JPS62177363A - 排気マニホ−ルド用ガスケツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、内燃機関のシリンダ・ヘッドと排気マニホー
ルドとの接合部に介装される排気マニホールド用ガスケ
ットに関する。

従来の技術および発明が解決しようとする問題点 第１図は、排気マニホールド用ガスケットの装着状況の
一例を示し、シリンダ・ヘッド１の排気ポート２の周囲
の端面壁と、排気マニホールド３の７ランジ部４との接
合部に、高温の排気ガスの漏れを防ぐため、排気マニホ
ールド用ガスケット５が介装されている。

ところで、近年、エンジンは高馬力化、高回転化の傾向
にあり、この傾向は、燃焼圧力の増大とともに熱負荷の
増大をもたらしている。また同時に、近年、エンジンは
軽量化の傾向にあり、この傾向はシリンダ・ヘッド１の
剛性の低下をもたらしている。

また、次の（ａ）〜（Ｃ）理由により、排気マニホール
ド３の熱変形も極めて大きくなっている。

（ａ）上述のようにシリンダ・ヘッド１にかかる熱負荷
が増大していることにより、シリンダ・ヘッド１に接合
される排気マニホールド３も同時に多大なる熱負荷を受
けるようになっている。

（ｂ）シリンダ・ヘッド１に排気マニホールド３を結合
するマニホールド締付ボルト６は、一般に２〜３本と比
較的少数とされる。

（Ｃ）前記エンジンの軽量化に伴い、排気マニホールド
３の剛性も低くなっている。

その上、上述の排気マニホールド３の熱変形には、静的
な成分のみならず、サイクリックな動きをする動的な成
分も多く含まれている（第１図の破線３′は排気マニホ
ールド３の熱変形、ｈはその変形量をそれぞれ示す）。

このため、近年、シリンダ・ヘッド１と排気マニホール
ド３との接合部は、ガス漏れが非常に生じやすい環境と
なっている。

しかも、締付ボルト６の締付荷重を大きくし過ぎた場合
には、それによって排気マニホールド３の熱膨服を制限
することとなり、剛性の低い排気マニホールド３に亀裂
が発生し、なお一層のガス漏れへと発展する危険性さえ
生じている。

このような苛酷の環境下においては、次のような物理特
性が排気マニホールド用ガスケットに必要とされる。

（イ）ボルトの締付力を小さくしても、ガス・シールを
維持するに充分な有効締付圧を得ることができること。

（ロ）排気マニホールドのフランジ部の熱変形および構
造的変形（熱変形以外の変形）を吸収する能力が大きい
こと。

（ハ）排気マニホールドのフランジ部の熱変形および構
造的変形のサイクリックな動きを吸収する能力も大きい
こと。

（ニ）へタリ（塑性変形〉等の特性劣化が少ないこと。

しかしながら、次に説明するように、従来の一般的な排
気マニホールド用ガスケットでは、上述の必要物理特性
を満足することはできず、もはや良好なガス・シールを
維持することは困難となっていた。

第２図および第３図は、従来量も多く使用されているタ
イプの排気マニホールド用ガスケットを示し、両面に爪
７を立ち上げられた鋼板８の両面に、シート状の圧縮性
繊維材９を圧着したものを、排気マニホールドのフラン
ジ部の形状に打ち扱くことにより、本体１０を構成し、
かつガス通過穴１１の周囲において、本体１０に金属グ
ロメット１２を装着したものである。

このガスケットは、金属グロメット１２部で圧縮応力を
受け、本体１０の圧縮弾性を利用してガス・シールを行
なうものであるが、グロメット１２とシリンダ・ヘッド
および排気マニホールドのフランジ部との接触が面接触
となるので、その接触面積が大きくなるため、ボルトの
締付力を大きくしないと、充分な有効締付圧を得ること
は困難であった。

また、排気マニホールド接合部の温度は６００〜７００
　’Ｃ程度となるが、圧縮性繊維材９が、一般に石綿と
ゴムとの混合物から構成されていたため、熱的特性劣化
が大きく、本体１０がへタリ現象を呈し、これに伴い、
ボルトのトルク・ダウンが生じ、結果的にガス漏れに結
びつくことが多かった（第１２図の曲線Ａは、このガス
ケットの締付時間とへタリ量との関係を示している）。

また、第１１図の曲線Ａは、このガスケットの圧縮応力
−歪曲線を示す。この曲線Ａから明らかなように、この
ガスケットは、圧縮応力を受けたときの圧縮量が比較的
に少なく、排気マニホールドの熱変形および構造的変形
を吸収する能力に乏しかった。

