JP3345220B2 - 金属ガスケット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関を構成す
るシリンダブロックとシリンダヘッドとの接合面に介装
して、燃焼ガス，冷却水及び潤滑油等の流体の漏洩を防
止する金属ガスケットに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジンその他の内燃
機関を構成するシリンダブロックとこの上に取り付けた
シリンダヘッドとの接合面には、この接合面から燃焼ガ
ス，冷却水，潤滑油等の流体の漏洩を防止するため種々
のガスケットを介装し、ボルト等の締結具で双方を締め
付けることによりシール機能を付与している。従来、こ
のようなガスケットとしては、アスベスト材，化学繊維
材あるいはカーボンシート材等から形成した所謂ソフト
ガスケットが提供されているが、このソフトガスケット
は、その素材による不可避的な問題として、内燃機関の
運転に伴う経時劣化ならびに耐熱性の確保が困難である
といった欠点があるため、近年では、耐熱性，耐圧縮
性，耐久性に富み、良好な復元性（バネ特性）及び熱伝
導性を有する金属製のガスケットが広く使用されている
のは周知の通りである。

【０００３】ところで、近年のエンジンは、より一層の
高性能化を実現するため、小型軽量化，高出力化，省燃
費化その他の開発が進んでおり、これらを達成するため
の一開発例を挙げると、エンジンを構成する各部材にア
ルミニウム合金を用いるとともに、シリンダブロックに
おいて隣接するシリンダボアの間隔を可能な限り狭く形
成する傾向がある。

【０００４】一方、上述のようにアルミニウム合金を用
いてエンジン部材を構成した場合、容易に推定されるよ
うに、例えば鋳鉄を用いてエンジン部材を構成した場合
に比べ、その全体剛性は著しく低下する。また、エンジ
ンの小型軽量化により生じる新たな不都合として、当該
エンジンの稼働により発生する熱の保有量が増大するこ
とが挙げられるが、これに対しては冷却水路を拡大させ
る等により対応しており、これがためにエンジンの全体
剛性はさらに低下する。さらに、冷却効率を向上させる
ため前記冷却水路をシリンダボアの近くに形成している
が、これによってシリンダブロックとシリンダヘッドと
を締め付けるボルト等の締め付け部位は、シリンダボア
から離れた位置に形成されることになる。そして、当然
のことながら、前記ボルトに近い位置ではその締め付け
力が大きく、逆にボルトから遠い位置ではその締め付け
力が小さくなることが余儀なくされている。

【０００５】このように、エンジンの全体剛性が低下
し、ボルト等の締結具による締め付け力の偏差が大きく
なると、前記接合面間に介装された金属ガスケットは、
前記シリンダボアに対応して開設したシリンダボア孔の
端部において、シリンダブロックか又はシリンダヘッド
との間に隙間が発生することになる。このような現象が
生じると、前記シリンダボア孔の周囲において面圧が不
均衡になるから、当該シリンダボア孔の真円度が損なわ
れる上、エンジン稼働時にはシリンダブロックからシリ
ンダヘッドへの熱伝導が部分的に異なるためシリンダの
変形が助長される。また、前記隙間が発生すると、金属
ガスケットの接合面側が直接燃焼ガスに曝されることと
なり、したがって金属ガスケットの寿命が低下し、シー
ル性を長時間にわたって確保できなくなるといった不都
合が起こり得る。

【０００６】そこで、例えば特開平６−１０１７６１号
公報に記載の金属ガスケットでは、高いガスシール性を
確保するために、ボルト孔の周縁部にグロメットを装着
するか基板の当該周縁部に相当する部分を折り返して当
該周縁部（ボルト孔シール部）を他の部分より厚くする
とともに、シリンダボア孔の周縁部にもグロメットを装
着するか基板の当該周縁部に相当する部分を折り返し
て、そのグロメットまたは折り返し部と基板との間に復
元弾性体を挟み込んでいる（シリンダボア孔シール
部）。さらに、前記ボルト孔シール部とシリンダボア孔
シール部との間には、水および油をシールするゴム焼付
けシール線部が形成してある。

【０００７】しかしながら、この場合には、ボルトの締
付け時に、基板のボルト孔より内側には、シリンダーヘ
ッドによるゴム焼付けシール線部を変形させる荷重とシ
リダボア孔シール部の復元弾性体を変形させる荷重とが
必要となるが、小型軽量化に伴いアルミニウム合金で形
成されたシリンダーヘッドは剛性が低く、十分な荷重が
付与されないために、シリンダヘッドのボルト孔間の部
分に撓み（上側が凸の湾曲）が発生する。特に、シリン
ダボアに隣接した部分には大きな撓みが発生する。

