| 【発明の名称】 |
金属積層ガスケット |
| 【発明者】 |
【氏名】宇田川 恒和
|
| 【要約】 |
【課題】アルミ合金製エンジンのシール面に損傷を与えることなくシールするガスケットを提供する。
【解決手段】シリンダ穴Ｈｃの周囲を基部Ａ１１ａ上に折返して形成したフランジＡ１１ｃを有する第１板Ａ１１と、このフランジＡ１１ｃより大きな穴Ａ１０ａを持つ第２板Ａ１０と、フランジＡ１１ｃと穴Ａ１０ａとの間の環状の空間部に配置した弾性シール部材Ａ１２からなり、フランジＡ１１ｃを重た部分で変形しない主シール部Ｍを形成し、この主シール部Ｍと弾性シール部材Ａ１２からなる弾性シール部Ｓの両者でシリンダ穴Ｈｃの周囲を確実にシールする金属積層ガスケット。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】エンジンの全領域に亙って延びる基部にエンジン部材に設けたシリンダ穴Ｈｃに対応して開口した第１穴Ａ１１ｅ（Ｂ１１ｅ）と、この第１穴Ａ１１ｅ（Ｂ１１ｅ）の周囲を外径方向に折曲げて湾曲部Ａ１１ｂ（Ｂ１１ｂ）を介してフランジＡ１１ｃを形成した第１板Ａ１１（Ｂ１１）と、前記第１板Ａ１１上（Ｂ１１）に積層され、前記フランジＡ１１ｃの外径より大きい第２穴Ａ１０ａを開口した第２板Ａ１０（Ｂ１０）と、前記第１板Ａ１１と第２板Ａ１０とを重ねられた状態で前記フランジＡ１１ｃ外周部分と第２板Ａ１０に開口した第２穴Ａ１０ａとの間に、前記シリンダ穴Ｈｃを囲む環状のスペースを形成しており、更にこのスペース内に嵌入配置された非金属の弾性シール部材Ａ１２によって弾性シール部Ｓを形成し、前記第１穴Ａ１１ｅ（Ｂ１１ｅ）の周囲の基部Ａ１１ａとフランジＡ１１ｃとによって実質的に弾性を持たない主シール部Ｍを形成しており、前記シリンダ穴Ｈｃの周囲に前記主シール部Ｍと弾性シール部Ｓとを二重に配置した金属積層ガスケット。
【請求項２】 前記第２板Ａ１０の厚さが厚くても第１板Ａ１１の厚さに等しい請求項１記載の金属積層ガスケット。
【請求項３】 前記第２板Ａ１０は第１板Ａ１１に形成されたフランジＡ１１ｂと同じ側に配置され、弾性シール部材Ａ１２が前記第２板Ａ１０に形成された第２穴Ａ１０ａとフランジＡ１１ｂとの間に形成された環状のスペース内に配置されている請求項２記載の金属積層ガスケット。
【請求項４】 前記第１板Ｂ１１は、前記第１穴Ｂ１１ｅを囲むようにフランジＢ１１ｃの外側の基部Ｂ１１ａに傾斜部Ｂ１１ｄを有し、そのためフランジＢ１１ｃと傾斜部Ｂ１１ｄの外側の基部Ｂ１１ａが実質上同じ平面に配置され、前記第２板Ｂ１０はフランジＢ１１ｃと反対側の基部Ｂ１１ａ上に配置される請求項２記載の金属積層ガスケット。
【請求項５】 弾性シール部材Ｂ１２が第１板Ｂ１１の傾斜部Ｂ１１ｄ上に形成される請求項４記載の金属積層ガスケット。
【請求項６】 更に、第２弾性シール部材Ｂ１２’から成り、この弾性シール部材Ｂ１２と第２弾性シール部材Ｂ１２’とが傾斜部Ｂ１１ｄの両側に配置されるようにした請求項５記載の金属積層ガスケット。
【請求項７】 弾性シール部材Ａ１２，Ｂ１２，Ｂ１２’が、エラストマーあるいはソフトプラステイックのいずれか一つである請求項２記載の金属積層ガスケット。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は金属積層ガスケットの改良に関し、このガスケットは薄く作られ、且つ合成ゴムのような弾性シール部材がエンジン穴の周囲に設けられている金属積層ガスケットである。
【０００２】
【従来の技術】自動車用エンジンは、高出力、且つ軽量になるように開発されている。この目的のためにシリンダヘッドは軽金属又はアルミ合金などのような合金に製造されている。また、好ましくはこのシリンダヘッドと同様にシリンダブロックを軽金属または軽合金で製造される。
【０００３】
