JP6566138B2 - 積層金属板接合体 - Google Patents

Description

本発明は、積層金属板接合体に関する。

自動車および二輪車のエンジン、エキゾーストマニホールド、触媒コンバータ、ＥＧＲクーラ、ターボチャージャ等の自動車の排気系部品には、耐熱性を有するガスケットが用いられる。

図１および図２には、自動車の排気系部品の接続部に用いられるガスケットの例を示している。図１および図２に示すように、例えば、エキゾーストマニホールド１０と排気管２０ａとの接続部３０ａ、排気管２０ａと排気管２０ｂとの接続部３０ｂなどは、それぞれのフランジ２１ａ、２１ｂに形成された貫通孔に挿入したボルト４０ａ、４０ｂを締め付けることによって締結される。このとき、接続部３０ａ、３０ｂの隙間にはガスケット１ａ、１ｂが挟まれている。ガスケットには、凹凸形状の部位（以下、「ビード」という。）が形成されており、ボルト４０ａ、４０ｂの締め付けにより、ガスケットのビードが変形する。その結果、接続部３０ａ、３０ｂからのガス漏れの防止などを達成することができる。

自動車の排気系部品の接続部には、高温での使用に耐えうるガスケットとして、特開２００９−２４９６５８号公報（特許文献１）で提案されている高窒素ステンレス鋼や、ＪＩＳ Ｇ ４９０２（耐食耐熱超合金板）に規定されるＮＣＦ６２５、ＮＣＦ７１８など、Ｎｉを質量％で５０％以上含む高価な材料が使用されている。また、単体の金属板ではなく、クラッド材を用いたガスケットが知られている。

クラッド材を用いたガスケットとして、特開平０９−１０９１３６号公報（特許文献２）には、オーステナイト系ステンレス鋼製の基板の腐食雰囲気中に曝される部位に、フェライト系ステンレス鋼を接合した金属ガスケットが開示されている。また、実公昭６２−２３６０号公報（特許文献３）には、オーステナイト組織層の両面にフェライト組織層を接合して、層厚さ方向にクリープ変形をさせるようにしたガスケットが開示されている。

特開２００９−２４９６５８号公報 特開平０９−１０９１３６号公報 実公昭６２−２３６０号公報

自動車の排気系部品は、排気ガスの熱によって高温の熱サイクルを受けて、膨張および収縮を繰り返し、材料の回復、再結晶によりビードの反発力が低下する、いわゆる「ヘタリ」が生じることがある。ビードにヘタリが生じると、ビードとフランジ間の面圧が低下し、排気ガスの圧力に耐え切れず完全なシールが困難となる。

燃焼効率向上を目的する燃焼ガスの高温化に対して、単体の金属板では、特許文献１に開示されるような材料を用いてもビードのヘタリを避けられない。特許文献２の技術は、主として応力腐食割れの防止を目的とするものであり、ビードのヘタリについて検討されていない。特許文献３では、ガスケットにビードを形成することについて記載されていない。また、ガスケット厚さの垂直方向における高温時の熱膨張を抑制して、ガスケット全体の厚さを初期寸法より増大させるものであり、ビードのヘタリについて検討されていない。

本発明は、上記の従来技術の問題を解決するためになされたものであり、ビードのヘタリが生じた場合でも、シール性の低下を効果的に防止できるガスケットに用いるのに有用な積層金属板接合体を提供することを目的としている。

本発明が対象とする技術分野の一つである自動車用耐熱ガスケットは、自動車に搭載され、その使用時間は数１０００時間となるが、その間にビードのヘタリが生じ、シール性を確保できなくなる問題があった。

図３には、前掲の図１において、エキゾーストマニホールド１０と排気管２０ａとの接続部３０ａ周辺を部分的に拡大した図を示す。図３（ａ）初期の状態に示すように、接続部３０ａの隙間にはガスケット１ａが挟まれており、ボルト４０ａの締め付けにより、ガスケット１ａのビードが変形するので、ガスケット１ａとエキゾーストマニホールド１０との接触面には所定の面圧が負荷された状態で固定されている。

しかし、図３（ｂ）に示すように、高温で長時間使用されると、ビードにヘタリが生じる。その結果、ガスケット１ａとエキゾーストマニホールド１０との間の面圧が低下し、排気管２０ａ内を流通する排気ガスの内圧（図中白抜き矢印）に耐え切れなくなり、漏れを生じる。そして、ガスケット１ａとエギゾーストマニーホールド１０との間に隙間が生じ、シール性を確保できなくなる。

