JP3064466B2

JP3064466B2 - 金属ガスケットの製造方法

Info

Publication number: JP3064466B2
Application number: JP3086133A
Authority: JP
Inventors: 義幸萩原; 健一山口; 修神野; 省三岩崎
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1991-03-25
Filing date: 1991-03-25
Publication date: 2000-07-12
Anticipated expiration: 2015-07-12
Also published as: JPH04296256A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属製の基板に孔を穿
設し該孔回りに金属環を溶接する金属ガスケットの製造
方法に関し、特に内燃機関のシリンダヘッドガスケッ
ト、エキゾーストマニホールドガスケット等として好適
な金属ガスケットの製造方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】圧力流体に対し接合面からの漏洩を防止
するため接合部材間にガスケットが介装されることはよ
く知られている。例えば、内燃機関のシリンダヘッドと
シリンダブロックとの間に介装されるシリンダヘッドガ
スケットにおいては、燃焼ガスは高温、高圧というだけ
でなく温度及び圧力の変化が大きいためシールが困難で
ある。このため、種々のガスケットが提案されている
が、近時は金属製の板材から成る金属ガスケットが注目
されている。例えば、金属製の基板に燃焼ガス等の圧力
流体が通過する複数の孔を穿設し、各々の孔の周囲の基
板にビードを形成して接合部材に対し高い面圧を確保し
得るようにしたものが知られている。

【０００３】上記金属ガスケットに関し、例えば実開昭
５９−１８８９５５号公報には、ビードが締付力によっ
て塑性変形しシール性が低下することを回避すべく、ビ
ードの凸設高さより薄い板から成る面圧調整板をビード
以外の部分に設けたものが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記面圧調整板として
は、ビードが圧縮変形してシール部材として機能し得る
ように調整すると共に、自らシール部材として機能し得
るようにシール性を有する材質とすることが望ましく、
組付性、厚さの管理、コスト等を考慮すると、基板の孔
の周縁部に金属環を接合するように構成することが望ま
しい。

【０００５】そして、上記金属環を金属製の基板に接合
する手段としては溶接が最適である。しかし、内燃機関
用金属ガスケットのように複数の流体孔が連続して形成
されるものにあっては、隣接する流体孔相互間の間隙が
狭いので、金属環の幅を狭くせざるを得ない。このた
め、金属環に対し溶接用の治具の押え代を十分とれず、
溶接作業が困難となる。

【０００６】そこで、本発明は金属ガスケットの製造方
法において、金属製の基板に金属環を接合するに際し、
溶接作業を容易にし、良好な生産性を確保することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、圧力流体が通過する流体孔を形成する金
属製の基板に、前記流体孔より小径の連通孔を穿設し、
前記流体孔より小径の内径を有する金属環を前記連通孔
の周縁部に配置して前記金属環及び前記基板を前記連通
孔の内周側で挟持し、前記金属環を前記基板に溶接した
後、前記基板の前記連通孔の内周側の端部及び前記金属
環の内周側の端部を共に切除して前記流体孔を形成する
こととしたものである。

【０００８】また、本発明は、金属製の基板に圧力流体
が通過する流体孔を穿設し、該流体孔より小径の内径を
有する金属環を前記流体孔の周縁部に配置して前記基板
に押接し、前記金属環を前記基板に溶接した後、前記金
属環の内周側の端部を切除して所定の径に形成するよう
にしてもよい。

【０００９】更に、本発明は、金属製の基板の所定位置
に略円形の金属製の副板を配置して前記所定位置に保持
し、前記副板の外周に沿って前記副板を前記基板に溶接
した後、前記副板と同心で前記副板の径より小径の略円
形の連通孔を前記副板及び前記基板に穿設し、圧力流体
が通過する流体孔を形成するようにしてもよい。

【００１０】

【作用】本発明の金属ガスケットの製造方法において
は、先ず、圧力流体が通過する流体孔を形成する金属製
の基板に対し、流体孔より小径の連通孔が穿設される。
次に、この基板の連通孔の周縁部に、流体孔より小径の
内径を有する金属環が配置され、金属環と基板が連通孔
の内周側で所定の治具によって挟持される。そして、こ
の状態で金属環が基板に溶接される。即ち、金属環は基
板と一体的に保持された状態で溶接される。最後に、基
板の連通孔の内周側の端部及び金属環の内周側の端部が
共に切除され、流体孔が形成される。

