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WO2012160751A1 - 金属ガスケット - Google Patents

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WO2012160751A1
WO2012160751A1 PCT/JP2012/002644 JP2012002644W WO2012160751A1 WO 2012160751 A1 WO2012160751 A1 WO 2012160751A1 JP 2012002644 W JP2012002644 W JP 2012002644W WO 2012160751 A1 WO2012160751 A1 WO 2012160751A1
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WO
WIPO (PCT)
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bead
gasket
metal gasket
annular
bead portion
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2012/002644
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
信一 平山
昭則 末吉
陽介 松本
章博 伊藤
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.)
Nippon Leakless Industry Co Ltd
Original Assignee
Nippon Leakless Industry 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 Nippon Leakless Industry Co Ltd filed Critical Nippon Leakless Industry Co Ltd
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Priority to CN201280025399.8A priority patent/CN103562603B/zh
Publication of WO2012160751A1 publication Critical patent/WO2012160751A1/ja
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    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F11/00—Arrangements of sealings in combustion engines
    • F02F11/002—Arrangements of sealings in combustion engines involving cylinder heads
    • 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
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    • 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
    • F16J15/0818—Flat gaskets
    • F16J2015/0875—Flat gaskets comprising welds

Definitions

  • the present invention relates to a metal gasket which is interposed at the joint surface between a cylinder head and a cylinder block constituting an internal combustion engine to prevent the leakage of fluids such as combustion gas, cooling water, lubricating oil and the like, particularly high pressure around cylinder holes.
  • the present invention relates to a technique for preventing a leak of combustion gas.
  • metal gaskets are compressed and elastically deformed by the clamping force of a clamping bolt for clamping the cylinder head to the cylinder block, forming sealing lines on their deck surfaces to form a bead having a sealing effect.
  • a clamping bolt for clamping the cylinder head to the cylinder block
  • sealing lines on their deck surfaces to form a bead having a sealing effect.
  • high-pressure combustion gas in a cylinder bore leaks into an adjacent cylinder or cooling water hole, resulting in a decrease in engine output, a failure such as overheating, etc.
  • a rubber of about 0.025 mm is applied to the surface of a steel plate (for example, SUS301-H 0.2t).
  • FIG. 8 shows a metal gasket having a three-layer structure in which three gasket substrates 50 are stacked.
  • the reason why the full bead and the half bead are arranged in the gasket substrate according to the purpose of the seal is that the full bead and the half bead have different restoring forces to the clamping force by the clamping bolt, that is, the high pressure combustion gas in the cylinder is Since the combustion gas pressure reaches 60 to 100 kg / cm 2 , high pressure combustion gas is sealed by arranging a relatively large full bead around the cylinder hole to obtain a large clamping pressure with the full bead's restoration force. On the other hand, since the fluid pressure of cooling water, lubricating oil and the like is about 3 to 6 kg / cm 2 , it can be sufficiently sealed with a half bead having a smaller restoring force than a full bead.
  • the thick plate portion T1 and the thin plate portion T2 are interposed between the aforementioned gasket substrates.
  • the sub plate 64 having a difference in thickness (step) is inserted so that the full bead 52 of the gasket substrate 50 is located in the thick plate portion T1, and the full bead 52 around each cylinder hole 54 of the gasket substrate 50 is It has been proposed to improve the sealing performance for the combustion gas in the cylinder by increasing the clamping pressure of (see, for example, Patent Document 1).
  • a metal gasket formed by inserting a sub-plate between the laminated type metal gaskets shown in FIGS. 6 to 8 and two opposing gasket substrates shown in FIG. 9 (hereinafter referred to as stepped metal)
  • the trial production of the gaskets (also referred to as gaskets) and the clamping pressure around the cylinder hole was measured for each of the metal gaskets, and the results are shown in FIG.
  • Reference Example 1 is a metal gasket having a two-layer structure (see FIGS. 6 and 7)
  • Reference Example 2 is a metal gasket having a three-layer structure (see FIG. 8)
  • Reference Examples 3 to 6 are step metal It is a gasket (see FIG. 9).
  • the plate thickness difference in Reference Example 3 (the difference between the thick plate portion T1 and the thin plate portion T2 and hereinafter also referred to as a step amount) is 0.03 mm, and the plate thickness difference in Reference Example 4 is 0.05 mm.
  • the plate thickness difference in the reference example 5 is 0.08 mm, and the plate thickness difference in the reference example 6 is 0.10 mm. From the results shown in FIG. 10, in the metal gaskets of Reference Examples 1 and 2 which are simply laminated types having no sub plate, the clamping pressure A necessary for sealing high pressure combustion gas even if the axial force of the clamping bolt is increased. It can be seen that (kg / mm) is not reached, and sufficient sealing performance against high pressure combustion gas can not be obtained.
  • the clamping pressure at the time of occurrence of the head lift phenomenon was measured.
  • a metal gasket is incorporated into the engine, and is tightened by a prescribed axial force with a clamping bolt, and then at the time of combustion of the engine.
  • the cylinder is filled with N 2 gas equivalent to the maximum gas pressure (kg / cm 2 ) and forced head lift is generated, and the clamping pressure around the cylinder hole after the head lift is measured to hold the full bead Tightening pressure.
  • the step structure of the sub plate 64 for example, as shown in FIG. 11A, of the gasket substrate 50 of the sub plate 64 interposed between two gasket substrates 50 each made of a metal plate, for example, Thin metal plates 64a and 64b of different plate thicknesses: the cylinder hole peripheral portion (thick plate portion T1) overlapping the full bead 52 around each cylinder hole 54 and the outer portion (thin plate portion T2) located outside the cylinder hole
  • Thin metal plates 64a and 64b of different plate thicknesses: the cylinder hole peripheral portion (thick plate portion T1) overlapping the full bead 52 around each cylinder hole 54 and the outer portion (thin plate portion T2) located outside the cylinder hole
  • symbol Yw shows a laser welding part in the figure.
  • each of the gasket substrates 50 of the sub-plate 64 made of a thin metal plate of a single plate thickness interposed between two gasket substrates 50 made of metal plates, respectively.
  • a shim plate 66 also made of a thin metal plate is overlapped on the cylinder hole peripheral portion overlapping the full bead 52 around the cylinder hole 54 so as to obtain a required step, and the sub plate 64 and the shim plate 66 are joined by laser welding.
  • a stepped structure is also known.
  • the above-mentioned outer portion of the sub-plate 64 made of a metal plate of a single plate thickness is interposed between the two gasket substrates 50 made of metal plates.
  • a step structure is also known in which a thin wall is formed to form a required step between the cylinder hole peripheral portion (thick plate portion T1) and the outer portion (thin plate portion T2).
  • the cylinder hole peripheral portion (thick plate portion T1) and the outer portion (thin plate portion T2) Although it is possible to set the level difference in minute units (in 0.01 mm units) to form a level difference between them, highly accurate alignment for aligning the thick metal plate 64a and the thin metal plate 64b. Jigs and expensive laser welding machines will be indispensable, and blanking dies with precise dimensional accuracy will be required to blank thick metal plates 64a and thin metal plates 64b, making gaskets expensive There was a problem of becoming
