(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックとの接合部分に介設して使用される金属ガスケットであって、エンジンのボア孔に対応する開孔を有し、基材としての金属薄板の両側面に黒鉛シートが装設されてなる金属ガスケットにおいて、少なくとも片側面の前記黒鉛シートは、ボア孔の周辺部に相当する開孔周辺部の厚みが最大厚となるように、該開孔周辺部より外方部分の少なくとも一部が型押しにより圧縮せしめられ、該型押し部の厚みが前記開孔周辺部より薄くされるとともに、前記開孔周辺部より外方における水や油等の液体流通用の穴部に露出する前記黒鉛シートの部分が型押しにより圧縮せしめられてなることを特徴とする金属ガスケット。
【請求項２】
前記黒鉛シートが前記開孔周辺部より外方部分において該開孔周辺部を囲むように型押しにより圧縮せしめられてなる請求項１に記載の金属ガスケット。
【請求項３】
前記開孔周辺部にビードが設けられ、該ビードを含む前記開孔周辺部より外方部分における前記黒鉛シートの部分が型押しされてなる請求項１又は２に記載の金属ガスケット。
【請求項４】
前記黒鉛シートが開孔周辺部より外方部分においてガスケット外周部を除いて型押しされてなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属ガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてエンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックの接合部分等のシール性が要求される接合部に介設して使用する金属ガスケットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロック等の接合部に介設して使用するガスケットとして、弾性を有するステンレス鋼等の金属薄板を基材とし、少なくとも前記シリンダヘッドやシリンダブロック等の接合面との対接面側に、シール機能を確保するためのゴム膜等のシール材層を設けた、所謂金属ガスケットが知られている。この金属ガスケットには、シリンダブロックやシリンダヘッドに有する燃焼室となるボア孔に対応する開孔、及び締め付け用のボルト孔に対応する開孔が設けられており、さらに必要に応じて、冷却用液体の流通穴や潤滑油用の油穴等の液体流通用の穴部が設けられている。
【０００３】
前記の金属ガスケットは、基材としての金属薄板が１層の場合もあるが、通常は前記金属薄板の複数を積層して使用される。そして、この金属ガスケットには、前記ボア孔に対応する開孔の周辺部等の必要な部位においてシール用の面圧を確保するために、端縁部の折り返し、断面山形状や段差状をなすビード、あるいはシム部材等によるシール手段が設けられている。
【０００４】
例えば、図９のように、基材となる金属薄板を２層の積層構造とした上、両金属薄板１０２、１０２の開孔周辺部１０５に山形状や段差状のビード１０６ａを形成するとともに、両金属薄板１０２、１０２間に板状のシム部材１０９を挿入して、開孔周辺部１０５のシールに必要な面圧を確保するようにした、いわゆる中シムタイプのシール手段が知られている。また、下記の特許文献１のように、金属薄板の折り返し部にシム部材を挟持させて厚みを保有させ、シールのための面圧を確保するようにしたものも知られている。さらに、基材となる金属薄板の外側面に金属補助板を溶接して厚みに段差をつけ、シールに必要な面圧を確保するようにした、いわゆる溶接タイプのシール手段も知られている。
【０００５】
しかしながら、前記のいずれの場合も、開孔周辺部においてシム部材等の金属板によって段差をつけるものであるため、締め付けによる面圧分布を調整することができず、ボア孔の周囲部での面圧に不均一が生じ、ボア孔形状に変形を生じさせる等の悪影響を与える虞が多分にあった。また、前記金属薄板の積層やシム部材の挿入等のためにコスト高なものにもなり、加工性や市場流通性から使用される金属薄板やシム部材の厚みは限定されていた。
【０００６】
また、前記金属ガスケットにおけるシール材層として、ゴムあるいは合成樹脂のコート被膜層よりなるものでは、高温状態下での使用による熱劣化により初期のシール機能を果たせなくなるおそれがあることから、前記のゴムや合成樹脂のコート被膜層に変えて、耐熱性や化学安定性に優れ、圧縮性、復元性、応力緩和性、可撓性等にも優れる黒鉛シートを使用した金属ガスケットも提案されている（例えば下記の特許文献２−４）。
