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JP2006038034A - Metallic gasket - Google Patents

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JP2006038034A
JP2006038034A JP2004216058A JP2004216058A JP2006038034A JP 2006038034 A JP2006038034 A JP 2006038034A JP 2004216058 A JP2004216058 A JP 2004216058A JP 2004216058 A JP2004216058 A JP 2004216058A JP 2006038034 A JP2006038034 A JP 2006038034A
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JP
Japan
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bead
metal
substrate
convex
combustion chamber
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004216058A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kosaku Ueda
耕作 植田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Metal Gasket Co Ltd
Original Assignee
Japan Metal Gasket Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Metal Gasket Co Ltd filed Critical Japan Metal Gasket Co Ltd
Priority to JP2004216058A priority Critical patent/JP2006038034A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metallic gasket capable of restricting deterioration of sealability with the lapse of time in comparison with a current one by restricting the generation of deformation (recess or the like) due to local concentration of excessive load to a bonding surface. <P>SOLUTION: A combustion chamber hole 2 is opened on a central side of a board 1, and a thickness increased part 3 is provided to surround the periphery of the combustion chamber hole 2. A plurality of bolt holes 8 are opened on the peripheral side of the board 1, and dummy beads 9 not contributing for seal are provided on the more peripheral side than the bolt holes 8. The dummy bead 9 is structured of a metal bead 10 and a rubber bead. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関を構成するシリンダブロックの接合面とシリンダヘッドの接合面との間に介挿され且つボルト締結されることで、燃焼ガス、水圧、及びオイル圧等をシールする機能を有するシリンダヘッドガスケットとして有用な金属ガスケットに関する。   The present invention has a function of sealing combustion gas, water pressure, oil pressure, and the like by being interposed between a joint surface of a cylinder block constituting an internal combustion engine and a joint surface of a cylinder head and bolted. The present invention relates to a metal gasket useful as a cylinder head gasket.

従来、この種の金属ガスケットとしては、例えば特許文献1に記載されるガスケットがある。すなわち、燃焼室孔周縁部にグロメットを装着若しくは基板の燃焼室孔端部を折り返すことで、内周側に硬質のストッパ(増厚部)を形成する。また、基板の外周縁やボルト孔の開口端部の一部の端部を折り返して上記増厚部に対してカウンターとなる外周側のストッパを形成し、これらストッパによって、シールラインに沿って形成されたビードの圧縮変形量を規制している。なお、上記ストッパにあっては、折返し部の内側等に板バネなどを内蔵して若干のバネを持たせたり表面に被膜を形成したりする場合もあるが、シールすべき接合面との当接部は硬質となっている。   Conventionally, as this type of metal gasket, for example, there is a gasket described in Patent Document 1. That is, a hard stopper (thickened portion) is formed on the inner peripheral side by attaching a grommet to the peripheral portion of the combustion chamber hole or turning back the end portion of the combustion chamber hole of the substrate. In addition, the outer peripheral edge of the substrate and a part of the end of the opening end of the bolt hole are folded back to form a stopper on the outer peripheral side that serves as a counter for the thickened portion, and these stoppers are formed along the seal line. The amount of compressive deformation of the bead is regulated. In the above stopper, a leaf spring or the like may be built in the folded portion or the like to give a slight spring, or a film may be formed on the surface. The contact portion is hard.

ここで、シールラインに沿って配置されるビードとしては、特許文献1のような軟質のゴム材(弾性シール材)からなるほか、特許文献2に記載のように、基板自体を屈曲成形してビードを形成することが一般に行われている。
特開平6−101761号公報 特開平11−247998号公報
Here, as a bead arranged along the seal line, in addition to a soft rubber material (elastic seal material) as in Patent Document 1, as described in Patent Document 2, the substrate itself is bent and formed. It is common practice to form a bead.
JP-A-6-101761 Japanese Patent Laid-Open No. 11-247998

上述のように、従来、ビードの変形量を規制するストッパは金属製の硬質のものであり、また、少なくとも外周側に配置されるストッパの配置は、折返し等で形成されることからボルト孔周囲以外は部分的な位置に限られ、面圧が大きくなりがちである。
ここに、近年エンジンの進化は目覚しく小型軽量化・高性能化が進むことで、シリンダボア間の間隔も極端に狭くなり、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に配置される金属ガスケットについても、厳しい要求条件への対応が迫られる。また、剛性の低下したエンジンでの高い圧縮比、低冷温から高温への急速変化等で部分的にはシール面間の口開きやシリンダブロックとシリンダヘッドとの間でずれが発生したり、シール面幅も狭くなる傾向にあり、それに伴い、燃焼室孔周囲に配置される内周側ストッパ及び外周側に配置される外周側ストッパはともに、ストッパ設定場所が狭くなり、つまりストッパの接合面との対向面積が小さくなる。この結果、硬質で小さなストッパに荷重が集中しシリンダブロックおよびシリンダヘッドの接合面の一部を陥没させるおそれがある。ストッパと当接する接合面部分が陥没するとビードに過大な面圧が掛りビードの過剰変形に繋がる。特に、シリンダブロック及びシリンダヘッドがアルミ製などの軟質の材料から構成した場合に上記問題が大きくなる。また、上述のような外周側のストッパは、形成出来る位置も限定される。
As described above, conventionally, the stopper that regulates the deformation amount of the bead is a hard metal one, and at least the stopper arranged on the outer peripheral side is formed by folding or the like, so that the periphery of the bolt hole Otherwise, it is limited to a partial position, and the surface pressure tends to increase.
In recent years, the evolution of the engine has been remarkably advanced, and the distance between the cylinder bores has become extremely narrow due to the progress of miniaturization, weight reduction and high performance, and the metal gasket placed between the cylinder block and the cylinder head is also in strict demand. It is necessary to respond to the conditions. In addition, due to the high compression ratio in the engine with reduced rigidity, rapid change from low cold to high temperature, etc., partly the opening between the seal faces and displacement between the cylinder block and the cylinder head may occur. The surface width also tends to be narrowed.Accordingly, both the inner peripheral side stopper arranged around the combustion chamber hole and the outer peripheral side stopper arranged on the outer peripheral side have a narrower stopper setting place, that is, the joint surface of the stopper. The opposing area of becomes smaller. As a result, the load is concentrated on the hard and small stopper, and there is a possibility that a part of the joint surface of the cylinder block and the cylinder head is depressed. When the joint surface portion that contacts the stopper is depressed, an excessive surface pressure is applied to the bead, leading to excessive deformation of the bead. In particular, when the cylinder block and the cylinder head are made of a soft material such as aluminum, the above problem becomes large. Moreover, the position where the outer peripheral stopper as described above can be formed is also limited.

