニホルドを軽量化することが求められており、高
性能化の一つの手段として、排気ガス温度の高温度化が
求められている。シリンダヘッドをアルミニウム合金で
製作すると、内燃機関の作動に伴う温度変化によってシ
リンダヘッドの熱膨張・熱収縮が増大し、排気マニホル
ドを薄肉化すると、ガスケット取付は面、即ち取付フラ
ンジ部の熱変形量が増加する。そして排気ガス温度を高
温度にすると、排気マニホルドの温度上昇により排気マ
ニホルドの熱変形を更に助長することになる。金属板積
層ガスケットにとっては、これらの条件は、温度的に且
つ応力的に厳しいものとなり、熱変形が大きくなるシリ
ンダヘッドと排気マニホルドとの接合面にどこまで違従
できるが、その限界が追求されることになる。
このような背景から、マニホルド用金属ガスケットにつ
いては、高温用ガスケットに対する要求が高くなってき
ている。
いては、高温用ガスケットに対する要求が高くなってき
ている。
従って、金属ガスケットにステンレス鋼板を用いると、
材料そのものとしては耐熱性も含めた耐久性はあるが、
温度幅の大きい熱変化に晒された時には、シリンダヘッ
ドと排気マニホルドとの間にある温度差がエンジンの停
止を含む種々の運転状態に応じて大きく変化し、そのた
めにシリンダヘッドと排気マニホルドとの熱膨張差、即
ち相対変位量が大きくなり、金属ガスケットのビード部
の残留ビード高さが減少するというベタリ現象を生じた
り、或いは金属ガスケットに対する繰り返し応力の結果
、ビード部に亀裂を生じたりして、排気ガスの漏洩等の
シール性能の劣化が避けられないという問題点がある。
材料そのものとしては耐熱性も含めた耐久性はあるが、
温度幅の大きい熱変化に晒された時には、シリンダヘッ
ドと排気マニホルドとの間にある温度差がエンジンの停
止を含む種々の運転状態に応じて大きく変化し、そのた
めにシリンダヘッドと排気マニホルドとの熱膨張差、即
ち相対変位量が大きくなり、金属ガスケットのビード部
の残留ビード高さが減少するというベタリ現象を生じた
り、或いは金属ガスケットに対する繰り返し応力の結果
、ビード部に亀裂を生じたりして、排気ガスの漏洩等の
シール性能の劣化が避けられないという問題点がある。
この発明の目的は、上記課題を解決することであり、排
気ガスが高温である場合に、また厳しい熱応力条件の下
で使用しても、金属板に形成したビード部のへタリ量が
少なく且フ亀裂が生し難い借問性の高いシール構造を提
供するものであり、既存の積層構造の金属ガスケットに
対してビード形状を金属板即ちビード板の厚さと曲げア
ールとの関係を最適の値に設定することによって上記問
題を克服できるビード部を備えたビード板を有するマニ
ホルド用金属ガスケットを提供することである。
気ガスが高温である場合に、また厳しい熱応力条件の下
で使用しても、金属板に形成したビード部のへタリ量が
少なく且フ亀裂が生し難い借問性の高いシール構造を提
供するものであり、既存の積層構造の金属ガスケットに
対してビード形状を金属板即ちビード板の厚さと曲げア
ールとの関係を最適の値に設定することによって上記問
題を克服できるビード部を備えたビード板を有するマニ
ホルド用金属ガスケットを提供することである。
この発明は、上記の目的を達成するために、次のように
構成されている。即ち、この発明は、排気マニホルドの
取付フランジ端面と排気吐出口を開口したシリンダヘッ
ド側面との間に挟持され、平板又はビード部を有するビ
ード板の少なくとも２枚以上を非止着状態で積層した金
属製薄板から成るマニホルド用金属ガスケットにおいて
、前記ビード板の板厚をに対するビード部の曲げアール
Ｒの比Ｒ／ｔを７〜１５に設定したことを特徴とするマ
ニホルド用金属ガスケットに関する。
構成されている。即ち、この発明は、排気マニホルドの
取付フランジ端面と排気吐出口を開口したシリンダヘッ
ド側面との間に挟持され、平板又はビード部を有するビ
ード板の少なくとも２枚以上を非止着状態で積層した金
属製薄板から成るマニホルド用金属ガスケットにおいて
、前記ビード板の板厚をに対するビード部の曲げアール
Ｒの比Ｒ／ｔを７〜１５に設定したことを特徴とするマ
ニホルド用金属ガスケットに関する。
また、このマニホルド用金属ガスケットにおいて、前記
ビード板の板厚の範囲を０．２〜０．３５ ｍ設定した