【発明が解決すべき課題】シリンダヘッド又はシリンダブロックが軽金属又は軽合金で作られた場合、シリンダヘッド又はシリンダブロックは高い圧力を受けると容易に損傷を受ける。例えば、エンジン部材の熱による膨張収縮や繰り返しの振動により、ビードやワイヤリング等がシリンダヘッドとシリンダブロックに当たってこれらに局部的な応力が発生して損傷することになる。
【０００４】金属又は金属積層ガスケットは高温に対する耐久性が高く、また、強度も大きいので、小型エンジンに次第に使用されるようになっている。例えば、米国特許第4,272,085 号に記載された金属積層ガスケットは一枚の金属板で形成されていてシリンダ穴の周囲の領域は厚い金属板で密封され、且つ弾性密封部材が流体穴の周囲に形成されている。
【０００５】一方、米国特許第4,834,399 号及び5,054,795 号には二枚の金属板を使用した金属積層ガスケットが提案され、シリンダ穴のような流体穴の周囲の領域は、これらの金属板上に形成された一つ又は二つの密封装置によって密封されている。この金属積層ガスケットは、流体穴の周囲を意図したようにしっかりと密封することができる。しかし、もし、エンジン部材が軽金属で作られている場合には、このガスケットは流体穴の周囲を適切に密封しなかったり又はエンジン部材、つまり、シリンダヘッド及び／又はシリンダブロックにも損傷をあたえる場合があった。
【０００６】本発明は、前記従来の金属積層ガスケットの問題点を解消するために得られたものであって、本発明の一つの目的は、軽金属又は軽金属合金で作られた軟質のエンジン部材に損傷を与えないで流体穴の周囲を確実にシールできる金属積層ガスケットを提案することにある。本発明の別の目的は、二つの異なったシール機構によって流体穴の周囲を確実にシールすることができる金属積層ガスケットを提供することにある。
【０００７】更に本発明のもう一つの目的は、上記のような金属積層ガスケットを提供することにあって、この金属積層ガスケットは、軽量且つ簡単な構造を有している。本発明の更に他の目的は、容易且つ経済的に製造できる金属積層ガスケットを提供することにある。本発明の他の目的及び利点は本発明の以下の記載から更に明らかになるであろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のメタル積層ガスケットは、下記のように構成されている。
１）エンジンの全領域に亙って延びる基部にエンジン部材に設けたシリンダ穴に対応して開口した第１穴と、この第１穴の周囲を外径方向に折曲げて湾曲部を介してフランジを形成した第１板と、前記第１板上に積層され、前記フランジの外径より大きい第２穴を開口した第２板と、前記第１板と第２板とを重ねられた状態で前記フランジ外周部分と第２板に開口した第２穴との間に、前記シリンダ穴を囲む環状のスペースを形成しており、更にこのスペース内に嵌入配置された非金属の弾性シール部材によって弾性シール部を形成し、前記第１穴の周囲の基部とフランジとによって実質的に弾性を持たないシール部を形成しており、前記シリンダ穴の周囲に前記シール部と弾性シール部とを二重に配置して構成している。
【０００９】２）前記第２板の厚さは、厚くても第１板の厚さに等しく形成されている。
３）前記第２板は第１板に形成されたフランジと同じ側に配置され、弾性シール部材が前記第２板に形成された第２穴とフランジとの間に形成された環状のスペース内に配置されている。
４）前記第１板は、この第１穴を囲むようにフランジの外側の基部に傾斜部を有し、そのためフランジと傾斜部の外側の基部が実質上同じ平面に配置され、前記第２板はフランジと反対側の基部上に配置されている。
【００１０】５）弾性シール部材が第１板の傾斜部上に形成される。
６）更に、第２弾性シール部材から成り、この弾性シール部材と第２弾性シール部材とが傾斜部の両側に配置されている。
７）弾性シール部材が、エラストマーあるいはソフトプラステイックのいずれか一つである。