【０００８】このように、シリンダヘッドのシリンダボ
アに隣接したボルト孔間に大きな撓みが発生すると、エ
ンジンの稼働時に発生する高温高圧の爆発ガスをシール
することが難しいため、従来より、前記シリンダボア孔
シール部の復元弾性体の板厚を全体に厚くすることや、
隣接するシリンダボア孔間にシム板を部分的に挟み込ん
で、シリンダボア孔周囲の面圧を高くする対策が採られ
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この対
策では、シリダヘッドの変形（ボルト孔間の部分の撓
み）はますます大きくなるため、ボルト孔の締付けに対
してボルト孔近傍の面圧は高く、これに比べてボルト孔
間、特にシリンダボア孔隣接部の面圧は弱くなる。その
ため、面圧の強い部分（ボルト孔近傍）によってシリダ
ー内筒面が内側に押され、ボルト孔がシリンダボア孔の
周囲の四隅に一つずつある場合には、シリダー内筒の断
面がクローバー形に変形して真円度が失われる。そし
て、この状態でエンジンを稼働すると、油消費の増大、
パワーの損失、排気ガス汚染等が発生する。

【００１０】本発明は、上記の問題を解決し得るもので
あって、その目的は、高いガスシール性を確保しなが
ら、ボルトの締付けに伴うシリンダヘッドのボルト孔間
の部分の撓みを抑えて、ボルトの締付けに対するボルト
孔近傍と燃焼室（シリンダボア）孔周囲との面圧差を小
さくし、燃焼室孔周囲の面圧を平均化することにより、
燃焼室孔の真円度の確保が可能な金属ガスケットを提供
することにある。

【００１１】本発明の金属ガスケットのうち、請求項１
に記載の発明は、少なくとも燃焼室用孔とボルト孔とが
開設された金属製の基板からなり、シリンダブロックと
シリンダヘッドとの間に介装してこれらの接合面間をシ
ールする金属ガスケットにおいて、前記燃焼室用孔の縁
を折り返し、この折り返し内部に軟質材を抱き込ませる
とともに、前記基板の少なくとも一方の接合面に前記折
り返しの高さより高くなるようにゴム系材料からなるビ
ードを形成し、さらに、隣合う燃焼室用孔の中心点を通
る直線を基準線とし、前記基準線を挟んで対向する二つ
のボルト孔の中心点を通る直線を第一のボルト孔線と
し、前記基準線を挟んだ各側に配置された複数のボルト
孔の中心点を通る直線を第二のボルト孔線としたとき
に、前記基板の接合面域内であって且つ前記第一のボル
ト孔線上の各ボルト孔より基板縁側となる位置と、前記
基板の接合面域内であって且つ前記第二のボルト孔線上
の端部の各ボルト孔より基板縁側となる位置との少なく
とも一方に、当該基板の板厚より厚く前記折り返しの高
さより低い、軟質材を含まない金属製の肉厚部を設けた
ことを特徴とする金属ガスケットを提供するものであ
る。

【００１２】前記肉厚部は、基板の縁を折り返して形成
してもよいし、基板とは別部材であるシム板などを当該
位置に固定して形成してもよいが、基板とは別の部材を
固定して形成する場合には、使用する部材はゴム材など
のように剛性の低いものではなく、当該基板と同程度の
剛性を有する金属であることが好ましい。前記ビードを
形成する位置は、特に介装時に面圧を安定させる必要が
ある部位（例えば、燃焼室用孔の周囲、ボルト孔の周囲
など）や、接合面間で区画すべき空間の間の部位（例え
ば、油孔と水孔とを区画させるためのシール位置）など
がある。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の金属ガスケットにおいて、前記第一のボルト孔線は、
前記基準線を挟んで線対称となる二つのボルト孔の中心
点を通る直線であることを特徴とするものである。請求
項３に記載の発明は、請求項１および２に記載の金属ガ
スケットにおいて、基板に開設された全てのボルト孔に
対して前記第一および第二のボルト孔線を想定し、その
全ての第一および第二のボルト孔線上の前記位置に、前
記肉厚部を設けたことを特徴とするものである。

【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３に
記載の金属ガスケットにおいて、基板に複数個設けられ
た前記肉厚部のうちの一部または全ては、基板の縁を折
り返して形成したことを特徴とするものである。なお、
基板の縁を折り返すとは、基板を形成する時（金属板の
外周部を所定の形状に切り出し、且つ当該金属板の所定
位置に各種孔を開ける時）に、基板の外周縁や内周縁
（基板に形成された各孔の縁）から折り返し用片が一体
に突設するように形成し、当該折り返し用片を折り返し
て基板に重ねることを意味し、当該基板に折り返し用片
が重ねられている部分を「折り返し」または「折り返し
部」と称する。

【００１５】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の金属ガスケットにおいて、前記肉厚部として折り返し
た部分の端部を、前記シリンダブロックとシリンダヘッ
ドとの少なくとも一方の接合面域外に位置させたことを
特徴とするものである。請求項６に記載の発明は、請求
項１〜５に記載の金属ガスケットにおいて、前記燃焼室
用孔の折り返しにおける接合面および前記肉厚部におけ
る接合面の、前記基板における接合面からの高さが、当
該基板の両接合面側で等しくまたは略等しくなるように
段差を形成したことを特徴とするものである。

