| 【発明の名称】 |
金属製ガスケット |
| 【発明者】 |
【氏名】杉本 淳
【氏名】三浦 正彦
【氏名】吉島 一也
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| 【要約】 |
【課題】ビードを備えない構造を採用することによって、その成形加工のための金型を不要にしてその加工が容易に行えるようにし、コスト面で有利で、しかもシール性に優れた金属製ガスケットを提供する。
【解決手段】基部１３とその基部１３に対し空隙部１４を存して形成される折り返し部１５とを有し、この折り返し部１５がボア孔５，６に沿うように配されてなる弾性金属板２，３と、この弾性金属板２，３よりも厚肉で、かつボア孔に近接する部位に段下がり部２１，２２を有する金属板４とを備え、弾性金属板２，３の折り返し部１５が金属板４の段下がり部２１，２２に対向するようにそれら弾性金属板２，３と金属板４とを積層して構成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 基部とその基部に対し空隙部を存して形成される折り返し部とを有し、この折り返し部がボア孔に沿うように配されてなる弾性金属板と、この弾性金属板よりも厚肉の金属板とを備え、前記弾性金属板の折り返し部が前記金属板に対向するように弾性金属板と金属板とを積層して構成することを特徴とする金属製ガスケット。
【請求項２】 前記弾性金属板が前記金属板を挟む位置に各１枚ずつ対向配置される請求項１に記載の金属製ガスケット。
【請求項３】 前記弾性金属板の折り返し部の断面形状が、前記基部の反対方向へ向かう滑らかな凸曲線部を多段に連設してなる形状とされる請求項１または２に記載の金属製ガスケット。
【請求項４】 前記金属板が前記ボア孔に近接する部位に段下がり部を有し、前記弾性金属板の折り返し部が前記金属板の段下がり部に対向するようにされる請求項１〜３のいずれかに記載の金属製ガスケット。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばエンジンにおけるシリンダブロックとシリンダヘッドとの対向面間をシールするのに用いられる金属製ガスケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、各種機械装置等において、空気、水、油などの漏れを防ぐために、弾性金属板を備える積層構造の金属製ガスケットが用いられている。この種の積層金属製ガスケットにおいては、シール部にビードを設けるようにしたものが主流となっている。特にシリンダヘッドガスケットやエキゾーストマニホルドガスケットに代表されるエンジン用積層金属製ガスケットでは、外側板として例えばＳＵＳ３０１よりなる弾性金属薄板にビードを成形加工してなるビード板を配設したものが用いられている。
【０００３】また、ごく最近では、３枚程度の金属板の積層構成でありながら、エンジンの所謂オールアルミニウム合金化および高燃焼圧化に対応可能な積層金属製ガスケットがいろいろと提案されている。例えば特開平１１−１０８１９１号公報においては、２枚のビード板間に厚肉の中間板を配した積層金属製ガスケットであって、この中間板のボア孔周りに複数の凹凸からなるストッパー部を形成してビードに対するストッパー機能の耐久性を向上させた金属製ガスケットが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シール部にビード板を用いるものにおいては、例えばフルビードの場合、通常、幅数ｍｍ、高さ数百μｍ程度の半円弧状断面を有する形状とされているので、ステンレス薄鋼板に対するビード成形加工が精密加工となって、それに応じた高度の品質管理が要求されるという問題点がある。また、このようなビード成形加工には金型を用いることが必須となるために、試作段階から量産に至るまで、その設計、製作、維持および管理、設計変更対応には多大の工数と費用とを要し、製品コストに与える影響が大きいという問題点がある。
【０００５】一方、前述の特開平１１−１０８１９１号公報に開示された技術は、ビード板を用いる点において従来技術の枠を越えるものではなく、前述のコスト面での問題については依然として解消することができない。
