JPH05149435A - 金属ガスケツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少くとも二枚の基板を各々のビードの頂部が
対向するように配置する金属ガスケットにおいて、基板
上に加硫塗装層及び／又は非加硫塗装層を適宜形成し、
塗装層を極力薄くしつつ流体孔の全周に亘り安定したシ
ール性を確保し得るようにする。 【構成】 流体孔の周囲にビード（１３，２３）を形成
した金属製の二枚の基板（１０，２０）を有し、一方の
基板（１０）のビード（１３）突出側の面は素材のまま
とし、他方の基板（２０）のビード（２３）突出側の面
の全面に非加硫塗装層（３３ｎ）を形成すると共に、こ
の非加硫塗装層（３３ｎ）上のビード（２３）突出側の
外周に加硫シール部材（３０）を配設する。そして、こ
れらの基板（１０，２０）を各々のビード（１３，２
３）の頂部が対向するように配置する。

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に関し、
特に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】上記金属ガスケットに関し、例えば実開昭
６１−４１９６０号公報には、基板の表面に加硫第１塗
装層を被着すると共に、この上に非加硫第２塗装層を被
着し、二層の塗装層を形成した金属ガスケットが開示さ
れている。また、実開平１−１４６０６４号公報におい
ては、基板上に加硫剤を含む未加硫塗装層を被着した金
属ガスケットが開示されている。尚、後者の公報では、
加硫剤を含まない軟化層が非加硫層と定義され、加硫剤
を含み未だ加硫処理が施されていない軟化層が未加硫層
と定義されており、前者の実開昭６１−４１９６０号公
報においても同様の意義で加硫、非加硫が区別されてい
る。更に、実開昭６４−８５５６号公報には、ビードの
内周側に厚肉部を設けると共に、外周側のつけ根部に軟
質のシール部材を設けたシリンダヘッドガスケットも開
示されている。

【０００４】上記公報に記載のガスケットは、何れも基
本的には一枚の基板によって構成することが前提となっ
ているが、例えば特開昭６４−３５０５７号公報に記載
のように、ビードを形成した二枚の基板を中間板を介し
て積層した金属ガスケットも知られている。同公報には
実施例として、二枚の基板を各々のビードの頂部が中間
板を介して対向するように配置された金属ガスケットが
開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように二枚の基
板を備えたものにあっては、所期の面圧を確保するに際
し一枚の基板に比べ各基板のビードの変位量を小さくす
ることができるので耐疲労性が良好となる。然し乍ら、
上記特開昭６４−３５０５７号公報のように中間板を介
装すると材料が多くなり、全体としての厚さも大とな
る。これに対し、同公報に中間板を除去した構成が開示
されていないことからも明らかなように、単に中間板を
除去すればよいというものでもない。ビードの耐疲労性
等を考慮しつつ良好なシール性を確保する必要があり、
前掲の実開昭６１−４１９６０号公報に記載のように材
料費、製造費の低減への配慮も必要である。

【０００６】例えば二枚の基板を各々のビードが対向す
るように配置することとし、各々の基板の両面に実開昭
６１−４１９６０号公報に記載のように二層の塗装層を
形成することとした場合には、各々のビードの頂部が二
層に形成されることとなり、ガスケット全体の厚さがそ
れだけ厚くなる。また、実開平１−１４６０６４号公報
に記載のような加硫剤を含有する未加硫塗装層を各々の
基板に形成した場合には、保存状態によっては加硫が進
み硬化してしまい、使用時に所期のシール性が得られな
くなるおそれもある。

【０００７】二枚の基板を各々のビードの頂部が対向す
るように配置して金属ガスケットを構成する場合には、
両基板の表面はシリンダヘッドあるいはシリンダブロッ
クの表面とは異なり滑らかであるので、各々のビードの
頂部に夫々塗装層を形成しなくとも良好なシール性を確
保し得るように構成することができる。

【０００８】そこで、本発明は、流体孔の周囲にビード
を形成した金属製の基板を少くとも二枚有し、各々のビ
ードの頂部が対向するように配置する金属ガスケットに
おいて、加硫塗装層及び／又は非加硫塗装層を基板上に
適宜形成し、塗装層を極力薄くしつつ流体孔の全周に亘
り安定したシール性を確保し得るようにすることを目的
とする。

