JP3738121B2

JP3738121B2 - 金属製ガスケット

Info

Publication number: JP3738121B2
Application number: JP32061397A
Authority: JP
Inventors: 正彦三浦; 浩植村; 和幸下志
Original assignee: Nippon Gasket Co Ltd
Current assignee: Nippon Gasket Co Ltd
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2017-11-07
Also published as: JPH11241769A; DE19851066A1; US6283480B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，一対の構造体の対向面間、例えば、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に挟持されて対向面間をシールする金属製ガスケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，多気筒エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの間のようなエンジンを構成する構造体の対向面間にガスケットを配置し，シリンダヘッドをシリンダブロックに締付ボルト等で締付けて両対向面をシールすることが行われている。このガスケットはシリンダブロックとシリンダヘッドとの当接面から燃焼ガス等が漏洩しないように配設されるものであり、種々のタイプのガスケットが使用されている。
【０００３】
最近のエンジンは，軽量化、小型化、或いは高出力指向をめざす自動車用高性能エンジンが開発されており，軽量化のためにアルミニウム合金から成るシリンダヘッドを採用している。しかしながら，アルミニウム合金は，軽量ではある反面，剛性が低いので，エンジンの運転・停止又は運転状態に応じて生じる温度変化によって熱膨張或いは熱収縮が増大し、或いはエンジン使用時における繰り返し応力や冷熱サイクル条件によってガスケットに加わるストレス即ち熱負荷のために、ガスケットの歪みが増大し，ガスケットの破壊やシール面圧の急激な低下によって対向面間からガス漏れ等の不具合が多く生じることがある。そこで、従来のアスベスト等のガスケットの代替となる有効なシール手段として、金属製ガスケットを用いる方法が一般的に知られることとなり、金属製ガスケットについて種々のガスケットが開発されている。金属製ガスケットには，ピストンが往復動するためにシリンダブロック内に形成したシリンダボアに対応したボア孔が形成されており，ボア孔の周囲には環状のビードが形成されている。ボア孔以外にもボルト孔等の貫通孔の周囲近傍にビードが形成されている。金属製ガスケットを間に挟んだ状態でシリンダヘッドとシリンダブロックとをボルト等によって締め付けて固定するときに，ビードが取付面に対して弾性的な接触部，特にシリンダボアの周囲の対向面間においては環状接触部を形成することにより，取付面間が燃焼室や水孔，オイル孔，ボルト孔等の各種の孔の周囲がシールされる。
【０００４】
ところで，金属製ガスケットは，通常，複数枚の金属板から構成されている。金属板には，ビードを形成した弾性金属板や中間板，調整板等が含まれる。これらの金属板は，エンジン構成部品の一つである金属製ガスケットとしての運搬，保管及び組立等の取扱いを可能とするために，ボア孔の近傍部において溶接等の手段で互いに固着されている。このような従来の固定構造では，大がかりな溶接設備を導入する等の必要があるために，金属製ガスケットの製造コストの一層の低減の妨げの要因の一つになっている。
【０００５】
従来，ストッパ機能を備えた金属製ガスケットとして，特開平４−３４７０６５号公報に開示されたものがある。このストッパ機能を備えた金属製ガスケットは，ボア孔の周囲にビードを形成した弾性金属板のビードの凹面側においてボア孔の端縁部から部分的なシム板を併設し，ボア孔寄りの平坦部にて弾性金属板に固定したものである。この金属製ガスケットによれば，シム板に当接する部分のビードは全屈したとしても残りの部分は全屈せずに復元性を有するため，ボア孔間が狭い場合でもストッパ機能を奏することができる。また，ビードが形成された弾性金属板を二枚とする場合は，ビードの凸部が互いに外側を向くように二枚の弾性金属板を重ね，ビードの凹面側となる両弾性金属板間に，ボア孔の端縁部から延びる部分的なシム板が併設されている。