【００１６】本発明の金属ガスケットによれば、金属ガ
スケットをシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に
介装して組み付けたとき、ボルト等の締結具からの距離
に伴う締め付け力の偏差に対し、燃焼室用孔の折り返し
とこの折り返し内部の軟質材とが好適に追随変形すると
ともに、ゴム系材料からなるビードが弾性変形して充分
なシール効果の確保が実現される。

【００１７】また、肉厚部が設けてある第一および第二
のボルト孔線に沿った断面における、ボルトの締付けに
対するシリンダヘッドの変形は以下のようになると推定
される。すなわち、燃焼室用孔の折り返しは、少なくと
も軟質材の板厚分だけ肉厚部より厚いため、燃焼室用孔
の折り返しにシリンダヘッドが押しつけられて、当該シ
リンダヘッドのボルト孔間の部分が上側が凸の湾曲に変
形した後に、その基板縁側部分が前記肉厚部に接触する
が、この肉厚部は例えば基板と同程度の剛性の金属で構
成されていて軟質材を挟んでいないため、ほとんど変形
しないで前記シリンダヘッドの変形を支えることにな
る。さらに締付け力を上げるとこの肉厚部がカウンター
となって、当該シリンダヘッドのボルト孔間の部分を下
側が凸の湾曲に変形させる力が生じ、この力は前記燃焼
室用孔の折り返しとシリンダヘッドとの接触に伴うシリ
ンダヘッドの変形を相殺する方向に生じるため、シリン
ダーヘッドの変形が抑えられる。

【００１８】これにより、前記位置に肉厚部が設けられ
た第一または第二のボルト孔線上においては、ボルトの
締付けに対する、ボルト孔近傍とボルト孔間の燃焼室隣
接部とにおける面圧の差が小さくなる。特に、請求項３
に記載の発明のように、前記肉厚部が、全ての第一およ
び第二のボルト孔線上の前記位置に設けてあると、燃焼
室の全周囲における面圧が平均化されて、燃焼室用孔の
真円度が確保される。

【００１９】また、特に請求項４に記載の発明のよう
に、基板に複数個設けられた前記肉厚部のうちの一部ま
たは全てが、基板の縁を折り返して形成したものである
と、前記折り返し用片が一体となるように基板を切り出
した後に当該片を折り返すことによって肉厚部の形成が
容易になされる。しかしながら、このような折り返しが
基板の設計上できない場合には、当該位置にシム板など
を固定することにより肉厚部を形成しても、同様の作用
が発揮される。

【００２０】ところで、折り返しを形成すると、当該折
り返しの端部は完全に平坦な状態とはならない場合が起
こり得る。このように折り返しの端部が平坦でない（す
なわち部丸い部分が生じている）まま、当該金属ガスケ
ットをシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装
すると、容易に推定されるように、運転・停止の冷熱サ
イクルの繰り返しにより当該折り返し端部の丸い部分の
形状が徐々に変化して、当該端部においてシール性が低
下してしまう。また、この端部を潰して平坦な状態とす
るには過大な荷重が必要であるとともに、荷重を付加し
て潰すことによりスプリングバックや亀裂が発生する可
能性がある（因みに、板厚が０．３mm以上であれば端部
を潰して平坦にするのは非常に困難である）。

【００２１】そこで、請求項５に記載の発明によれば、
前記肉厚部として折り返した部分の端部をシリンダヘッ
ド，シリンダブロックの少なくともいずれかの接合面域
外に位置させているため、シール性が損なわれることが
なく、また前記端部を平坦とするための荷重を付加する
必要もない。これによって、前記介装時の正確なガスケ
ット荷重を計算することが可能になる。

【００２２】また、特に、請求項６に記載の発明によれ
ば、金属ガスケットの介装時に、当該金属ガスケットの
折り返しにおける接合面および肉厚部における接合面
が、シリンダブロックの接合面側とシリンダヘッドの接
合面側とに同程度突出することになる。したがって、前
記折り返しにおける接合面および肉厚部における接合面
がシリンダブロックとシリンダヘッドとの双方に均一的
に接触することになり、また折り返しは段差によってそ
れ自身バネ特性を有していることとなるから、締め付け
力あるいは稼働時の熱の影響によるシリンダブロック，
シリンダヘッドの変形に対して好適に追従変形すること
ができ、面圧の均一化が促進される。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき詳細に説明する。図１および図２は本発明の一実
施形態を示す図であって、図１は金属ガスケット１０の
平面構成図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。これ
らの図に示すように、金属ガスケット１０は、ステンレ
ス鋼等の金属製の基板１１に複数の孔を開設したもので
ある。基板１１は、前記各孔の内面と当該各孔の周りの
両接合面とに、例えば金属メッキ、樹脂メッキ、あるい
は金属と樹脂とを混合させたメッキが施されている。ま
た、折り返されて厚くなっている両表面には、エンジン
を構成するシリンダブロックおよびシリンダヘッドの両
接合面の加工面荒さに対応して、表面にフッ素ゴム、ニ
トリルゴム（ＮＢＲ）、又は二硫化モリブデン等の表面
処理材１２が焼き付けられている。

