JPH09287663A - メタルガスケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ビードの耐疲労性を改善することにより優れ
た耐久性を備え、より小さな締付力でより高い内圧に対
して確実に対応できることにより装着時におけるフラン
ジ面の変形を最少限に抑えることができ、かつ、より廉
価に製造できる量産性を備えたメタルガスケットを提供
することにある。 【解決手段】 高耐荷重性を有するコーティング層から
なる段差付け部材をビードの凸面側の頂部領域Ｄに付着
し、ビードの圧縮量を増大してより大きな面圧を発生さ
せると同時にビードの応力振幅を小さくして耐疲労性を
改善する。また、段差付け部材４をビードの凹面側の厚
さ領域Ｅに付着し、ビードの圧縮量を規制してビードの
耐疲労性を改善すると共に、ビードの凹面側における面
圧を段差付け部材によって確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はメタルガスケットに
関し、特に、ビードを有するメタルガスケットに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、近年の内燃機関における性
能向上に伴い、ガスケットに対する要求も一層厳しくな
っており、より高い内圧に対するガスシール性をより薄
い厚さで達成できるガスケットが希求されている。

【０００３】このような要求に対し、金属薄板を使用
し、開口周縁にグロメット加工またはシムを溶接した
り、ビードを形成したり、或いは弾性シール部材を付着
することにより、より大きな面圧のシール線を開口周縁
に設けることでガスシール性を確保しようとするメタル
ガスケットが提案されている。

【０００４】しかしながら、グロメットを溶接したメタ
ルガスケットでは、開口周縁のように特定の部位にしか
シール線を設けることができず、また、フランジ面が狭
い場合にはシール幅が不足してグロメットを適用するこ
とができず、更に、グロメットの厚さによって段差量が
決定されるため、段差量が常に一定でありかつ一定値以
上に小さくすることができないものであった。一方、ビ
ードを形成したメタルガスケットはより薄い厚さに形成
できる利点を有しているが、発生される面圧が主として
ビードの寸法形状によって決定されるため、ビードのヘ
タリ等によってシール漏れを簡単に生じてしまうもので
あった。また、弾性シール部材を付着したメタルガスケ
ットでは、弾性シール部材の圧縮量を制御することが困
難であるため、弾性シール部材の適用量や適用形状等を
各ガスケット毎に設計し直さなければならず煩雑である
だけでなく、経時変化が大きいために耐久性に欠けると
ころがあり、しかも機械的な振動等により剥離してガス
シール性を喪失してしまい易いものであった。

【０００５】更にまた、ビードに弾性シール部材を付着
させることによってビードの耐疲労性を改善しようとす
るメタルガスケットが提案されているが、ビードの凸面
側における面圧は確保される反面、ビードの凹面側では
締付荷重が弾性シール部材の部位とビードの立ち上り部
位の３ヶ所に分散されて十分なシール面圧を確保するこ
とができないものであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高い内圧に
対して薄い厚さでガスシール性を達成することのできる
メタルガスケットの利点を有すると共に、ビードの耐疲
労性を改善することにより優れた耐久性を備え、より小
さな締付力でより高い内圧に対して確実に対応できるこ
とにより装着時におけるフランジ面の変形を最少限に抑
えることができ、かつ、より廉価に製造できる量産性を
備えたメタルガスケットを提供しようとするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によるメタルガス
ケットは、ビードを有する少なくとも１枚の金属薄板に
より形成されており、そして、高耐荷重性を有するコー
ティング層からなる段差付け部材をビードに設けてい
る。

【０００８】これにより、本発明のメタルガスケット
は、締付荷重が段差付け部材の配設部位に集中してシー
ル面圧を確保すると共に、ビードを完全に圧縮してビー
ドの応力振幅を小さくするか或いはビードの圧縮量を規
制することによってビードへの負荷応力を減少させるこ
とにより、ビードの耐疲労性を改善している。

【０００９】本発明のメタルガスケットはまた、段差付
け部材をビードの凸面側の頂部領域に付着することもで
き、それによりビードの応力振幅を小さくして耐疲労性
を改善すると共に、ビードの凸面における面圧を段差付
け部材により確保し、そして凹面側における面圧を完全
圧縮されたビードの反力によって確保している。

