JP4028190B2 - 金属ガスケット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、二つの接合面にそれぞれ設けられた流体用開口を互いに連通させる流体用孔と、その流体用孔を囲繞するビードとを具え、前記二つの接合面間に挟持されて前記ビードでそれら二つの接合面と当該ガスケットとの間をシールする金属ガスケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上述の如き金属ガスケットとしては、例えば図７に示す、エンジンのシリンダヘッドと、吸気マニホールドに取り付けられるとともにＥＧＲシステム用のガス通路凹部を形成されたＥＧＲプレートとの各々の接合面である二つの接合面１，２間に挟持される金属ガスケット３があり、かかる金属ガスケット３は通常、シリンダヘッドの接合面１と吸気マニホールドに取り付けられたＥＧＲプレートの接合面２とにそれぞれ設けられた流体用開口としての吸気口１ａと吸気管口２ａとを互いに連通させる吸気用孔３ａと、その吸気用孔３ａを囲繞するビードとしての（図ではＶ字状に見える）山形断面形状のフルビード３ｂとを具え、そのフルビード３ｂの全周を、図示しない取付けボルトにより図中矢印Ａで示す如く互いの接近方向に付勢される上記二つの接合面１，２によって挟持されてそれらの接合面１，２に強く押し付けられ、これにより、フルビード３ｂの全周に亘って高い面圧が生じて高いシール性を発揮する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、エンジンの排出ガスのより一層のクリーン化や燃費のより一層の向上等の要請から、図８に示すように、金属ガスケット３を挟持する二つの接合面１，２のうちの一方である、吸気マニホールドに取り付けられたＥＧＲプレートの接合面２の、ビード３ｂの一部分に対向する位置に、上記のガス通路凹部２ｂが形成されたり、図示しないが軽量化用の肉抜き孔や肉抜き凹部が形成されたりする場合があり、かかるガス通路凹部２ｂや肉抜き孔等の押圧面不在部分が形成されている場合に、従来一般に使用されている単板型の金属ガスケット３では、ビード３ｂの、上記ガス通路凹部２ｂや肉抜き孔等の押圧面不在部分に対向する部分が、本来は図中破線で示す如く他方の接合面に押し付けられるべき処、そこを押圧する面がなく図中実線で示す如く押圧面不在部分に逃げ得るため、他方の接合面であるシリンダヘッドの接合面１に充分に強く押し付けられず、それゆえビード３ｂのその部分のシール性が低下してしまうという問題があった。そしてそのシール性の低下は、流体用開口が吸気口１ａと吸気管口２ａとであるためその開口内が負圧となる上記シリンダヘッドの接合面１とＥＧＲプレートの接合面２との間に金属ガスケット３が挟持される場合に特に顕著であるため特に問題であった。
【０００４】
そこで、ビードの全周に亘ってシール性を確保すべく、金属ガスケットを積層型にして、上記他方の接合面に隣接するガスケット構成板のビードの、上記一方の接合面のガス通路凹部や肉抜き孔等の押圧面不在部分に対向する部分を、他のガスケット構成板でその他方の接合面に押し付けることも検討されたが、このようにすると、金属ガスケット全体としての重量が増すとともに製造コストも増してしまい、軽量化および低コスト化の要請に充分応えられない場合があるという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