【００２４】また、前記複数の孔は、シリンダブロック
のシリンダボア（燃焼室）に対応した複数個のシリンダ
ボア孔１３と、前記シリンダブロックとシリンダヘッド
とを結合する締結ボルトの配設位置に対応したボルト孔
１４（１４ａ〜１４ｆ）と、図示しないピストン等の各
摺動部分に潤滑油を供給するオイルギャラリ等に対応し
た油孔１５と、燃料の燃焼やピストン等の摺動によって
温度上昇するシリンダブロック，シリンダヘッドに冷却
水を供給するウォータジャケットの内側の部分に位置し
た水孔１６と、からなる。なお、ボルト孔１４ｆはボル
ト孔と油孔とを兼用する兼用孔である。そして、これら
の各孔１３〜１６はそれぞれ、この金属ガスケット１０
をシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装して
エンジンを構築したとき、各孔に対応する前記エンジン
の各部位に連通するように開設されている。

【００２５】これら各孔１３〜１６のうち、シリンダボ
ア孔１３は、図２に示すように、その縁が折り返されて
折り返し部２１が形成され、この折り返し部２１の内側
には例えば膨張黒鉛シート等からなる軟質材１７が抱き
込まれている。軟質材１７の板厚はエンジンの剛性によ
り異なり、剛性が大きければ大きい程薄くすることがで
きるが、概ね０．３mm前後が標準であり、この例では密
度１．０のものを抱き込ませて６００ｋｇ／ｃｍ² で圧
縮させることにより約３０〜５０％の圧縮変形をさせて
いる。また、その材質は膨張黒鉛シートに限らず、例え
ば鉛板、亜鉛板、銅板、軟鋼板等の軟質金属板や、四フ
ッ化エチレンシートおよびボリイミドシート等のプラス
チックシートや雲母でもよい。

【００２６】一方、隣合うシリンダボア孔１３の中心点
を通る直線を基準線Ｌ₀ とすると、この基準線Ｌ₀ を挟
んだ一方の側に配置されたボルト孔１４ａ〜１４ｃの中
心点は、基準線Ｌ₀ と平行な直線Ｌ₁ 上にあり、他方の
側に配置されたボルト孔１４ｄ〜１４ｆの中心点は、基
準線Ｌ₀ と平行な直線Ｌ₂ 上にある。また、基準線Ｌ ₀
を挟んで最も近くで対向する二つのボルト孔１４ａ，１
４ｄの中心点は、この基準線Ｌ₀ に直交する直線Ｋ₁ 上
にあり、同様の配置のボルト孔１４ｂ，１４ｅの中心点
は基準線Ｌ₀ に直交する直線Ｋ₂ 上にあり、同様の配置
のボルト孔１４ｃ，１４ｆの中心点は基準線Ｌ₀ に直交
する直線Ｋ₃ 上にある。ここで、前記直線Ｋ₁ 〜Ｋ₃ が
本発明の第一のボルト孔線に相当し、前記直線Ｌ₁ ，Ｌ
₂ が第二のボルト孔線に相当する。

【００２７】そして、直線Ｋ₁ 上のボルト孔１４ａより
基板縁側には油孔１５があり、この油孔１５の縁の直線
Ｋ₁ に沿った基板縁側部分をシリンダボア孔１３の折り
返し部２１と同一接合面側に折り返すことにより折り返
し部２２ａが形成されている。また、直線Ｋ₁ 上のボル
ト孔１４ｄより基板縁側には、基板の外周端縁をシリン
ダボア孔１３の折り返し部２１と同一接合面側に折り返
すことにより、折り返し部２２ｄが形成されている。

【００２８】直線Ｋ₂ 上のボルト孔１４ｂ，１４ｅより
基板縁側には、それぞれ基板の外周端縁をシリンダボア
孔１３の折り返し部２１と同一接合面側に折り返すこと
により、折り返し部２２ｂ，２２ｅが形成されている。
直線Ｋ₃ 上のボルト孔１４ｃより基板縁側には油孔１５
があり、この油孔１５の縁の直線Ｋ₃ に沿った基板縁側
部分をシリンダボア孔１３の折り返し部２１と同一接合
面側に折り返すことにより、折り返し部２２ｃが形成さ
れている。また、直線Ｋ₃ 上のボルト孔（油孔兼用孔）
１４ｆには、このボルト孔１４ｆの縁の直線Ｋ₃ に沿っ
た基板縁側部分をシリンダボア孔１３の折り返し部２１
と同一接合面側に折り返すことにより、折り返し部２２
ｆが形成されている。