なお、上記ストッパは、金属板の基板に成形したビードの過圧縮を防止する役目を有し、さらに内周側のストッパ(増厚部)は燃焼室内で起る爆発による高温高圧ガスをシールする役目を持っている。
本発明は、上記のような点に着目したもので、接合面への過大な面圧集中によって生じる変形(凹みなど)を防止して、経時的なシール性劣化を従来よりも抑えることが可能な金属ガスケットを提供することを課題としている。
The stopper serves to prevent over-compression of the bead formed on the metal plate substrate, and the inner peripheral stopper (thickening portion) seals high-temperature and high-pressure gas due to explosion occurring in the combustion chamber. Have a role.
The present invention focuses on the above points, and can prevent deformation (such as dents) caused by excessive surface pressure concentration on the joint surface and suppress deterioration in sealing performance over time. It is an object to provide a simple metal gasket.

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項1に記載した発明は、少なくとも燃焼室孔およびボルト孔が開口した薄肉金属板からなる基板に対し、上記燃焼室孔端部を囲繞して他の部分よりも板厚が厚い増厚部を設けると共に、少なくとも上記燃焼室孔及び増厚部の外周を囲うようにして内周側シールラインが設定された金属ガスケットにおいて、
上記ボルト孔のうちの1個以上のボルト孔について、ボルト孔と基板外周端部との間に位置する基板部分に対しシールに寄与しない捨てビードを設け、その捨てビードは、基板を凸状若しくは凹凸状に屈曲してなる金属ビードと、その金属ビードの凸部側表面及び凸部裏側の凹部に固着して上記金属ビードと共に板厚方法に弾性変形する弾性シール材からなるゴムビードとの合成から構成されることを特徴とするものである。
In order to solve the above-described problems, the invention described in claim 1 of the present invention surrounds the end portion of the combustion chamber hole with respect to a substrate made of a thin metal plate having at least a combustion chamber hole and a bolt hole. In the metal gasket in which the thickened portion having a thicker plate thickness than the other portions is provided, and the inner peripheral side seal line is set so as to surround at least the outer periphery of the combustion chamber hole and the thickened portion,
For one or more of the bolt holes, a discarded bead that does not contribute to sealing is provided for the substrate portion located between the bolt hole and the outer peripheral edge of the substrate, and the discarded bead From the synthesis of a metal bead that is bent in a concavo-convex shape and a rubber bead made of an elastic sealing material that adheres to the convex side surface of the metal bead and the concave part on the back side of the convex part and elastically deforms in the plate thickness method together with the metal bead It is characterized by being configured.

次に、請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した構成に対し、上記内周側シールラインに沿って形成されるビードを、上記増厚部による増厚側に上記基板を凸状若しくは凹凸状に屈曲してなる金属ビードと、その金属ビードの凸部側表面及び凸部裏側の凹部に固着して上記金属ビードと共に板厚方法に弾性変形する弾性シール材からなるゴムビードとの合成から構成することを特徴とするものである。   Next, the invention described in claim 2 is directed to the configuration described in claim 1, in which a bead formed along the inner peripheral seal line is protruded on the thickening side by the thickening portion. A metal bead that is bent in a shape or an uneven shape, and a rubber bead made of an elastic sealing material that is fixed to the convex portion side surface and the concave portion on the rear side of the convex portion of the metal bead and elastically deformed in the plate thickness method together with the metal bead It consists of composition.

