JPH11315929A

JPH11315929A - 二重ビ―ドを備えた金属ガスケット

Info

Publication number: JPH11315929A
Application number: JP11046567A
Authority: JP
Inventors: Tsunekazu Udagawa; 恒和宇田川
Original assignee: Ishikawa Gasket Co Ltd
Current assignee: Ishikawa Gasket Co Ltd
Priority date: 1998-03-09
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 1999-11-16
Anticipated expiration: 2019-02-24
Also published as: JP3057445B2; US6036195A

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のビードを設けた金属ガスケットではシ
ールできない流体穴の周囲を効果的にシールする手段を
提供する。【解決手段】少なくとも一枚の金属板A10にシリンダ
穴Hc、オイル穴Ho, 水穴Hwを開口し、これらの流体穴H
o, 水穴Hw, シリンダ穴Hcのシール性が弱い流体穴の周
囲に、二重ビードを形成しており、内側のビードA13は
通常のビードとし、外側のビードA14 、あるいは内側の
ビードA15 と外側のビードA16 を波形ビードとしてこの
波形ビードによって内側のビードの周囲の耐圧力を増加
させてシール性を向上させた二重ビードを備えた金属ガ
スケット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体穴の周囲をし
っかり且つ広範囲に密封できる二重ビード、つまり内側
ビードと外側ビードを二重に配置し、この外側ビードと
して波形ビードを備えた内燃機関用金属ガスケットに関
する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用エンジンを構成するエンジン部
材及びその内部に設置される金属板ガスケットはシリン
ダ穴、水穴、オイル穴、ボルト穴等を有している。そし
てエンジンを作動した時にシリンダ穴内に高圧・高温が
形成されるので、この金属ガスケットと共に、エンジン
部材を固定するボルトはシリンダ穴の周囲をしっかり密
封（シール）するように、シリンダ穴の周囲に一般的に
配置される。そして水穴及びオイル穴などのような他の
穴は、前記シリンダ穴近くに配置され、シリンダ穴をシ
ールするためのボルトの締付け圧によってシールされ
る。

【０００３】従って、他の流体穴、つまり水穴やオイル
穴、は上記ボルトから等しい締付け圧を一般的に受けな
いことが多く、その結果、これらの水穴やオイル穴等を
シールする機能に関して多種の問題を有している。

【０００４】例えば、シリンダヘッド及び／又はシリン
ダブロックのエンジン部材の剛性が強くない場合は、シ
ールする流体穴が何処に配置されようとも、つまり流体
穴がボルト穴から離れている場合、あるいは接近して配
置されている場合でも、ガスケットに形成したビード等
のシール機構がエンジン部材の間で充分に圧縮されない
で漏れをおこす恐れがある。

【０００５】これに反して、シリンダヘッド及び／又は
シリンダブロックがアルミ合金製のように剛性が高くな
く、また、流体穴用のシール機構が高い締付け圧に対し
て十分に強くない場合は、このシール機構はエンジン部
材の高い締め付け圧によって弱められるか、又はへたり
を発生し、この場合も漏れをおこすという問題がある。
また、エンジン部材の剛性に関係なく、シール機構がシ
リンダ穴に接近して形成されると、このシール機構は高
温によりへたって流体漏れをおこすという問題がある。

【０００６】更に、細長いエンジンの場合、ガスケット
のシリンダ穴の周囲にビード等のシール機構が形成され
るので、エンジンが組立てられた時、長手方向の両端部
の領域はシリンダブロックに接近して圧縮され、一方、
シリンダヘッドの中央領域は応力の関係で上方へ弓形に
なって曲がりやすい。従って、高い締め付け圧がガスケ
ットの長手方向の両端部の領域に集中せざるを得ない。

【０００７】

【発明が解決すべき課題】このような問題を解決するた
めに、金属ガスケットのシール機構に関して種々の提案
がなされてきた。例えば、流体穴を囲むビードのボルト
穴から離れた部分を、部分的に二重に形成し、この二重
にした部分の面圧を増加するように形成したり、また、
流体穴を囲むビードの強さを部分的に変えて面圧を制御
すること等がなされている。

【０００８】例えば、米国特許番号5,570,892 において
は、高い面圧が形成されないボルト穴から離れたビード
の一部に波形をつけた幅広い波形ビード部を形成してい
る。更に米国特許番号5,439,234 においては、長手方向
の両端部に位置するシリンダ穴周囲のビードは付与され
る強い締め付け圧を支持できるように二重に形成してあ
る。