【００１１】また、請求項２に記載の金属ガスケットの
製造方法においては、先ず、金属製の基板に対し、圧力
流体が通過する流体孔が穿設される。次に、この基板の
流体孔の周縁部に、流体孔より小径の内径を有する金属
環が配置され、所定の治具によって基板に押接される。
そして、金属環が基板に溶接された後、金属環の内周側
の端部が切除され所定の径に形成される。即ち、金属環
の内径は流体孔と同径もしくは小径に形成される。

【００１２】更に、請求項３に記載の金属ガスケットの
製造方法においては、先ず、金属製の基板の所定位置、
即ち流体孔を形成すべき位置に略円形の金属製の副板が
配置され、所定の治具によってその位置に保持される。
この状態で、副板の外周に沿って副板が基板に溶接され
る。次に、副板と同心で、副板の径より小径の略円形の
連通孔が副板及び基板に穿設される。これにより、連通
孔の周縁部の基板に、副板の径と連通孔の径の差の幅を
有する金属環が接合された形態となる。而して、基板が
被接合部材間に配設されると、この連通孔は圧力流体が
通過する流体孔となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の金属ガスケットの製造方法の
実施例を図面を参照して説明する。本発明の対象とする
金属ガスケットとしては、例えば多気筒内燃機関のシリ
ンダヘッドとシリンダブロックとの間に介装されるシリ
ンダヘッドガスケットが好適であり、流体孔として気筒
数に対応した数の燃焼室孔等を有する。

【００１４】先ず、本発明の一実施例を図１乃至図４を
参照して説明する。弾性金属板、例えばステンレス鋼板
がプレス加工され、図１及び図３に示すように、基板１
に連通孔２ａ、ボルト孔２ｂ、冷却水孔（図示せず）及
び潤滑油孔（図示せず）等が穿設されると共に、ビード
３が形成される。連通孔２ａは、内燃機関（図示せず）
の気筒数に応じた数（例えば四個）形成されるもので、
後に基板１に形成され内燃機関の燃焼室（図示せず）を
囲繞する燃焼室孔２の径Ｄより小径の径ｄに設定されて
いる。尚、基板１の連通孔２ａの周縁部にはビード３に
至るまで平面の開口端部１ａが形成されている。

【００１５】次に、ビード３の凸部側の開口端部１ａ上
に金属環、即ち環状の金属板の所謂シムリング４が配置
される。このシムリング４は、ビード３の凸部の高さよ
り薄い例えばステンレス鋼板が別途プレス加工により環
状に打ち抜かれたもので、その内径は上記の燃焼室孔の
径Ｄより小径で連通孔２ａと略同径に形成されている。

【００１６】そして、例えばレーザ溶接機により、シム
リング４がその全周に亘り基板１に溶接される。図４は
シムリング４を基板１に溶接する溶接工程を説明するた
めの図で、テーブル１１、押え台１２、及び本実施例で
用いるレーザ溶接機のフォーカスヘッド１３を示してい
る。テーブル１１には連通孔２ａ及びシムリング４の内
径に対応する開口１１ａが形成されている。押え台１２
はテーブル１１の開口１１ａに嵌合するように形成さ
れ、その上端部に径方向に突出する押え部１２ａが形成
されている。

【００１７】溶接工程を順に説明すると、先ず連通孔２
ａ等が形成された基板１をビード３の凸部を上側にして
テーブル１１に載置し、基板１の開口端部１ａにシムリ
ング４をその内径が連通孔２ａと同心となるように配置
する。次に、押え台１２の下部をテーブル１１の開口１
１ａ内に嵌合し、押え部１２ａをシムリング４の内周側
の端部に当接させ、シムリング４をテーブル１１と押え
台１２との間に挟持し、ボルト（図示せず）等によって
両者を固定する。

【００１８】そして、フォーカスヘッド１３に対しテー
ブル１１をシムリング４の周上に沿って移動させながら
シムリング４にレーザ光線を照射し、シムリング４をそ
の全周に亘り基板１の開口端部１ａに溶接する。もちろ
ん、テーブル１１に対してフォーカスヘッド１３を移動
させることとしてもよく、要は被溶接物たる基板１及び
シムリング４とフォーカスヘッド１３とを相対的に移動
させればよい。また、レーザ光線はシムリング４に対し
連続的に照射することなく、断続的に照射することとし
てもよい。而して、図２に示すように溶接部５が形成さ
れ、シムリング４は基板１に強固に接合される。