次に、請求項3に記載した発明は、請求項1又は請求項2に記載した構成に対し、上記ボルト孔の端部を折り返したり基板外周端部を部分的に折り返したりして第2の増厚部を形成し、その第2の増厚部と上記捨てビードとを共用する構造としたことを特徴とするものである。
ここで、請求項3の発明について補足する。
ボルト孔の端部を折り返したり、基板の外周端部の1部を折り返したりして形成される第2の増厚部は、構造上余り広い面積が取れない場合が多いため、この折返しからなる面積の狭い上記第2の増厚部によるストッパだけでは、ボルト締結時、さらにはエンジン稼働時の昇温による体膨張で、当該ストッパ上の面圧が増大してエンジンのシール面を陥没させるおそれがある。これに対し、本願請求項3のように、ボルト孔よりも外周で基板外周までの間にシール機能を持たせない捨てビードを成形し、金属ビードの両面に弾力性のある弾性シール材を具備した当該捨てビードを、上記第2の増厚部によるストッパと併用することでストッパ効果を更に確実にすることができる。
Next, the invention described in claim 3 is the second aspect in which the end of the bolt hole is folded back or the outer peripheral end of the substrate is partially folded over the configuration described in claim 1 or claim 2. A thickened portion is formed, and the second thickened portion and the discarded bead are shared.
Here, the invention of claim 3 will be supplemented.
The second thickened portion formed by folding the end portion of the bolt hole or by folding one portion of the outer peripheral end portion of the substrate is often formed by this folding because a large area cannot be taken because of the structure. If only the stopper with the above-mentioned second thickened portion having a small area is used, the surface pressure on the stopper may increase due to body expansion due to temperature rise when the bolt is tightened and further when the engine is running, and the seal surface of the engine may be depressed. There is. On the other hand, as in claim 3 of the present application, a discarded bead that does not have a sealing function is formed between the outer periphery of the bolt hole and the outer periphery of the substrate, and an elastic sealing material having elasticity is provided on both surfaces of the metal bead. By using the discarded bead together with the stopper by the second thickened portion, the stopper effect can be further ensured.

本発明を採用すると、ボルト締付け時に、シールすべきシリンダヘッド若しくはシリンダブロックの接合面の陥没を抑えつつ、燃焼室孔周囲に設けた増厚部への荷重増大を図ることが可能な金属ガスケットを提供することができる。
さらに、本発明の金属ガスケットは、燃焼室孔周囲の増厚部に最大の荷重を掛けて、高温高圧の燃焼ガスを1次シールする。また、他のシールラインは冷却水や潤滑油をシールするが、これらのシール圧力は10kg/cm2 以下であり、かつ上記シールラインは弾力性の有る弾性シール材でシールするために、ガスケット係数を抑えることができることから、全体の荷重を減少することが可能で、ボルトの軸力を減少することができ、益々、軽量・小型化して剛性の低下してくるエンジンに効果を発揮できる。
When the present invention is adopted, a metal gasket capable of increasing the load on the thickened portion provided around the combustion chamber hole while suppressing the depression of the joint surface of the cylinder head or cylinder block to be sealed when tightening the bolt. Can be provided.
Furthermore, the metal gasket of the present invention primarily seals the high-temperature and high-pressure combustion gas by applying a maximum load to the thickened portion around the combustion chamber hole. The other seal lines seal cooling water and lubricating oil, but the seal pressure is 10 kg / cm 2 or less, and the seal line is sealed with an elastic elastic sealing material. Therefore, the overall load can be reduced, the axial force of the bolt can be reduced, and the effect can be exerted more and more on an engine whose rigidity is further reduced by reducing the weight and size.

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態に係わる金属ガスケットKを示す平面図である。
先ず、その構成について説明する。
基板1を、ステンレス鋼板や軟鋼板などの薄肉金属板から構成する。低価格品等を対象とした場合には基板1を軟鋼板から構成すると良い。本実施形態では、後述のようにビードを金属ビードとゴムビードとの合成のビード構造とすることから、ビードのシール圧を低く設定することが可能である結果、金属ビードのバネに関与する基板1の剛性をその分、低く設定することが可能である。つまり、硬度が低い軟鋼板を使用してもビードによる十分なシール面圧確保が可能となっている。またこのことは、シールラインが軟質シール材による面シールであるためにガスケット係数を低く抑えることが出来て、全体のシール面圧を軽減でき、締付け軸力の低減が図られる結果、低いシール圧で目的のシールを行うことが可能となる。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing a metal gasket K according to the present embodiment.
First, the configuration will be described.
The substrate 1 is composed of a thin metal plate such as a stainless steel plate or a mild steel plate. When a low-priced product or the like is targeted, the substrate 1 may be composed of a mild steel plate. In this embodiment, since the bead has a bead structure composed of a metal bead and a rubber bead as will be described later, it is possible to set the bead seal pressure low, and as a result, the substrate 1 involved in the spring of the metal bead. It is possible to set the rigidity of the correspondingly low. That is, even if a mild steel sheet having a low hardness is used, it is possible to ensure a sufficient seal surface pressure by the beads. In addition, this is because the seal line is a face seal with a soft seal material, so the gasket coefficient can be kept low, the overall seal face pressure can be reduced, and the tightening axial force is reduced, resulting in a low seal pressure. This makes it possible to perform a desired seal.

