JP3688024B2

JP3688024B2 - 金属ガスケット及びその製造方法

Info

Publication number: JP3688024B2
Application number: JP24553495A
Authority: JP
Inventors: 輝明川中; 英市田原; 勝秀藤沢
Original assignee: Nippon Reinz Co Ltd
Current assignee: Nippon Reinz Co Ltd
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2015-08-29
Also published as: JPH0968281A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンのシリンダヘッド用ガスケット等として用いる金属ガスケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリンダボアや冷却水、オイル通路穴等の流体流通穴の周りに、該穴を囲繞しシールするビードを備えた金属板ガスケットにおいてはシリンダヘッドやシリンダブロック等のシールすべき接合面に接するガスケットの表面に、また、ガスケットが複数の金属板を積層してなるときは積層された金属板の対向面にも、接合面や金属板の表面の粗さ、歪み、傷等を補償するいわゆるミクロシールのために、ゴム、プラスチックよりなるシール性の被覆いわゆるシール材層を被覆している。
【０００３】
このシール材層は均一な厚さに被覆されており、例えばシリンダヘッドに接する側とシリンダブロックに接する側とにおいてその厚さを異ならせるという提案はあるが、ガスケットもしくはその構成金属板の同一の表面内においては均一な厚さに被覆されており、シール材層の厚さの不均一はシール性能を損うものと考えられてきた。
【０００４】
従って、金属ガスケットの製作においても、シール材層を均一な厚さに被覆できるように、金属板にビードや折返し等の傾斜や段差を生じる加工を施す前の平坦な金属板にシール材層を被覆し、シール材層の被覆後にビードや折返し等の傾斜や段差を生じる加工を施していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
均一な厚さのシール材層を有する従来の金属ガスケットにおいては、ガスケットを接合面間に締付けたときに形成される面圧が高いシール線は、専ら、ビード、折返し、グロメット等の金属加工によって金属板表面に形成された凸部やバネ弾性部によって形成され、シール材層は前記のいわゆるミクロシール機能を果たすだけであってシール材層は面圧が高いシール線の形成には全く寄与していない。
【０００６】
本発明はこの点に着目したもので、金属ガスケットをシールすべき接合面間に装着し、締付けたときに、シール材層がいわゆるミクロシールの機能を果たすだけでなく、面圧が高いシール線をも形成し得るようになし、シールすべき開口の周りのシール線をより多重化し、シール性能を向上させることを目的とするものである。また、本発明はかかる金属ガスケットを有利に製造し得る製造方法を提案するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の発明は、弾性を有する金属板に流体流通穴と該流体流通穴を囲繞しシールする突状ビードとを設け、該金属板の両面にゴム、プラスチック等からなるシール材層を被覆した金属ガスケットにおいて、ビード基部の反対側表面及びビード頂部の裏面における上記シール材層の厚さを該金属板の平坦部におけるシール材層の厚さの２倍以上好ましくは３倍以上としたことを特徴とするものである。
【０００８】