【０００６】
また，各基板に生じる応力バランスを均一に保ちながら厚さ調節が可能で，高いシール性能を確保することを図った金属ガスケットとして，特開平４−１７５５７９号公報に開示されたものがある。この金属ガスケットは，シリンダブロックの燃焼室ボアに対応してボア孔が形成されると共にボア孔周囲にビードが形成された二枚の弾性金属板を互いにビードが外方へ凸型をなすように積層されており，ビードよりもボア孔側にて両基板の間に増厚部材を接合したものである。
【０００７】
また，オープンデッキタイプのエンジンには，各シリンダ体が独立して形成されて各シリンダ体の周囲がウォータジャケットとなっているフルオープンデッキタイプのエンジン，又は一部或いは全部のシリンダ体が互いに一体化され，一体化されたシリンダ体の周囲がウォータジャケットとされているセミオープンデッキタイプのエンジンがある。かかるオープンデッキタイプのエンジンにおいては，シリンダブロックをアルミニウム合金製とし，シリンダライナを耐摩耗性を考慮した特殊鋳鉄製としたものがある。特にシリンダライナがウォータジャケットに直接露出していない乾式ライナを備えるシリンダブロックにおいては，シリンダボアの周囲のデッキ面に，シリンダライナとシリンダライナが嵌め込まれたシリンダケーシングとの境界線が現れている。このようなエンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックとの対向面間に，特にビードの凸部が外側に向くように積層した金属製ガスケットを配置した場合，弾性金属板のビードの凸部が，デッキ面上の境界線上に位置することがある。シリンダケーシングとシリンダライナとは別部材であるため境界線で僅かな段差が生じ易いので，シリンダヘッドをシリンダブロックに締め付けたときにシールラインが不確実になるおそれがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
オープンデッキ型のエンジンにおいて，ビードが形成された弾性金属板に板厚調整機能を与えるシム板に，シリンダボアとウォータジャケットとの間に位置する環状デッキ面の全体にわたって不整吸収機能や面圧分散機能等のシール性能を向上させる機能を持たせることできれば，部品の複合機能化の点で好ましい。また，乾式ライナを有するシリンダブロックを有するエンジンにおいては，乾式ライナとシリンダケーシングとの境界線が存在するために不整となり易いシリンダボア周りのデッキ面を確実にシールすることができる構造が求められている。更に，乾式ライナを有するシリンダブロックはアルミニウム合金製とされることがあるが，剛性が鋳鉄と比較して低いアルミニウム合金製のデッキ面を高いシール面圧から保護することも求められている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，溶接を用いることなく簡素で機械的な固定構造によって弾性金属板とシム板とを固定することにより，弾性金属板と中板シムとから成る金属製ガスケットの全体を一つの部品として低コストで一体化し，シム板が本来有する板厚調整機能を奏すると共にシリンダボアとウォータジャケットとの間のデッキ面の不整を吸収し且つ面圧の分散を図ってシール性能を向上させる金属製ガスケットを提供することである。
【００１０】
この発明は，シリンダボアが形成されたシリンダ体の周囲にウォータジャケットが形成されたシリンダブロックと，前記シリンダブロックに取り付けられるシリンダヘッドとの対向面間に介装されて適用される金属製ガスケットにおいて，
前記シリンダボアに対応した第１ボア孔及び前記第１ボア孔に沿ったビードが形成された一対の弾性金属板と前記第１ボア孔に対応する第２ボア孔が形成され且つ前記弾性金属板間に積層されたシム板とを具備し，
前記弾性金属板に形成された前記ビードは，各前記ビードの凸部が互いに対向する向きで前記シム板に積層されており，
前記シム板には前記ウォータジャケットに対応して位置する部分に張出部分が形成され，前記シム板は前記張出部分と少なくとも一方の前記弾性金属板とに対してかしめによって前記弾性金属板に結合されていることから成る金属製ガスケットに関する。
【００１１】