なお、第１１図において、実線部は圧縮曲線（すなわち
圧縮応力を増大させて行ったときの圧縮応力と圧縮率と
の関係）、破線部は復元曲線（すなわち圧縮応力を減少
させて行ったときの圧縮応力と圧縮率との関係）をそれ
ぞれ示し、また圧縮応力は、ガス・シール部の長さ１　
ｃｍ当りの圧縮荷重で示しである。

第４図は、従来の排気マニホールド用ガスケットの他の
例を示し、複数枚の鋼板を積層したものを本体１３とし
、ガス通過穴１４部にワイヤリング１６を配し、このワ
イヤリング１６と本体１３とに金属グロメツ１〜１５を
装着したものである。

このガスケットでは、ワイヤリング１６の存在により、
グロメット１５とシリンダ・ヘッドおよび排気マニホー
ルドのフランジ部との接触を線接触とすることができる
ので、ボルト締付力を小さくしても、充分な有効締付圧
を得ることができる。

また、本体１３は耐熱性に優れた金属プレート・ラミネ
ート構造であるので、前記第３図の従来のガスケットの
場合のように、本体１３が熱的特性劣化により、ベタリ
現象を呈することもない（第１２図の曲線Ｂは、このガ
スケットの締付時間とへタリ量との関係を示している）
。

しかしながら、このガスケットの応力−歪曲線は第１１
図の曲線Ｂで示され、圧縮応力を受けたときの圧縮量が
少なく、排気マニホールドの熱変形および構造的変形を
吸収することは不可能であるという欠点があった。

第５図は従来のガスケットのさらに他の例を示し、金属
板１７．１８の両側に金属板１９．２０を積層するとと
もに、ガス通過穴２１の周囲において、金属板１９．２
０にそれぞれビード部２２゜２３を設け、ざらに前記ビ
ード部２２．２３に金属グロメット２４を装着したもの
でおる。

このガスケットでは、ビード部２２．２３の存在により
、グロメット２４とシリンダ・ヘッドおよび排気マニホ
ールドのフランジ部との接触を線接触とすることができ
るので、ボルトの締付力を小さくしても、充分な有効締
付圧を得ることができる。

また、ビード部２２．２３の存在により、圧縮応力を受
けた場合の圧縮量が大きく（このガスケットの圧縮応力
−歪曲線は第１１図の曲線Ｃのようになる）、排気マニ
ホールドの大きな熱変形および構造的変形を吸収する能
力が初期的にはある。

しかしながら、前記曲線Ｃのうちの復元曲線部（破線部
）に見られるように、反発弾性が弱いため、排気マニホ
ールドのフランジ部の熱変形および構造的変形のサイク
リックな動きを吸収する機能に乏しく、かつビード部２
２．２３と金属板１８との間に空間２５．２６が存在す
るため、運転経過に伴って、ビード部２２．２３のへタ
リが激しくなり、結果としてガス漏れを生じやすい（第
１２図の曲線Ｃは、このガスケットの締付時間とへタリ
量との関係を示している）。

発明の目的 本発明は、前記従来の欠点を解消するためになされたも
ので、前記（イ）〜（ニ）の必要物理特性をすべて充分
に満足することができるとともに、極めて容易にガス・
シール最適面圧を得ることができ、またガスケット本体
を構成する積層金属板間よりのガス漏れを防止すること
もできる排気マニホールド用ガスケットを提供すること
を目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明による排気マニホールド用ガスケットは、内燃機
関のシリンダ・ヘッドと排気マニホールドとの接合部に
介装される排気マニホールド用ガスケットにおいて、複
数の金属板を積層してなるガスケット本体と、このガス
ケット本体に設けられたガス通過穴と、前記複数の金属
板のうらの最外側に配される第一の金属板および第二の
金属板に、それぞれ前記ガス通過穴の周囲を取り囲むよ
うにして外側に凸に突設されたビードと、前記本体のう
ちの前記ガス通過穴の周縁部に装着された金属グロメッ
トとを有してなり、前記グロメット装着部の厚さｔｌは
、前記ビード部の頂点部の厚さｔ２より小さくされてい
ることを特徴とするものである。

作用 本発明においては、前記ビードが設けられていることに
より、シリンダ・ヘッドおよび排気マニホールドのフラ
ンジ部に対する接触が線接触となるので、締付ボルトの
締付力を小ざくしても、充分な有効締付力を得ることが
できる。