【０００９】流体穴の周囲の従来のシール機構又はビー
ドは意図するままに適切にシールすることができる。し
かしながら、前記のようにシール機構に付与される面圧
が相違すると、従来のシール機構又はビードによっては
必ずしもシールが適切に行なわれるとはかぎらない。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来ガス
ケットの有する欠点を考慮してなされたものであって、
本発明の一つの目的は、二重ビードによって流体穴の周
囲をしっかりシールできる内燃機関用の金属ガスケット
を提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、付与される高圧に十
分に耐えられるような広範囲なシール領域を付与できる
金属ガスケットを提供することにある。

【００１２】本発明の更に他の目的は、広範囲のシール
領域が意図するままに形成される、金属ガスケットを提
供することある。更に本発明の他の目的及び利点は本発
明の以下の説明より明らかになるであろう。

【００１３】本発明の金属ガスケットは、エンジン（内
燃機関）の部材の間をシールするために使用される。そ
して金属ガスケットは、シールするエンジン部材の全領
域にわたった実質的に延びる少なくとも一枚の金属板よ
り形成され、この金属板は内部にシリンダ穴及び液体穴
を含む複数の流体穴を有している。

【００１４】本発明において、二重ビードは従来の金属
ガスケットではシール性が悪かった流体穴の少なくとも
一つの穴の周囲に配置されるように金属板に形成され
る。

【００１５】二重ビードは、内側ビードと、この内側ビ
ードを囲む外側波形ビードとより形成される。そして流
体穴は、内側ビードと外側波形ビードとによって二重に
しっかりとシールされることになる。

【００１６】本発明において、内側ビードはシールする
流体穴の周囲を主にしっかりシールし、一方、その外周
囲に形成された外側波形ビードは流体穴の周囲をシール
し且つ付与される締付け圧を支持する機能を有してい
る。前記外側波形ビードは、平面的に波形の曲線によっ
て円形あるいは円弧状の線で形成されており、広い領域
にシール機能を形成するので、例え高い締め付け圧が付
与されたとしても、この波形ビードは単なる円弧状のも
のに比較して長さを長くして受圧面積が増大しており、
従ってクリープを生ずることなくエンジン部材の押圧力
を支持できる。

【００１７】外側波形ビードは、その全長にわたって一
定の高さを有し、且つ平面的に、外側波形ビードが囲む
流体穴の端部までの距離を変えている。そしてこの外側
波形ビードによって押圧力が作用する領域は意図するま
まに変えても良い。具体的には、波形の振幅を金属ガス
ケットが許容する範囲内に大きくしたり、あるいは小さ
くしたりすることができる。

【００１８】二重ビードは、流体穴の周囲をシールする
のに充分な面圧が得られない金属板の部分に形成され
る。しかし、この二重ビードはへたりをビードに起こす
ような強い面圧が付与される部分に形成することもでき
る。

【００１９】内側ビードは、波形のない断面が凸形をし
た滑らかなビード（通常のビード）、又は外側波形ビー
ドと同様な波形ビードであっても良い。また、内側ビー
ドを形成する波形ビードは、外側波形ビードの形状と異
なった形状を有しても良い。金属積層ガスケットは、第
一金属板と第二金属板とを二重に積層して構成しても良
い。

【００２０】第一金属板は、内側ビードと外側波形ビー
ドの何れか一方を有し、更に第二金属板は内側ビードと
外側波形ビードの他方を有している。また、平らな第三
金属板を第一金属板と第二金属板との間に配置されても
良い。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に図１〜３を参照して、本発明
の金属ガスケットの第一実施例を説明する。金属ガスケ
ットＡは、シールするエンジン部材の全領域にわたった
延びる一枚の金属板Ａ１０より形成されたシリンダヘッ
ドガスケットである。

【００２２】この金属ガスケットＡは、従来の金属ガス
ケットと同様に複数のシリンダ穴Ｈｃ、水穴Ｈｗ，Ｈｗ
１、オイル穴Ｈｏ、ボルト穴Ｈｂ、更にプッシュロッド
穴Ｈｐ等を有している。前記図面中にはシリンダ穴Ｈｃ
の周囲にシール機構が示されていないが、ビード又は適
切なシール機構がシリンダ穴Ｈｃ周囲に形成される。ま
た、ビードＡ１１，Ａ１２が水穴Ｈｗプッシュロッド穴
Ｈｐの周囲に形成されている。

【００２３】金属ガスケットＡが設置されるエンジンが
例えばアルミ合金製のように、エンジン部材の剛性はあ
まり強くない場合は、ボルト近くの領域は強く締付けら
れるのに対してボルトから離れた領域は余り強く締付け
られず、エンジン部材の長手方向に締め付け力にムラが
発生する。