そこで、本発明者らは、ガスケット１ａとして、金属板を積層し、接合した構造体（以下、「積層金属板接合体」という。）で構成することとした。ガスケット１ａは、熱膨張係数が異なる金属板で構成される積層金属板接合体を用いると、高いシール性を確保することが可能となる。具体的には、ビードを立ち上げ形成した面側（上側）に熱膨張率が小さい金属板を、下側に熱膨張率が大きい金属板を配置した積層金属板接合体を用いると、高温の排気ガスでの加熱によりビードが上方に反る。その結果、図３（ｃ）に示すようにガスケット１ａは、エキゾーストマニホールド１０および排気管フランジ２１ａの間の面圧が高くなり、シール性を確保できるのである。このことは、燃焼効率向上を目的とする燃焼のガス高温化に際しても有効であり、同様の効果が期待される。

一方、積層金属板接合体として全面を接合して得たクラッド材を用いることもできる。その場合、クラッド材は、一般的に室温を超える高温かつ再結晶温度未満の温間、または、再結晶温度以上の熱間に加熱して効率的に接合される。この接合時の加熱は、鉄を主成分とする鋼、ステンレス鋼等では必要不可避と考えられる。しかし、クラッド材は、熱膨張係数が異なる金属板同士を高温で接合すると、室温へ冷却後に収縮度合いの違いから平坦性を維持できない。さらに、工業生産に有利となる金属帯（鋼帯など）に製造する場合には、巻き取りが困難であり、また、仮に巻き取りができたとしても巻取り後の展開が困難である。このことは、安全上も大きな問題である。このため、クラッド材は、室温への冷却後も平坦性を維持できる構成とするのがよい。

本発明者らは、上記着想に基づき、本発明の目的を達成するガスケットの構造、高温保持後の特性を詳細に研究し、ガスケットに有用な積層金属板接合体を見出した。本発明の要旨は以下のとおりである。

（１）複層の金属板と、
前記複層の金属板同士を接合した接合部とを備え、
前記接合部が、点または線を規則的に配置した、積層金属板接合体。

（２）前記接合部が、複数の平行線上に形成された第一接合部群と、前記平行線に対して一定の角度を有する複数の平行線上に形成された第二接合部群とを備える、上記（１）の積層金属板接合体。

（３）前記接合部が、複数の平行線上に形成された第一接合部群と、前記平行線について並進対称な線上に形成された第二接合部群とを備える、上記（１）の積層金属板接合体。

（４）排ガス導通孔を備えるガスケットに用いられる積層金属板接合体であって、
前記第一接合部群が形成された複数の平行線と、前記第二接合部群が形成された複数の平行線と交点が、前記排ガス導通孔の重心に対応する位置となるように配置されている、上記（１）〜（３）のいずれかの積層金属板接合体。

（５）前記接合部が、前記排ガス導通孔の重心に対応する位置を基点として、等角度間隔となる点を通る放射線上に形成された、上記（４）の積層金属板接合体。

（６）前記接合部が、前記排ガス導通孔の重心に対応する位置を基点として、前記排ガス導通孔の内周縁の長さを均等に分割した点を通る放射線上に形成された、上記（４）の積層金属板接合体。

（７）前記排ガス導通孔を備える第一平面部と、ボルト挿通孔を備える第二平面部と、前記第一平面部と前記第二平面部との間に設けられたビードとを備えるガスケットに用いられる積層金属板接合体であって、
前記接合部が、前記排ガス導通孔の重心に対応する位置を基点として、前記第一平面部に対応する位置と前記ビードに対応する位置との境界線の長さを均等に分割した点を通る放射線上に形成された、上記（４）の積層金属板接合体。

（８）前記並進対称な線が、直線である、上記（３）の積層金属板接合体。

（９）前記複層の金属板のうち少なくとも一方が、金属帯である、上記（１）〜（８）の積層金属板接合体。
（１０）前記金属板が、オーステナイト系ステンレス鋼板およびフェライト系ステンレス鋼板である、
上記（１）〜（９）のいずれかの積層金属板接合体。

本発明の積層金属板接合体を用いれば、ビードのヘタリが生じた場合でも、面圧の低下を補うことができ、高温環境で長時間使用されてもシール性を維持することができるガスケットを提供することができる。