【００１０】本発明のメタルガスケットは更に、段差付
け部材をビードの凹面側の厚さ領域に付着することもで
き、それによりビードの圧縮量を規制してビードの耐疲
労性を改善すると共に、ビードの凹面側における面圧を
段差付け部材によって確保している。

【００１１】本発明のメタルガスケットは更にまた、段
差付け部材をビードの凸面側の頂部領域と凹面側の厚さ
領域とにそれぞれ付着することもでき、それにより、ビ
ードの耐疲労性を改善すると共に、ビードの凸面および
凹面における面圧を確保している。

【００１２】また、本発明のメタルガスケットは、少な
くとも相互に対応した位置にそれぞれビードを有する少
なくとも２枚の上下に積層された金属薄板により形成さ
れており、そして、高耐荷重性を有するコーティング層
からなる段差付け部材を上方の金属薄板のビードの凹面
と該ビードに対応した下方の金属薄板のビードの凸面の
間のビード凸面側の頂部領域あるいはビード凹面側の厚
さ領域に設けることもできる。

【００１３】段差付け部材は上方の金属薄板のビードに
対してビードの圧縮量を減少または規制するように、そ
して下方の金属薄板のビードに対してはビードの圧縮量
を増加するようにそれぞれ作用して、ビードの耐疲労性
およびビードの凸面および凹面における面圧を確保して
いる。

【００１４】更に、本発明のメタルガスケットは、合成
樹脂、無機物および金属粉末の群から選定された少なく
とも１つまたは該群から選定された少なくとも１つを主
成分とする複合材料により段差付け部材を形成すること
もできる。これにより、慣用の印刷手段や金属溶射手段
やディスペンサーによって所定の厚さを有して所定のパ
ターンで段差付け部材を確実に設けており、量産性を高
め、製造コストをより廉価にすることを可能にしてい
る。

【００１５】更に、本発明のメタルガスケットは、段差
付け部材の表面にラバーコーティングを被覆することも
でき、それにより適用されるフランジ面との間のガスシ
ール性をより確実にする。

【００１６】更に、本発明のガスケットは、ラバーコー
ティングの厚さを段差付け部材の厚さに対し薄い厚さに
することができ、それにより、その弾性が段差付け部材
によるビードの圧縮量の増加または規制に悪影響を及ぼ
すことはない。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施例によるメタルガス
ケットは、図１にシリンダーヘッドガスケットを例に取
り示すように、単一の金属薄板１にボア穴２ａ、油穴２
ｂ、ボルト穴２ｃ等のような所定の開口が形成されてい
る。これらの開口の周縁には開口をそれぞれ囲繞するビ
ード３ａが形成されており、また、面圧上昇を必要とす
るその他の部位にも同様なビード３ｂが形成されてい
る。

【００１８】所要のビード３ａまたは３ｂ（必要なら
ば、すべてのビード）には、高耐荷重性を有するコーテ
ィング層からなる段差付け部材４が設けられている。

【００１９】段差付け部材４は、図２に示すように、ビ
ード３ａ（または３ｂ）の凸面側の頂部領域Ｄ（図３参
照）に設けられており、これにより、フランジ面Ｆ，Ｆ
間に装着されたとき、図４に示すように、ビードを完全
に圧縮して応力振幅を小さくすると同時に、ビードの反
力を最大限に引き出してより大きな面圧を発生すること
ができる。「頂部領域」とは、図３に示すように、ビー
ドの頂部Ａから傾斜部Ｂに移行を開始する遷移起点Ｃ間
であって、頂部Ａの表面Ｓa から所要の面圧に応じて選
定される段差付け部材の厚さＴa だけ離れた境界面Ｓb
とビードの凸面との間に画定される領域Ｄを意味する。

【００２０】このとき、段差付け部材４は、頂部領域Ｄ
内に設けられていることにより、圧縮時に面圧を発生す
るビードの傾斜部Ｂ（図３参照）の両端部位における変
形を阻害することがないため、ビードの発生応力への影
響はなく、かつ、ビードの変形による段差付け部材４へ
の負荷を最小限に抑えることができる。