この金属製ガスケットは，ビードが形成された二枚の弾性金属板と弾性金属板間に設けられるシム板とのかしめによる固着が，シム板の本体からウォータジャケットに対応して位置する部分で行われるので，シリンダヘッドをシリンダブロックに取り付けた状態では，シム板と弾性金属板との結合部はウォータジャケットに対応しているのみであってシリンダボア周りのデッキ面と干渉することがない。したがって，デッキ面から作用する力によって固定部に亀裂等を生じて弾性金属板とシム板とを固定する機能が失われることがなく，或いは逆に固定部分がデッキ面に損傷を与えることもない。また，シリンダボアとウォータジャケットとの間に位置する環状デッキ面全体においては，弾性金属板間にシム板が存在しているので，シム板による板厚調整と不整吸収が行われ，シール性能が確保される。
【００１２】
この金属製ガスケットにおいて，一方の前記弾性金属板には前記かしめを形成する工具が挿通可能な通し孔が形成され，前記シム板と他方の前記弾性金属板とは，前記通し孔を挿通して適用された前記工具によって形成された前記かしめによって結合されている。
【００１３】
この金属製ガスケットにおいて，前記シム板の前記ウォータジャケットに対応して位置する前記張出部分にはハーフビードが形成されており，前記シム板は，前記ハーフビードの凸側に積層する前記弾性金属板と前記かしめによって結合されている。或いは，少なくとも一方の前記弾性金属板には，前記シム板の前記ウォータジャケットに対応して位置する前記張出部分に対応して前記シム板側に凸となるハーフビードが形成されており，前記シム板は，前記弾性金属板の前記ハーフビードが形成された部分に対して前記かしめによって結合されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して，この発明による金属製ガスケットの実施例を説明する。図１はこの発明による金属製ガスケットの一方の弾性金属板の一例を示す平面図，図２は図１に示した弾性金属板に積層される他方の弾性金属板の一例を示す平面図，図３は図１及び図２に示された弾性金属板間に介装されるシム板の一例を示す平面図である。
【００１５】
この発明による金属製ガスケット１は，一対の構造体としてのシリンダブロックとシリンダヘッドとが対向する取付面間のシールを行うため，かかる取付面間に挟持されるヘッドガスケットである。金属製ガスケット１の説明に先立って，この金属製ガスケット１が適用されるエンジンのシリンダブロックに５０について説明する。図１１は，この発明による金属製ガスケット１が適用される多気筒エンジンのシリンダブロック５０を示す平面図である。シリンダブロック５０は，並列して設けられたシリンダ体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ・・（総称する場合は，符号５１を用いる）が互いに隣接する各シリンダ体５１の会合部分Ｍで一体化されているセミオープンデッキタイプのエンジン用のものであり，各シリンダ体５１には，ピストンが往復動するシリンダボア５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ・・（総称する場合は，符号５２を用いる）が形成されている。各シリンダ体５１は，シリンダライナ５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ・・（総称する場合は，符号５３を用いる）とシリンダライナ５３が嵌合されるシリンダケーシング５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ・・（総称する場合は，符号５５を用いる）とから構成される。シリンダ体５１の周囲には，ウォータジャケット部５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃ・・が連続しているウォータジャケット５８が形成されている。ウォータジャケット５８の外側において，シリンダヘッド（図示せず）を取り付けるためのボルトが螺入されるボルト穴５９が形成されている。なお，例えば，図４に示すように，シリンダライナ５３の端面５４とシリンダケーシング５５の端面５６とは，シリンダブロック５０の対向面の一部を構成するシリンダ体５１の端面５７を構成している。
【００１６】
図１に示す弾性金属板２は金属製ガスケット１を構成する一対の弾性金属板の一方の弾性金属板であり，図２に示す弾性金属板３は金属製ガスケット１を構成する他方の弾性金属板である。図３に示すシム板４は，弾性金属板２，３間に挟んだ状態で積層される。弾性金属板２，３は，例えばステンレスばね鋼板（ＳＵＳ３０１ＣＳＰ−３／４Ｈ）の金属材料を打ち抜いてビード加工等の成形加工をし，所定の張り強さ，伸び，及び硬さを備えるために熱処理と表面処理が施したものである。シム板４は，ステンレスばね鋼板（ＳＵＳ３０４）の金属材料を打ち抜いて形成されるが，弾性金属板２，３よりも薄い金属板から製作される。
