WO2020241113A1 - メタルガスケット - Google Patents

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metal
plate
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sealing member
metal gasket
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薬師寺　正人
進吾 熊谷
良介 宮島
侑也 松永
Original Assignee
エルリングクリンガー・マルサン株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F11/00—Arrangements of sealings in combustion engines 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing

Definitions

  • the present invention relates to, for example, a metal gasket for sealing a joint between a cylinder head of an internal combustion engine and a cylinder block.
  • the present invention relates to a joining structure of a sealing member provided at an opening of a metal gasket.
  • a metal gasket is arranged at the joint between the cylinder head and the cylinder block of the internal combustion engine to prevent the leakage of the fluid flowing between them.
  • a sealing member is provided at the opening of the flow path hole through which cooling water passes (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 12 shows the joining structure of the sealing member in the conventional metal gasket.
  • This metal gasket has a plate body 510 in which three metal plates 511, 512, and 513 are stacked. At the peripheral edge of the opening where the sealing member 520 is provided, all or at least a part of the opening edges 511a and 513a of the upper plate 511 and the lower plate 513 extend toward the center of the opening edge 512a of the middle plate 512. ..
  • the plate body 510 has a groove defined by the extending portions of the upper and lower plates 511 and 513 at the peripheral edge of the opening.
  • the seal member 520 is attached to the opening of the plate body 510 with the flange of the core metal 521 fitted in the groove, that is, sandwiched between the upper and lower plates 511 and 513.
  • the core metal is sandwiched and fitted between the upper plate and the lower plate, so that some kind of joining means (for example, rivet or the like) for joining the upper and lower plates is required. become. Further, there is a problem that even if the seal member is attached in the wrong direction, it cannot be visually inspected from the outside. For example, if the core metal rides on the middle plate due to a mistake in attaching the sealing member, a step may be formed on the plate when the metal gasket is compressed, and the sealing property may be impaired (see, for example, FIGS. 14 and 16).
  • the present invention provides, for example, in a metal gasket used in an internal combustion engine, a technique capable of simplifying the structure and process of a joint portion of a sealing member to a plate body and improving the reliability of sealing performance. It is an object.
  • the present invention is a metal gasket including a plate body having at least two or more stacked metal plates and a sealing member provided at an opening of the plate body and having an annular elastic seal.
  • the metal gasket preferably has a core metal of the sealing member having an outer edge suitable for the inner edge of the opening, and is welded and joined in a state where the outer edge of the core metal and the inner edge of the opening are abutted against each other.
  • the metal gasket has an overlapping portion in which the core metal of the sealing member extends at least a part of the outer edge thereof to the peripheral edge portion of the opening, and the overlapping portion and the peripheral edge portion of the opening are overlapped with each other. It may be welded and joined in the state of being welded.
  • the plate body has a first metal plate and a second metal plate facing the first metal plate, and the sealing member is welded to the opening of the second metal plate. It is preferable that the second metal plate has a seal bead portion.
  • the plate body has a first metal plate and a second metal plate facing the first metal plate, and the sealing member is welded to the opening of the second metal plate.
  • the first metal plate may have a seal bead portion.
  • the structure and process of the joint portion of the sealing member to the plate body can be simplified. Moreover, the reliability of the sealing performance can be improved.
  • FIG. 5 is an enlarged plan view showing a seal portion in the metal gasket of the first embodiment. It is sectional drawing in the case of cutting along the VI-VI line of FIG. It is sectional drawing in the case of cutting along the line VII-VII of FIG. FIG. 5 is an enlarged plan view showing a seal portion of the metal gasket of the second embodiment. It is sectional drawing in the case of cutting along the IX-IX line of FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged plan view showing a sealed portion of the metal gasket of Comparative Example 1. It is sectional drawing in the case of cutting along the XII-XII line of FIG. 5 is an enlarged plan view showing another seal portion of the metal gasket of Comparative Example 1. It is sectional drawing in the case of cutting along the XIV-XIV line of FIG. FIG. 5 is an enlarged plan view showing a portion of a seal member erroneously attached in the metal gasket of Comparative Example 1. It is sectional drawing in the case of cutting by the XVI-XVI line of FIG. It is sectional drawing which shows the joint structure of the sealing member in the metal gasket of the comparative example 2.
  • FIG. 1 is a plan view showing a part of the metal gasket 1 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the plate body 10.
  • the metal gasket 1 has a plate body 10 composed of three metal plates 11, 12, and 13, and a sealing member 20 provided in a predetermined opening of the plate body 10.
