(57)【要約】【課題】  金属積層形ガスケットにおいて、主に小型のエンジン用として、積層枚数の少ないガスケットで、シール部の圧縮性を向上させ、エンジン側の低剛性化による変形の増大に対処することができるガスケットを提供する。【解決手段】  金属基板１０と面圧調整板２０を有する金属積層形折り返しタイプのガスケット１において、前記金属基板１０のシール対象穴２の周囲に折り返し部１１を設け、該折り返し部１１に第１ビード１１ｂを設けると共に、該折り返し部１１に対向する前記金属基板１０の部分１２に前記ビード１１ｂに対向させて第２ビード１２ｂを設け、更に、前記第１ビード１１ｂと前記第２ビード１２ｂを互いに外側が凸になるように形成すると共に、前記折り返し部１１に重ならないように前記面圧調整板２０を設けて構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板と面圧調整板を有する金属積層形折り返しタイプのガスケットにおいて、前記金属基板のシール対象穴の周囲に折り返し部を設け、該折り返し部に第１ビードを設けると共に、該折り返し部に対向する前記金属基板の部分に前記ビードに対向させて第２ビードを設け、更に、前記第１ビードと前記第２ビードを互いに外側が凸になるように形成すると共に、前記折り返し部に重ならないように前記面圧調整板を設けたことを特徴とするガスケット。
【請求項２】
前記第１ビードと前記第２ビードの幅、高さ、板厚、硬度、材質の少なくとも一つを異ならせて形成したことを特徴とする請求項１記載のガスケット。
【請求項３】
金属基板と面圧調整板を有する金属積層形折り返しタイプのガスケットにおいて、前記金属基板のシール対象穴の周囲に折り返し部を設け、該折り返し部を円弧状の膨らみを持たせて形成すると共に、該折り返し板に対向する前記金属基板の部分も円弧状の膨らみを持たせて形成し、更に、前記円弧状の膨らみを互いに外側が凸になるように形成すると共に、前記折り返し部に重ならないように前記面圧調整板を設けたことを特徴とするガスケット。
【請求項４】
前記対向する円弧状の膨らみ同士の幅、高さ、板厚、硬度、材質の少なくとも一つを異ならせて形成したことを特徴とする請求項３記載のガスケット。
【請求項５】
前記金属基板と前記折り返し部との間に中板を挟んだことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスケット。
【請求項６】
前記折り返し部の先端部を前記金属基板に溶接したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスケット。
【請求項７】
前記第１ビードの両端部を前記金属基板に溶接したことを特徴とする請求項１又は２に記載のガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロック等の二つの部材の間に挟持してシールを行うシリンダヘッドガスケット等のガスケットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の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）の接合面をシールする場合に、金属製のシリンダヘッドガスケットを間に挟持して燃焼ガスや冷却水や潤滑オイル等をシールしている。
【０００３】
このシリンダヘッドガスケットは、エンジンの軽量化および製造コストの低減等の要請から、多数の金属基板を積層した積層タイプから、一枚や二枚の金属基板で形成する単純な構造のシリンダヘッドガスケットに移行して来ており、構成板が一枚や二枚となるため、また、エンジンの軽量化の面から使用可能な材料も制限されてきているため、シール手段の種類、個数も制限され、比較的単純化したシール手段を使用せざるを得なくなってきている。
【０００４】
その一方で、エンジン構成部品の軽量化のためのアルミ合金材の採用が増加しており、エンジン各部の剛性は低下する傾向にある。従って、ガスケットを取り付けている関係部分もその例外ではない。ガスケット取り付け部の剛性が低下するとガスケットに発生しているシール面圧の不均一化が更に増大し、その原因によりシール面圧の低い部分でシール性の維持が出来なくなり、漏れが生じるケースが多くなって来ている。