【００１１】本発明において重要な点は、基本的に２枚の金属板を使用した金属積層ガスケットであって、エンジン穴、特にシリンダ穴の周囲に第１板に開口した第１穴の周囲を折曲げて基部の上にフランジを重ねて環状の二重構造の部分を形成し、この二重構造の部分は実質的に弾性を持たない主シール部である。そしてこの主シール部の外周に合成ゴムのような環状の非金属弾性シール部材からなる弾性シール部材からなる弾性シール部を形成している。つまり、一つのシリンダ穴の周囲を、実質的に第１金属板を二枚合わせにした硬いシール部である主シール部と、合成ゴムの如き弾性シール部によって形成した弾性シール部で、シール強度を変えながら二重にシールしていることである。
【００１２】即ち、第１金属板を折り返して二枚合わせにした主シール部でシリンダ穴の周囲をシールし、そして前記弾性シール部材はこの主シール部の外周に配置されるのでシリンダ穴に直接露出されることはなく、従って、この弾性シール部材は燃焼ガス損傷されることがない。この弾性シール部材の厚さはフランジの厚さより大きい。従って、ガスケットがエンジン部材の間で締付けられた時、主シール部は実質的に変形することなく非弾性的に圧縮されるが、第１穴の外方に位置している弾性シール部材は圧縮され、断面を変形しながらシリンダ穴のような流体穴の周囲を弾性的にシールする。
【００１３】本発明のガスケットにおいて、第１板上の第１穴の周囲を囲んで形成した主シール部は、第１穴の周囲を湾曲部を介して折返したフランジと、第１板の基部の一部とによって形成され、且つ実質的に平坦になっている。従って、この主シール部がエンジン部材間で締付けられると、この主シール部はシリンダ穴等の流体穴の周囲に等しい面圧を付与する。
【００１４】前記のように本発明は、シリンダ穴の周囲を折り返して形成した主シール部で帯状に高い応力でシールすると共に、その外周を非金属材料からなる弾性部材で低い応力でソフトにシールするので、シリンダ穴の周囲をビードやワイヤリング等の局部的な面圧の発生がなく、その結果、アルミ等の軟質金属製のシリンダヘッドやシリンダブロックに損傷を与えることがない。
【００１５】前記のように金属積層ガスケットが締付けられると、帯状に面圧を発生する主シール部の外周に設けてある弾性シール部材は、前記主シール部の厚さに等しくなるまで圧縮される。従って、弾性シール部材は弾力を持って主シール部の外側を環状にシールする。エンジン部材、つまりシリンダヘッド及びシリンダブロックがアルミニウム又はアルミニウム合金のような軽合金で作られている場合に、もし強い力がこのようなエンジン部材に付与されると、エンジン部材は損傷を受けることになる。つまり、シリンダヘッド又はシリンダブロックは変形を受けるおそれがある。
【００１６】一方、ガスケットがシリンダ穴の周囲にワイヤーリングやビード等の堅いシール手段部分を有する場合は、この部分が当接するエンジン部材は、その堅い部分より損傷を受けることがある。つまり、エンジン部材の表面にくぼみ（圧痕）がガスケットの堅い部分によって形成される恐れがあるのである。本発明においては、第１板に形成した主シール部は実質上平坦な環状部に形成され、且つこの主シール部の外周に配置した弾性シール部は非金属である弾性材で形成されている。従って、金属積層ガスケットがエンジン部材間に締付けられると、エンジン部材はこのガスケットによってリジッドで平坦な環状の弾性シール部と、これの外方に同心円的に配置される弾性シール部材からなる弾性シール部とによって二重に、損傷を受けることなく、適切にシールされる。そしてこの弾性シール部を形成している弾性シール部材は、主シール部の外側の第二のシール機構として作用することになる。
【００１７】第１板は、シリンダ穴のような第１穴を囲むように、フランジの外側の基部に傾斜部を有しても良い（第２の実施の形態）。従って、フランジは傾斜部の外側の基部と同一平面上に実質的に配置される。第２金属板はフランジと反対側で第１金属板の基部上に配置される。この場合、２つの弾性シール部材は第１金属板に、第１穴を囲んで形成された傾斜部の両側に形成される。