【０００７】
しかし、黒鉛シートを使用した従来の金属ガスケットの場合、該黒鉛シートの圧縮性によりある程度のシール性は保有できるものの、厚みや密度が全体として略一定であるために、締め付けによる荷重配分がまちまちになり、面圧分布の調整が難しく、ボア孔周辺部に相当する開孔の周辺部等での面圧の均一性及びボア孔形状やシール性に悪影響を与える虞がある。そのため、黒鉛シートを使用するものの場合にも、ビードの他にシム部材を挿入することにより面圧を確保することが行われている。
【０００８】
また、前記黒鉛シートは金属薄板との接合強度はコート被膜層に比して弱く、例えば、図９のように、ウォータージャケットとしての冷却用液体の流通穴部や油穴等の液体流通用の穴部１１３がシリンダブロック１１０の接合面に開口しているものにおいて、該シリンダブロック１１０とシリンダヘッド１２０との接合部に前記黒鉛シートによるガスケットを使用した場合、前記液体流通用の穴部１１３に露出している前記黒鉛シートが、水や油等の液体との接触により弱くなり、剥離が生じる虞もあった。
【特許文献１】特開平１１−１５９６２３号公報
【特許文献２】実開平４−１７７９号公報
【特許文献３】特開平６−８１９６１号公報
【特許文献４】特開平６−１４７３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなしたものであり、シリンダーヘッドガスケットとしてシリンダヘッドとシリンダブロック等の接合部に使用する金属ガスケットとして、金属薄板の両側面にシール材層として耐熱性及び圧縮性等のよい黒鉛シートを装設したものにおいて、型押し圧縮により該黒鉛シートの厚みに差をつけることにより、使用対象品の孔に対応する開孔周辺部等においてシールに必要な面圧を確保できるようにして、該開孔周辺部及びガスケット全体としての面圧の均一化を図るとともに、この面圧均一化と荷重配分の調整変更により、金属薄板が１層よりなるものでありながら、充分かつ良好なシール性と孔形状の変形低減の効果を発揮できる、コスト安価な金属ガスケットを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決する本発明の金属ガスケットは、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックとの接合部分に介設して使用される金属ガスケットであって、エンジンのボア孔に対応する開孔を有し、基材としての金属薄板の両側面に黒鉛シートが装設されてなる金属ガスケットにおいて、少なくとも片側面の前記黒鉛シートは、ボア孔の周辺部に相当する開孔周辺部の厚みが最大厚となるように、該開孔周辺部より外方部分の少なくとも一部が型押しにより圧縮せしめられ、該型押し部の厚みが前記開孔周辺部より薄くされるとともに、前記開孔周辺部より外方における水や油等の液体流通用の穴部に露出する前記黒鉛シートの部分が型押しにより圧縮せしめられてなることを特徴とする。
【００１１】
この金属ガスケットによれば、前記開孔周辺部の黒鉛シートによる厚み保有により、該開孔周辺部での締め付け荷重が高くなって、シールに必要な面圧を充分に確保でき、シール性が向上する。しかも、前記の厚み保有が黒鉛シートによるものであるため、該黒鉛シートの圧縮性により、開孔周囲の面圧が均等化する。特に、型押し範囲、形状、型押し段差量等を任意に設定することにより、締め付け荷重配分を容易にかつ計画どおりに調整でき、以て、前記開孔と対応する使用対象品の孔の形状に適応する面圧を容易に得ることができ、さらに、面圧をそれほど高くしなくてもシール性を確保できるので、前記孔形状の変形抑制の効果も高めることができる。また、型押しされ圧縮された前記黒鉛シートの部分は、高密度化することでシート強度が向上し、剥離等も生じ難くなる。 
従って、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックとの接合部分に介設して使用される金属ガスケットにおいて、前記構成としたことにより、ボア孔の周辺部等での面圧を均等化できて、該部分のシール性およびボア孔形状の変形防止の効果を高めることができる。
【００１２】