【０００５】
その対応として、ガスケット取り付け面の変形をカバーする目的で圧縮性の大きなガスケット構造が必要になる。
【０００６】
そして、この圧縮性の大きなガスケットを金属積層形ガスケットで考える場合に、通常よりビード等の圧縮機能部を大きく設定する方法や、ビード等の圧縮機能部を同位置で対向させ、二重に重ね合わせる方法があるが、前者はビード等がへたり易くなったり、他の機能への影響上あまり採用されていない。また、後者は大型ディーゼルエンジンの湿式ライナー突出量の吸収の目的で採用されている例は多いが、部品点数が増えるので、コストが高くなるのが通例である。
【０００７】
また、この後者の構造には技術的な問題もあり、通常は、図１１に示すように、上部ビード等構成板５０と下部ビード等構成板６０に別々の板で使われているので、ガスケット締付時（圧縮時）においてビード５１，６１等がつぶれる時に、構成板５０，６０が水平方向（矢印方向）にすべる現象が生じ、特にビード５１，６１等の下部Ｌｂが短いシリンダ穴２方向に大きくずれる傾向が見られる。このずれが大きい場合には面圧低下の原因となりシール性が悪くなる可能性が高い。
【０００８】
また、一方で、幅広く均一で高い面圧を発生するために、図１２に示すように、シール部を形成する金属板２０を、シールする穴Ｈｃの周囲で内側に空間２６を空けて湾曲状に折り返してフランジ部（折り返し部）１２を形成し、該フランジ部１２と穴Ｈｃの周囲の金属板２０とを重ね合わせ、該重ね合わせ部分の外周部付近の金属板２０か折り返し部１２のいずれかを立ち上げてエンボス部２４を形成し、該エンボス部２４の金属板と前記フランジ部１２の金属板とをほぼ平行に配置したリング状のシール部１６を形成した幅広シール部付金属ガスケット９が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
しかしながら、シールする穴Ｈｃがシリンダ穴である場合には、空間（中空部）２６を内包した折り返し曲部１４が燃焼ガスに接触する上に、繰り返し荷重を受けて繰り返し変形するために、亀裂が発生し易くなるという問題がある。この亀裂や割れが折り返し曲部に発生すると、シリンダ内の燃焼ガスが、この折り返し曲部の亀裂や割れから侵入し、フランジ部の端部等から漏出し、水穴やオイル穴等等に侵入し冷却水や潤滑油の循環に支障を来すようになる。
【００１０】
また、片締まりによりガスケットの表裏に関して面圧が不均一になり、このガスケットを挟持している一方の部材の表面に局所的に大きな荷重が加わり、この部材表面に歪みや傷が発生し、エンジン部材の表面が傷つくと、その部分のシール性能が劣化するという問題がある。この問題は、エンジン部材のアルミ合金化に伴って、シリンダヘッドやシリンダブロック等のガスケット当接面が、傷つき易くなっていることから重要な問題となってきている。
【特許文献１】実公平６−２４６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、金属積層形ガスケットにおいて、主に小型のエンジン用として、積層枚数の少ないガスケットで、シール部の圧縮性を向上させ、エンジン側の低剛性化による変形の増大に対処することができる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】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係るガスケットは、金属基板と面圧調整板を有する金属積層形折り返しタイプのガスケットにおいて、前記金属基板のシール対象穴の周囲に折り返し部を設け、該折り返し部に第１ビードを設けると共に、該折り返し部に対向する前記金属基板の部分に前記ビードに対向させて第２ビードを設け、更に、前記第１ビードと前記第２ビードを互いに外側が凸になるように形成すると共に、前記折り返し部に重ならないように前記面圧調整板を設けて構成される。この構成により、シール部の圧縮性を向上させることができ、また、ビードがつぶれる時の金属基板のすべり現象を防止できるのでシール面圧の低下を防止できる。