【００１８】なお、本発明において、主シール部は第１穴の周囲を折曲げた湾曲部に、わずかな弾性を有しても良い。又は、フランジ上にソリッド部を構成するように形成されても良い。この金属積層ガスケットはシリンダヘッドをシリンダブロックの間に配置して締付けると、比較的低い締め付け圧を持つエンジン部材に特に有効である。本発明の金属積層ガスケットは、主としてシリンダヘッドガスケットとして開発されたものであるが、他の部分にも有効に使用することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。第１、２図に本発明の金属積層ガスケットＡの第１の実施の形態が示されている。このガスケットＡはシリンダヘッドガスケットであり、シリンダ穴Ｈｃ，水穴Ｈｗ，オイル穴Ｈo そしてボルト穴Ｈｂを、従来の金属積層ガスケットと同様に有している。
【００２０】本発明のシール機構は、好ましくはシリンダ穴Ｈｃの周囲に適用されるものであって、他の流体穴は他の如何なる密封機構によっても密封して良い。しかし、本発明のシール機構を他の流体穴の周囲に形成し、その周囲を確実にシールしても良い。第２図に示すようにガスケットＡは、上板Ａ１０（第２板あるいは第２金属板である。）と、この上板Ａ１０の下に配置された下板Ａ１１（第１板あるいは第１金属板である。）と、弾性シール部材Ａ１２で構成されている。
【００２１】そして上板Ａ１０は下板Ａ１１と同様にガスケットＡの全領域（シリンダボデイの主接合部分の範囲）の面積を有し、そして密封すべきシリンダ穴Ｈｃより大きな穴Ａ１０ａを有している。下板Ａ１１は、更にシリンダー穴Ｈｃの周囲を囲むように形成された湾曲部Ａ１１ｂと、この湾曲部Ａ１１ｂから外方に延びるフランジＡ１１ｃとを有しており、このフランジＡ１１ｃは下板Ａ１１の基部Ａ１１ａ上に重ねられている。そしてこのフランジＡ１１ｃ、湾曲部Ａ１１ｂと基部Ａ１１ａの一部がシリンダ穴Ｈｃの周囲に硬い主シール部Ｍを構成することになる。
【００２２】前記ガスケットＡにおいて、図２に示すように下板Ａ１１を折り返した湾曲部Ａ１１ｂに沿って涙滴形の小さなスペースＡ１１ｄが形成されている。従ってガスケットＡが締め付けられると、前記フランジＡ１１ｃが僅かに圧縮されることから、このスペースＡ１１ｄによって僅かな弾性を付与することができる。また、前記ガスケットＡにおいて、上板Ａ１０に形成した穴Ａ１０ａの内径はフランジＡ１１ｃの外径より大きく、従って、下板Ａ１１上に上板Ａ１０を重ねて組立てると、上板Ａ１０の穴Ａ１０ａの周囲と下板Ａ１１のフランジＡ１１ｃと端部Ａ１０ｂとの間に環状のスペースが形成される。この環状のスペースは前記硬い主シール部Ｍと同心円的に配置されている。
【００２３】弾性シール部材Ａ１２は、フランジＡ１１ｃの外周縁と上板Ａ１０に開口した穴の端部Ａ１０ｂによって形成される環状スペース内に嵌められる。そして弾性シール部材Ａ１２は、弾性を有し、且つフランジＡ１１ｃの厚さより大きい厚さを持つように前記環状スペース内に単に配置されて弾性シール部Ｓを形成する。弾性シール部Ｓを構成する弾性シール部材Ａ１２は、ＮＢＲゴム，シリコンゴム，フッ素ゴム等のエラストマー，又はエポキシ樹脂，フッ素樹脂及びアクリル樹脂等の弾性樹脂を使用することができる。
【００２４】本発明において、前記ガスケットＡが図示しないシリンダヘッドとシリンダブロックとの間で締付けられると、フランジＡ１１ｃは基部Ａ１１ａ上に押圧されて完全に平板化する。フランジＡ１１ｃ、湾曲部Ａ１１ｂ、基部Ａ１１ａの一部によって形成される主シール部Ｍにおいて、湾曲部Ａ１１ｂの背後に涙滴形の小さなスペースＡ１１ｄを有しているので、僅かに弾性を付与するが、実質上、非弾性的に圧縮されてシリンダー穴Ｈｃの周囲を密封する。
【００２５】一方、前記主シール部Ｍの外方に配置される弾性シール部Ｓを形成する弾性シール部材Ａ１２は圧縮されて弾性的にシリンダ穴Ｈｃの周囲を密封する。また、ガスケットＡのシリンダ穴Ｈｃの周囲に形成されて帯状にシール圧力を発生させるする主シール部Ｍは、前記のように殆ど弾性を有しておらず、硬く、そして変形もしない。
