(57)【要約】【課題】  シール穴を囲む折り返し片に収容された第１ビードで発生する一次シールと、この第１シールの周囲に、内側から外側に大きなピークを有する面圧分布を持つ二次シールを発生させることができる金属積層形ガスケットを提供する。【解決手段】  二枚の表面板１０，２０と一枚の中間板３０とからなり、第１表面板１０のシール穴２を囲む第１ビード１１の上に、該シール穴２の周囲で折り返した第２表面板２０の折り返し片２１を重ねると共に、前記第１ビード１１の外周側に前記中間板３０を配置した金属積層形ガスケット１において、前記第１ビード１１の外周側で、かつ、前記折り返し片２１の外周縁に近接して、該折り返し片２１の表面よりも突出する第２フルビード１２を前記第１表面板１０に設け、該第２フルビード１２の内側傾斜部１２ａの傾斜を外側傾斜部１２ｂの傾斜よりも大きく形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二枚の表面板と一枚の中間板とからなり、第１表面板のシール穴を囲む第１ビードの上に、該シール穴の周囲で折り返した第２表面板の折り返し片を重ねると共に、前記第１ビードの外周側に前記中間板を配置した金属積層形ガスケットにおいて、前記第１ビードの外周側で、かつ、前記折り返し片の外周縁に近接して、該折り返し片の表面よりも突出する第２フルビードを前記第１表面板に設け、該第２フルビードの内側傾斜部の傾斜を外側傾斜部の傾斜よりも大きく形成したことを特徴とする金属積層形ガスケット。
【請求項２】
前記第２ビードの内側傾斜部の傾斜をガスケット平面に対して垂直に形成したことを特徴とする請求項１記載の金属積層形ガスケット。
【請求項３】
前記第２ビードを台形形状で形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の金属積層形ガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二枚の表面板と一枚の中間板を有する金属積層形ガスケットに関するものであり、より詳細には、シール穴の周囲において、二次シールを強化した金属積層形ガスケットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロックの接合部や、内燃機関のその他の各接合部分や、管の継ぎ手部分等に使用するガスケットとして、シール手段を形成した金属薄板を積層した金属積層形ガスケットが使用されている。
【０００３】
自動車搭載の内燃機関、特に最近の軽量小型高出力エンジンでは、エンジンの小型化、軽量化が進み、比較的剛性の弱いアルミ合金等でシリンダヘッドやシリンダブロックが形成されるようになって来ており、エンジン剛性が低下する傾向が見られる。従って、ガスケットのシーリングにおいて、従来のようなシリンダ穴（シリンダボア）の一次シールを強化するだけの対応では、エンジンの変形が大きくなる諸要因を有する最近のエンジンに対しては、却ってガス漏れを助長させる可能性も生じてきている。特に、エンジンの高出力化に伴うシリンダ内圧力の上昇と共に、シリンダヘッドの変形が問題となってきている。
【０００４】
このシリンダヘッドの変形は、締結ボルトの近傍では小さく、締結ボルトから離れるに連れて大きくなり、又、大きな燃焼圧力が作用するシリンダボアの中心に近付く程大きくなっている。
【０００５】
このシリンダヘッドの変形に追従しながら、十分なシール性能を確保するためには、シリンダボア穴周囲において、一次シールのみならず、二次シールを効果的に設けることが必要となる。特に、シリンダボアの周囲の部分的な変形を考えると、中心側の変形の方が大きく外周側が小さくなるので、この傾斜した変形に追従するような、シール面圧が内側が大きく外側に向かって段階的に小さくなる面圧分布を得ることが重要となる。
【０００６】
一方、金属積層形ガスケットにおいても、エンジンの小型化、軽量化、低コスト化に従って、積層枚数が減少し、採用できるシール手段も単純化されて来ており、比較的単純な構成の金属積層形ガスケットとして、二枚の表面板と一枚の中間板からなる金属積層形ガスケットがある。
【０００７】
この三枚の金属板の金属積層形ガスケットで、小型エンジンのシリンダヘッド及びシリンダブロックの部分変形に対応するための、二次シーリングを段階的に強化した幾つかのシリンダヘッドガスケットを構成してみた。
【０００８】
このシリンダヘッドガスケットでは、シリンダボア等のシール穴に対して、一次シールを有すると共に、この一次シールの外側に二次シールを有し、この二次シールの面圧分布を、内側が最も高く、外側が順次低くなる階段状の面圧分布にすることを目標とした。
【０００９】
この例として、図８に示すような金属積層形ガスケットやこれを変形した図９に示すような金属積層形ガスケットが検討された。
【００１０】
これらの金属積層形ガスケットでは、第１表面板の段部の内周側に第１ビードを設けて一次シールを形成し、この第１ビードを高温の燃焼ガス等から保護するために、第２表面板を折り返して、この折り返し片の外周縁を、第１表面板の段部に対向させた。