上記の請求項１記載の発明の金属ガスケットを有利に製造し得る製造方法を提案する本発明の請求項４記載の発明は、弾性を有する金属板の平板に流体流通穴を囲繞する突状ビードを形成したのち、該金属板表面を水平に保った状態でその上面に粘度が１０，０００乃至３０，０００ＣＰのゴム、プラスチック塗料を塗装してシール材層を形成し、次いで該金属板を裏返し、裏返した上面に上記ゴム、プラスチック塗料を塗装してシール材層を形成することにより、ビード基部の反対側表面及びビード頂部の裏面に該金属板の平坦部におけるシール材層の厚さの２倍以上の厚さのシール材層を形成することを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、シール材層の厚さを厚くする部位をビード基部の反対側表面及びビード頂部の裏面とするのは次の理由による。すなわち、シール材層の厚さが均一な従来のガスケットのビード基部においては、締付けたとき、ビード基部が当接する接合面すなわちビード突出側と反対側の表面に接する接合面だけに面圧が高いシール線が形成され、ビード突出側の表面に接する接合面にはシール線が形成されない。また、ビード頂部においては、締付けたとき、ビード頂部が当接する接合面すなわちビード突出側の表面に接する接合面だけにシール線が形成され、反対側の接合面にはシール線が形成されない。従って、本発明においては従来のビードではシール線が形成されない上記部位にシール材層によるシール線を形成し、シール線の多重化を図るべく、上記部位のシール材層の厚さを厚くする。
【００１０】
そして、上記部位のシール材層の厚さを平坦部におけるシール材層の厚さ、すなわち標準厚さの２倍以上の厚さとするのは、該部位の裏面側におけるシール材層の厚さが標準厚さよりも薄い場合においても、表裏全体のシール材層の厚さがシール線を形成するに充分なシール材層厚さを確保するためであり、好ましくは、上記部位のシール材層の厚さは金属板の平坦部のシール材層厚さの３倍以上とする。また、シール材層の局部的厚さ効果によって接合面に効果的にシール線を形成するためには、シール材層は接合面や金属板の表面の粗さ、歪み、傷等を補償するミクロシールの機能を果たすに充分な柔軟性を有しながら、或る程度の硬さをもつことが望ましく、かかる点から本発明の請求項３記載の発明の通り、シール材層はＪＩＳＫ６３０１に規定の硬度で７５乃至９０の硬さを有するのが好ましい。
【００１１】
本発明の請求項４記載の発明の製造法によれば、弾性を有する金属板にビード及び必要に応じて折返し部、グロメット等を形成したのち、該金属板表面を水平に保った状態でその上面に、またそれを裏返した上面に粘度が１０，０００乃至３０，０００ＣＰのゴム、プラスチック塗料を塗布するので、傾斜の下部になる、ビード基部の反対側表面及びビード頂部の裏面に該塗料が自然流下し、これらの部位のシール材層の厚さが厚くなり、平坦部のシール材層の厚さの２倍以上の厚さとすることができる。
【００１２】
このとき、ゴム、プラスチック塗料の１回の塗装によるシール材層形成の厚さが１０μｍ未満であると、塗料塗布層の厚さが薄いために表面張力の影響で塗料の自然流下量が減少するので、塗料の１回の塗装によるシール材層形成の厚さは１０μｍ以上であることが好ましい。また、塗装した塗料の乾燥が早過ぎても塗料の自然流下量が減少するので、ゴム、プラスチック塗料の溶剤には例えば酢酸イソアミル、イソブチルケトン等の沸点が１３０℃以上の溶剤を用いるのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明の実施の形態を図面に基づき以下に説明する。図１は本発明を適用したシリンダヘッドガスケットの平面図であり、該ガスケットは単板の金属板１からなり、シリンダボア２、冷却水通路穴やオイル通路穴等の液体通路穴３及び締結ボルト（図示せず）を挿通するボルト穴４を備えている。各シリンダボア２の周りには、シリンダボア２を囲繞しシールする山形ビード５を備え、また、液体通路穴３の周りには該穴３を囲繞しシールするステップビード６を備えている。図１ではビード５及び６はともにその頂部を点線で示している。
【００１４】