【００２９】直線Ｌ₁ 上の端部の各ボルト孔（図１の左
端部に図示されたボルト孔１４ａおよび図示されない右
端部のボルト孔）より基板縁側には、基板の外周端縁を
シリンダボア孔１３の折り返し部２１と同一接合面側に
折り返すことにより、折り返し部２２ｇが形成されてい
る。同様に、直線Ｌ₂ 上の端部の各ボルト孔より基板縁
側にも、基板の外周端縁をシリンダボア孔１３の折り返
し部２１と同一接合面側に折り返すことにより、折り返
し部２２ｈが形成されている。

【００３０】これらの折り返し部２２ａ〜２２ｈが本発
明の肉厚部に相当し、この実施形態ではすべての肉厚部
を、基板１１の縁（すなわち、基板形成時に基板の縁に
一体に突設させた折り返し用片）を折り返すことにより
形成している。そして、これらは、内側には何も抱き込
まれず単に折り返された状態となっている。なお、前記
折り返し部２１，２２（２２ａ〜２２ｈ）における両接
合面には、例えば二硫化モリブデン，グラファイト等の
潤滑材が塗布されている一方、折り返し部２１の内側の
面には、若干の凹凸（疵）が形成されている。

【００３１】また、基板１１の折り返し部２１，２２が
形成されている部分は、基板１１の一方の接合面側に突
出した状態となるが、これら折り返し部２１，２２に
は、基板１１の他の部位との境界位置に、当該他の部位
から折り返し部２１，２２に向けて、図２における上の
接合面側から下の接合面側に下る段差２３が形成されて
いる。これにより、前記折り返し部２１，２２における
上下の接合面のそれぞれが、基板１１における上下の接
合面のそれぞれから高さが等しくなっている。なお、シ
リンダボア孔１３の隣接した部位にあっては、その間隔
が狭いがゆえに段差２３は形成していない。

【００３２】一方、基板１１の両接合面には、例えばシ
リコンゴムからなるゴムビード２４が形成されている。
このゴムビード２４は、シリンダボア孔１３の周りと、
各ボルト孔１４の周りを巡って形成されるとともに、こ
れらシリンダボア孔１３，ボルト孔１４，油孔１５及び
水孔１６の各孔を区画するように形成されている（図１
ではこのゴムビード２４の軌跡を一点鎖線で表示してい
る）。

【００３３】そして、図２に示すように、ゴムビード２
４の基板１１の接合面に垂直な断面は半円状であり、両
接合面側でそれぞれ対称となっている。なお、ゴムビー
ド２４の断面形状は半円状に限定されず、台形状やその
他のものであってもよいしボルト孔１４の周囲とその他
の箇所とでは別のものとしてもよい。また、ゴムビード
２４が良好に施されるように、基板１１における当該ゴ
ムビード２４の形成箇所にはサンドブラスト等により極
めて若干の凹凸（疵）を形成してもよい。

【００３４】これらゴムビード２４は、前記折り返し部
２１，２２における両接合面のそれぞれからの高さが同
一となるように形成され、しかもその高さは、前記折り
返し部２１，２２の厚さより全体で１．５倍以上となる
ように形成されている。因みに、金属ガスケット１０の
厚さは、ゴムビード２４の高さをＴ₁ とし、シリンダボ
ア孔１３の折り返し部２１の厚さをＴ₂ とし、ボルト孔
１４近くの折り返し部２２の厚さをＴ₃ としたとき、こ
れら板厚の関係がＴ₁ ，Ｔ₂ ，Ｔ₃ の順に大きくあるこ
とが必要である。また、このゴムビード２４は、例えば
一筆書きのディスペンサ法やスクリーンプリント，又は
金型を用いたモールドタイプ等により施すことが可能で
あって、特にスクリーンプリントによれば編み目模様の
形成が容易に実現することができる。また、折り返し部
２１，２２を除く全面にゴムスポンジを固定してゴムビ
ードとしてもよい。

【００３５】なお、ゴムビード２４は、一方の接合面側
にのみ形成し、他方の接合面側には基板１１に当該接合
面側へ***した金属ビードを形成することも可能ではあ
るが、この場合は金属ビードを形成するための金型が必
要になる。このように形成された金属ガスケット１０
は、シリンダヘッドとシリンダブロックとの接合面間に
介装された際、これらシリンダヘッドとシリンダブロッ
クとの接合面に対して、当該金属ガスケット１０の金属
面（実際には表面処理材１２面）で接触する面積が、金
属ガスケット１０の面全体の約３０％以下となるように
設計されている。これは、金属ガスケット１０がシリン
ダブロックとシリンダヘッドとの間に介装され、ボルト
等の締結具で締結された際の絶対荷重をできるかぎり低
減させる目的でなされる。

【００３６】次に、上記の構成からなる金属ガスケット
１０の作用について説明する。金属ガスケット１０は、
エンジンを構成するシリンダブロックとその上のシリン
ダヘッドとの間に介装され、これらシリンダブロックと
シリンダヘッドとがボルト等の締結具で締結された際、
この締め付け力に伴うシリンダブロック，シリンダヘッ
ドの面圧によって潰れる方向に変形する。さらに詳しく
は、先ず、最も高さのあるゴムビード２４が潰れる方向
に弾性変形し、次いで折り返し部２１，２２が潰れる方
向に変形し、この折り返し部２１の変形によって軟質材
１７が変形する。

