JPH0741967Y2 - 金属ガスケット - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、例えば、シリンダヘッドと排気マニホルド
との間に挟持した締めつけボルト等で締めつけて配設さ
れる金属ガスケットに関する。

〔従来の技術〕

従来、シリンダヘッドと排気マニホルドとの間に挟持し
て締めつけボルト等で締めつけて配設される内燃機関の
排気マニホルド用金属ガスケットは、シリンダヘッドと
排気マニホルドとの継ぎ目即ち当接面から排気ガス等が
漏洩しないように設けられるものであり、種々のタイプ
のガスケットが使用されており、その代表的なものとし
て金属板積層タイプのガスケットがある。金属板積層タ
イプのガスケットは、一般的に３乃至５枚の鋼板から構
成されている。奇数枚のものにあっては、中央の鋼板が
ビードの無い中板であり、両側の鋼板がビード部互いに
遠ざかるように隆起したビード板である。偶数枚のもの
にあってはビード部が互いに遠ざかるように隆起したビ
ード板を２対重ねて用いている。

このような積層構造のガスケットを組立てる場合には、
シリンダヘッドと排気マニホルドとの間に締めつけるた
めの固着具が挿通する取付け部とは干渉しない２乃至４
つの個所で、積層鋼板を互いにスポット溶接、ハトメ組
付け、鋲組付け、割りカシメ等で結合していた。第７図
（Ａ）及び第７図（Ｂ）には、割りカシメで金属薄板を
結合した例を示す。この従来例では金属ガスケット21
は、両側の金属薄板22a,22bとその中間の金属薄板であ
る中板23との３枚の金属薄板からなり、気体流通孔４
と、取付け部としての孔25とが穿設されている。気体流
通孔４と孔25と干渉しない金属薄板の部分に金属薄板相
互の結合用の割りハトメ26が形成されている。割りハト
メ26は、金属薄板22bの一部を十字状に切込みを入れ、
切れ目を二辺とした三角形状の爪片として形成されてい
る。他の金属薄板22aと中板23とには、切れ目の十字交
点を中心とする内径の孔27を穿設し、割りハトメ26を該
孔27の方向に折り返して金属薄板22aの外面にかしめて
固定しており、これにより、３枚の金属薄板が結合され
ている。

また、金属ガスケットにおいて、金属薄板をスポット溶
接等で結合したものは、例えば、実開昭62-116149号公
報に開示された金属積層形マニホルドガスケットがあ
る。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、上記のような薄い金属板を何枚か重ね合わせ
た構造を有している金属板積層型の金属ガスケットは、
柔軟性に富み、耐熱性に優れ、ビード構造を組入れて適
度の圧縮性を有すると共に、シール性能の経時的な劣化
が少ないために、高温で熱膨張の大きいマニホルド用ガ
スケットとして排気ガスのシール対策上極めて有利であ
る。

しかしながら、かかる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。即ち、最近のエンジンは高性能化及び軽量化が
追求されており、その中で高性能化の１つの手段として
排気温度をどこまで高くできるか、そして排気温度を高
くした場合に、排気マニホルドの材質をどこまで改善し
て高温に耐えられるか、更に、排気マニホルドの熱変形
にどこまで追従できるか、その限界が追求されている。
このことは、シリンダヘッドと排気マニホルドとの間に
設けられるガスケットにおいても避けることはできず、
該ガスケットの実際の温度も高くなると共に、シリンダ
ヘッドをアルミニウム系の金属材料で製作し且つ排気マ
ニホルドをステンレス系の金属材料で製作することによ
って、ガスケットに対するスラスト荷重も大きくなり、
ガスケットの積層金属板の結合構造もそれに対応した構
造が必要になっている。

例えば、従来のスポット溶接による積層金属板の結合構
造では、金属板材料を部分的に電気抵抗を利用して溶接
するので、金属板材料間に油脂分等が残留付着している
と確実に溶着することできない場合がある。また電気抵
抗を利用して溶着するので、溶着枚数が増加する場合
等、溶着条件の技術的管理に考慮を払う必要があり、設
備やランニングコストも大きい。

また、ハトメ組付けや鋲組付けによる結合構造では、機
械的な結合構造であるために組付けが確実であるが、そ
れだけハトメや鋲が通過する孔を金属板材料に加工する
必要があると共に、ハトメや鋲という固着部品が必要と
なり、かえってコスト高となる。

更に、割りカシメによる結合構造は、例えば、第７図
（Ａ）及び第７図（Ｂ）に示したような４つの三角状の
爪を孔に通して爪の先端を金属薄板外面に折り返して固
定する構造のものでは、金属板材料が軟質材のものであ
る場合は良いが、排気マニホルド用金属ガスケットは、
一般的にSUS 301H又はSUS 304H材等の硬い材料を使用す
るものであり、爪を折り曲げる際に該爪が割れてしまう
ことがある。

