JP4245927B2 - 金属ガスケット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッド間に介挿されてボルト締結されて、燃焼ガス、水圧、及びオイル圧をシールする機能を有する金属ガスケットに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来この種の金属ガスケットとしては例えば、図9、図10に示すような金属ガスケットがある(特許文献1を参照)。
この金属ガスケットでは、2枚の基板50を積層配置する共にその2枚の基板50間に副板51を介挿して構成される。
【0003】
そして、基板50の一方若しくは副板51における、燃焼室孔52側端部を折り返して金属ガスケット中で一番板厚の厚い、第1増厚部53を形成している。また、その第1増厚部51を囲繞するようにシールラインが設定され、両基板50にはそれぞれ、そのシールラインに沿ってビード54が形成されている。そのビードは、副板51側に凸状となるように屈曲成形されて形成された金属ビード55と、その金属ビード55の凹部に充填された弾性シール材56とから構成されている。
【0004】
また、基板50外周側にも、他の部分よりも増厚の第3増厚部61が形成され、且つ当該第3増厚部61の内側に外周側ビード62が形成されている。
上記ビード高さは、近接する増厚部に高さよりも高く設定されていて、金属ガスケットを接合面間に介挿しボルト締付けによって組み付けると、第1増厚部でビードの圧縮変形量が規制されて、振動振幅による疲労破壊を防止している。
【0005】
また、接合面(シール面)に当接する部分に弾性シール材56が存在することから、シール面も広く、且つシール面の加工粗さや、取り扱い傷、鋳巣等があっても、軟質の上記弾性シール材56が塞ぐことで充分カバー出来る技術となっている。
なお、上記基板50間の副板51を省略して一方の基板50に対し第1増厚部を形成する場合もある。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−173791号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、金属ガスケットが組み付けられるエンジン技術は留まることなく進化し続け、小型、軽量化、高性能化が進む結果、剛性低下の要求や、高温下で高圧ガスや液体類をシールしなければならない状況にある。
しかし、上記従来の金属ガスケットでは、金属ビード55の凹部に弾性シール材56を充填することで、当該弾性シール材56によるバネ力も期待されるが、基板50として硬度の低い材料を使用すると、上記弾性シール材56が圧縮変形する際に金属ビード55自体若しくはそれに続く基板50平坦部が反るように変形しやすくなりその変形によって十分なバネ力が期待出来ないおそれがある。逆に、基板50を高硬度材で作成すると、締め付け荷重の増大と振動振幅による疲労破壊の一因となる。
【0008】
また、主として面圧を受ける増厚部53,61の面積が小さいために局部面圧の高騰に繋がるおそれがある。特に、金属ガスケットを組み付けるエンジンが、接合面の面積も少さくディゼルエンジンのように締め付け荷重の多いエンジンでは、高温、高圧、振動も有ることから、第1増厚部の面が耐力を超えて凹むことが有り、そのことはガスの吹き抜けに繋がる恐れ有る。
【0009】
また、上記ビート構造では、基板50と副板51とが金属同士のメタル接触(副板51が無い場合には基板50と基板50との間がメタル接触)となっているので、大きな荷重と振動振幅でフレッチングが起こって圧洩れに繋がるおそれもある。
本発明は、かかる不都合を解消する為になされたものであり、エンジン稼働時の振動が作用しても、低コストで安定したシール性能を長期間に渡って確保することが出来る金属ガスケットを提供することを課題としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項1に記載した発明は、少なくとも燃焼室孔が開口した薄肉金属板からなる基板に対し、上記燃焼室孔を無端環状に囲繞するように当該燃焼室孔の開口端部に沿って延びて他の部分よりも増厚に形成された金属性の第1増厚部と、その第1増厚部の外周で当該第1増厚部及び燃焼室孔を無端環状に囲繞する内周側ビードと、基板の外周部に沿って延びる外周側ビードと、を備え、