上記基板1の略中央部には、図1に示すように、燃焼室孔2が開口している。その燃焼室孔2の端縁全周には、その端部を上側に折り返したり、別の金属板を基板1の上面に固着させたりしてなる硬質の増厚部3が形成されている。図1に示す増厚部3は端部を折り返して形成した場合を例示している。
その燃焼室孔2及び増厚部3の外周を無端環状に囲繞するようにして第1シールラインSL1(内周側シールライン)が配置される。さらに、基板1における第1シールラインSL1よりも外周側に、液孔11、チェーンチャンバ孔7、及びボルト孔8が開口している。なお、ボルト孔8は基板1の外周端部に沿って複数個設けられる。
As shown in FIG. 1, a combustion chamber hole 2 is opened at a substantially central portion of the substrate 1. A hard thickened portion 3 is formed on the entire circumference of the end edge of the combustion chamber hole 2 by folding the end portion upward or by fixing another metal plate to the upper surface of the substrate 1. The thickened portion 3 shown in FIG. 1 illustrates a case where the end portion is formed by folding back.
The first seal line SL1 (inner peripheral side seal line) is arranged so as to surround the outer periphery of the combustion chamber hole 2 and the thickened portion 3 in an endless annular shape. Further, a liquid hole 11, a chain chamber hole 7, and a bolt hole 8 are opened on the outer peripheral side of the substrate 1 with respect to the first seal line SL <b> 1. A plurality of bolt holes 8 are provided along the outer peripheral edge of the substrate 1.

さらに、上記第1シールラインSL1よりも外周側、及び、上記液孔11及びチェーンチャンバ孔7を囲繞するようにして第2及び第3シールラインSL2、SL3が設定されている。なお、第2シールラインSL2及び第3シールラインSL3の一部のライン(図1中符号D部分)は共有化されている。なお、本実施形態で示すシールラインの配置は一例である。   Further, the second and third seal lines SL2 and SL3 are set so as to surround the outer periphery of the first seal line SL1 and the liquid hole 11 and the chain chamber hole 7. A part of the second seal line SL2 and the third seal line SL3 (part D in FIG. 1) is shared. In addition, arrangement | positioning of the seal line shown by this embodiment is an example.

上記第1シールラインSL1に沿って形成されるビードは、図3に示すように、上側に向けてのみ凸状となるように基板1を板厚方向に屈曲してなるフルビード状の金属ビード4と、その金属ビード4の上下両面にモールド成形で形成された弾性シール材13a、13bからなるゴムビードとの合成から構成される。上記金属ビード4のビード高さは、上記増厚部3よりも若干高く設定される。上記凸部裏側の弾性シール材13aは、基板1の下面と略面一となるように当該凸部裏側の凹部に充填されている。金属ビード4の凸部表面側に形成される弾性シール材13bの高さは、当該金属ビード4の高さと同等か若しくは若干高い高さに設定されている。上記凸部側の弾性シール材13bの高さは、金属ビード4の高さの0.9〜1.1倍の範囲の高さが好ましい。もっとも、各増厚部3で規制されるゴムビードの最大圧縮変形量が圧縮破壊を起こす量(例えば40%以上)よりも小さく且つ目的とするバネ力が発揮可能であれば、上記範囲に限定されない。他のシールラインに沿って配置されるビードのゴムビードについても同様である。   As shown in FIG. 3, the bead formed along the first seal line SL1 is a full bead-shaped metal bead 4 formed by bending the substrate 1 in the plate thickness direction so as to be convex only upward. And a rubber bead made of elastic sealing materials 13a and 13b formed by molding on both upper and lower surfaces of the metal bead 4. The bead height of the metal bead 4 is set slightly higher than the thickened portion 3. The elastic sealing material 13a on the back side of the convex portion is filled in the concave portion on the back side of the convex portion so as to be substantially flush with the lower surface of the substrate 1. The height of the elastic sealing material 13 b formed on the convex surface side of the metal bead 4 is set to be equal to or slightly higher than the height of the metal bead 4. The height of the elastic sealing material 13b on the convex side is preferably in the range of 0.9 to 1.1 times the height of the metal bead 4. However, as long as the maximum compressive deformation amount of the rubber bead regulated by each thickened portion 3 is smaller than an amount causing compression failure (for example, 40% or more) and a desired spring force can be exhibited, the range is not limited to the above range. . The same applies to the rubber beads of beads arranged along other seal lines.

また、第2及び第3シールラインSL2,SL3に沿って形成されるビードも、図3や図5に示すように、上側に向けてのみ凸状となるように基板1を板厚方向に屈曲してなるハーフビード状の金属ビード5、6と、その金属ビード5、6の上下両面にモールド成形で形成された弾性シール材14a、14b、18a、18bからなるゴムビードとの合成から構成される。上記凸部裏側の弾性シール材14a、18aは、基板1の下面と略面一となるように当該凸部裏側の凹部に充填されている。金属ビード5、6の凸部表面側に形成される弾性シール材14b、18bの高さは、当該金属ビード5、6の高さと同等か若しくは若干高い高さに設定されている。   Also, the bead formed along the second and third seal lines SL2 and SL3 bends the substrate 1 in the plate thickness direction so as to be convex only upward as shown in FIGS. The half-bead-shaped metal beads 5 and 6 are combined with rubber beads made of elastic sealing materials 14a, 14b, 18a, and 18b formed on the upper and lower surfaces of the metal beads 5 and 6 by molding. The elastic seal members 14a and 18a on the back side of the convex part are filled in the concave part on the back side of the convex part so as to be substantially flush with the lower surface of the substrate 1. The height of the elastic sealing materials 14b, 18b formed on the convex surface side of the metal beads 5, 6 is set to be equal to or slightly higher than the height of the metal beads 5, 6.