【０００９】

【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、圧力流体が通過する流体孔を穿設し該流
体孔の周囲にビードを形成した金属製の基板を少くとも
二枚有し、該二枚の基板を各々のビードの頂部が対向す
るように配置する金属ガスケットにおいて、前記二枚の
基板の内、一方の基板のビード突出側の面は素材のまま
とし、他方の基板のビード突出側の面の全面に非加硫塗
装層を形成すると共に、該非加硫塗装層上の前記ビード
突出側の外周側に加硫シール部材を配設することとした
ものである。

【００１０】上述の金属ガスケットにおいて、前記一方
の基板のビード突出側の内周と前記流体孔との間に金属
環を接合し、前記二枚の基板の相互に対向しない面の各
々の全面に加硫塗装層を形成すると共に、該加硫塗装層
上の全面に非加硫塗装層又は未加硫塗装層を形成するよ
うに構成するとよい。

【００１１】更に、前記二枚の基板の相互に対向しない
面の各々の全面に形成した加硫塗装層及び非加硫塗装層
又は未加硫塗装層の厚さを、何れも前記一方の基板側よ
り前記他方の基板側が厚くなるように形成するとよい。

【００１２】

【作用】上記の構成になる金属ガスケットを、対峙する
接合部材間、例えばシリンダヘッドとシリンダブロック
との間に介装し、所定の締付力を以って両者を締結する
と、二枚の基板のビードが圧縮されて変形し、これらの
圧縮変形されたビードの弾性復元力により接合部材に対
する所定の面圧が確保される。この場合において、一方
の基板のビードの突出側の面は素材のままとされ、他方
の基板のビード突出側の面の全面に非加硫塗装層が形成
されると共に、この非加硫塗装層上のビード突出側の外
周に加硫シール部材が配設されている。従って、両基板
のビードの頂部に関しては他方の基板側のみに塗装層が
形成されることになるが、両基板のビード頂部の接触面
は滑らかであり、仮に若干の凹凸が存在しても非加硫塗
装層によって吸収され得るので良好なシール性が確保さ
れる。

【００１３】また、一方の基板に金属環を接合し、二枚
の基板が相互に対向しない面の各々の全面に加硫塗装層
及び非加硫塗装層を形成したもの又は対向しない面の全
面に加硫塗装層及び未加硫塗装層を形成したものにおい
ては、金属環は両基板間に挟持され、両ビードの変形が
所定範囲に制限されてビードの耐疲労性が確保されると
共に、金属環自体がシール機能を有する。しかも、二枚
の基板の相互に対向しない面の各々の全面に塗装層が形
成されているので接合部材の接合面に密着する。二枚の
基板の相互に対向する面については、両者の接触面が滑
らかであるので他方の基板のみに非加硫塗装層が形成さ
れるだけで十分なシール性が確保される。

【００１４】更に、加硫塗装層及び非加硫塗装層又は未
加硫塗装層が、二枚の基板の相互に対向しない面で異な
る厚さに形成されているものにあっては、接合部材の夫
々の接合面に応じて良好なシール性を確保し得るように
配置されるので、接合面の加工精度が異なる接合部材間
に装着する場合に好適である。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の金属ガスケットの実施例を図
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、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り、実施例としてシリンダヘッドガ
スケットに供される金属ガスケットについて説明する。

【００１６】図１は本発明の一実施例の断面を示すもの
で、本実施例の金属ガスケットは弾性金属板、例えばス
テンレス鋼板（ＳＵＳ）によって形成され図３に示す平
面形状の第１の基板１０と図４に示す平面形状の第２の
基板２０を有し、これら第１及び第２の基板１０，２０
に夫々複数の燃焼室孔１１，２１が穿設されている。ま
た、第１及び第２の基板１０，２０には夫々複数の冷却
水孔１７，２７及び潤滑油孔１８，２８が穿設されてお
り、燃焼室孔１１，２１の周囲に複数のボルト孔１２，
２２が穿設されている。これらのボルト孔１２，２２は
各燃焼室孔１１，２１の周囲に略均等な間隔で夫々例え
ば計十個形成されている。更に、第１及び第２の基板１
０，２０を接合するため、各々の外周端にかしめ孔１
９，２９が穿設されている。

【００１７】燃焼室孔１１，２１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、これら燃焼室孔１１，２１回りには夫
々ビード１３，２３が形成されている。ビード１３，２
３の幅は燃焼室孔１１，２１の全周に亘り夫々均等に形
成されているが、相互に隣接する燃焼室孔１１，１１
（２２，２２）回りに形成されるビード１３，１３（２
３，２３）の集合部の幅は、集合するビードの各々の幅
より小に設定されている。

