JPH04357372A

JPH04357372A - 複合型ガスケット

Info

Publication number: JPH04357372A
Application number: JP12923691A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kuno; 博久野
Original assignee: Asahi Press Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Press Industry Co Ltd
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 1992-12-10
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JP2644396B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複合型ガスケット、特に
、内燃機関の排気ポート若しくはそのシリンダヘッドと
シリンダブロックとの間に介在されるガスケットとして
有用な複合型ガスケットに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、内燃機関の高出力化、小型化、省
エネルギー化および微粒子状排出物質の低減化を図るべ
く、圧縮比を高めると共に、ボアの軸間距離を短くし、
デッドスペースを低減する研究開発が行われているが、
それに伴い信頼性および耐久性の高いガスケットの開発
が要求されている。このため、従来汎用されているスチ
ールベストに代わるガスケットとして、薄肉金属板を積
層した金属ガスケット、銅系若しくは鉄系合金製の補強
リングを併用した金属ガスケットが開発され、一部実用
に供されている他、特開昭６２−１９２５０４号にて焼
結金属製ガスケット素体表面に低融点金属の薄層を形成
させた金属溶浸型焼結金属製ガスケットが提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属ガ
スケットは材料費が安価であってもそれを加工する金型
が高価であるため、結果的にはコストが高くなり、しか
も使用時間の経過と共にバネ性が低下しシール性が低下
するという問題があった。例えば、ステンレス鋼（例え
ば、ＳＵＳ３０４）を用いたヘッドガスケットの場合に
は約３５０℃を越える温度で、また、排気ガスケットの
場合には約５００℃を越える温度で、バネ性が急激に低
下する。また、銅系合金製の補強リングを併用した金属
ガスケットは、通常の金属ガスケットより強度が強化さ
れるが、より高温、高圧に対処させるべく補強リングの
材質を鉄系のものに変えると、補強リングのクッション
性が悪いことと、その断面形状が円形であることとが相
俟って、ガスケットの補強リングが入れてある部分がシ
リンダヘッドおよびシリンダブロックと強い圧力で線接
触することになり、これらを損傷させるという問題があ
った。このシリンダヘッドやシリンダブロックの損傷は
、シリンダヘッド等をアルミニウム合金で形成したエン
ジンにおいて特に著しい。しかも、補強リングを包含さ
せる分だけ幅が必要となるため、補強リングを備えたシ
リンダガスケットではシリンダの軸間距離が長くなると
いう問題もあった。

【０００４】他方、溶浸型焼結金属ガスケットは、クッ
ション性に優れ、相手部材を損傷させることがなく、ま
た、金属ガスケットと同様に熱伝導性も良いためシリン
ダヘッドとシリンダブロックとの間の温度差を少なくす
ることができるという利点があるが、多気筒エンジンの
シリンダヘッドガスケットを製造することが極めて困難
であった。例えば、４気筒エンジン用のヘッドガスケッ
トを製造する場合、２５０×４００ｍｍ以上の大きな表
面積の焼結板が必要となるが、圧粉体成形時に単位面積
あたり１ｔ／ｃｍ２の圧力で成形する場合でも約１００
０ｔの油圧プレスが必要となり、また、それを焼結させ
る炉も非常に大型のものが必要となり、多大な設備投資
が必要となる。しかも、このように大きなものは、焼結
時の収縮や歪みが大きいため、亀裂が入り易く、量産性
に欠けるという問題がある。また、成形から焼結までの
各工程での取り扱い困難であり、ガスケットのコストが
非常に高くなる他、エンジンブロックとヘッドブロック
の締め付け時の変形によりガスケットとの接触面に十分
な力が加わらず、十分なシール性能を得ることが困難で
あることが明らかとなった。