自動車の排気系部品の接続部に用いられるガスケットの例を示す部分断面図。 自動車の排気系部品の接続部に用いられるガスケットの例を示す部分分解図。 ガスケットの種々の態様を示す部分断面図。（ａ）は、初期の内圧が付与されていない態様を示し、（ｂ）は高温に長時間曝された後に、内圧が付与された場合に、シール性を確保できない通常のガスケットの態様を示し、（ｃ）は、高温に長時間曝された後に、内圧が付与された場合でも、シール性を確保している本発明の態様を示す。 本発明に係る積層金属板接合体の例を示す斜視図。 本発明に係る積層金属板接合体の他の例を示す上面図。 本発明に係る積層金属板接合体の他の例を示す上面図。 本発明に係る積層金属板接合体を用いたガスケットの例を示す断面図。 本発明に係る積層金属板接合体を用いたガスケットの例を示す上面図。 本発明に係る積層金属板接合体を用いたガスケットの他の例を示す上面図。 本発明に係る積層金属板接合体を用いたガスケットの他の例を示す上面図。 二枚以上の積層金属板接合体で構成されるガスケットの例を示す図。（ａ）および（ｂ）は二枚の積層金属板接合体で構成されるガスケットを示し、（ｃ）は三枚の積層金属板接合体で構成されるガスケットを示す。 本発明の実施例で使用したガスケットの例を示す（ａ）上面図と（ｂ）断面図。 本発明の実施例で使用したガスケットの例（ビード溶接有）を示す上面図。 本発明の実施例で使用したガスケットの例（溶接数増加）を示す上面図。

以下、図を用いて、本発明の実施形態について説明する。

１．積層金属板接合体
図４に示すように、本実施形態の積層金属板接合体５０は、複層の金属板（第一金属板５０ａ、第二金属板５０ｂ）と、複層の金属板５０ａ，５０ｂ同士を接合した接合部５１とを備える。接合部５１は、点形状を有し、規則的に配置している。この接合部５１は、例えば、スポット溶接などの公知の方法により形成することができる。また、図示は省略するが、点形状ではなく、線形状を有し、規則的に配置したものでもよい。この場合、例えば、シーム溶接などの公知の方法により形成することができる。また、図４では、二層の金属板を積層した例を示しているが、目的に応じて三層以上の金属板を積層してもよい。

図５に示す積層金属板接合体５５ａでは、接合部５１ａ，５１ｂが規則的に配置している。すなわち、接合部５１ａは、複数の平行線Ｐｌａ上に形成され、第一接合部群を構成し、接合部５１ｂは、平行線Ｐｌａに対して一定の角度（図５に示す例では９０°）を有する複数の平行線Ｐｌｂ上に形成され、第二接合部群を構成している。また、別の見方をすれば、接合部５１ａは、複数の平行線Ｐｌａ上に形成され、接合部５１ｂは、平行線Ｐｌａについて並進対称な線Ｐｌｂ上に形成され、第二接合部群を構成している。この平行線Ｐｌａについて並進対称な線Ｐｌｂは、直線であることが好ましい。

図６に示す積層金属板接合体５５ｂでは、接合部５１ｃ，５１ｄ，５１ｅが規則的に配置している。すなわち、接合部５１ｃは、複数の平行線Ｐｌｃ上に形成され、第一接合部群を構成し、接合部５１ｄは、平行線Ｐｌｃに対して一定の角度（図６に示す例では６０°）を有する複数の平行線Ｐｌｄ上に形成され、第二接合部群を構成し、接合部５１ｅは、平行線Ｐｌｃに対して一定の角度（図６に示す例では１２０°）を有する複数の平行線Ｐｌｅ上に形成され、第二接合部群を構成している。また、別の見方をすれば、接合部５１ｃは、複数の平行線Ｐｌｃ上に形成され、接合部５１ｄ，５１ｅは、平行線Ｐｌｃについて並進対称な線Ｐｌｄ，Ｐｌｅ上に形成され、それぞれ第二接合部群を構成している。この平行線Ｐｌｃについて並進対称な線Ｐｌｄ，Ｐｌｅは、直線であることが好ましい。

以下、図５および図６に示す積層金属板接合体５５ａ、５５ｂを、排ガス導通孔を備えるガスケットに用いる場合について説明する。図５の符号６０、図６の符号６１は、排ガス導通孔として打ち抜き加工が予定されている部位（排ガス導通孔予定部）であり、符号６０ａ、符号６１ａは、ぞれぞれの排ガス導通孔の重心に対応する位置である。図５に示す例では、第一接合部群５１ａが形成された複数の平行線Ｐｌａと、第二接合部群５１ｂが形成された複数の平行線Ｐｌｂと交点が、排ガス導通孔予定部６０の重心に対応する位置６０ａと一致するように配置されている。また、図６に示す例では、第一接合部群５１ｃが形成された複数の平行線Ｐｌｃと、第二接合部群５１ｄが形成された複数の平行線Ｐｌｄと交点および別の第二接合部群５１ｅが形成された複数の平行線Ｐｌｅと交点が、排ガス導通孔予定部６１の重心に対応する位置６１ａと一致するように配置されている。なお、排ガス導通孔（排ガス導通孔予定部６１）は、図５および図６に示すように、円形のもののほか、楕円形のものでもよく、その形状には限定がない。