ものである。
ビード板の板厚の範囲を０．２〜０．３５ ｍ設定した
ものである。
この発明によるマニホルド用金属ガスケットは、上記の
ように構成されているので、次のように作用する。即ち
、このマニホルド用金属ガスケットは、排気マニホルド
の取付フランジ端面と排気吐出口を開口したシリンダヘ
ッド側面との間に挟持され、平板又はビード部を有する
ビード板の少なくとも２枚以上を非止着状態で積層した
金属製薄板から成り、前記ビード板の板厚をに対するビ
ード部の曲げアールＲの比Ｒ／ｔを７〜１５に設定した
ので、例えば、曲げアールＲが０．５Ｎの場合を基準と
してビード部に発生する応力及び面圧を有限要素法Ｆ
Ｅ Ｍ （ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏ
ｄ）等で解析すると、応力は基準値よりも低くすること
ができると共に、面圧を基！１！値からの増加を所定の
範囲内に抑えることができる。
ように構成されているので、次のように作用する。即ち
、このマニホルド用金属ガスケットは、排気マニホルド
の取付フランジ端面と排気吐出口を開口したシリンダヘ
ッド側面との間に挟持され、平板又はビード部を有する
ビード板の少なくとも２枚以上を非止着状態で積層した
金属製薄板から成り、前記ビード板の板厚をに対するビ
ード部の曲げアールＲの比Ｒ／ｔを７〜１５に設定した
ので、例えば、曲げアールＲが０．５Ｎの場合を基準と
してビード部に発生する応力及び面圧を有限要素法Ｆ
Ｅ Ｍ （ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏ
ｄ）等で解析すると、応力は基準値よりも低くすること
ができると共に、面圧を基！１！値からの増加を所定の
範囲内に抑えることができる。
このことは、テーパ部の両側に存在するアール部の曲率
半径を板厚に対して相対的に大きくすることになる。更
に、ビード板の平坦部からテーパ部への立ち上がりが滑
らかになり、また、テーパ部からビード部への移行も滑
らかになり、その結果、シリンダヘッドと排気マニホル
ドとの当接面間に金属ガスケットを締付けた時にかかる
滑らかな移行部分のために、ビード板の接触部が広範囲
になり、該接触部に生しる応力や面圧が緩和されること
になる。
半径を板厚に対して相対的に大きくすることになる。更
に、ビード板の平坦部からテーパ部への立ち上がりが滑
らかになり、また、テーパ部からビード部への移行も滑
らかになり、その結果、シリンダヘッドと排気マニホル
ドとの当接面間に金属ガスケットを締付けた時にかかる
滑らかな移行部分のために、ビード板の接触部が広範囲
になり、該接触部に生しる応力や面圧が緩和されること
になる。
以下、凹面を参照して、この発明によるマニホルド用金
属ガスケットの実施例を説明する。
属ガスケットの実施例を説明する。
第１図はこの発明によるマニホルド用金属ガスヶｙｔ−
の一実施例を示す図面、第２図は第１図における線Ｉ［
−１１についての断面図、第３図は第１図における線■
−■についての断面図、及び第４図は第１図における線
ｒｌ−ＩＶについての断面図である。
の一実施例を示す図面、第２図は第１図における線Ｉ［
−１１についての断面図、第３図は第１図における線■
−■についての断面図、及び第４図は第１図における線
ｒｌ−ＩＶについての断面図である。
この実施例の排気マニホルド用金属ガスケットｌは、排
気吐出口を開口した多気筒エンジンのシリンダへノドの
側面と、前記排気吐出口の数と同数の分岐管を有する排
気マニホルドの取付はフランジ端面（いずれも図示せず
）との間に挟持して締付は固定されるものであり、図示
のように三つ排気吐出口の周りにおいてシリンダヘッド
の側面と排気マニホルドの端面との当接面の気密性を保
持して排気ガスを漏洩しないようにシールするものであ
る。金属ガスケット１は、両外側のビード板２．３とそ
の間に挟まれた内側の金属薄板即ち中板４とから構成さ
れている。両外側のビード板２．３と中板４とは、多気
筒エンジンのシリンダヘッドに形成された排気吐出口と
同数の気体流通孔５．６及び７を有している。両外側の
ビード板２．３はその締付は前の自由状態では、気体流
通孔５．６及び７の周囲において、その一部が第２図に
図示されているように、気体流通孔に向かうにしたがっ