  • openings 16, 17, 18, and 19 are formed at positions corresponding to flow path holes (not shown) for supplying / discharging combustion gas, cooling water, and lubricating oil between the cylinder head and the cylinder block.
  • a bolt insertion hole 15 is formed at an appropriate position on the plate body 10.
  • the plate body 10 of the metal gasket 1 has a structure in which three metal plates of an upper plate 11, a middle plate 12, and a lower plate 13 are stacked in this order.
  • the upper plate 11 faces the upper surface of the middle plate 12, and the lower plate 13 faces the lower surface of the middle plate 12.
  • the upper plate 11 is arranged on the cylinder head side and the lower plate 13 is arranged on the cylinder block side.
  • the upper plate 11 and the lower plate 13 are metal plates made of steel.
  • the thickness of each of the upper plate 11 and the lower plate 13 is, for example, 0.4 mm.
  • the surfaces of the upper plate 11 and the lower plate 13 are in contact with the processed surfaces of the cylinder head and the cylinder block, which are mating members, to absorb the roughness of the processed surfaces and to maintain the sealing property between the plates. Is coated so that it is adjacent to the cylinder via a thin coating layer.
  • the upper plate 11 is formed with openings corresponding to the openings 16, 17, 18 and 19 of the metal gasket 1 by press punching.
  • the lower plate 13 is also formed with openings corresponding to the openings 16, 17, 18, and 19 by press punching.
  • the opening of the upper plate 11 and the opening of the lower plate 13 have the same positions and dimensions in the direction in which they overlap each other.
  • the core metal 21 of the seal member 20 and the middle plate 12, which will be described later, are welded to the opening 117 of the upper plate 11 and the opening 137 of the lower plate 13 constituting the opening 17 for cooling water. Notch portions 117a and 137a for exposing the portions are formed.
  • the middle plate 12 is, for example, a stainless metal plate having a thickness of 0.5 mm. Similar to the upper plate 11 and the lower plate 13, the middle plate 12 also has openings corresponding to the openings 16, 17, 18, and 19 formed by press punching.
  • an opening 127 is formed in the middle plate 12 so as to coincide with the opening 117 of the upper plate 11 and the opening 137 of the lower plate 13 in the vertical direction.
  • the opening 127 of the inner plate 12 has a shape and dimensions suitable for the outer edge of the core metal 21 of the seal member 20 described below.
  • the middle plate 12 is formed with a half bead portion 121 so as to surround an opening (for example, opening 127A shown in FIG. 2) in which a sealing member is not provided.
  • the half bead portion refers to a portion where the plate body is bent or embossed.
  • the half bead portion that enhances the sealing property is formed around the opening in which the sealing member of the upper plate 11 and the lower plate 13 is not provided.
  • a chevron full bead portion may be formed on the middle plate 12 or on the upper plate 11 and the lower plate 13.
  • the bead-shaped seal portion including the half bead portion and the full bead portion is referred to as a "seal bead portion".
  • FIG. 3 is a plan view of the seal member 20 according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the seal member 20 when cut along the IV-IV line of FIG.
  • the sealing member 20 has, for example, a disc-shaped core metal 21 which is a stainless steel plate.
  • the shape and dimensions of the outer edge of the core metal 21 conform to the shape and dimensions of the inner edge of the opening 127 of the inner plate 12 to which the sealing member 20 is joined.
  • Joints 21a and 21a slightly protruding in the radial direction are formed at predetermined positions on the outer edge of the core metal 21.
  • a through hole 211 for passing a fluid is formed in the substantially center of the core metal 21. It is also possible to eliminate the through hole of the core metal 21 and apply the sealing member as a blind flange for sealing the flow path between the cylinder head and the cylinder block.
  • An annular elastic seal 22 is adhered to both sides of the core metal 21 so as to surround the through hole 211.
  • the material of the elastic seal 22 is an elastomer having excellent heat resistance, water resistance, oil resistance and weather resistance, such as nitrile rubber (NBR), nitrile hydroxide rubber (HNBR), fluororubber (FKM) or silicone (VMQ).
  • NBR nitrile rubber
  • HNBR nitrile hydroxide rubber
  • FKM fluororubber
  • silicone silicone
  • the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the elastic seal 22 have inclined surfaces that are inclined so as to be closer to each other as the distance from the core metal 21 increases and decreases.
  • the elastic seal 22 is deformed so as to increase the width in the radial direction, but the peripheral surface of the elastic seal 22 has such an inclined surface.