接合部５１ａおよび接合部５１ｂ、ならびに、接合部５１ｃ、接合部５１ｄおよび接合部５１ｅは、それぞれガスケットに用いられたときに、それぞれ下記の放射線上に対応する位置に形成されていることが好ましい。後段で詳しく説明する。
（ａ）排ガス導通孔の重心に対応する位置を基点として、等角度間隔となる点を通る放射線
（ｂ）排ガス導通孔の重心に対応する位置を基点として、排ガス導通孔の内周縁の長さを均等に分割した点を通る放射線
（ｃ）排ガス導通孔を備える第一平面部と、ボルト挿通孔を備える第二平面部と、第一平面部と第二平面部との間に設けられたビードとを備えるガスケットにおいて、排ガス導通孔の重心に対応する位置を基点として、第一平面部に対応する位置とビードに対応する位置との境界線の長さを均等に分割した点を通る放射線

第一金属板層５０ａとしてオーステナイト系ステンレス鋼を用いる場合には、より熱膨張率が高いものが望ましく、また、第二金属板層５０ｂとしてフェライト系ステンレス鋼を用いる場合には、より熱膨張率が低いものが望ましい。オーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼の化学組成は、特定の化学組成に限定されない。オーステナイト系ステンレス鋼としては、たとえば、ＪＩＳ規格において規定されるＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０１Ｌ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４ＬＮ、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ２０１などが挙げられる。また、フェライト系ステンレス鋼としては、たとえば、ＳＵＳ４０９Ｌ、ＳＵＳ４１０Ｌ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４４，ＳＵＳ４３６Ｊ１Ｌ、ＳＵＳ４３６Ｌ、ＳＵＳ４３０ＪＩＬなどが挙げられる。

ここで、加熱および冷却を含む熱履歴が付与された際に、冷却後にフェライト系ステンレス鋼板層側に凹反りが発生する構成であれば、積層金属板接合体の厚さ、オーステナイト系ステンレス鋼板層およびフェライト系ステンレス鋼板層の厚さのバランスなどには、制約がない。

このとき、全厚さに対する第一金属層５０ａ（オーステナイト系ステンレス鋼層）の厚さの割合が大きすぎると、第二金属層５０ｂ（フェライト系ステンレス鋼層）との熱膨張差による反りを発生させることが難しくなる。一方、厚さの割合が小さすぎても、熱膨張差による反りを発生させることが難しくなる。そのため、全厚さに対する第一金属層５ａ（オーステナイト系ステンレス鋼層）の厚さの割合は２０〜８０％とするのがよい。好ましい下限は３０％であり、より好ましいのは４５％である。一方、好ましい上限は７０％であり、より好ましいのは５５％である。

積層金属板接合体５０は、製造コストの観点からは、二層構造が望ましいが、三層以上の金属板層を備えていてもよい。ただし、三層以上のクラッドであっても、第一金属板層５０ａ（熱膨張率が大きい層）の板厚割合は、２０％以上８０％以下とする必要がある。

以上、主として、一枚の積層金属板接合体で構成されるガスケットについて説明したが、二枚以上の積層金属板接合体で構成されるガスケットであってもよい。図１１には、二枚以上の積層金属板接合体で構成されるガスケットの例を示す。

ガスケットの総厚さ（一枚の積層金属板接合体５で構成されるガスケットの場合、積層金属板接合体５の全厚さ）が小さい場合であっても、高温時にビードを立ち上げ形成した面８ａ側に反らせることが可能ではあるが、材料の組み合わせにもよるが、ガスケットの総厚さが、０．１ｍｍ未満となると反らせる力が小さくなり、排ガスのシール性が劣る。このため、ガスケットの総厚さは０．１ｍｍ以上とする。一方、ガスケットの総厚さが大きくなると、材料コストが高くなる。このため、ガスケットの総厚さは１．５ｍｍ以下とするのが好ましい。より好ましい上限は、１．０ｍｍであり、より好ましい上限は０．７ｍｍであり、更に好ましい上限は０．５ｍｍである。ガスケットを構成する積層金属板接合体の全厚さは、１．０ｍｍ以下が好ましく、０．７ｍｍ以下、更には０．５ｍｍ以下が好ましい。積層金属板接合体の全厚さは薄くても良いが、好ましい下限は０．１ｍｍである。