て中板４から次第に離れていくテーパ８．９と、テーパ
部８，９に続いて中板４と平行なビート部１０．１１と
を有する。中板から離れていく部分、即ちビード板２．
３の主たる平坦部分からテーパ部８．９に移行する部分
及びテーパ部８，９から中板４と平行など一ド部１０．
１１に移行する部分とは、アールＲによる曲げ加工によ
り形成されている。ビード部ｔｏ、ｉｉは、排気マニホ
ルドの取付はフランジにおける大きな熱変形等の変形を
吸収するためにばね機能を有する状態即ち弾性変形可能
に形成されている。
気吐出口を開口した多気筒エンジンのシリンダへノドの
側面と、前記排気吐出口の数と同数の分岐管を有する排
気マニホルドの取付はフランジ端面（いずれも図示せず
）との間に挟持して締付は固定されるものであり、図示
のように三つ排気吐出口の周りにおいてシリンダヘッド
の側面と排気マニホルドの端面との当接面の気密性を保
持して排気ガスを漏洩しないようにシールするものであ
る。金属ガスケット１は、両外側のビード板２．３とそ
の間に挟まれた内側の金属薄板即ち中板４とから構成さ
れている。両外側のビード板２．３と中板４とは、多気
筒エンジンのシリンダヘッドに形成された排気吐出口と
同数の気体流通孔５．６及び７を有している。両外側の
ビード板２．３はその締付は前の自由状態では、気体流
通孔５．６及び７の周囲において、その一部が第２図に
図示されているように、気体流通孔に向かうにしたがっ
て中板４から次第に離れていくテーパ８．９と、テーパ
部８，９に続いて中板４と平行なビート部１０．１１と
を有する。中板から離れていく部分、即ちビード板２．
３の主たる平坦部分からテーパ部８．９に移行する部分
及びテーパ部８，９から中板４と平行など一ド部１０．
１１に移行する部分とは、アールＲによる曲げ加工によ
り形成されている。ビード部ｔｏ、ｉｉは、排気マニホ
ルドの取付はフランジにおける大きな熱変形等の変形を
吸収するためにばね機能を有する状態即ち弾性変形可能
に形成されている。
このマニホルド用金属ガスケットについて、ビード板２
，３を上記のように構成し、且つ配置することによって
、シリンダヘッドの端面と排気マニホルドの端面とから
成る当接面の気密性を保持し、極めて良好なシール機能
を果たすことができる。
，３を上記のように構成し、且つ配置することによって
、シリンダヘッドの端面と排気マニホルドの端面とから
成る当接面の気密性を保持し、極めて良好なシール機能
を果たすことができる。
中板４は、厚さ０．３〜０．７ｆｌ、好ましくは０．５
日の溶融ＡＩメツキ鋼板（ＳＡｒＣ，５ＡＣＣ）から製
作されている。また、両側の金属薄板であるビード板２
．３の板厚ｔは、０．２〜０．３５ ｔｓ （この例で
は０．２５箪）のステンレススチール調質板（ＳｔｌＳ
３０１１（等）から製作されている。気体流通孔５〜
７の直径は４０鶴である。また、ビード板２．３のテー
バ部８．９の幅（気体流通孔の半径方向で見た幅）は２
．５ｆｉであり、ビード部１０．１１の幅（方向は同上
）は２．７５鶴である。更に、ビード部１０．１１の中
板４からの高さは、０．７５ｍであり、即ち、金属ガス
ケット１の自由状態での高さは、ビード板２，３の板厚
ｔを加えて１ｆｉに形成されている。
日の溶融ＡＩメツキ鋼板（ＳＡｒＣ，５ＡＣＣ）から製
作されている。また、両側の金属薄板であるビード板２
．３の板厚ｔは、０．２〜０．３５ ｔｓ （この例で
は０．２５箪）のステンレススチール調質板（ＳｔｌＳ
３０１１（等）から製作されている。気体流通孔５〜
７の直径は４０鶴である。また、ビード板２．３のテー
バ部８．９の幅（気体流通孔の半径方向で見た幅）は２
．５ｆｉであり、ビード部１０．１１の幅（方向は同上
）は２．７５鶴である。更に、ビード部１０．１１の中
板４からの高さは、０．７５ｍであり、即ち、金属ガス
ケット１の自由状態での高さは、ビード板２，３の板厚
ｔを加えて１ｆｉに形成されている。
ビード板２．３の主たる平坦部分からテーバ部８．９に
移行する屈曲部１２．１３と、テーバ部８．９からビー
ド部１０．１１に移行する屈曲部１４．１５は、いずれ
も０．５ ｍ＃以上の曲げアールＲとされている。
移行する屈曲部１２．１３と、テーバ部８．９からビー
ド部１０．１１に移行する屈曲部１４．１５は、いずれ
も０．５ ｍ＃以上の曲げアールＲとされている。