  • the amount of deformation and curvature of those surfaces can be suppressed to a small value.
  • the elastic seal 22 is less likely to be cracked, and as a result, the sealing property and durability can be improved.
  • FIG. 5 is a plan view of the metal gasket 1 according to the first embodiment, and is an enlarged view of a portion of the seal member 20.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a joint structure of the seal member 20 when cut along the VI-VI line of FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a joint structure of the seal member 20 when cut along the line VII-VII of FIG.
  • the joint portion 21a formed on the outer edge of the core metal 21 is butt-welded to the inner edge of the opening 127 of the middle plate 12.
  • the welded portion 31 between the core metal 21 and the middle plate 12 is exposed to the outside through the cutout portions 117a and 137a of the upper and lower metal plates 11 and 13.
  • the core metal 21 of the seal member 20 and the middle plate 12 are preferably seam welded continuously by a laser welding method, but may be spot welded intermittently. Further, it is preferable that the thickness of the middle plate 12 and the core metal 21 are the same, and the surfaces thereof are the same. As a result, it is possible to prevent unnecessary strain and internal stress from being generated at the welded portion when the metal gasket 1 is compressed.
  • the metal gasket 2 according to the present embodiment has a plate body 10 having a structure in which three metal plates of an upper plate 11, a middle plate 12, and a lower plate 13 are stacked in this order, and a core metal 21.
  • a seal member 20 having an elastic seal 22 is provided, and the core metal 21 of the seal member 20 is welded to the opening 127 of the inner plate 12.
  • FIG. 8 is a plan view of the metal gasket 2 according to the second embodiment, and is an enlarged view of a portion of the seal member 20.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a joint structure of the seal member 20 when cut along the line IX-IX of FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a joint structure of the seal member 20 when cut by the X-X line of FIG.
  • the bonding structure of the sealing member 20 to the plate body 10 is different from that of the first embodiment described above.
  • at least a part of the outer edge of the core metal 21 of the seal member 20 is an overlapping portion 21b extending to the peripheral edge portion 127a of the opening 127 of the middle plate 12. .. Then, the overlapping portion 21b of the seal member 20 and the opening peripheral edge portion 127a of the middle plate 12 are overlapped and welded. The lap welded portion 32 is exposed to the outside through the cutout portions 117a and 137a of the upper and lower metal plates 11 and 13.
  • the welding of the core metal 21 and the middle plate 12 is preferably spot welding by laser welding or electric resistance welding. Further, the end portion of the core metal 21 may be joined to the middle plate 12 by fillet welding. In the case of fillet welding, they can be joined by more general arc welding in addition to laser welding.
  • FIG. 11 is an enlarged plan view showing a portion of the seal member 520 in the metal gasket of Comparative Example 1.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a mounting structure of the seal member 520 when cut along the line XII-XII of FIG.
  • the metal gasket according to Comparative Example 1 has a plate body 510 in which three metal plates 511, 512, and 513 are stacked. At the peripheral edge of the opening where the sealing member 520 is provided, all or at least a part of the opening edges 511a and 513a of the upper plate 511 and the lower plate 513 extend toward the center of the opening edge 512a of the middle plate 512. ..
  • the plate body 510 has a groove defined by the extending portions of the upper and lower plates 511 and 513 at the peripheral edge of the opening.
  • the seal member 520 is attached to the opening of the plate body 510 in a state where the flange of the core metal 521 is fitted in the groove, that is, it is sandwiched between the upper and lower plates 511 and 513.
  • the core metal 521 of the seal member 520 is sandwiched between the upper plate 511 and the lower plate 513 and fitted.
  • a joining means 530 such as a rivet for joining the upper and lower plates 511 and 513 in the vicinity of the seal member 520 or the opening is required (FIG. 13, FIG. 14).
  • the core metal 21 of the sealing member 20 is fixed to the opening of the middle plate 12 by welding. Therefore, a joining means such as the above-mentioned rivet is not required. Therefore, the structure and the assembling process of the joint portion of the seal member 20 to the plate body 10 can be simplified as compared with the conventional case.
  • Comparative Example 1 there is a problem that it is not possible to visually inspect whether the seal member 520 is correctly fitted between the upper and lower plates 511 and 513 after assembly. If the sealing member 520 is arranged in the wrong direction as shown in FIG. 15, the core metal 521 rides on the middle plate 512 and the sealing property is impaired (see FIG. 16).