【００２４】一方、金属ガスケットＡにおいては、オイ
ル穴Ｈｏがボルト穴Ｈｂの外側のガスケットの角に配置
されている。従って、この金属ガスケットＡがエンジン
部材の間で締付けられた時、高い締付け圧がオイル穴Ｈ
ｏ周囲の領域に形成されないという問題があるが、本発
明によれば、このオイル穴Ｈｏの周囲も良好にシールす
ることができる。

【００２５】図２に示すように、金属板Ａ１０から紙面
側に突出するように型付けして円形ビードＡ１３と、こ
の円形ビードＡ１３の外周に波形ビードＡ１４とをオイ
ル穴Ｈｏ周囲に形成している。ビードＡ１３，Ａ１４の
高さと幅はその全長にわたって一定かつ同じであるが、
この高さと幅は必要に応じて変更しても良い。例えば波
形ビードＡ１４の高さはオイル穴Ｈｏの周囲の領域を適
度に支持するようにビードＡ１３の高さより低くても良
い。

【００２６】図２の平面図に示すように、波形ビードＡ
１４のオイル穴Ｈｏの端部までの距離は波形ないし花弁
状に変化している。従って、この波形をしたビードは、
単なる円形のビードに比較して凹凸の振幅を持った円形
の広い領域が波形ビードＡ１４によってシール（カバ
ー）されることになる。このビードに形成される波形の
数や幅は、この波形ビードＡ１４によってシールされる
領域や流体穴の大きさ、及びこの波形ビードＡ１４によ
って付与される押圧力などで決められる。

【００２７】また、金属ガスケットＡにおいて、水穴Ｈ
ｗ１がシリンダ穴Ｈｃ近くのガスケットの端部に形成さ
れている。この水穴Ｈｗ1 は金属ガスケットＡの狭い部
分に形成れているので、シリンダ穴Ｈｃに接近して配置
され、そして高温がこの水穴Ｈｗ１に付与されることに
なる。

【００２８】この水穴Ｈｗ１を拡大して図３に示してい
るが、前記のような厳しい条件にある水穴Ｈｗ１周囲の
領域は本発明によってシールされる。つまり、水穴Ｈｗ
１の周囲に内側のビードＡ１５と外側のビードＡ１６と
の両方を波形ビードに形成している。前記波形ビードＡ
１５，Ａ１６の高さ及び幅は全長にわたって同じある
が、その形状は異なる。つまり、外側波形ビードＡ１６
は内側波形ビードＡ１５の波形より多くの波形を持つよ
うに形成している。

【００２９】前記のように構成した金属ガスケットＡが
エンジンを構成するシリンダヘッドとシリンダブロック
（両者とも図示せず）の間に配置され、且つ締付けられ
た時、ビードＡ１３〜Ａ１６（図２及び図３）は圧縮さ
れて面圧を発生し、それによって流体穴の周囲をしっか
りシールする。つまり、図２に示すビードＡ１３，Ａ１
４によりオイル穴Ｈｏ周囲をシールし、一方、図３に示
す波形ビードＡ１５，１６は水穴Ｈｗ１周囲を確実にシ
ールすることになる。

【００３０】オイル穴Ｈｏに関しては、エンジンの剛性
が余り強くないが、波形ビードＡ１４が通常のビードＡ
１３の他にオイル穴Ｈｏの周囲に形成されているので、
このオイル穴Ｈｏは二重ビードによって確実にシールさ
れることになる。また、波形ビードＡ１４はビードＡ１
３の外側に形成されて広い範囲で保護しているので、ビ
ードＡ１３は比較的一定の締付け圧を受け、これがオイ
ル穴Ｈｏ周囲のシールを助長している。

【００３１】図３に示した水穴Ｈｗ１に関しては、金属
ガスケットＡを備えたエンジンが作動すると、この水穴
Ｈｗ１に高温が付与されるが、波形ビードＡ１５と波形
ビードＡ１６とが水穴Ｈｗ１の周囲に二重環状に形成さ
れ、応力を負担する面積が広くなっているので、波形ビ
ードＡ１５，Ａ１６は実質的にへたらない。つまり、波
形ビードＡ１５，Ａ１６に付与される熱が二重のビード
によって広範囲にわたって拡散され、且つ波形ビードＡ
１５，Ａ１６に付与される単位面積当たりの締付け圧が
減少することになる。その結果、波形ビードＡ１５，Ａ
１６のへたりを生じさせる可能性が非常に減少し、斯く
して、水穴Ｈｗ１はへたりを生じないでしっかりシール
されることになる。