なお、第2及び第3シールラインSL2、SL3の共用部分(燃焼室孔2とチェーンチャンバ孔7との間に位置する部分D)に沿ったビードラインについては、図3に示すように、第1シールラインSL1のビードと同様、金属ビード6がフルビードから構成されている。
また、本実施形態の各ボルト孔8はいずれも燃焼室孔3までの距離よりも基板1外周端部までの距離の方が小さい位置に配置されていて、その各ボルト孔8の外周側にそれぞれ、シールには寄与しない捨てビード9が形成されている。
As for the bead line along the shared part of the second and third seal lines SL2 and SL3 (part D located between the combustion chamber hole 2 and the chain chamber hole 7), as shown in FIG. Similar to the bead of one seal line SL1, the metal bead 6 is composed of a full bead.
In addition, each bolt hole 8 of the present embodiment is arranged at a position where the distance to the outer peripheral end of the substrate 1 is smaller than the distance to the combustion chamber hole 3, and on the outer peripheral side of each bolt hole 8. In each case, a discarded bead 9 that does not contribute to the seal is formed.

本実施形態の捨てビード9は、図3に示すように、下側に向けてのみ凸状となるように基板1を板厚方向に屈曲してなるフルビード状の金属ビード10と、その金属ビード10の上下両面にモールド成形で形成された弾性シール材16a、16bからなるゴムビードとの合成から構成される。上記凸部裏側(上面側)の弾性シール材16aは、基板1の上面と略面一となるように当該凸部裏側の凹部に充填されている。金属ビード10の凸部側表面(下面側)に形成される弾性シール材16bの高さは、当該金属ビード10の高さと同等か若しくは若干高い高さに設定されている。図1中、符号12は、捨てビード9間を繋ぐビードを示す。   As shown in FIG. 3, the discarded bead 9 of the present embodiment includes a full bead-shaped metal bead 10 formed by bending the substrate 1 in the thickness direction so as to be convex only downward, and the metal bead. 10 is composed of a rubber bead made of elastic sealing materials 16a and 16b formed on both upper and lower surfaces by molding. The elastic sealing material 16a on the rear side (upper surface side) of the convex portion is filled in the concave portion on the rear side of the convex portion so as to be substantially flush with the upper surface of the substrate 1. The height of the elastic sealing material 16b formed on the convex side surface (lower surface side) of the metal bead 10 is set to be equal to or slightly higher than the height of the metal bead 10. In FIG. 1, reference numeral 12 indicates a bead that connects the discarded beads 9.

次に、上記構成の金属ガスケットの作用・効果などについて説明する。
上記構成の金属ガスケットKを、エンジンを構成するシリンダブロックの接合面とシリンダヘッドの接合面との間に装填し、ボルト孔8を貫通する締付けボルト(不図示)で締め付けると、各ビードのゴムビードが圧縮変形し、金属ビード4、5、6と共にシールラインSL1、SL2、SL3に沿って所定のシール圧を発生してシールする。
Next, the operation and effect of the metal gasket having the above configuration will be described.
When the metal gasket K having the above configuration is loaded between the joint surface of the cylinder block constituting the engine and the joint surface of the cylinder head, and tightened with a tightening bolt (not shown) penetrating the bolt hole 8, the rubber beads of each bead Compresses and deforms to generate a predetermined seal pressure along the seal lines SL1, SL2, and SL3 together with the metal beads 4, 5, and 6 to perform sealing.

また、燃焼室孔2の周囲の増厚部3を、硬質のストッパとし一番面圧が高いシール部分とすることで、ボアでの爆発燃焼圧の高圧をシールすると共に、増厚部3の周囲に成形した第1シールラインSL1を形成するビードの過大な荷重変形を防止する。すなわち、燃焼室孔2に端部周囲に増厚部3を構成して高い面圧を発生させ、高温、高圧の燃焼ガス圧を1次シールする。さらに、第1シールラインに沿ったビードによって、燃焼室側からの燃焼ガスの2次シールを行うと共に外側からの冷却水が燃焼室側に漏れるのを防止する。   Further, by making the thickened portion 3 around the combustion chamber hole 2 a hard stopper and a seal portion having the highest surface pressure, the high pressure of the explosion combustion pressure at the bore is sealed, and the thickened portion 3 An excessive load deformation of the bead forming the first seal line SL1 formed around is prevented. That is, the thickened portion 3 is formed around the end of the combustion chamber hole 2 to generate a high surface pressure, and the high-temperature and high-pressure combustion gas pressure is primarily sealed. Further, the bead along the first seal line performs secondary sealing of the combustion gas from the combustion chamber side and prevents leakage of cooling water from the outside to the combustion chamber side.

ここで、ボルト締付け時の荷重分布は、締付けボルト近傍で大きく、締付けボルトから離れた位置では小さい。そして、締付け荷重が入力される締付けボルトの位置は、燃焼室孔2から離れた位置にあるため、基板1外周側に折返し部18や捨てビード9が無い状態を想定すると、増厚部3に目的とする高圧を発生させるためには大きな締付け荷重となるように設計する必要がある。さらに、締付け荷重を大きくすればするほど、燃焼室孔2周囲の増厚部3を支点として、増厚部3とボルト孔8部の板厚差分だけボルト孔8側に向けて接合面が変形をし、ボルト孔8よりも外側ではさらに変形する。なお、各ボルトの締付け荷重を大きくするにつれて、ガスケットに付与される締付け荷重分布の偏在化が顕著となり、増厚部3の周方向に沿った面圧が均一化し難くなるおそれもある。   Here, the load distribution at the time of bolt tightening is large in the vicinity of the tightening bolt and small at a position away from the tightening bolt. Since the position of the tightening bolt to which the tightening load is input is at a position away from the combustion chamber hole 2, assuming that the folded portion 18 and the discard bead 9 are not present on the outer peripheral side of the substrate 1, In order to generate the target high pressure, it is necessary to design it to have a large tightening load. Further, as the tightening load is increased, the joint surface is deformed toward the bolt hole 8 side by the plate thickness difference between the thickened portion 3 and the bolt hole 8 with the thickened portion 3 around the combustion chamber hole 2 as a fulcrum. And further deformed outside the bolt hole 8. In addition, as the tightening load of each bolt is increased, uneven distribution of the tightening load applied to the gasket becomes more prominent, and the surface pressure along the circumferential direction of the thickened portion 3 may be difficult to equalize.