【００１８】そして、第１の基板１０のビード１３の突
出側の内周から燃焼室孔１１に至るまでの平坦面に、所
定幅の真円の金属環、例えばステンレス鋼板のスペー
サ、所謂シムリング１４が接合されている。即ち、シム
リング１４は、それ自体によるシール機能を確保するに
充分な所定幅に設定されると共に、その厚さＴｓは図１
に示すように第１の基板１０の厚さＴｐより小で、ビー
ド１３の高さＴｂより大に設定されている（即ち、Ｔｐ
＞Ｔｓ＞Ｔｂの関係にある）。そして、シムリング１４
は例えばレーザ溶接機により全周に亘り実質的に連続し
て第１の基板１０に溶接され、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
ている。

【００１９】尚、ビード２３の高さもビード１３の高さ
と略同一に設定されており、両者の合計高さ２Ｔｂはシ
ムリング１４の厚さＴｓより大に設定されている。ま
た、ボルト孔１２，２２及び潤滑油孔１８，２８の回
り、並びに第１及び第２の基板１０，２０の外周にもビ
ード１６，２６が形成されている。これらのビード１
６，２６は段部ないし傾斜部で構成されておりビード１
３，２３の半分の形状を呈していることからハーフビー
ドと称せられる。

【００２０】第１の基板１０のビード１３の突出側の面
は素材のままとされているが、その反対側の面には図１
に示すように、例えば加硫剤を添加した未加硫のフッ素
系ゴムが加硫処理されて成る加硫塗装層３１ｓが全面に
形成され、その上に非加硫塗装層３１ｎが積層されてい
る。この加硫塗装層３１ｓの上の非加硫塗装層３１ｎに
ついては未加硫塗装層に変えることができる。ここで、
非加硫とは加硫剤を含有していないものをいい、未加硫
とは加硫剤を含有しているが加硫処理が行なわれていな
いものをいう。従って、例えば未加硫ゴムの初期は非加
硫ゴムと同じ特性であるが、使用中に加硫が進み強固な
ゴム層が形成されるのに対し、非加硫ゴムは柔軟な状態
が維持される。

【００２１】また、第２の基板２０のビード２３の突出
側と反対側の面にも加硫塗装層３２ｓが全面に形成され
た後、非加硫塗装層３２ｎが積層されている。このビー
ド２３の突出側と反対側の面においては、非加硫塗装層
３１ｎ，３２ｎに代えて未加硫塗装層を用いることがで
きる。そして、第２の基板２０のビード２３の突出側の
面には、非加硫塗装層３３ｎがビード２３を含む全面に
亘って形成されている。更に、ビード２３の突出側外周
にはビード２３の全周に亘って連続するように、加硫フ
ッ素系ゴムのシール部材３０が設けられている。このシ
ール部材３０はフッ素系の非加硫ゴムに加硫剤を添加し
第２の基板２０上に塗布した後、所定の温度で加熱し加
硫処理することによって形成することができる。ここで
非加硫塗装層３３ｎは、加硫剤が配合されていないた
め、この加熱によって加硫されることはなく、柔軟な状
態が保持できることとなる。

【００２２】上記塗装層の寸法関係は必要に応じ各種設
定できるが、より好ましい例として以下のように設定さ
れている。即ち、第１の基板１０側の加硫塗装層３１ｓ
の厚さｔｓ１及び非加硫塗装層３１ｎの厚さｔｎ１は、
夫々第２の基板２０側の加硫塗装層３２ｓの厚さｔｓ２
及び非加硫塗装層３２ｎの厚さｔｎ２より小に設定され
ており（ｔｓ１＜ｔｓ２，ｔｎ１＜ｔｎ２）、従って合
計厚さも第２の基板２０側が厚く形成されている。ま
た、非加硫塗装層３３ｎの厚さｔｎ３は加硫塗装層ｔｓ
１と略等しく設定されている。尚、シール部材３０の厚
さはビード２３の高さと略等しく設定されているが、こ
れより大とし、あるいは小としてもよい。上記厚さは同
じ厚さとしたり、異なる厚さ設定としてもよい。なお、
図１では、ビード２３が立ち上がる境目から外周側にシ
ール部材３０を配しているが、ビード２３の根元にシー
ル部材３０の一部が乗り上げるように配してもよい。