図中、符号１６は、ビード板２．３と中板４とに共通し
て金属ガスケット１全体にわたって等分布するように適
数個分散配置して穿設された取付は孔であって、排気マ
ニホルドとシリンダヘッドに同じ位置に設けられた穴に
ボルト等の固着具を締付けることにより、金属ガスケッ
ト１はシリンダヘッドの端面と排気マニホルドの端面と
の間に挟付けて固定される。
て金属ガスケット１全体にわたって等分布するように適
数個分散配置して穿設された取付は孔であって、排気マ
ニホルドとシリンダヘッドに同じ位置に設けられた穴に
ボルト等の固着具を締付けることにより、金属ガスケッ
ト１はシリンダヘッドの端面と排気マニホルドの端面と
の間に挟付けて固定される。
また、符号１７は、中板４と両外側のビード板２．３の
固定を図る固定へトメであり、これら中板４とビード板
２．３を同し位置で穿設した共通の穴１８に装着されて
いる。固定ハトメ１７は、穴１８の中に装着された後、
両側のビード板２゜３の表面側に曲げ返されてビード板
２，３を中板４に固定する。固定ハトメ１７は、孔１２
とは互い違いの位置に設けられていて、全体として金属
ガスケット１の一体性を等分布的に確保することができ
る。
固定を図る固定へトメであり、これら中板４とビード板
２．３を同し位置で穿設した共通の穴１８に装着されて
いる。固定ハトメ１７は、穴１８の中に装着された後、
両側のビード板２゜３の表面側に曲げ返されてビード板
２，３を中板４に固定する。固定ハトメ１７は、孔１２
とは互い違いの位置に設けられていて、全体として金属
ガスケット１の一体性を等分布的に確保することができ
る。
取付は孔１６にボルト等の締付は具をねじ込むことで、
シリンダヘッド１と排気マニホルド２とを締付けた時に
は、両者の間に挟まれた金属ガスケラ）ｌの両側のビー
ド板２，３はそのビード部１０．１１がシリンダヘッド
と排気マニホルドの当接面に当接してシール線を形成し
て気体通孔５〜７の周縁における燃焼ガスの漏洩を防止
することができる。
シリンダヘッド１と排気マニホルド２とを締付けた時に
は、両者の間に挟まれた金属ガスケラ）ｌの両側のビー
ド板２，３はそのビード部１０．１１がシリンダヘッド
と排気マニホルドの当接面に当接してシール線を形成し
て気体通孔５〜７の周縁における燃焼ガスの漏洩を防止
することができる。
排気マニホルドは、耐熱鋳鋼やステンレス綱等で製作さ
れ、該製作に当たって材料の厚さを極力薄くしているこ
とによって、温度変化によるシリンダヘッドに対する熱
変形が大きいが、上記のように金属ガスケット１を構成
することによって、熱変形するときに、金属ガスケット
１は、シール線を形成する接触部の応力と面圧が適性な
範囲に納まり、従来の金属ガスケットに比べてへたり量
が２分の１以下になる例もある。
れ、該製作に当たって材料の厚さを極力薄くしているこ
とによって、温度変化によるシリンダヘッドに対する熱
変形が大きいが、上記のように金属ガスケット１を構成
することによって、熱変形するときに、金属ガスケット
１は、シール線を形成する接触部の応力と面圧が適性な
範囲に納まり、従来の金属ガスケットに比べてへたり量
が２分の１以下になる例もある。
なお、この実施例の中板１４は、１枚の金属製薄板とし
たが、第２の実施例と同様にビード部を互いに接触させ
た２枚の金属製薄板としてもよいことは勿論である。
たが、第２の実施例と同様にビード部を互いに接触させ
た２枚の金属製薄板としてもよいことは勿論である。
次に、この発明によるマニホルド用金属ガスケットの作
用について、具体的に第５図及び第６図を参照しつつ以
下に説明する。
用について、具体的に第５図及び第６図を参照しつつ以
下に説明する。
Ｈｐち、第５図において、横軸にビード板の板厚をに対
する曲げアールＲの比Ｒ／ｔ （無次元量）をとり、
且つ縦軸にビード板のシリンダヘッド又は排気マニホル
ドとの接触部に生じる応力の曲げアールＲが０．５ ｗ
＋ｆｆｌの場合を基準とした時の接触部に生じる応力に
対する比率（無次元量）を、板厚ｔをパラメータとして
グラフにしてものである。
する曲げアールＲの比Ｒ／ｔ （無次元量）をとり、
且つ縦軸にビード板のシリンダヘッド又は排気マニホル
ドとの接触部に生じる応力の曲げアールＲが０．５ ｗ
＋ｆｆｌの場合を基準とした時の接触部に生じる応力に
