JP2005114053A - 金属ガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】 シリンダヘッドの当接面に圧接痕を形成することのない金属ガスケットを提供すること。
【解決手段】 本発明の金属ガスケット１０は、内部を流体が流通する２部品の接合部に介在してその流体の外部への漏洩をシールするものであり、上記流体が流通する開口１４を有し、該開口１４の孔縁から外方へ向う所定範囲に波状に形成された複数の環状ビード１６，１７，１８を有するガスケット基板１１と、環状ビード１６，１７，１８を有する部位を覆うシム１２，１３とからなり、これらはビードを囲むように溶接部１９においてレーザー溶接により接合される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば自動車エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの間等に用いられる金属ガスケットに関する。

特許文献１に開示されている金属ガスケット１００では、図７に示すように、ガスケット基板１０１におけるシリンダ・ボアの周囲に複数の環状ビード１０２，１０３を設けて、シリンダヘッド１０４とシリンダブロック１０５とを締結した際に、該シリンダヘッド１０４及びシリンダブロック１０５と環状ビード１０２，１０３との当接部に高い面圧を発生させてシール性を向上させている。

しかしながら、この金属ガスケット１００においては、環状ビード１０２，１０３のシリンダヘッド１０４またはシリンダブロック１０５への当接部に発生する高い面圧が、当該当接面に圧接痕を形成する。そして、この圧接痕は、修理・点検等でシリンダヘッド１０４とシリンダブロック１０５との締結を解除し、再締結する際に、あらたな金属ガスケット１００を介在させて締結すると、その圧接痕とあらたな金属ガスケット１００の環状ビード１０２とは必ずしも一致するとは限らないので、締結部におけるシール性を低下させるという問題を有している。
特開平１１‐２３０３５５号公報

本発明の課題は、このような問題を解決して、複数の環状ビードによりその当接部の面圧を高めた金属ガスケットにおいて、シリンダヘッドの当接面に圧接痕を形成することのない金属ガスケットを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、内部を流体が流通する２部品の接合部に介在してその流体の外部への漏洩をシールする金属ガスケットにおいて、上記流体が流通する開口を有し、該開口の孔縁から外方へ向う所定範囲に波状に形成された複数の環状ビードを有するガスケット基板を備え、このガスケット基板の少なくとも一面に、該面の環状ビードの部位を覆うシムを当接し、これらガスケット基板とシムとを接合したことを特徴とするものである。

本発明の金属ガスケットの好ましい実施形態においては、上記シムが、上記ガスケット基板の両面に設けられ、また、これらのシムは、ガスケット基板の上記開口から最外方に位置するビードの外方側の近傍まで、該ビードを覆うように設けられる。上記シムは、ガスケット基板に対してレーザー溶接で固定されることが望まれる。

本発明の金属ガスケットの好ましい実施の形態においては、上記ガスケット基板の板厚ｔ₁と上記シムの板厚ｔ₂とが、ｔ₁>ｔ₂の関係を有するように構成され、更に、上記ガスケット基板のかたさｈ₁と上記シムのかたさｈ₂とが、ｈ₁<ｈ₂の関係を有するように構成される。

このような構成を有する本発明の金属ガスケットによれば、複数の環状ビードによりその当接部の面圧を高めた金属ガスケットにおいて、上記シムによりシリンダヘッドまたはシリンダブロックに作用する面圧が均一化されて、当該シリンダヘッドまたはシリンダブロックに圧接痕が形成されるのを抑制でき、また、シリンダ・ボアの周囲におけるガスケット基板を上記シムにより厚肉化してシール性能を高めることができる。

上述した本発明の金属ガスケットによれば、環状ビードによりその当接部の面圧を高めながらも、シリンダヘッドの当接面に圧接痕を形成するのを抑制することができる。

本発明を、添付図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。図示の各実施例は、本発明の金属ガスケットをエンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの接合部に適用したものである。

図１及び図２は、シリンダブロック１のシリンダヘッド取付け面２に装着される金属ガスケット１０の第１実施例を示し、この金属ガスケット１０は、シリンダブロック１とシリンダヘッド３との接合部に装着して、それらの内部に設けられたシリンダ・ボア６の燃焼気体、それらの内部を循環するエンジン冷却水あるいはオイルの外部への漏洩をシールするものである。
この金属ガスケット１０は、図２に明瞭に示すように、ガスケット基板１１とその上下面に設けられた第１のシム１２および第２のシム１３とから構成されている。
また、この金属ガスケット１０は、図１に示す平面形状から明らかなように、シリンダブロックに穿設されたシリンダ・ボア６にほぼ一致する開口（燃焼室穴）１４を有するとともに、冷却水およびオイル等の流体穴７、ならびに締め付けボルト穴８を有している。

