JPH05106738A

JPH05106738A - 金属ガスケツトの製造方法

Info

Publication number: JPH05106738A
Application number: JP29247191A
Authority: JP
Inventors: Osamu Jinno; 修神野; Yoshiyuki Hagiwara; 義幸萩原; Kenichi Yamaguchi; 健一山口; Shozo Iwasaki; 省三岩崎
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1991-10-11
Filing date: 1991-10-11
Publication date: 1993-04-27
Anticipated expiration: 2017-03-18
Also published as: JP3266630B2

Abstract

(57)【要約】【目的】金属製の基板の流体孔周縁部に金属環を溶接
する金属ガスケットの製造方法において、溶接後の金属
環を以って流体孔回りに良好なシール性を確保し得る金
属ガスケットを提供する。【構成】金属製の基板（１０）に圧力流体が通過する
流体孔（１１）を穿設し、流体孔（１１）の周縁部に金
属環（１４）を配置する。そして、金属環（１４）を基
板（１０）に溶接した後、金属環（１４）及び基板（１
０）を例えば鍛造によって圧縮し、金属環（１４）及び
基板（１０）の厚さを所定の値とする。

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の製造方
法に関し、特に、金属製の基板に流体孔を穿設し、該流
体孔回りに金属環を溶接する、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の製造方法
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】そして、例えば実開昭５９−１８８９５５
号公報に開示されているように、上記金属ガスケットに
対し、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、ビードの孔側の板面に
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。

【０００４】また、特開昭６２−１５５３７５号公報に
は、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間の面圧分
布に関し、締結用ボルトの締結部位に比べ、これから離
間した位置での面圧が低いことに鑑み、ボルト締結部位
から離間するに従いビードのばね定数を大とすると共
に、厚さが漸増する補償部を設けることが提案されてい
る。

【０００５】上記の問題に対し、特開昭６２−２２４７
７２号公報には、被接合部材のボルト締付部位側から離
間するに従い押圧変形が漸次困難な状態に構成した素材
を被接合部材のデッキ面間に介設し、ボルト締付力によ
りデッキ面間隙に応じて素材を変形させてスペーサの形
状を設定する技術が提案されている。そして、この素材
として、ボルト締付部位側から離間するに従い、幅が漸
次大きく形成された素材、高さが漸次大きく形成された
素材、密度が漸次大に変化した素材、硬度が漸次大に変
化した素材、及び材質が漸次変化する素材が列挙されて
いる。更に、上記特開昭６２−２２４７７２号公報に
は、隣接する燃焼室用孔間において最大高さとし、ボル
ト用孔近傍において最大高さの略半分の高さとする素材
も開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記面圧調整板、厚肉
部、補償部、素材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
縁部に接合することが望ましい。

【０００７】この金属環を基板に接合する手段としては
溶接が好適であるが、良好なシール性を確保すべく金属
環の全周に亘って溶接すると、溶接部に凹凸が形成さ
れ、また全体として溶接歪が生じ屈曲した形状となる。
このため、溶接部に当接する接合部材もしくは他の基板
の表面が損なわれシール性が低下するおそれがあり、ま
た金属ガスケットを接合部材間の所定位置へ装着するこ
とが困難となる。

【０００８】更に、前述の特開昭６２−２２４７７２号
公報等に記載のように、隣接する燃焼室用孔間と締結部
との面圧分布の差、あるいは締結部と締結部間との面圧
分布の差を補償するためには、上記金属環に対してもそ
の厚さを周方向で変化させる必要がある。確かに金属環
によってもある程度の面圧分布の差を補償し得るが、所
定の面圧を確保し得るように金属環の厚さを調整するこ
とは容易ではない。例えば、金属環単体の厚さを鍛造に
よって周方向で変化させる場合、もともと金属環は薄板
であるので大きな変化量は望めない。また、周方向で厚
さが異なるように形成された金属環を基板上に配置する
と、両者間に隙間が生ずるので溶接不良を惹起する可能
性が大となる。しかも、鍛造によって金属環が伸び、径
及び／又は幅が変化するので、金属環を基板上の適正位
置に溶接することは至難であり、接合位置のずれを生ず
る可能性が大となる。