  • the welded portions 31 and 32 of the seal member 20 are exposed to the outside through the cutout portions 117a and 137a of the upper and lower metal plates 11 and 13. .. Therefore, it is possible to visually inspect the joint state of the seal member 20, and it is possible to prevent the shipment of products having assembly mistakes, welding defects, and the like. Therefore, the reliability of the product can be improved as compared with the conventional case.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a coupling structure of the sealing member 520 of the metal gasket according to Comparative Example 2.
  • a step portion 541 is provided along the open end of one plate main body 540.
  • the flange 521a of the core metal 521 is welded to the step portion 541 of the seal member 520.
  • the plate body 540 is composed of one metal plate. Therefore, there is a problem that the thickness of the plate body 540 is limited to the standard thickness material available on the market.
  • the plate body 10 is composed of three metal plates 11, 12, and 13. Therefore, as compared with Comparative Example 2, it can be said that the degree of freedom in selecting the thickness and the combination of materials when designing the plate body 10 is high.
  • the metal gasket of Comparative Example 2 cannot form a seal bead portion due to the structure of a single plate.
  • a half bead portion or a full bead portion can be formed on the middle plate 12 or the upper and lower plates 11 and 13. Therefore, the adhesion to the cylinder head and the cylinder block is increased, and the sealing property and reliability can be improved as compared with Comparative Example 2.

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Abstract

メタルガスケット１は、３枚のメタルプレート１１、１２、１３が重ね合わされてなるプレート本体１０と、プレート本体１０の開口部１７に設けられ、環状の弾性シール２２を有するシール部材２０とを備える。シール部材２０は、その芯金２１が、中間のメタルプレート１２の開口１２７に溶接される。外側のメタルプレート１１、１３の開口１１７、１３７には、芯金２１とメタルプレート１２との溶接部３１を露出させる切り欠き部１１７ａ、１３７ａが形成される。 【要約とともに提示する図の番号】図６

Description

メタルガスケット
　本発明は、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の接合部を封止するためのメタルガスケットに関する。特に、メタルガスケットの開口部に設けられるシール部材の接合構造に関する。
　従来、内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロックとの接合部には、それらの間を流れる流体の漏洩を防ぐためのメタルガスケットが配置されている。そのようなメタルガスケットにおいて、例えば冷却水を通す流路孔の開口部にシール部材が設けられている（例えば特許文献１参照）。