【００２３】また、より好ましい例としてシール部材３
０はその厚さが円周方向で徐変するように形成されてい
る。即ち、図４に示すように、右側の吸気側において
は、燃焼室孔２１，２１が相互に隣接する中間部に対峙
する部分、即ち隣接する中間部の中心を起点に燃焼室孔
２１の中心角Ａ１（例えば３０°）の範囲内にある部分
（図４のハッチング部分）の厚さは中心角Ａ１の中心に
近づくにしたがい漸増するように形成されており、ボル
ト孔２２の近傍部分、即ち中心角Ａ２（例えば２０°）
の範囲内にある部分は厚さが中心角Ａ２の中心に近づく
にしたがい漸減するように形成されている。また、隣接
するボルト孔２２，２２の中間部分の中心角Ａ３（例え
ば３０°）の範囲内にある部分（図４の点描部分）は、
厚さが中心角Ａ３の中心に近づくにしたがい漸増するよ
うに形成されている。シール部材３０は、必要に応じ円
周方向で異なる幅に設定してもよい。

【００２４】図４の左側の排気側においては、シール部
材３０は燃焼室孔２１，２１が相互に隣接する中間部に
対峙する部分、即ち中心角Ａ１の範囲内にある部分の幅
及び厚さが中心角Ａ１の中心に近づくにしたがい漸増す
るように形成されているが、その他の部分は略一定とさ
れている。

【００２５】以上のように形成され図３及び図４に示す
第１及び第２の基板１０，２０は、図１に示すように各
々のビード１３，２３の頂部が対向するように配置さ
れ、かしめ孔１９，２９を介してかしめ接合されて金属
ガスケットが構成される。このとき、ビード１３，２３
の頂部は非加硫塗装層３３ｎを介して対峙しているので
両者の頂面が傷つくことはなく、微少な凹凸も非加硫塗
装層３３ｎによって吸収されるので密着した状態に維持
される。

【００２６】而して、上記の構成になる金属ガスケット
は、例えばアルミダイカスト製のシリンダヘッド３及び
鋳鉄製のシリンダブロック４間に、図４の右側が吸気側
で、左側が排気側となるように配置され、第１の基板１
０は加硫塗装層３１ｓ及び非加硫塗装層３１ｎを介して
シリンダヘッド３の接合面に対峙し、第２の基板２０は
加硫塗装層３２ｓ及び非加硫塗装層３２ｎを介してシリ
ンダブロック４の接合面に対峙する。ボルト孔１２，２
２の各々に締結ボルト（図示せず）が挿通され、シリン
ダヘッド３とシリンダブロック４との間に締付力が加え
られると、非加硫塗装層３１ｎ，３２ｎが、両接合面と
密着する。鋳鉄製のシリンダブロック４の接合面はシリ
ンダヘッド３の接合面に比し凹凸が大であるが、非加硫
塗装層３２ｎは非加硫塗装層３１ｎより厚く形成されて
いるので、この凹凸を十分吸収することができる。

【００２７】更に締付力が加えられると、第１及び第２
の基板１０，２０のビード１３，２３が圧縮変形する。
このとき、ビード１３，２３の合計高さ２Ｔｂはシムリ
ング１４の厚さＴｓより大であるためビード１３，２３
はシムリング１４の厚さＴｓと略等しくなるまで変形し
得るが、それ以上は変形しない。即ち、図２に示すよう
にシリンダヘッド３及びシリンダブロック４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１
３，２３の変形はそれ以上進むことなく、その弾性復元
力を以って第１の基板１０及び第２の基板２０が夫々シ
リンダヘッド３及びシリンダブロック４と密着すること
となる。また、ビード２３の突出側の外周にはシール部
材３０が設けられているので、ビード１３，２３の外周
側の第１及び第２の基板１０，２０間がシール部材３０
によって密封されるところとなり、冷却水孔１７，２７
の冷却水がビード１３，２３に到達することはない。し
かも、前述のように、金属ガスケットに加えられる締結
力の分布に応じてシール部材３０が吸気側及び排気側で
夫々適切な厚さ及び幅に形成されているので、各燃焼室
孔１１の全周に亘り実質的に均一な面圧分布が得られ
る。そして、加硫されていることにより、シール部材３
０はへたることなく長期にわたり密封機能を維持でき
る。