【０００９】逆に、基板の厚さを鍛造によって予め周方
向で異なるように形成しておき、これに金属環を溶接す
ることとしてもよいが、上記の場合と同様、溶接不良や
接合位置のずれを生ずる可能性が大である。また、上記
特開昭６２−２２４７７２号公報にはスペーサとして種
々の素材が提案されており、高さが漸次大きくなるよう
に形成する素材として、ニッケル等を溶射によって基板
に付着することも提案されている。然し乍ら、金属溶射
のみによって上記のスペーサを構成する場合には、上記
の金属環を用いる場合に比し製造コストが高くなり、耐
熱性も劣る。更に、金属環の円周上の所定箇所に金属溶
射を行って増圧部を形成することも可能である。しか
し、内燃機関の振動等によって溶射層が金属環から剥離
するおそれがあるので、十分な接合力が得られるように
溶射する必要があり必ずしも容易ではない。

【００１０】そこで、本発明は金属製の基板の流体孔周
縁部に金属環を溶接する金属ガスケットの製造方法にお
いて、溶接後の金属環を以って流体孔回りに良好なシー
ル性を確保し得る金属ガスケットを提供することを目的
とする。

【００１１】

【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、金属製の基板に圧力流体が通過する流体
孔を穿設し、該流体孔の周縁部に金属環を配置し、該金
属環を前記基板に溶接する金属ガスケットの製造方法に
おいて、前記金属環を前記基板に溶接した後、前記金属
環及び基板を圧縮し、前記流体孔回りの前記金属環及び
基板の厚さを所定の値とすることとしたものである。

【００１２】また、本発明は、金属製の基板に圧力流体
が通過する流体孔を穿設すると共に、該流体孔回りにボ
ルト孔を穿設し、前記流体孔の周縁部に金属環を配置
し、該金属環を前記基板に溶接する金属ガスケットの製
造方法において、前記金属環を前記基板に溶接した後、
前記金属環及び基板の前記流体孔回りで前記ボルト孔近
傍の所定範囲を圧縮し、前記金属環及び基板の厚さを前
記ボルト孔近傍で薄くすることとしてもよい。

【００１３】あるいは、本発明は、金属製の基板に圧力
流体が通過する複数の流体孔を一列に穿設すると共に、
該複数の流体孔回りに複数のボルト孔を穿設し、前記複
数の流体孔の各々の周縁部に金属環を配置し、該金属環
を前記基板に溶接する金属ガスケットの製造方法におい
て、前記金属環を前記基板に溶接した後、前記金属環及
び基板の前記流体孔回りで前記ボルト孔近傍及び前記複
数の流体孔の長手方向両端に位置する前後部分の所定範
囲を圧縮し、前記金属環及び基板の厚さを前記ボルト孔
近傍及び前記前後部分で薄くすることとしてもよい。

【００１４】

【作用】本発明の金属ガスケットの製造方法において
は、先ず金属製の基板に流体孔が穿設され、次に流体孔
の周縁部に金属環が配置される。そして金属環が基板に
溶接される。この後、金属環及び基板の両者が、例えば
鍛造によって圧縮され、流体孔回りの金属環及び基板の
厚さが所定の値となるように形成される。例えば、その
厚さがボルト孔近傍で薄くなるように形成される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の金属ガスケットの製造方法の
一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、例えば多気筒内燃機関
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る。

【００１６】先ず、弾性金属板、例えばステンレス鋼板
がプレス加工され、図１及び図２に示すように、基板１
０に複数の燃焼室孔１１等が穿設されると共に、ビード
１３が形成される。この基板１０には同時に複数の冷却
水孔（図示せず）及び潤滑油孔（図示せず）が穿設さ
れ、燃焼室孔１１の周囲には複数のボルト孔１２が穿設
され、シリンダヘッドガスケットの素材が形成される。