図２及び図３は図１のＡ−Ａ線による拡大断面図で、シリンダヘッドＨ及びシリンダブロックＢとの間に装着された状態を示している。ただし、図２はボルト（図示せず）が未締結でガスケットを締付けていない状態を示し、図３はボルトを締結しガスケットを締付けた状態を示し、シリンダヘッド及びブロックの接合面に発生する面圧をも表示している。
【００１５】
図２に明瞭に示されているように、本発明による金属ガスケットは金属板１の表裏両面に加硫ゴム等からなるシール材層８を備えているが、その厚さがビード部分においては部位によって異なり、山形ビード５のビード基部５２の反対側表面５４におけるシール材層８４及びビード頂部５１の裏面５３におけるシール材層８３の厚さは他部位のシール材層の厚さよりも厚く、金属板１の平坦部７のシール材層８０の厚さの２倍以上、好ましくは３倍以上の厚さに形成されている。
【００１６】
なお、ビード頂部５１のシール材層及びビード基部５２のシール材層はその厚さが他の部位のシール材層厚さより薄くなっているが、これは図示の金属ガスケットが前記した本発明の請求項４記載の発明の製造方法により製作されたことによるもので、詳細は後述する。他の部位よりも厚さが薄い上記部位のシール材層においても前記のミクロシールの機能を果たすに充分な厚さは保持している。
【００１７】
上記の金属ガスケットを図３に示すようにシリンダヘッドＨ及びシリンダブロックＢとの間で締付け、押圧したとき、シリンダヘッドＨとシリンダブロックＢの接合面には図示の通りの高面圧のシール線が発生する。シール材層の厚さが均一な従来の金属ガスケットをシリンダヘッドＨとシリンダブロックＢとの間で締付け、押圧したときに発生する高面圧のシール線を表示する図４と較べると、従来のガスケットにおいてはシール線が形成されないビード頂部５１の裏面５３及びビード基部５２の反対側表面５４において、本発明によるガスケットでは、上記部位のシール材層の局部的な厚さ増大効果により高面圧のシール線が形成され、シール線がそれだけ多重化され、シール性能が向上することが理解される。
【００１８】
次に、図５は、図１のＣ−Ｃ線による拡大断面図であり、シリンダヘッドＨ及びシリンダブロックＢとの間に装着した状態（ただし、締付けていない状態）を示している。図に明瞭に示されている通り、金属板１の両面に被覆したシール材層８の厚さは液体通路穴３の周りのステップビード６の部分においても、その部位により厚さを異にしている。すなわち、ビード基部６２の反対側表面６４におけるシール材層８６及びビード頂部６１の裏面６３におけるシール材層８７の厚さは他部位のシール材層の厚さよりも厚く、金属板１の平坦部７のシール材層８０の厚さの２倍以上、好ましくは３倍以上の厚さに形成されている。なお、ビード頂部６１のシール材層及びビード基部６２のシール材層の厚さが他部位のシール材層厚さより薄いが、前記のミクロシール機能を果たすに充分な厚さを保持していることは前記の山形ビードの場合と同様である。
【００１９】
上記ガスケットをシリンダヘッドＨとシリンダブロックＢとの接合面の間で締付け、押圧したときにシリンダヘッドＨ及びブロックＢの接合面に発生し、液体通路穴３を囲繞する高面圧のシール線を図６に示している。図７は均一な厚さのシール材層を有する従来の金属ガスケットをシリンダヘッドＨとシリンダブロックＢとで締付け、押圧したときにシリンダヘッドＨ及びブロックＢに発生する高面圧のシール線を示している。図６及び図７を比較することにより、従来のガスケットにおいてはシール線が形成されないビード頂部６１の裏面側及びビード突出側表面のビード基部５２において、本発明によるガスケットでは、該部位のシール材層の局部的な厚さ増大に基づき高面圧のシール線が形成され、シール線がそれだけ多重化し、シール性能を向上していることがわかる。
【００２０】