２．積層金属板接合体の製造方法
積層金属板接合体の製造方法としては、例えば、第一金属板５０ａおよび第二金属５０ｂとなる金属板を積層した状態で、スポット溶接（抵抗溶接）、シーム溶接などの溶接や、カシメ接合などの公知の方法により接合するのがよい。

３．積層金属板接合体を用いたガスケット
図７に示すように、本実施形態のガスケット１は、第一金属板層５ａおよび第二金属板層５ｂを備える積層金属板接合体で構成されている。そして、このガスケット１には、排ガス導通孔６ａを備える第一平面部６と、ボルト挿通孔７ａを備える第二平面部７と、第一平面部６と第二平面部７との間に設けられたビード８とを備える。ビード８は、排ガス導通孔６ａを囲繞する位置に積層金属板接合体の厚さ方向の一方に立ち上げ形成されている。排ガス導通孔６ａは、流体を導通させるためのものである。図に示す例では、第一平面部６および第二平面部７は、接合部６ｂ、７ｂを備えており、これらにより第一金属板層５ａと第二金属板層５ｂとは接合されている。なお、図７に示すように、ビード８は、接合部８ｂを備えていてもよい。

本実施形態のガスケット１は、接合部６ｂ、７ｂによって接合された第一金属板層５ａと第二金属板層５ｂの高温での熱膨張率の差を活用したものである。即ち、第一金属板層５ａとして熱膨張率が大きい材料（例えば、オーステナイト系ステンレス鋼）を用い、第二金属板層５ｂとして熱膨張率が小さい材料（例えば、フェライト系ステンレス鋼）を用いると、高温時に、ガスケット１のビード８は、第二金属板層５ｂ側（ビードを立ち上げ形成した面８ａ側）に反ることになる。その結果、高温で長時間使用され、図３（ｃ）に示すように、ビード８にヘタリが生じた場合であっても、ビード８を立ち上げ方向に反らせ、面圧を復元することができる。その結果、ガスケット１ａとエキゾーストマニホールド１０および排気管フランジ２１ａとの間の面圧を維持することができ、排気管２０ａ内を流通する排気ガスの内圧（図中白抜き矢印）に耐えることができ、必要なシール性を達成できる。

なお、図３に示す例では、エキゾーストマニホールド１０と排気管２０ａとの接続部３０ａに挟まれるガスケット１ａを例にして説明しているが、本発明の効果は、このような例に限らない。排気管２０ａと排気管２０ｂとの接続部３０ｂに挟まれるガスケット１ｂなど、高温で使用される部位に用いられるガスケットであれば、上記と同様の効果が得られる。以下、ガスケットと対向するエキゾーストマニホールド１０またはフランジとを併せて「フランジ等」と呼ぶこととする。

以下、図８〜図１０を用いて、接合部を形成する位置について説明する。

図８に示すように、接合部６ｂ、７ｂは、例えば、排ガス導通孔６ａの重心６ｃを基点として、等角度間隔となる点（放射線Lａ、Lｂと内周縁６ｄとの交点）を通る放射線Ｌａ、Lｂ上に形成されているのがよい。図８および図９に示す例では９０°間隔となる点を通る二本の放射線Ｌａ、Ｌｂを示しているが、このような角度に限定されない。すなわち、接合部を、６０°間隔となる点を通る三本の放射線上に形成しても良いし、また、４５°間隔となる点を通る三本の放射線上に形成しても良く、それらより狭い角度で等角度間隔となる点を通る放射線上に形成されていてもよい。いずれにしても、このような所望の位置に接合部が配置するように、予め積層金属板接合体に接合部を形成しておくことが肝要である。

接合部は、図８に示すように、少なくとも第一平面部６および第二平面部７に形成されておれば良い（図８中の６ｂ、７ｂ参照）、図９に示すように、第一平面部６および第二平面部７に加え、ビード８にも形成されていてもよい（図９中の８ｂ参照）。これらの接合部６ｂ、７ｂ（またはさらに８ｂ）により第一金属板層５ａと第二金属板層５ｂとを接合することができる。