上記内周側ビード及び外周側ビードは、それぞれ、基板を板厚方向に屈曲成形して一方の面側に凸状に形成された金属ビードと、上記金属ビードの凸部側表面に固着すると共にその凸部裏側の凹部に充填されて上記金属ビードの変形と共に板厚方向に圧縮変形する弾性シール材からなるゴムビードと、の組合せで構成されると共に、
上記金属ビードの凸部側表面に固着する弾性シール材は、上記基板の平坦部に沿った方向を向く面が、金属ビードに拘束されないで金属ビードから開放され、
且つ、上記金属ビードの凸部側表面に固着する弾性シール材の高さを、金属ビードの凸部の高さとほぼ同じ高さとすることで、当該凸部側表面に固着する弾性シール材の肉厚は、相対的に、上記基板の平坦部に沿った方向を向く面側に向けて厚くなっており、
上記第1増厚部は、燃焼室孔側端部を上記一方の面側に折り返し且つその折返し部内にシムを介挿されて構成され、上記シムを構成する板材は、基板表面に沿って上記内周側ビードを越える位置まで延在して、上記金属ビードと板厚方向で対向する位置では、上記金属ビードの形状に倣うように一方の面側に凸状となるように屈曲形成され且つ上記金属ビードと弾性シール材との間に介装されて上記金属ビードの一部を構成する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。
【0011】
本発明によれば、各ビードが、金属ビードと金属ビードの表裏に配された弾性シール材からなるゴムビードとの合成により構成され、且つ軟質な弾性シール材が接合面に接触することで、基板の硬度を下げつつ、ビードによる確実なシールを確保可能となる。
このとき、第1増厚部を、基板端部の折り返し且つシムを介挿することで構成するので、基板端部に鍛造を行わなくてもシムの板厚を調整することで、第1増厚部の延在方向に沿った板厚に抑揚を付けることが可能となる。なお、第1増厚部における周方向に沿った板厚に抑揚をつけることで、第1増厚部の周方向に沿ったシール圧を均等化することが好ましい。均等化することで、ボア真円度を向上させることが可能となる。
【0012】
しかも、上記シムを構成する板材を基板表面に沿って延長して上記金属ビードの一部も兼ねさせることで、基板の硬度を低下させても、金属ビードによるバネ力を高くすることが可能となって、燃焼室孔外周のビードのばね力を高めることが可能となる。
次に、請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した構成に対し、上記外周側ビードよりも外周側で他の部分よりも増厚に形成された金属性の第3増厚部を設け、上記第1増厚部の板厚をH1、及び第3増厚部の板厚をH3とした場合に、H1>H3の関係に設定することを特徴とするものである。
【0013】
次に、請求項3に記載した発明は、少なくとも燃焼室孔が開口した薄肉金属板からなる基板に対し、上記燃焼室孔を無端環状に囲繞するように当該燃焼室孔の開口端部に沿って延びて他の部分よりも増厚に形成された金属性の第1増厚部と、その第1増厚部の外周で当該第1増厚部及び燃焼室孔を無端環状に囲繞する内周側ビードと、基板の外周部に沿って延びる外周側ビードと、上記外周側ビードよりも外周側で他の部分よりも増厚に形成された金属性の第3増厚部と、を備え、
上記第1増厚部の板厚をH1、及び第3増厚部の板厚をH3とした場合に、H1>H3の関係に設定し、
上記内周側ビード及び外周側ビードは、それぞれ、基板を板厚方向に屈曲成形して一方の面側に凸状に形成された金属ビードと、上記金属ビードの凸部側表面に固着すると共にその凸部裏側の凹部に充填されて上記金属ビードの変形と共に板厚方向に圧縮変形する弾性シール材からなるゴムビードと、の組合せで構成されると共に、
上記金属ビードの凸部側表面に固着する弾性シール材は、上記基板の平坦部に沿った方向を向く面が、金属ビードに拘束されないで金属ビードから開放され、
且つ、上記金属ビードの凸部側表面に固着する弾性シール材の高さを、金属ビードの凸部の高さとほぼ同じ高さとすることで、当該凸部側表面に固着する弾性シール材の肉厚は、相対的に、上記基板の平坦部に沿った方向を向く面側に向けて厚くなっており、
上記第1増厚部及び第3増厚部は、それぞれ燃焼室孔側端部若しくは基板外周端部を1回以上折り返して構成され、その折返し回数が第3増厚部よりも第1増厚部側を多くする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。
【0014】
本発明によれば、第3増厚部よりも第1増厚部の折返し回数を多くすることで、第1増厚部の板厚を第3増厚部の板厚よりも厚く設定される。