　図１２に従来のメタルガスケットにおけるシール部材の接合構造を示す。このメタルガスケットは、３枚のメタルプレート５１１、５１２、５１３が重ねられたプレート本体５１０を有している。シール部材５２０が設けられる開口の周縁部において、上プレート５１１及び下プレート５１３の開口縁５１１ａ、５１３ａの全部又は少なくとも一部が、中プレート５１２の開口縁５１２ａよりも中心に向けて延出している。それによりプレート本体５１０は、開口の周縁部において、上下のプレート５１１、５１３の延出部により画された溝を有している。シール部材５２０は、芯金５２１のフランジがその溝に嵌合しており、つまり上下のプレート５１１、５１３に挟持された状態でプレート本体５１０の開口部に取り付けられている。
特開２０１８－１７９０３３号公報
　上述の従来例によるシール部材の取り付け構造においては、芯金が上プレート及び下プレートに挟まれて嵌合しており、そのため上下のプレートを接合するための何らかの接合手段（例えばリベット等）が必要になる。また、シール部材が誤った向きに取り付けられた場合でも外部からそれを目視検査できないという課題がある。例えばシール部材の取り付けミスにより、芯金が中プレートに乗り上げてしまうと、メタルガスケットを圧縮した際にプレートに段差が生じ、シール性が損なわれるおそれもある（例えば図１４、１６参照）。
　本発明は、例えば内燃機関に用いられるメタルガスケットにおいて、シール部材のプレート本体への接合部分の構造や工程を簡素化するとともに、シール性能の信頼性も高めることができる等の技術を提供することを目的としている。
　上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも２枚以上重ねられたメタルプレートを有するプレート本体と、前記プレート本体の開口部に設けられ、環状の弾性シールを有するシール部材とを備えるメタルガスケットであって、前記シール部材の芯金が、前記メタルプレートのうちの１つのメタルプレートの開口に溶接接合されているメタルガスケットである。
　メタルガスケットは、前記シール部材の芯金が、前記開口の内縁に適合した外縁を有し、前記芯金の外縁と前記開口の内縁とが突き合わせられた状態で溶接接合されていることが好ましい。
　また、メタルガスケットは、前記シール部材の芯金が、その外縁の少なくとも一部が前記開口の周縁部に延出するオーバーラップ部を有し、前記オーバーラップ部と前記開口の周縁部とが重ね合わされた状態で溶接接合されているものでもよい。
　メタルガスケットは、前記プレート本体が、第一メタルプレートと、前記第一メタルプレートに対向する第二メタルプレートとを有し、前記シール部材が前記第二メタルプレートの開口に溶接接合されており、前記第二メタルプレートがシールビード部を有していることが好ましい。
　また、メタルガスケットは、前記プレート本体が、第一メタルプレートと、前記第一メタルプレートに対向する第二メタルプレートとを有し、前記シール部材が前記第二メタルプレートの開口に溶接接合されており、前記第一メタルプレートがシールビード部を有しているものでもよい。
　本発明のメタルガスケットによれば、シール部材のプレート本体への接合部分の構造や工程を簡素化することができる。また、シール性能の信頼性を高めることができる。
本発明の一実施形態によるメタルガスケットの一部分を示す平面図である。 図１のプレート本体の部分断面図である。 第一の実施形態によるシール部材の平面図である。 図３のIV-IV線で切断した場合の断面図である。 第一の実施形態のメタルガスケットにおいて、シール部分を拡大して示す平面図である。 図５のVI-VI線で切断した場合の断面図である。 図５のVII-VII線で切断した場合の断面図である。 第二の実施形態のメタルガスケットにおいて、シール部分を拡大して示す平面図である。 図８のIX-IX線で切断した場合の断面図である。 図８のX-X線で切断した場合の断面図である。 比較例１のメタルガスケットにおいて、シール部分を拡大して示す平面図である。 図１１のXII-XII線で切断した場合の断面図である。 比較例１のメタルガスケットにおいて、他のシール部分を拡大して示す平面図である。 図１３のXIV-XIV線で切断した場合の断面図である。 比較例１のメタルガスケットにおいて、誤って取り付けられたシール部材の部分を拡大して示す平面図である。 図１５のXVI-XVI線で切断した場合の断面図である。 比較例２のメタルガスケットにおいて、シール部材の接合構造を示す断面図である。
　以下、内燃機関のシリンダヘッド及びシリンダブロック間の気密性・液密性を確保するためのメタルガスケットを例に、その好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において「上」「下」は、相対的な位置関係を意味しているに過ぎず、絶対的な意味では解釈されない。また「溶接されている」とは、２つの部材が溶接により接合されている状態を意味する。
（第一の実施形態）