また、前記ビードが設けられているため、圧縮応力を受
けたときの圧縮量が大きく、排気マニホールドのフラン
ジ部の熱変形および＠造的変形を吸収する能力が大きい
。

また、第一の金属板および第二の金属板の両方にビード
が設けられているため、圧縮量が大きいと同時に、反発
弾性も大きくなるので、排気マニホールドのフランジ部
の熱変形および＠造的変形のサイクリックな動きを吸収
する能力も大きく、シール・ギャップを生じることが非
常に少なくなる。

また、ど−ドの内部に空間が生じるが、グロメットがガ
スケット本体に装着されていることにより、ビードのへ
タリ量が制限されるので、運転経過に伴ってビードのへ
タリが激しくなってガス漏れが生じるようなこともない
。したがって、長期間安定してガス・シールを維持でき
る。

また、シリンダ・ヘッドおよび排気マニホールドのフラ
ンジ部がグロメット部に接触するまで締付ボルトが締め
付けられると、ビード部の変形量が（１２−１１＞に相
当する大きさになるとともに、ビード部のそれ以上の変
形は制限される。そして、このときの圧縮応力もまた（
ｔ２−１１）に相当する大きさとなる。したがって、（
ｔ２−ｔｌ）の大きざを適切に設定することにより、極
めて容易にガス・シール最適面圧を得ることができる。

また、グロメット部で一層シールを維持し、ざらにビー
ド部で二次シールを維持できるため、ガス・シール性能
を一層向上することができる。

実施例 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいてざらに詳細
に説明する。

第６図から第８図までは、本発明の一実施例を示し、ガ
スケット本体３１は、それぞれアルミメッキ鋼板からな
る第一の金属板３２、第二の金属板３３および第三の金
属板３４を積層してなり、このガスケット本体３１には
、ガス通過穴３５およびボルト穴３６が設けられている
。

前記ガスケット本体３１を構成する３枚の金属板のうち
の上側の第１の金属板３２には、ガス通過穴３５を取り
囲むようにしてそれぞれ２本の環状のビード部３７．３
８が設けられおり、これらのビード３７．３８は共に外
部に向って凸とされている。同様にして、前記ガスケッ
ト本体３１を構成する３枚の金属板のうちの下側の第二
の金属板３３には、ガス通過穴３５を取り囲むようにし
てそれぞれ２本のビード３９．４０が設けられており、
これらのビード３９，４０も外部に向って凸とされてい
る。

また、前記第一の金属板３２および第二の金属板３３の
外周部には、それぞれビード４１．４２が不連続的に設
けられており、これらのビード４１．４２も外部に向っ
て凸とされている。

前記ガスケット本体３１のうちの、ボルト穴３６の周縁
部分には、ステンレス鋼等からなる金属グロメット４３
が装着されており、このグロメット４３は本体３１を上
下両側から挟持している。

ここにおいて、前記グロメット４３装着部の厚さｔｌは
、ビード３７，３８，３９，４０部の頂点部の厚さｔ２
より小ざくされている。

このガスケットでは、ビード３７〜４０の存在により、
シリンダ・ヘッドおよび排気マニホールドのフランジ部
（図示せず）に対する接触が線接触となるので、締付ボ
ルトの締付力を小さくしても、充分な有効締付力を得る
ことができる。

また、第一の金属板３２および第二の金属板３３にビー
ド３７〜４０が設けられているため、圧縮応力を受けた
ときの圧縮量が大きく（第１１図の曲線りは、このガス
ケットの圧縮応力−ひずみ曲線を示す）、排気マニホー
ルドのフランジ部の熱変形および構造的変形を吸収する
能力が大きい。

なお、ガス・シール部の面圧は８−　ＯＫｌ　／　ｃｍ
程度あれば充分であること、および後で詳しく説明する
ようにこのガスケットでは、グロメット４３によリピー
ト３７〜４０の圧縮量が制限されることから、第１１図
の曲線りでは、圧縮応力が８０ＫＦＪ／ｃｍに達したと
ころで荷重の増加を停止している。

また、第一の金属板３２および第二の金属板３３の両方
にビード３７〜４０が設けられているため、圧縮量が大
きいと同時に、反発弾性も大きくなるので、排気マニホ
ールドのフランジ部の熱変形および構造的変形のサイク
リックな動きを吸収する能力も大きく、シール・ギャッ
プを生じることが非常に少なくなる。

また、このガスケットでは、ビード３７〜４０の内部に
空間が生じるが、グロメット４３がガスケット本体３１
に装着されていることにより、ビード３７〜４０のヘタ
リ量が制限されるので、運転経過に伴ってビード３７〜
４０のヘタリが激しくなってガス漏れが生じるようなこ
ともない。したがって、長期間安定してガス・シールを
維持できる（第１２図の曲線りはこのガスケットの締付
時間とへタリ量との関係を示す）。