【００１３】
また、上記のガスケットにおいて、前記第１ビードと前記第２ビードの幅、高さ、板厚、硬度、材質の少なくとも一つを異ならせて形成すると、両面におけるシール面圧をそれぞれの面に適した面圧にすることができる。更に、上記のガスケットにおいて、前記金属基板と前記折り返し部との間に中板を挟んで構成すると、シール対象穴周りに厚みを持ったシールラインを形成でき、高いシール面圧を得ることができる。なお、第１ビードと第２ビードの板厚、硬度、材質等を変更する場合には、第１ビードを設ける折り返し部を予め、局部的に切削各項やプレス加工をしたり、局部的に熱処理する。
【００１４】
また、上記のガスケットにおいて、また、前記折り返し部の先端部を前記金属基板に溶接して構成すると、ビードがつぶれる時の折り返し部のすべり現象を防止できるのでシール面圧の低下を防止できる。また、前記第１ビードの両端部を前記金属基板に溶接すると、ビード相互間のずれを防止できるので、両面における面圧比の大きな変化を回避できる。
【００１５】
あるいは、金属基板と面圧調整板を有する金属積層形折り返しタイプのガスケットにおいて、前記金属基板のシール対象穴の周囲に折り返し部を設け、該折り返し部を円弧状の膨らみを持たせて形成すると共に、該折り返し板に対向する前記金属基板の部分も円弧状の膨らみを持たせて形成し、更に、前記円弧状の膨らみを互いに外側が凸になるように形成すると共に、前記折り返し部に重ならないように前記面圧調整板を設けて構成される。この構成により、シール部の圧縮性を向上させることができる。
【００１６】
また、上記のガスケットにおいて、前記対向する円弧状の膨らみ同士の幅、高さ、板厚、硬度、材質の少なくとも一つを異ならせて形成すると、両面におけるシール面圧をそれぞれの面に適した面圧にすることができる。更に、上記のガスケットにおいて、前記金属基板と前記折り返し部との間に中板を挟んで構成すると、シール対象穴周りに厚みを持ったシールラインを形成でき、高いシール面圧を得ることができる。
【００１７】
また、上記のガスケットにおいて、前記折り返し部の先端部を前記金属基板に溶接して構成すると、円弧状の膨らみがつぶれる時に両側の円弧状の膨らみが均等につぶれ、両面における面圧比の大きな変化を回避できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のガスケットによれば、一枚の板によってビード等を対向させて重ね合わせて圧縮機能を大幅に増大させるため、部品点数を増やすことが無く、コスト上有利となる。また、機能的にもシリンダ側が折り返し構造でつながっているので、ビード等の圧縮時に水平方向にずれにくい。
【００１９】
更に、折り返し端部、又は、ビード等を挟んだ両側部分を溶接することにより、この圧縮時における水平方向のずれを抑制できる。また、ビード又は円弧状の膨らみがつぶれる時に両側のビード又は円弧状の膨らみが均等につぶれるので、両面でシール面圧に大きな差が生じるのを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、図面を参照して本発明に係るガスケットの実施の形態について、シリンダヘッドガスケットを例にして説明する。
【００２１】
図１〜図１０に示すように、本発明に係る第１〜第３の実施の形態のガスケット１，１Ａ〜１Ｈ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シリンダヘッド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。
【００２２】
なお、図１〜図９（及び図１２）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塗料膜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。
【００２３】
