(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
締結具により締結される二つの部材の間に挟持される一枚の金属板又は二枚以上を積層した金属板で構成され、該二つの部材の少なくとも一方に設けられたシール対象孔に対応させた開口部と、該金属板の平面から該二つの部材の一方に向けて突出して該開口部を環状に囲うシールビードと、該締結具が挿通される挿通孔とを備えたガスケットにおいて、
前記金属板の少なくとも一枚をマルテンサイト系のステンレス鋼板で構成すると共に、該ステンレス鋼板に形成された前記シールビードの少なくとも一部に、該ステンレス鋼板の硬度よりも高い硬度を有する高硬度部を形成したことを特徴とするガスケット。
【請求項２】
前記締結具により前記二つの部材が締結された際に、前記ステンレス鋼板に形成された前記シールビードの周方向における面圧が低い部位の少なくとも該シールビードが突出する側の面に前記高硬度部を形成した請求項１に記載のガスケット。
【請求項３】
前記高硬度部を平面視における前記シールビードに隣接する部位まで拡大して形成した請求項１又は２に記載のガスケット。
【請求項４】
前記高硬度部と前記ステンレス鋼板の硬度の低硬度部とを前記シールビードの周方向に交互に配置すると共に、前記低硬度部を前記高硬度部よりも前記挿通孔に近接して配置した請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスケット。
【請求項５】
前記高硬度部の硬度が、その高硬度部に隣接する部位との境界に向って徐々に低くなる請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスケット。
【請求項６】
前記二つの部材のうちの一方としてシリンダブロックを、他方としてシリンダヘッドを用いた請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスケット。
【請求項７】
締結具により締結される二つの部材の間に挟持されるガスケットの製造方法であって、
一枚の金属板又は二枚以上を積層した金属板のうちの少なくとも一枚のマルテンサイト系のステンレス鋼板に、前記二つの部材の少なくとも一方に設けられたシール対象孔に対応させた開口部と、該ステンレス鋼板の平面から前記二つの部材の一方に向けて突出して該開口部を環状に囲うシールビードと、前記締結具が挿通される挿通孔とを形成する工程
を行った後に、
前記シールビードの少なくとも一部にレーザーを照射する焼入れ加工を施して、前記ステンレス鋼板の硬度よりも高い硬度の高硬度部を形成する工程を行うことを特徴とするガスケットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスケット及びガスケットの製造方法に関し、より詳細には、締結具による締結力が低い場合でも締結力不足に陥ることを回避しながら、シール性能を向上できるガスケット及びガスケットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェライト系ステンレス鋼板に、環状に形成されたシールビードの一部にのみ、局部的に硬度を低下させた硬度低減領域を設けたガスケットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このガスケットは硬度低減領域以外の部分を高硬度に保持してバネ特性を確保し、且つシールビードの硬度低減領域における伸びを確保して、シールビードの縁部に生じるクラックの発生を防止している。なお、このガスケットを構成する金属板はＪＩＳ規格で規定するＳＵＳ３０１−ＣＳＰＨ、ＳＵＳ３０４−ＣＳＰＨに代表されるオーステナイト系のステンレス鋼板、又はＳＵＳ４３０で代表されるフェライト系のステンレス鋼板であり、その硬度がビッカース硬さにおいて４００ＨＶ〜５５０ＨＶに設定されている。また、硬度低減領域の硬度がビッカース硬さにおいて１７０ＨＶ〜４４５ＨＶに設定されている。
【０００４】
近年のエンジンは燃費向上のためにシリンダヘッド及びシリンダブロックを薄肉化して軽量化及び低剛性化が図られている。そのため、このシリンダヘッド及びシリンダブロックの薄肉化に伴ってガスケットのボルト締結力が低減している。
【０００５】