【００１１】
また、二次シールを形成するために、図８および図９の従来のガスケットでは第２ビード７１（図８）を中間板７０に形成したり、シム８０（図９）を、中間板７０Ａ上に配置し、この中間板７０，７０Ａを第１表面板５０と第２表面板６０との間に配置するために、第１表面板５０において第１ビード５１と第２ビード７１の間に段部５２を形成し、この段部５２の外周側に第２ビード７１やシム８０を配置している。
【００１２】
しかしながら、これらの図８及び図９に示す金属積層板ガスケット５、５Ａにおいては、第１表面板５０の段部５２をなだらかに屈曲させて、第１ビード部分５１を第２表面板６０の折り返し片６１の下に潜らせているため、ガスケット５、５Ａを締め付けても、この段部５２に大きな面圧を発生させることができない。
【００１３】
そのため、この二次シーリング強化方法では、図８及び図９に示す面圧分布Ｐのように、中央が大きな面圧となる山形タイプや平坦な面圧となる矩形タイプとなってしまい、図１０に示すような、最近の剛性が比較的小さくなってきたシリンダヘッドのように、シリンダボア２の中心側がシリンダブロック９と離れ、この変形がシリンダボア２の外側に向かって小さくなる変形、つまり、傾斜を生じる変形が発生する場合には十分なシール効果を得ることができないという問題がある。
【００１４】
一方、本発明者は、第２表面板の折り返し部に近接する、第１表面板の段部において、第１表面板を断面形状がクランク状又はＺ状になるように段状に折り曲げて屈曲部を形成することにより、この段部に大きなシール面圧を発生させた金属積層形ガスケットを提案しており（例えば、特許文献１参照。）、これを応用することを考えた。
【特許文献１】特開平１０−３８０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上述の問題を解決すべくなされたものであり、その目的は、シール穴を囲む折り返し片に収容された第１ビードで発生する一次シールと、この第１シールの周囲に、内側から外側に大きなピークを有する面圧分布を持つ二次シールを発生させることができる金属積層形ガスケットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
以上の目的達成するための本発明の金属積層形ガスケットは、二枚の表面板と一枚の中間板とからなり、第１表面板のシール穴を囲む第１ビードの上に、該シール穴の周囲で折り返した第２表面板の折り返し片を重ねると共に、前記第１ビードの外周側に前記中間板を配置した金属積層形ガスケットにおいて、前記第１ビードの外周側で、かつ、前記折り返し片の外周縁に近接して、該折り返し片の表面よりも突出する第２フルビードを前記第１表面板に設け、該第２フルビードの内側傾斜部の傾斜を外側傾斜部の傾斜よりも大きく形成して構成される。
【００１７】
つまり、シリンダ穴（シリンダボア）折り返しタイプのガスケットにおいて、この折り返し部を有する第２表面板に積層され、第１ビードを有するだい１表面板において、折り返し先端部付近に、不等傾斜部を持ち、しかも、傾斜が急な方の傾斜部を折り返し先端部側に配置した第２フルビードを設けて構成し、この構成により、ガスケット圧縮時における第２フルビードの急傾斜部の圧縮抵抗の強さを利用して、局所的に大きなシール面圧を得るものである。
【００１８】
この第２フルビードは円弧状や台形状のフルビードで形成するが、第１ビードは、フルビードに限定されることなく、フルビードでもハーフビードでも良い。
【００１９】
そして、図３に示すように、この第２フルビードの高さＨ２が、折返し片の高さＨ１よりΔＨの分高く形成しているので、ガスケットを締め付けた時に、第２フルビード１２が圧縮され、この圧縮に対する反力が発生し、この部分にシール性能を向上させる高い面圧が発生する。この時、第２フルビードの内側の傾斜が急傾斜に形成されているので、発生するシール面圧を著しく大きくすることができる。この第２フルビードの高さＨ２あるいは段差ΔＨと、内側の傾斜及び外側の傾斜は、シール対象に応じて要求される面圧分布が得られるように適宜選定及び設定されることになる。
【００２０】
この構成によれば、第１表面板の第１ビードにより、一次シールを形成でき、この一次シールで発生させる面圧の大きさ及び分布は、第１表面板の材質と第１ビードの形状によって決定でき、また、第２表面板の折返し片でこの第１ビードを燃焼ガス等から保護できる。また、第２フルビードの内側で発生する特に大きな面圧は、第１金属板の材質と第２フルビードの形状によって決まる。更に、これに連続する面圧は中間板の材質と厚さによって決まる。
【００２１】
そして、上記の金属積層形ガスケットにおいて、前記第２ビードの内側傾斜部の傾斜をガスケット平面に対して垂直に形成すると、この垂直部分では著しく高いシール面圧を得ることができるので、二次シールにおいて、より高いピークを持つ面圧分布を発生することができる。
【００２２】