図１０に示すように、第１〜第８の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１，１Ａ〜１Ｈはステンレス焼鈍材（アニール材）、ステンレス調質材（バネ鋼板）、軟鋼板等の二枚の金属基板１０と面圧調整板２０で構成される。これらの金属基板１０と面圧調整板２０は、シリンダブロック等のエンジン部材の形状に合わせて製造され、シリンダ穴（シール対象穴）２、冷却水やエンジンオイルの循環のための液体穴３、締結ボルト用のボルト穴４等が形成される。
【００２４】
そして、本発明の第１の実施の形態においては、図１に示すように、シリンダ穴（シール対象穴）２の周囲において金属基板１０を折り返した折り返し部（フランジ部）１１と、この折り返し部１１に重なりあうシール対象穴周辺部１２とを有して構成される。また、この折り返し部１１の外周側に、この折り返し部１１に重ならないように面圧調整板２０が配置される。
【００２５】
この折り返し部１１に第１フルビード（第１ビード）１１ｂを設けると共に、この折り返し部１１に対向する金属基板１０のシール対象穴周辺部１２に第１フルビード１１ｂに対向させて第２フルビード（第２ビード）１２ｂを設け、更に、第１フルビード１１ｂと第２フルビード１２ｂを互いに外側が凸になるように形成する。
【００２６】
より詳細には次のように構成される。
【００２７】
つまり、この折り返し部１１は、シリンダ穴２側の第１内側平坦部１１ａとこの第１内側平坦部１１ａの外周側の第１フルビード（第１ビード）１１ｂとこの第１フルビード１１ｂの外周側の第１外側平坦部１１ｃを有して構成される。
【００２８】
また、シール対象穴周辺部１２は、第１内側平坦部１１ａに重なり合う第２内側平坦部１２ａと、第１フルビード１１ｂと対向する第２フルビード（第２ビード）１２ｂと、前記第１外側平坦部１１ｃに重なり合う第２外側平坦部１２ｃを有して構成される。
【００２９】
そして、第１フルビード１１ｂと第２フルビード１２ｂとは互いに外側が凸となるように設けられる。この第１フルビード１１ｂと第２フルビード１２ｂは、通常は、ガスケット１の表裏両面に略同じシール面圧を発生させるために、同じ形状及び大きさに形成するが、シリンダヘッドやシリンダブロック等の材質や要求されるシール性能により、第１フルビード１１ｂと第２フルビード１２ｂの幅、高さ等、形状や大きさを変えて形成してもよい。
【００３０】
つまり、金属基板１０に、第１フルビード１１ｂと第２フルビード１２ｂを形成し、第１フルビード１２ｂを有する折り返し部１２を折り曲げる。その後、シリンダ穴２側の端部を潰して平坦化し、第１内側平坦部１１ａと第２内側平坦部１２ａを形成すると共に、この平坦部１１ａの外側の第１フルビード１２ｂの形状を整えて、その外側に第１外側平坦部１１ｃと第２外側平坦部１２ｃを形成する。なお、この第１フルビード１１ｂは（図１の上側）が凸になるようにまた、第２フルビード１２ｂは（図１の下側）が凸になるように設ける。
【００３１】
この構成によれば、折り返し曲部１３の外周側の上下に、第１及び第２フルビード１１ｂ，１２ｂが互いに外側を凸として対向して設けられているので、シリンダ穴２の周囲に大きな圧縮性とクッション性が生じる。
【００３２】
この大きな圧縮性とクッション性により、ガスケット１を挟持するエンジン部材の変形に対応できると共に、エンジン部材の当接面に加わる荷重を緩和して、これらの表面に歪みや傷を与えないようにすることができる。
【００３３】
また、第１及び第２内側平坦部１１ａ，１２ａを設けているので、この折り返し部１３は、空間を内包しておらず、エンジンの運転による繰り返し荷重に基づいて発生する応力変動が著しく小さくなるので、この応力変動による亀裂の発生と割れが防止される。
【００３４】
特に、第１及び第２フルビード１１ｂ，１２ｂの配置が、ガスケット面に対して上下対称に配置されているので、ガスケット１の表裏両面に略同じ面圧を発生させることができ、片締まりによる面圧の不均一を防止できる。
【００３５】