従って、従来の積層金属板から成る金属ガスケットにお
いて、次のような課題を有している。

（１） 積層金属板の結合構造が油脂のために不安定な
強度となる可能性がある。また、溶接、カシメ等結合作
業が複雑である。よって、結合強度が安定して高く且つ
結合作業が簡単な構造が求められる。

（２） 積層金属板をハトメ、鋲等によって結合するに
は、結合のための小部品等を必要としているが、このよ
うな必要のない結合構造が求められる。

（３） 積層金属板を溶接によって結合するには、金属
板が導電体であることを前提としているが、このような
材料上の制限のない結合構造が求められる。また、金属
板が導電体であっても異種金属間の溶接は困難であり、
そこで、同種金属板材間という材料上の制限のない結合
構造が求められる。

この考案の目的は、上記課題を解決することであり、例
えば、排気マニホルドの取付けフランジ端面とシリンダ
ヘッド側面との間に金属薄板を積層して挟持した排気マ
ニホルド用金属ガスケットにおいて、積層金属板が該金
属薄板の一部をプレスして特定の材料変形をもたらす絞
り加工を行うことにより、加工が簡単で結合強度を十分
に確保でき、しかも結合用の小部品を用いることなく、
塑性変形のできる材料であれば材料制限のない結合構造
を得ることのできる金属ガスケットを提供することであ
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に、この考案は次のように構
成されている。即ち、この考案は、排気マニホルドの取
付けフランジ等の端面と排気ガス吐出口を開口したシリ
ンダヘッド等の端面との間に複数枚の金属薄板を積層し
て挟持した金属ガスケットにおいて、積層した各金属薄
板の一部を厚さ方向にプレスによって変形させた変形底
部の周囲部が隣接する前記金属薄板相互の各食い込み部
分で互いに結合されていることを特徴とする金属ガスケ
ットに関する。

〔作用〕 この考案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、この金属ガスケットは、排気マニホ
ルドの取付けフランジ等の端面とシリンダヘッド等の端
面との間に挟持される積層金属板が、該金属薄板の一部
をプレスして形成されるプレス底部周囲において、隣接
した金属薄板相互の塑性変形によって積層金属薄板が互
いに食い込み部分で結合されているので、金属薄板固着
用に特別の部品を用意することもなく、金属薄板を互い
に強固に結合でき、更に、金属薄板に切り込みを形成し
て固着用の部分を形成することもなく、積層金属薄板相
互の結合が強固になる。

従って、この金属ガスケットについては、高い排気の温
度のために排気マニホルド自体が高温になり、また排気
マニホルドの熱変形量が大きくなり、そのために金属ガ
スケット自体が熱変形しようとしたり、また大きな力が
作用しても、前記プレスによる絞り加工部分が金属薄板
相互の結合状態即ち一体構造を強固に確保すると共に、
排気マニホルドの変形に対しても積層金属薄板の一体性
を維持したまま追従できる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この考案による金属ガスケット
の実施例を説明する。第１図はこの考案による金属ガス
ケットの一実施例を示す平面図、第２図（Ａ）は第１図
の線Ａ−Ａにおける断面図、及び第２図（Ｂ）は第１図
の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。

この実施例による金属ガスケット１は、図示しないが多
気筒エンジンのシリンダヘッドの排気吐出口を開口した
シリンダヘッド側面と、この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けフランジ端面との
間に挟持して固定される排気マニホルド用金属ガスケッ
トに適用したものであり、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気密性
を保持して排気ガスが両者の結合部から漏洩しないよう
にシールするものである。金属ガスケット１は、両外側
の金属薄板であるビード板2a,2bとその間に挟まれた内
側の金属薄板即ち中板３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の数と同数の気体流通
孔４を有している。第２図（Ａ）に示すように、両外側
のビード板2a,2bは、気体流通孔４の周囲において、中
板３から次第に離れていくテーパ部11a,11b及び中板３
と平行なビード板12a,12bとを有する。ビード板12a,12b
は、排気マニホルドの取付け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、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。ビード板2a,2bを上
記のように構成し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の継ぎ目の気密性を
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３は、厚さ0.3〜0.7mmの溶融アルミニウムメッキ鋼
板（SIAC）、又は、厚さ0.2〜0.4mmのSUS 304ステンレ
ス鋼板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2a,2bは、厚さ0.20〜0.30mmのステンレスス
チール調質板（SUS 301H等）から製作されている。

図中、符号５は、両側金属薄板であるビード板2a,2bと
中板３とに共通して金属ガスケット１全体にわたって均
等分布するように適数個分散配置して穿設された取付け
孔であって、排気マニホルドとシリンダヘッドに同じ位
置に設けられた孔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がシリンダヘッドの側面と排気
マニホルドの端面との間に挟まれて締付け固定される。