【００２８】以上のように第１の基板１０のビード１３
及び第２の基板２０のビード２３はシムリング１４によ
り変位が制限されるので耐疲労性が良好であり、両ビー
ド１３，２３の頂部は非加硫塗装層３３ｎの存在により
両者の表面の凹凸が吸収されて密着し、良好なシール性
が確保される。また、シール部材３０によってビード１
３，２３は冷却水に触れることがないので錆による劣化
のおそれもない。しかもシムリング１４自体によって所
定のシール機能が確保されるので、燃焼室孔１１，２１
からの燃焼ガスに対しては、シムリング１４，ビード１
３，２３及びシール部材３０の計三段のシール手段が機
能することとなり、安定したシール性が確保される。

【００２９】尚、本実施例においては第２の基板２０が
シリンダブロック４側となるように配置されているが、
第１の基板１０がシリンダブロック４側となるように配
置することとしてもよい。この場合には、第１の基板１
０の加硫塗装層３１ｓ及び非加硫塗装層３１ｎを第２の
基板２０の加硫塗装層３２ｓ及び非加硫塗装層３２ｎよ
り厚く形成することが好ましい。また、シール部材３０
を燃焼室孔２１の外周側のみでなく、冷却水孔１７，２
７をとり囲むよう冷却水孔１７，２７の外周側に設けて
もよい。あるいは、冷却水孔１７，２７の外周側のみに
設けるようにすることもできる。

【００３０】

【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
ガスケットにおいては、一方の基板のビード突出側の面
は素材のままで、他方の基板のビード突出側の面の全面
に非加硫塗装層が形成され、この非加硫塗装層上のビー
ド突出側の外周に加硫シール部材が設けられているの
で、ビード上に形成される塗装層によって全体の厚さが
大きく影響されることはなく、流体孔の全周に亘って安
定したシール性が確保される。

【００３１】また、一方の基板に金属環が接合され、二
枚の基板が相互に対向しない面の各々の全面に加硫塗装
層及び非加硫塗装層が形成されたものにおいては、金属
環は両基板間に挟持され、両ビードの変形が所定範囲に
制限されてビードの耐疲労性が確保されると共に、金属
環自体のシール機能により一層シール性が向上する。し
かも、二枚の基板の相互に対向しない面には塗装層が形
成されているので接合部材の接合面に密着し、対向する
面については他方の基板に非加硫塗装層が形成されてい
るので十分なシール性が確保される。

【００３２】更に、加硫塗装層及び非加硫塗装層が、二
枚の基板の相互に対向しない面で異なる厚さに形成され
ているものにあっては、接合面の加工精度が異なる接合
部材間に装着する場合に夫々の接合面に応じて良好なシ
ール性を確保するように金属ガスケットを配置すること
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金属ガスケットの一部
の断面図である。

【図２】本発明の一実施例に係る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に挟持された状態
を示す断面図である。

【図３】本発明の一実施例に係る金属ガスケットを構成
する第１の基板の平面図である。

【図４】本発明の一実施例に係る金属ガスケットを構成
する第２の基板の平面図である。

【符号の説明】

３ シリンダヘッド ４ シリンダブロック １０ 第１の基板 ２０ 第２の基板 １１，２１ 燃焼室孔（流体孔） １２，２２ ボルト孔 １３，２３ ビード １４ シムリング（金属環） １６，２６ ビード １７，２７ 冷却水孔 １８，２８ 潤滑油孔 １９，２９ かしめ孔 ３０ シール部材 ３１ｎ，３２ｎ，３３ｎ 非加硫塗装層 ３１ｓ，３２ｓ 加硫塗装層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力流体が通過する流体孔を穿設し該流
   体孔の周囲にビードを形成した金属製の基板を少くとも
   二枚有し、該二枚の基板を各々のビードの頂部が対向す
   るように配置する金属ガスケットにおいて、前記二枚の
   基板の内、一方の基板のビード突出側の面は素材のまま
   とし、他方の基板のビード突出側の面の全面に非加硫塗
   装層を形成すると共に、該非加硫塗装層上の前記ビード
   突出側の外周側に加硫シール部材を配設したことを特徴
   とする金属ガスケット。
2. 【請求項２】 前記一方の基板のビード突出側の内周と
   前記流体孔との間に金属環を接合し、前記二枚の基板の
   相互に対向しない面の各々の全面に加硫塗装層を形成す
   ると共に、該加硫塗装層上の全面に非加硫塗装層又は未
   加硫塗装層を形成した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】 前記二枚の基板の相互に対向しない面の
   各々の全面に形成した加硫塗装層及び非加硫塗装層又は
   未加硫塗装層の厚さを、何れも前記一方の基板側より前
   記他方の基板側が厚くなるように形成したことを特徴と
   する請求項２記載の金属ガスケット。