対する比率（無次元量）を、板厚ｔをパラメータとして
グラフにしてものである。
ここで、ビード部の応力とは、シリンダヘッドと排気マ
ニホルドの接合面間に挟んで締付けた時に、金属ガスケ
ットのビード部の曲げ加工部分に生じる曲げ応力のこと
であり、曲げ加工部の自由状態で凸面となっている側で
は圧縮応力が、そして凹面となっている側では引張り応
力が発生する。各応力は、凹凸面の表面で最も大きな値
となり、その最大応力をビード部の応力と称することと
する。
ニホルドの接合面間に挟んで締付けた時に、金属ガスケ
ットのビード部の曲げ加工部分に生じる曲げ応力のこと
であり、曲げ加工部の自由状態で凸面となっている側で
は圧縮応力が、そして凹面となっている側では引張り応
力が発生する。各応力は、凹凸面の表面で最も大きな値
となり、その最大応力をビード部の応力と称することと
する。
第５図のグラフは、有限要素法ＦＥＭにより数値解析し
た結果を示すものである。曲げアールＲが０．５ｆｉと
したのは、従来採用されてきた値であり、ビード板の板
厚ｔを０．２〜０．３５ ｔｓの範囲と限定したのは、
実際問題にしても、採用し得るビード板の板厚はこの範
囲内にあるからである。
た結果を示すものである。曲げアールＲが０．５ｆｉと
したのは、従来採用されてきた値であり、ビード板の板
厚ｔを０．２〜０．３５ ｔｓの範囲と限定したのは、
実際問題にしても、採用し得るビード板の板厚はこの範
囲内にあるからである。
第５図から読み取れるように、板厚が上記の範囲内にあ
るどのような厚さであろうとも、従来の金属ガスケット
のように曲げアールＲが小さい場合、即ち、テーパ部の
両端での平坦部からの移行が急速に行われる場合は、接
触部の応力比は１．０の近傍に存在する。しかし、曲げ
アールＲが大きくなるにしたがって、間で特性曲線は右
下がり、即ち、接触部の応力比は１．０から急速に低下
し、Ｒ／ｔが７程度の時は、応力比は３５％減にまで低
下し、それ以上のＲ／ｔに対しては横這い又は僅かに減
少傾向を示している。パラメータである厚をに対する変
化をみると、板厚ｔが増加するほど応力比の低下が大き
いことが分かる。
るどのような厚さであろうとも、従来の金属ガスケット
のように曲げアールＲが小さい場合、即ち、テーパ部の
両端での平坦部からの移行が急速に行われる場合は、接
触部の応力比は１．０の近傍に存在する。しかし、曲げ
アールＲが大きくなるにしたがって、間で特性曲線は右
下がり、即ち、接触部の応力比は１．０から急速に低下
し、Ｒ／ｔが７程度の時は、応力比は３５％減にまで低
下し、それ以上のＲ／ｔに対しては横這い又は僅かに減
少傾向を示している。パラメータである厚をに対する変
化をみると、板厚ｔが増加するほど応力比の低下が大き
いことが分かる。
以上のことから、Ｒ／ｔの採用し得る範囲としては、応
力比が充分低下した範囲が好ましいであろうことに疑い
はないから、Ｒ／ｔ＝７以上であることが分かるであろ
う。
力比が充分低下した範囲が好ましいであろうことに疑い
はないから、Ｒ／ｔ＝７以上であることが分かるであろ
う。
第６図において、横軸にビード板の板厚をに対する曲げ
アールＲの比Ｒ／ｔ （無次元量）をとり、且つ縦軸に
ビード板のシリンダヘッド又は排気マニホルドとの接触
部に生しる面圧の曲げアールＲが０．５ ｔｍの場合を
基準とした時の接触部に生じる面圧に対する比率（無次
元量）を、板厚ｔをパラメータとしてグラフにしたもの
である。ここで、ビード部の面圧とは、シリンダヘッド
と排気マニホルドの接合面間に挟んで締付けた時に、金
属ガスケットのビード部の曲げ加工部分に生しる締付は
圧力のことである。このグラフは、有限要素法により数
値解析したものである等の条件は第５図と同しであるの
で重複する説明を省略する。
アールＲの比Ｒ／ｔ （無次元量）をとり、且つ縦軸に
ビード板のシリンダヘッド又は排気マニホルドとの接触
部に生しる面圧の曲げアールＲが０．５ ｔｍの場合を
基準とした時の接触部に生じる面圧に対する比率（無次
元量）を、板厚ｔをパラメータとしてグラフにしたもの
である。ここで、ビード部の面圧とは、シリンダヘッド
と排気マニホルドの接合面間に挟んで締付けた時に、金
属ガスケットのビード部の曲げ加工部分に生しる締付は
圧力のことである。このグラフは、有限要素法により数