【００１７】
弾性金属板２には，シリンダブロック５０に形成されたシリンダボア５２の数と位置に対応して，ボア孔縁８Ａ〜８Ｄ（総称するときは，ボア孔縁８とする）によって縁取られたボア孔５Ａ〜５Ｄ（総称する場合には，ボア孔５とする）が並列して形成されている。弾性金属板３には，弾性金属板２の場合と同様に，ボア孔縁１８Ａ〜１８Ｄ（総称するときは，ボア孔縁１８とする）によって縁取られたボア孔１５Ａ〜１５Ｄ（総称する場合には，ボア孔１５とする）が並列して形成されている。弾性金属板２，３のボア穴５とボア穴１５とは，互いに対応しており，同じ位置に且つ同じ大きさで形成されており，弾性金属板２，３における第１ボア孔を構成している。
【００１８】
シム板４にも，シリンダブロック５０に形成されたシリンダボア５２及び弾性金属板２，３のボア穴５とボア穴１５との数，位置及び大きさに対応して，ボア孔縁２８Ａ〜２８Ｄ（総称するときは，ボア孔縁２８とする）によって縁取られたボア孔２５Ａ〜２５Ｄ（総称する場合には，ボア孔２５とする）が並列して形成されている。ボア孔２５は，弾性金属板２，３に形成された第１ボア孔に対応する第２ボア孔を構成している。シム板４は，シリンダ体５１の端面５７に対応している本体部分２１（各シリンダ体５１に対応した本体部分２１Ａ〜２１Ｄから成る。総称するときは，符号２１を用いる）と，本体部分２１から延びる張出部分２３，２４とから構成されている。本体部分２１の輪郭は，シリンダボア５２の開口を定める端縁６２に対応したボア孔縁２８Ａ〜２８Ｄと，ウォータジャケット５８の開口を定める端縁６８に対応した一連の外側端縁２２Ａ〜２２Ｄとから成る。張出部分２３，２４は，金属製ガスケット１をシリンダブロック５０の対向面に載置した状態で，ウォータジャケット５８に対応した位置に延びている部分である。張出部分２３は，本体部分２１が隣接するボア孔２５間で会合する領域２６の近傍に位置し，張出部分２４は領域２６とは異なる領域から延びている。なお，想像線で示す張出部分２４ａのように，張出部分を適宜の位置に必要な数だけ設けることができる。ウォータジャケット５８に対応する位置への無駄な張出し等を無くすため，張出部分２３，２４，２４ａの数は必要最小限とし，設けた張出部分にはすべてに，かしめによる結合部を形成するのが好ましい。
【００１９】
また，弾性金属板２には，ボア孔５Ａ〜５Ｄに沿ってそれぞれビード６Ａ〜６Ｄ（総称するときは，ビード６とする）が，また弾性金属板３にも，同様に，ボア孔１５Ａ〜１５Ｄに沿ってそれぞれビード１６Ａ〜１６Ｄ（総称するときは，ビード１６とする）が，それぞれ環状に形成されている。弾性金属板２と弾性金属板３は，ビード６，１６が，それぞれボア孔５の孔縁８，１８に沿って且つビード６，１６の凸部がシム板４を介して互いに対向する向きに積層されている。
【００２０】
金属製ガスケット１がボルト等によってシリンダヘッドとシリンダブロック５０との対向面間に締め付けられた状態では，ビード６，１６は，共にシム板４と両対向面とに対して押し潰されて変形する。この変形により，ビード６，１６は，高いシール性能が要求されるボア孔５，１５の周りにおいて，その内外の裾位置の部分が両対向面に強く接触して面圧が十分に高くなる弾性的な４条の環状接触部（シールライン）を形成し，ボア孔５，１５を通る高温の燃焼ガス等の流体が対向面から漏出するのを阻止している。隣接するボア孔５間又はボア孔１５間以外のボア孔の周りにおいては，隣接するボア間に比較して燃焼ガスの漏洩程度は低いので，ビード６，１６から成る１条のビードが形成されている。また，金属製ガスケット１が両対向面間に締め付けられたときに，シム板４が存在しているために，ボア孔５，１５の孔縁８Ａ，１８Ａ，及び２８Ａにおいてシム板４が存在していない場合の面圧よりも面圧が高くなるので，腐食性の燃焼ガス等が弾性金属板２，３のビード６，１６の領域まで侵入するのが防止される。
【００２１】