これに対し、基板1の外周側に折返し部19や本実施形態の捨てビード9を設けると、当該折返し部19や捨てビード9が増厚部3に対してカウンターとして作用して、上記変形を抑えると共に締付け力を基板1の周縁部側から燃焼室孔2周りに集中させることができる。つまり増厚部3や増厚部外周に位置する第1シールラインSL1に沿ったビードにおける面圧が増大する。この結果、その分だけ締付け荷重を抑えることもできる。
ここで、基板1外周部に形成した折返し部19だけで上記カウンター作用を発揮させる場合を想定すると、折返し部19は、幅を広く取ることができないため圧を受ける面積が狭くなって過圧縮状態となり、しかも折返し部19は硬質であることから、接合面を凹ますおそれがある。
On the other hand, when the folded portion 19 and the discarded bead 9 of the present embodiment are provided on the outer peripheral side of the substrate 1, the folded portion 19 and the discarded bead 9 act as a counter on the thickened portion 3, and the above deformation is caused. In addition, the tightening force can be concentrated around the combustion chamber hole 2 from the peripheral edge side of the substrate 1. That is, the surface pressure at the bead along the first seal line SL1 located on the thickened portion 3 or the outer periphery of the thickened portion increases. As a result, the tightening load can be suppressed accordingly.
Here, assuming the case where the counter action is exerted only by the folded portion 19 formed on the outer peripheral portion of the substrate 1, the folded portion 19 cannot take a wide width, so that an area receiving pressure is reduced and an overcompressed state is obtained. In addition, since the folded portion 19 is hard, the joint surface may be recessed.

これに対し、本願実施形態のように捨てビード9を採用すると弾性を有しているために接合面を凹ますおそれを減らすことが可能である。特に、捨てビード9は接合面との接触が主として軟質の弾性シール材となるばかりか、金属ビード10に高い荷重が負荷されても当該金属ビード10と略同一高さの弾性シール材の面でも荷重を受け持つために、金属ビード部10に過剰な荷重が掛かることが抑えられて、さらに接合面を凹ますことを防止することが可能となる。また、捨てビード9を採用すると折返し部と比較して広い面積で荷重を受けることが可能でありカウンタ効率が向上する。特に、エンジンの軽量化のために当該エンジンをアルミニウムなどの剛性の低い素材で構成した場合に有効である。   On the other hand, if the discarded bead 9 is employed as in the embodiment of the present application, it is possible to reduce the risk of denting the joint surface due to elasticity. In particular, the discarded bead 9 is not only a soft elastic sealing material whose contact with the joint surface is mainly soft, but even if a high load is applied to the metal bead 10, the surface of the elastic sealing material having the same height as the metal bead 10 may be used. Since the load is handled, it is possible to prevent an excessive load from being applied to the metal bead portion 10 and further prevent the joint surface from being recessed. Further, when the discarded bead 9 is employed, it is possible to receive a load in a wider area than the folded portion, and the counter efficiency is improved. This is particularly effective when the engine is made of a material having low rigidity such as aluminum in order to reduce the weight of the engine.

また、ボルト近傍の面圧が低下すると共に、捨てビード9によって、シールラインに沿ったビードの弾性シール材に負荷される荷重変動が抑えられる結果、当該弾性シール材のフローを抑え長期的に安定したシールを保証できる。さらに、捨てビード9の弾性シール材16a、16bについても、金属ビード10によってフローが抑えられる。   Further, the surface pressure in the vicinity of the bolt is reduced, and the change in load applied to the elastic seal material of the bead along the seal line is suppressed by the discarded bead 9, so that the flow of the elastic seal material is suppressed and stable for a long time. Can guarantee the seal. Further, the flow of the elastic sealing members 16 a and 16 b of the discarded bead 9 is also suppressed by the metal bead 10.

また、当該ガスケットのシールに必要な面圧は、金属ビード及び弾性シール材の弾力で発生させているために、基板1を構成する金属の硬度を高くする必要が無いことから、金属ビードのビード部の曲げR部での疲労破壊を発生させない。すなわち、金属ビードとゴムビードの合成反発力でシール面圧を確保出来るので、基板1を構成する金属板として高い硬度の材料は必要なく、逆に、材料硬度を落とすことにより金属ビード成形時の曲げR部がエンジンの振動振幅による疲労破壊を起こすことが防止され、また高い硬度を必要としないことから材料単価の安い軟鋼製品も使用可能になる。   Further, since the surface pressure necessary for sealing the gasket is generated by the elasticity of the metal bead and the elastic sealing material, it is not necessary to increase the hardness of the metal constituting the substrate 1. Fatigue failure is not generated at the bending portion R of the portion. That is, since the sealing surface pressure can be secured by the combined repulsive force of the metal bead and the rubber bead, there is no need for a material having high hardness as the metal plate constituting the substrate 1, and conversely, bending at the time of forming the metal bead by reducing the material hardness. The R portion is prevented from causing fatigue failure due to the vibration amplitude of the engine, and since a high hardness is not required, a mild steel product having a low material unit price can be used.