このようにボルト締結力が低減した場合に、特許文献１に記載のガスケットにおいてはシール性能の強化を必要としない部分も高硬度となるため、シリンダヘッド及びシリンダブロックを締結した際に、ガスケットが締結力不足に陥ってシール性能が悪化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−０２７９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、締結具による締結力が低い場合でも締結力不足に陥ることを回避しながら、シール性能を向上できるガスケット及びガスケットの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するための本発明のガスケットは、締結具により締結される二つの部材の間に挟持される一枚の金属板又は二枚以上を積層した金属板で構成され、該二つの部材の少なくとも一方に設けられたシール対象孔に対応させた開口部と、該金属板の平面から該二つの部材の一方に向けて突出して該開口部を環状に囲うシールビードと、該締結具が挿通される挿通孔とを備えたガスケットにおいて、前記金属板の少なくとも一枚をマルテンサイト系のステンレス鋼板で構成すると共に、該ステンレス鋼板に形成された前記シールビードの少なくとも一部に、該ステンレス鋼板の硬度よりも高い硬度を有する高硬度部を形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
また、上記の課題を解決するための本発明のガスケットの製造方法は、締結具により締
結される二つの部材の間に挟持されるガスケットの製造方法であって、一枚の金属板又は二枚以上を積層した金属板のうちの少なくとも一枚のマルテンサイト系のステンレス鋼板に、前記二つの部材の少なくとも一方に設けられたシール対象孔に対応させた開口部と、該ステンレス鋼板の平面から前記二つの部材の一方に向けて突出して該開口部を環状に囲うシールビードと、前記締結具が挿通される挿通孔とを形成する工程を行った後に、前記シールビードの少なくとも一部にレーザーを照射する焼入れ加工を施して、前記ステンレス鋼板の硬度よりも高い硬度の高硬度部を形成する工程を行うことを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のガスケット及びガスケットの製造方法によれば、ガスケットを構成する金属板の少なくとも一枚をマルテンサイト系のステンレス鋼板で構成し、そのステンレス鋼板に形成されたシールビードの一部に周囲よりも高硬度化した高硬度部を形成する。これにより、ガスケットの全体の硬度が低くなることで、締結具による締結力が低い場合でも締結力不足を回避できると共に、高硬度部によりシール性能が必要な部位の硬度を高くしてシール性能を向上できる。
【００１１】
例えば、ガスケットが締結具により締結された際に、シールビードの低面圧となる部位に高硬度部を形成してその部位を補強したり、シールビードの周方向に硬度の抑揚を設けてシール性能を均一化したりできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のガスケットの実施形態を例示する斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】図１の高硬度部を例示する拡大図であり、図３（ａ）は高硬度部の平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ横断面図である。
【図４】図１のシリンダボアとボア用ビード部を例示する平面図である。
【図５】図１の水油孔と水油孔用ビード部を例示する平面図である。
【図６】図１の高硬度部の他の例を示す横断面図である。
【図７】本発明のガスケットの他の実施形態を例示する断面図である。
【図８】本発明のガスケットの他の実施形態を例示する図であり、図８（ａ）はガスケットの平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のガスケット及びガスケットの製造方法の実施形態について説明する。なお、図１〜図８は、構成が分かり易いように寸法を変化させており、シリンダボアや水油孔の大きさ、ビードの厚さ、形状などの寸法を必ずしも実際に製造するものの比率とは一致させていない。また、図中の点線は平面視における山折り、一点鎖線は谷折りを示している。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態からなるガスケット２０の構成を示す。このガスケット２０は、エンジン１０の締結具であるボルト１１により締結されるシリンダヘッド１２とシリンダブロック１３との間に挟持されるものである。
【００１５】
シリンダヘッド１２には、図示しないインジェクタや吸排気バルブが組付けられており、挿通孔１４が上下方向に貫通している。シリンダブロック１３には、シール対象孔として四つのシリンダボア１５が形成され、そのシリンダボア１５内に図示しないピストンが上下方向に往復自在に組付けられている。また、シリンダブロック１３には、シール対象孔として、シリンダボア１５の外周に形成されたウォータジャケット用の水孔や潤滑油用の油孔などの水油孔１６が形成されている。加えて、シリンダボア１５の外周に、一つのシリンダボア１５に対して四つのボルト孔１７が形成されている。なお、エンジン１０はクローズドデッキ式のものに限らずに、オープンデッキ式のものでもよい。