次に、請求項4に記載した発明は、請求項1〜請求項3のいずれかに記載した構成に対し、上記内周側ビードと外周側ビードとの間に配置されて他の部分よりも増厚に形成された金属性の第2増厚部を設けたことを特徴とするものである。
【0015】
本発明によれば、エンジンの稼働による振動によって、金属ガスケットに板厚方向の繰り返し荷重が入力されて、内周側ビードと外周側ビードとの間に位置する基板部分が板厚方向に振動するように変形(特に窪むように変形)しようとするが、本実施形態では、第2増厚部を設けることで、上記内周側ビードと外周側ビードとの間に位置する基板部分の変形を抑える。
【0016】
ここで、上記内周側ビードと外周側ビードとの間に位置する基板部分が繰り返し板厚方向に変形(凹む方向に変形)すると、その分金属ビードに繰り返し荷重が負荷されて、金属ビードの寿命に悪影響が発生するばかりか、ビード自体のシール圧の変動に繋がる。
第2増厚部で面圧を受ける、つまり主に面圧を受ける増厚部の面積を広くとることが可能となる。
【0017】
次に、請求項5に記載した発明は、請求項4に記載した構成に対し、上記基板に対し上記金属ビードの凸部側に積層配置される副板を備え、上記第1増厚部、及び第2増厚部の少なくとも一つを上記副板に形成したことを特徴とするものである。
次に、請求項6に記載した発明は、少なくとも燃焼室孔が開口した薄肉金属板からなる2枚の基板を積層配置し、その2枚の基板のいずれかに対し、上記燃焼室孔を無端環状に囲繞するように当該燃焼室孔の開口端部に沿って延びて他の部分よりも増厚且つ金属性の第1増厚部を形成し、
上記2枚の基板にそれぞれ、上記第1増厚部よりも外周位置で上記燃焼室孔を無端環状に囲繞する内周側ビードと、基板の外周端部に沿って延びる外周側ビードとを設け、
上記2枚の基板の少なくとも1枚に対し、上記内周側ビードと外周側ビードとの間に形成されて他の部分よりも増厚に形成された金属性の第2増厚部を設け、上記第1増厚部の板厚をH1、第2増厚部の板厚をH2とした場合に、H1>H2の関係に設定し、
上記内周側ビード及び上記外周側ビードは、それぞれ、基板を板厚方向に屈曲成形して一方の面側に凸状に形成された金属ビードと、上記金属ビードの凸部側表面に固着すると共にその凸部裏側の凹部に充填されて上記金属ビードの変形と共に板厚方向に圧縮変形する弾性シール材からなるゴムビードと、の組合せで構成されると共に、
上記金属ビードの凸部側表面に固着する弾性シール材は、上記基板の平坦部に沿った方向を向く面が、金属ビードに拘束されないで金属ビードから開放され、
且つ、上記金属ビードの凸部側表面に固着する弾性シール材の高さを、金属ビードの凸部の高さとほぼ同じ高さとすることで、当該凸部側表面に固着する弾性シール材の肉厚は、相対的に、上記基板の平坦部に沿った方向を向く面側に向けて厚くなっている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。
【0018】
次に、請求項7に記載した発明は、請求項6に記載した構成に対し、上記2枚の基板のいずれかに対し、上記外周側ビードよりも外周側で他の部分よりも増厚且つ金属性の第3増厚部を形成し、第3増厚部の板厚をH3とした場合に、H1>H3の関係に設定することを特徴とするものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態に係る金属ガスケット1 を示す要部平面図、図2は、図1におけるB−B断面図である。
まず構成について説明する。
【0020】
基板2を、ステンレス鋼板や軟鋼板などの薄肉金属板から構成する。本実施形態では、低価格品を対象として基板2が軟鋼板から構成されているものとする。本実施形態の金属ガスケットでは、後述のように硬度が低い軟鋼板を使用してもビードによる十分なシールが可能となっている。
上記基板2の略中央部には、図1に示すように、複数の燃焼室孔3が開口している。各燃焼室側端部全周は、図2に示すように折り返され、その折り返し部7a内にシム板11が介挿されて、第1増厚部7が形成されている。
【0021】
また、各燃焼室孔3及び第1増厚部7を囲繞するように内周側シールラインSL1が設定され、当該内周側シールラインSL1に沿って内周側ビードBD1が形成されている。