また、上記の金属積層形ガスケットにおいて、前記第２ビードを台形形状で形成すると、第２ビードの内側部分だけでなく、外側部分にピークを発生させることができる。なお、この内側の傾斜が外側の傾斜より大きいので、外側のピークは内側のピークよりも小さくなる。
【００２３】
上記のように、本発明は、従来技術の一次シール強化の構成から二次シール強化の構成への転換の一手法であり、シリンダ穴等のシール対象穴の周囲に応力集中を生じて一次シールを強化する代りに、二次シールを強化することにより、このシール対象穴の周囲の応力集中を分散させて、エンジンの変形を少なくし、且つ、ガス漏れを防止するようにする。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように本発明の金属積層形ガスケットによれば、シール穴を囲む折り返し片に収容された第１ビードで発生する一次シールと、この一次シールの周囲に、大きなピークを有する面圧分布を持つ二次シールを発生させることができる。
【００２５】
そして、一次シールで発生させる面圧の大きさ及び分布は、第１表面板の材質と第１ビードの形状によって決定でき、二次シールで第２フルビードにより発生させる面圧の大きさ及び分布は、主に第１金属板の材質と第２フルビードの形状、特に、内側の傾斜部の傾斜によって決定できる。
【００２６】
そのため、剛性が比較的小さく、シリンダボアの中心側がシリンダブロックと離れ、シリンダボアの外側に向かって小さくなる、傾斜変形が発生するシリンダヘッド等に対しても、十分に対応できる二次シール、即ち、シール穴側で比較的高い面圧から著しく高い面圧になる好適な面圧分布を有する二次シールを形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、図面を参照して本発明の金属積層形ガスケットの実施の形態について説明する。なお、図１〜図９は、模式的な説明図であり、メタルガスケットの板厚やビードやシール溝の寸法及び縦横比を実際のものとは異ならせて、シール部分を誇張して示すことにより、より理解し易いようにしている。
【００２８】
図１及び図２に示す、本発明に係る実施の形態の金属積層形ガスケット１，１Ａは、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロック（シリンダボディ）との間に挟持されるメタルガスケットであって、シリンダボアの高温・高圧の燃焼ガス、及び、冷却水通路や冷却オイル通路等の冷却水やオイル等の液体をシールするものである。
【００２９】
この本発明の第１及び第２の実施の形態の金属積層形ガスケット１（１Ａ）は三枚の構成板、即ち、第１表面板１０（１０Ａ）と第２表面板２０と中間板３０で構成される。この第１表面板１０（１０Ａ）と第２表面板２０は、軟鋼板やステンレス焼鈍材等で形成され、中間板３０はバネ鋼板（スプリング鋼板）で形成される。
【００３０】
図１の第１の実施の形態の金属積層形ガスケット１においては、第１表面板１０は、シール穴２を囲む第１ビード（フルビード）１１と、この第１ビード１１の外周側に設けられる、円弧状の第２フルビード１２を有して形成される。また、中間板３０は、第１ビード１１の外側で、第２フルビード１２の下側に配置される。
【００３１】
そして、中間板３０と第１表面板１０とが積層される第２表面板２０を、シール穴２の周囲で折り返して、折り返し片２１が第１ビード１１を覆うと共に、折り返し片２１の外周縁２１ａと第２フルビード１２の内側傾斜部１２ａとが近接するように形成する。
【００３２】
本発明においては、この第２フルビード１２の内側傾斜部１２ａの傾斜を外側傾斜部１２ｂの傾斜よりも大きく形成する。この構成により、内側傾斜部１２ａで発生する面圧を著しく大きくできる。
【００３３】
この時に、図３に示すように、第２フルビード１２の高さＨ２は、折り返し片２１の表面高さＨ１より僅かに大きな値ΔＨ、例えば、０．２〜０．５ｍｍ程度高くなるように形成する。この構成により、ガスケット１を締め付けた際に、第２フルビード１２が圧縮されてこの部分に、図３の矢印Ｐ２で示す高い面圧を発生させることができる。
【００３４】
以上の構成の金属積層形ガスケット１によれば、第１表面板１０の第１ビード１１により、一次シールを形成でき、第２フルビード１２により大きな面圧を発生させることができ、好適な二次シールを形成できる。
【００３５】
そして、この一次シールで発生させる面圧の大きさ及び分布Ｐ１は、第１表面板１０の材質と第１ビード１１の形状（板厚、ビードの種類、幅、高さ等）によって設定できる。      
【００３６】
また、二次シールにおいては、第２フルビード１２で発生する面圧Ｐ２は第１表面板１０の材質と第２フルビード１２の形状（板厚、ビード高さ、傾斜部の傾斜、特に内側傾斜部の傾斜等）によって、それぞれ決定できる。
【００３７】