【００３２】この点に関して説明を追加すると、従来の
単なる円形ビードが水穴Ｈｗ１の周囲に１つの環状に形
成された場合は、高温がこの円形ビードに付与されるの
で、円形ビードはクリープを生じ、その結果、水穴Ｈｗ
１から水漏れを生じさせる恐れがある。

【００３３】シリンダヘッドガスケットにおいて、エン
ジンが組み立てられ締付けられると、高い締付け圧が長
手方向の両端部に付与され、シリンダヘッドの中央部を
上方に弓形に曲げることになる。前記金属ガスケットＡ
において、エンジン部材が締め付けられた時、高い締付
け圧が長手方向の両端部にも又付与れることになる。し
かしながら、波形ビードはその平面的に振幅を形成した
分だけ長く形成されていることになり、この締付け圧を
十分に支持できる。

【００３４】従って、シリンダヘッドの曲がりは減少、
または防止されることになる。更に、ボルト穴Ｈｂの外
側に位置するオイル穴Ｈｏはしっかり前記のように二重
ビードＡ１３，Ａ１４により良好にシールすることにな
る。図４及び図５は、本発明の金属ガスケットの第二実
施例を示している。

【００３５】金属ガスケットＢは金属板Ｂ１０より形成
され、且つ、第一実施例のガスケットＡと同様に、複数
のシリンダ穴Ｈｃ、水穴Ｈｗ、オイル穴Ｈｏ、ボルト穴
Ｈｂ等を有している。通常のシール機構Ｂ１１，Ｂ１３
は、水穴Ｈｗとオイル穴Ｈｏの周囲に形成される。

【００３６】前記金属ガスケットＢにおいて、金属板Ｂ
１０は全てのシリンダ穴Ｈｃの周囲の円形ビードＢ１５
と、ガスケットＢの長手方向端部にのみ配置された２つ
のシリンダ穴Ｈｃの周囲に形成された波形ビードＢ１６
とを有している。円形ビードＢ１５は通常のシール機構
のように夫々のシリンダ穴Ｈｃの周囲をしっかりシール
し、且つ円形ビードＢ１５の外周に形成された波形ビー
ドＢ１６はシリンダ穴Ｈｃをシールすると共に付与され
る締付け圧を支持することができる。

【００３７】波形ビードＢ１６は、エンジンの長手方向
の両端部の領域の比較的広い面積をシールすることがで
き、例え、高い締付け圧が長手方向の両端部の領域に付
与されたとしても、波形ビードＢ１６によっては締付け
圧を支持することができる。従って、シリンダ穴Ｈｃの
周囲の全てのビードＢ１５は実質的に等しく圧縮され
る。前記金属ガスケットＢは、高い締付け圧が長手方向
の両端部に付与される比較的弱い剛性を持つ、例えばア
ルミ合金製のエンジンに特に有用である。

【００３８】波形ビードＢ１６は一定の高さと幅を有し
ている。しかしながら、波形の振幅の幅と数と同様に、
ビード自体の高さや幅も一つの波形ビードＢ１６内で変
えることができる。例えば、ガスケットの中間領域に面
する側に於ける波形の数よりエンジンの長手方向の端部
の領域において波形の数は増加しても良い。又、波形の
面積ないし振幅は長手方向端部の領域で拡大しても良
い。図６は本発明の金属ガスケットの第三実施例を示す
側断面図である。

【００３９】金属ガスケットＣは、前記第二の金属ガス
ケットＢと同様に、シリンダ穴Ｈｃ，水穴Ｈｗ，オイル
穴Ｈｏ及びボルト穴Ｈｂ等を有している。また、前記金
属ガスケットＢは一枚の金属板Ｂ１０より形成されてい
るのに対してこの金属ガスケットＣは金属積層ガスケッ
トを構成するように、上板Ｃ１０と下板Ｃ１１とより形
成されている。

【００４０】下板Ｃ１１は全てのシリンダ穴Ｈｃの周囲
に円形ビードＣ１５を持ち、一方、上板Ｃ１０はガスケ
ットの長手方向端部に配置されたシリンダ穴Ｈｃの周囲
に波形ビードＣ１６を有している。

【００４１】前記上板Ｃ１０と下板Ｃ１１が組み立てら
れ、そして圧縮された時、ビードＣ１５とＣ１６は圧縮
されてシリンダ穴Ｈｃ周囲をしっかりとシールし、且つ
波形ビードＣ１６は付与された締付け圧を支持すること
になる。この金属ガスケットＣは前記ガスケットＢと同
様にシール作用を行う。なお、図示されていないが、一
枚又はそれ以上の金属板（スペーサー）を、上板Ｃ１０
と下板Ｃ１１の間に配置しても良く、又ビードＣ１５，
Ｃ１６の向きは反対方向に変えることも可能である。