その内周側シールラインSL1よりも外周側位置の基板2部分には、ボルト孔4、水孔5、オイル孔6などの各種の孔4、5、6が、接合面(シリンダブロック、シリンダヘッドのシール面)の開口に応じて形成されている。その各種の孔4、5、6よりも外周側位置において、基板2外周部に沿って外周側シールラインSL2が設定され、該外周側シールラインSL2に沿って外周側ビードBD2が形成されている。また、各水孔5を囲繞するように第3シールラインSL3が設定され該第3のビードBD3が形成されている。なお、シールラインが合流する位置では、各種のビードは合流して一つのビードで形成される。
【0022】
また、上記外周側シールラインSL2よりも外周側位置である外端部位置には、基板外端部側を折り返して第3増厚部10が形成されている。その折返し部内には、厚さ調整のためにシム12が介挿されている。
上述の各ビードBD1、BD2は、いずれも、図2に示すように、フルビードからなる金属ビード13、16とゴムビードとの合成によりバネ力を発揮する構成となっている。なお、不図示の第2のビードBD3についても同様な構成からなる。
【0023】
上記金属ビード13、16は、上記第1増厚部7の折返し側(上面側)に凸となるように基板2を板厚方向に屈曲して成形されている。
また、上記ゴムビードは、上記金属ビード13、16の凹部内に充填された第1の弾性シール材14、17と、上記金属ビード13、16の凸部側に固着した第2の弾性シール材15、18とから構成されている。
【0024】
上記第1の弾性シール材14、17は、その表面が、基板2下面と略面一の平面となるように設定されている。なお、第1の弾性シール材14、17のビード幅方向略中央部に対し、下側に凸の突起をシールラインに沿って延びるように1条若しくは複数条形成しておくと良い(図2において破線14a、16aにて示すもの)。
【0025】
また、第2の弾性シール材15、18は、金属ビード13、16の凸部表面とそれに連続する基板2の平坦面部分に、つまり金属ビード13、16の幅よりも僅かに広い幅で第2の弾性シール材15、18が形成されている。また、第2の弾性シール材15、18の高さは、金属ビード13、16の高さとほぼ同じ高さであって、その表面(上面)はほぼ平坦となるように設計されている。なお、第2の弾性シール材15、18の上面に対しても、上側に凸の突起をシールラインに沿って延びるように1条若しくは複数条形成しても良い。
【0026】
ここで、上記第2の弾性シール材15、18の幅は、金属ビード13、16の幅の1.5倍以内が好ましい。余り広くなると荷重が必要以上に増加してしまう。また、第2の弾性シール材15、18の高さは、金属ビード13、16の高さの0.9〜1.1倍の範囲の高さが好ましい。もっとも、各増厚部で規制される最大の圧縮変形量が圧縮破壊を起こす量(例えば40%以上)よりも小さく且つ目的とするバネ力が発揮可能であれば、上記範囲に限定されない。
【0027】
さらに、本実施形態の金属ガスケットにおいては、上記シム11を構成する板材は、基板2表面の形状に沿って内周側ビードBD1位置を越える位置まで延びている。そして、内周側ビードBD1の金属ビード13に接触する部分11bが、当該金属ビード13に係合する金属ビード状に屈曲成形されることで、内周側ビードBD1の金属ビード13の板厚を増厚し、当該内周側ビードBD1のバネ力を強くしている。このため、上記第2弾性シール材15は、上記部分11bを介して上記金属ビード13の凸部側表面に固定されている。
【0028】
また、上記内周側シールラインSL1と、外周側シールラインSL2若しくは第3シールラインSL3との間に位置する基板2の上面(増厚部の増厚側)のほぼ全面に亘って、面厚調整板20aが溶接やかしめなどによって固定されて第2増厚部20が形成されている。上記本実施形態における第2増厚部20を形成するための上記面厚調整板20aの配置位置は、図3における斜線で示す位置であるが、これに限定されず、所定間隔をあけて部分的に基板に固定して第2増厚部20を形成してもよい。
【0029】
ここで、上記第1増厚部7の上記シム11を含む板厚をH1、第2増厚部20の板厚をH2、第3増厚部10部の板厚をH3と定義した場合に、H1>H2、H1>H3となるように、上記シム11、12及び面厚調整板20aの厚さは調整されている。第1増厚部7を一番厚い増厚部分とすることで、当該第1増厚部7に、燃焼室内の高圧ガスを十分シール可能な面圧を発生可能としている。なお、エンジンの剛性などに応じて、上記板厚H1、H2、H3の厚さの関係を調整することで、上記第1増厚部7、第2増厚部20、及び第3増厚部10に発生する、限られた面圧の配分を調整する。
【0030】