【００１６】
ガスケット２０は複数枚の金属板２１、金属板２２及び金属板２３を上から順に積層して形成されている。
【００１７】
このガスケット２０には、シリンダボア１５に対応させて配置された四つのボア用開口部２４と、水油孔１６に対応させて配置された複数の水油孔用開口部２５と、ボルト孔１７に対応させて上下方向に貫通させた挿通孔２６とが形成されている。また、ガスケット２０には、ボア用開口部２４の周縁部に配置されたボア用ビード部２７と、水油孔用開口部２５の周縁部に配置された水油孔用ビード部２８と、挿通孔２６の周縁部に配置された挿通孔用ビード部２９とがそれぞれ形成されている。ボア用ビード部２７、水油孔用ビード部２８及び挿通孔用ビード部２９のそれぞれにはシールビードが形成されている。
【００１８】
図２に示すように、ボア用ビード部２７には、シールビードとして金属板２１の平面から下方に向けて突出してボア用開口部２４を環状に囲う第一ボア用ビード３０と、金属板２１のボア用開口部２４側の端部３１を下方に折り返した折り返し部３２とが形成されている。
【００１９】
また、折り返し部３２の内側にボア用開口部２４を環状に囲うリング状部材３３が配置されている。そのリング状部材３３には、シールビードとしてその平面から上方に向けて突出してボア用開口部２４を環状に囲う第二ボア用ビード３４が形成されている。このリング状部材３３は金属板２１の端部３１よりもボア用開口部２４側に配置されて、金属板２１と金属板２３とに挟持されている。
【００２０】
このようなガスケット２０において、金属板２１、金属板２３及びリング状部材３３をマルテンサイト系のステンレス鋼板で構成すると共に、第一ボア用ビード３０の少なくとも一部と第二ボア用ビード３４の少なくとも一部とに、金属板２１の硬度及びリング状部材３３の硬度よりも高い硬度の高硬度部３５を形成している。
【００２１】
マルテンサイト系のステンレス鋼板としては、例えば、ＪＩＳ規格で規定するＳＵＳ４０３、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４２０Ｊ１などを例示できる。また、このステンレス鋼板の硬度は、ビッカース硬さ１００ＨＶ以上、２３４ＨＶ以下に設定されている。
【００２２】
金属板２１、金属板２３及びリング状部材３３にビッカース硬さ１００ＨＶ以上、２３４ＨＶ以下のマルテンサイト系のステンレス鋼板を用いることで、より好ましくはビッカース硬さ１５０ＨＶ以上、１９０ＨＶ以下のマルテンサイト系のステンレス鋼板を用いることで、ガスケット２０の全体の硬度が低くなり、ボルト１１の締結力が低い場合の締結力不足の解消に有利となる。
【００２３】
なお、金属板２１、金属板２３及びリング状部材３３の各硬度をそれぞれ別々の硬度としてもよい。また、金属板２２もマルテンサイト系のステンレス鋼板で構成することもできるが、金属板２２は金属板２１及び金属板２３の硬度よりも高い硬度として、バネ材としての特性を有することが好ましい。
【００２４】
高硬度部３５は、ボルト１１によりシリンダヘッド１２及びシリンダブロック１３が締結された際に、第一ボア用ビード３０の周方向における面圧が低い部位と、第二ボア用ビード３４の周方向における面圧が低い部位に形成されている。
【００２５】
なお、高硬度部３５は少なくともボルト１１により締結された場合に最も面圧が掛かる
第一ボア用ビード３０が突出する側の面２１ａ及び第二ボア用ビード３４が突出する側の面３３ａに形成されればよい。但し、高硬度部３５がこの実施形態のように断面視における第一ボア用ビード３０の全域（面２１ａやその反対側の面も含む）や第二ボア用ビード３４の全域に形成されると、よりシール性能の向上には有利となる。
【００２６】
この高硬度部３５の硬度は、ビッカース硬さ２００ＨＶ以上、５００ＨＶ以下が好ましく、ボア用ビード部２７に形成される場合には、ビッカース硬さ２５０ＨＶ以上、３５０ＨＶ以下がより好ましい。高硬度部３５の硬度をステンレス鋼板の硬度以上とすることで、ボア用ビード部２７の低面圧となる部位の硬度が高くなるため、シール性能の向上には有利となる。
【００２７】
上記のガスケット２０によれば、ガスケット２０を構成する部材のうちの少なくとも金属板２１、金属板２３及びリング状部材３３をマルテンサイト系のステンレス鋼板で構成することで、ガスケット２０の全体の硬度を低くしてボルト１１による締結力が低い場合でも締結力不足を回避できる。