  • the thickness of the shim 66 plate is the step amount, and the thickness of the thin steel plates that are industrially distributed is 0.05 mm division at present,
  • the level difference can not be set accurately in mm, and with thin plates of 0.1 mm or less, it is difficult to secure the level difference function due to distortion, deformation, or floating due to laser welding, and as shown in FIG. Similar to the step structure shown, there is a problem that a dedicated positioning jig and a high precision laser welding machine are indispensable, and the gasket becomes expensive.
  • thermal spraying, plating, grinding, pressing, etc. may be mentioned, but the method by thermal spraying, plating or grinding is complicated in manufacturing time and manufacturing process. There is no excuse for the cost.
  • an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a metal gasket which is inexpensive and has high sealing performance.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the metal gasket of the present invention opens a cylinder hole formed at a position corresponding to a cylinder bore of a cylinder block of an internal combustion engine.
  • a metal gasket for high pressure combustion gas seal comprising at least one metal gasket substrate having an annular bead formed along the circumference, said annular beads are respectively raised from the gasket substrate and their tip parts are mutually spaced apart
  • a first bead portion comprising a pair of inclined walls, and a second bead portion having a cross section valley shape projecting from the tip end portion of the pair of inclined walls in the opposite direction to the rising direction of the inclined walls;
  • the height of one bead portion is Fh1, the height of the second bead portion is Fh2, and the half value of the width of the annular bead is W1.
  • the ratio (Fh2 / Fh1) of the heights of the first bead portion and the second bead portion is preferably in the range of 0.037 to 0.37.
  • two pieces of the gasket substrate are provided in the direction in which the first bead portions of the respective annular beads face each other.
  • the gasket substrates be provided in three pieces, with the projecting directions of the first bead portions of the respective annular beads being different between adjacent gasket substrates. .
  • the bead width and bead height of the full bead are divided into three stages. Changes were made to investigate the recovery characteristics (resilience). Specifically, as shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b), the spring stainless steel strip (SUS301-H-CSP t0.2) equivalent to the metal material used for the gasket substrate is used.
  • test pieces TP Three types (TP1 to TP3) of test pieces TP in which an annular bead 72 composed of a full bead having a cross-sectional chevron shape is formed around a diameter of 87 mm 70 are manufactured and each test piece TP1 to TP3 is sandwiched by a pressing jig J The restorative properties of the annular bead 72 were investigated.
  • the bead width H and bead height W of the annular bead 72 in the test pieces TP1 to TP3 are set so that test piece TP1> test piece TP2> test piece TP3 as shown in FIG.
  • the relationship H / W ratio between the bead width H and the bead height W in each of the test pieces TP1 to TP3 was set to be all 0.10.
  • the test piece TP1 having a wide bead width W is likely to be compressed by the annular bead 72 and the restoring force R1 is also large, but the test piece TP2 having a narrower bead width W than the test piece TP1.
  • TP3 were found to have small restoring forces R2, R3.
  • the small restoring force means that the head lift phenomenon during engine combustion causes a large reduction in the clamping pressure load of the annular bead, and therefore the annular bead 72 of the test piece TP2, TP3 is a seal for high pressure combustion gas It is a view that is not suitable for
  • the inventor places the test pieces TP1 to TP3 in the pressing jig J in the restoring force measurement test. Since four fuse lines F were arranged and then sandwiched by a pressing jig J, "uncompressed height (quantity) of annular bead" at bead compression was also measured, and one directionality could be found.
  • uncompressed height (quantity) measured using fuse wire F is obtained by subtracting "gasket total plate thickness” from "fuse wire height at 5000 kg load", and at 5000 kg load Since this represents the non-compressed state of the annular bead 72, the uncompressed height (amount) of the annular bead 72 corresponds to the amount of thickness difference (step) in the sub-plate of the stepped metal gasket. I can think of it.
  • the uncompressed heights Th1, Th2 and Th3 of the annular bead 72 in each of the test pieces TP1, TP2 and TP3 are as shown in FIG. 14. From the results of the uncompressed amount of the annular bead, it is a test that the bead compressibility is good. Except for the annular bead 72 of the piece TP1, both of the annular beads 72 of the test pieces TP2 and TP3 have an advantageous effect on the increase of the clamping pressure at the time of clamping the gasket (the effect of the plate thickness difference (step) in the stepped metal gasket) In the following, it is presumed that the potential effect is simply referred to as “clamping pressure increasing effect”.
  • the annular bead 72 of the test piece TP1 having the largest bead width has a large restoring force as described above, the drop in the clamping pressure is small against the head lift, and a stable sealing effect can be expected. As apparent from the results, the bead non-compressed amount Th1 is small and the tightening pressure increasing effect can not be expected.
  • the inventor made an annular bead having a large bead width and a bead height where the restoring force is large, and a bead uncompressed Combining the large bead width and the small annular bead with a small bead height into a single bead shape, the reduction in clamping pressure caused by the head lift is the resilience of the annular bead with the large bead width and bead height Based on the consideration that the sealability against high-pressure combustion gas can be compensated by the tightening pressure increasing effect of the annular bead having a small bead width and bead height, and the first bead having a large bead width and bead height.
  • a second bead portion with a smaller bead width and bead height than the first bead portion is The rising direction of the bead portion of it was completed the present invention conceived the bead structure which projects in the opposite direction.
  • annular bead is formed of two kinds of bead portions different in restoring force and in a non-compression amount, and the structure of the annular bead makes the metal gasket be on the deck surface of each cylinder block and cylinder head.
  • the first bead portion with a large bead width and bead height compensates for the decrease in clamping pressure caused by the head lift phenomenon with a large restoring force when inserted between and tightened with a clamping bolt, and the bead width and bead height
  • the small second bead portion produces a large amount of bead uncompressed amount corresponding to the step effect in the conventional stepped metal gasket, and the axial force of the tightening bolt presses the annular bead of the gasket substrate by the generated bead uncompressed amount Act intensively as a result of which the annular bead provides high sealing to the combustion gases in the cylinder bores.
  • the sub-plate having a difference in plate thickness (step) is not necessary, all the beads including the annular bead can be formed only by pressing, which is an expensive laser welding machine.
  • the ratio (Fh2 / Fh1) of the height of the first bead portion to the second bead portion of the annular bead is in the range of 0.037 to 0.37, the head lift phenomenon is caused.
  • the occurrence of bead cracks can be reliably prevented, and stable seal performance can be maintained over the long term.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing another modification of the metal gasket according to the present invention in the same cross section as FIG. 2 (a).