値解析したものである等の条件は第５図と同しであるの
で重複する説明を省略する。
第６図から読み取れるように、板厚が上記の範囲内にあ
るどのような厚さであろうとも、従来の金属ガスケット
のように曲げアールＲが小さい場合、即ちテーパ部の両
端での平坦部からの移行が急速に行われる場合は、接触
部の面圧比は１．０の近傍に存在する。しかし、曲げア
ールＲが大きくなるにしたがって、図で特性曲線は右上
がり、即ち、接触部の面圧比は１．０から次第に増加し
、板厚【が０．３５ ｖｓｙｓの場合、Ｒ／ｔが８程度
から上昇し始めて、Ｒ／ｔが１５の時に、面圧比が１．
１を超える。パラメータである厚をに対する変化をみる
と、板厚もが増加するほど面圧比の増加が大きいことが
分かる。
るどのような厚さであろうとも、従来の金属ガスケット
のように曲げアールＲが小さい場合、即ちテーパ部の両
端での平坦部からの移行が急速に行われる場合は、接触
部の面圧比は１．０の近傍に存在する。しかし、曲げア
ールＲが大きくなるにしたがって、図で特性曲線は右上
がり、即ち、接触部の面圧比は１．０から次第に増加し
、板厚【が０．３５ ｖｓｙｓの場合、Ｒ／ｔが８程度
から上昇し始めて、Ｒ／ｔが１５の時に、面圧比が１．
１を超える。パラメータである厚をに対する変化をみる
と、板厚もが増加するほど面圧比の増加が大きいことが
分かる。
以上のことから、Ｒ／ｔの採用し得る範囲としては、面
圧比が１．１を超えない範囲が好ましいであろうと考え
られるから、Ｒ／１＝１５以下であることが分かるであ
ろう。
圧比が１．１を超えない範囲が好ましいであろうと考え
られるから、Ｒ／１＝１５以下であることが分かるであ
ろう。
従って、この発明によるマニホルド用＆［ガスケットに
ついては、応力比及び面圧比の両方から考慮すると、Ｒ
／Ｌの採用し得る範囲は、７乃至１５であることが理解
されるであろう。
ついては、応力比及び面圧比の両方から考慮すると、Ｒ
／Ｌの採用し得る範囲は、７乃至１５であることが理解
されるであろう。
製造面からすると、曲げアールＲをを余りに大きくとる
と、テーパ部の直線部分が短くなり過ぎるため、取り得
る曲げ半径の最大値は、３．５ｆｌであることが経験的
に分かってくる。
と、テーパ部の直線部分が短くなり過ぎるため、取り得
る曲げ半径の最大値は、３．５ｆｌであることが経験的
に分かってくる。
従って、Ｒ／ｔの上限値が最も小さくなるのは、板厚ｔ
が最大値である０、３５ ｍの場合であり、それ故、３
．５／ ０．３５ ＝ １０となる。
が最大値である０、３５ ｍの場合であり、それ故、３
．５／ ０．３５ ＝ １０となる。
このマニホルド用金属ガスケットについて、板厚をに対
する曲げアールＲの比Ｒ／ｔを７〜１５とすれば、金属
ガスケットの接触部の応力と面圧からみて、シール性が
良好でかつヘタリや亀裂が生しない信較性の高い金属ガ
スケットを提供することができる。また、上記比Ｒ／ｔ
の範囲において、種々の条件に合わせてその組合わせを
選択できるので、製造面でも多種多様の金属ガスケット
を製作し、用意しておくことができる。
する曲げアールＲの比Ｒ／ｔを７〜１５とすれば、金属
ガスケットの接触部の応力と面圧からみて、シール性が
良好でかつヘタリや亀裂が生しない信較性の高い金属ガ
スケットを提供することができる。また、上記比Ｒ／ｔ
の範囲において、種々の条件に合わせてその組合わせを
選択できるので、製造面でも多種多様の金属ガスケット
を製作し、用意しておくことができる。
この発明によるマニホルド用金属ガスケットは、以上の
ように構成されており、次のような効果を有する。即ち
、このマニホルド用金属ガスケットは、排気マニホルド
の取付フランジ端面と排気吐出口を開口したシリンダヘ
ッド側面との間に挟持され、平板又はビード部を存する
ビード板の少なくとも２枚以上を非止着状態で積層した
金属製薄板からなり、前記ビード板の板厚をに対するビ
ード部の曲げアールＲの比Ｒ／ｔを７〜１５としたので
、従来の金属ガスケットのビード部が温度の幅の大きい
熱変化に晒されるシリンダヘッドと排気マニホルドの影
響を受けてヘタリや亀裂を住じ易く、シール性能が劣化
する傾向にあるのに反して、応力は基準値よりも低くす
ることができると共に、面圧を基準値からの増加を所定
の範囲内に抑えることができ、シール線を形成するビー