また、本発明の第２の実施の形態においては、図２に示すように、第１外側平坦部１１ｃを第２外側平坦部１２ｃにレーザー溶接等Ｗにより接合する。これにより、また、万一折り返し曲部１３に亀裂や割れが発生した場合でも、折り返し部１１と金属基板１０のシール対象穴周辺部１２を密着及び気密にする溶接部分Ｗがあるため、この折り返し部１１と金属基板１０の層間からの燃焼ガスが漏出するのを防止できる。
【００３６】
なお、第１外側平坦部１１ｃを第２外側平坦部１２ｃに溶接する代りに、図３に示すように、折り返し部１１の端部を溶接等Ｗにより接合しても、同様の効果を得ることができる。
【００３７】
更に、本発明の第３の実施の形態においては、図４に示すように、第１内側平坦部１１ａを第２内側平坦部１２ａにレーザー溶接等Ｗにより接合すると共に、第１外側平坦部１１ｃを第２外側平坦部１２ｃにレーザー溶接等Ｗにより接合する。これにより、第１及び第２フルビード１１ｂ，１２ｂの左右の動きを拘束できるので、ガスケット締付時（圧縮時）において第１及び第２フルビード１１ｂ，１２ｂがつぶれる際に、上下のビードがずれるのを防止できる。従って、シール面圧の低下を防止でき、このビード部で発生するシール面圧を大きくすることができる。また、ビード１１ｂ，１２ｂの相互間のずれを防止できるので、両面における面圧比の大きな変化を回避できる。
【００３８】
また、この拘束により、第１フルビード１１ｂで発生するシール面圧と第２フルビード１２ｂで発生するシール面圧とを強く関係付けて、これらの相関を大きくでき、第１及び第２フルビード１１ｂ，１２ｂの形状や大きさを同じにして形成した場合にはガスケット１の両面で発生するシール面圧を略同じにすることができる。
【００３９】
また、本発明の第４の実施の形態においては、図５に示すように、第１内側平坦部１１ａを第２内側平坦部１２ａに、レーザー溶接等Ｗにより接合する。これにより、また、万一折り返し曲部１３に亀裂や割れが発生した場合でも、折り返し部１１と金属基板１０のシール対象穴周辺部１２を密着及び気密にする溶接部分Ｗがあるため、このフランジ部１１と金属基板１０の層間からの燃焼ガスが漏出するのを防止できる。
【００４０】
なお、これらの溶接Ｗによる接合はシリンダ穴２周りに全周に渡ってパルス溶接等で行われ、不連続の場合も連続の場合も含むが、不連続的に溶接するとビードを拘束する効果があるが、この場合には折り返し曲部１３に亀裂や割れの発生時にガス漏れ防止効果を発揮できない。そのため、シリンダ穴２周りに全周に渡って連続的に溶接してこの溶接部で漏れ防止ラインを形成できるようにすることが好ましい。
【００４１】
そして、本発明の第５の実施の形態においては、図６に示すように、折り返し部１１と金属基板１０との間に中板３０を配置する。これにより、シール対象穴周りに厚みを持ったシールラインを形成でき、高いシール面圧を得ることができる。
【００４２】
次に、折り返し部１１を円弧状の膨らみを持たせて形成した場合の第６〜第８の実施の形態のガスケットについて説明する。
【００４３】
この本発明の第６の実施の形態においては、折り返し部１１に第１フルビード１１ｂを設ける代りに、図７に示すように、金属基板１０の折り返し部１１を円弧状の膨らみ１１Ｂを持たせて形成すると共に、この折り返し部１１に対向する金属基板１０の部分も円弧状の膨らみ１０Ｂを持たせて形成する。そして、この円弧状の膨らみ１０Ｂ，１１Ｂを互いに外側が凸になるように形成する。なお、この折り返し部１１に重ならないように面圧調整板２０を設ける。
【００４４】
この構成によれば、折り返し曲部１３の外周側の上下に、円弧状の膨らみ１０Ｂ，１１Ｂが互いに外側を凸として対向して設けられているので、シリンダ穴２の周囲に大きな圧縮性とクッション性が生じる。
【００４５】
この大きな圧縮性とクッション性により、ガスケット１Ｆを挟持するエンジン部材の変形に対応できると共に、エンジン部材の当接面に加わる荷重を緩和して、これらの表面に歪みや傷を与えないようにすることができる。
【００４６】
また、円弧状の膨らみ１０Ｂ，１１Ｂの配置が、ガスケット面に対して上下対称に配置されているので、ガスケット１Ｆの表裏両面に略同じ面圧を発生させることができ、片締まりによる面圧の不均一を防止できる。