この発明は、上記課題を有利に解決した金属ガスケットを提供することを目的とするものであり、この発明の金属ガスケットは、第１の接合面と第２の接合面との二つの接合面にそれぞれ対向する第１の表面および第２の表面と、前記二つの接合面にそれぞれ設けられた流体用開口を互いに連通させる流体用孔と、その流体用孔を囲繞して前記第１の接合面と当接するために前記第１の表面から突出する環状のビードとを具え、前記二つの接合面間に挟持されて前記ビードでそれら二つの接合面と当該ガスケットとの間をシールする単板型金属ガスケットにおいて、前記ビードの一部分が、前記第２の接合面の開口部に対向するとともに前記第１の接合面のみに当接し、前記ビードの、前記第２の接合面の開口部に対向するとともに前記第１の接合面のみに当接する部分の近傍に、前記第２の表面から突出して先端が前記第２の接合面に当接する凸部が設けられ、その凸部が前記ビードの前記部分を前記第１の接合面に向けて附勢することを特徴としている。
【０００６】
かかる金属ガスケットにあっては、当該ガスケットを挟持する第１の接合面と第２の接合面との二つの接合面のうちの第１の接合面と当接するために当該ガスケットの第１の表面から突出する環状のビードの、第２の接合面にはガス通路凹部や肉抜き孔等の押圧面不在部分が存在するため第１の接合面のみに当接する部分の近傍に、当該ガスケットの第２の表面から突出して前記第２の接合面に先端が当接する凸部を設け、その凸部で前記ビードの前記部分を第１の接合面に向けて附勢するようにしたから、第２の接合面への凸部先端の当接によって該金属ガスケットのその凸部の周辺の部分が第１の接合面へ向けて押圧されて、金属ガスケットのその凸部の近傍の、第１の接合面のみに当接するビード部分がその第１の接合面に強く押し付けられ、これによって環状のビードの、その第１の接合面のみに当接する部分にも高い面圧が生ずる。
【０００７】
従って、この発明の金属ガスケットによれば、エンジンの排出ガスのより一層のクリーン化や燃費のより一層の向上等の要請から、金属ガスケットを挟持する二つの接合面のうちの一方の、ビードに部分的に対向する位置に、ＥＧＲシステム用のガス通路凹部や軽量化用の肉抜き孔等の押圧面不在部分が形成されている場合に、あえて積層型とせずに単板型を採用しても、ビードの、そのガス通路凹部や肉抜き孔等の押圧面不在部分に対向する部分について、上記の高い面圧によって高いシール性を発揮することができる。
【０００９】
なお、この発明の金属ガスケットにおいては、前記凸部を、前記二つの接合面のうちの前記第２の接合面のみに当接する位置すなわち、前記第１の接合面には当接しない位置に設けることとしても良く、このようにすれば、前記第２の接合面に先端が当接した凸部が前記第１の接合面の方向に、その第１の接合面に拘束されることなく押し遣られて、その凸部の近傍に位置するビード部分を、より強く前記第１の接合面に押し付けるので、より高い面圧が生じて、より高いシール性（耐圧力）を得ることができる。
【００１０】
また、この発明の金属ガスケットにおいては、前記ビードをフルビードとするとともに、前記ビードの、前記二つの接合面のうちの第１の接合面のみに当接する部分を、前記フルビードの先端とすることとしても良く、このようにすれば、金属ガスケットの前記凸部の近傍の、前記第１の接合面のみに当接するビード部分が、フルビードの先端となり、前記第２の接合面への凸部先端の当接によって、そのフルビードの先端が前記第１の接合面に強く押し付けられるので、ビードの、その第１の接合面のみに当接する部分に、より高い面圧が生じて、より高いシール性（耐圧力）を得ることができる。
【００１１】