【００１７】燃焼室孔１１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
並設される。ボルト孔１２は各燃焼室孔１１の周囲に略
均等な間隔で例えば計十個形成される。

【００１８】次に、ビード１３から燃焼室孔１１に至る
までの基板１０のビード１３の凸部側の平坦面に、真円
の金属環、所謂シムリング１４が配置される。このシム
リング１４はビード１３の凸部より薄い例えばステンレ
ス鋼板が別途プレス加工により環状に打ち抜かれたもの
で、例えばパルス駆動のレーザ溶接機により全周に亘り
実質的に連続して基板１０に溶接される。従って、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）が形成される。

【００１９】そして、シムリング１４及び基板１０が例
えば鍛造によって圧縮され、図１中に破線で示す圧縮前
の外形に比し、シムリング１４及び基板１０の厚さが所
定の値（Ｔ＋ｔ）に縮小される。これにより、溶接部１
５の表面及びこれとシムリング１４との境界に形成され
た凹凸が消失し滑らかな平面となり、また圧縮によって
シムリング１４の強度が増大されるので、耐疲労性が大
となる。

【００２０】以上のようにして製造された金属ガスケッ
トが内燃機関に装着され締付力が加えられると、先ずビ
ード１３の頂部が例えばシリンダブロック（図示せず）
の接合面に当接し、ビード１３の高さはシムリング１４
の厚さより大であるためビード１３が変形する。そし
て、シリンダヘッド（図示せず）及びシリンダブロック
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
力を以ってシリンダブロックと密着することとなる。こ
のとき、シムリング１４は圧縮によって表面が滑らかと
なると共に強度が増大されて耐疲労性が大となってい
る。従って、長時間の冷熱運転が繰り返される場合でも
へたりが防止でき、また耐熱性にも優れるので長期の使
用に耐え得る。

【００２１】図３乃至図５は本発明の他の実施例に係る
金属ガスケットの製造方法によって製造する金属ガスケ
ットを示すものである。本実施例においては、シムリン
グ１４が基板１０に溶接された後、シムリング１４及び
基板１０の燃焼室孔１１回りの所定範囲が圧縮される。
即ち、図５に示すように、シムリング１４及び基板１０
の、図５に点描で示したボルト孔１２近傍部分が例えば
鍛造によって圧縮される。これにより、図５の点描部分
のＡ−Ａ線断面を示す図３に明らかなように、基板１０
の厚さＴａ及びシムリング１４の厚さｔａが何れも、図
５のＢ−Ｂ線断面図の図４に示す他の部分における基板
１０の厚さＴｂ及びシムリング１４の厚さｔｂより薄く
形成され（Ｔａ＜Ｔｂ，ｔａ＜ｔｂ）、従って全体の厚
さがボルト孔１２近傍で薄く形成される。尚、図３中の
二点鎖線は図４のシムリング１４の外形を表している。

【００２２】上記圧縮工程において、シムリング１４及
び基板１０の圧縮量はシムリング１４単体の圧縮量に比
し約２倍となることが確認された。即ち、２００トンの
プレス装置によって、厚さ０．１２ｍｍのシムリング１
４の単体と、同じ厚さのシムリング１４を０．２０ｍｍ
の基板１０に溶接した接合体に関し、各々のシムリング
１４回りの四箇所を圧縮したときの圧縮量を測定する
と、前者が０．０１乃至０．０２ｍｍであったのに対
し、後者では０．０３乃至０．０４ｍｍであった。そし
て、前者のシムリング１４の単体を基板１０に溶接した
ところ全数に溶接不良が見られた。

【００２３】図３乃至図５に示す金属ガスケットにおい
て、基板１０及びシムリング１４は、締付力が大きいボ
ルト孔１２近傍の所定範囲が圧縮され薄く形成されてい
るので、各燃焼室孔１１回りに均一な面圧が確保され、
良好なシール性が得られる。しかも、シムリング１４
は、ボルト孔１２近傍の高面圧部の強度が圧縮によって
増大されているので、耐疲労性が大であり、長時間の冷
熱運転が繰り返される場合でもへたりが防止できる。