【００２８】
また、ガスケット２０のボア用ビード部２７の低面圧となる部位に周囲よりも高硬度化した高硬度部３５を形成することで、このガスケット２０がシリンダヘッド１２とシリンダブロック１３との間に挟持されてボルト１１により締結された際に、低面圧となる部位を補強できる。
【００２９】
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、上記のガスケット２０において、高硬度部３５が、平面視における第一ボア用ビード３０に隣接する部位３６まで拡大して形成されることが望ましい。このように高硬度部３５が、平面視における第一ボア用ビード３０に隣接する部位３６を含むことで、第一ボア用ビード３０の屈曲部位の外側の部位も含むことになり、その屈曲部位でのクラックの発生を回避できる。なお、第二ボア用ビード３４に形成された高硬度部３５についても同様である。
【００３０】
また、図４に示すように、上記のガスケット２０において、高硬度部３５とステンレス鋼板の硬度の低硬度部３７とが第一ボア用ビード３０に沿って第一ボア用ビード３０の周方向に交互に配置されると共に、低硬度部３７が高硬度部３５よりも挿通孔２６に近接して配置されることが望ましい。なお、図示しない第二ボア用ビード３４についても、同様に構成されている。
【００３１】
ボルト１１によりシリンダヘッド１２とシリンダブロック１３とを締結した際に、ガスケット２０の挿通孔２６の近傍には締結応力が集中している。ボア用ビード部２７においては、ボア用開口部２４の中心Ｏと挿通孔２６の中心Ｐとを結ぶボルト軸線Ｌ１に平行な挿通孔２６の接線Ｌ２の間の部位にその締結応力が集中している。従って、第一ボア用ビード３０と第二ボア用ビード３４とには、締結された際に締結応力が集中して高面圧、高シール性能となる部位と、低面圧、低シール性能となる部位とが周方向に交互に存在している。
【００３２】
そこで、低硬度部３７が高面圧、高シール性能となる部位に形成され、高硬度部３５が低面圧、低シール性能となる部位に形成されることによって、ボア用ビード部２７の周方向に剛性の抑揚を設けることができる。これにより、ボア用ビード部２７の周方向のシール性能を均一化して、シール性能を向上できる。
【００３３】
また、図５に示すように、上記のガスケット２０において、水油孔用ビード部２８の少なくとも一部に、ステンレス鋼板の硬度よりも高い硬度の高硬度部３５を形成することが望ましい。
【００３４】
この高硬度部３５は水油孔用ビード部２８のボルト１１の締結力が伝わり難い部位に形成されている。水油孔用ビード部２８のボルト１１の締結力が伝わり難い部位とは、挿通孔２６から遠隔に配置された部位や挿通孔２６との間にボア用開口部２４や水油孔用開口部２５がある部位のことである。
【００３５】
また、この水油孔用ビード部２８に形成された高硬度部３５の硬度は、ビッカース硬さ３００ＨＶ以上、４５０ＨＶ以下が好ましい。特に、平面視で挿通孔２６よりも外側に位置する水油孔用ビード部２８は、ボルト１１の締結力が伝わり難いため、ボア用ビード部２７に形成された高硬度部３５よりもその硬度を硬くすることが好ましい。
【００３６】
このように、ボルト１１の締結力が伝わり難い水油孔用ビード部２８に高硬度部３５を形成することで、オーバーハングが大きくなる、あるいはエンジン１０の運転時に口開きが大きくなりシール性能が確保できない水油孔用ビード部２８の剛性を向上して、シール性能を確保することができる。
【００３７】
次に、ガスケット２０の製造方法について説明する。まず、金属板２１〜金属板２３とリング状部材３３とを形成する。次いで、金属板２１〜金属板２３にボア用開口部２４、水油孔用開口部２５及び挿通孔２６を形成する。次いで、金属板２１にボア用ビード部２７、水油孔用ビード部２８及び挿通孔用ビード部２９を形成すると共に、リング状部材３３に第二ボア用ビード３４を形成する。
【００３８】
次いで、金属板２１の第一ボア用ビード３０の突出した面２１ａ側から第一ボア用ビード３０に向って、及びリング状部材３３の第二ボア用ビード３４の突出した面３３ａ側から第二ボア用ビード３４に向ってレーザーを照射し、図示しない冷却装置により照射部位を冷却する。このレーザーによる焼入れ加工によって高硬度部３５を形成する。また、水油孔用ビード部２８のシールビードにも同様にレーザーを照射し、冷却して高硬度部３５を形成する。なお、高硬度部３５の硬度は、レーザー照射時間及び突出した側の面２１ａからの焼入れ深さ、並びに冷却装置による冷却時間のいずれかを変化させることで調節可能となる。
【００３９】
次いで、リング状部材３３を折り返し部３２の内部に配置するように、折り返し部３２を折り返して、金属板２１〜金属板２３及びリング状部材３３を積層してガスケット２０の製造を完了する。