さらに、この発明の金属ガスケットにおいては、前記凸部の少なくとも先端部を半球状に形成し、前記金属ガスケットの素材金属板の両面の、前記凸部の先端部と、前記二つの接合面の流体通路部分に対向する流体通路画成部分とを少なくとも除いた部分に、合成ゴム等からなるラバー被膜を設けることとしても良く、このようにすれば、少なくとも接合面に当接する凸部先端付近の先端部が半球状をなしているので、接合面の平面度に公差の範囲内で多少のばらつきがあってもビードに均一に圧力が加わるようにすることができ、また、金属ガスケットの素材金属板の両面に設けたラバー被膜が両接合面の工具痕等に対応して弾性変形するので、より高いシール性を得ることができ、しかも凸部の先端部と流体通路画成部分とを少なくとも除いた部分にラバー被膜を設けるので、凸部の先端部については、エンジンの温度変化の繰返しで生ずる接合面のフレッチング（摺動）によるラバー被膜の摩耗を避けることができるとともに圧力の伝達効率を向上させることができ、一方、流体通路画成部分については、流体の通流によるラバー被膜の剥離を避けることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、この発明の金属ガスケットの一実施例としての単板型金属ガスケットを示す平面図、図２は、その実施例の金属ガスケットを挟持する二つの接合面のうちの一方である、自動車用エンジンのシリンダヘッドの吸気マニホールド装着用接合面を示す平面図、そして図３は、上記実施例の金属ガスケットを挟持する二つの接合面のうちの他方である、吸気マニホールドに取り付けられたＥＧＲプレートの、シリンダヘッドへの接合面を示す平面図である。
【００１３】
図２に示す、自動車用エンジンのシリンダヘッドの吸気マニホールド装着用接合面１には、流体用開口として４つの吸気口１ａが設けられるとともに、図では接合面１の上部にて左方から中央部まで溝状に延在する押圧面不在部分としてのＥＧＲシステム用のガス通路凹部１ｂと、図では接合面１の上部および隣り合う吸気口１ａ間にそれぞれ位置するこれも押圧面不在部分としての軽量化用の肉抜き凹部１ｃと、シリンダヘッドへの上記ＥＧＲプレートの取付け用の５つの取付けボルト孔１ｄとが設けられ、各吸気口１ａには、その吸気口１ａに隣接する吸気口１ａへ向けて延在する延長部１ｅが設けられている。
【００１４】
また、図３に示す、吸気マニホールドに取り付けられたＥＧＲプレートの接合面２には、流体用開口として４つの吸気管口２ａが設けられるとともに、図では接合面２の上部にて左右に溝状に延在するとともに両端部が下がって左右２つずつの隣り合う吸気管口２ａ間に位置する押圧面不在部分としてのＥＧＲシステム用のガス通路凹部２ｂと、シリンダヘッドへの当該ＥＧＲプレートの取付け用の５つの取付けボルト挿通孔２ｃとが設けられている。
【００１５】
そして図１に示す、この実施例の金属ガスケット３は、例えばステンレス鋼板を素材金属板とし、図４に上記接合面１，２間に挟持された状態で示すように、シリンダヘッドの接合面１に設けられた上記４つの吸気口１ａとＥＧＲプレートの接合面２に設けられた上記４つの吸気管口２ａとをそれぞれ互いに連通させる４つの吸気用孔３ａと、後述する図５では下向きの面（第１の表面）から突出してそれらの吸気用孔３ａ同士を互いに仕切るようにそれらの吸気用孔３ａをそれぞれ環状に囲繞するビードとしての山形断面形状の連続したフルビード３ｂとを具えるとともに、シリンダヘッドの接合面１に設けられた上記ガス通路凹部１ｂとＥＧＲプレートの接合面２に設けられた上記ガス通路凹部２ｂの中央部とを互いに連通させるガス通路孔３ｃと、ＥＧＲプレートの接合面２に設けられた上記ガス通路凹部２ｂの両端部とシリンダヘッドの接合面１に設けられた上記各吸気口１ａの延長部１ｅとをそれぞれ互いに連通させる４つのガス通路孔３ｄと、上記ＥＧＲプレートの取付け用の５つの取付けボルト孔１ｄおよび５つの取付けボルト挿通孔２ｃに対応して位置する５つの取付けボルト挿通孔３ｅとを具えている。
【００１６】
ここで、上記フルビード３ｂは、各吸気口１ａに対応する吸気用孔３ａとその吸気口１ａの延長部１ｅに対応するガス通路孔３ｄとを一緒にして囲繞して、それら吸気用孔３ａとガス通路孔３ｄとを、左右２つずつの隣り合う吸気口１ａ間にそれぞれ位置する肉抜き凹部１ｃに対してシールするとともに、接合面１のガス通路凹部１ｂを囲むようにして中央部のガス通路孔３ｃを囲繞している。
