(57)【特許請求の範囲】
【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、前記段差付け部材は少なくとも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メタルガスケット。
【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。
【請求項３】
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または２に記載のメタルガスケット。
【請求項４】
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３記載のメタルガスケット。
【請求項５】
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４記載のメタルガスケット。
【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。段差付け部材は少なくともビードの凸面側の頂部領域に付着される。
【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。さらに、ビードの凸面側の頂部領域に付着された段差付け部材により、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。
【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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
【発明の実施の形態】
【００１４】
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２ｂ、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、ビード３の凸面側の頂部領域Ｄと凹面側の厚さ領域Ｅ（図３参照）とに段差付け部材４ａおよび４ｂがそれぞれ設けられている点で異なっている以外、前述の実施例と同様に構成されている。段差付け部材４ｂが設けられる「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４ｂ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。
【００２１】
フランジ面Ｆ，Ｆ間に装着されたとき、段差付け部材４ｂ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。
【００２２】
図６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、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。
【００２３】
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、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコンゴム等を挙げることができる。
【００２４】
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。
【００２５】
【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。
【００２６】
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６】  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      金属薄板
３，３ａ，３ｂ      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
【図１】
0003668355.tif 000002
【図２】
0003668355.tif 000003
【図３】
0003668355.tif 000004
【図４】
0003668355.tif 000005
【図５】
0003668355.tif 000006
【図６】
0003668355.tif 000007