【００４２】

【発明の効果】本発明に係る二重ビードを備えた金属ガ
スケットは、シリンダ穴又は流体穴を内側ビードと外側
波形ビードの組合せからなる二重ビードでしっかり囲ん
でシールできる。

【００４３】更に、金属ガスケットに付与される締付け
圧は、広い領域（波形の谷底と山の高さまでの幅を持つ
領域）にわたって波形ビードによって支持される。従っ
て、流体の漏れやビードのへたりを実質的に防止するこ
とができる。

【００４４】また、本発明に係る金属ガスケットの変形
として、流体穴周囲に内側ビードと外側波形ビードを持
つ一枚又はそれ以上の金属板から形成しても良い。具体
例を参照して本発明を説明してきたが、説明は例示的な
ものであり、本発明は添付の請求の範囲に依ってのみ限
定される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属ガスケットの第一実施例の部分的
平面図である。

【図２】図１に示されたオイル穴の周囲の金属ガスケッ
トの一部を示す拡大平面図である。

【図３】図１に示された水穴の周囲の金属ガスケットの
一部を示す拡大平面図である。

【図４】本発明の金属ガスケットの第二実施例の部分的
平面図である。

【図５】（ａ）は図４の５−５線に沿ってとったシリン
ダ穴部分の拡大断面図、（ｂ）は前記（ａ）の部分の拡
大断面図、（ｃ）は他のビードの形状を示す（ｂ）と同
様な部分の拡大断面図である。

【図６】図６は、本発明の第三実施例に係る図５に類似
した部分の拡大断面図である。

【符号の簡単な説明】

Ａ，Ｂ，Ｃ金属ガスケットＡ１０，Ｂ１０，Ｃ１０金属板Ｈｃシリンダ穴
Ｈｗ水穴Ｈｗ１水穴Ｈｂボルト穴Ｈｐプッシュロ
ッド穴Ｈｏオイル穴Ａ１３円形ビードＡ１４波形ビードＡ１
５内側波形ビードＡ１６外側波形ビードＢ１１，Ｂ１３円形ビー
ドＢ１５円形ビードＢ１６波形ビードＣ１５円形ビードＣ１６波形ビード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関用の金属ガスケットであって、
少なくとも一枚の金属板に開口した複数の流体穴と、こ
れらの流体穴の少なくとも１個の周囲に二重ビードが形
成されており、前記金属板は、密封するエンジン部材の
全領域にわたって実質的に延び、前記流体穴はシリンダ
穴と液体穴とであり、前記二重ビードは、流体穴の少なくとも一つの周囲に配
置されるように、少なくとも一枚の金属板に形成され、
この二重ビードは内側ビードと、流体穴の少なくとも一
つの周囲をしっかり且つ広範囲に密封するように前記内
側ビードを囲む外側波形ビードとより形成され、この外
側波形ビードによって広い面圧を付与するように構成し
た二重ビードを備えた金属ガスケット。
【請求項２】前記外側波形ビードは、その全長にわた
って一定の高さを有し、且つ広い領域をシールするよう
に、この外側波形ビードが囲む流体穴の縁部までの平面
的な距離を変えるようにした、請求項１記載の二重ビー
ドを備えた金属ガスケット。
【請求項３】前記二重ビードは、流体穴の少なくとも
一つの周囲を密封するのに充分な面圧が得られない、少
なくとも一つの金属板の部分に形成した請求項２記載の
二重ビードを備えた金属ガスケット。
【請求項４】前記二重ビードが、このビードにへたり
を起こす恐れのある強い面圧が付与される少なくとも一
枚の金属板の側に形成される請求項２記載の二重ビード
を備えた金属ガスケット。
【請求項５】前記内側ビードは、波形のない滑らかな
円弧からなる環状のビードである請求項２記載の二重ビ
ードを備えた金属ガスケット。
【請求項６】前記内側ビードは平面的に波形の線条か
らなるビードである請求項２記載の金属ガスケット。
【請求項７】前記内側ビードが外側波形ビードの形状
と異なった形状を持つ波形ビードである請求項２記載の
金属ガスケット。
【請求項８】前記少なくとも一枚の第一金属板を第二
金属板に積層しており、前記第一金属板は内側ビードと
外側ビードの何れか一つを有し、前記第二金属板は前記
内側ビードと外側波形ビードの内、何れか他方に有して
いる請求項２記載の金属ガスケット。