【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、ビードを備えない構造を採用することによって、その成形加工のための金型を不要にしてその加工が容易に行えるようにし、コスト面で有利で、しかもシール性に優れた金属製ガスケットを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用・効果】前記目的を達成するために、本発明による金属製ガスケットは、基部とその基部に対し空隙部を存して形成される折り返し部とを有し、この折り返し部がボア孔に沿うように配されてなる弾性金属板と、この弾性金属板よりも厚肉の金属板とを備え、前記弾性金属板の折り返し部が前記金属板に対向するように弾性金属板と金属板とを積層して構成することを特徴とするものである。
【０００８】本発明によれば、弾性金属板の折り返し部における好ましくは凸状部が金属板の段下がり部と接触することによって形成されるシールラインを維持しつつ、例えばシリンダヘッドとシリンダブロックの対向面間に介挿させた際にも、それらシリンダヘッドおよびシリンダブロックの変形に追従させることができ、シール性能に優れたガスケットを得ることができる。また、高精度成形加工を必要とするビードを有していないので、例えば部分的コーティング処理や補助ビード形成との適切な組み合わせによるシール強化によって、低コストで信頼性の高いガスケットとすることができる。
【０００９】本発明において、前記弾性金属板は前記金属板を挟む位置に各１枚ずつ対向配置されるのが好適である。こうすることで、金属板の両側にシールラインを形成することができ、よりシール性能を向上させることができる。
【００１０】また、前記弾性金属板の折り返し部の断面形状は、前記基部の反対方向へ向かう滑らかな凸曲線部を多段に、すなわち例えば二つ連設してなる形状とされるのが好ましい。このように二つの凸曲線部（凸状部）を連設してなる形状とすることによって、基部と折り返し部との間に形成される空隙部ができるだけ多く残存できることになり、この折り返し部によって安定した二重のボアシールラインを形成することができる。また、例えばシリンダヘッドとシリンダブロックの対向面間に介挿させた際に、シリンダヘッドおよびシリンダブロックに変形が生じた場合にも、二つの凸状部を形成した折り返し部がストッパー部としてその変形に追従するため、当接する相手面である金属板の段下がり部との接触面において線接触に近い接触状態を実現することができ、安定したシール効果を維持することができる。
【００１１】本発明において、前記金属板が前記ボア孔に近接する部位に段下がり部を有し、前記弾性金属板の折り返し部が前記金属板の段下がり部に対向するようにされるのが好ましい。
【００１２】ここで、前記弾性金属板の折り返し部の高さは、前記段下がり部の段差よりも大きくされるのが好ましい。こうすることで、折り返し部にストッパー機能を確実に付与することができ、これによって前述のシリンダヘッドおよびシリンダブロックの変形に対する追随性がより良好となって、ボアシール面圧を安定して確保することができる。
【００１３】なお、前記折り返し部における凸状部表面および／またはその凸状部に対向する基部の外表面には部分的に公知のゴム質などのコーティングを施したり、軟質材による補助ビードを施すことができる。これらの手段を組み合わせることで、シール性能をより向上させることができる。また、これらの組み合わせを適切に選択することで、折り返し部の加工精度管理の厳密さを軽減することもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、本発明による金属製ガスケットの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】図１には本発明の一実施例に係る金属製ガスケットの部分平面図が示され、図２（ａ）には図１のＡ−Ａ視断面図，図２（ｂ）には弾性金属板の断面図がそれぞれ示されている。
【００１６】本実施例の金属製ガスケット１は、多気筒エンジンにおけるシリンダヘッドとシリンダブロックの対向取付面間をシールするために用いられる。この金属製ガスケット１は、二枚の弾性金属板２，３とそれら弾性金属板２，３間に介挿される中間板としての金属板４とから構成されている。ここで、弾性金属板２，３は、所要厚みのステンレスばね鋼板（例：ＳＵＳ３０１）もしくはこれと略同等性状の弾性および加工性を有するばね鋼などの金属材料を打ち抜いて折返し等の成形加工を施して形成される。また、金属板４は、弾性を有し、かつ加工性に優れた鋼、合金鋼、ステンレスばね鋼板（例：ＳＵＳ３０４）などの材料により形成される。