弾性金属板２，３には，ウォータジャケット５８に対応する領域よりも外側の周辺領域においては，更に，シリンダブロック５０のボルト穴５９に対応した位置において，締付け用のボルトが挿通するボルト孔９，１９が形成されている。また，図示しないが，ノック孔，ブローバイ孔，又はオイル孔が穿設されているが，これらの各孔は，ガスケットの技術分野においてそれぞれ周知のものであるので，ここでは詳細な説明を省略する。これらの金属製ガスケット１の周辺部及び周辺部に形成される各種の孔の回りには，通過する流体が漏洩するのをシールするため，ビードが形成される。かかる孔の周囲におけるシールは，シリンダボア周りのビードによるシールよりもシール程度は低くて十分であるので，通常，ビード６，１６の高さよりも低い高さを有するハーフビードである。ボルト孔９，１９の周囲には，ボルト孔用ハーフビード１０，２０が形成されており，弾性金属板２，３の周囲に沿って周辺ハーフビード１１，１２が形成されている。
【００２２】
また，図示していないが，金属製ガスケット１の表裏両面，即ち，弾性金属板２，３の両外側面及び互いに対向する内側面の少なくとも一方面には，耐熱性及び耐油性を有するゴム（例えば，フッ素ゴム），樹脂等の非金属材料で，厚さが，例えば，１０μ〜２０μ程度のコーティングが施されている。したがって，シリンダヘッド及びシリンダブロックに対して金属対金属の接触状態を回避し，金属製ガスケットとしての耐腐食性や耐久性及び強度を確保することができる。また，弾性金属板２，３，シム板４及びシリンダヘッド及びシリンダブロック５０の対向面の機械加工面に凹凸が存在していても，上記非金属材料が凹凸をカバーして充分なシール機能を果たすことができる。
【００２３】
次に，図４を参照して，シム板４と一方の弾性金属板３とのかしめによる結合について説明する。図４は，シリンダブロック５０の上に載置された状態の金属製ガスケットの第１実施例を一つの結合部３０を通る平面で切断した部分断面図である。図４は，例えば，図２に示す結合位置Ｑを通るＰ−Ｐ位置での断面図であるが，結合部３０を通れば，切断位置を特に限定する必要はないので，ボア孔５，１５毎に付した記号Ａを付すことを省略する。シリンダライナ５３は，シリンダケーシング５５に嵌め込まれた乾式ライナである。金属製ガスケット１Ａは，弾性金属板２，３の間にシム板４を挟んで積層されている。弾性金属板２，３は，それぞれに形成されたビード６，１６の凸部７，１７を対向した向きに積層されている。シリンダブロック５０のシリンダ体５１の端面５７は，シリンダライナ５３の端面５４とシリンダケーシング５５の端面５６から成り，シリンダブロック５０の対向面の一部を構成している。金属製ガスケット１Ａがシリンダブロック５０とシリンダヘッドとの間で締め付けられた状態では，ビード６，１６は，シリンダ体５１の端面５７の範囲内に位置するような形状を備えている。
【００２４】
シム板４の本体部分２１は，シリンダボア５２の開口を定める端縁６２とウォータジャケット５８の開口を定める端縁６８との間に延びている。本体部分２１のボア孔縁２８は，弾性金属板２，３のボア孔縁８，１８に対応している。本体部分２１の所定の箇所には，本体部分２１から一体的に延びる張出部分２３は，金属製ガスケット１Ａをシリンダブロック５０上の所定位置に配置した状態では，ウォータジャケット５８に対応する位置に存在する。弾性金属板３とシム板４とは，複数の張出部分２３においてかしめによって結合されている。弾性金属板３とシム板４とのかしめによる結合部３０は，シム板４のプレスによって形成された底部の周辺部分が弾性金属板３内に食い込んだ食込み部分３１によって形成される。結合部３０の平面形状は，円形でもよいが，コンパクト性の観点から矩形とするのが好ましい。弾性金属板３とシム板４との結合部３０を形成し易くするため，弾性金属板３には，シム板４の張出部分２３に対応する部分に，張出部分２３側に凸となるハーフビード２７が形成されている。弾性金属板３のハーフビード２７が形成された部分は，シム板４に接近してシム板４に沿って互いに平坦な配置となる。ハーフビード２７の輪郭は，円形或いは円形の一部，或いは矩形に形成するのが好ましい。ハーフビード２７によって，弾性金属板３とシム板４との位置関係が安定し，この部分におけるシム板４の張出部分２３とのかしめによる結合を容易にしている。また，ハーフビード２７は，ボア孔５，１５周りでの面圧をフルビード６，１６に集中させずに均一化させる作用もする。
【００２５】