ド部の応力及び面圧を適性な範囲に収められるので、温
度の幅の大きい熱変化によるシール性能の劣化を防止す
ることができる。
ように構成されており、次のような効果を有する。即ち
、このマニホルド用金属ガスケットは、排気マニホルド
の取付フランジ端面と排気吐出口を開口したシリンダヘ
ッド側面との間に挟持され、平板又はビード部を存する
ビード板の少なくとも２枚以上を非止着状態で積層した
金属製薄板からなり、前記ビード板の板厚をに対するビ
ード部の曲げアールＲの比Ｒ／ｔを７〜１５としたので
、従来の金属ガスケットのビード部が温度の幅の大きい
熱変化に晒されるシリンダヘッドと排気マニホルドの影
響を受けてヘタリや亀裂を住じ易く、シール性能が劣化
する傾向にあるのに反して、応力は基準値よりも低くす
ることができると共に、面圧を基準値からの増加を所定
の範囲内に抑えることができ、シール線を形成するビー
ド部の応力及び面圧を適性な範囲に収められるので、温
度の幅の大きい熱変化によるシール性能の劣化を防止す
ることができる。
また、このマニホルド用金属ガスケットによれば、中板
は、ビード部を互いに接触させた２枚のビード板から構
成することもできるので、流通孔の周囲における面圧が
更に高くなることになり、金属積層ガスケットのシール
性能が更に向上し、シリンダヘッドと排気マニホルドと
の間のガスケットから排気ガスが漏洩するのを更に防ぐ
ことができる。
は、ビード部を互いに接触させた２枚のビード板から構
成することもできるので、流通孔の周囲における面圧が
更に高くなることになり、金属積層ガスケットのシール
性能が更に向上し、シリンダヘッドと排気マニホルドと
の間のガスケットから排気ガスが漏洩するのを更に防ぐ
ことができる。
更に、このマニホルド用金属ガスケットは、板厚とビー
ド部の曲げ半径の組み合わせにより、従来と同じ積層構
造を保ったまま、多種多様に製作することができるので
、内燃機間の種類に応じて適宜選択する用意を整えるこ
とができる。即ち、排気マニホルドをシリンダヘッドに
対してボルトによって締付ける場合に、ビード部に生じ
る応力の調整、並びにビード部における排気マニホルド
及びシリンダヘッドに対する締付は面圧の調整は、かか
るガスケットを交換するだけで行うことができ、従来の
ようにビード部の製造上の変更による寸法等の調節に比
べて、非常に容易になる。
ド部の曲げ半径の組み合わせにより、従来と同じ積層構
造を保ったまま、多種多様に製作することができるので
、内燃機間の種類に応じて適宜選択する用意を整えるこ
とができる。即ち、排気マニホルドをシリンダヘッドに
対してボルトによって締付ける場合に、ビード部に生じ
る応力の調整、並びにビード部における排気マニホルド
及びシリンダヘッドに対する締付は面圧の調整は、かか
るガスケットを交換するだけで行うことができ、従来の
ようにビード部の製造上の変更による寸法等の調節に比
べて、非常に容易になる。
第１図はこの発明によるマニホルド用金属ガスケットの
一実施例を示す平面図、第２図は第１図における線■−
Ｈについての断面図、第３図は第１図における線■−■
についての断面図、第４図は第１図における線ＩＶ−Ｔ
Ｖについての断面図、第５図はビード板の接触部に生じ
る応力の基準応力に対する比率を表したグラフ、及び第
６図はビード板の接触部に生じる面圧の基準面圧に対す
る比率を表したグラフである。 １−−−−−一金属ガスケソト、２．３−・−一一−−
ビード板、４−−−一中板、５，６．７−・−気体流通
孔、８．９− テーパ部、１０．１１−・・−ビード
部、１２゜１３．１４．１５−・−−−一一曲げアール
部、１６・−・−取付は孔、１７−・−固定ハトメ、Ｒ
−−一曲げアール、１−−ビード板の板厚。 第 ５ 図 出願人 日本ガスケット株式会社 代理人 弁理士 尾 仲 −家 弟 ６ 図 Ｒ／ｔ −
一実施例を示す平面図、第２図は第１図における線■−
Ｈについての断面図、第３図は第１図における線■−■
についての断面図、第４図は第１図における線ＩＶ−Ｔ
Ｖについての断面図、第５図はビード板の接触部に生じ
る応力の基準応力に対する比率を表したグラフ、及び第
６図はビード板の接触部に生じる面圧の基準面圧に対す
る比率を表したグラフである。 １−−−−−一金属ガスケソト、２．３−・−一一−−