【００２１】段差付け部材４を形成するコーティング層
は、高耐荷重性を有することができるのであればどのよ
うな部材も適用できるが、確実に所定の厚さおよび所定
のパターンで設けることができかつ量産性を確保するた
めに、合成樹脂、無機物および金属粉末の群から選定さ
れた少なくとも１つまたは該群から選定された少なくと
も１つを主成分とする複合材料を用いて、周知の印刷手
段や金属溶射手段やディスペンサーによって付着させる
のが望ましい。

【００２２】印刷手段やディスペンサーによってコーテ
ィング層を形成するのに適した合成樹脂としてはエポキ
シ樹脂、ポリアミド、ポリイミド等が使用でき、無機物
としてはガラス繊維、ガラス粉末、セラミック粉末等が
使用でき、そして金属粉末としてはステンレスチップ、
アルミニウム粉末等が使用できる。また、金属溶射に適
した金属としては鋼、アルミニウム、銅等が使用でき
る。

【００２３】図５は本発明の別の実施例によるメタルガ
スケットを示す図で、段差付け部材４の配設位置が異な
る以外、前記実施例と同様に構成される。

【００２４】この実施例における段差付け部材４は、ビ
ード３の凹面側の厚さ領域Ｅ（図３参照）内に付着され
ている。「厚さ領域」とは、図３に示すように頂部Ａの
裏面Ｓc から所要の面圧に応じて選定される段差付け部
材の厚さＴb だけ離れた境界面Ｓd とビードの凹面によ
り画定される領域Ｅを意味する。ここにおいて、図示の
ような台形のビードの場合、段差付け部材４は、少なく
ともそのビード頂部の裏面Ｓc（図３参照）からの距離
が最大となる部位が厚さ領域Ｅの側方に位置することで
締付荷重がビードの傾斜部Ｂに加えられて変形を阻害す
ることのないよう、遷移起点Ｃ間に位置するように付着
されるべきである。

【００２５】フランジ面Ｆ，Ｆ間に装着されたとき、図
６に示すように、段差付け部材４はビード３の圧縮量を
規制するように作用してビードへの負荷応力を緩和する
と同時に、段差付け部材４がビードの凹面側における締
付荷重の集中点となり、前述した弾性シール部材を適用
したときに生じていたビードの凹面側における締付荷重
の分散による面圧不足が生じることはない。

【００２６】図７は本発明のまた別の実施例によるメタ
ルガスケットを示す図で、ビード３の凸面側の頂部領域
Ｄと凹面側の厚さ領域Ｅとに段差付け部材４ａおよび４
ｂがそれぞれ設けられている点で異なっている以外、前
述の各実施例と同様に構成されている。

【００２７】段差付け部材４ｂは、図５および６を参照
して説明した実施例における段差付け部材と同様に、ビ
ード３の圧縮量を規制するように作用してビードへの負
荷応力を緩和すると同時に、段差付け部材４ｂがビード
の凹面側における締付荷重の集中点となる。一方、段差
付け部材４ａは、図２および４を参照して説明した実施
例における段差付け部材同様に、ビードを圧縮して応力
振幅を小さくすると同時に、ビードのより大きな反力を
引き出すのではあるが、段差付け部材４ｂを有すること
により完全に圧縮されることはない。そのため、本実施
例におけるビードは、前述の実施例におけるビードに比
較して、ビードの耐疲労性の改善と面圧の発生とをより
高い次元で達成することができる。また、段差付け部材
４ａおよび４ｂはその厚さを相対的に変化させることに
よって、所要の面圧分布に対してより精細に対応できか
つより耐久性のあるメタルガスケットを製造することが
できる。

【００２８】図８は本発明の更に別の実施例によるメタ
ルガスケットを示す図で、少なくとも相互に対応した位
置にビード３ｃおよび３ｄをそれぞれ有する少なくとも
２枚の上下に積層された金属薄板１ａおよび１ｂにより
形成されており、上方の金属薄板１ａのビード３ｃの凹
面と下方の金属薄板１ｂのビード３ｄの凸面との間には
前記実施例同様な段差付け部材４が設けられている。段
差付け部材４は、前述の実施例と同様に、ビード３ｃの
凹面の厚さ領域Ｅまたはビード３ｄの凸面の頂部領域Ｄ
に設けられる。