【０００５】従って、本発明の目的は、前記問題を解決
し、焼結金属製ガスケットの持つ利点、特に、クッショ
ン性を損なうことなく、シール性および製造性を向上さ
せ、安価に製造できるようにすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、被接合部材の接合面に対応す
る所定形状に金属製支持体を形成する一方、該支持体に
形成されたボアを包囲する部位のみを鉄または鉄基合金
を主成分とする焼結金属でガスケット本体として形成し
、このガスケット本体を前記被接合部分の接合面の所定
位置に配置できるように金属製支持体に配設するように
したものである。

【０００７】即ち、本発明に係る複合型ヘッドガスケッ
トは、所定形状を有する金属製支持体と、該支持体の少
なくとも片側表面に該支持体に形成されたボアを包囲す
るように固定され、鉄または鉄基合金を主成分とする焼
結金属製ガスケット本体とで構成されている。

【０００８】前記支持体は、通常、０．１〜０．５ｍｍ
の厚さの金属板を所定形状に打ち抜き加工することによ
り形成されるが、その金属材料としては、鉄、銅、チタ
ン若しくはステンレス鋼その他これらの金属を主成分と
する合金を使用するのが好適であるが、必ずしもこれら
に限定されるものではない。

【０００９】ガスケット本体は、例えば、ヘッドガツケ
ットの場合、シリンダブロックとシリンダヘッドへの接
触面のうち少なくとも片方のボアを包囲する部分のみに
介在させれば良いので、通常、ボアに対応する形状（例
えば、シリンダボアおよびボルトボアの場合にはリング
状）に形成されるが、小型のものであれば、２個以上を
連結した形で形成しても良い。この場合、隣あったシリ
ンダボア用ガスケット本体を２個連結するだけでなく、
シリンダボアとその周囲のボルトボアとを連結するよう
にしても良い。このガスケット本体を形成する焼結金属
は、鉄または鉄基合金を主成分とするものであるが、そ
の焼結密度は、材料および成形法（タッピング法、プレ
ス法など）によって異なり、またコイニングによって変
化するため一義的に定めることはできないが、通常、４
０〜９５％が好ましい。例えば、ステンレス鋼の場合、
焼結密度が４０〜７０％の範囲の板状焼結体より加工す
るのが好適である。

【００１０】このガスケット本体は、排気ガスケットな
どのように、グロメットでのシールで十分な場合は、成
形時に天然ゴム、シリコンゴムなどを添加しておき黒鉛
化処理等を施しておけば実用に供し得るが、より高いシ
ール性能が要求される場合、例えば、要求性能が比較的
低温、低圧であるヘッドガスケットの場合、ガスケット
本体にゴム等の表面コーティング若しくは含浸を行えば
良い。また、要求性能が高温、高圧であるヘッドガスケ
ットの場合、低融点金属の溶浸を局部的に若しくは全体
的に行えば良い。この場合の低融点金属としては、シリ
ンダヘッドおよびシリンダブロックの材質にもよるが、
通常、ガスケット本体を形成する焼結金属よりも低融点
の銅、鉛、亜鉛、錫、アルミニウムおよびそれらの合金
が好適である。

【００１１】このガスケット本体を支持体に装着する手
段としては、支持体のボアの縁部に設けた環状の屈曲部
をグロメットのように折り曲げて固定するようにしても
良く、また、ロウ付、グロメット等など任意の手段を採
用できる。ロウ付の場合、ガスケット本体の溶浸剤によ
り溶浸とロウ付を同時に行うことも可能である。また、
グロメットの場合、グロメットの折曲げ部がガスケット
本体に接する部分は、グロメットの板厚分だけガスケッ
ト本体の肉厚を薄く形成するのが好ましい。このグロメ
ットの材質としては公知の任意のものを採用できるが、
高出力化を図る場合には、鉄若しくは鉄系合金（例えば
、ステンレス鋼）を使用するのが好適である。