特に本発明の場合は、前記のように、水や油等の液体流通用の穴部に露出する前記黒鉛シートの部分が型押しにより圧縮せしめられて、前記穴部に露出する部分が型押しにより厚みが薄くなって高密度化しているため、この部分での黒鉛シートの強度が高くなり、金属薄板との接合性もよく、水や油等の液体に接触しても剥離等が生じることがない。
前記の金属ガスケットにおいて、前記黒鉛シートが前記開孔周辺部より外方部分において該開孔周辺部を囲むように型押しにより圧縮せしめられてなるものが好ましく、これにより、前記ボア孔や前記流通孔等に対応する開孔の全周囲においてシール用の面圧を充分に確保できることになる。
さらに、前記開孔周辺部にビードが設けられ、該ビードを含む前記開孔周辺部より外方部分における前記黒鉛シートの部分が型押しされてなるものが好ましい。この場合、前記ビードの形状と前記黒鉛シートによる厚み保有とが相俟って、該ビードの部分で締め付け荷重が高められるとともに高圧縮を実現でき、前記ボア孔や前記流通孔等に対応する開孔の周辺部のシール性がさらに高められることになる。
【００１３】
また、前記黒鉛シートが開孔周辺部より外方部分においてガスケット外周部を除いて型押しにより圧縮せしめられてなるものとすることもできる。このほか、任意の局部を型押しすることにより、締め付けによる荷重配分を調整し、エンジン固有のローカル的な面圧確保やボア孔形状の変形低減を図ることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
上記したように本発明の金属ガスケットによれば、金属薄板の両側面にシール材層としての黒鉛シートを装設したものにおいて、開孔周辺部より外方の黒鉛シートの部分を型押しにより圧縮して厚みを小さくし、前記開孔周辺部の厚みを最大厚にしたことにより、シム部材等の他の部材を積層することなく、該開孔周辺部等においてシールに必要な面圧を確保でき、該開孔周辺部等のシール性向上、前記ボア孔形状等の使用対象品の孔形状の変形低減を図ることができるとともに、基材としての金属薄板が１層よりなるものでありながら、ガスケット全体として良好なシール性を発揮できる。しかも、黒鉛シートを型押しにより圧縮するだけでよく、他の部材を積層するものとは違い、製造が容易であり、コスト安価に提供できる。
【００１５】
従って、本発明の金属ガスケットはシリンダーヘッドガスケットとして良好に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施例に係る金属ガスケットを例示する略示平面図、図２は同一部の拡大断面図、図３〜図５はそれぞれ他の実施例を示す一部の拡大断面図である。
【００１８】
図において、１は主として多気筒式エンジンのシリンダブロック１０とシリンダヘッド２０との接合部に使用するシリンダヘッドガスケットとしての金属ガスケットであり、ステンレス鋼等の弾性を有する金属薄板２を基材として形成されている。この金属ガスケット１は、図のように、使用対象品であるシリンダブロック１０に有するボア孔１１に対応する開孔１ａ及び締め付け用のボルト孔に対応する開孔２ａを有している。
【００１９】
図の実施例の場合は、図２に例示するように、前記シリンダブロック１０における前記ボア孔１１の外方を囲むウォータージャケットとしての冷却用液体の流通穴部１３が前記シリンダヘッド２０との接合面に開口している所謂オープンデッキタイプのエンジンにおいて、前記シリンダブロック１０とシリンダヘッド２０との接合部に使用する場合を示している。図示していないが、本発明のガスケットは、クローズドデッキタイプのエンジンにおいても利用できることはいうまでもない。
【００２０】
前記金属ガスケット１の前記ボア孔１１の周辺部に相当する前記開孔１ａの周辺部５には、締め付け時の面圧を確保するためのビード、例えば図２及び図３のような山形状のビード６ａ（フルビード）あるいは図４及び図５のような段差状のビード６ｂ（ハーフビード）がボア孔１１に対応する開孔１ａを囲むように形成されている。もちろん、ガスケット外周部４及び水や油等の液体流通用の穴部（例えば前記流通穴部１３）の周辺等にも前記同様のビードを形成しておくことができる。６ｃは外周部４の段差状のビードを示している。
【００２１】