また、上記金属ビード及びゴムビードの合成からなるシールのためのビードにあっては、接合面との接触が軟質の弾性シール材であることから、接合面に微小な凹凸や疵があっても確実にシールすることが可能となる。更に鋳造時に発生する鋳巣孔があっても弾性シール材の面幅内であれば確実にシールすることが出来る。
ここで、外周側の第3シールラインSL3に沿ったビードの金属ビード6は、フルビードである必要はなく、本実施形態ではハーフビードとなっている。この場合でも、上側に凸となるように基板1が屈曲されることで、凸側及び、その凸部裏側の凹部に対し弾性シール材が固着してゴムビードが形成されている。
In addition, in the bead for sealing composed of the above-mentioned metal bead and rubber bead, since the contact with the joint surface is a soft elastic sealing material, it is ensured even if there are minute irregularities or wrinkles on the joint surface. It becomes possible to seal. Further, even if there is a cast hole generated during casting, it can be reliably sealed within the surface width of the elastic sealing material.
Here, the metal bead 6 of the bead along the third seal line SL3 on the outer peripheral side does not need to be a full bead, and is a half bead in the present embodiment. Even in this case, by bending the substrate 1 so as to be convex upward, the elastic sealing material is fixed to the convex side and the concave part on the back side of the convex part to form a rubber bead.

図6〜図8に、シールラインに沿って形成されるビード及び捨てビード9の変形例を示す。
図6に示す例は、第2シールラインSL2に沿って形成されるビードを上側に凸のフルビードからなる金属ビード5及びその両面にもうけたゴムビードの合成ビードから構成する例である。この場合には、捨てビード9を上側に凸となる金属ビード10及びその表裏に設けるゴムビードから構成する。図6では、金属ビード10をフルビードとした例を図しているが、ハーフビードであっても良い。
6 to 8 show modified examples of the bead and the discard bead 9 formed along the seal line.
The example shown in FIG. 6 is an example in which a bead formed along the second seal line SL2 is composed of a metal bead 5 made of an upward convex full bead and a synthetic bead of rubber beads placed on both sides thereof. In this case, the discarded bead 9 is composed of a metal bead 10 protruding upward and rubber beads provided on the front and back thereof. Although FIG. 6 illustrates an example in which the metal bead 10 is a full bead, a half bead may be used.

図7に示す例は、第1、第2シールラインSL1,SL2に沿って形成されるビードの金属ビード4,5をハーフビードで構成した場合の例である。また、図8は、増厚部3を折返しで形成する替わりに薄板を取り付けて形成すると共に、シールラインを形成するビードを金属ビード4,5だけで構成した場合の例である。
また、図2及び図9に示すように、ボルト孔8周りに折返し部17を形成したり基板外周部の1部に折り返部19を形成したりして第2の増厚部を形成して、上記捨てビード9と併用するようにしても良い。
The example shown in FIG. 7 is an example when the metal beads 4 and 5 of the beads formed along the first and second seal lines SL1 and SL2 are configured by half beads. FIG. 8 shows an example in which the thickened portion 3 is formed by attaching a thin plate instead of being folded, and the bead forming the seal line is composed of only the metal beads 4 and 5.
Further, as shown in FIGS. 2 and 9, the second thickened portion is formed by forming the folded portion 17 around the bolt hole 8 or by forming the folded portion 19 at one portion of the outer peripheral portion of the substrate. Then, it may be used in combination with the discarded bead 9.

ここで、上記実施形態では、捨てビード9を構成する金属ビード10を断面円弧状のフルビード状若しくはステップ状(ハーフビード)で構成して、所定の圧縮変形を許容する場合を例示しているが、これに限定されない。締付け荷重を小さく抑えられる場合などにあっては、例えば図10に示すように、金属ビード10の左右立上り部を段状に立ち上がる形状として、金属ビード10が板厚方向にほとんど変形しない構成としても良い。この場合、金属ビード10の接合面と対向する面積を稼げると共に、その側方に弾性シール材16bからなるゴムビードが配置されていることから全体としての捨てビード9の面積が稼げてその分、接合面の変形を抑えることが可能となる。なお、この場合、弾性シール材16bの高さを金属ビード10よりも高く設定する方が好ましい。   Here, in the said embodiment, although the metal bead 10 which comprises the discard bead 9 is comprised by cross-section arc-shaped full bead shape or step shape (half bead), the case where predetermined | prescribed compressive deformation is permitted is illustrated, It is not limited to this. In the case where the tightening load can be kept small, for example, as shown in FIG. 10, the left and right rising portions of the metal bead 10 rise in a step shape, and the metal bead 10 hardly deforms in the plate thickness direction. good. In this case, the area facing the joining surface of the metal bead 10 can be gained, and the rubber bead made of the elastic sealing material 16b is arranged on the side thereof, so that the area of the discarded bead 9 as a whole can be earned, and the joining is made accordingly. Surface deformation can be suppressed. In this case, it is preferable to set the height of the elastic sealing material 16 b higher than that of the metal bead 10.