ガスケット基板１１は、例えばその板厚ｔ₁が０．２〜０．３ｍｍのオーダーの金属板からなり、その開口１４の孔縁から外方へ向う所定範囲に、波状の凹凸により形成された多重の環状ビード１６，１７，１８を有している。
そして、ガスケット基板１１の上下面には、多重の環状ビード１６，１７，１８の部位を覆う第１シム１２および第２シム１３が設けられている。これらのシム１２，１３は、図示したように多数のシリンダ・ボア６のそれぞれの周囲を囲むものを一体にしたものでも、あるいは各シリンダ・ボア６の周囲を囲むものを個別的にリング状に形成したものでも良い。
これらのシム１２，１３は、その板厚ｔ₂がガスケット基板１１の板厚ｔ₁より薄く、例えば３０〜１００μｍのオーダーの金属板からなり、かつ、その金属板は、かたさｈ₂がガスケット基板１１のかたさｈ₁よりかたい材料により形成されている。
なお、上記ガスケット基板１１の板厚ｔ₁およびシム１２，１３の板厚は、上記範囲に限るものではない。

これらガスケット基板１１および第１、第２シム１２，１３は、開口１４から最外方に位置する環状ビード１８の外方側端またはその近傍で、該ビード１８の周囲を囲むように、上下面の溶接部１９においてレーザー溶接されている。
なお、以下に示すいずれの実施例の場合をも含めて、ガスケット基板とシムのレーザー溶接は、図１に示すように、多数のシリンダ・ボア６のそれぞれの周囲を囲むものを一体にしたシムの場合には、それらの多数のシリンダ・ボアを連結して全周を囲むものであるのが望ましいが、その全周の一部を欠くものであってもよく、また、シムが各シリンダ・ボア６の周囲を個別的に囲むリング状のものである場合にも、各シリンダ・ボア全周を個別に囲むものでも、部分的に囲むものでも良い。更に、この溶接は他の接合手段によることもできる。
図３は、上記第１実施例における溶接部１９の変形例を示しており、この例ではガスケット基板１１の一面のみからのレーザー溶接で上下面のシムを行っても良い。

つぎに、上記第１実施例に係る金属ガスケット１０を用いてシリンダブロック１とシリンダヘッド３とを締結する際の作用について説明する。
図４の（ａ）および（ｂ）は、第１および第２シム１２，１３を有する金属ガスケット１０と、これらのない従来の金属ガスケットとの作用・効果の相違を説明するためのものである。
上記第１実施例の金属ガスケット１０は、同図（ａ）に示すように、環状ビード１６，１７，１８部における面圧Ｓａ１、ならびに、これら環状ビード１６，１７，１８により相対的に形成されて下方に突出する凸状部２０，２１、およびビードの両端の角部２２，２３とが、シム１２，１３を介してシリンダヘッドおよびシリンダブロックに接し、そのため、同図（ｂ）に示すように上記環状ビード１６，１７，１８等から直接的にシリンダヘッドおよびシリンダブロックに対して面圧が作用する場合に比して面圧が均一化される。

すなわち、同図（ａ）の第１実施例における面圧Ｓａ１，Ｓｂ１と、同図（ｂ）の従来の金属ガスケットにおけるそれに対応する部位の面圧Ｓａ０，Ｓｂ０と比較すると、それぞれの積分値は変わらないが、面圧Ｓａ１，Ｓｂ１の方が全体的にＡだけ低くなだらかになる。これにより、極端な高面圧部分が解消され、シリンダブロックとシリンダヘッドとの取付け面２，４（図２参照）への金属ガスケット１０による圧接痕の発生が抑制される。また、シリンダ・ボアの周囲におけるガスケット基板１１を上記シム１２，１３により厚肉化しているので、該部のシール性能を高められる。

図５は、本発明の第２実施例に係る金属ガスケット３０Ａおよび３０Ｂを示している。なお、この第２実施例については、第１実施例と異なる構造のみを説明し、その他は省略する。
図５（Ａ）に示す金属ガスケット３０Ａは、上記ガスケット基板１１の上面の環状ビード１６〜１８を有する部位を覆って上記第１シム１２のみを溶接部１９においてレーザー溶接したものである。
また、図５（Ｂ）に示す金属ガスケット３０Ｂは、上記ガスケット基板１１の下面の上記同部位を覆って上記第２シム１３のみを溶接部１９においてレーザー溶接したものである。