そして、本発明の金属ガスケット１は、図２〜図５に示すように、前記金属薄板２の両側面にシール材層として黒鉛シート（グラファイトシート）３，３が装設されてなるものであり、特に少なくとも片側面の黒鉛シート３、好ましくは両側の黒鉛シート３，３は、前記開孔周辺部５の厚みＴ１が最大厚となるように、該開孔周辺部５より外方部分の少なくとも一部が型押し成形により圧縮せしめられ、該型押し部７の厚みＴ２が前記開孔周辺部５の厚みＴ１より薄くされてなるものである。
【００２２】
前記黒鉛シート３の型押しの形態や範囲については、少なくとも前記ボア孔１１に対応する前記開孔１ａを囲む周辺部５、特には前記ビード６ａまたは６ｂを含む前記開孔周辺部５の領域において、少なくとも片側面の黒鉛シート３の本来の厚みをそのまま残すものであれば、種々の型押し形態での実施が可能である。
【００２３】
例えば、図１及び図２の実施例は、両側の黒鉛シート３，３について、山形状のビード６ａが形成された前記開孔周辺部５を囲むように、前記開孔周辺部５より外方部分の全体を同じように型押し成形した場合を示している。図３の実施例は、前記ビード６ｃが形成されている外周部４についても、前記開孔周辺部５と同様に、少なくとも片側面（図は両側面）の黒鉛シート３について、本来の厚みをそのまま残すようにして、前記外方部分の他の部分を型押し成形した場合を示している。
【００２４】
図４の実施例は、前記開孔周辺部５に段差状のビード６ｂが形成されているものにおいて、両側面の前記黒鉛シート３，３について、前記開孔周辺部５に本来の厚みをそのまま残すように外方部分の全体を同じように型押し成形した場合を示している。この実施例の外周部４についても、同図の鎖線で示すように、少なくとも片側面の黒鉛シート３の本来の厚みをそのまま残すようにして型押し成形することもできる。
【００２５】
前記いずれの場合も、両側面の黒鉛シート３，３について、それぞれ前記開孔周辺部５において本来の厚みを保有するように共に型押し成形した場合を示したが、これに限らず、例えば図５のように、両側面の黒鉛シート３，３の一方についてのみ型押し成形しておくこともできる。
【００２６】
また、要求される締め付け時の面圧に応じて、部分的に型押しの程度に差をつけたり、表裏両面の黒鉛シート３，３の型押しの有無により、金属ガスケットの厚みを段階的に変化させることも可能である。
【００２７】
前記いずれの実施例においても、図２のように、水や油等の液体流通用の穴部、例えば前記流通穴部１３に露出する前記黒鉛シート３の部分を型押し成形し圧縮せしめておくのがよい。すなわち、前記流通穴部１３に露出する黒鉛シート３の部分が型押しされ高密度化することで、該黒鉛シート３の強度が高められ、水や油等の液体に接触しても剥離を生じさせることがなく、耐久性を向上できる。この場合において、前記開孔周辺部５等の非型押し部分と前記型押し部７との境界部が前記流通穴部１３の開孔端と必ずしも一致している必要はなく、図２のように非型押し部分を前記流通穴部１３までで止めておくことで、エンジン側の加工ばらつきに関係なく、任意の面圧を安定して得ることができる。
【００２８】
なお、前記ボア孔１１に対応する開孔１ａの内周縁については、図６のように断面コの字状の環状補強部材８を被着させて、該端部からの黒鉛シート３の剥離を防止するようにして実施こともできる。
【００２９】
前記の黒鉛シート３の型押し成形は、黒鉛シート３，３を金属薄板２に積層し装設した後のシートの状態で、あるいは該シートのプレス成形によるビード加工時やトリミングの際に、前記黒鉛シート３の必要部分を型押し成形して圧縮し、その厚みを縮小させて、前記ボア孔周辺部５の厚みＴ１と該型押し部７の厚みＴ２とに差をつけるようにする。この厚みＴ１，Ｔ２の差（型押しによる段差量）は、前記黒鉛シート３の本来の厚みと型押しの程度により適宜設定できる。
【００３０】
また、前記黒鉛シート３の型押し範囲、形状、型押し段差量等を任意に設定することにより、締め付け荷重配分を容易にかつ計画どおりに調整し設定でき、以て、前記開孔と対応するボア孔や流体の流通孔等の孔形状に適応する面圧を容易に得ることができる。またそのため、比較的低い面圧で必要なシール性を確保できるので、ボア孔形状変形の抑制効果を得ることができる。
【００３１】
上記の各実施例において、金属薄板２としては、ＳＵＳ３０１Ｈ等の弾性を有するステンレス鋼板が好適に使用される。その厚みは、例えば０．１〜０．５ｍｍであり、より好ましくは０．１〜０．３ｍｍの範囲のものである。