【００２９】段差付け部材４は、前述の各実施例の説明
からも明らかなように、金属薄板１ａのビード３ｃに対
しては、段差付け部材４がビード３ｃの凹面側に位置す
ることによってビード３ｃの圧縮量を規制するように作
用し、金属薄板１ｂのビード３ｄに対しては、段差付け
部材４がビード３ｄの凸面側に位置することによってビ
ード３ｄの圧縮量を増大するように作用する。これによ
り、本実施例における段差付け部材４は、図７の実施例
で述べた段差付け部材４ａと段差付け部材４ｂの作用効
果を合わせ持つことができる。

【００３０】段差付け部材４は金属薄板１ａおよび１ｂ
のいずれに付着させてもその作用効果を達成することが
できるが、段差付け部材４の付着工程後に行われる金属
薄板１ａおよび１ｂの積層加工等の工程で段差付け部材
４が破損したり剥離したりするのを防止すると共に、よ
り容易に所定の厚さおよびパターンで付着させることの
できるビードの凹面側、すなわち上方の金属薄板１ａの
ビード３ｃの凹面に設けるのが好ましい。

【００３１】図９は、本発明の更にまた別の実施例によ
るメタルガスケットを示す図で、段差付け部材４の表面
にラバーコーティング５が被覆されている点で異なって
いる以外、前述の各実施例と同様に構成される。なお、
図示の場合、図２に示す形態を例に取り示されている
が、上述したその他の形態の場合にも同様に適用できる
ことは容易に理解されよう。

【００３２】ラバーコーティング５は段差付け部材４と
フランジ面Ｆとの間に弾性的に介在することによってガ
スシール性をより確実にすることができる。しかしなが
ら、ラバーコーティング５は、その弾性が段差付け部材
４によるビードの圧縮量の増大または規制に悪影響を及
ぼすことのないよう、段差付け部材４の厚さに対して十
分に薄い厚さで適用されるべきである。このようなラバ
ーコーティング５として適用できる部材としては、ＮＢ
Ｒ、フッ素ゴム、シリコンゴム等を挙げることができ
る。

【００３３】上述した各実施例において、ビードは台形
形状を有するフルビード形状として説明したが、半円形
や山形等のような他の形状のものであっても段差付け部
材やラバーコーティングを同様に適用して用いることは
可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、高耐
荷重性を有するコーティング層からなる段差付け部材を
ビードに備えていることにより、締付荷重が段差付け部
材の配設部位に集中してシール面圧を確保すると共に、
ビードを完全に圧縮してビードの応力振幅を小さくする
か或いはビードの圧縮量を規制することによってビード
への負荷応力を減少させ、ビードの耐疲労性を改善する
ことができる。また、段差付け部材をビードの圧縮量を
増加するようにビードの凸面側の頂部領域に付着するこ
とにより、ビードの応力振幅を小さくして耐疲労性を改
善すると共に、ビードの凸面における面圧を段差付け部
材により確保し、そして凹面側における面圧を完全圧縮
されたビードの反力によって確保することができる。更
に、段差付け部材をビードの圧縮量を規制するようにビ
ードの凹面側の厚さ領域に付着することにより、ビード
の圧縮量を規制してビードの耐疲労性を改善すると共
に、ビードの凹面側における面圧を段差付け部材によっ
て確保することができる。更にまた、段差付け部材をビ
ードの凸面側の頂部領域と凹面側の厚さ領域とにそれぞ
れ付着することにより、ビードの耐疲労性をより効果的
に改善すると同時に、ビードの凸面および凹面における
面圧を確保することができる。