ここで、上記実施形態では、説明を容易にするために一気筒のエンジンに使用される金属ガスケットで説明したが、多気筒エンジンや水冷エンジンに使用される金属ガスケットでも同じ効果を得ることが出来る。
また、上記実施形態では、金属ビードとして、基板の一方の面側にのみ凸状となる形状で例示しているが、表裏両面に向けて凹凸状となるように成形されていても良い。但し、ビード幅が広くなる。
Here, in the above-described embodiment, the metal gasket used for the one-cylinder engine has been described for ease of explanation. However, the same effect can be obtained with a metal gasket used for a multi-cylinder engine or a water-cooled engine. .
Moreover, in the said embodiment, although illustrated in the shape which becomes convex only to the one surface side of a board | substrate as a metal bead, you may shape | mold so that it may become uneven | corrugated toward the front and back both surfaces. However, the bead width is increased.

本発明に基づく実施形態に係る金属ガスケットを示す平面図である。It is a top view which shows the metal gasket which concerns on embodiment based on this invention. 本発明に基づく実施形態に係る金属ガスケットを示す平面図である。It is a top view which shows the metal gasket which concerns on embodiment based on this invention. 図1におけるA−A断面図である。It is AA sectional drawing in FIG. 図1におけるB−B断面図である。It is BB sectional drawing in FIG. 図1におけるC−C断面図である。It is CC sectional drawing in FIG. 本発明に基づくビードの変形例を示すA−A断面図である。It is AA sectional drawing which shows the modification of the bead based on this invention. 本発明に基づくビードの変形例を示すA−A断面図である。It is AA sectional drawing which shows the modification of the bead based on this invention. 本発明に基づくビードの変形例を示すA−A断面図である。It is AA sectional drawing which shows the modification of the bead based on this invention. 本発明に基づくボルト孔周りの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification around the bolt hole based on this invention. 捨てビードの別の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of a discard bead.

符号の説明Explanation of symbols

K 金属ガスケット
SL1、SL2、SL3 シールライン
1 基板
2 燃焼室孔
3 増厚部
7 チェーンチャンバ孔
8 ボルト孔
9 捨てビード
10 金属ビード
16a、16b 弾性シール材
17 ボルト孔折返し部
19 外周端部折返し部
K metal gaskets SL1, SL2, SL3 Seal line 1 Substrate 2 Combustion chamber hole 3 Thickened part 7 Chain chamber hole 8 Bolt hole 9 Discarded bead 10 Metal beads 16a, 16b Elastic seal material 17 Bolt hole folded part 19 Outer end folded part

Claims (3)

少なくとも燃焼室孔およびボルト孔が開口した薄肉金属板からなる基板に対し、上記燃焼室孔端部を囲繞して他の部分よりも板厚が厚い増厚部を設けると共に、少なくとも上記燃焼室孔及び増厚部の外周を囲うようにして内周側シールラインが設定された金属ガスケットにおいて、
上記ボルト孔のうちの1個以上のボルト孔について、ボルト孔と基板外周端部との間に位置する基板部分に対しシールに寄与しない捨てビードを設け、その捨てビードは、基板を凸状若しくは凹凸状に屈曲してなる金属ビードと、その金属ビードの凸部側表面及び凸部裏側の凹部に固着して上記金属ビードと共に板厚方法に弾性変形する弾性シール材からなるゴムビードとの合成から構成されることを特徴とする金属ガスケット。
At least a combustion chamber hole and a board made of a thin metal plate having a bolt hole are provided with a thickened portion surrounding the combustion chamber hole end and thicker than other portions, and at least the combustion chamber hole And in the metal gasket in which the inner peripheral side seal line is set so as to surround the outer periphery of the thickened portion,
For one or more of the bolt holes, a discarded bead that does not contribute to sealing is provided for the substrate portion located between the bolt hole and the outer peripheral edge of the substrate, and the discarded bead From the synthesis of a metal bead that is bent in a concavo-convex shape and a rubber bead made of an elastic sealing material that adheres to the convex side surface of the metal bead and the concave part on the back side of the convex part and elastically deforms in the plate thickness method together with the metal bead A metal gasket characterized by comprising.
上記内周側シールラインに沿って形成されるビードを、上記増厚部による増厚側に上記基板を凸状若しくは凹凸状に屈曲してなる金属ビードと、その金属ビードの凸部側表面及び凸部裏側の凹部に固着して上記金属ビードと共に板厚方法に弾性変形する弾性シール材からなるゴムビードとの合成から構成することを特徴とする請求項1に記載した金属ガスケット。   A bead formed along the inner peripheral side seal line, a metal bead formed by bending the substrate into a convex shape or a concavo-convex shape on the thickened side by the thickened portion, a convex portion side surface of the metal bead, and 2. The metal gasket according to claim 1, wherein the metal gasket is composed of a rubber bead made of an elastic sealing material which is fixed to a concave portion on the back side of the convex portion and elastically deforms in the plate thickness method together with the metal bead. 上記ボルト孔の端部を折り返したり基板外周端部を部分的に折り返したりして第2の増厚部を形成し、その第2の増厚部と上記捨てビードとを共用する構造としたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載した金属ガスケット。   The second thickened portion is formed by folding back the end portion of the bolt hole or by partially folding the outer peripheral end portion of the substrate, and the second thickened portion and the discarded bead are shared. The metal gasket according to claim 1 or 2, wherein
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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