　図１は、本発明の一実施形態によるメタルガスケット１の一部分を示す平面図である。図２は、プレート本体１０の部分断面図である。メタルガスケット１は、３枚のメタルプレート１１、１２、１３からなるプレート本体１０と、プレート本体１０の所定の開口部に設けられるシール部材２０とを有している。プレート本体１０において、シリンダヘッド及びシリンダブロック間の燃焼ガス、冷却水、潤滑油を供給／排出する流路孔（図示せず）に対応する位置に、開口部１６、１７、１８、１９が形成されている。また、プレート本体１０の適宜の位置にボルト挿通孔１５が形成されている。
　メタルガスケット１のプレート本体１０は、上プレート１１、中プレート１２及び下プレート１３の３枚のメタルプレートが順に重ねられた構造を有している。上プレート１１は、中プレート１２の上面に対向し、下プレート１３は、中プレート１２の下面に対向している。本実施形態のメタルガスケット１においては、図示はしないが、上プレート１１がシリンダヘッド側に配置され、下プレート１３がシリンダブロック側に配置されるものとする。
　上プレート１１及び下プレート１３は、鋼鉄製のメタルプレートである。上プレート１１及び下プレート１３のそれぞれの厚みは、例えば０．４ｍｍである。上プレート１１及び下プレート１３の表面には、相手部材であるシリンダヘッドやシリンダブロックの加工面と接し、その加工面の粗さ等を吸収するとともに、プレート同士がその間のシール性を保持する程度に薄い被膜層を介して隣接するようにするためのコーティング処理が施されている。
　上プレート１１には、メタルガスケット１の開口部１６、１７、１８、１９に対応する開口がプレス打ち抜きにより形成されている。下プレート１３にも、同様に、開口部１６、１７、１８、１９に対応する開口がプレス打ち抜きにより形成されている。上プレート１１の開口と下プレート１３の開口とは、互いに重なり合う方向において、それらの位置及び寸法が一致している。
　例えば図５に示すように、冷却水用の開口部１７を構成する上プレート１１の開口１１７及び下プレート１３の開口１３７には、後述するシール部材２０の芯金２１と中プレート１２との溶接部を露出させるための切り欠き部１１７ａ、１３７ａが形成されている。
　次に、中プレート１２は、例えば厚さ０．５ｍｍのステンレスのメタルプレートである。中プレート１２にも、上プレート１１及び下プレート１３と同様に、開口部１６、１７、１８、１９に対応する開口がプレス打ち抜きにより形成されている。
　図２の例では、上プレート１１の開口１１７及び下プレート１３の開口１３７と上下方向において一致して、中プレート１２に開口１２７が形成されている。ただし、中プレート１２の開口１２７は、次に説明するシール部材２０の芯金２１の外縁に適合した形状及び寸法を有している。
　中プレート１２には、シール部材が設けられない開口（例えば図２に示す開口１２７Ａ）を包囲するようにハーフビード部１２１が形成されている。ここで、ハーフビード部とは、プレート本体が折り曲げられ又はエンボス加工された部位をいう。メタル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圧縮配置された際に、ハーフビード部が潰れて弾性変形することで、シリンダヘッド及びシリンダブロックとの密着性をより高めることができる。
　シール性を高めるハーフビード部は、図示はしないが、上プレート１１及び下プレート１３のシール部材が設けられない開口の周囲に形成される。また、ハーフビード部に代えて山形のフルビード部を中プレート１２に又は上プレート１１及び下プレート１３に形成してもよい。なお、ハーフビード部及びフルビード部等を包括したビード形状のシール部を「シールビード部」という。
　次にシール部材２０を説明する。図３は、第一の実施形態によるシール部材２０の平面図である。図４は、図３のIV-IV線で切断した場合のシール部材２０の断面図である。シール部材２０は、例えばステンレス鋼板である円板状の芯金２１を有している。芯金２１の外縁の形状及び寸法は、当該シール部材２０が接合される、中プレート１２の開口１２７の内縁の形状及び寸法に適合している。芯金２１の外縁の所定の箇所には、半径方向に若干突き出た接合部２１ａ、２１ａが形成されている。
　芯金２１の略中央には、流体（本例では冷却水）を通す貫通孔２１１が形成されている。なお、芯金２１の貫通孔を無くし、シリンダヘッド及びシリンダブロック間の流路を封止するブラインドフランジとしてシール部材を適用することもできる。
　芯金２１の両面には、貫通孔２１１の周りを包囲するようにして、環状の弾性シール２２が接着されている。弾性シール２２の素材としては、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）、水酸化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）又はシリコーン（ＶＭＱ）等の耐熱性、耐水性、耐油性及び耐候性に優れたエラストマー樹脂を適宜採用することができる。
　例えば図４に示すように、弾性シール２２の外周面及び内周面は、芯金２１から上下に離れるほど互いに近づくよう傾斜した傾斜面を有することが好ましい。シール部材２０がシリンダヘッド及びシリンダブロックの間に圧縮配置された際、弾性シール２２の半径方向の幅が拡大するように変形するが、弾性シール２２の周面がそのような傾斜面を有していることにより、それらの面の変形量及び曲率を小さく抑えることができる。これにより、弾性シール２２に亀裂を生じ難くし、結果としてシール性及び耐久性を向上させることができる。