【００１２】また、シリンダボアやボルトボアなどを包
囲するガスケット本体をグロメット等により支持体に装
着する場合、ガスケット本体の表面にはグロメットの屈
曲部が収まるリング状の凹所が形成されるが、その凹所
を包囲する部位にのみ前記低融点金属を溶浸させるよう
にしても良く、またその溶浸部以外の他の部位に、該溶
浸部に溶浸された金属よりも低融点の第２の金属を溶浸
させるようにしても良い。このようにすると、ガスケッ
ト本体の熱伝導率を向上させると同時に、その熱膨張率
をシリンダヘッドの材料の熱膨張率に近付け、応力歪み
を低減させることが可能となる。この場合、凹所の底部
若しくは該凹所の底部とそれを包囲する部位には銅を溶
浸し、他の部位には鉛、亜鉛、錫、アルミニウムおよび
それらの合金を溶浸するのが好適である。

【００１３】更に、支持体に形成されたボアのうち液体
が流動するボア、例えば、冷却水用ボア及び潤滑油用ボ
アには、ガスケット本体を装着する代わりに、銅若しく
は銅合金製の軟質グロメットやシリコンゴムその他の耐
熱性弾性材料からなる耐熱性シール部材を嵌着するのが
好適である。

【００１４】

【作用】焼結金属からなるガスケット本体と、それを所
定位置に支持する金属製支持体とで構成すると、焼結金
属製ガスケットの持つ優れた特性を損なうことなく、大
きなガスケットの製造が可能となり、この複合型ガスケ
ットをシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在
させると、ガスケット本体のみがそれらと接触し接触面
積が小さくなるため、比較的低い締め付け力でも十分な
シール性が確保され、また、クッション性が確保され、
相手部材の損傷の防止に寄与する。さらに、ガスケット
本体をリング状、メガネ状などの形態とすることにより
、その大きさは外径がシリンダボアよりも若干大きい程
度となるため、大面積の焼結体を製造する必要がなく、
従って、量産化が可能にしている。

【００１５】また、ガスケットのシリンダボアおよびボ
ルトボア等を形成するボアに嵌装したグロメットは、高
温高圧のガスに対する気密性および水密性などガスケッ
トのシール性および強度を一段と向上させ、液体流通路
を形成する他のボアに嵌めたグロメットまたは耐熱性シ
ール部材は水密性を向上させる。

【００１６】以下、添付の図面を参照して本発明を詳細
に説明する。

【００１７】

【実施例】図１は、本発明をシリンダヘッドガスケット
に適用した実施例を示し、このガスケットはシリンダヘ
ッドの端面形状に対応する形状に形成された金属製支持
体１と、複数のリング状の焼結金属製ガスケット本体２
とからなり、各ガスケット本体２は、図２に示すように
、その上部内縁部に沿って凹所２ａが形成され、その中
央側半分には銅が溶浸させてあり、この溶浸部２ｂに支
持体１のシリンダボア３に沿って形成された環状突起４
を嵌入し、その自由端側（４ａ）をグロメットのように
折り曲げてカシメることにより支持体１に固定されてい
る。前記凹所２ａの深さ、および幅はそれに嵌入され折
り曲げられる環状突起４の肉厚および折り曲げ部４ａの
長さに対応して決定される。

【００１８】また、支持体１は複数のボルトボア５を有
し、各ボルトボア５を包囲するように小径のリング状ガ
スケット本体６が装着されている。このガスケット本体
６も、ガスケット本体２と同様に、内縁側に凹所６ａが
形成されると共に、銅を溶浸させた溶浸部６ｂを有して
いる。

【００１９】他方、流体路用ボア、例えば、冷却水用ボ
ア７は、図３に示すように、前記リング状ガスケット本
体２、６の肉厚よりも高さの低い台形状の突出部８を支
持体１に形成し、これにシリコンゴム製シールリング９
が嵌着することによって構成されている。