【００３７】この際、折り返し部２１においては、その
内側の軟質材１７が、例えば板厚０．３mmとしたとき、
ボルトに近い面圧の高い部分では約５０％変形して０．
１５mm程度となり、ボルトから遠い面圧の低い部分（例
えば各シリンダボア孔１３間やボルト孔１４間）では
０．１８〜０．２０mm程度となる。このように、面圧が
高い箇所では軟質材１７が薄く，逆に面圧が低い箇所で
は前記高い箇所に比べて軟質材１７が厚くなるように変
形するため、十分なシール効果が確保される。

【００３８】また、ゴムビード２４の幅を狭くすれば、
変形に必要な荷重が少なくて済むため、この金属ガスケ
ット１０は、シリンダヘッドおよびシリンダブロックの
剛性の更なる低下に対応可能となる。一方、締め付けに
よるシリンダヘッドの変形に対しては、例えば前記直線
Ｋ₂による断面で見ると、図３に模式図で示すように、
シリンダボア孔１３の折り返し部２１にシリンダヘッド
が押しつけられて、シリンダヘッドのボルト孔１４ｂ，
１４ｅ間の部分は上側が凸の湾曲に変形し（図３に符号
Ｈ₁ で表示）、その後に各ボルト孔１４ｂ，１４ｅの外
側にある折り返し部２２ｂ，２２ｅに接触するが、この
折り返し部２２ｂ，２２ｅは軟質材を挟んでいないた
め、ほとんど変形しないで前記シリンダヘッドの変形を
支える。

【００３９】さらに締付け力を上げるとこの折り返し部
２２ｂ，２２ｅがカウンターとなって、シリンダヘッド
のボルト孔１４ｂ，１４ｅ間の部分を下側が凸の湾曲に
変形させる力Ｆが生じる。この力Ｆは、前記シリンダボ
ア孔の折り返し部２１とシリンダヘッドとの接触に伴う
シリンダヘッドの変形Ｈ₁ を相殺する方向に生じるた
め、実際のシリンダーヘッドの変形Ｈ₂ は、従来のよう
に折り返し部２２ｂ，２２ｅがない場合の変形Ｈ_P と比
べて小さなものとなる。

【００４０】直線Ｋ₁ ，Ｋ₃ による断面についても同様
に、当該直線Ｋ₁ ，Ｋ₃ 上の対応するボルト孔１４の外
側（基板縁側）にある折り返し部２２の作用でシリンダ
ーヘッドの変形が抑えられる。また、直線Ｌ₁ ，Ｌ₂ に
よる断面についても同様に、当該直線Ｌ₁ ，Ｌ₂ 上の端
部の各ボルト孔１４の基板縁側にある折り返し部２２の
作用でシリンダーヘッドの変形が抑えられる。

【００４１】このように、この実施形態では、折り返し
部（肉厚部）２２が、全ての第一および第二のボルト孔
線（Ｋ₁ 〜Ｋ₃ ，Ｌ₁ ，Ｌ₂ ）上の前記位置に設けてあ
るため、ボルトの締付けに対して、シリンダボア孔１３
の全周囲において面圧が平均化されて、シリンダボア孔
１３の真円度が確保される。したがって、シリンダー内
筒の断面の真円度が確保され、エンジン全体において
は、燃費の向上、パワー損失の低減、排気ガス汚染の低
減が達成される。

【００４２】また、この実施形態では、直線Ｋ₁ などの
ボルト孔線に沿ってボルト孔１４ａより基板縁側に油孔
１５がある場合および油孔と兼用のボルト孔１４ｆにつ
いては、油孔１５および兼用ボルト孔１４ｆの基板縁側
の縁を折り返して折り返し部２２ａ，２２ｃ，２２ｆを
形成しているが、このような場合であっても、基板の外
周端縁を折り返して折り返し部を形成してもよい。しか
しながら、このような場合には、基板の外周端縁を折り
返し部の分だけ外側に拡張して折り返し用片を確保する
よりも、折り返し用片を残して油孔などを開設する方が
基板材料を節約できるため、この実施形態のように、折
り返し部を油孔などの基板縁側の縁を折り返して形成す
ることによりコストを低減することができる。

【００４３】なお、本実施形態では、基板１１に段差２
３を形成して、基板１１における接合面と折り返し部２
１，２２における接合面との高さを両接合面側で同一に
したため、折り返し部２１，２２における接合面がシリ
ンダブロックとシリンダヘッドとの双方に均一的に接触
することになるとともに、両接合面側のゴムビード２４
の高さが同じにできるため、ゴムビード２４のシリンダ
ブロックとシリンダヘッドとの双方に対する接触も均一
的になる。また、折り返し部２１，２２は段差によって
それ自身バネ特性を有していることになる。これらのこ
とから、この金属ガスケット１０は、締め付け力あるい
は稼働時の熱の影響によるシリンダブロック，シリンダ
ヘッドの変形に対して好適に追従変形することができ、
面圧の均一化が促進される。