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line Y-Y in FIG. It is sectional drawing which showed the modification of the metal gasket of lamination
  • FIG. 8 is a cross-sectional view similar to FIG. 7 showing a step-type metal gasket formed by inserting a sub-plate having a step between two gasket substrates. It is the graph which displayed the relationship between bolt tightening axial force and tightening pressure in the metal gasket of a reference example.
  • (A)-(c) is a sectional view explaining the formation method of the level difference structure of a sub board, respectively.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between test piece pressing load and bead restorative force in test pieces TP1 to TP3.
  • the metal gasket for high pressure combustion gas seal (hereinafter referred to simply as "metal gasket”) 1 of the first embodiment shown in Figs. 1 and 2 has an outer surface (surface facing the cylinder block and the cylinder head).
  • the two gasket substrates 2 are made of steel plates (for example, SUS301-H-CSP 0.2t) on one side or both sides of which a rubber layer of NBR with a thickness of 0.025 mm is formed (eg, SUS301-H-CSP 0.2t).
  • the two gasket substrates 2 are overlapped with each other in such a manner that the first bead portions of respective annular beads described later face each other, and are joined to each other through the caulking portion 4.
  • Each of the two gasket substrates 2 is, as shown in FIG. 1, at least one (here three) cylinder holes 6 respectively formed corresponding to the cylinder bores of the cylinder block of the internal combustion engine, and the internal combustion engine And a plurality of cooling water holes 8 formed around the cylinder hole 6 corresponding to the cooling water jackets of the cylinder block and the cooling water holes of the cylinder head, and clamping bolts (not shown) for fastening the cylinder head to the cylinder block ),
  • a lubricating oil hole 12 is opened, an annular bead 14 disposed along the circumference of each cylinder hole 6, and a so-called half bead surrounding the lubricating oil hole 12 Lubricating oil hole bead 16 and the annular bead 14 and the cooling water hole 8 entirely without surrounding the lubricating oil bead 16.
  • an outer peripheral bead 18 formed on the surrounding position.
  • the outer peripheral bead 18 is constituted by a so-called half bead consisting of one inclined portion.
  • annular bead 14 is made up of a pair of inclined walls 20a and 20b whose tips rise from each other in the radial direction of cylinder hole 6 of gasket substrate 2 in the direction approaching each other.
  • a second bead portion 21 in the shape of a circle.
  • the height of the first bead portion 20 is Fh1
  • the height of the second bead portion 21 is Fh2
  • the half value of the width of the annular bead 14 (distance measured along the radial direction) is W1.
  • the width (the distance measured along the radial direction) of the second bead portion 21 is W2
  • the shape is such that Fh1> Fh2 and W1> W2 are satisfied.
  • the gasket substrate 2 is formed of a stainless steel plate (spring material) having a thickness of 0.25 to 0.20 mm, and the width W1 of the annular bead is 1.75 to 1.10 mm.
  • the first bead portion 20 of the annular bead has a bead height Fh1 of 0.35 to 0.10 mm
  • the second bead portion 21 has a bead height Fh2 of 0.10 to 0.01 mm
  • a bead width W2 of 1.3 to 0.6 mm
  • the height ratio (Fh2 / Fh1) of the first bead portion 20 to the second bead portion 21 of the annular bead 14 is in the range of 0.037 to 0.37
  • the half width W1 of the width of the annular bead and the width W2 of the second bead portion It is preferable to set the ratio (W2 / W1) of the above to the range of 0.73 to 0.55 in order to achieve a desired clamping pressure (seal performance) while preventing bead cracks.
  • the bead crack is a phenomenon in which a stress concentrated portion of the annular bead is broken due to fatigue due to repeated deformation of the annular bead generated due to the head
  • the annular bead 14 is composed of two kinds of bead portions 20 and 21 different in restoring force and the amount of non-compression, and the structure of the annular bead 14 makes the metal gasket 1
  • the clamping pressure caused by the head lift phenomenon with a large restoring force when the first bead portion 20 with a large bead width and bead height is inserted between the cylinder block and each deck surface of the cylinder head and tightened with a clamping bolt.
  • the metal gasket 1 of the first embodiment since a sub-plate having a difference in plate thickness (step) is unnecessary, only forming of all the beads 14, 16, 18 including the annular bead 14 can be performed by pressing It can be manufactured at low cost because it can eliminate the use of expensive laser welders and precision dies for butt welding, and can also eliminate problems such as quality control and environmental measures in chemical etching. In addition, the production efficiency can be improved.
  • the head has a ratio of the height (Fh2 / Fh1) of the first bead portion 20 to the second bead portion 21 of the annular bead 14 within the range of 0.037 to 0.37. It is possible to reliably prevent the occurrence of bead cracks caused by the lift phenomenon, and to maintain a stable sealing performance in the long run.
  • the following Table 1 and FIG. 3 have various configurations in which the bead height of the first bead portion 20 and the second bead portion 21 in the annular bead 14 is changed as an example, having the configuration of the metal gasket 1 of the first embodiment.
  • the metal gaskets of the first embodiment (the metal gaskets of Examples 1 to 9) are shown by comparing the tightening pressure and the presence or absence of occurrence of bead cracks. Measure and check for the occurrence of bead cracks by using a vibration tester and setting the maximum pressing load of the vibration tester to 5000 kg (equivalent to the tightening pressure of a real engine) and then vibrate it 107 times to make an annular bead. Visually check for bead cracks. In FIG. 3, for comparison, the results of the tightening pressure of the step-type metal gaskets of reference examples 3 to 6 shown in FIG. 10 are also shown.
  • the application of the present invention provides a high clamping pressure (A (kg / mm)) necessary for sealing high pressure combustion gas, and further the heights of the first bead portion and the second bead portion It can be seen that the generation of bead cracks can be prevented by setting the length ratio (Fh2 / Fh1) in the range of 0.037 to 0.37.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the metal gasket of the second embodiment of the present invention at the same position as FIG. 1, and the metal gasket of this second embodiment has the configuration shown in FIG. 1 and FIG.
  • the third embodiment differs from the first embodiment only in that three gasket substrates 2 are provided between adjacent gasket substrates 2 in the directions in which the first bead portions 20 of the respective annular beads 14 project in different directions.
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment. That is, the two outer gasket substrates 2 are disposed in the direction in which the projecting directions of the first bead portions 20 of the annular bead 14 coincide with each other, and the lower (the lower in FIG.
  • gasket substrate 2 The first bead portions 20 of the respective annular beads 14 are disposed in the direction in which the first bead portions 20 of the respective annular beads 14 face each other. According to the second embodiment, when the annular bead 14 is tripled, sealing performance higher than that of the first embodiment can be obtained.
  • this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can change suitably within the statement range of a claim, for example, a gasket board, As shown in FIG. 5, it may be only one, and such a single-plate metal gasket can be suitably used for general purpose engines such as a generator and a cultivator and a motorcycle engine.
  • the present invention makes it possible to provide a metal gasket that is inexpensive and has high sealing performance.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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Abstract