【００３５】更に、２枚の金属薄板により形成し、上方
の金属薄板のビードの凹面と下方の金属薄板のビードの
凸面の間に段差付け部材を設けることにより、段差付け
部材は上方の金属薄板のビードに対してビードの圧縮量
を減少または規制するようにそして下方の金属薄板のビ
ードに対してビードの圧縮量を増加するようにそれぞれ
作用して、ビードの耐疲労性およびビードの凸面および
凹面における面圧をより効果的に達成することができ
る。また、段差付け部材を上方の金属薄板のビードの凹
面側の厚さ領域に付着することにより、より簡単でかつ
より正確に段差付け部材を所定位置に所定の厚さで付着
させることができる。

【００３６】加えて、合成樹脂、無機物および金属粉末
の群から選定された少なくとも１つまたは該群から選定
された少なくとも１つを主成分とする複合材料により段
差付け部材を形成することにより、慣用の印刷手段や金
属溶射手段やディスペンサーによって所定の厚さを有し
て所定のパターンで段差付け部材を確実に設けることが
でき、量産性を高め、製造コストをより廉価にすること
ができる。更にまた、段差付け部材の表面に薄いラバー
コーティングを被覆することにより、段差付け部材によ
るビードの圧縮量の増加または規制に悪影響を及ぼすこ
となしに、フランジ面との間のガスシール性をより確実
に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるメタルガスケットの例を
示す部分平面図である。

【図２】図１の線II−IIに沿った模式的な拡大断面図で
ある。

【図３】「頂部領域」および「厚さ領域」を説明するた
めの模式的な断面図である。

【図４】図２に示すビードをフランジ面間に装着した状
態を示す模式的な拡大断面図である。

【図５】本発明の別の実施例によるメタルガスケットを
示す図２と同様な模式的な拡大断面図である。

【図６】図５に示すビードをフランジ面間に装着した状
態を示す模式的な拡大断面図である。

【図７】本発明のまた別の実施例によるメタルガスケッ
トを示す図２と同様な模式的な断面図である。

【図８】本発明の更に別の実施例によるメタルガスケッ
トを示す図２と同様な模式的な断面図である。

【図９】本発明の更にまた別の実施例によるメタルガス
ケットを示す図２と同様な模式的な断面図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ 金属薄板 ３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ ビード ４，４ａ，４ｂ 段差付け部材 ５ ラバーコーティング Ｄ 頂部領域 Ｅ 厚さ領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 敦 神奈川県小田原市国府津2894番地 石野ガ スケット工業株式会社内 (72)発明者 松本 幸智 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 大沢 浪益 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 村松 秀喜 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビードを有する少なくとも１枚の金属薄
   板により形成され、前記ビードには高耐荷重性を有する
   コーティング層からなる段差付け部材が設けられている
   ことを特徴とするメタルガスケット。
2. 【請求項２】 前記段差付け部材はビードの凸面側の頂
   部領域に付着され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. 【請求項３】 前記段差付け部材はビードの凹面側の厚
   さ領域に付着されることを特徴とする請求項１記載のメ
   タルガスケット。
4. 【請求項４】 前記段差付け部材はビードの凸面側の頂
   部領域と凹面側の厚さ領域とにそれぞれ付着されること
   を特徴とする請求項１記載のメタルガスケット。
5. 【請求項５】 少なくとも相互に対応した位置にそれぞ
   れビードを有する少なくとも２枚の上下に積層された金
   属薄板により形成され、上方の金属薄板のビードの凹面
   と該ビードに対応する下方の金属薄板のビードの凸面と
   の間のビード凸面側の頂部領域あるいはビード凹面側の
   厚さ領域には高耐荷重性を有するコーティング層からな
   る段差付け部材が設けられていることを特徴とするメタ
   ルガスケット。
6. 【請求項６】 前記段差付け部材は合成樹脂、無機物お
   よび金属粉末の群から選定された少なくとも１つまたは
   該群から選定された少なくとも１つを主成分とする複合
   材料からなることを特徴とする請求項１〜５のうちのい
   ずれか一項に記載のメタルガスケット。
7. 【請求項７】 前記段差付け部材の表面にはラバーコー
   ティングが被覆されていることを特徴とする請求項６記
   載のメタルガスケット。
8. 【請求項８】 前記ラバーコーティングの厚さは段差付
   け部材の厚さに対し薄い厚さであることを特徴とする請
   求項７記載のメタルガスケット。