また、シリンダ・ヘッドおよび排気マニホールドのフラ
ンジ部がグロメット４３部に接触するまで締付ボルトが
締め付けられると、ビード３７〜４０部の変形量が（１
２−１１＞に相当する大きざになるとともに、ビード３
７〜４０部のそれ以上の変形は制限される。そして、こ
のときの圧縮応力もまた（１２−１１＞に相当する大き
ざとなる。したがって、（１２−１１＞の大きさを適切
に設定することにより、極めて容易にガス・シール最適
面圧を得ることができる。

また、このガスケットでは、グロメット４３部で一層シ
ールを維持し、ざらにビード３７〜４０部で二次シール
を維持できるため、ガス・シール性能を一層向上するこ
とができる。

また、ガスケット本体３１にグロメット３５が装着され
ることにより、各金属板３２〜３３間よりのガス漏れを
防止することもできる。

第９図および１０図は本発明の他の実施例を示す。本実
施例においては、ガスケット本体３１は、第一の金属板
３２および第二の金属板３３の２枚のみを積層してなる
。他の構造は前記実施例と同様である。なお、本実施例
において前記実施例の場合と相当する部品は同一の符号
をもって示しである。

本実施例においても、前記実施例と同様の作用効果が１
ｑられる。

発明の効果 以上のように本発明による排気マニホールド用ガスケッ
トは、 （イ）ボルトの締付力を小さくしても、充分な有効締付
圧を得ることができる。

（ロ）圧縮応力を受けたときの圧縮量が大きく、排気マ
ニホールドのフランジ部の熱変形および構造的変形を吸
収する能力が大である。

（ハ）反発弾性が大きく、排気マニホールドのフランジ
部の熱変形および構造的変形のサイクリックな動きを吸
収する能力も大である。

（ニ）へタリ等の特性劣化が少なく、長期間安定してガ
ス・シールを維持できる。

（ホ）（１２−１１）の大きざを適切に設定することに
より、極めて容易にガス・シール最適面圧を得ることが
できる。

（へ）グロメット部で一層シールを維持し、ざらにビー
ド部で二次シールを維持できるため、ガス・シール性能
を一層向上することができる。

（ト〉ガスケット本体を構成する積層金属板間よりのガ
ス漏れを防止することもできる。

等の優れた効果を得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は排気マニホールド用ガスケットの装着状況の一
般的な例を示す断面図、第２図は従来の排気マニホール
ド用ガスケットの一例を示す平面図、第３図は第２図の
■−■線における断面図、第４図は他の従来の排気マニ
ホールド用ガスケットを示す断面図（断面位置は第２図
の■−■線に相当する）、第５図はｑらに他の従来の排
気マニホールド用ガスケットを示す断面図（断面位置は
第２図の■−■線に相当する）、第６図は本発明による
排気マニホールド用ガスケットの一実施例を示す平面図
、第７図は第６図のＶ］［−ＶＩ線における断面図、第
８図は第６図の■−■線における断面図、第９図は本発
明による排気マニホールド用ガスケットの他の実施例の
、前記第７図に相当する断面図、第１０図は同実施例の
、前記第８図に相当する断面図、第１１図は前記従来の
ガスケットおよび前記実施例における圧縮応力−歪線図
、第１２図は前記従来のガスケットおよび前記実施例に
おける締付時間とへタリ量との関係を示す特性図である
。 ３１・・・ガスケット本体、３２・・・第一の金属板、
３３・・・第二の金属板、３５・・・ガス通過穴、３７
〜４０・・・ビード部、４３・・・金属グロメット。 特許出願人　　ニーサンガスケット株式会社代理人　　
　　弁理士　大食　　泉 第１　Ｎ □°ｎ 第２図 第３図 第４図 １６　　第５図 第６図 へＩ　　ハ 第１１図 圧　　縮　　率　（％） 第１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関のシリンダ・ヘッドと排気マニホールドとの接
   合部に介装される排気マニホールド用ガスケットにおい
   て、 複数の金属板を積層してなるガスケット本体と、このガ
   スケット本体に設けられたガス通過穴と、前記複数の金
   属板のうちの最外側に配される第一の金属板および第二
   の金属板に、それぞれ前記ガス通過穴の周囲を取り囲む
   ようにして外側に凸に突設されたビードと、前記本体の
   うちの前記ガス通過穴の周縁部に装着された金属グロメ
   ットとを有してなり、前記グロメット装着部の厚さｔ＿
   １は、前記ビード部の頂点部の厚さｔ＿２より小さくさ
   れていることを特徴とする排気マニホールド用ガスケッ
   ト。