図１０に示すように、接合部６ｂ、７ｂ（またはさらに８ｂ）は、排ガス導通孔６ａの重心６ｃを基点として、内周縁６ｄの長さを均等に分割した点（放射線Ｌｃ〜Ｌｅと内周縁６ｄとの交点）を通る放射線Ｌｃ〜Ｌｅ上に形成されていてもよい。この場合も、これらの接合部６ｂ、７ｂ（またはさらに８ｂ）により第一金属板層５ａと第二金属板層５ｂとを接合することができる。また、接合部６ｂ、７ｂ（またはさらに８ｂ）は、排ガス導通孔６ａの重心６ｃを基点として、第一平面部６とビード８との境界線６ｅの長さを均等に分割した点を通る放射線（図示省略）上に形成されていてもよい。この場合も、これらの接合部６ｂ、７ｂ（またはさらに８ｂ）により第一金属板層５ａと第二金属板層５ｂとを接合することができる。この場合も、このような所望の位置に接合部が配置するように、予め積層金属板接合体に接合部を形成しておくことが肝要である。

ビードの（断面）形状については、排ガス導通孔を囲繞する位置に基体の厚さ方向の一方に立ち上げ形成されたものであれば、特に制約がない。すなわち、断面形状は図７に示すように平板状の基体を部分的に盛り上がらせて形成したフルビード、台形ビードなどのビードであってもよいし、貫通孔の内周端から立ち上げ形成されるハーフビード、つまり、テーパで構成されるハーフビードであってもよい。ただし、本発明による効果が顕著となるのは、ハーフビードを備えるガスケットの場合である。

図１１（ａ）に示す実施形態におけるガスケット１００は、それぞれ積層金属板接合体で構成される二枚のガスケット材１００ａ、１００ｂを用いたものである。ガスケット材１００ａ、１００ｂは、それぞれ、第一平面部１１０ａ、１１０ｂ（図７〜１０に示すように、実際には排ガス導通孔を備える。）、第二平面部１３０ａ、１３０ｂ（図７〜１０に示すように、実際にはボルト挿通孔を備える。）、第一平面部１１０ａ、１１０ｂと第二平面部１３０ａ、１３０ｂとの間に設けられたビード１２０ａ、１２０ｂを備える。ガスケット１００では、ガスケット材１００ａの第二平面部１３０ａとガスケット材１００ｂの第一平面部１１０ｂとが接合されている。このような構成により、ガスケット１００に高温が付与された場合には、ガスケット材１００ａ、１００ｂが、それぞれの熱膨張率が小さい第二金属層側（図面上側）に反ることにより、一枚の積層金属板接合体で構成されるガスケットに比較して約二倍の反りの増加が期待され、フランジ等との面圧が上昇する。

図１１（ｂ）に示す実施形態におけるガスケット２００は、それぞれ積層金属板接合体で構成される二枚のガスケット材２００ａ、２００ｂを用いたものである。ガスケット材２００ａ、２００ｂは、それぞれ、第一平面部２１０ａ、２１０ｂ（図７〜１０に示すように、実際には排ガス導通孔を備える。）、第二平面部２３０ａ、２３０ｂ（図７〜１０に示すように、実際にはボルト挿通孔を備える。）、第一平面部２１０ａ、２１０ｂと第二平面部２３０ａ、２３０ｂとの間に設けられたビード２２０ａ、２２０ｂを備える。そして、各々の第二平面部２３０ａ、２３０ｂ同士が接合されている。このような構成により、ガスケット２００に高温が付与された場合には、それぞれの熱膨張率が小さい第二金属層側、すなわち、ガスケット材２００ａが図面上側、２００ｂが図面下側に反ることにより、一枚の積層金属板接合体で構成されるガスケットに比較して約二倍の反りの増加が期待され、フランジ等との面圧が上昇する。

図１１（ｃ）に示す実施形態におけるガスケット３００は、それぞれ積層金属板接合体で構成される三枚のガスケット材３００ａ、３００ｂ、３００ｃを用いたものである。ガスケット材３００ａ、３００ｂ、３００ｃは、それぞれ、第一平面部３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ（図７〜１０に示すように、実際には排ガス導通孔を備える。）、第二平面部３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ（図７〜１０に示すように、実際にはボルト挿通孔を備える。）、第一平面部３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃと第二平面部３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃとの間に設けられたビード３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃを備える。そして、ガスケット３００では、ガスケット材３００ａと３００ｂの第一平面部３１０ａ、３１０ｂ同士が接合され、ガスケット材３００ｂと３００ｃの第二平面部３３０ｂ、３３０ｃ同士が接合されている。このような構成により、ガスケット３００に高温が付与された場合には、一枚の積層金属板接合体で構成されるガスケットに比較して約三倍の反りの増加が期待され、フランジ等との面圧が上昇する。

なお、ガスケットの総厚さとは、一枚の積層金属板接合体で構成されるガスケットの場合には、積層金属板接合体の全厚さと同義である。また、例えば、二枚以上の積層金属板接合体で構成されるガスケットの場合には、全ての積層金属板接合体の合計厚さを意味する。二枚以上の積層金属板接合体で構成されるガスケットの場合には、それぞれの積層金属板接合体の全厚さを合計した厚さをガスケットの総厚さとする。