　安価でかつシール性能の高い金属ガスケットを提供する。　金属ガスケット１は、シリンダー孔６の周りに沿って環状ビード１４を有する少なくとも１枚の金属製のガスケット基板２を具える。環状ビード１４は、ガスケット基板２からそれぞれ立ち上がりその先端部分が相互に離間する一対の傾斜壁２０ａ，２０ｂからなる第１ビード部分２０と、傾斜壁２０ａ，２０ｂの先端部分から該傾斜壁の立ち上がり方向とは逆側に突出する断面谷状の第２ビード部分２１とを有し、第１ビード部分２０の高さをＦｈ１とし、第２ビード部分２１の高さをＦｈ２とし、環状ビード１４の幅の半値をＷ１とし、第２ビード部分２１の幅をＷ２としたとき、Ｆｈ１＞Ｆｈ２、かつ、Ｗ１＞Ｗ２を満たす。

Description

金属ガスケット
　本発明は、内燃機関を構成するシリンダーヘッドとシリンダーブロックとの接合面に介装して、燃焼ガス、冷却水、潤滑油等の流体のリークを防止する金属ガスケットに関し、特にシリンダー孔周りにおける高圧燃焼ガスのリークを防止するための技術に関するものである。
　通常、金属ガスケットには、シリンダーブロックにシリンダーヘッドを締結するための締付けボルトの締結力により圧縮されて弾性変形し、それらのデッキ面上にシール線を形成してシール作用を奏するビードが形成されており、この種の金属ガスケットとしては従来、シリンダーボア内の高圧燃焼ガスが、隣り合うシリンダー内や冷却水孔内へリークして、エンジン出力が低下したり、オーバーヒート等の不具合が生じたり、不完全燃焼ガスにより排ガス浄化作用の機能が低下したりするのを防止するため、図６および図７に示すように、鋼板(例えばSUS301-H 0.2t)の表面に、0.025mm程度のラバーを片面ないし両面コーティングしたガスケット基板５０に、断面山形形状のフルビード５２をシリンダー孔５４の周囲に各々配置し、冷却水、潤滑油等の流体のリークを防止するために、オイル孔５６の周囲を各々ハーフビード５８で囲繞し、かつ、冷却水孔６０のシール用のハーフビード６２は、オイル孔用のハーフビード５８を囲繞せずに、シリンダー孔５４の周囲に配置された各々のフルビード５２全体を囲繞してなるものが知られている。図８は上記ガスケット基板５０を３枚重ね合わせてなる３層構造の金属ガスケットである。
　ガスケット基板内に、フルビードおよびハーフビードをシールの目的別に配置する理由は、フルビードとハーフビードとで締付けボルトによる締結力に対する復元力に違いがあるからであり、すなわち、シリンダー内の高圧燃焼ガスは、その燃焼ガス圧が60～100kg/cm２に達することから、比較的復元力の大きいフルビードをシリンダー孔の周囲に配置してそのフルビードの復元力で大きな締付圧を得ることにより高圧燃焼ガスをシールし、一方、冷却水、潤滑油等の流体圧は、その圧力が3～6kg/cm２程度であることから、フルビードより復元力の小さいハーフビードで充分シールすることができるからである。
　しかしながら、近時、エンジンの高出力化に伴い燃焼ガスも高圧化していることから、ガスケットのシール性能も、より高いものが要望されており、図６～８に示したような単なる積層タイプの金属ガスケットでは、高圧化した燃焼ガスシールに対応できないことが多かった。というのは、特に高出力の内燃機関では、シリンダーヘッドとシリンダーブロックとを締付けボルトで締付けていたとしても、その出力発生時に燃焼ガスの圧力によってシリンダーヘッドが上に浮き上がるヘッドリフト現象が大きくなり、このヘッドリフト現象により、シリンダーヘッドとシリンダーブロック間に介挿されたガスケットの締付圧が低下し、シリンダー内の燃焼ガスに対するシール性が低下するからである。
　上述の問題であるエンジン高出力化に伴うガスケットの締付圧不足に対応する金属ガスケットとしては、図９に示すように、前述のガスケット基板の間に、厚板部Ｔ１と薄板部Ｔ２とにより板厚差（段差）が形成された副板６４を、その厚板部Ｔ１にガスケット基板５０のフルビード５２の全体が位置するように介挿し、ガスケット基板５０の各シリンダー孔５４の周囲のフルビード５２の締付圧を上昇させることで、シリンダー内の燃焼ガスに対するシール性能を向上させたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
　なお、参考として、図６～８に示した積層タイプの金属ガスケットと、図９に示した対向する２枚のガスケット基板の間に副板を介挿させてなる金属ガスケット（以下、段差式金属ガスケットともいう。）とを試作し、それぞれの金属ガスケットについてシリンダー孔周りの締付圧を測定したのでその結果を図１０に示す。ここに参考例１は２層構造の金属ガスケット（図６および図７参照）であり、参考例２は３層構造の金属ガスケット（図８参照）であり、参考例３～６は段差式金属ガスケット（図９参照）である。ここに、参考例３における板厚差（厚板部Ｔ１と薄板部Ｔ２の差であり、以下、段差量ともいう。）は0.03mmであり、参考例４における板厚差は0.05mmであり、参考例５における板厚差は0.08mmであり、参考例６における板厚差は0.10mmである。図１０に示す結果から、副板を有していない単なる積層タイプである参考例１、２の金属ガスケットでは、締付けボルトの軸力を高めても高圧燃焼ガスのシールに必要な締付圧Ａ（kg/mm）に到達せず、高圧燃焼ガスに対する十分なシール性能が得られないことが分かる。なお、この試験は、上記ヘッドリフト現象の発生時の締付圧を測定したもので、詳細には、金属ガスケットをエンジンに組み込み、締付けボルトにより規定軸力で締付け、その後、当該エンジンの燃焼時最大ガス圧力(kg/cm２)に相当するＮ２ガスをシリンダー内に充填し、強制的にヘッドリフトを発生させ、そのヘッドリフト発生後のシリンダー孔周りの締付圧を測定してフルビードが保持する締付圧としたものである。
　ところで、前記副板６４の段差構造としては従来、例えば図１１（ａ）に示すように、それぞれ金属板からなる２枚のガスケット基板５０の間に介挿される副板６４の、ガスケット基板５０の各シリンダー孔５４の周囲のフルビード５２と重なるシリンダー孔周辺部（厚板部Ｔ１）とそれより外側に位置する外方部（薄板部Ｔ２）とを互いに異なる板厚の薄金属板６４ａ，６４ｂで構成して所要の板厚差となるようにし、それら薄金属板６４ａ，６４ｂ同士をレーザー溶接で接合した段差構造が知られている（特許文献１参照。）。なお、図中符号Ｙｗはレーザー溶接部を示す。