【００２０】本発明に係る前記構造のヘッドガスケット
は、例えば、次のようにして製造することができる。ま
ず、鉄粉または鉄系合金粉末をプレス成形してリング状
の圧粉体を形成し、これを適当な雰囲気中１０００〜１
３００℃で焼成する。例えば、ステンレス鋼粉末（ＳＵ
Ｓ）を材料として、内径６０ｍｍ、外径８０ｍｍ、厚さ
０．６ｍｍのリング状ガスケット本体を作る場合、５０
〜７０％の密度の圧粉体は面圧１ｔ／ｃｍ２〜３ｔ／ｃ
ｍ２で成形できるので、３１〜９３ｔの油圧プレスを用
いれば良く、６０％の密度のものでは、粉末の種類によ
り異なるが、約１ｔ／ｃｍ２の面圧で良いため、３１ｔ
のプレス圧力で成形し、高真空中１２００℃で焼成する
。

【００２１】次に、この焼成したガスケット本体の片側
表面にその内縁に沿ってコイニングによって幅３ｍｍ、
深さ０．２ｍｍの環状の凹所を形成し、それに内径６０
ｍｍ、外径６３ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの銅リングを載せ
た後、高真空中１２００℃で加熱して溶浸させリング状
のガスケット本体２を得る。

【００２２】次いで、これとは別に０．２ｍｍ厚のステ
ンレス鋼板をシリンダヘッドの形状に対応する形状に打
ち抜き、絞り加工して支持体１を形成し、その支持体１
の環状突起４（図３参照）に前記ガスケット本体２をは
め、図２に示すように環状突起４を折り曲げてカシメた
後、平押プレスにより平押しして仕上げれば良い。なお
、ガスケット本体の他の部位に銅よりも低融点の金属、
例えば、亜鉛を溶浸させる必要がある場合は、ガスケッ
ト本体を支持体に取り付ける前に行えば良い。

【００２３】前記仮焼および焼成は、いづれも従来公知
任意の方法により行なうことができ、雰囲気としてはア
ルゴンガス、窒素ガスなどを含む中性雰囲気、若しくは
水素ガス、アンモニア分解ガス、天然ガスなどを含む還
元性雰囲気などの他、高真空が使用される。なお、ステ
ンレス鋼の場合、高真空中若しくは高純度水素ガス雰囲
気中で行うのが好適である。仮焼温度および焼成温度は
、焼結体形成材料により異なるが、鉄の場合、通常、仮
焼は４００℃以上で、焼結は１０００〜１３００℃で行
われる。

【００２４】図４は本発明の他の実施例を示し、鉄製又
はステンレス鋼製支持体１の両面にそのシリンダボア３
と同軸に焼結金属からなるリング状ガスケット本体２Ａ
、２Ｂを配置し、銅で溶浸とロウ付けを同時に行ったも
ので、その他の構成は図１のものと同じである。この場
合、ガスケット支持体１はガスケット本体との接触面に
サンドブラストその他の手段により凹凸を付けておくか
、微小な穴を多数あけておくのが好ましい。

【００２５】前記実施例ではガスケット本体の上端面を
フラットに形成しているが、シール性を向上させるため
、ガスケット本体２の表面に、図５に示すように、半円
形、矩形、台形状の突起部あるいはそれらの突起部に溝
を形成したものを形成するようにしても良い。

【００２６】図６は本発明の他の実施例を示し、ガスケ
ット本体２の上端面、即ち、金属製支持体１に接する面
と反対側の面に、それに対応する形状の金属製リング１
０をかぶせ、このリング１０をガスケット本体２と共に
支持体１の環状突起４でかしめて一体化したもので、他
の構成は図１及び図２に示す実施例のものと同じである
。