４．ガスケットの製造方法
ガスケットは、上記の積層金属板接合体を使用して、プレス成形などの手法で製造することができる。具体的には、ブランキング（打抜き）、プレス成形によって所定形状のビードを有するガスケットを製造することができる。また、それらの積層金属板接合体を重ね合わせて、２枚積層、３枚積層等の複数枚積層として使用することも可能である。この場合、それぞれの積層金属板接合体同士は、ビス等、または、スポット溶接により固定すればよい。このとき、周囲の一部を溶接するか、全体を溶接して、固定することも可能である。

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

（実施例１）
表１に示す化学組成を有するオーステナイト系ステンレス鋼板と、フェライト系ステンレス鋼板を積層した状態で、スポット溶接した後、ブランキング（打抜き）、プレス成形により主に図１２のようなガスケットを製造した。一部は、図１３のように第一平面部と第二平面部の間のビードにもスポット溶接、図１４のようにスポット溶接数を増加したガスケットを製造した。スポット溶接は、４ｍｍφにて実施した。各部の寸法は、図１２に代表して記載し、図１３、１４についても同様とした。図１２（ａ）の上面図のようにブランキングは、長径が１１６ｍｍ、短径が８６ｍｍであり、それらの交点を中心として直径が４０ｍｍφの孔も同時に打ち抜いた。ついで、ハーフビードのガスケットを模擬した形状にプレスした。

図１２（ｂ）の断面図のように初期ビード高さ（底面側の板厚中心から上面側の板厚中心）は１．０ｍｍとし、高温（７００℃）での反りを測定した。また、実機条件を模擬した耐久試験を実施し、シール性を、◎（最適）、○（達成）、△（未達、ただし、従来材より良い。）で評価した。結果を表２に示す。表２の上板とは、図１２（ｂ）に示すガスケットとした場合における、紙面の上側の一方の板である。

表２において、Ｎｏ．１〜５３は、高温時に一定の反りが発生し、シール性に優れている。スポット溶接の影響については、図１２のような平面部のみに実施したＮｏ．１４、２２、２８に比べて、図１３のようにビードにもスポット溶接したＮｏ．１５、２３、２９、図１４のようにスポット溶接を増加したＮｏ．１６、２４の反りが何れも大きい。Ｎｏ．４３，４４は、フェライト系ステンレス鋼同士のクラッドであり、熱膨張率の差が小さい。また、Ｎｏ．４５，４６は、オーステナイト系ステンレス鋼同士のクラッドであり、熱膨張率の差が小さい。このため、高温での反りが小さく、Ｎｏ．１〜４０に比べてシール性が劣る。

Ｎｏ．４７，５０は、総板厚が薄いため、高温時の反りが大きいが、フランジ部等を押し付ける力が弱く、Ｎｏ．１〜４０に比べてシール性が劣る。

Ｎｏ．４１、４２、４８，４９，５１〜５３は、オーステナイト系ステンレス鋼の板厚割合が極めて高いか、極めて低いため、高温での反りが小さく、Ｎｏ．１〜４０に比べてシール性が劣る。

（実施例２）
表１に示す化学組成を有するオーステナイト系ステンレス鋼板と、フェライト系ステンレス鋼板を積層した状態でスポット溶接することで三層または四層のクラッドとした後、ブランキング、プレス成形により図１２のようなガスケット（ビードの接合部無し）を製造した。各クラッドの構成および特性を表３に示す。

なお、図１２（ｂ）に示すガスケットとした場合において、積層金属板接合体は、ビードが立ち上げ形成された側（紙面の最も上側）から順に、第一板、第二板、第三板および第四板として、表３に示した。表３において、Ｎｏ．５４〜６１は、本発明の規定を満たし、高温でフランジ等との隙間を埋める方向に反り、シール性に優れている。

（実施例３）
表１に示す化学組成を有するオーステナイト系ステンレス鋼板と、フェライト系ステンレス鋼板を積層した状態でスポット溶接することで二層または三層のクラッドとした後、ブランキング、プレス成形により図１２のようなガスケット材（ビードの接合部無し）とした。次いで、スポット溶接により、図１１の（ａ）〜（ｃ）のような断面構造にした。各クラッドの構成および特性を表４に示す。

なお、図１２（ｂ）に示すガスケットとした場合において、個々の積層金属板接合体は、ビードが立ち上げ形成された側（紙面の最も上側）から順に、第一板、第二板および第三板として、表４に示した。表４において、発明例６２〜６７は、本発明の規定を満たし、高温でフランジとの隙間を埋める方向に反り、シール性に優れている。

