JP3093398B2 - 金属ガスケット - Google Patents

金属ガスケット

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JP3093398B2 JP03336303A JP33630391A JP3093398B2 JP 3093398 B2 JP3093398 B2 JP 3093398B2 JP 03336303 A JP03336303 A JP 03336303A JP 33630391 A JP33630391 A JP 33630391A JP 3093398 B2 JP3093398 B2 JP 3093398B2
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和哉 中田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属ガスケットに関し、
特に内燃機関のシリンダヘッドガスケット等として好適
な金属ガスケットに係る。
【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
く知られており、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はシリンダヘッドガスケットが
介装されている。この種のガスケットに関し、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
る流体孔を穿設し、この流体孔の周囲にビードを形成し
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号公報に開示されているように、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。同様の目的で、ビードに対して孔側の基板上に
厚肉部を形成したものも種々提案されている。この厚肉
部に関しては、例えば実開昭61−14748号公報に
はメッキにより厚肉部を形成したものが開示され、実開
平2−6855号公報には副板を接着もしくは溶着して
厚肉部としたもの、あるいは特開昭64−35057号
公報には溶射によって形成したストッパ(厚肉部に相
当)に対し樹脂等の充填剤を含浸させシール機能を確保
するようにしたものが開示されている。更に、実開昭6
4−8556号公報には、ビードの内周側に厚肉部を設
けると共に、外周側のつけ根部に軟質のシール部材を設
けたシリンダヘッドガスケットが開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記面圧調整板、厚肉
部等のスペーサとしては、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、金属環を基板の流体孔の周縁部に接合する
ように構成することが望ましい。
【0005】然し乍ら、上記実開昭64−8556号公
報に記載のシリンダヘッドガスケットにおける厚肉部に
替えて、上記金属環を溶接等によって基板に接合するこ
ととすると、基板に歪が生ずる可能性が大となる。前述
のように、この基板には更にシール部材を設ける必要が
あるが、基板に歪が生ずるとシール部材を適切な位置に
付着させることが困難であり、生産性も低下することと
なる。
【0006】ところで、前掲の特開昭64−35057
号公報の第6図に示されているような、ビードを形成し
た二枚の同一形状の基板を各々の頂部が対向するように
配置した金属ガスケットにおいては、所期の面圧を確保
するに当り、一枚の基板に比べ各基板のビードの変位量
を小さくすることができるので耐疲労性が良好となる。
【0007】同公報においては、溶射によってストッパ
を形成した後、樹脂含浸することとしており、金属環を
接合するものとはその特性、製造及び組付上の課題等を
異にするが、仮に同公報のストッパを金属環に置き換え
ても、シール部材は、金属環を接合する基板のビード突
出側の外周に形成されることになり、シール部材を配設
するに際し上記と同様の問題が生ずる。また、中間板を
介装することとしているので、材料が多くなり、全体と
しての厚さも大となる。これに対し、同公報に中間板を
除去した構成が開示されていないことからも明らかなよ
うに、単に中間板を除去すればよいというものでもな
い。
【0008】そこで、本発明は、流体孔の周囲にビード
を形成した金属製の基板を少くとも二枚有し、各々のビ
ードの頂部が対向するように配置する金属ガスケットに
おいて、金属環及びシール部材を夫々適切な位置に配設
し流体孔の全周に亘り安定したシール性を確保し得るよ
うにすることを目的とする。
【0009】
【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穿設し該流
体孔の周囲にビードを形成した金属製の基板を少くとも
二枚有し、該二枚の基板を各々のビードの頂部が対向す
るように配置する金属ガスケットにおいて、前記二枚の
基板の内、一方の基板のビード突出側の内周と前記流体
孔との間に金属環を接合すると共に、他方の基板のビー
ド突出側の外周にシール部材を配設することとしたもの
である。
【0010】前記金属ガスケットにおいて、前記金属環
の厚さを前記一方の基板の厚さより小とすると共に、少
くとも前記一方の基板のビードの高さを前記金属環の厚