【００１９】この後、基板１はプレス加工、レーザ加工
等により図１に一点鎖線で示す位置で切断され、開口端
部１ａの連通孔２ａの内周側端部及びシムリング４の内
周側端部が切除される。而して、基板１及びシムリング
４の内周側に図２及び図３に示すように燃焼室孔２が形
成される。即ち、基板１の開口端は図３に二点鎖線で示
した連通孔２ａから燃焼室孔２となる。

【００２０】以上のように、シムリング４及び基板１に
は溶接用治具の押え台１２に対する押え代が十分確保さ
れ、容易に溶接作業が行なわれる。そして、押え代とし
て利用された開口端部１ａの連通孔２ａの内周側端部及
びシムリング４の内周側端部は後に切除されるため、所
期の細巾のシムリング４が形成される。

【００２１】図５及び図６は本発明の金属ガスケットの
製造方法の他の実施例に係るもので、基板１には、図１
の実施例と異なり溶接工程に移る前に燃焼室孔２が穿設
されている。そして、テーブル１１の開口１１ａは燃焼
室孔２に略合致する径に形成されている。尚、シムリン
グ４は図１に示した実施例と同様であり、燃焼室孔２の
径Ｄより小径の内径ｄに形成されている。

【００２２】本実施例における基板１に対するシムリン
グ４の溶接工程を説明すると、先ずテーブル１１に基板
１をビード３の凸部が上方となるように配置する。次
に、押え台１２の押え部１２ａ下面と保持具１４の上面
との間にシムリング４の内周側端部を挟持し、その状態
で押え台１２及び保持具１４をテーブル１１の開口１１
ａ内に収容し、基板１に対しシムリング４を押接する。
即ち、シムリング４を基板１に圧接した状態で保持し、
図１乃至図４に記載の実施例と同様に溶接を行なう。

【００２３】そして、プレス加工、レーザ加工等により
シムリング４の内周側端部を所定の径Ｄ₁で切除する。
これにより、図６に示すように、シムリング４の内周側
端部が、燃焼室孔２の径Ｄと上記の径Ｄ₁との差分、基
板１から突出した形状となる。尚、シムリング４の切除
部の径Ｄ₁は径Ｄと同一径に設定してもよく、この場合
には図２に示す実施例と同様となる。

【００２４】以上のように、本実施例は、基板１にシム
リング４を溶接後シムリング４の内周側端部のみを切除
するものであるので、図１乃至図４の実施例に比し小さ
な切断力で済む。もっとも、本実施例においても図１の
実施例同様基板１に連通孔２ａを穿設しておき、基板１
にシムリング４を溶接後両者を切除して燃焼室孔２を形
成するようにしてもよい。

【００２５】また、上述の何れの実施例においても、シ
ムリング４の溶接後切除される内周側の端部に、位置決
め用の小孔（例えば図３中、６で示す）を穿設しておく
ことができる。特に、基板１に形成される燃焼室孔２が
真円でなく、従って真円でないシムリング４を基板１に
接合する場合には、上記小孔６を基準にシムリング４の
位置決めをして溶接することとすれば、シムリング４を
確実に基板１の所定位置に接合することができる。しか
も、位置決め用小孔６が穿設された部分は溶接後切除さ
れるので、金属ガスケットとしての機能が損なわれるこ
とはない

【００２６】図７は本発明の金属ガスケットの製造方法
の更に他の実施例に係るもので、ビード３が形成された
後、燃焼室孔２が穿設される前の状態の基板１に対し、
燃焼室孔２を形成すべき所定位置に円形の金属製の副板
４０が配置される。この副板４０の径Ｄ₀は前述の実施
例のシムリング４の外径と同径に設定されている。この
ときの位置決めも、前述の実施例同様、形成すべき燃焼
室孔２の内周側に小孔（図示せず）を穿設しておくこと
により容易に行うことができる。そして、基板１に対し
所定の治具（図示せず）を以て副板４０を押接する等の
方法により、副板４０及び基板１が上記の状態に保持さ
れる。