　次に、プレート本体１０へのシール部材２０の接合構造を説明する。図５は、第一の実施形態によるメタルガスケット１の平面図であって、シール部材２０の部分を拡大して示す図である。図６は、図５のVI-VI線で切断した場合のシール部材２０の接合構造を示す断面図である。図７は、図５のVII-VII線で切断した場合のシール部材２０の接合構造を示す断面図である。
　本実施形態のシール部材２０は、図５～７に示すように、芯金２１の外縁に形成された接合部２１ａが、中プレート１２の開口１２７の内縁に突き合わせ溶接されている。芯金２１と中プレート１２との溶接部３１は、上下のメタルプレート１１、１３の切り欠き部１１７ａ、１３７ａを介して外部に露出している。
　シール部材２０の芯金２１と中プレート１２との溶接は、レーザー溶接法により連続的にシーム溶接されることが好ましいが、断続的にスポット溶接されてもよい。また、中プレート１２と芯金２１の厚みは同一であって、それらの表面が同一面であることが好ましい。それにより、メタルガスケット１が圧縮されたときの溶接部分の不要な歪や内部応力の発生を防ぐことができる。
（第二の実施形態）
　次に、本発明に係るメタルガスケットの第二の実施形態を説明する。本実施形態によるメタルガスケット２は、第一の実施形態と同様に、上プレート１１、中プレート１２及び下プレート１３の３枚のメタルプレートが順に重ねられた構造のプレート本体１０と、芯金２１に弾性シール２２を有するシール部材２０とを備え、シール部材２０の芯金２１が、中プレート１２の開口１２７に溶接されている。
　メタルガスケット２のプレート本体１０を構成する上プレート１１、中プレート１２及び下プレート１３、並びに、シール部材２０の基本的な構造等は、上述の第一の実施形態と共通するため、重複する説明はここでは省略する。なお、第二の実施形態の説明において参照される図８～１０において、上述の第一の実施形態で説明されたものと同一又は対応する構成要素については、同一の参照符号を使用している。
　図８は、第二の実施形態によるメタルガスケット２の平面図であって、シール部材２０の部分を拡大して示す図である。図９は、図８のIX-IX線で切断した場合のシール部材２０の接合構造を示す断面図である。図１０は、図８のX-X線で切断した場合のシール部材２０の接合構造を示す断面図である。
　第二の実施形態のメタルガスケット２においては、プレート本体１０へのシール部材２０の接合構造が、上述の第一の実施形態と異なっている。本実施形態では、図８に示すように、シール部材２０の芯金２１の外縁の少なくとも一部が、中プレート１２の開口１２７の周縁部１２７ａにまで延出するオーバーラップ部２１ｂとなっている。そして、シール部材２０のオーバーラップ部２１ｂと、中プレート１２の開口周縁部１２７ａとが重ね合わせ溶接されている。重ね合わせ溶接部３２は、上下のメタルプレート１１、１３の切り欠き部１１７ａ、１３７ａを介して外部に露出している。
　芯金２１と中プレート１２との溶接は、レーザー溶接又は電気抵抗溶接によるスポット溶接が好ましい。また、芯金２１の端部を中プレート１２に隅肉溶接して接合してもよい。隅肉溶接の場合には、レーザー溶接の他、より一般的なアーク溶接によりそれらを接合させることができる。
（比較例との対比）
　上述した実施形態によるメタルガスケット１、２の優れた特徴ないし効果を、比較例と対比しながら説明する。
〔比較例１〕
　図１１は、比較例１のメタルガスケットにおいて、シール部材５２０の部分を拡大して示す平面図である。図１２は、図１１のXII-XII線で切断した場合のシール部材５２０の取付構造を示す断面図である。比較例１によるメタルガスケットは、３枚のメタルプレート５１１、５１２、５１３が重ねられたプレート本体５１０を有している。シール部材５２０が設けられる開口の周縁部において、上プレート５１１及び下プレート５１３の開口縁５１１ａ、５１３ａの全部又は少なくとも一部が、中プレート５１２の開口縁５１２ａよりも中心に向けて延出している。それによりプレート本体５１０は、開口の周縁部において、上下のプレート５１１、５１３の延出部により画された溝を有している。シール部材５２０は、芯金５２１のフランジがその溝に嵌合しており、つまり上下のプレート５１１、５１３に挟持された状態でプレート本体５１０の開口部に取り付けられている。
　この比較例１の接合構造によれば、シール部材５２０は、その芯金５２１が上プレート５１１及び下プレート５１３に挟まれて嵌合している。シール部材５２０をプレート本体５１０から外れないよう保持するために、シール部材５２０又は開口部に近接して、上下のプレート５１１、５１３を接合するリベット等の接合手段５３０が必要になる（図１３、１４参照）。
　一方、本発明の実施形態のメタルガスケット１、２によれば、シール部材２０の芯金２１が、中プレート１２の開口に溶接により固定されている。そのため、上述のリベット等のような接合手段を必要としない。したがって、シール部材２０のプレート本体１０への接合部分の構造及び組み付け工程を従来よりも簡素化することができる。