【００２４】図６は本発明の金属ガスケットの製造方法
における圧縮工程の他の実施例を示すもので、説明を容
易にするためビード１３及びシムリング１４の幅を拡大
して示している。本実施例ではボルト孔１２近傍の点描
部分Ｂのみならず、締付力が比較的大きい基板１０の長
手方向の前後部分Ｆ，Ｒも圧縮され、基板１０及びシム
リング１４の全体の厚さが点描部分Ｂ以外の他の部分の
厚さより薄く形成されている。これにより燃焼室孔１１
回りに均一な面圧が得られ、金属ガスケット全体として
安定したシール性が確保される。尚、前述の本発明の一
実施例のように各燃焼室孔１１回りのシムリング１４及
び基板１０の全体を圧縮しておき、図６に示すボルト孔
１２近傍部分Ｂ及び前後部分Ｆ，Ｒを更に圧縮し所定の
厚さに形成することとしてもよい。

【００２５】上記金属ガスケットは単体でシリンダヘッ
ドとシリンダブロックとの間に介装することとしてもよ
いが、シムリング１４を設けた基板１０に対し、シムリ
ング１４を具備しない同一形状の基板（図示せず）を、
各々のビードの頂部が対向するように配置してもよい。

【００２６】また、図７に示すように、シムリング１４
を溶接した中間基板３０を第１の基板１０ａ及び第２の
基板１０ｂの間に介装し三層構造に形成してもよい。即
ち、第１及び第２の基板１０ａ，１０ｂは前述の基板１
０と同一材料で同一形状に形成され、夫々燃焼室孔１１
ａ，１１ｂを有し、各々のビード１３ａ，１３ｂの頂部
が対向するように配置される。上記中間基板３０は、例
えば第１及び第２の基板１０ａ，１０ｂより軟質の圧延
鋼板（ＳＰＣ）によって略平板状に形成され、第１及び
第２の基板１０ａ，１０ｂの燃焼室孔１１ａ，１１ｂに
重合する燃焼室孔３１が穿設される。この中間基板３０
の燃焼室孔３１周縁部に段部３２が形成され、その平坦
面にシムリング１４が全周に亘って溶接される。そし
て、シムリング１４及び中間基板３０の燃焼室孔３１回
りの所定範囲（例えば図６の点描部分に対応する範囲）
が圧縮され、両者の所定範囲部分の厚さが他の部分の厚
さより薄く形成される。

【００２７】更に、図８に示すように、第１の基板１０
ａ及び第２の基板１０ｂの間に第１の中間基板３０ａ及
び第２の中間基板３０ｂを介装し四層構造に形成するこ
ともできる。第１及び第２の基板１０ａ，１０ｂは図５
と同様であり、第２の中間基板３０ｂは図７の中間基板
３０と同一材料で、略同一形状に形成される。第１の中
間基板３０ａはステンレス鋼板で略平板状に形成され、
燃焼室孔１１ａ，１１ｂに重合する燃焼室孔３１ａが穿
設される。第１の中間基板３０ａの燃焼室孔３１ａ周縁
部に段部３２ａが形成され、この段部３２ａの平坦面に
シムリング１４が溶接され、溶接後シムリング１４及び
第２の中間基板３０ａの所定範囲（例えば図６の点描部
分に対応する範囲）が圧縮され、両者の所定範囲部分の
厚さが他の部分の厚さより薄く形成される。そして、第
１及び第２の中間基板３０ａ，３０ｂは、シムリング１
４が第２の中間基板３０ｂの段部３２ｂと対向するよう
に配置される。而して、図７もしくは図８に示す金属ガ
スケットがシリンダヘッドとシリンダブロックとの間で
緊締されると、燃焼室孔１１回りに均一な面圧が確保さ
れる。