さより小とするとよい。
【0011】
【作用】上記の構成になる金属ガスケットを、対峙する
接合部材間、例えばシリンダヘッドとシリンダブロック
との間に介装し、所定の締付力を以って両者を締結する
と、二枚の基板のビードが圧縮されて変形し、これらの
圧縮変形されたビードの弾性復元力により接合部材に対
する所定の面圧が確保される。この場合において、一方
の基板のビードの突出側内周と流体孔との間に金属環が
接合されているので、両ビードの合計高さが金属環の厚
さと同等になるまで変形するが、この後の変形が阻止さ
れ、ビードの耐疲労性が確保されると共に、金属環自体
によるシール機能が得られる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の金属ガスケットの実施例を図
面を参照して説明する。尚、本発明の対象とする金属ガ
スケットとしては、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、実施例としてシリンダヘッドガ
スケットに供される金属ガスケットについて説明する。
【0013】図1は本発明の一実施例の断面を示すもの
で、本実施例の金属ガスケットは弾性金属板、例えばス
テンレス鋼板(SUS)によって形成され図3に示す平
面形状の第1の基板10と図4に示す平面形状の第2の
基板20を有し、これら第1及び第2の基板10,20
に夫々複数の燃焼室孔11,21が穿設されている。ま
た、第1及び第2の基板10,20には夫々複数の冷却
水孔17,27及び潤滑油孔18,28が穿設されてお
り、燃焼室孔11,21の周囲に複数のボルト孔12,
22が穿設されている。このボルト孔12,22は各燃
焼室孔11,21の周囲に略均等な間隔で夫々例えば計
十個形成されている。更に、第1及び第2の基板10,
20を接合するため、各々の外周端にかしめ孔19,2
9が穿設されている。
【0014】燃焼室孔11,21は気筒数に対応する数
(例えば直列四気筒の内燃機関用として四個)の孔が直
線上に並設され、これら燃焼室孔11,21回りには夫
々ビード13,23が形成されている。ビード13,2
3の幅は燃焼室孔11,21の全周に亘り夫々均等に形
成されているが、相互に隣接する燃焼室孔11,11
(22,22)回りに形成されるビード13,13(2
3,23)の集合部の幅は、集合するビードの各々の幅
より小に設定されている。
【0015】そして、第1の基板10のビード13の突
出側の内周から燃焼室孔11に至るまでの平坦面に、所
定幅の真円の金属環、例えばステンレス鋼板のスペー
サ、所謂シムリング14が接合されている。即ち、シム
リング14は、それ自体によるシール機能を確保するに
充分な所定幅に設定されると共に、その厚さTsは図1
に示すように第1の基板10の厚さTpより小で、ビー
ド13の高さTbより大に設定されている(即ち、Tp
>Ts>Tbの関係にある)。そして、シムリング14
は、例えばレーザ溶接機により全周に亘り実質的に連続
して第1の基板10に溶接され、環状のシムリング14
の全周に連続した溶接部15(図3では省略)が形成さ
れている。
【0016】尚、本実施例ではビード23の高さもビー
ド13の高さと略同一に設定されており、両者の合計高
さ2Tbはシムリング14の厚さTsより大に設定され
ているが、ビード13,23の合計高さがシムリング1
4の厚さTsより大であれば両者を異なる高さとしても
よい。また、ボルト孔12,22及び潤滑油孔18,2
8の回り、並びに第1及び第2の基板10,20の外周
にもビード16,26が形成されている。これらのビー
ド16,26は段部ないし傾斜部で構成されておりビー
ド13,23の半分の形状を呈していることからハーフ
ビードと称せられる。
【0017】第2の基板20のビード23の突出側の外
周にはビード23の全周に亘って連続するように、加硫
フッ素系ゴムのシール部材30が設けられている。この
シール部材30はフッ素系の非加硫ゴムに加硫剤を添加
し第2の基板20上に塗布した後、所定の温度で加熱し
加硫処理することによって形成することができる。更に
後述するシリンダヘッド3とシリンダブロック4との接
合時のシール性を確保すべく、シール部材30及び第2
の基板20の全表面に未加硫又は非加硫ゴム層を形成す
ることとしてもよい。ここで、非加硫ゴムとは加硫剤を
含有していないものをいい、未加硫ゴムとは加硫剤を含
有しているが加硫処理が行なわれていないものをいう。
従って、未加硫ゴムの初期は非加硫ゴムと同じ特性であ
るが、使用中に加硫が進み強固なゴム層が形成される。
【0018】以上のように形成され図3及び図4に示す
第1及び第2の基板10,20は、図1に示すように各
々のビード13,23の頂部が対向するように配置さ
れ、かしめ孔19,29を介してかしめ接合されて金属
ガスケットが構成される。
【0019】而して、上記の構成になる金属ガスケット
はシリンダヘッド3とシリンダブロック4との間に介装
され、ボルト孔12,22の各々に締結ボルト(図示せ
ず)が挿通される。尚、本実施例においては第2の基板
20がシリンダブロック4側となるように配置されてい
るが、第1の基板10がシリンダブロック4側となるよ
うに配置することとしてもよい。
【0020】上記シリンダヘッド3及びシリンダブロッ
ク4間に締付力が加えられると、第1及び第2の基板1