これらの金属ガスケット３０Ａ，３０Ｂは、圧接痕の発生の虞がある側、または、圧接痕を発生させたくない側にのみ、シム１２または１３を溶接したものであり、例えばシリンダブロック１とシリンダヘッド３との材質が異なるエンジンにおいて、いずれかかたさの低い側にシム１２または１３が配置されるように、シムが溶接される。これによりコストを削減したものとすることができる。

図６は、本発明の第３実施例に係る金属ガスケット４０Ａ，４０Ｂおよび４０Ｃを示している。この第３実施例についても、第１実施例と異なる構造のみを説明し、その他は省略する。
図６（Ａ）に示す金属ガスケット４０Ａは、上記ガスケット基板１１の下面に上記第２シム１３をレーザー溶接し、その上面では上記環状ビード１７，１８を覆う第３シム４２をレーザー溶接したものである。
また、図６（Ｂ）に示す金属ガスケット４０Ｂは、上記ガスケット基板１１の上面に上記第１シム１２をレーザー溶接するとともに、上記環状ビード１６のみに対応する下面部分を覆って第４シム４３を上記開口１４の孔縁近傍でレーザー溶接したものである。
更に、図６（Ｃ）に示す金属ガスケット４０Ｃは、上記ガスケット基板１１の下面に上記第２シム１３をレーザー溶接するとともに、上記環状ビード１６，１７に対応する上面部分を覆って第５シム４４を上記開口１４の孔縁近傍でレーザー溶接したものである。

これらはいずれも圧接痕の発生の虞がある側、または、圧接痕を発生させたくない側にシム１２，１３を溶接するとともに圧接痕の発生の虞がある特定箇所または圧接痕を発生させたくない特定箇所に選択的にシム４２，４３，４４を溶接したものである。これにより必要個所の面圧調整が可能となっている。また、シム４２，４３，４４により必要な面圧を確保し、しかも、金属ガスケット４０Ａ，４０Ｂおよび４０Ｃの移動に対してストッパー効果を発揮する。
この第３実施例に係る金属ガスケット４０Ａ，４０Ｂおよび４０Ｃは、自動車用のみならずその他様々な用途に適用する場合に有効である。

本発明の金属ガスケットは、上述した実施例に限定されるわけではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、上記いずれの実施例に係る金属ガスケットにおいても、ガスケット基板あるいはシムの外側面側に、適宜コーティング剤を塗布することができる。
さらに、上記いずれの実施例もエンジン用の金属ガスケットであるが、本発明の金属ガスケットは様々な用途の締結部に用いることができる。

第１実施例の金属ガスケットの平面図である。 図１のＸ−Ｘ断面に相当する金属ガスケットの説明用模式的断面図である。 第１実施例の変形例を示す図２に対応する断面図である。 （ａ）は第１実施例の金属ガスケット、（ｂ）は従来品の金属ガスケットの各面圧発生状態を説明する説明図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、第２実施例の金属ガスケットの図２と同様な位置での部分断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、第３実施例の金属ガスケットの図２と同様な位置での部分断面図である。 従来の金属ガスケットの図２と同様な部分断面図である。

符号の説明

１ シリンダブロック
２ 取付け面（接合部）
３ シリンダヘッド
４ 取付け面（接合部）
１０，３０Ａ，３０Ｂ，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 金属ガスケット
１１ ガスケット基板
１２ 第１シム
１３ 第２シム
１４ 開口
１６，１７，１８ 環状ビード
ｔ₁，ｔ₂ 板厚
ｈ₁，ｈ₂ かたさ

Claims (5)

1. 内部を流体が流通する２部品の接合部に介在してその流体の外部への漏洩をシールする金属ガスケットにおいて、
   上記流体が流通する開口を有し、該開口の孔縁から外方へ向う所定範囲に波状に形成された複数の環状ビードを有するガスケット基板を備え、このガスケット基板の少なくとも一面に、該面の環状ビードの部位を覆うシムを当接し、これらガスケット基板とシムとを接合した、
   ことを特徴とする金属ガスケット。
2. 上記シムが、上記ガスケット基板の両面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の金属ガスケット。
3. 上記シムがガスケット基板に対してレーザー溶接で固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の金属ガスケット。
4. 上記ガスケット基板の板厚ｔ₁と上記シムの板厚ｔ₂とは、
   ｔ₁>ｔ₂
   の関係を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の金属ガスケット。
5. 上記ガスケット基板のかたさｈ₁と上記シムのかたさｈ₂とは、
   ｈ₁<ｈ₂
   の関係を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の金属ガスケット。

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