　また、比較例１によれば、シール部材５２０が上下のプレート５１１、５１３の間に正しく嵌め込まれているかを、組み付け後に目視検査できないという課題がある。図１５に示すようにシール部材５２０が間違った向きに配置されてしまうと、芯金５２１が中プレート５１２に乗り上げ、シール性が損なわれる（図１６参照）。
　一方、本発明の実施形態のメタルガスケット１、２によれば、上下のメタルプレート１１、１３の切り欠き部１１７ａ、１３７ａを介してシール部材２０の溶接部３１、３２が外部に露出している。そのため、シール部材２０の接合状態の目視検査が可能となり、組み付けミスや溶接不良等のある製品の出荷を防ぐことができる。したがって、従来よりも製品としての信頼性を高めることができる。
〔比較例２〕
　図１７は、比較例２によるメタルガスケットのシール部材５２０の結合構造を示す断面図である。比較例２のメタルガスケットは、１枚のプレート本体５４０の開口端に沿って段部５４１が設けられている。シール部材５２０は、その段部５４１に芯金５２１のフランジ５２１ａが溶接されている。
　この比較例２の接合構造によれば、プレート本体５４０が１枚のメタルプレートで構成される。そのため、プレート本体５４０の厚さが、市場から入手可能な標準的な厚さの材料に制限されるという課題がある。
　一方、本発明の実施形態のメタルガスケット１、２によれば、プレート本体１０が３枚のメタルプレート１１、１２、１３から構成される。そのため、比較例２と比較して、プレート本体１０を設計する際の厚みや素材の組み合わせ等の選択の自由度が高いといえる。
　また、比較例２によれば、シール部材５２０（芯金５２１）を溶接するために、プレート本体５４０の開口端に沿って段部５４１を設けるためのプレス又は切削等の加工が必要となる。例えばプレス打ち抜きによって上述の段部５４１を加工する場合には、例えばステンレス鋼等の硬く耐候性に優れた材料を選択することができない。
　一方、本発明の実施形態のメタルガスケット１、２によれば、１回のプレス打ち抜きにより、複数の開口部１６、１７、１８を形成できる。また、メタルプレート１１、１２、１３の金属素材として、例えば腐食しにくい硬質のステンレス鋼を採用することができる。
　また、比較例２のメタルガスケットは、シングルプレートという構造上、シールビード部を形成することができない。
　一方、本発明の実施形態のメタルガスケット１、２においては、中プレート１２又は上下のプレート１１、１３にハーフビード部又はフルビード部を形成することができる。したがって、シリンダヘッド及びシリンダブロックへの密着性が増し、比較例２よりもシール性や信頼性を高めることができる。
１、２　メタルガスケット
１０　プレート本体
１１　上プレート（メタルプレート）
１２　中プレート（メタルプレート）
１３　下プレート（メタルプレート）
１５　ボルト挿通孔
１６　燃焼ガス用の開口部
１７、１８　冷却水用の開口部
１９　潤滑油用の開口部
２０　シール部材
２１　芯金
２１ａ　接合部
２１ｂ　オーバーラップ部
２２　弾性シール
３１　突き合わせ溶接部
３２　重ね合わせ溶接部
１１７　開口
１１７ａ　切り欠き部
１２１　ハーフビード部
１２７　開口
１２７ａ　開口周縁部
１２７Ａ　開口
１３７　開口
１３７ａ　切り欠き部
２１１　貫通孔
５１０　プレート本体
５１１　上プレート
５１１a　開口縁
５１２　中プレート
５１２a　開口縁
５１３　下プレート
５１３a　開口縁
５２０　シール部材
５２１　芯金
５２１ａ　フランジ
５２２　弾性シール
５３０　リベット（接合手段）
５４０　プレート本体
５４１　段部
 

Claims (5)

  1. 　少なくとも２枚以上重ねられたメタルプレートを有するプレート本体と、前記プレート本体の開口部に設けられ、環状の弾性シールを有するシール部材とを備えるメタルガスケットであって、
    　前記シール部材の芯金が、前記メタルプレートのうちの１つのメタルプレートの開口に溶接接合されているメタルガスケット。
  2. 　前記シール部材の芯金が、前記開口の内縁に適合した外縁を有し、前記芯金の外縁と前記開口の内縁とが突き合わせられた状態で溶接接合されている、請求項１に記載のメタルガスケット。
  3. 　前記シール部材の芯金が、その外縁の少なくとも一部が前記開口の周縁部に延出するオーバーラップ部を有し、前記オーバーラップ部と前記開口の周縁部とが重ね合わされた状態で溶接接合されている、請求項１に記載のメタルガスケット。
  4. 　前記プレート本体が、第一メタルプレートと、前記第一メタルプレートに対向する第二メタルプレートとを有し、前記シール部材が前記第二メタルプレートの開口に溶接接合されており、前記第二メタルプレートがシールビード部を有している、請求項１～３のいずれか１項に記載のメタルガスケット。
  5. 　前記プレート本体が、第一メタルプレートと、前記第一メタルプレートに対向する第二メタルプレートとを有し、前記シール部材が前記第二メタルプレートの開口に溶接接合されており、前記第一メタルプレートがシールビード部を有している、請求項１～３のいずれか１項に記載のメタルガスケット。
     
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