また、無負荷時における、内周側ビードBD1の高さは、上記第1増厚部7の高さよりも高く設定されている。外周側ビードBD2及び第3のビードBD3の高さは、第2増厚部20よりも高く設定されている。
このように設定することで、上記構成の金属ガスケット1を、不図示のシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介挿してボルトで締め付けて荷重を負荷すると、一番板厚の第1増厚部7に最大荷重が掛かって、燃焼室内の高圧ガスをシールする。
【0031】
さらに、内周側ビードBD1が第1及び第2増厚部7、20で規制される高さまで圧縮変形して第1増厚部7の外周をシールする結果、シール面にある巣穴などによって第1増厚部7から漏れ出たガスをシールする。このとき、エンジンのシール面に接触するビードBD1の部分は、軟質のゴムビード部分であるので、シール面に巣穴やツールマークなどがあっても、確実にシールすることが可能となる。
【0032】
また、各水孔5についても、上記構成の第3のビードBD3でシールされることで、水孔5を流通する水を確実にシールすることができる。
また、基板2外周に沿って形成された上記構成の外周側ビードBD2によって、外部から水などが基板2内に浸入することが防止される。
ここで、第3のビード及び外周側ビードBD2についても、第2増厚部20及び第3増厚部10によってその圧縮変形量が規制される。
【0033】
上記各ビードの圧縮変形量は、使用する弾性シール材の特性などに基づき、例えば最大40%以内に設定するなど圧縮破壊が発生しない値とする。上記弾性シール材は、例えばフッ素ゴム、NBR、シリコンゴム等のゴム材料や樹脂材料等の、耐食性かつ弾性を有する素材から構成すれば良い。
以上説明した本実施形態のビードBDは、圧縮変形した金属ビード13、16とゴムビードとの合成バネによって所要のシール圧を発生する構造であるので、金属ビード13、16を構成する基板2の硬度をその分、下げることが可能となっている。また、上下両接合面(シール面)と接触するビードの部分は、圧縮変形した軟質の弾性シール材14,15,17,18の平坦面の部分となり、その軟質な弾性シール材14,15,17,18が、当接した接合面部分にあるエンジンの加工ツールマークを埋めることで、エンジン稼働による脈動加圧であっても、第1増厚部7から漏れた燃焼ガスを完全にシールすることができる。
【0034】
ここで、弾性シール材を金属ビード13、16の凹部内のみに充填した構造の場合には、その弾性シール材14、16が圧縮変形することで、金属ビード13、16及び金属ビード13、16に続く両側の基板2平坦部分を上側に反るように変形させる外力が発生する。そして、金属ビード13、16の疲労破壊を抑え且つ基板2コストを抑える目的で基板2の硬度を下げるほど、上記上側に反るような変形が顕在化するおそれがあるが、本実施形態では、凸部側にも第2の弾性シール材15、18を配置することにより、当該第2の弾性シール材15、18の圧縮変形によって、金属ビード13、16及び基板2の上記変形を防止して、凹部の第1の弾性シール材14、17によるシール性能の劣化を防止している。もっとも、金属ビード13、16の両側近傍にそれぞれ増厚部が配置されている部分にあっては、その増厚部によっても上記変形を抑える働きがあるので、その分、第2の弾性シール材15、18の幅を小さく設定したりしても良い。
【0035】
また、上記第1の弾性シール材14、17は、金属ビード13、16でカバーされて直接ガスや冷却水や潤滑油などに触れる可能性が小さい。また、第2の弾性シール材15、18にあっても、直接ガスや冷却水や潤滑油などに触れる部分は主として側面だけであり、金属ビード13、16の両側に位置する第2弾性シール部分が当該金属ビード13、16で分離されているので、一方の第2弾性シール部分が水などと接触しても他方の第2弾性シールへの影響を抑えることができる。
【0036】
上記のように、本実施形態のビード構造では、確実なシール機能を確保しつつ基板2の硬度を落とすことが可能となって、繰り返し荷重に対しても疲労破壊し難い金属ガスケット構造となる。
また、各ビードの圧縮変形量を規制する増厚部として、第1増厚部7及び第3増厚部10の他に第2増厚部20を設けることで、エンジン稼働による脈動加圧があっても、内周側シールラインSL1と外周側シールラインSL2との間に位置する基板2部分が凹むような変形を発生することを抑えることができると共に、ビード自体の圧縮変形量の変動も抑えられてビードによるシール圧の安定化に繋がる。
【0037】