金属薄板の結合構造を得るための工程を，図１２及び図１３を参照して説明する。図１２及び図１３は，金属製ガスケット１Ａのシム板４を弾性金属板３に対してかしめによる結合を行うための絞り加工を行う工程を説明する説明図である。弾性金属板３とシム板４とは，図１２に示されているように，かしめ工具４０に積層してセットされ，かしめ工具４０の上型４４と下型４１，４２ａ，４２ｂとで押さえ付けられた状態で，パンチ４３の下降により一部が厚さ方向にプレスによって絞り成形される。図１３に示すように，パンチ４３が更に下型４１を押し付けることにより弾性金属板３とシム板４とが据込みされて底部の周囲において外側に拡がろうとする。この際，弾性金属板３とシム板４を押さえ付けていた下型のうち両側の型４２ａ，４２ｂが矢印で示すように外側に退避する構造となっている。厚み方向のプレスによって変形した一枚の金属板の変形底部の周囲部分が食込み部分３１となって，隣接する金属板の同様に同じプレスによって形成された変形底部内に食い込み，二枚（三枚でも同じ）金属板には，図４〜図１０に示すような弾性金属板３とシム板４との結合部３０（４５）が形成される。このかしめについての詳細は，実公平７−４１９６７号公報に開示されている。
【００２６】
図４に示した結合部３０は，弾性金属板２と弾性金属板３とを結合するものではないので，両弾性金属板２，３は，図示しない適宜の位置でスポット溶接，ハトメ組付け，鋲組付け，割りカシメ等の適宜の結合手段によって結合させることになる。なお，シム板４を片方の弾性金属板３にのみ取り付けることは，三枚の金属板を対向面に取り付けるバランス上，好ましいものとなる。即ち，実際の使用時におけるシム板４の固定強度をシリンダブロック５０側か，それともシリンダヘッド側かに決めて安定させることに対応することができる。また，溶接による固着に比して，固定位置を任意の且つ少ない位置に設定することができる。
【００２７】
したがって，図４に示すように，シリンダブロック５０上に載置した状態の金属製ガスケット１Ａをシリンダヘッドとの間に締め付けた状態では，結合部３０は対向面間に締め付けられることがなく，対向面間に隙間をつくったり又は対向面を損傷させることがなく，或いは逆に，結合部３０が対向面から損傷を受けることもない。また，弾性金属板３のビード１６の凸部１７は，実質的に，デッキ面に現れているシリンダライナ５３の端面５４とシリンダケーシング５５の端面５６との境界線６０の上方に位置することとなっても，締付け状態では境界線６０と直接接触してシールラインが境界線６０と干渉することはなく，ビード１６によるシールラインを不安定にすることはない。シム板４は，シリンダブロック５０とシリンダヘッドとの対向面間における板厚調整機能を果たし，且つ対向面の不整を吸収する本来の機能を果たす。
【００２８】
以下，図５〜図１０を参照して，この発明による金属製ガスケットの別の実施例について説明するが，図５〜図１０に示された各実施例においては，図４に示した金属製ガスケット１Ａと同じ機能を奏する構成要素又は部位については，図４において付した符号と同じ符号を付しているので，これらの構成要素又は部位についての再度の説明を省略する。次に，図５を参照して，この発明による金属製ガスケットの第２実施例について説明する。図５は，金属製ガスケット１Ｂの結合部４５を通る平面で切断した断面図である。この実施例に示した金属製ガスケット１Ｂは，互いに積層された二枚の弾性金属板２，３と両弾性金属板２，３の間に挟まれた中間板としてのストッパ板４から構成されており，結合部４５を，弾性金属板２，３及びシム板４との三枚の金属板を一緒にかしめによって結合したものである。弾性金属板２のプレスによって形成された底部の周囲部分３１ａがシム板４の底部に食い込み，且つシム板４の底部の周囲部分３１ｂが弾性金属板３の底部に食い込むことによって，三枚の金属板を相互に結合した結合部４５が得られる。この結合構造によれば，１回の絞り加工により，金属製ガスケット１Ｂを一括して結合することができる。
【００２９】
図６には，この発明による金属製ガスケットの第３実施例が示されている。図６は，金属製ガスケット１Ｃの結合部３０を通る平面で切断した断面図である。この実施例では，弾性金属板２のボア孔縁８Ａに沿って２条のビード３２，３３が形成され，弾性金属板３のボア孔縁１８に沿っても，ビード３２，３３に対応して２条のビード３４，３５が形成されている。ビードを複数条にしているので，締め付け状態では形成されるシールライン数が増加し，面圧の分散が図られ且つシリンダ体５１の端面５７におけるシール性能が強化される。
【００３０】