【００２７】次に、前述の実施例と同様、レーザ溶接機
により、副板４０が外周に沿って全周に亘り基板１に溶
接され、図７に破線で示すように溶接部５が形成され
る。そして、例えばレーザ加工により、副板４０と同心
で径Ｄ₀より小径の径Ｄを有する連通孔が穿設され、燃
焼室孔２が形成される。即ち、図２の実施例と同様、基
板１の燃焼室孔２の周囲に径Ｄ₀と径Ｄの差の幅を有す
るシムリング４が接合された形態となる。

【００２８】このように、本実施例によれば、孔の穿設
は一回の加工で済むので、前述の実施例に比し工程を低
減することができる。尚、溶接及び穿孔加工時における
副板４０と基板１との間の位置決めは、前述の小孔に限
らず塗料等を利用することによって容易に行うことがで
きる。また、副板４０の外形は真円に限らず楕円等であ
ってもよいが、望ましくは燃焼室孔２の形状に対応する
ように形成される。

【００２９】而して、上記のように製造された金属ガス
ケットが内燃機関に装着され締結力が加えられると、先
ず図２に示すビード３の凸部がシリンダブロックの接合
面に当接し、ビード３の高さはシムリング４の厚さより
大であるためビード３が変形する。そして、シムリング
４及び基板１がシリンダブロック及びシリンダヘッド間
に緊締されると、ビード３の変形はそれ以上進むことな
くその弾性復元力を以って両者と密着することとなる。
しかも、シムリング４は前述のように細巾に形成される
ので、燃焼室孔２回りに高い面圧が確保され、良好なシ
ール性が得られる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載する効果を奏する。即ち、本発明の金属
ガスケットの製造方法によれば、金属環を金属製の基板
に接合するに際し、流体孔より小径の内径を有する金属
環を基板に溶接した後内周側端部を切除して流体孔を形
成することとしているので、細巾の金属環を設ける場合
にも容易に接合でき、良好な生産性を確保することがで
きる。

【００３１】また、溶接後に金属環の内周側端部のみを
切除する方法においては、小さな切断力で製造すること
ができる。

【００３２】更に、副板を基板に溶接後連通孔を穿設す
る方法においては、孔を穿設する工程が一回で済むので
少ない工程で製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る金属ガスケットの製造
方法において基板と金属環を挟持した状態を示す拡大断
面図である。

【図２】本発明の一実施例に係る製造方法によって製造
する金属ガスケットの一部の断面図である。

【図３】本発明の一実施例に係る製造方法によって製造
する金属ガスケットの一部の平面図である。

【図４】本発明の一実施例に係る製造方法において基板
に金属環を溶接する工程を示す断面図である。

【図５】本発明の他の実施例に係る製造方法において基
板に対し金属環を押接した状態を示す拡大断面図であ
る。

【図６】本発明の他の実施例に係る製造方法によって製
造する金属ガスケットの一部の断面図である。

【図７】本発明の更に他の実施例に係る製造方法におい
て基板に副板を配置した状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１基板１ａ開口端部２燃焼室孔２ａ連通孔３ビード４シムリング（金属環）１１テーブル１２押え台１３フォーカスヘッド１４保持具４０副板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩崎省三愛知県豊田市緑ヶ丘３丁目65番地大豊工業株式会社内 (56)参考文献特開昭62−278375（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−188955（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16J 15/00 - 15/14 B23K 26/00 310

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力流体が通過する流体孔を形成する金
属製の基板に、前記流体孔より小径の連通孔を穿設し、
前記流体孔より小径の内径を有する金属環を前記連通孔
の周縁部に配置して前記金属環及び前記基板を前記連通
孔の内周側で挟持し、前記金属環を前記基板に溶接した
後、前記基板の前記連通孔の内周側の端部及び前記金属
環の内周側の端部を共に切除して前記流体孔を形成する
ことを特徴とする金属ガスケットの製造方法。
【請求項２】金属製の基板に圧力流体が通過する流体
孔を穿設し、該流体孔より小径の内径を有する金属環を
前記流体孔の周縁部に配置して前記基板に押接し、前記
金属環を前記基板に溶接した後、前記金属環の内周側の
端部を切除して所定の径に形成することを特徴とする金
属ガスケットの製造方法。
【請求項３】金属製の基板の所定位置に略円形の金属
製の副板を配置して前記所定位置に保持し、前記副板の
外周に沿って前記副板を前記基板に溶接した後、前記副
板と同心で前記副板の径より小径の略円形の連通孔を前
記副板及び前記基板に穿設し、圧力流体が通過する流体
孔を形成することを特徴とする金属ガスケットの製造方
法。