【００２８】

【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
ガスケットの製造方法によれば、金属環が基板に溶接さ
れた後、両者が圧縮されるので、接合時のずれや溶接不
良を惹起することなく確実に両者を接合することができ
る。また、圧縮によって金属環の強度が増大されるの
で、耐疲労性が大となり、長時間の冷熱運転が繰り返さ
れる場合でもへたりを防止することができる。しかも、
薄い金属環のみでなく基板を含めた厚さを流体孔回りで
所定の値に形成できるので、厚さの可変量が大きく流体
孔回りの面圧調整が容易となる。

【００２９】流体孔回りにボルト孔が穿設された金属ガ
スケットにおいては、金属環はボルト孔近傍の所定範囲
が圧縮されて薄く形成されるので、流体孔回りに均一な
面圧が得られると共に、金属環の高面圧部が圧縮によっ
て強度が増大されるので、良好な耐久性が得られる。

【００３０】更に、複数の流体孔が一列に穿設された金
属ガスケットにおいては、上記ボルト孔近傍に加え前後
部分の所定範囲も圧縮されるので、金属ガスケット全体
として安定したシール性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る製造方法によって製造
する金属ガスケットの一部の断面図で、図２のＸ−Ｘ線
断面図である。

【図２】本発明の一実施例に係る製造方法によって製造
する金属ガスケットの一部の平面図である。

【図３】本発明の他の実施例に係る製造方法によって製
造する金属ガスケットの一部の断面図で、図５のＡ−Ａ
線断面図である。

【図４】本発明の他の実施例に係る製造方法によって製
造する金属ガスケットの一部の断面図で、図５のＢ−Ｂ
線断面図である。

【図５】本発明の他の実施例に係る製造方法によって製
造する金属ガスケットの一部の平面図である。

【図６】本発明の金属ガスケットの製造方法における圧
縮工程の他の実施例を示す金属ガスケットの平面図であ
る。

【図７】本発明の更に他の実施例に係る製造方法によっ
て製造する金属ガスケットの一部の断面図である。

【図８】本発明の更に他の実施例に係る製造方法によっ
て製造する金属ガスケットの一部の断面図である。

【符号の説明】

１０基板１１燃焼室孔（流体孔）１２ボルト孔１３ビード１４シムリング（金属環）１０ａ第１の基板１０ｂ第２の基板３０中間基板３１燃焼室孔３０ａ第１の中間基板３０ｂ第２の中間基板３１ａ燃焼室孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩崎省三愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地大豊工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属製の基板に圧力流体が通過する流体
孔を穿設し、該流体孔の周縁部に金属環を配置し、該金
属環を前記基板に溶接する金属ガスケットの製造方法に
おいて、前記金属環を前記基板に溶接した後、前記金属
環及び基板を圧縮し、前記流体孔回りの前記金属環及び
基板の厚さを所定の値とする金属ガスケットの製造方
法。
【請求項２】金属製の基板に圧力流体が通過する流体
孔を穿設すると共に、該流体孔回りにボルト孔を穿設
し、前記流体孔の周縁部に金属環を配置し、該金属環を
前記基板に溶接する金属ガスケットの製造方法におい
て、前記金属環を前記基板に溶接した後、前記金属環及
び基板の前記流体孔回りで前記ボルト孔近傍の所定範囲
を圧縮し、前記金属環及び基板の厚さを前記ボルト孔近
傍で薄くする金属ガスケットの製造方法。
【請求項３】金属製の基板に圧力流体が通過する複数
の流体孔を一列に穿設すると共に、該複数の流体孔回り
に複数のボルト孔を穿設し、前記複数の流体孔の各々の
周縁部に金属環を配置し、該金属環を前記基板に溶接す
る金属ガスケットの製造方法において、前記金属環を前
記基板に溶接した後、前記金属環及び基板の前記流体孔
回りで前記ボルト孔近傍及び前記複数の流体孔の長手方
向両端に位置する前後部分の所定範囲を圧縮し、前記金
属環及び基板の厚さを前記ボルト孔近傍及び前記前後部
分で薄くする金属ガスケットの製造方法。