(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボア孔と該ボア孔を取り囲むように形成されたビードとを有するビード部プレートと、前記ビード部プレートを取り囲むように配置された外周プレートとを備え、
前記ビード部プレートの板厚が前記外周プレートの板厚よりも厚いことにより、板厚方向から他の部材により締め付けられた際に、前記外周プレートに締め付け荷重が掛からず、前記ビード部プレートに締め付け荷重が掛かり、
前記外周プレートは、前記ビード部プレートに対して接合部で接合されていると共に、該接合部を支点として厚み方向に変位可能に設けられていることを特徴とするガスケット。
【請求項２】
前記ビード部プレートと前記外周プレートとの間に間隙が設けられていることを特徴とする請求項１記載のガスケット。
【請求項３】
前記接合部は、点状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のガスケット。
【請求項４】
前記ビード部プレートには、２つの前記ボア孔が形成され、
前記接合部は、前記２つのボア孔が並ぶ方向の中央部に配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスケットに関し、詳しくは、ガスケット重量を増加させることなく、相手面へのビードの追随量を確保してシール面圧を向上できると共に、熱によるガスケットの歪みを抑制できるガスケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関に使用されるガスケットは高温の流体をシールする必要がある。例えば、自動車等のエンジンのシリンダヘッドとエキゾーストマニホールドとの間には、数百℃もの排気ガスをシールするエキゾーストマニホールドガスケットが設けられている。
【０００３】
このような高温の流体をシールするシールガスケットは、耐熱性を有するバネ鋼板等の金属板によって形成され、金属板に形成されたビードが締付け時に相手面間で圧縮されることによって、所定のシール面圧を発生させるようになっている。
【０００４】
近年、エンジンの軽量化が進んでおり、ガスケットを圧縮する相手面の剛性は低下の傾向にある。これにより、締付け時のビードの圧縮量が十分に確保できず、相手面へのビードの追随量が不足することでシール面圧が低下する場合がある。
【０００５】
従来、ビードの追随量を確保してシール面圧を増加させる目的では、それぞれハーフビードを形成した金属板を複数枚積層した積層ガスケットが使用される場合がある。しかし、金属板の積層数を増加させることはガスケットの重量増につながり、近年の軽量化の流れに反する。
【０００６】
また、特許文献１には、ガスケットのボア孔周縁部に、ガスケットとは別の金属板を折り返して形成したグロメットや、ボア孔周縁部とビードとの間の平坦部に副板を設けることにより、ビードのばね性を長期的に確保するようにした金属ガスケットが開示されている。しかし、このガスケットは、ビードが高温、高圧の火焔にさらされることを抑制することを目的とするものであり、グロメットや副板を設けることによってシール面圧を増加させるものではない。しかも、ガスケットにグロメットや副板という別途部材を付加するため、やはり軽量化の流れに反する。
【０００７】
一方、特許文献２には、ガスケットをシリンダボア周縁部分のプレートと該シリンダボア周縁部分を除くガスケット残部のプレートとで構成し、ガスケット残部のプレートをシリンダボア周縁部分のプレートよりも厚みが薄く、かつ高度の高い金属板で形成し、これらを嵌合し、その嵌合部をレーザー溶接したシリンダヘッドガスケットが開示されている。
【０００８】
このガスケットによれば、相手面によって締め付けられた際、厚みの厚いシリンダボア周縁部分に面圧が集中するため、シール面圧の向上が期待できる。しかも、別途部材を付加する必要もないため、ガスケット重量が増加することもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実開平０２−６８５５号公報
【特許文献２】特開平８−２８５０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ガスケットを構成するプレートの厚みに差を設けると、シール対象の流体等の熱によってプレートが膨張した際、厚みの薄いプレートに歪みが発生する場合がある。厚みの薄いプレートには締め付け荷重が掛からないためである。