【００２６】従って、シリンダヘッド及びシリンダブロックガアルミニウム又はアルミ合金のような軽合金で形成されていたとしても、主シール部Ｍが帯状で且つ環状に当接し、シリンダヘッド及びシリンダブロックに対してワイヤーリングのように局部的な押圧力を発生させないので、この主シール部Ｍによって損傷されることはない。
【００２７】また、前記主シール部Ｍの外径側に配置される弾性シール部材Ａ１２は、本質的に弾性を有してきいるので、ガスケットＡにおいて、エンジン部材のシリンダ穴Ｈｃはガスケットによって変形せされることもなければくぼみを形成されることもない。ガスケットＡにおいて、金属板Ａ１０、Ａ１１は同じ厚みのものが選定されている。しかし、もし高いシール圧力がシリンダ穴Ｈｃの周囲の主シール部Ｍに形成されなければならない時は、金属板Ａ１０（上板、第２板）の厚さを金属板Ａ１１（下板、第１板）の厚さより僅かに薄くすることによって行うことができる。そのためガスケットＡの締付け圧はシリンダ穴Ｈｃの周囲に集中することになる。また、主シール部Ｍの面圧を金属板Ａ１０の厚さを制御することによって調整しても良い。
【００２８】例え高い締付け圧がエンジン部材であるシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に付与されたとしても、弾性シール部材Ａ１２はシリンダ穴Ｈｃの周囲をしっかりと密封する。この場合、弾性シール部材Ａ１２はビードより良好なシール性を発揮する。第３図は本発明の金属積層ガスケットの第２の実施の形態Ｂを示している。
【００２９】このガスケットＢは大きな穴Ｂ１０ａ（第２穴）を持つ上板Ｂ１０（第２板）と、湾曲部Ｂ１１ｂとフランジＢ１１ｃを備えた下板Ｂ１１（第１板）を積層したもので、前記ガスケットＡと同様に構成される。しかし、このガスケットＢにおいては、下板Ｂ１１は基部に傾斜部Ｂ１１ｄを形成しており、且つ二つの弾性シール部材Ｂ１２，Ｂ１２’がこの傾斜部Ｂ１１ｄの表裏両面に設けられている。この構造のガスケットＢにおいて、フランジＢ１１ｃは基部Ｂ１１ａと同じ水平面に配置されている。
【００３０】前記のように構成されたガスケットＢが締付けられると、主シール部Ｍ、つまり、フランジＢ１１ｃと、シリンダ穴Ｈｃ周囲に形成された湾曲部Ｂ１１ｂと基部Ｂ１１ａの一部と、弾性シール部材Ｂ１２，Ｂ１２’からなる弾性シール部Ｓがエンジン部材によって圧縮され、シリンダ穴Ｈｃの周囲を二重に、しかも硬軟にシール強度を変えて密封することになる。
【００３１】なお、この場合、前記弾性シール部材Ｂ１２，Ｂ１２’はガスケットＢの表裏両面をシールすることになる。また、前記ガスケットＢの構造及び操作に関するその他の点は、ガスケットＡと実質上同様である。本発明における金属積層ガスケットＡ，Ｂは、実質的に弾性を有しない主シール部Ｍと、この主シール部Ｍの外側に弾性シール部材からなる弾性シール部Ｓとを二重に、同心円的に備えている。
【００３２】従って、この金属積層ガスケットが締付けられた場合、エンジン部材はこのガスケットによって損傷されることなく、且つガスケットは穴の周囲を確実にシールすることができる。本発明の具体例を参照して説明してきたが、説明は例示のためのもので、本発明は特許請求の範囲によって限定されるものである。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００１９８２３７
【氏名又は名称】石川ガスケット株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）８月２６日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 信一 （外２名）
|
| 【公開番号】 |
特開平１１−１３２３３２ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）５月２１日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２３９６５６ |
|