さらに、本実施形態の金属ガスケットが組み付けられるエンジンが、接合面の面積も少さくディゼルエンジンのように締め付け荷重の多いエンジンであっても、主に面圧を受ける増厚部が第2増厚部の分だけ増えるので、第1増厚部の面が耐力を超えて凹むことが防止され、その分、燃焼ガスの吹き抜けを抑えることができる。
【0038】
なお、第1増厚部を形成する折返し部分のシム11を板圧方向に凹凸状となるように屈曲形成してバネ要素を付与しても良い。このように、上記シム11にバネを持たせることで、エンジン稼働時に燃焼室周囲の面圧バランスが崩れても当該シム11のバネ要素11aが追従して第1増厚部7のシール圧を所定の範囲に保持可能であり、その分、第1増厚部7からのガスの漏れを防止することができる。すなわち、エンジン運転中に熱変形で部分的に面圧の低下箇所があっても、その変形に追随して面圧の確保が行われる。
【0039】
なお、第1増厚部7による周方向に沿った面圧が均等化するように、当該第1増厚部7の周方向に沿った高さに抑揚をつけておいても良い。周方向に沿った第1増厚部7の面圧均等化させることは、ボア真円度を図ると共に、パワーロスやオイル消費の低減に貢献する。
また、少なくとも第1増厚部7の両面に対し、2硫化モリブデンやカーボン等の耐熱性のあるシール剤を塗布することで、ミクロシールを行うことも可能であるが、コスト低減のために当該シール剤を行わなくても良い。
【0040】
ここで、本実施形態では、第2増厚部20を形成するために面圧調整板20aを設けているが、締め付け荷重が小さい場合などのときには、第2増厚部20を省略しても構わない。この場合であっても、内周側ビードBD1の金属ビード13を増厚しているので、内周側ビードBD1によるシール圧が大きく設定可能である。
【0041】
また、図2中、一点鎖線で示すように、副板22を基板2に対し積層配置しても良い。副板22をビード凸部側から積層配置すると、凸部側の弾性シール材15,18をエンジンの接合面から保護することができると共に、金属ガスケットの板厚調整を行うことが可能となる。なお、副板22を設ける場合には、上記第1〜第3増厚部7,20,10を副板22側に形成しても良い。
【0042】
次に、第2実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態と同様な部材などについては同一の符号を使用する。
本第2実施形態の金属ガスケットの基本構成は、上記第1実施形態と同様であるが、図4に示すように、基板2のビード凸部側に対向させて副板22を積層配置したものである。なお、基板2及び副板22には、接合面に開口する孔に対応した位置にそれぞれ開口が形成されている。
【0043】
そして、基板2に対し、上記第1実施形態で説明した構造の内周側ビードBD1及び外周側ビードBD2を設けると共に、当該内周側ビードBD1と外周側ビードBD2との間に面厚調整板20aを固定して第2増厚部20を形成している。
また、副板22における燃焼室孔側端部が2回折り返されて第1増厚部7が形成されている。また、副板22の外周端部についても一回折り返されて第3増厚部10が形成されている。
【0044】
このように、第3増厚部10よりも第1増厚部7の折返し回数を多くすることで、鍛造などの工程を設けなくても、第1増厚部7の高さを一番高くすることができる。なお、さらに、増厚部にシムを介挿して厚さ調整を行うようにしても良い。
その他の構成や作用・効果は上記第1実施形態と同様である。
【0045】
ここで、上記実施形態では、第1増厚部7及び第3増厚部10を共に副板22側に形成する場合を例示しているが、上記構成の第1増厚部7及び第3増厚部10の少なくとも一方を基板2側に形成しても良い。同様に、第2増厚部20を形成する面厚調整板を副板22側に固定しても良い。
次に、第3実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態と同様な部材などについては同一の符号を使用する。
【0046】
本第2実施形態の金属ガスケットの基本構成は、図5に示すように、上記第1及び第2実施形態と同様に、第1増厚部7、第2増厚部20、第3増厚部10、内周側ビードBD1、外周側ビードBD2を備えており、2枚の基板2をビードの凸部側を対向させて積層配置したものである。
すなわち、2枚の基板2に対し、それぞれ、内周側シールライン及び外周側シールラインに沿って、それぞれ第1実施形態で説明した構造の内周側ビードBD1及び外周側ビードBD2を設けると共に、一方の基板2に対して、第1,第2及び第3増厚部10を形成したものである。