【００４７】
更に、円弧状の膨らみ１０Ｂ，１１Ｂの形状や大きさを同じにして形成した場合にはガスケット１Ｆの両面で発生するシール面圧を略同じにすることができる。
【００４８】
そして、本発明の第７の実施の形態においては、第６の実施の形態に加えて、図８に示すように、折り返し部１１の先端部を金属基板１０に溶接する。これにより、円弧状の膨らみ１１Ｂの左右の動きを拘束できるので、ガスケット締付時（圧縮時）において円弧状の膨らみ１０Ｂ，１１Ｂがつぶれる際に、上下の円弧状の膨らみ１０Ｂ，１１Ｂが互いにずれるのを防止できる。従って、シール面圧の低下を防止でき、円弧状の膨らみ１０Ｂ，１１Ｂで発生するシール面圧を大きくすることができる。また、円弧状の膨らみ１０Ｂ，１１Ｂの相互間のずれを防止できるので、両面における面圧比の大きな変化を回避できる。
【００４９】
また、本発明の第８の実施の形態においては、第６の実施の形態に加えて、図９に示すように、折り返し部１１と金属基板１０との間に中板３０を配置する。これにより、シール対象穴周りに厚みを持ったシールラインを形成でき、高いシール面圧を得ることができる。
【００５０】
そして、本発明は、上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、また、シリンダヘッドガスケットに限定されず、吸気マニホールドや排気マニホールド等の他の用途のガスケットにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態のメタルガスケットを示す断面を含む部分斜視図である。
【図２】本発明に係る第２の実施の形態のメタルガスケットを示す断面を含む部分斜視図である。
【図３】第２の実施の形態のメタルガスケットの他の実施例を示す断面を含む部分斜視図である。
【図４】本発明に係る第３の実施の形態のメタルガスケットを示す断面を含む部分斜視図である。
【図５】本発明に係る第４の実施の形態のメタルガスケットを示す断面を含む部分斜視図である。
【図６】本発明に係る第５の実施の形態のメタルガスケットを示す断面を含む部分斜視図である。
【図７】本発明に係る第６の実施の形態のメタルガスケットを示す断面を含む部分斜視図である。
【図８】本発明に係る第７の実施の形態のメタルガスケットを示す断面を含む部分斜視図である。
【図９】本発明に係る第８の実施の形態のメタルガスケットを示す断面を含む部分斜視図である。
【図１０】シリンダヘッドガスケットの平面図である。
【図１１】従来技術のガスケットにおける金属基板のずれのメカニズムを説明するための部分断面図である。
【図１２】従来技術のガスケットの一例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１，１Ａ〜１Ｈ    ガスケット（シリンダヘッドガスケット）
２    シリンダ穴
３    液体穴
１０    金属基板
１０Ｂ  円弧状の膨らみ
１１    折り返し部
１１ａ  第１ビードの内周部
１１ｂ  第１フルビード（第１ビード）
１１ｃ  第１ビードの外周部
１１Ｂ  円弧状の膨らみ
１２    シール対象穴周辺部
１２ａ  平坦部
１２ｂ  第２フルビード（第２ビード）
１２ｃ  ビード外周部
１３    折り返し曲部
２０    面圧調整板
３０    中板
【図１】
2005140209.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005140209.tif 000007
【図６】
2005140209.tif 000008
【図７】
2005140209.tif 000009
【図８】
2005140209.tif 000010
【図９】
2005140209.tif 000011
【図１０】
2005140209.tif 000012
【図１１】
2005140209.tif 000013
【図１２】
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