【００４４】しかしながら、このような段差２３を形成
しないものも本発明に含まれる。そして、基板１１に段
差を形成しない場合には、例えば図４に示すように、ゴ
ムビード２４の厚さを折り返し部２１，２２側を厚くし
反対側を薄くして、折り返し部２１，２２における接合
面からゴムビード２４の上下面までの高さを同一として
もよい。

【００４５】また、折り返し部、特に基板１１の外周端
縁に形成された折り返し部２２については、その端部が
完全に平坦な状態とはならない場合が起こり得る。この
ように平坦でないままシリンダブロックとシリンダヘッ
ドとの間に介装すると、容易に推定されるように、この
端部においてシール性が低下してしまう一方、この端部
を潰して平坦な状態とするには過大な荷重が必要であ
り、荷重を付加して潰す場合にはスプリングバックが発
生する可能性がある。因みに、板厚が０．３mm以上であ
れば、端部を潰して平坦にするのは極めて困難となる。

【００４６】そこで、図５（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、折り返し部２２の端部２２Ａをシリンダヘッド，シ
リンダブロックの少なくともいずれかの接合面域外に位
置させると、シール性が損なわれることがなく、また端
部を平坦とするための荷重を付加する必要もない。そし
て、このような構成とすることにより、前記介装時の正
確なガスケット荷重を計算することができる。

【００４７】また、この実施形態では、基板１１に設け
た全ての肉厚部が、基板１１の縁（すなわち、基板形成
時に基板の縁に一体に突設させた折り返し用片）を折り
返して形成した折り返し部２２であるため、肉厚部の形
成が容易になされる。しかしながら、本発明はこれに限
定されず、基板の設計上折り返し部２２の形成が不可能
である場合などには、その位置にシム板などを固定して
肉厚部を形成してもよい。

【００４８】なお、シム板などの基板とは別の板材を基
板の外周端縁に固定して肉厚部を形成する場合には、第
一および第二のボルト孔線に沿った各位置にそれぞれ小
さな板材を固定してもよいが、基板の外周端縁全体に対
応させた一体の板材を固定して外周端縁全体を肉厚部と
した方が、肉厚部の形成が容易になされるとともに、肉
厚部による前記カウンター効果が高くなる。

【００４９】また、この実施形態における例えば直線Ｋ
₁ に沿った両折り返し部２２ａ，２２ｄのように、基準
線Ｌ₀ から折り返し部２２ａ，２２ｄまでの距離が異な
る場合には、当該距離が長い方の折り返し部２２ａ内に
シム板等を挟みこんで肉厚部としての厚さを厚くし、両
折り返し２２ａ，２２ｄで同等のカウンター効果が得ら
れるようにすることが好ましい。また、同等のカウンタ
ー効果が得られるためには、前記距離と当該肉厚部の基
板を除いた厚さとの比を当該両肉厚部で同じにすればよ
い。

【００５０】また、前記折り返し部２２ａ，２２ｄのよ
うに、ボルト孔１４ａ，１４ｃの外側に油孔１５がある
場合には、その基板縁側に形成したこれらの折り返し部
２２ａ，２２ｃに加えて、ボルト孔１４ａ，１４ｃ側に
も同様の折り返し部を設けてもよい。また、その位置に
シム板を固定して肉厚部を形成してもよい。すなわち、
一つのボルト孔線に沿って形成される肉厚部は二つに限
定されず、三つ以上であってもよい。

【００５１】また、この実施形態では、肉厚部（折り返
し部２２）が全ての第一および第二のボルト孔線上の所
定位置に設けてあるが、肉厚部が一部の第一および第二
のボルト孔線上の所定位置に設けてあるものも本発明に
含まれ、この場合であっも部分的にはシリンダヘッドの
変形が抑えられるため、従来のものと比べれば、シリン
ダボア孔の周囲の面圧が平均化されて、シリンダボア孔
の真円度を高くすることができる。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の金属ガスケットによれば、燃焼室用孔の折り返しとこ
の折り返し内部の軟質材とゴム系材料からなるビードと
によってシール効果が確保される。また、ボルト孔の配
置を示す線毎に基板縁側に形成された肉厚部によって、
ボルトの締付け時にシリンダーヘッドの変形が抑えられ
て、ボルトの締付けに対する、ボルト孔近傍とボルト孔
間の燃焼室隣接部とにおける面圧の差が小さくなり、特
に、請求項３に記載の発明によれば、前記肉厚部が全て
の第一および第二のボルト孔線上の前記位置に設けてあ
るため、シリンダヘッドの燃焼室用孔周囲の面圧が平均
化されて、燃焼室用孔の真円度が確保される。その結
果、当該金属ガスケットを用いたエンジンは、油消費の
低減、燃費の向上、パワー損失の低減、排気ガス汚染の
低減が達成される。