【0047】
ここで、上記第1増厚部7の板厚をH1、第2増厚部20の板厚をH2及び第3増厚部10の板厚をH3とした場合に、H1>H2、H1>H3の関係に設定し面圧の調整を行っている。
また、本実施形態では、面厚調整板を設けることで第1及び第3増厚部7,10を形成しているが、各増厚部7,10を上記実施形態のように基板2の端部を折り返して形成しても良い。この場合に、シムを介挿して延在方向に沿った板厚の抑揚形成を容易としたり、折返し回数を調整して、鍛造を行うことなく第1増厚部7の厚さが一番厚くなるように設定しても良い。
【0048】
また、図6に示すように、2枚の基板2間に副板22を介挿して、増厚部による各ビードに対するストッパ(圧縮変形量の規制)がより有効に作用するようにしても良い。このとき図7に示すように、副板22側に第1増厚部7を形成してもよい。
作用や効果については上記第1及び第2実施形態と同様である。
【0049】
ここで、上記全実施形態においては、一方の面側に凸状となる金属ビードがフルビードの場合を例示しているが、図8に示すように、一方の面側に凸状の金属ビードとしてハーフビードを採用しても構わない。図8では、外周側ビードBD2を構成する金属ビード16の全部若しくは一部をハーフビードとし、凸部側に弾性シール材18を固着すると共にその凸部裏側の凹部にも弾性シール材17を充填している。ハーフビードとした場合には、ビード幅を狭くすることが可能である。
【0050】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明を採用すると、燃焼室の高圧ガスをシールする機能と面粗度の悪いシール面を低い面圧で長期間に渡り完全シール性能を確保可能な金属ガスケットを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく第1実施形態に係る金属ガスケットを示す平面図である。
【図2】図1におけるB−B断面図である。
【図3】面厚調整板の配置位置を示す図である。
【図4】本発明に基づく第2実施形態に係る金属ガスケットの構成を示す断面図である。
【図5】本発明に基づく第3実施形態に係る金属ガスケットの構成を示す断面図である。
【図6】本発明に基づく第3実施形態に係る金属ガスケットの別の構成を示す断面図である。
【図7】本発明に基づく第3実施形態に係る金属ガスケットの別の構成を示す断面図である。
【図8】外周側ビードの金属ビードをハーフビートした例を示す図である。
【図9】従来例を説明するための断面図である。
【図10】従来例を説明するための断面図である。
【符号の説明】
1 金属ガスケット
2 基板
3 燃焼室孔
4 ボルト孔
5 水孔
6 オイル孔
7 第1増厚部
10 第3増厚部
11 シム
11a バネ要素
13,16 金属ビード
14,17 第1の弾性シール材(ゴムビード)
15,18 第2の弾性シール材(ゴムビード)
20 第2増厚部
20a 面厚調整板
22 副板
22a バネ要素
BD1 内周側ビード
BD2 外周側ビード
Claims (7)
- 少なくとも燃焼室孔が開口した薄肉金属板からなる基板に対し、上記燃焼室孔を無端環状に囲繞するように当該燃焼室孔の開口端部に沿って延びて他の部分よりも増厚に形成された金属性の第1増厚部と、その第1増厚部の外周で当該第1増厚部及び燃焼室孔を無端環状に囲繞する内周側ビードと、基板の外周部に沿って延びる外周側ビードと、を備え、
上記内周側ビード及び外周側ビードは、それぞれ、基板を板厚方向に屈曲成形して一方の面側に凸状に形成された金属ビードと、上記金属ビードの凸部側表面に固着すると共にその凸部裏側の凹部に充填されて上記金属ビードの変形と共に板厚方向に圧縮変形する弾性シール材からなるゴムビードと、の組合せで構成されると共に、
上記金属ビードの凸部側表面に固着する弾性シール材は、上記基板の平坦部に沿った方向を向く面が、金属ビードに拘束されないで金属ビードから開放され、
且つ、上記金属ビードの凸部側表面に固着する弾性シール材の高さを、金属ビードの凸部の高さとほぼ同じ高さとすることで、当該凸部側表面に固着する弾性シール材の肉厚は、相対的に、上記基板の平坦部に沿った方向を向く面側に向けて厚くなっており、