以上、本発明の請求項１記載の発明を単板構成のシリンダヘッドガスケットについて説明したが、本発明の金属ガスケットは単板構成に限られるものではなく、例えば上記説明した金属板１の片面もしくは両面に副板もしくは表面板を積層してもよく、或は上記説明した金属板１を中間板の両側に積層してもよく、公知の積層金属ガスケットの積層構成技術に従って適宜に積層構成することができる。また、適用対象も、上記説明したシリンダヘッドガスケットに限られるものではない。更に、上記説明においては山形ビードとステップビードについて説明したが、これに限られる訳ではなく、台形ビードを備える金属ガスケットにも同様に適用できる。そしてシール材層８は金属板１の表面全面に被覆することは必ずしも必要ではなく、ビード部分のみに好ましくはビードの幅の約２倍の幅に被覆してもよく、この場合は高価なシール材層の材料を節減できる。
【００２１】
次に、本願発明の請求項４記載の発明の実施形態及び実施例について説明する。本発明による金属ガスケットの製造法においては、シール材層の塗装を行う前にシールすべき流体流通穴を囲繞する山形ビード、ステップビード等の突状ビードを形成する。この突状ビードの形成は、シリンダボア、液体通路穴、ボルト孔及びガスケット外周の打抜き、並びに折返し部、グロメットの形成等の金属加工と同時に或は連続して行うことができ、これによってプレス加工を合理化することができる。また、シール材層の塗装を行う前にシリンダボア等の打抜きを行うので、シール材層を形成する材料の無駄がない。ビードの高さは通常１５０乃至２５０μｍである。
【００２２】
シリンダボア、液体通路穴等の流体流通穴及びこれを囲繞しシールするビードを形成した上記金属板の表面を水平に保った状態で、その上面にシール材層を形成するゴム、プラスチック塗料例えばふっ素ゴムを主体とする塗料を塗装する。塗料の粘度は１０，０００乃至３０，０００ＣＰ好ましくは１５，０００乃至２０，０００ＣＰであり、スクリーンコーティング或はフローコーティングにより好ましく塗装される。シール材層の被覆厚さが金属板の平坦部において通常１５乃至３０μｍとなるように塗装され、前記した通り塗料の１回の塗装によるシール材層形成の厚さは１０μｍ以上であることが好ましい。
【００２３】
塗装する上面がビード突出側表面であるときは、上記したゴム、プラスチック塗料の塗装によりビード部に塗装された塗料がビードの高所側すなわち頂部から低所側すなわちビード基部の反対側表面へ傾斜面を自然流下し、ビード基部の反対側表面を厚く被覆し平坦部における被覆厚さの２倍或は３倍以上の厚さとなる。一方、ビードの頂部及びその周辺の高所側においては塗料が低所側へ流下するが、表面張力により一定限度以上は流下せず、ビード頂部には薄い塗膜が形成される。
【００２４】
上記塗膜が乾燥したのち、金属板を裏返し、裏返した水平な上面に上記と同様にゴム、プラスチック塗料を被覆する。そして上記と同様にして、裏返した上面で低所となるビード頂部の裏面に厚い塗膜が形成され、高所側となるビード基部には薄い塗膜が形成される。塗膜を乾燥したのち、必要に応じ、加熱加硫することにより、ビード部の前記特定部位において局部的に増大した厚さのシール材層を備えた本発明の請求項１記載の発明の金属ガスケットを得ることができる。
【００２５】
【実施例】
ＳＵＳ３０１ＣＳＰ３／４Ｈからなる厚さ０．２ｍｍの金属板１に直径９０ｍｍのシリンダボアを設け、該シリンダボアの周りを囲繞する高さ２００μｍ、幅２ｍｍの山形ビードを設けた。然るのち、ビード突出側面を上面にして水平に保持した上記金属板の表面にふっ素ゴム（デュポン社のバイトンＥ６０Ｃ）を酢酸イソアミルに溶解して粘度を１８，０００ＣＰに調整したふっ素ゴム塗料をスクリーンコーティングにより塗装した。塗装厚さは金属板の平坦部におけるシール材層厚さが２０μｍとなるように調整した。上記塗膜を自然乾燥したのち、上記金属板を裏返してその水平な上面に上記と同様にふっ素ゴム塗料を塗装し、乾燥した。次いで２２０℃で２０分間加硫した。
【００２６】
かくして得た金属ガスケットのビード部における各部位及び金属板平坦部のシール材層の厚さを測定した所次の通りであった。
ビード頂部５〜１０μｍ
ビード頂部の裏面４５〜６０μｍ
ビード基部の反対側表面４５〜６０μｍ