　また、例えば図１１（ｂ）に示すように、それぞれ金属板からなる２枚のガスケット基板５０の間に介挿される単一板厚の薄金属板からなる副板６４の、ガスケット基板５０の各シリンダー孔５４の周囲のフルビード５２と重なるシリンダー孔周辺部にこれも薄金属板からなるシム板６６を重ねて所要の段差になるようにし、それら副板６４とシム板６６とをレーザー溶接で結合した段差構造も知られている。
　さらに、例えば図１１（ｃ）に示すように、それぞれ金属板からなる２枚のガスケット基板５０の間に介挿される単一板厚の金属板からなる副板６４の上記外方部をエッチング加工により薄肉に形成してシリンダー孔周辺部（厚板部Ｔ１）と外方部（薄板部Ｔ２）との間に所要の段差が形成されるようにした段差構造も知られている。
特開平７－２４３５３１号公報
　しかしながら、図１１（ａ）に示した従来の段差構造では、厚さの異なる２枚の金属板６４ａ，６４ｂを用いてシリンダー孔周辺部（厚板部Ｔ１）と外方部（薄板部Ｔ２）との間に段差を形成するため、微小な単位（0.01mm単位）で段差を設定することが可能であるものの、厚い金属板６４ａと薄い金属板６４ｂの位置を合わせるための高精度の位置合わせ治具と高価なレーザー溶接機が不可欠となり、また厚い金属板６４ａおよび薄い金属板６４ｂをブランキングするために精密な寸法精度を有するブランキング用金型が別途必要となり、ガスケットが高価なものになってしまうという問題があった。
　また、図１１（ｂ）に示した従来の段差構造では、シム６６板の板厚が段差量となり、工業的に流通している薄鋼板の板厚が現状では0.05mm区切りであるため、0.01mm単位での高精度な段差量の設定ができず、また、0.1mm以下の薄板ではレーザー溶接による歪みや変形、浮きの発生で段差機能の確保が困難となり、しかも、図１１（ａ）で示した段差構造と同様、専用の位置合わせ治具と高精度のレーザー溶接機が不可欠となり、ガスケットが高価なものになってしまうという問題があった。
　そして、図１１（ｃ）に示した段差構造では、金属板にエッチングを施しているので、5μm単位での高精度の段差量の設定は可能であるが、エッチングは化学処理であり、エッチング後の廃液処理にかかる環境負荷、コストが高いという問題があった。
　なお、上述した手法の以外にも副板に段差を形成する手法としては、溶射、メッキ、研削、プレス等が挙げられるが、溶射やメッキ、あるいは研削による方法は製造時間、製造工程が煩雑でありコスト上不利なことは否めない。
　それゆえ、本発明は、上記課題を解決して安価でかつシール性能の高い金属ガスケットを提供することを目的とするものである。
　本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の金属ガスケットは、内燃機関のシリンダーブロックのシリンダーボアに対応する位置に形成されたシリンダー孔を開口し、前記シリンダー孔の周りに沿って形成された環状ビードを有する少なくとも１枚の金属製のガスケット基板を具える高圧燃焼ガスシール用の金属ガスケットにおいて、前記環状ビードは、ガスケット基板からそれぞれ立ち上がりその先端部分が相互に離間する一対の傾斜壁からなる第１ビード部分と、前記一対の傾斜壁の先端部分から該傾斜壁の立ち上がり方向とは逆側に突出する断面谷状の第２ビード部分とを有し、前記第１ビード部分の高さをＦｈ１とし、前記第２ビード部分の高さをＦｈ２とし、前記環状ビードの幅の半値をＷ１とし、前記第２ビード部分の幅をＷ２としたとき、Ｆｈ１＞Ｆｈ２、かつ、Ｗ１＞Ｗ２を満たすことを特徴とするものである。
　なお、本発明の金属ガスケットにあっては、前記第１ビード部分と前記第２ビード部分の高さの比率（Ｆｈ２／Ｆｈ１）を0.037～0.37の範囲内とすることが好ましい。
　また、本発明の金属ガスケットにあっては、前記ガスケット基板を、それぞれの前記環状ビードの第１ビード部分同士が互いに対向する向きで２枚具えることが好ましい。
　さらに、本発明の金属ガスケットにあっては、前記ガスケット基板を、隣接するガスケット基板間にてそれぞれの前記環状ビードの第１ビード部分の突出方向が相互に異なる向きで３枚具えることが好ましい。
　以下、上記構成を採用するに至った経緯を作用とともに説明する。発明者は先ず、段差を持つ副板を使用せずに断面山形形状のフルビードのみで目標とする締付圧を実現可能か否か見極めるために、フルビードのビード幅とビード高さを３段階に変化させて復元特性（復元力）を調査した。具体的には、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、ガスケット基板に使用される金属材料と同等のバネ用ステンレス鋼帯（SUS301-H-CSP t0.2）からなり、孔(直径87mm)７０の周りに断面山形形状のフルビードで構成される環状ビード７２が形成されたテストピースＴＰを３種類（ＴＰ１～ＴＰ３）製作し、各テストピースＴＰ１～ＴＰ３を押圧治具Ｊに挟み込んで環状ビード７２の復元特性を調査した。なお、テストピースＴＰ１～ＴＰ３おける環状ビード７２のビード幅Ｈおよびビード高さＷの大きさは、図１３に示すように、テストピースＴＰ１＞テストピースＴＰ２＞テストピースＴＰ３となるように設定し、かつ、各テストピースＴＰ１～ＴＰ３におけるビード幅Ｈとビード高さＷの関係Ｈ／Ｗ比はいずれも0.10となるように設定した。その結果、図１４のグラフに示すように、ビード幅Ｗが広いテストピースＴＰ１は、環状ビード７２が圧縮され易く復元力Ｒ１も大きいが、テストピースＴＰ１に比べてビード幅Ｗが狭いテストピースＴＰ２，ＴＰ３は、復元力Ｒ２，Ｒ３が小さいことがわかった。この復元力が小さいということは、エンジン燃焼時のヘッドリフト現象により、環状ビードの締付け圧荷重低下が大きいことを意味し、したがって、テストピースＴＰ２，ＴＰ３の環状ビード７２は、高圧燃焼ガスのシールには不向きであるとの見解になる。
　しかしながら発明者は、上記復元力測定試験において、テストピースＴＰ１～ＴＰ３を押圧治具Ｊに挟む際に、テストピースＴＰ１～ＴＰ３の内径側に、図１２（ａ），（ｂ）に示すようにヒューズ線Ｆを４箇所配置してから押圧治具Ｊで挟み込み、ビード圧縮時の「環状ビードの未圧縮高さ（量）」も併せて測定したため一つの方向性を見出すことができた。すなわち、ヒューズ線Ｆを用いて測定した「未圧縮高さ（量）」とは、「5000kg荷重時のヒューズ線高さ」から「ガスケット総板厚」を引き算して得られ、5000kg荷重時における環状ビード７２の未圧縮状態を表しているものであるから、この環状ビード７２の未圧縮高さ（量）は、上記段差式金属ガスケットの副板における板厚差（段差）の量に相当すると考えることができる。