また，図７には，この発明による金属製ガスケットの第４実施例が示されている。図７は，金属製ガスケット１Ｄの結合部３０を通る平面で切断した断面図である。この実施例では，金属製ガスケット１Ｄの総板厚を調整するための厚さ調節板３６が，弾性金属板２側においてシム板４に積層されている。厚さ調節板３６は，シム板４の本体部分２１と同様の広がりを有する金属板であるが，シム板４のように張出部２３，２４を有してはいない。厚さ調節板３６により，金属製ガスケット１Ｄの総板厚が定められる。また，シリンダヘッドとシリンダブロック５０との間に締め付けるときに，厚さ調節板３６の板厚により，ボア孔５，１５（図１及び図２を参照）周りでの面圧を調整することができる。
【００３１】
また，図８には，この発明による金属製ガスケットの第５実施例が示されている。図８は，金属製ガスケット１Ｅの結合部３０を通る平面で切断した断面図である。この実施例では，シム板４の一方の側に積層された弾性金属板３７には，例えば円形の通し孔３８が形成され，通し孔３８に対応する位置においてシム板４とシム板４の他方の側に積層された弾性金属板３とが，かしめによって形成された結合部３０によって結合されている。金属製ガスケット１Ｅを構成する三枚の金属板の積層が完成した時点で，図１２及び図１３に示したかしめ工具のパンチ４３及び上型４４は，弾性金属板２と干渉することなく，通し孔３８を通してシム板４に直接に絞り加工を施すことが可能となる。
【００３２】
更に，図９には，この発明による金属製ガスケットの第６実施例が示されている。図９は，金属製ガスケット１Ｆの結合部３０を通る平面で切断した断面図である。この実施例では，シム板４の張出部分２３（或いは張出部２４）にハーフビード３９が形成されている。シム板４は，ハーフビード３９の凸側に積層される弾性金属板３と結合される。即ち，シム板４は，ハーフビード３９が形成された部分において，シム板４と弾性金属板３と機械的に結合する結合部３０が形成されている。ハーフビード３９の輪郭は円形とするのが好ましい。ハーフビード３９の機能については，図４に示した例の場合と同様である。【００３３】
更に，図１０には，この発明による金属製ガスケットの第７実施例が示されている。図１０は，金属製ガスケット１Ｇの結合部３０を通る平面で切断した断面図である。この実施例では，シム板４６は弾性金属板３に沿った形状を有している。即ち，シム板４６は，本体部分４７と本体部分４７から一体的に張り出した張出部分４８とから成り，本体部分４７にビード１６に対応した凸部４９が形成されている。シム板４７と弾性金属板３とを結合する際，弾性金属板３のビード１６とシム板４６の凸部４９とが嵌合して積層と位置決めが確実になる。
【００３４】
以上，この発明の金属製ガスケットの各実施例について説明したが，この発明はこれらの実施例に限定されるものではない。例えば，弾性金属板２，３の各板厚については，エンジン部品の対向取付面の材質や硬さ等の物理的な性質，或いはエンジンの仕様等にあわせて，金属製ガスケットの仕様決定に際して適宜変更して対向取付面に発生する不整の補正に対応させることができる。例えば，シリンダヘッド側の弾性金属板２の板厚（例えば，０．１８ｍｍ〜２．２ｍｍ）を，シリンダブロック５０側の弾性金属板３の板厚（例えば，０．１３〜０．１７ｍｍ）よりも厚くして，弾性金属板に作用する応力や熱負荷の変動に対する耐久性を向上させることが好ましい。また，隣接するボア孔５，１５間でのビード６，１６はそれぞれ独立したものとして説明したが，必要なシール性能を確保することができれば，隣接するボア孔５，１５間で，ビード６，１６は会合していてもよい。ビード６，１６の高さや幅は，同じボア孔５，１５の周りであっても，周方向位置に応じて変化させることができる。例えば，小型のエンジンでは，隣接するボア孔５，１５間の領域が非常に狭くなっているので，２本のビード６，６及びビード１６，１６の幅を，他の領域におけるビードの幅よりも狭く設定される。また，ビードの高さについても，隣接するボア孔５，１５間の領域では高いシール力を得るために他の領域よりも高くする等の変化を持たせることができる。また，シリンダ体５１を構成するシリンダライナ５３は，乾式ライナとして説明したが，シリンダケーシング５５に嵌め込まない湿式ライナとして構成してもよい。金属製ガスケットを適用するエンジン部品としては，シリンダヘッドとシリンダブロックとの間の対向取付面間に限られず，排気マニホルドをシリンダヘッドに取り付けるのに用いられる金属製ガスケットとしても適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