【００１７】
さらに、この実施例の金属ガスケット３は、図４に上記接合面１，２間に挟持された状態で示すとともに、その図４中のＢ−Ｂ線に沿う図５の断面図に示すように、シリンダヘッドの接合面１の左右２つずつの隣り合う吸気口１ａ間にそれぞれ位置する肉抜き凹部１ｃに凹み側が対向する位置で、図５では上向きの面（第２の表面）から突出する、凸部としての二つの、各々全体的に略半球状をなすバランスビード３ｆを具えており、それらのバランスビード３ｆの先端は、ＥＧＲプレートの接合面２の、図４ではガス通路凹部２ｂの両端部の下方の位置にそれぞれ当接している。
【００１８】
ところで、上記フルビード３ｂの、ＥＧＲプレートの接合面２のガス通路凹部２ｂの両端部をそれぞれ渡る部分は、図５に示すように接合面１のみに当接し、接合面２側についてはガス通路凹部２ｂに対向していて押圧力を接合面２からは受けられない状態となる処、上記各バランスビード３ｆは、図４に示すように、フルビード３ｂの、それらガス通路凹部２ｂの両端部を渡る部分の近傍に位置するとともに、図５に示すように、先端が接合面２に当接し、かつ凹み側が肉抜き凹部１ｃに対向しているためその肉抜き凹部１ｃ内に押し遣られることができる状態となる。
【００１９】
さらに、この実施例の金属ガスケット３は、当該金属ガスケットの素材金属板の両面の、上記略半球状のバランスビード３ｆの全体の部分と、接合面１のガス通路凹部１ｂおよび延長部１ｅと接合面２のガス通路凹部２ｂとに対向する流体通路画成部分と、をそれぞれ除いた部分に合成ゴム等からなる図示しない通常のラバー被膜を設けられている。
【００２０】
上記のように構成されたこの実施例の金属ガスケット３にあっては、シリンダヘッドの接合面１とＥＧＲプレートの接合面２との間に配置された後、それら二つの接合面１，２が、取付けボルト挿通孔２ｃ，３ｅに挿通されて取付けボルト孔１ｄにそれぞれ螺合された５本の取付けボルトの締付け力により図５中矢印Ａで示す如く互いの接近方向に付勢されると、フルビード３ｂの、接合面２のガス通路凹部２ｂの両端部を渡る部分以外の部分については、上記二つの接合面１，２によって挟持されてそれらの接合面１，２に強く押し付けられ、高い面圧が生ずる。
【００２１】
また、この実施例の金属ガスケット３にあっては、フルビード３ｂの、一方の接合面であるシリンダヘッドの接合面１のみに当接する、ＥＧＲプレートの接合面２のガス通路凹部２ｂの両端部をそれぞれ渡る部分の近傍に、図５に示すように、他方の接合面であるＥＧＲプレートの接合面２に先端が当接するバランスビード３ｆが設けられているから、そのＥＧＲプレートの接合面２へのバランスビード３ｆの先端の当接によってそのバランスビード３ｆの周辺の部分が上記シリンダヘッドの接合面１へ向けて押圧されて、金属ガスケット３のそのバランスビード３ｆの近傍の、シリンダヘッドの接合面１のみに当接するフルビード３ｂの部分である、接合面２のガス通路凹部２ｂの両端部を渡る部分がそのシリンダヘッドの接合面１に強く押し付けられ、これによってフルビード３ｂの、シリンダヘッドの接合面１のみに当接する部分にも高い面圧が生ずる。
【００２２】
従って、この実施例の金属ガスケット３によれば、エンジンの排出ガスのより一層のクリーン化や燃費のより一層の向上等の要請から、金属ガスケット３を挟持するシリンダヘッドの接合面１とＥＧＲプレートの接合面２とのうちのＥＧＲプレートの接合面２の、フルビード３ｂに部分的に対向する位置に、ＥＧＲシステム用のガス通路凹部２ｂが形成されていても、単板型を採用しているにもかかわらず、フルビード３ｂの、そのガス通路凹部２ｂに対向する部分を含めた全周について、上記の高い面圧によって高いシール性を発揮することができ、これにより、シリンダヘッドの接合面１に設けられたガス通路凹部１ｂからガス通路孔３ｃを介してＥＧＲプレートの接合面２に設けられたガス通路凹部２ｂを通り、そのガス通路凹部２ｂの両端部からガス通路孔３ｄを介してシリンダヘッドの接合面１に設けられた上記各吸気口１ａの延長部１ｅに至る高気密のＥＧＲガス通路が画成される。