【００１１】
特許文献２記載のガスケットは、嵌合したプレート間がレーザー溶接によって完全に一体化されているため、厚みの薄いプレートの歪みが厚みの厚いプレートにも伝わり、厚みの厚いプレートによるシール性に影響を与える可能性がある。この影響は、相手面の剛性が低いものである程顕著となる。
【００１２】
そこで、本発明は、ガスケット重量を増加させることなく、相手面へのビードの追随量を確保してシール面圧を向上できると共に、熱によるガスケットの歪みを抑制できるガスケットを提供することを課題とする。
【００１３】
本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１５】
１．
ボア孔と該ボア孔を取り囲むように形成されたビードとを有するビード部プレートと、前記ビード部プレートを取り囲むように配置された外周プレートとを備え、
前記ビード部プレートの板厚は、前記外周プレートの板厚よりも厚く、
前記外周プレートは、前記ビード部プレートに対して接合部で接合されていると共に、該接合部を支点として厚み方向に変位可能に設けられていることを特徴とするガスケット。
２．
前記ビード部プレートと前記外周プレートとの間に間隙が設けられていることを特徴とする前記１記載のガスケット。
３．
前記接合部は、点状に形成されていることを特徴とする前記１又は２記載のガスケット。
４．
前記接合部は、前記ビード部プレートの長さ方向の中央部に配置されていることを特徴とする前記１、２又は３記載のガスケット。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ガスケット重量を増加させることなく、相手面へのビードの追随量を確保してシール面圧を向上できると共に、熱によるガスケットの歪みを抑制できるガスケットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るガスケットの一実施形態を示す平面図
【図２】図１に示すガスケットを分解して示す平面図
【図３】図１中の（ｉｉｉ）−（ｉｉｉ）線に沿う拡大端面図
【図４】図１中の（ｉｖ）−（ｉｖ）線に沿う拡大端面図
【図５】図１に示すガスケットを相手面の間で締め付けた状態を図１中の（ｉｉｉ）−（ｉｉｉ）線と同一部位で切断して示す端面図
【図６】本発明に係るガスケットの他の実施形態を示す平面図
【図７】図６中の（ｖｉｉ）−（ｖｉｉ）線に沿う拡大端面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係るガスケットの一実施形態を示す平面図、図２は、図１に示すガスケットを分解して示す平面図、図３は、図１中の（ｉｉｉ）−（ｉｉｉ）線に沿う拡大端面図、図４は、図１中の（ｉｖ）−（ｉｖ）線に沿う拡大端面図である。
【００２０】
本実施形態では、ガスケット１としてエキゾーストマニホールドガスケットを例示している。エキゾーストマニホールドガスケットは、シリンダヘッドとエキゾーストマニホールドとの間に挟着され、シリンダヘッド側から排出される高温の排気ガスをシールするガスケットである。
【００２１】
ガスケット１は、ビード部プレート２と外周プレート３の２枚のプレートを備えて構成されている。ビード部プレート２は、例えばステンレスバネ鋼板や耐熱バネ鋼板等の高温の排気ガスのシールに適した金属板からなる。ビード部プレート２はボア孔２１とビード２２とを有している。
【００２２】
ボア孔２１は、シリンダヘッドの排気ガスの排出口に連通するように円形に開口している。本実施形態に示すビード部プレート２は、２系統の排気ガスの流路に対応する２つのボア孔２１を有しており、全体として繭形に形成されている。但し、本発明においてボア孔２１の形状、数は図示するものに限定されず、ビード部プレート２の外形形状も図示するものに限定されない。
【００２３】
ビード２２は、各ボア孔２１をそれぞれ個別に取り囲むように環状に形成されている。このビード２２は、図３に示すようにハーフビードとされているが、フルビードであってもよい。
【００２４】
外周プレート３は、ビード部プレート２に対応する繭形をした１つの開口部３１を中央部に有している。この開口部３１は、ビード部プレート２の外周を実質的に取り囲むことができる大きさを有している。また、開口部３１の外側には、締結用のボルトを挿通させるための適宜数のボルト孔３３が形成されている。