この発明による金属製ガスケットは，以上のように構成されているので，ビードが形成された少なくとも一方の弾性金属板と弾性金属板間に設けられるシム板との固着が，シム板の本体からウォータジャケットに対応して位置する部分においてかしめによって行われるので，シリンダヘッドをシリンダブロックに取り付けた状態では，シム板と弾性金属板との固定部はウォータジャケットに対応しているのみであってシリンダボア周りのデッキ面と干渉しない。また，固着に溶接を用いないので，コストのかかる設備を必要としない。環状デッキ面から作用する力によって固定部に亀裂等を生じて弾性金属板とシム板とを固定する機能が失われることがなく，或いは逆に固定部分がデッキ面に損傷を与えることもない。また，シリンダボアとウォータジャケットとの間に位置する環状デッキ面全体においては，弾性金属板間にシム板が存在しているので，シム板による板厚調整と不整吸収が行われ，シール性能が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による金属製ガスケットの実施例に用いる一方の弾性金属板の平面図である。
【図２】この発明による金属製ガスケットの実施例に用いる他方の弾性金属板の平面図である。
【図３】この発明による金属製ガスケットの実施例に用いるシム板の平面図である。
【図４】この発明による金属製ガスケットの第１実施例の部分断面図である。
【図５】この発明による金属製ガスケットの第２実施例の部分断面図である。
【図６】この発明による金属製ガスケットの第３実施例の部分断面図である。
【図７】この発明による金属製ガスケットの第４実施例の部分断面図である。
【図８】この発明による金属製ガスケットの第５実施例の部分断面図である。
【図９】この発明による金属製ガスケットの第６実施例の部分断面図である。
【図１０】この発明による金属製ガスケットの第７実施例の部分断面図である。
【図１１】この発明による金属製ガスケットが適用されるシリンダブロックの部分平面図である。
【図１２】この発明による金属製ガスケットの結合部を形成するための絞り加工を説明する図である。
【図１３】図１２に示す絞り加工の絞り行程を示す途中説明図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｇ金属製ガスケット
２，３，３７弾性金属板
４，４６シム板
５，１５ボア孔（第１ボア孔）
６，１６，３２，３３，３４，３５ビード
７，１７凸部
１０，１１，１２，２０バーフビード
２１，４７本体部分
２３，４８張出部分
２５ボア孔（第２ボア孔）
２７，３９ハーフビード
３０，４５結合部
３１食込み部分
３６厚さ調節板
３８通し孔
４０かしめ工具
５０シリンダブロック
５１シリンダ体
５２シリンダボア
５８ウォータジャケット

Claims

シリンダボアが形成されたシリンダ体の周囲にウォータジャケットが形成されたシリンダブロックと，前記シリンダブロックに取り付けられるシリンダヘッドとの対向面間に介装されて適用される金属製ガスケットにおいて，
前記シリンダボアに対応した第１ボア孔及び前記第１ボア孔に沿ったビードが形成された一対の弾性金属板と前記第１ボア孔に対応する第２ボア孔が形成され且つ前記弾性金属板間に積層されたシム板とを具備し，
前記弾性金属板に形成された前記ビードは，各前記ビードの凸部が互いに対向する向きで前記シム板に積層されており，
前記シム板には前記ウォータジャケットに対応して位置する部分に張出部分が形成され，前記シム板は前記張出部分と少なくとも一方の前記弾性金属板とに対してかしめによって前記弾性金属板に結合されていることから成る金属製ガスケット。
一方の前記弾性金属板には前記かしめを形成する工具が挿通可能な通し孔が形成され，前記シム板と他方の前記弾性金属板とは，前記通し孔を挿通して適用された前記工具によって形成された前記かしめによって結合されていることから成る請求項１に記載の金属製ガスケット。
前記シム板の前記ウォータジャケットに対応して位置する前記張出部分にはハーフビードが形成されており，前記シム板は，前記ハーフビードの凸側に積層する前記弾性金属板と前記かしめによって結合されていることから成る請求項１又は２に記載の金属製ガスケット。
少なくとも一方の前記弾性金属板には，前記シム板の前記ウォータジャケットに対応して位置する前記張出部分に対応して前記シム板側に凸となるハーフビードが形成されており，前記シム板は，前記弾性金属板の前記ハーフビードが形成された部分に対して前記かしめによって結合されていることから成る請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属製ガスケット。