本発明の積層金属板接合体を用いれば、ビードのヘタリが生じた場合でも、面圧の低下を補うことができ、高温環境で長時間使用されてもシール性を維持することができるガスケットを提供することができる。よって、本発明は、機械部品製造産業において利用可能性が高いものである。

１、１ａ、１ｂ ガスケット
５ａ 第一金属板
５ｂ 第二金属板
６ 第一平面部
６ａ 排ガス導通孔
６ｂ 接合部
６ｃ 排ガス導通孔の重心（中心）
６ｄ 排ガス導通孔の内周縁
７ 第二平面部
７ａ ボルト挿通孔
７ｂ 接合部
８ ビード
８ａ ビードを立ち上げ形成した面
８ｂ 接合部
１０ エキゾーストマニホールド
２０ａ、２０ｂ 排気管
２１ａ、２１ｂ フランジ
３０ａ、３０ｂ 接続部
４０ａ、４０ｂ ボルト
５０、５５ａ、５５ｂ 積層金属板接合体
５０ａ 第一金属板
５０ｂ 第二金属板
５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ 接合部（接合部群）
６０、６１ 排ガス導通孔予定部
６０ａ、６１ａ 排ガス導通孔の重心に対応する位置
１００、２００、３００ 二枚以上の積層金属板接合体で構成されるガスケット
１００ａ、１００ｂ ガスケット材
１１０ａ、１１０ｂ 第一平面部
１２０ａ、１２０ｂ ビード部
１３０ａ、１３０ｂ 第二平面部
２００ａ、２００ｂ ガスケット材
２１０ａ、２１０ｂ 第一平面部
２２０ａ、２２０ｂ ビード部
２３０ａ、２３０ｂ 第二平面部
３００ａ、３００ｂ、３００ｃ ガスケット材
３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ 第一平面部
３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ ビード部
３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ 第二平面部
La、Lb、Lc、Ld、Le 放射線

Claims (8)

1. 排ガス導通孔を備えるガスケットに用いられる積層金属板接合体であって、
   複層の金属板と、
   前記複層の金属板同士を接合した接合部とを備え、
   前記接合部が、点または線を規則的に配置しており、
   前記接合部が、複数の平行線上に形成された第一接合部群と、前記平行線に対して一定の角度を有する複数の平行線上に形成された第二接合部群とを備え、
   前記第一接合部群が形成された複数の平行線と、前記第二接合部群が形成された複数の平行線との交点が、前記排ガス導通孔の重心に対応する位置となるように配置されている、
   積層金属板接合体。
2. 排ガス導通孔を備えるガスケットに用いられる積層金属板接合体であって、
   複層の金属板と、
   前記複層の金属板同士を接合した接合部とを備え、
   前記接合部が、点または線を規則的に配置しており、
   前記接合部が、複数の平行線上に形成された第一接合部群と、前記平行線について並進対称な複数の線上に形成された第二接合部群とを備え、
   前記第一接合部群が形成された複数の平行線と、前記第二接合部群が形成された複数の平行線との交点が、前記排ガス導通孔の重心に対応する位置となるように配置されている、
   積層金属板接合体。
3. 前記並進対称な線が、直線である、請求項２に記載の積層金属板接合体。
4. 前記接合部が、前記排ガス導通孔の重心に対応する位置を基点として、等角度間隔となる点を通る放射線上に形成された、請求項１から３までのいずれかに記載の積層金属板接合体。
5. 前記接合部が、前記排ガス導通孔の重心に対応する位置を基点として、前記排ガス導通孔の内周縁の長さを均等に分割した点を通る放射線上に形成された、請求項１から３までのいずれかに記載の積層金属板接合体。
6. 前記排ガス導通孔を備える第一平面部と、ボルト挿通孔を備える第二平面部と、前記第一平面部と前記第二平面部との間に設けられたビードとを備えるガスケットに用いられる積層金属板接合体であって、
   前記接合部が、前記排ガス導通孔の重心に対応する位置を基点として、前記第一平面部に対応する位置と前記ビードに対応する位置との境界線の長さを均等に分割した点を通る放射線上に形成された、請求項１から３までのいずれかに記載の積層金属板接合体。
7. 前記複層の金属板のうち少なくとも一方が、金属帯である、請求項１から６までのいずれかに記載の積層金属板接合体。
8. 前記金属板が、オーステナイト系ステンレス鋼板およびフェライト系ステンレス鋼板である、請求項１から７までのいずれかに記載の積層金属板接合体。

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