【００２３】
さらに、この実施例の金属ガスケット３によれば、前記凸部としてのバランスビード３ｆを、ＥＧＲプレートの接合面２のみに当接する位置すなわち、シリンダヘッドの接合面１には当接しない肉抜き凹部１ｃの位置に設けているから、ＥＧＲプレートの接合面２に先端が当接したバランスビード３ｆがシリンダヘッドの接合面１の方向に、その接合面１に拘束されることなく押し遣られて、そのバランスビード３ｆの近傍に位置するフルビード３ｂの部分を、より強くシリンダヘッドの接合面１に押し付けるので、より高い面圧が生じて、より高いシール性（耐圧力）を得ることができる。
【００２４】
さらに、この実施例の金属ガスケット３によれば、吸気用孔３ａとガス通路孔３ｄとを囲繞するビードをフルビード３ｂとするとともに、そのフルビード３ｂの、シリンダヘッドの接合面１のみに当接する部分を、そのフルビード３ｂの先端としたから、金属ガスケット３のバランスビード３ｆの近傍の、シリンダヘッドの接合面１のみに当接するビード部分が、フルビード３ｂの先端となり、ＥＧＲプレートの接合面２へのバランスビード３ｆの先端の当接によって、そのフルビード３ｂの先端がシリンダヘッドの接合面１に強く押し付けられるので、フルビード３ｂの、その一方の接合面１のみに当接する部分に、より高い面圧が生じて、より高いシール性（耐圧力）を得ることができる。
【００２５】
さらに、この実施例の金属ガスケット３によれば、バランスビード３ｆを全体的に半球状に形成し、当該金属ガスケット３の素材金属板の両面の、バランスビード３ｆ全体と上記流体通路画成部分とを除いた部分に合成ゴム等からなる通常のラバー被膜を設けたから、接合面に当接するバランスビード３ｆが半球状をなしているので、接合面の平面度に公差の範囲内で多少のばらつきがあっても、フルビード３ｂの、シリンダヘッドの接合面１のみに当接する部分に均一に圧力が加わるようにすることができ、また、金属ガスケットの素材金属板の両面に設けたラバー被膜が両接合面の工具痕等に対応して弾性変形するので、より高いシール性を得ることができ、しかもバランスビード３ｆの全体と流体通路画成部分とを除いた部分にラバー被膜を設けるので、バランスビード３ｆについては、エンジンの温度変化の繰返しで生ずる接合面１，２のフレッチング（摺動）によるラバー被膜の摩耗を避けることができるとともに圧力の伝達効率を向上させることができ、一方、流体通路画成部分については、流体としてのＥＧＲガスの通流によるラバー被膜の剥離を避けることができる。
【００２６】
以下の表１は、バランスビード３ｆがある上記実施例の金属ガスケット３と、その金属ガスケット３からバランスビード３ｆを除いたバランスビードなしの比較例の金属ガスケットとについて、負圧を与えてシール性能を比較した試験結果を示すものであり、図６は、この試験結果を示すグラフである。
【００２７】
【表１】

【００２８】
上記試験の結果、バランスビードなしの比較例は−４５０ｍｍＨｇでリーク量が２９ｃｃ／ｍｉｎとなって所定要求性能を満たせなかったが、バランスビード３ｆがある上記実施例の金属ガスケット３は−６５０ｍｍＨｇでもリーク量が僅か２．２ｃｃ／ｍｉｎとなって充分に所定要求性能を満たした。これにより、上記実施例の金属ガスケット３が極めて高いシール性を持つことが確認された。
【００２９】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、前記ビードは山形のフルビードに限られず片斜面のハーフビードでも良く、また前記凸部は略半球状のものに限られず略円錐状のものや突条状に延在する山形のフルビードや片斜面のハーフビードでも良い。そしてこの発明の金属ガスケットは、エンジンの接合面間に限られず他の接合面間に用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の金属ガスケットの一実施例としての単板型金属ガスケットを示す平面図である。