ビード板、４−−−一中板、５，６．７−・−気体流通
孔、８．９− テーパ部、１０．１１−・・−ビード
部、１２゜１３．１４．１５−・−−−一一曲げアール
部、１６・−・−取付は孔、１７−・−固定ハトメ、Ｒ
−−一曲げアール、１−−ビード板の板厚。 第 ５ 図 出願人 日本ガスケット株式会社 代理人 弁理士 尾 仲 −家 弟 ６ 図 Ｒ／ｔ −
Claims (2)
- （１）排気マニホルドの取付フランジ端面と排気吐出口
を開口したシリンダヘッド側面との間に挟持され、平板
又はビード部を有するビード板の少なくとも２枚以上を
非止着状態で積層した金属製薄板から成るマニホルド用
金属ガスケットにおいて、前記ビード板の板厚をに対す
るビード部の曲げアールＲの比Ｒ／ｔを７〜１５に設定
したことを特徴とするマニホルド用金属ガスケット。 - （２）前記ビード板の板厚の範囲を０．２〜０．３５ｍ
ｍとしたことを特徴とする請求項１に記載のマニホルド
用金属ガスケット。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2211692A JP2921941B2 (ja) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | マニホルド用金属ガスケット |
| US07/708,574 US5087058A (en) | 1990-08-13 | 1991-05-31 | Metal gasket for manifold |
| EP91307288A EP0473306B1 (en) | 1990-08-13 | 1991-08-08 | Metal gasket for manifold |
| DE69104937T DE69104937T2 (de) | 1990-08-13 | 1991-08-08 | Metalldichtung für Sammelleitung. |
| DE199191307288T DE473306T1 (de) | 1990-08-13 | 1991-08-08 | Metalldichtung fuer sammelleitung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2211692A JP2921941B2 (ja) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | マニホルド用金属ガスケット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0495668A true JPH0495668A (ja) | 1992-03-27 |
| JP2921941B2 JP2921941B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=16610008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2211692A Expired - Fee Related JP2921941B2 (ja) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | マニホルド用金属ガスケット |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5087058A (ja) |
| EP (1) | EP0473306B1 (ja) |
| JP (1) | JP2921941B2 (ja) |
| DE (2) | DE473306T1 (ja) |
Cited By (2)
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| US11326695B2 (en) | 2017-02-22 | 2022-05-10 | Nippon Leakless Industry Co., Ltd. | Metal gasket |
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1991
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