【００２５】
外周プレート３の開口部３１には、ビード部プレート２の２つのボア孔２１の間に対応する部位に、２つの接合用突片部３２が形成されている。これら接合用突片部３２は、開口部３１の長さ方向（図１、図２の左右方向）の中央部において、対向する内周縁部分が互いに近接するように山型状に突出することによって形成されている。
【００２６】
ビード部プレート２と外周プレート３とは、これら２つの接合用突片部３２において重なり合い、それぞれ接合されて一体化されている。図１、図４中の符号３４は、ビード部プレート２と外周プレート３との２箇所の接合部を示している。この接合部３４は、ビード部プレート２の中心を通る長軸Ａ（図２参照）に対して線対象の位置に配置されている
【００２７】
このガスケット１は、図３に示すように、ビード部プレート２の板厚Ｔ１が外周プレート３の板厚Ｔ２よりも厚い（Ｔ１＞Ｔ２）ものである。このため、図５に示すように、ガスケット１がシリンダヘッド１００の端面１００ａとエキゾーストマニホールド２００の端面２００ａとの間で締め付けられた際、板厚の厚いビード部プレート２が両端面１００ａ、２００ａに接触し、その間に挟着される。これにより、ガスケット１の全体の面積に対する端面１００ａ、２００ａとの接触面積が小さくなり、締め付け荷重がビード部プレート２に集中する。
【００２８】
ここで、「面圧＝荷重／接触面積」であるから、面圧は接触面積が小さくなるほど大きくなる。従って、このガスケット１によれば、ビード部プレート２に締め付け荷重が集中することで面圧が大きくなり、このビード部プレート２に形成されたビード２２によるシール面圧が向上する。このため、端面１００ａ、２００ａに対するビード２２の追随量を十分に確保することができる。シール面圧を向上させるために別途部材を付加する必要もないため、重量増を招くこともない。
【００２９】
このガスケット１は、外周プレート３をビード部プレート２に対して薄く形成すれば、全体がビード部プレート２と同一厚みに形成された同一形状のガスケットに比べて軽量化を図ることができる。また、ビード部プレート２の面積や板厚を調整するだけで、ガスケット１全体の形状を何ら変更することなく、シール面圧を微細に調整できる効果もある。
【００３０】
さらに、外周プレート３は、ビード部プレート２の位置決めとガスケット１を装着部位に位置決めする機能を果たすだけでよいため、ビード部プレート２に比べてより廉価な材料で形成することができる。これにより、ガスケット１を容易に低コスト化できる。
【００３１】
ビード部プレート２は、図１に示すように、ガスケット１を平面視した際、接合用突片部３２で外周プレート３と重なり合って接合されている。しかし、ガスケット１を平面視した際、この接合用突片部３２における重なり部位以外、ビード部プレート２の大部分は外周プレート３の開口部３１の内側に収まるように配置され、外周プレート３とは全く接合されていない。このため、外周プレート３は、ビード部プレート２に対し、接合部３４を支点として厚み方向（図１における紙面に対して垂直方向、図３における上下方向）に変位可能に設けられている。
【００３２】
このように、端面１００ａ、２００ａによる締め付け荷重が掛からない外周プレート３が、ビード部プレート２に対して厚み方向に変位可能であることにより、外周プレート３に熱による歪みが発生した際、外周プレート３はビード部プレート２とは独立して撓み変形する。これにより、外周プレート３の歪みがビード部プレート２に対して与える影響を大幅に抑制できる。従って、熱によるガスケット１全体の歪みを抑制でき、ビード部プレート２による初期のシール性能を長期に亘って維持できるようになる。
【００３３】
ビード部プレート２と外周プレート３との間、具体的には、ガスケット１を平面視したときのビード部プレート２の外周端面２ａと外周プレート３の内周端面３ａとの間に、間隙Ｓを設けることが好ましい。間隙Ｓにより、ビード部プレート２と外周プレート３との干渉を避けることができるため、外周プレート３の歪みをビード部プレート２に与える影響をより効果的に抑制できる。また、間隙Ｓによって、ビード部プレート２と外周プレート３との寸法誤差も吸収できる効果もある。
【００３４】