【００５３】また、特に、請求項４に記載の発明によれ
ば、肉厚部を折り返しにより形成することにより、シリ
ンダボア周囲における面圧の平均化が容易に行われるた
め、製造コストが抑えられる。特に、請求項５に記載の
発明によれば、肉厚部として折り返した部分の端部をシ
リンダブロックとシリンダヘッドとの少なくとも一方の
接合面域外に位置させたために、シール性が損なわれる
ことがなく、また前記端部を平坦とするための荷重を付
加する必要もなく、介装時の正確なガスケット荷重を計
算することができる。

【００５４】特に、請求項６に記載の発明によれば、燃
焼室用孔の折り返しにおける接合面および肉厚部におけ
る接合面を、シリンダブロックの接合面側とシリンダヘ
ッドの接合面側との双方に均一的に接触させることがで
き、また前記折り返しが締め付け力あるいは稼働時の熱
の影響によるシリンダブロック，シリンダヘッドの変形
に対して好適に追従変形するため、面圧の均一化を促進
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金属ガスケットの一例を示す平面
構成図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】本発明で肉厚部を設けたことによる生じる作用
を、実施形態の金属ガスケットを用いて説明するための
模式図であって、直線Ｋ₂ による断面図に対応する模式
図である。

【図４】段差を設けない場合の図１のＡ−Ａ線断面図に
相当する図である。

【図５】肉厚部に相当する折り返し部の端部をシリンダ
ブロック，シリンダヘッドの接合面域外に位置させた例
を示す断面図であり、同図（ａ）はシリンダブロックの
接合面域外にのみ位置させた場合，同図（ｂ）はシリン
ダブロック，シリンダヘッドの両接合面域外に位置させ
た場合を示している。

【符号の説明】 １０ 金属ガスケット １１ 基板 １３ シリンダボア孔（燃焼室用孔） １４ａ〜１４ｆボルト孔 １５ 油孔 １６ 水孔 １７ 軟質材 ２１ 折り返し部 ２２ａ〜２２ｈ折り返し部（肉厚部） ２２Ａ 折り返し部の端部 ２３ 段差 ２４ ゴムビード Ｌ₀ 基準線 Ｌ₁ ，Ｌ₂直線（第二のボルト孔線） Ｋ₁ 〜Ｋ₃直線（第一のボルト孔線）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−101761（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−149438（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−34049（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−346169（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−188351（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−25666（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−75270（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−111961（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−16859（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16J 15/08

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも燃焼室用孔とボルト孔とが開
   設された金属製の基板からなり、シリンダブロックとシ
   リンダヘッドとの間に介装してこれらの接合面間をシー
   ルする金属ガスケットにおいて、 前記燃焼室用孔の縁を折り返し、この折り返し内部に軟
   質材を抱き込ませるとともに、前記基板の少なくとも一
   方の接合面に前記折り返しの高さより高くなるようにゴ
   ム系材料からなるビードを形成し、 さらに、隣合う燃焼室用孔の中心点を通る直線を基準線
   とし、前記基準線を挟んで対向する二つのボルト孔の中
   心点を通る直線を第一のボルト孔線とし、前記基準線を
   挟んだ各側に配置された複数のボルト孔の中心点を通る
   直線を第二のボルト孔線としたときに、 前記基板の接合面域内であって且つ前記第一のボルト孔
   線上の各ボルト孔より基板縁側となる位置と、前記基板
   の接合面域内であって且つ前記第二のボルト孔線上の端
   部の各ボルト孔より基板縁側となる位置との少なくとも
   一方に、当該基板の板厚より厚く前記折り返しの高さよ
   り低い、軟質材を含まない金属製の肉厚部を設けたこと
   を特徴とする金属ガスケット。
2. 【請求項２】 前記第一のボルト孔線は、前記基準線を
   挟んで線対称となる二つのボルト孔の中心点を通る直線
   であることを特徴とする請求項１記載の金属ガスケッ
   ト。
3. 【請求項３】 基板に開設された全てのボルト孔に対し
   て前記第一および第二のボルト孔線を想定し、その全て
   の第一および第二のボルト孔線上の前記位置に、前記肉
   厚部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載
   の金属ガスケット。
4. 【請求項４】 基板に複数個設けられた前記肉厚部のう
   ちの一部または全ては、基板の縁を折り返して形成した
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の
   金属ガスケット。
5. 【請求項５】 前記肉厚部として折り返した部分の端部
   を、前記シリンダブロックとシリンダヘッドとの少なく
   とも一方の接合面域外に位置させたことを特徴とする請
   求項４記載の金属ガスケット。
6. 【請求項６】 前記燃焼室用孔の折り返しにおける接合
   面および前記肉厚部における接合面の、前記基板におけ
   る接合面からの高さが、当該基板の両接合面側で等しく
   または略等しくなるように段差を形成したことを特徴と
   する請求項１〜５のいずれか一つに記載の金属ガスケッ
   ト。