上記第1増厚部は、燃焼室孔側端部を上記一方の面側に折り返し且つその折返し部内にシムを介挿されて構成され、上記シムを構成する板材は、基板表面に沿って上記内周側ビードを越える位置まで延在して、上記金属ビードと板厚方向で対向する位置が、上記金属ビードの形状に倣うように一方の面側に凸状に屈曲形成され且つ上記金属ビードと弾性シール材との間に介装されることで上記金属ビードの一部を構成することを特徴とする金属ガスケット。 - 上記外周側ビードよりも外周側で他の部分よりも増厚に形成された金属性の第3増厚部を設け、上記第1増厚部の板厚をH1、及び第3増厚部の板厚をH3とした場合に、H1>H3の関係に設定することを特徴とする請求項1に記載した金属ガスケット。
- 少なくとも燃焼室孔が開口した薄肉金属板からなる基板に対し、上記燃焼室孔を無端環状に囲繞するように当該燃焼室孔の開口端部に沿って延びて他の部分よりも増厚に形成された金属性の第1増厚部と、その第1増厚部の外周で当該第1増厚部及び燃焼室孔を無端環状に囲繞する内周側ビードと、基板の外周部に沿って延びる外周側ビードと、上記外周側ビードよりも外周側で他の部分よりも増厚に形成された金属性の第3増厚部と、を備え、
上記第1増厚部の板厚をH1、及び第3増厚部の板厚をH3とした場合に、H1>H3の関係に設定し、
上記内周側ビード及び外周側ビードは、それぞれ、基板を板厚方向に屈曲成形して一方の面側に凸状に形成された金属ビードと、上記金属ビードの凸部側表面に固着すると共にその凸部裏側の凹部に充填されて上記金属ビードの変形と共に板厚方向に圧縮変形する弾性シール材からなるゴムビードと、の組合せで構成されると共に、
上記金属ビードの凸部側表面に固着する弾性シール材は、上記基板の平坦部に沿った方向を向く面が、金属ビードに拘束されないで金属ビードから開放され、
且つ、上記金属ビードの凸部側表面に固着する弾性シール材の高さを、金属ビードの凸部の高さとほぼ同じ高さとすることで、当該凸部側表面に固着する弾性シール材の肉厚は、相対的に、上記基板の平坦部に沿った方向を向く面側に向けて厚くなっており、
上記第1増厚部及び第3増厚部は、それぞれ燃焼室孔側端部若しくは基板外周端部を1回以上折り返して構成され、その折返し回数が第3増厚部よりも第1増厚部側を多くすることを特徴とする金属ガスケット。 - 上記内周側ビードと外周側ビードとの間に配置されて他の部分よりも増厚に形成された金属性の第2増厚部を設けたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載した金属ガスケット。
- 上記基板に対し上記金属ビードの凸部側に積層配置される副板を備え、上記第1増厚部及び第2増厚部の少なくとも一つを、上記基板に代えて、当該副板に形成したことを特徴とする請求項4に記載した金属ガスケット。
- 少なくとも燃焼室孔が開口した薄肉金属板からなる2枚の基板を積層配置し、その2枚の基板のいずれかに対し、上記燃焼室孔を無端環状に囲繞するように当該燃焼室孔の開口端部に沿って延びて他の部分よりも増厚且つ金属性の第1増厚部を形成し、
上記2枚の基板にそれぞれ、上記第1増厚部よりも外周位置で上記燃焼室孔を無端環状に囲繞する内周側ビードと、基板の外周端部に沿って延びる外周側ビードとを設け、
上記2枚の基板の少なくとも1枚に対し、上記内周側ビードと外周側ビードとの間に形成されて他の部分よりも増厚に形成された金属性の第2増厚部を設け、上記第1増厚部の板厚をH1、第2増厚部の板厚をH2とした場合に、H1>H2の関係に設定し、
上記内周側ビード及び上記外周側ビードは、それぞれ、基板を板厚方向に屈曲成形して一方の面側に凸状に形成された金属ビードと、上記金属ビードの凸部側表面に固着すると共にその凸部裏側の凹部に充填されて上記金属ビードの変形と共に板厚方向に圧縮変形する弾性シール材からなるゴムビードと、の組合せで構成されると共に、
上記金属ビードの凸部側表面に固着する弾性シール材は、上記基板の平坦部に沿った方向を向く面が、金属ビードに拘束されないで金属ビードから開放され、
且つ、上記金属ビードの凸部側表面に固着する弾性シール材の高さを、金属ビードの凸部の高さとほぼ同じ高さとすることで、当該凸部側表面に固着する弾性シール材の肉厚は、相対的に、上記基板の平坦部に沿った方向を向く面側に向けて厚くなっていることを特徴とする金属ガスケット。 - 上記2枚の基板のいずれかに対し、上記外周側ビードよりも外周側で他の部分よりも増厚且つ金属性の第3増厚部を形成し、第3増厚部の板厚をH3とした場合に、H1>H3の関係に設定することを特徴とする請求項6に記載した金属ガスケット。
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