　各テストピースＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３における環状ビード７２の未圧縮高さＴｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３は図１４に示すとおりであり、環状ビードの未圧縮量の結果から、ビードの圧縮性が良好であるテストピースＴＰ１の環状ビード７２を除き、テストピースＴＰ２，ＴＰ３の環状ビード７２はともに、ガスケット締付時の締付圧の増大に有利に働く効果（段差式金属ガスケットにおける板厚差（段差）の効果に相当する効果であり、以下、単に「締付圧増大効果」ともいう。）を潜在的に有していると推測される。
　一方、ビード幅の最も大きいテストピースＴＰ１の環状ビード７２は、上述のように復元力が大きいためヘッドリフトに対して締付圧の低下が小さく安定したシール効果が期待できる反面、図１４に示す結果からも明らかなように、ビード未圧縮量Ｔｈ１が小さく締付圧増大効果を期待することはできない。
　そこで、発明者は、これらのテストピースＴＰ１～ＴＰ３を用いた環状ビードの復元力と未圧縮量の測定結果から、復元力が大きくなるビード幅およびビード高さの大きい環状ビードと、ビード未圧縮量が大きくなるビード幅およびビード高さの小さな環状ビードとを組み合わせて１つのビード形状とすれば、ヘッドリフトによって引き起こされる締付圧の低下をビード幅およびビード高さの大きい環状ビードの復元力によって補うと同時に、高圧燃焼ガスに対するシール性をビード幅およびビード高さの小さい環状ビードの締付圧増大効果によって補うことができるとの考察に基づき、ビード幅およびビード高さの大きい第１のビード部分の頂点部に、第１のビード部分に対してビード幅およびビード高さの小さい第２のビード部分を第１のビード部分の立ち上がり方向とは逆方向に突出させたビード構造を想到し本発明に至ったのである。
　本発明の金属ガスケットにあっては、復元力および未圧縮量の異なる２種のビード部分で環状ビードを構成し、この環状ビードの構造により、金属ガスケットがシリンダーブロックとシリンダーヘットの各デッキ面の間に介挿されて締付けボルトで締め付けられると、ビード幅およびビード高さの大きい第１ビード部分が大きな復元力をもってヘッドリフト現象によって引き起こされる締付圧の低下を補い、ビード幅およびビード高さの小さい第２ビード部分が従来の段差式金属ガスケットにおける段差効果に相当する大きなビード未圧縮量を生じ、この生じたビード未圧縮量分、締付けボルトの軸力がガスケット基板の環状ビードに押圧荷重として集中的に作用し、環状ビードにシリンダーボア内の燃焼ガスに対する高いシール性を生じさせる。
　しかも本発明の金属ガスケットにあっては、板厚差（段差）を有する副板が不要なため、環状ビードを含む全てのビードの成形をプレス加工のみで行うことができ、高価なレーザー溶接機や突き合せ溶接用の精密な金型の使用を不要とし、また化学処理によるエッチングにおける煩雑な品質管理や環境対策等の問題も払拭できるため安価に製作でき、しかも生産効率の向上も図ることができる。
　なお、本発明の金属ガスケットにおいて、環状ビードの第１ビード部分と第２ビード部分の高さの比率（Ｆｈ２／Ｆｈ１）を0.037～0.37の範囲内とした場合には、ヘッドリフト現象に起因したビードクラックの発生を確実に防止することができ、長期的に安定したシール性能を維持することができる。
本発明にしたがう第１の実施形態の金属ガスケットの平面図である。 （ａ）は図１中のＸ－Ｘ線に沿う断面図であり、（ｂ）は図２（ａ）の部分拡大図である。 本発明を適用した金属ガスケットにおいてボルト締付軸力と締付圧との関係を、参考例とともに表示したグラフである。 本発明にしたがう第２の実施形態の金属ガスケットを、図２（ａ）と同様の断面で示した断面図である。 本発明にしたがう金属ガスケットの他の変形例を、図２（ａ）と同様の断面で示した断面図である。 ガスケット基板を積層してなる積層タイプの金属ガスケットの平面図である。 図６中のＹ－Ｙ線に沿う断面図である。 積層タイプの金属ガスケットの変形例を、図７と同様の断面で示した断面図である。 ２枚のガスケット基板の間に段差を有する副板を介挿してなる段差式の金属ガスケットを、図７と同様の断面で示した断面図である。 参考例の金属ガスケットにおいてボルト締付軸力と締付圧との関係を表示したグラフである。 （ａ）～（ｃ）はそれぞれ、副板の段差構造の成形手法を説明した断面図である。 （ａ）は本発明の研究過程で使用したテストピースの平面図であり、（ｂ）は図１２（ａ）のテストピースの環状ビードの半径方向に沿った断面図である。 （ａ）はテストピースＴＰ１の環状ビードを示す断面図であり、（ｂ）はテストピースＴＰ２の環状ビードを示す断面図であり、（ｃ）はテストピースＴＰ３の環状ビードを示す断面図である。 テストピースＴＰ１～ＴＰ３においてテストピース押圧荷重をビード復元力との関係を表示したグラフである。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
　図１および図２に示す第１の実施形態の高圧燃焼ガスシール用の金属ガスケット（以下、単に「金属ガスケット」という。）１は、それぞれ外側面（シリンダーブロックおよびシリンダーヘッドに対向する面）の片面または両面に厚さ0.025mmのＮＢＲからなるラバー層が形成された鋼板（例えばSUS301-H-CSP 0.2t）からなり互いに重ね合わされる２枚のガスケット基板２を具えている。２枚のガスケット基板２は、それぞれの後述する環状ビードの第１ビード部分が互いに対向する向きで重ね合わされるとともにかしめ部４を介して互いに接合されている。
　２枚のガスケット基板２はそれぞれ、図１に示すように、内燃機関のシリンダーブロックのシリンダーボアにそれぞれ対応して形成された少なくとも１つ（ここでは３つ）のシリンダー孔６と、上記内燃機関のシリンダーブロックの冷却水ジャケットおよびシリンダーヘッドの冷却水孔に対応してシリンダー孔６の周りに形成された複数の冷却水孔８と、シリンダーブロックにシリンダーヘッドを締結するための締付けボルト（図示省略）を挿通させるボルト孔１０と、潤滑油孔１２とを開口し、さらに、各シリンダー孔６の周りに沿って配置された環状ビード１４と、潤滑油孔１２の周りを囲繞するいわゆるハーフビードで構成される潤滑油孔用ビード１６と、潤滑油用ビード１６を囲繞せずに環状ビード１４および冷却水孔８を全体的に囲繞する位置に形成された外周ビード１８とを有している。