金属ガスケット１の３枚の金属薄板は、結合部分６によ
り相互に結合されている。結合部分６は、第１図に示す
ように、取付け孔５との配置関係を含めて、金属ガスケ
ット１全体にわたって均等分布するように適数個分散配
置されている。結合部分６は、後述するように、プレス
によって変形形成され、プレス底内面７をパンチに対向
するダイと接触したプレス底外面８間の金属薄板材料の
肉が横方向外側に広がっている。即ち、第２図（Ｂ）に
拡大して断面にて詳細に図示するように、ビード板2aの
プレス底部７の周囲で部分9aが中板３に食い込み、中板
３はビード板2aの食い込み部分9aによって隣接部分10が
更に横方向外側に変形し、ビード板2bのプレス底部８の
周囲の部分9bに食い込んだ状態になる。このように、隣
接する金属薄板同士が密着しつつ食い込むように変形し
ているため、金属薄板相互が強固に結合されている。

第３図に示した実施例は、金属薄板の枚数を４枚に変更
すると共に、輪郭等の形状を変更したこの考案の別の実
施例である排気マニホルド用金属ガスケットを示す平面
図であり、第４図（Ａ）は第３図の線Ａ−Ａにおける断
面図、及び第４図（Ｂ）は第３図の線Ｂ−Ｂにおける断
面図である。この実施例の排気マニホルド用金属ガスケ
ットは、第１図及び第２図に図示したものと比較して、
金属薄板において、中板３以外のビード板が３枚構成と
なっており、積層構造が、更に１枚のビード板2cが外側
に付加されていると共に、４枚の金属薄板の板厚が等し
い点と、金属ガスケット１′の全体輪郭形状と気体流通
孔４の形状とが若干異なるが、その他の点では異なると
ころがないので、ここでは、同一の部品、部分には同じ
符号を付し、重複する説明は省略する。

この金属ガスケット１′において、金属薄板の結合部分
６は、パンチによって形成されるプレス底内面７とパン
チに対抗するダイと接触したプレス底外面８との間に挟
持した各金属薄板の材料が、圧縮力で横方向外側に広が
り、隣接する金属薄板に食い込む構造となっている。即
ち、金属薄板2a,3,2b,2cはそれぞれ食い込み部分9a,10,
9b,9cで示すように、順次外側の金属薄板の層に向かっ
て密着しつつ食い込んだ状態の構造となっているので、
各金属薄板が相互に強固に結合されている。

第５図（Ａ）及び第５図（Ｂ）は、５枚の金属薄板の積
層構造を示す別の実施例である金属ガスケットの気体流
通孔の周囲と結合部分とにおける一部断面図である。

この金属ガスケットは、中央の中板３の両側に同じ構造
のビード板2a,2b及びビード板2c,2dの組をそれぞれ配置
したものである。この点以外については先に説明した実
施例の構成と基本的に相違するところは存在しないの
で、ここでは同一の部品、部分には同じ符号を付し、重
複する説明は省略する。金属薄板の結合部分６は、パン
チによって形成されるプレス底内面部７とパンチに対抗
するダイと接触したプレス底外面８との間に挟まれる各
金属薄板の材料は、プレスによる圧縮力のため、隣接す
る外側の金属薄板に互いに食い込む構造となる。即ち、
金属薄板2a,2b,3,2c,2dは、それぞれ食い込み部分9a,9
b,10,9c,9dで示すように順次外側の金属薄板の層に向か
って密着しつつ食い込んだ状態の構造となっている。

次に、この考案による金属ガスケットをプレスを使用し
て作成する加工工程を第６図（Ａ）、第６図（Ｂ）、第
６図（Ｃ）及び第６図（Ｄ）を参照して説明する。第６
図（Ａ）、第６図（Ｂ）及び第６図（Ｃ）は、この考案
による金属ガスケットを製作するのに使用できる金属薄
板の結合構造を得るための絞り加工を行う工程を２枚の
金属薄板の場合を例にとって説明する説明図である。ま
た、第６図（Ｄ）は、積層金属薄板相互の結合状態を示
す拡大断面図である。

第６図（Ａ）において、２枚の金属薄板13a,13bが下型1
4,15a,15bに対してセットした状態が示されている。第
６図（Ｂ）において、パンチ16が下降する途中の状態が
示されており、金属薄板13a,13bは上型17と下型15a,15b
とで押さえ付けられつつパンチ16の下降により絞り成形
される状態が示されている。更に、第６図（Ｃ）におい
て、パンチ16が更に下型14を押し付けた状態が示されて
おり、パンチ16が更に下型14を押し付けることにより２
枚の金属薄板13a,13bが据込みされて底部の周囲におい
て外側に拡がろうとしている。この際、金属薄板13a,13
bを押さえ付けていた下型のうち両側の型15a,15bが外側
に退避する構造となっているので、第６図（Ｄ）に示す
ように、金属薄板13aの肉が金属薄板13b内に食い込んだ
部分18ができる形状の成形が行われる。