【００３２】
また、黒鉛シート３は、層状の黒鉛をシート化したもので、例えば、黒鉛を酸化剤処理し、さらに急速に加熱処理することにより得られる所謂膨張黒鉛をシート化したものであり、耐熱性や化学安定性のほか、圧縮性、復元性、応力緩和性、可撓性等にも優れている。もちろん、前記以外の方法により得られる黒鉛シートを用いることもできるが、前記特性および効果の点から膨張黒鉛よりなるものが特に好ましい。
【００３３】
いずれの黒鉛シートを使用するにしても、黒鉛シートの表面に、低摩擦のシリコン系のコーティング剤やプリント剤を塗布することも可能であり、これにより、シリンダヘッドやシリンダブロックに対する前記黒鉛シートの貼り付き、黒鉛シートの剥離や崩落を防止でき、また微小な面圧調整によりその耐久性をさらに高めることができる。
【００３４】
前記の黒鉛シートの厚みは、圧縮性やシール性及びコスト面等から通常０．０５〜０．５ｍｍの範囲、より好ましくは０．０５〜０．２ｍｍの範囲で使用する。また、型押し部の黒鉛シートの厚みは、型押しによる圧縮の程度により適宜設定できるが、通常は０．０３〜０．１ｍｍの範囲に設定するのが、厚みに差をつけたことによる効果を充分に確保でき、特に好ましい。
【００３５】
上記のように構成される本発明の金属ガスケット１によれば、シリンダブロック１０とシリンダヘッド２０との接合部に介設して使用した場合において、前記被接合部材と対接する両面に黒鉛シート３，３が設けられているため、この黒鉛シート３により前記ブロック１０と前記ヘッド２０の接合面の表面粗さを吸収して、良好なシール機能を発揮でき、またその耐熱性により、前記ブロック１０やヘッド２０から伝わる高熱にも耐え、熱劣化も殆ど生じないものになる。
【００３６】
特に、本発明の場合は、開孔周辺部５より外方部分の型押し圧縮により、該開孔周辺部５の厚みを大きく設定したことにより、前記ボア孔１１の周辺部に相当する該開孔周辺部５での締め付け荷重が高くなり、特には該部分に設けられたビード６ａあるいは６ｂで高荷重となって、このビードの部分の締め付けによる圧縮が大きくなり、この開孔周辺部５においてシールに必要な面圧を充分に確保でき、ガスシール性が向上する。
【００３７】
しかも、前記の厚み保有の部分が黒鉛シート３よりなるものであるため、該黒鉛シート３の圧縮性により、前記開孔１ａつまりこれに対応するボア孔１１の周囲の面圧が均等化し、ボア孔形状の変形を低減できることにもなる。また、型押しされ圧縮された前記黒鉛シートの部分は、高密度化することでシート強度が向上し、剥離等も生じ難くなる。  
また、１層の金属薄板２の両側面に黒鉛シート３，３を装設して、少なくとも片側面の黒鉛シート３を型押し成形するだけでよいので、製造上の加工が容易であり、コスト安価に得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の金属ガスケットは、エンジンのシリンダーヘッドとシリンダーブロックの接合部に介設使用するシリンダーヘッドガスケットとして好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例に係る金属ガスケットを例示する略示平面図である。
【図２】同上の一部の拡大断面図である。
【図３】他の実施例を示す一部の拡大断面図である。
【図４】さらに他の実施例を示す一部の拡大断面図である。
【図５】さらに他の実施例を示す一部の拡大断面図である。
【図６】さらに他の実施例を示す一部の拡大断面図である。
【図７】従来のガスケットを例示する一部断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    金属ガスケット
１ａ，１ａ’  開孔
２    金属薄板
２ａ  開孔
３    黒鉛シート
４    外周部
５    開孔周辺部
６ａ  山形状のビード
６ｂ  段差状のビード
６ｃ  外周部のビード
７    型押し部
１１    ボア孔
１３    流通穴部
【図１】
0004658791.tif 000002
【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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