　ここで、外周ビード１８は、図２に示すように、一箇所の傾斜部からなるいわゆるハーフビードで構成されている。一方、環状ビード１４は、ガスケット基板２の、シリンダー孔６の半径方向に離間した位置から互いに近づく方向にそれぞれ立ち上がりその先端部分が相互に離間する一対の傾斜壁２０ａ，２０ｂからなる、ガスケット締付け時に圧縮される第１ビード部分２０と、前記傾斜壁２０ａ，２０ｂの先端部分から傾斜壁２０ａ，２０ｂの立ち上がり方向とは逆側に突出する、ガスケット締付け時に第１ビード部分２０とともに圧縮される断面谷状の第２ビード部分２１とを有して構成されている。環状ビード１４はまた、第１ビード部分２０の高さをＦｈ１とし、第２ビード部分２１の高さをＦｈ２とし、環状ビード１４の幅（半径方向に沿って計測した距離）の半値をＷ１とし、第２ビード部分２１の幅（半径方向に沿って計測した距離）をＷ２としたとき、Ｆｈ１＞Ｆｈ２、かつ、Ｗ１＞Ｗ２を満たす形状に形成されている。
　なお、この第１実施形態の金属ガスケット１においては例えば、ガスケット基板２は、板厚0.25～0.20mmのステンレス鋼板（バネ材）にて形成し、環状ビードの幅Ｗ１は1.75～1.10mmとし、環状ビードの第１ビード部分２０は、ビード高さＦｈ１を0.35～0.10mmとし、第２ビード部分２１は、ビード高さＦｈ２を0.10～0・01mm、ビード幅Ｗ２を1.3～0.6mmとし、また、環状ビード１４の第１ビード部分２０と第２ビード部分２１の高さの比率（Ｆｈ２／Ｆｈ１）を0.037～0.37の範囲内とし、環状ビードの幅の半値Ｗ１と第２ビード部分の幅Ｗ２との比率（Ｗ２／Ｗ１）を0.73～0.55の範囲内とすることが、ビードクラックを防止しつつも所望の締付圧（シール性能）を実現する上で好ましい。ビードクラックとは、ヘッドリフト現象に起因して発生する環状ビードの繰り返し変形により、環状ビードの応力集中箇所が疲労により破壊する現象である。
　かかる第１実施形態の金属ガスケット１にあっては、復元力および未圧縮量の異なる２種のビード部分２０，２１で環状ビード１４を構成し、この環状ビード１４の構造により、金属ガスケット１がシリンダーブロックとシリンダーヘットの各デッキ面の間に介挿されて締付けボルトで締め付けられると、ビード幅およびビード高さの大きい第１ビード部分２０が大きな復元力をもってヘッドリフト現象によって引き起こされる締付圧の低下を補い、ビード幅およびビード高さの小さい第２ビード部分２１が従来の段差式金属ガスケットにおける段差効果に相当する大きなビード未圧縮量を生じ、この生じたビード未圧縮量分、締付けボルトの軸力がガスケット基板２の環状ビード１４に押圧荷重として集中的に作用し、環状ビード１４にシリンダーボア内の燃焼ガスに対する高いシール性を生じさせる。また、締付けボルトの軸力が押圧荷重として外周ビード１８にも作用し、外周ビード１８に冷却水ジャケット内の冷却水に対するシール性を生じさせる。
　しかも、この第１実施形態の金属ガスケット１にあっては、板厚差（段差）を有する副板が不要なため、環状ビード１４を含む全てのビード１４，１６，１８の成形をプレス加工のみで行うことができ、高価なレーザー溶接機や突き合せ溶接用の精密な金型の使用を不要とし、また化学処理によるエッチングにおける煩雑な品質管理や環境対策等の問題も払拭できるため安価に製作でき、しかも生産効率の向上も図ることができる。
　なお、第１実施形態の金属ガスケット１では、環状ビード１４の第１ビード部分２０と第２ビード部分２１の高さの比率（Ｆｈ２／Ｆｈ１）を0.037～0.37の範囲内とすることで、ヘッドリフト現象に起因したビードクラックの発生を確実に防止することができ、長期的に安定したシール性能を維持することができる。
　以下の表１および図３は、例として、上記第１実施形態の金属ガスケット１の構成を有し環状ビード１４における第１ビード部分２０および第２ビード部分２１のビード高さを変化させた種々の金属ガスケット（実施例１～９の金属ガスケット）について、締付圧およびビードクラックの発生の有無を対比して示すものであり、ここにおける締付圧は、各種金属ガスケットを実機エンジンに組み付けて測定し、ビードクラックの発生有無の調査は、振動試験機を用い、振動試験機の最大押圧荷重を5000kg（実機エンジンの締付圧相当）に設定した後、１０７回振動させ、環状ビードへのビードクラックの有無を目視により行う。なお、図３においては比較のため、図１０で示した参考例３～６の段差式金属ガスケットの締付圧の結果も併せて表示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　この表１および図３からも、本発明の適用により高圧燃焼ガスのシールに必要な高い締付圧（Ａ（kg/mm））が得られ、しかも第１ビード部分と第２ビード部分の高さの比率（Ｆｈ２／Ｆｈ１）を0.037～0.37の範囲内とすることでビードクラックの発生を防止することができることが分かる。
　図４は、本発明の第２の実施形態の金属ガスケットの、図１と同様の位置での断面図であり、この第２実施形態の金属ガスケットは、図１および図２で示した構成になるガスケット基板２を、隣接するガスケット基板２間にてそれぞれの環状ビード１４の第１ビード部分２０の突出方向が相互に異なる向きで３枚具える点のみが先の第１実施形態と異なっており、それ以外は第１実施形態と同一の構成とされている。すなわち、外側の２枚のガスケット基板２は、環状ビード１４の第１ビード部分２０の突出方向が相互に一致する向きに配置されるとともに、下側（図４において下側）のガスケット基板２と中間に位置するガスケット基板２とは、それぞれの環状ビード１４の第１ビード部分２０が互いに対向する向きで配置されている。この第２実施形態によれば、環状ビード１４が三重となるとで、先の第１実施形態よりも高いシール性能を得ることができる。
　以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更することができるものであり、例えば、ガスケット基板は、図５に示すように１枚のみであってもよく、このような単板構造の金属ガスケットは、発電機や耕運機のような汎用エンジンおよびモーターサイクルエンジンに好適に使用することができる。
　かくして本発明により、安価でかつシール性能の高い金属ガスケットを提供することが可能となった。
　１　金属ガスケット
　２　ガスケット基板
　６　シリンダー孔
　８　冷却水孔
　１４　環状ビード
　１６　潤滑油孔用ビード
　１８　外周ビード
　１８ａ　傾斜部
　２０　第１ビード部分
　２０ａ，２０ｂ　傾斜壁
　２１　第２ビード部分
　Ｆｈ１　第１ビード部分の高さ
　Ｆｈ２　第２ビード部分の高さ
　Ｗ１　環状ビードの幅の半値
　Ｗ２　第２ビード部分の幅