【００１７】前記弾性金属板２，３には、シリンダブロックに形成された並列する複数のシリンダボアに対応してボア孔５，６がそれぞれ形成され、また金属板４には、ボア孔７が形成されている。また、弾性金属板２，３および金属板板４には、ボルト孔８、ボルト孔兼ノック孔９、水孔１０、オイル孔１１およびオイル孔兼ボルト孔１２がそれぞれ穿設されている。
【００１８】図２（ｂ）に示されるように、前記弾性金属板２，３は、基部１３と、この基部１３に対し空隙部１４を存して形成される折り返し部１５とを有し、この折り返し部１５がボア孔５，６の全周に沿うように配された構成とされている。ここで、前記折り返し部１５は、その断面形状が、基部１３の反対方向へ向かう滑らかな円弧状の第１凸曲線部（第１凸状部）１６と、この第１凸曲線部１６に連設される滑らかな円弧状の第２凸曲線部（第２凸状部）１７とを有する形状とされている。なお、この折り返し部１５は、自由状態において基部１３と接触しない図示のような形状に成形される。また、第１凸曲線部１６と第２凸曲線部１７との間に形成される凹曲線部１８は、鋭いエッジ状断面とはせず、できるだけ滑らかなより曲率半径の小さな円弧形状にして、この部分に過度の面圧が集中しないように配慮する必要がある。
【００１９】一方、前記金属板４は、前記弾性金属板２，３よりも厚肉で、ボア孔７に近接する部位の両面に段差部１９，２０を介してそれぞれ段下がり部２１，２２が形成された形状とされている。なお、本実施例の場合、段差部１９，２０の断面形状は傾斜形状とされている。
【００２０】このような構成の弾性金属板２，３および金属板４を積層する際には、各弾性金属板２，３の折り返し部１５，１５が金属板４の段下がり部２１，２２にそれぞれ対向するように配される。ここで、シリンダヘッドとシリンダブロックとの締め付け時に折り返し部１５をストッパーとして機能させるために、凸状部１６，１７の高さｔ１は段差部１９，２０の高さｔ２よりも大きな値（ｔ１＞ｔ２）に設定するのが好ましい。
【００２１】本実施例の金属製ガスケット１によれば、弾性金属板２，３の折り返し部１５，１５に形成される二つの凸状部（第１凸曲線部１６および第２凸曲線部１７）によってボア周りに二重のボアシールラインを形成することができる。これらのシールラインは、シリンダヘッドおよびシリンダブロックに変形が生じても、前記折り返し部１５がストッパー部としてその変形に追従するので、当接する段下がり部２１，２２の相手面において線接触に近い接触が実現され、安定したシール効果を発揮し、ボアシール面圧を確保する。こうして、高いシール性能が要求されるボア孔５，６，７の周りにおいて、二重シール部の面接触状態を保持した環状接触部が形成されることになり、この結果ボア孔５，６，７を通る燃焼ガス等の流体が漏出するのを確実に阻止できるという効果を奏するものである。
【００２２】図３には、本発明の他の実施例に係る金属製ガスケットの部分平面図が示されている。
【００２３】本実施例の金属製ガスケット３１においては、先の実施例の構成において、凸状部１６，１７およびそれら凸状部１６，１７に対向する基部１３の外面に部分的に、それ自体公知のゴム質などのコーティング部３２を形成するようにしたものである。なお、これらコーティング部３２の厚さは３０μｍ程度以下の通常値である。このようなコーティング部３２を形成すると、凸状部１６，１７によるシール強化に加えて、シリンダヘッド側およびシリンダブロック側のシールも強化されるので、ボア孔周りのシールの信頼性がより一層向上する。なお、コーティング材の材質、厚さについては適宜設定することが可能である。
【００２４】次に、図４には、本発明の更に他の実施例に係る金属製ガスケットの部分平面図が示されている。
【００２５】本実施例の金属製ガスケット４１においては、弾性金属板４２，４３における折り返し部４４の形状を、基部４５に対し空隙部４６を有する１８０°曲げ形状とし、金属板４における基部４７の外面と、段下がり部２１，２２の外面とに、部分的なそれ自体公知の軟質材よりなる補助ビード４８を形成し、かつ弾性金属板４２，４３における折り返し部４４に対向する基部４５の外面に部分的に、それ自体公知のゴム質などのコーティング部３２を形成するようにしたものである。このような構成によれば、図３に示される実施例のものよりも構成が単純化するため、より低コスト化を実現することが可能となる。
【００２６】前記各実施例においては、二枚の弾性金属板とそれら弾性金属板間に介挿される金属板とからなる三枚構成のガスケットについて説明したが、弾性金属板と金属板各一枚ずつの二枚構成のガスケットとする実施例も可能である。図５、図６には、この二枚板構成の実施例が示されている。