0,20のビード13,23が圧縮変形する。このと
き、ビード13,23の合計高さ2Tbはシムリング1
4の厚さTsより大であるためビード13,23はシム
リング14の厚さTsと略等しくなるまで変形し得る
が、それ以上は変形しない。
【0021】即ち、図2に示すようにシリンダヘッド3
及びシリンダブロック4間が緊締され、シムリング14
が圧縮されるに至ると、ビード13,23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第1の基板
10及び第2の基板20が夫々シリンダヘッド3及びシ
リンダブロック4と密着することとなる。また、ビード
23の突出側の外周にはシール部材30が設けられてい
るので、ビード13,23の外周側の第1及び第2の基
板10,20間がシール部材30によって充填されると
ころとなり、冷却水孔17,27の冷却水がビード1
3,23に到達することはない。
【0022】以上のように第1の基板10のビード13
及び第2の基板20のビード23はシムリング14によ
り変位が制限され、しかも変位量が小さく抑えられてい
るので耐疲労性が良好であり、またシール部材30によ
ってビード13,23は冷却水に触れることがないので
錆による劣化のおそれもない。しかも、シムリング14
自体によって所定のシール機能が確保されるので、燃焼
室孔11,21からの燃焼ガスに対しては、シムリング
14,ビード13,23及びシール部材30の計三段の
シール手段が機能することとなり、安定したシール性が
確保される。
【0023】
【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
ガスケットにおいては、一方の基板に形成されたビード
の頂部と他方の基板のビードの頂部とが対向するように
構成されており、両基板のビードは金属環の厚さと同等
の高さになるまで変形するが、金属環によってこの後の
変形が確実に阻止されるので、一枚の基板のものに比し
良好な耐疲労性を確保することができる。また、他方の
基板のビードの突出側外周にシール部材が適切に設けら
れているので、金属環及びビードと共に流体孔の全周に
亘って安定したシール性を確保することができる。しか
もシール部材は金属環が接合される基板とは異なる別の
基板に配設されるように構成されており、基板の歪み等
に影響されることなく容易に設けることができるので、
製造が容易であり良好な作業性が得られる。
【0024】上記二枚の基板、ビード及び金属環の寸法
関係が前述のように設定される場合には、シール機能を
損なうことなくビードの変位量を小さくすることができ
るのでビードの耐疲労性が一層増大する。
【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一部
の断面図である。
【図2】本発明の一実施例に係る金属ガスケットがシリ
ンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持された状態
を示す断面図である。
【図3】本発明の一実施例に係る金属ガスケットを構成
する第1の基板の平面図である。
【図4】本発明の一実施例に係る金属ガスケットを構成
する第2の基板の平面図である。
【符号の説明】
3 シリンダヘッド 4 シリンダブロック 10 第1の基板 20 第2の基板 11,21 燃焼室孔(流体孔) 12,22 ボルト孔 13,23 ビード 14 シムリング(金属環) 16,26 ビード 17,27 冷却水孔 18,28 潤滑油孔 19,29 かしめ孔 30 シール部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河合 志郎 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 中田 和哉 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 北村 猛志 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−73157(JP,A) 実開 昭59−188955(JP,U) 実開 昭63−74561(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16J 15/00 - 15/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧力流体が通過する流体孔を穿設し該流
    体孔の周囲にビードを形成した金属製の基板を少くとも
    二枚有し、該二枚の基板を各々のビードの頂部が対向す
    るように配置する金属ガスケットにおいて、前記二枚の
    基板の内、一方の基板のビード突出側の内周と前記流体
    孔との間に金属環を接合すると共に、他方の基板のビー
    ト突出側の外周にシール部材を配設したことを特徴とす
    る金属ガスケット。
  2. 【請求項2】 前記金属環の厚さを前記一方の基板の厚
    さより小とすると共に、少くとも前記一方の基板のビー
    ドの高さを前記金属環の厚さより小としたことを特徴と
    する請求項1記載の金属ガスケット。
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