従って、最近の剛性が比較的小さくなってきたシリンダヘッドのように、シリンダボアの中心側がシリンダブロックと離れ、この変形がシリンダボアの外側に向かって小さくなる変形、つまり、傾斜を生じる変形が発生する場合に対しても、十分に対応できるシール、即ち、図３に示すようなシール穴側で、内側から比較的高い面圧の一次シールと、著しく高い面圧と、その後はなだらかに減少する二次シールとを有した好適な面圧分布を有するシールを形成できる。
【００３８】
その上、第１ビード１１を第２金属板２０の折返し片２１で保護できるので、耐久性に優れ、しかも、好適なシール面圧分布を長く維持できるガスケットとなる。
【００３９】
そして、図２に示す第２の実施の形態の金属積層形ガスケット１Ａにおいては、更に、第２フルビード１２Ａの内側傾斜部１２Ａａの傾斜をガスケット１Ａの平面、即ち、第１表面板１０Ａ及び第２表面板２０に対して垂直に形成する。
【００４０】
この構成により、この垂直部分では著しく高いシール面圧を得ることができるので、二次シールにおいて、第１の実施の形態の金属積層形ガスケット１よりも高いピークを持つ面圧分布を発生することができる。
【００４１】
そして、図５にその他の実施の形態の金属積層形ガスケット１Ｂ〜１Ｆを示す。
【００４２】
図５（ａ）の第３の実施の形態の金属積層形ガスケット１Ｂにおいては、第１ビード１１Ｂをハーフビードで形成し、図５（ｂ）及び図５（ｃ）の第４及び第５の実施の形態の金属積層形ガスケット１Ｃ，１Ｄにおいては、第２フルビード１２Ｃ，１２Ｄを台形で形成している。図５（ｂ）の第２フルビード１２Ｃの内側傾斜部１２Ｃａの傾斜は９０°より小さく、外側傾斜部１２Ｃｂの傾斜は、この内側傾斜部１２Ｃａの傾斜よりは小さく形成されている。また、図５（ｃ）の第２フルビード１２Ｄの内側傾斜部１２Ｄａの傾斜は垂直（９０°）に形成され、外側傾斜部１２Ｄｂの傾斜は９０°より小さく形成されている。更に、図５（ｄ）及び図５（ｅ）では、第１ビードをハーフビード１１Ｂで形成し、第２ビードを台形形状のフルビード１２Ｃ，１２Ｄで形成した例が示されている。
【００４３】
この台形形状の第２フルビード１２Ｃ，１２Ｄの構成によれば、図６及び図７に示すように、二次シールにおいて、内側傾斜部１２ＣａのピークＰ２ａみならず、外側傾斜部ＣｂにおいてもピークＰ２ｂを有する面圧分布を発生できるので、より幅広い領域において面圧分布を得ることができ、シール効果を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の金属積層形ガスケットを示す断面を有する部分斜視図である。
【図２】本発明に係る第２の実施の形態の金属積層形ガスケットを示す断面を有する部分斜視図である。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態の金属積層形ガスケットのシール面圧分布を模式的に示す図である。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態の金属積層形ガスケットのシール面圧分布を模式的に示す図である。
【図５】本発明に係る他の実施の形態の金属積層形ガスケットを示す断面図であり、（ａ）は第１ビードがハーフビードの例で、（ｂ）は第２ビードが台形形状のフルビードの例で、（ｃ）は第２ビードが台形形状のフルビードで、内側傾斜部が垂直の例で、（ｄ）はハーフビードの第１ビードと台形形状のフルビードの第２ビードの組み合わせの例で、（ｅ）はハーフビードの第１ビードと台形形状のフルビードの第２ビードの組み合わせの例で、ハーフビードの第１ビードと＜内側傾斜部が垂直の台形形状のフルビードの第２ビードの組み合わせの例である。
【図６】本発明に係る第３の実施の形態の金属積層形ガスケットのシール面圧分布を模式的に示す図である。
【図７】本発明に係る第４の実施の形態の金属積層形ガスケットのシール面圧分布を模式的に示す図である。
【図８】改良前の金属積層形ガスケットのシール面圧分布を模式的に示す図である。
【図９】改良前の他の金属積層形ガスケットのシール面圧分布を模式的に示す図である。
【図１０】シリンダヘッドの変形量を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１，１Ａ      金属積層形ガスケット
２      シール穴
１０、１０Ａ      第１表面板
１１      第１ビード
１２      第２フルビード
１２ａ    内側傾斜部
１２ｂ    外側傾斜部
２０      第２表面板
２１      折り返し片
３０      中間板
【図１】
2005180596.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005180596.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005180596.tif 000009
【図８】
2005180596.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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