Claims (4)

  1. 　内燃機関のシリンダーブロックのシリンダーボアに対応する位置に形成されたシリンダー孔を開口し、前記シリンダー孔の周りに沿って形成された環状ビードを有する少なくとも１枚の金属製のガスケット基板を具える高圧燃焼ガスシール用の金属ガスケットにおいて、
    　前記環状ビードは、ガスケット基板からそれぞれ立ち上がりその先端部分が相互に離間する一対の傾斜壁からなる第１ビード部分と、前記一対の傾斜壁の先端部分から該傾斜壁の立ち上がり方向とは逆側に突出する断面谷状の第２ビード部分とを有し、
    　前記第１ビード部分の高さをＦｈ１とし、前記第２ビード部分の高さをＦｈ２とし、前記環状ビードの幅の半値をＷ１とし、前記第２ビード部分の幅をＷ２としたとき、Ｆｈ１＞Ｆｈ２、かつ、Ｗ１＞Ｗ２を満たすことを特徴とする金属ガスケット。
  2. 　前記第１ビード部分と前記第２ビード部分の高さの比率（Ｆｈ２／Ｆｈ１）を0.037～0.37の範囲内とした、請求項１に記載の金属ガスケット。
  3. 　前記ガスケット基板を、それぞれの前記環状ビードの第１ビード部分同士が互いに対向する向きで２枚具える、請求項１または２に記載の金属ガスケット。
  4. 　前記ガスケット基板を、隣接するガスケット基板間にてそれぞれの前記環状ビードの第１ビード部分の突出方向が相互に異なる向きで３枚具える、請求項１または２に記載の金属ガスケット。
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WO (1) WO2012160751A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015038486A1 (en) * 2013-09-12 2015-03-19 Federal-Mogul Corporation Metal gasket assembly

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014100948A1 (de) * 2014-01-28 2015-07-30 Elringklinger Ag Zylinderkopfdichtung sowie ein eine solche umfassendes Abdichtsystem
JP6028150B2 (ja) * 2014-03-07 2016-11-16 日本リークレス工業株式会社 金属ガスケット
CN105971764A (zh) * 2016-07-26 2016-09-28 力帆实业(集团)股份有限公司 摩托车水冷发动机气缸头密封垫结构
CN106438101A (zh) * 2016-08-30 2017-02-22 烟台石川密封科技股份有限公司 一种可变缸口段差气缸盖垫片
JP6453369B2 (ja) * 2017-02-22 2019-01-16 日本リークレス工業株式会社 金属ガスケット
EP4160055A4 (en) * 2020-05-28 2024-06-26 NOK Corporation SEAL

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01285644A (ja) * 1988-05-07 1989-11-16 Nippon Gasket Kk シリンダーヘッドの金属ガスケット
JPH0221370U (ja) * 1988-07-28 1990-02-13
JPH0222656U (ja) * 1988-07-28 1990-02-15
JPH07243531A (ja) * 1994-03-09 1995-09-19 Honda Motor Co Ltd 金属ガスケット
JP2006090549A (ja) * 2004-09-21 2006-04-06 Carl Freudenberg Kg 圧縮制限部材が組み込まれている少なくとも１つのリブを含むガスケット
WO2010073796A1 (ja) * 2008-12-26 2010-07-01 日本ガスケット株式会社 シリンダヘッドガスケットにおけるオイル落し穴のシール構造

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1583322A (en) 1978-02-02 1981-01-28 Nicholson T P Corrugated gaskets
GB2064677B (en) 1979-12-03 1983-05-11 Nicholson T P Gaskets
JPH01285645A (ja) * 1988-05-07 1989-11-16 Nippon Gasket Kk シリンダーヘッドの金属ガスケット
JPH0221370A (ja) 1988-07-08 1990-01-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 色情報入力装置
JPH0222656A (ja) 1988-07-11 1990-01-25 Konica Corp 感光性組成物
JP4859356B2 (ja) * 2004-08-24 2012-01-25 日本リークレス工業株式会社 メタルガスケットの製造方法
EP1811162B1 (en) * 2004-10-29 2014-06-04 NIPPON LEAKLESS INDUSTRY Co., Ltd. Metal gasket for cylinder head
US9970548B2 (en) * 2013-03-14 2018-05-15 Federal-Mogul Llc Multi-layer gasket

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01285644A (ja) * 1988-05-07 1989-11-16 Nippon Gasket Kk シリンダーヘッドの金属ガスケット
JPH0221370U (ja) * 1988-07-28 1990-02-13
JPH0222656U (ja) * 1988-07-28 1990-02-15
JPH07243531A (ja) * 1994-03-09 1995-09-19 Honda Motor Co Ltd 金属ガスケット
JP2006090549A (ja) * 2004-09-21 2006-04-06 Carl Freudenberg Kg 圧縮制限部材が組み込まれている少なくとも１つのリブを含むガスケット
WO2010073796A1 (ja) * 2008-12-26 2010-07-01 日本ガスケット株式会社 シリンダヘッドガスケットにおけるオイル落し穴のシール構造

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015038486A1 (en) * 2013-09-12 2015-03-19 Federal-Mogul Corporation Metal gasket assembly

Also Published As

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US20140097576A1 (en) 2014-04-10
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