ビード基部５〜１０μｍ
平坦部１５〜２０μｍ
【００２７】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の発明は上記した通りであるから、下記の著大な効果を奏する。
▲１▼シールすべき流体流通穴の周りに、従来に較べてより多重に高面圧のシール線が形成されるので、金属ガスケットのシール性能が向上する。
▲２▼ビード頂部の裏側に厚肉のシール材層が被覆されているので、金属ガスケットを締付け押圧したときのビードの潰れが軽減され、ビードの割れやへたりの発生を防止する。
▲３▼シールすべき流体流通穴の周りの高面圧のシール線の数が増えるので、個々のシール線に対する高面圧の要求を緩和できる。従って、本発明はシリンダヘッドガスケットのようにヘッドのもち上がりが大きいもの（接合面間の間隔変化が大きいもの）に有利に適用できる。
【００２８】
また、本発明の請求項４記載の発明は上記金属ガスケットを有利に製作できるだけでなく、下記の顕著な効果を奏する。
▲１▼シリンダボア等の開口、ガスケットの外周打抜きの後にシール材層を塗装できるからシール材層の材料の無駄がなくなる。
▲２▼シリンダボア等の開口やガスケット外周の打抜きと、ビードや折返し部等の形成加工を同時にもしくは連続して行うことができ、プレス加工が１回で済み、工程を合理化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１記載の発明によるシリンダヘッドガスケットの平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線による断面図。
【図３】図２のガスケットをシリンダヘッドとシリンダブロックとで押圧した状態を示す断面図。
【図４】従来のガスケットをシリンダヘッドとシリンダブロックとで押圧した状態の断面図。
【図５】図１のＣ−Ｃ線による断面図。
【図６】図５のガスケットをシリンダヘッドとシリンダブロックとで押圧した状態の断面図。
【図７】従来のガスケットをシリンダヘッドとシリンダブロックとで押圧した状態の断面図。
【符号の説明】
２シリンダボア
３液体通路穴
５山形ビード
６ステップビード
８シール材層
５１及び６１ビードの頂部
５２及び６２ビードの基部

Claims

弾性を有する金属板に流体流通穴と該流体流通穴を囲繞しシールする突状ビードとを設け、該金属板の両面にゴム、プラスチック等のシール材層を被覆した金属ガスケットにおいて、ビード基部の反対側表面及びビード頂部の裏面における上記シール材層の厚さを、締付け時にビードの頂部及び基部が当接する面と反対側の面においてシール線が形成されるように、その他の部分のシール材層の厚さの２倍以上としたことを特徴とする金属ガスケット。
請求項１記載のガスケットにおいて、ビード基部の反対側表面及びビード頂部の裏面における上記シール材層の厚さを金属板の平坦部におけるシール材の厚さの３倍以上としたことを特徴とする金属ガスケット。
上記シール材層がＪＩＳＫ６３０１に規定の硬度で７５乃至９０の硬さを有することを特徴とするクレーム１又は２記載の金属ガスケット。
弾性を有する金属板の平板に流体流通穴を囲繞する突状ビードを形成したのち、該金属板表面を水平に保った状態でその上面に粘度が１０，０００乃至３０，０００ＣＰのゴム、プラスチック塗料を塗装してシール材層を形成し、次いで該金属板を裏返し、裏返した上面に上記ゴム、プラスチック塗料を塗装してシール材層を形成することにより、ビード基部の反対側表面及びビード頂部の裏面に該金属板の平坦部におけるシール材層の厚さの２倍以上の厚さのシール材層を形成することを特徴とする金属ガスケットの製造方法。
上記ゴム、プラスチック塗料の粘度が１５，０００乃至２０，０００ＣＰであることを特徴とする請求項４記載の金属ガスケットの製造方法。
上記ゴム、プラスチック塗料の１回の塗装によるシール材層形成の厚さが１０μｍ以上であることを特徴とする請求項４又は５に記載の金属ガスケットの製造方法。