間隙Ｓは、ビード部プレート２と外周プレート３との干渉を極力避ける観点から、ビード部プレート２と外周プレート３との１つの接合用突片部３２における重なり部位から、ボア孔２１の中心を中心とするビード部プレート２の外周の１８０°以上の領域に亘って形成されることが好ましく、２５０°以上の領域に亘って形成されることがより好ましい。さらに好ましくは、図１に示すように、一方の接合用突片部３２における重なり部位から他方の接合用突片部３２における重なり部位までの全域に亘って間隙Ｓが設けられることである。
【００３５】
また、間隙Ｓは、ビード部プレート２の長さ方向（図１、図３における左右方向）の両端部の領域を少なくとも含むものであることが好ましい。外周プレート３に熱膨張による長さ方向の伸びが発生しても、その伸びを間隙Ｓによって吸収することができるため、ガスケット１の熱膨張による伸びの影響も抑制することができる。
【００３６】
本発明において、接合部３４は点状に形成されていることが好ましい。ビード部プレート２と外周プレート３との接合面積を小さくできるため、外周プレート３の歪みや伸びが接合部３４を介してビード部プレート２に与える影響を小さく抑えることができる。
【００３７】
図４に示す接合部３４は、接合用突片部３２におけるビード部プレート２と外周プレート３との重なり部位に、スポット溶接によって点状に形成した例を示している。その他、点状の接合部３４は、例えばハトメやリベット等によって形成してもよい。
【００３８】
接合部３４は、図１に示すように、ビード部プレート２の長さ方向の中央部に配置されていると、外周プレート３に対してビード部プレート２を安定して接合及び保持することができる。また、外周プレート３に歪みが発生した場合でも、この接合部３４を挟んでその両側がビード部プレート２に対して対称に変位可能となるため、その歪みがビード部プレート２に与える影響をより小さくすることができる。
【００３９】
本発明に係るガスケット１は、ビード部プレート２と外周プレート３とを重ね合わせて接合するものに限らず、ビード部プレート２と外周プレート３とを突き合せ、その突き合せ部位で接合するようにしてもよい。
【００４０】
図６は、このようなガスケット１の実施形態を示す平面図、図７は、図６中の（ｖｉｉ）−（ｖｉｉ）線に沿う拡大端面図である。
【００４１】
図６、図７に示すガスケット１は、外周プレート３に形成された接合用突片部３２において、ビード部プレート２と外周プレート３とを重ね合わせておらず、ビード部プレート２の全体が外周プレート３の開口部３１内に完全に嵌り込むように配置されている。
【００４２】
外周プレート３の接合用突片部３２は、開口部３１内に嵌り込んでいるビード部プレート２に向けて突出し、該ビード部プレート２に当接している。すなわち、ビード部プレート２の外周端面２ａと外周プレート３の内周端面３ａとは、接合用突片部３２の部位で突き合わされている。この突き合わせ部位以外の領域全域に亘って、ビード部プレート２と外周プレート３との間に間隙Ｓが設けられている。
【００４３】
接合部３４は、このビード部プレート２と外周プレート３との突き合わせ部位に亘って形成されている。このような接合部３４は、例えばレーザー溶接、ろう付け、はんだ付け等によって形成することができる。
【００４４】
このようにビード部プレート２と外周プレート３との突き合わせ部位に接合部３４を形成することにより、ビード部プレート２と外周プレート３とを重ね合わせた場合のように、ガスケット１の厚みが部分的に厚くなるようなことがない。
【００４５】
本発明に係るガスケットは、以上説明したエキゾーストマニホールドガスケットに限らず、高温の流体をシールする用途に広く適用できる。しかし、エキゾーストマニホールドガスケットは、シリンダヘッドガスケットのように冷却水によって冷却されることがなく、数百℃もの高温の排気ガスと直に接触するため、その熱の影響を強く受ける。従って、エキゾーストマニホールドガスケットによれば、熱によるガスケットの歪みを抑制する上記効果を顕著に得ることができるため、本発明において好ましい態様である。
【符号の説明】
【００４６】
１：ガスケット
２：ビード部プレート
２ａ：外周端面
２１：ボア孔
２２：ビード
３：外周プレート
３ａ：内周端面
３１：開口部
３２：接合用突片部
３３：ボルト孔
３４：接合部
【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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