【００２７】図７は本発明の更に他の実施例を示し、シ
リンダヘッドの形状に対応する形状を有し、シリンダボ
アに対応するボアを包囲する環状突起を備えた支持体１
上に焼結金属からなるガスケット本体２を配置し、その
上にシリンダヘッドの形状に対応する形状を有し、シリ
ンダボアを包囲する環状突起を持たない金属製保護プレ
ート１１とを配置した後、支持体１の環状突起４でガス
ケット本体１と保護プレート１１とをかしめて一体化し
たものである。なお、保護プレートは支持体と同じ材料
でも、又はそれと異なる材料で形成しても良い。

【００２８】図６および図７の実施例では、ガスケット
本体が金属製支持体および金属製リング又は金属製保護
プレートとで包囲されているため、シリンダヘッドやシ
リンダブロック等の接合面にガスケット本体が直接接触
することがなく、従って、ガスケット本体を安価な材料
で形成しても、ガスケットの耐熱性を向上させることが
できる。例えば、支持体をＳＵＳ６３１などの析出硬化
系ステンレス鋼で形成すれば、ガスケット本体をＳＵＳ
３０４などオーステナイト系の材料で形成しても、約７
００〜８００℃までの使用に耐え得るガスケットを得る
ことができる。

【００２９】なお、前記実施例では本発明をヘッドガス
ケットに適用した場合について説明したが、本発明はこ
れのみに限定されるものではなく、排気ガスケットその
他のガスケットに適用し得ることは言うまでもない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ガスケ
ットをガスケット本体と金属製ガスケット支持体とで構
成し、ガスケット本体のみを焼結金属で形成するように
したので、従来の焼結金属製ガスケットに比べてより低
いプレス圧力で製造でき、しかも、熱処理時のクラック
等の発生を防止できと同時に、必要な原料量を低減させ
る事ができ、クッション性、シール性、耐久性および耐
熱性に優れたガスケットを安価に製造できる。また、ク
ッション性が良いため、相手部材の損傷を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明をヘッドガスケットに適用した実施
例を示す概略平面図である。

【図２】　　図１のＩＩ−ＩＩ線に於ける断面図である
。

【図３】　　図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に於ける断面図で
ある。

【図４】　　本発明の他の実施例を示す部分断面図であ
る。

【図５】　　その変形例を示す断面図である。

【図６】　　本発明の他の実施例の要部を示す断面斜視
図である。

【図７】　　本発明の他の実施例の要部を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１：支持体２：ガスケット本体２ａ：溶浸部２Ａ：ガスケット本体２Ｂ：ガスケット本体３：シリンダボア４：環状突起５：ボルトボア６：ガスケット本体６ａ：溶浸部１０：金属リング１１：保護プレート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　所定形状を有する金属製支持体と、該
支持体の少なくとも片側表面に該支持体に形成されたボ
アを包囲するように固定され、鉄または鉄基合金を主成
分とする焼結金属製ガスケット本体とからなる複合型ガ
スケット。
【請求項２】　　前記金属製支持体が鉄又は鉄基合金か
らなる請求項１に記載の複合型ガスケット。
【請求項３】　　前記ガスケット本体が複数個一体化さ
れている請求項１又は２に記載の複合型ガスケット。
【請求項４】　　前記ガスケット本体がその内縁部に沿
って凹所が形成され、少なくとも凹所を形成する部位に
低融点金属が溶浸されている請求項１〜３のいずれか一
に記載の複合型ガスケット。
【請求項５】　　前記低融点金属が銅、鉛、亜鉛、錫、
アルミニウムおよびそれらの合金からなる群から選ばれ
た少なくとも一種の金属であることを特徴とする請求項
４に記載の複合型ガスケット。
【請求項６】　　前記ガスケット本体が前記金属製支持
体に固定された面と反対側の面にリング状金属板を備え
てなる請求項１〜５のいずれか一に記載の複合型ガスケ
ット。
【請求項７】　　前記支持体に対応する形状を有する金
属製保護プレートが該支持体と相対して前記ガスケット
本体上に配設されている請求項１〜５のいずれか一に記
載の複合型ガスケット。