以上のように、この考案による金属ガスケットは、排気
マニホルド用金属ガスケットに適用した場合について説
明したけれども、この考案は必ずしも上記排気マニホル
ド用金属ガスケットに限定されることなく、同等に機能
を有する金属ガスケットに適用できることは勿論であ
る。

〔考案の効果〕

この考案による金属ガスケットは、上記のように構成さ
れているので、次のような特有の効果を有する。即ち、
この金属ガスケットは、排気マニホルドの取付けフラン
ジ等の端面と排気ガス吐出口を開口したシリンダヘッド
等の端面との間に複数枚の金属薄板を積層して挟持した
金属ガスケットにおいて、積層した各金属薄板の一部を
厚さ方向にプレスによって変形させた変形底部の周囲部
が隣接する前記金属薄板相互の各食い込み部分で互いに
結合されているので、ハトメや鋲のような金属薄板固着
用に特別の部品を用意することもなく、金属薄板間の固
定に対して部品点数を少なくすることができ、結合作業
が簡単で且つ容易である。また、この考案による金属ガ
スケットの結合構造は、前記金属薄板の表面に油脂分等
に異物が付着していたとしても金属薄板間の強固な結合
構造を確保することができ、更に、第７図（Ａ）及び第
７図（Ｂ）に示したような割りカシメのような金属薄板
に切り込みを形成して固着用の爪を形成する必要もな
く、前記各金属薄板に互いに食い込み部分を形成するだ
けで積層金属薄板を互いに強固に且つ安定した結合状態
に固定することができる。

従って、エンジンの排気ガスの高温度のために、排気マ
ニホルド自体が高温になり、また排気マニホルドの熱変
形量が大きくなり、その結果、金属ガスケット自体が熱
変形しようとしたり、或いは金属ガスケット自体に大き
な力が作用しても、プレスによる絞り加工部分、特に食
い込み部分が金属薄板相互の一体構造を強固に維持する
と共に、排気マニホルドの変形に対しても積層金属薄板
の一体性を維持したまま該変形に追従することができ
る。

また、この考案による金属ガスケットの結合構造は、塑
性変形加工が可能な金属材料であれば、その種類に制限
されることがなく、積層金属材間の結合加工を確実に且
つ容易に行うことができる。

更に、従来の金属ガスケットでは積層金属薄板に対する
スポット溶接の場合に異種金属材料間の結合が困難であ
ったが、この考案による金属ガスケットの結合構造を適
用すれば、異種金属材料間の結合についても容易に強固
に且つ安定した結合状態を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による金属ガスケットの一実施例を示
す平面図、第２図（Ａ）は第１図における線Ａ−Ａにお
ける断面図、第２図（Ｂ）は第１図における線Ｂ−Ｂに
おける断面図、第３図はこの考案による金属ガスケット
の別の実施例を示す平面図、第４図（Ａ）は第３図にお
ける線Ａ−Ａにおける断面図、第４図（Ｂ）は第３図に
おける線Ｂ−Ｂにおける断面図、第５図（Ａ）はこの考
案による金属ガスケットの更に別の実施例に示す断面
図、第５図（Ｂ）はこの考案による金属ガスケットの積
層金属薄板相互の結合状態を示す拡大断面図、第６図
（Ａ）、第６図（Ｂ）及び第６図（Ｃ）はこの考案によ
る金属ガスケットを製作すうのに利用できる積層金属薄
板相互の結合を得る各工程を説明するための各説明図、
第６図（Ｄ）は積層金属薄板相互の結合状態を示す拡大
断面図、第７図（Ａ）は従来の金属ガスケットの一部を
図示する平面図、並びに第７図（Ｂ）は第７図（Ａ）の
線Ｂ−Ｂにおける部分断面図である。 1,1′……金属ガスケット、2a,2b,2c,2d……ビード板、
３……中板、４……気体流通孔、５……取付け孔、６…
…絞り加工部（結合部）、9a,9b,9c,9d,10……食い込み
部分。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】排気マニホルドの取付けフランジ等の端面
   と排気ガス吐出口を開口したシリンダヘッド等の端面と
   の間に複数枚の金属薄板を積層して挟持した金属ガスケ
   ットにおいて、積層した各金属薄板の一部を厚さ方向に
   プレスによって変形させた変形底部の周囲部が隣接する
   前記金属薄板相互の各食い込み部分で互いに結合されて
   いることを特徴とする金属ガスケット。