【図２】 上記実施例の金属ガスケットを挟持する二つの接合面のうちの一方である、自動車用エンジンのシリンダヘッドの吸気マニホールド装着用接合面を示す平面図である。
【図３】 上記実施例の金属ガスケットを挟持する二つの接合面のうちの他方である、吸気マニホールドに設けられたＥＧＲプレートの、シリンダヘッドへの接合面を示す平面図である。
【図４】 上記実施例の金属ガスケットを上記二つの接合面間に挟持された状態で示す説明図である。
【図５】 図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図６】 バランスビードがある上記実施例の金属ガスケットと、バランスビードなしの比較例の金属ガスケットとについて負圧を与えてシール性能を比較した試験結果を示すグラフである。
【図７】 従来の金属ガスケットを押圧面不在部分のない二つの接合面間に挟持された状態で示す説明図である。
【図８】 従来の金属ガスケットを一方に押圧面不在部分がある二つの接合面間に挟持された状態で示す説明図である。
【符号の説明】
１ シリンダヘッドの吸気マニホールド装着用接合面
１ａ 吸気口
１ｂ ガス通路凹部
１ｃ 肉抜き凹部
１ｄ 取付けボルト孔
１ｅ 延長部
２ 吸気マニホールドに設けられたＥＧＲプレートの接合面
２ａ 吸気管口
２ｂ ガス通路凹部
２ｃ 取付けボルト挿通孔
３ 金属ガスケット
３ａ 吸気用孔
３ｂ フルビード
３ｃ ガス通路孔
３ｄ ガス通路孔
３ｅ 取付けボルト挿通孔
３ｆ バランスビード

Claims (4)

1. 第１の接合面（１）と第２の接合面（２）との二つの接合面にそれぞれ対向する第１の表面および第２の表面と、前記二つの接合面にそれぞれ設けられた流体用開口（１ａ，２ａ）を互いに連通させる流体用孔（３ａ）と、その流体用孔を囲繞して前記第１の接合面（１）と当接するために前記第１の表面から突出する環状のビード（３ｂ）とを具え、前記二つの接合面間に挟持されて前記ビードでそれら二つの接合面と当該ガスケットとの間をシールする単板型金属ガスケットにおいて、
   前記ビード（３ｂ）の一部分が、前記第２の接合面（２）の開口部（２ｂ）に対向するとともに前記第１の接合面（１）のみに当接し、
   前記ビード（３ｂ）の、前記第２の接合面（２）の開口部（２ｂ）に対向するとともに前記第１の接合面（１）のみに当接する部分の近傍に、前記第２の表面から突出して先端が前記第２の接合面（２）に当接する凸部（３ｆ）が設けられ、その凸部が前記ビード（３ｂ）の前記部分を前記第１の接合面（１）に向けて附勢することを特徴とする、金属ガスケット。
2. 前記凸部（３ｆ）を、前記二つの接合面のうちの前記第２の接合面（２）のみに当接する位置に設けたことを特徴とする、請求項１記載の金属ガスケット。
3. 前記ビード（３ｂ）をフルビードとするとともに、前記ビードの、前記二つの接合面のうちの前記第１の接合面（１）のみに当接する部分を、前記フルビードの先端としたことを特徴とする、請求項１または２記載の金属ガスケット。
4. 前記凸部（３ｆ）の少なくとも先端部を半球状に形成し、
   前記金属ガスケットの素材金属板の両面の、前記凸部（３ｆ）の先端部と、前記二つの接合面（１，２）の流体通路部分（１ｂ，１ｅ，２ｂ）に対向する流体通路画成部分とを少なくとも除いた部分にラバー被膜を設けたことを特徴とする、請求項１から３までの何れか記載の金属ガスケット。

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