【００４０】
この製造方法によれば、レーザー焼入れ加工によって、必要な部位にのみ高硬度部３５を容易に且つ短時間で形成できる。また、レーザーの照射時間や焼入れ深さを変化させることで高硬度部３５の硬度を変化させる場合に有利となる。
【００４１】
図６に示すように、高硬度部３５は、レーザー照射時間及び突出した側の面２１ａからの焼入れ深さ、並びに冷却装置による冷却時間の少なくとも一つを変化させて、その硬度が高硬度部３５以外の部位との境界に向って徐々に低くされている。ここでは、焼き入れ深さｄ１が第一ボア用ビード３０の幅方向に向って徐々に浅くなっており、高硬度部３５の硬度が第一ボア用ビード３０の幅方向に向って滑らかに低くなっている。これにより、高硬度部３５の境界部位でのクラックの発生を回避して破損を防止できる。なお、第一ボア用ビード３０の縦断面においても同様に、高硬度部３５以外の部位との境界に向って徐々に低くされていることが望ましい。
【００４２】
図１〜図６に示すガスケット２０によれば、シリンダヘッド１２及びシリンダブロック１３の肉厚を薄くすることに伴って、ボルト１１による締結力が低くなっても、締結力不
足を回避できると共に充分なシール性を確保できるので、エンジン１０の軽量化及び低剛性化に有利となる。これにより、エンジン１０の燃費を向上できる。
【００４３】
なお、上記の実施形態では、シリンダヘッド１２とシリンダブロック１３との間に挟持されるガスケット２０を例にしたが、本発明はこれに限定されない。
【００４４】
例えば、図７に示すように、ガスケット２０を複数枚の金属板２１〜金属板２３及びリング状部材３３を積層させずに、一枚の金属板２１のみで構成してもよい。
【００４５】
また、図８の（ａ）に示すように、吸排気系のマニホールドガスケット４０にも適用できる。このマニホールドガスケット４０は一枚のマルテンサイト系のステンレス鋼板の金属板４１で構成される。金属板４１には、マニホールドに対応させて配置されたマニホールド用開口部４２と、締結用のボルト孔に対応させて貫通させた挿通孔４３とが形成されている。また、マニホールド用開口部４２の周縁部に配置されたマニホールド用ビード部４４と、挿通孔４３の周縁部に配置された挿通孔用ビード部４５とがそれぞれ形成されている。
【００４６】
図８の（ｂ）に示すように、マニホールド用ビード部４４には、シールビードとして金属板４１の平面から上方に向けて突出してマニホールド用開口部４２を環状に囲うマニホールド用ビード４６が形成されている。
【００４７】
このようなマニホールドガスケット４０において、マニホールド用ビード４６の少なくとも一部に、金属板４１の硬度よりも高い硬度の高硬度部３５を形成している。
【００４８】
このマニホールドガスケット４０によれば、前述したガスケット２０と同様に締結力が低くなっても、締結力不足を回避できると共に充分なシール性を確保できる。
【００４９】
また、上記の実施形態では、ガスケット２０の隅に形成された水油孔用ビード部２８に高硬度部３５を形成した例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ボア用開口部２４の周囲に形成される水油孔用ビード部２８でもよい。
【００５０】
また、高硬度部３５は、ボア用ビード部２７や水油孔用ビード部２８の全周に渡って形成することもできる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  エンジン
１１  ボルト
１２  シリンダヘッド
１３  シリンダブロック
１５  シリンダボア
１６  水油孔
１７  ボルト孔
２０  ガスケット
２１、２２、２３  金属板
２１ａ  面
２４  ボア用開口部
２５  水油孔用開口部
２６  挿通孔
２７  ボア用ビード部
２８  水油孔用ビード部
２９  挿通孔用ビード部
３０  第一ボア用ビード
３５  高硬度部
３７  低硬度部
【要約】
【課題】締結具による締結力が低い場合でも締結力不足に陥ることを回避しながら、シール性能を向上できるガスケット及びガスケットの製造方法を提供する。
【解決手段】ガスケット２０を構成する金属板２１〜金属板２３及びリング状部材３３のうち少なくとも金属板２１、金属板２３及びリング状部材３３をマルテンサイト系のステンレス鋼板で構成すると共に、第一ボア用ビード３０の少なくとも一部と第二ボア用ビード３４の少なくとも一部とに、ステンレス鋼板の硬度よりも高い硬度の高硬度部３５を形成した。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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