【００２７】まず、図５に示されている実施例においては、金属製ガスケット５１が、図２もしくは図３に示される実施例と同様、二つの連設凸状部を有する折り返し部１５を有する弾性金属板２と、この弾性金属板２の折り返し部１５に対向配置される金属板５２との二枚構成とされている。ここで、金属板５２は、前記弾性金属板２よりも厚肉で、ボア孔７に近接する部位に基部５３に対し段差部５４を介して基部５３と略同等の厚みの段下がり部５５が形成された形状とされている。また、凸状部１６，１７およびそれら凸状部１６，１７に対向する基部１３の外面に部分的にゴム質などのコーティング部３２が形成されている。このように凸状部１６，１７とコーティング材とを併用することで、シール性を一段と高めるることができる。
【００２８】本実施例において、金属板５２の材質としては、耐蝕性を考慮して、例えばＳＵＳ３０４などのステンレスばね鋼板を用いるのが好適であるが、これと同等の性状を有するアルミニウム合金を用いることもできる。
【００２９】次に、図６に示されている実施例は、図５のものに対して、段差部の構成とコーティング部の配置とを異ならせた例である。すなわち、本実施例の金属製ガスケット６１では、金属板６２において、基部６３に対して段下がり部６４の厚みが薄くなるように段差部６５の形状が設定されている。また、図５に示される実施例に対して、凸状部１７の外面に形成されるコーティング部３２が省略されている。このような構成によっても、図５に示される実施例と略同等の効果を得ることができる。
【００３０】前記各実施例においては、弾性金属板の折り返し部に形成される第１凸曲線部１６および第２凸曲線部１７として、いずれも略同形状の円弧状曲線部を採用したものを説明したが、これら凸曲線部の形状としては他にいろいろな変形例が可能である。図７（ａ）〜（ｅ）には、これら種々の変形例が示されている。
【００３１】図７（ａ）に示されるのは、第１凸曲線部１６Ａを楕円形状にし、第２凸曲線部１７Ａを小円形状にして、これら両凸曲線部１６Ａ，１７Ａの基部からの高さを同一高さにした例である。また、図７（ｂ）に示されるのは、第１凸曲線部１６Ｂを大円形状にし、第２凸曲線部１７Ｂを小円形状に形成した例である。また、図７（ｃ）に示されるのは、第１凸曲線部１６Ｃを小円形状にし、第２凸曲線部１７Ｃを大楕円形状に形成した例である。さらに、図７（ｄ）に示されるのは、第１凸曲線部１６Ｄを小楕円形状にし、第２凸曲線部１７Ｄを大楕円形状に形成した例である。また、図７（ｅ）に示されるのは、第１凸曲線部１６Ｅおよび第２凸曲線部１７Ｅをともに小円形状にして、これら両凸曲線部１６Ｅ，１７Ｅの基部からの高さを同一高さにした例である。これらいずれの形状を採用しても前記実施例と同様の作用効果を奏することが期待できる。
【００３２】前記各実施例において、弾性金属板、金属板に用いられる材質としては、前述した材質に限定する必要はなく、アルミニウム合金、チタン−アルミニウム合金等を用いることができ、その組み合わせも自由に選択可能である。
【００３３】前記各実施例においては、金属板の段差部の断面形状を傾斜形状にしたものを説明したが、この段差部形状は直角形状であっても良い。
【００３４】前記各実施例においては、折り返し部の断面形状を、二つの凸曲線部を連設してなる形状にしたものを説明したが、この凸曲線部は二つに限らず、三つ以上連設した形状にしても良い。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２２８３８３
【氏名又は名称】日本ガスケット株式会社
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１２月２２日（１９９９．１２．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７７５５
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 勉
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１７３７９０（Ｐ２００１−１７３７９０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年６月２６日（２００１．６．２６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３６３８８５ |
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