JP2002081545A - ヘッドガスケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シリンダボア用穴と液体穴に対して、それぞれ
のシール性能に合ったシール面圧を設定して適切なシー
ルをすることができる、シール性能が良く耐久性に富む
ヘッドガスケットを提供する。 【解決手段】ヘッドガスケット１のシリンダボア用穴２
と液体穴３のそれぞれの周囲に第１、第２嵌合溝２１、
２２を形成すると共に、該第１及び第２嵌合溝２１，２
２にリング状の第１及び第２ビード部材１１，１２をそ
れぞれ凸部を外側にして嵌合し、前記各嵌合溝２１，２
２の幅を前記各ビード部材１１，１２の幅よりもそれぞ
れ大きくすると共に、第１ビード１１ｂ側のシール面圧
を、第２ビード１２ｂ側よりを大きくさせるべく、ビー
ド部材１１，１２の断面形状、又は、嵌合溝２１，２２
の断面形状の少なくとも一方を変化させて形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のシリン
ダヘッドとシリンダブロックの二部材の間にメタルガス
ケットを挟持してシールするヘッドガスケットに関する
ものである。

【０００２】より詳細には、ガスケットの構成板に設け
た嵌合溝に嵌入したビードを有するビード部材によるシ
ール構造を持つガスケットであってこの嵌合溝とビード
部材の組み合わせを変化させることにより、シリンダボ
ア用のシール面圧と液体穴用のシール面圧をそれぞれに
適正なものに調整して、シールを効果的に行うヘッドガ
スケットに関する。

【０００３】

【従来の技術】自動車のエンジンのシリンダヘッドとシ
リンダブロック（シリンダボディ）の接合面をシールす
る場合に、ヘッドガスケットを間に挟持して、このヘッ
ドガスケットにより、燃焼ガス等をシールしている。

【０００４】このヘッドガスケットは、図１０に例示す
るように、シリンダブロック等のエンジン部材の形状に
合わせて製造され、ボア用穴２、水穴３やオイル穴４等
の液体穴、ボルト穴５等が形成されており、それぞれの
シール対象穴に対して様々なシール手段が設けられてい
る。

【０００５】このシール手段においては、同じエンジン
部材間で同じガスケットで行うシールであっても、対象
とする穴によって要求されるシール性能には大きな差異
がある。つまり、ボア用穴２では、シリンダ内の高温且
つ高圧の燃焼ガスをシールする必要があり、一方、液体
穴３、４では、比較的低温であり、しかも気体に対する
シールでは無く、液体に対するシールが要求される。

【０００６】一方、このヘッドガスケットは、エンジン
の軽量化および製造コストの低減の要請から、多数の金
属板を積層した積層タイプから、一枚乃至二枚の金属板
で形成する単純な構造のメタルガスケットとなって来て
おり、しかも、エンジン自体も軽量小型高出力エンジン
を指向しているため、このエンジンが小型化されシリン
ダボア間の距離が狭くなって来ている。

【０００７】そのため、シール手段として採用できるビ
ードやグロメットやシム等を、多数枚の積層タイプのよ
うに組み合わせて使用することは難しい上に、シール手
段のために使用可能な面積も減少してきているので、単
純化した効果的なシール手段を使用する必要がある。

【０００８】また、軽量化のために、小型エンジンで
は、エンジン部材がアルミ製となり、従来の鋳鉄製エン
ジンに比較して剛性が低く、また傷付き易くなってきて
いる上に、エンジンの高出力化により必要なシール面圧
が高くなってきているので、弾力性のない折り返しやグ
ロメット等のシール手段は、アルミ製のエンジン部材を
傷付けるため、使用できなくなってきている。

【０００９】そのため、軽量小型高出力エンジンのシー
ル構造に、弾力性があり隙間の変動に対する追従性が良
い円弧形状のビードや幅狭のビードを、シール対象穴の
周囲に一重で配置する構成にならざるを得ない場合が多
く、図１１に示すようなガスケット１Ｘの構成となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この図
１１のガスケット１Ｘにおいては、シリンダボア用穴２
の周囲の第１ビード３１と液体穴３周囲の第２ビード３
２とでエンジン部材の平坦面と接触及び当接してシール
面圧を発生することになるが、一枚の金属構成板３０を
プレス加工して第１及び第２ビード３１，３２を形成し
ているために、この第１及び第２ビード３１，３２の材
質や板厚を変化させることができない。

【００１１】そのため、ビードの断面形状や幅や高さを
変更しても、材質や板厚を変化できないので、ボア用穴
２周囲のシール特性と、その他の液体穴３、４周囲等の
シール特性との差異を大きくすることには限界があるた
め、また、ビードに適した材質と構成板に適した材質と
が違うため、それぞれのシール対象穴に最適なシール性
能を十分に付与することが困難であるという問題があ
る。

【００１２】また、一枚の金属構成板からなるヘッドガ
スケットにおいて、シリンダボア用穴２と液体穴３、４
が近接した場合には、両方のシール対象穴の間が狭くな
り、第１ビード３１と第２ビード３２を、それぞれのシ
ール対象穴に対して、十分なシール性能を持つ形状や大
きさで設けることが困難となるという問題や、また、第
１ビード３１と第２ビード３２が近接し過ぎると互いに
干渉してしまい、ビードの変形がこの干渉によって変化
するので、特にシール性能が重要となる部分であるこの
ビードの近接部分で局所的に目的とするビードの変形と
この変形に伴うシール面圧が得られなくなるという問題
が生じる。

【００１３】本発明はこれらの問題を解決するためにな
されたものであり、本発明の目的は、エンジンのシリン
ダヘッドとシリンダブロックの接合面をメタルガスケッ
トでシールする場合に、シリンダボア用穴と液体穴に対
して、それぞれのシール性能に合ったシール面圧を設定
して適切なシールをすることができる、シール性能が良
く耐久性に富むヘッドガスケットを提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るヘッドガスケットは、シリンダボア用穴
の周囲に設けた第１嵌合溝に第１ビードを有するリング
状の第１ビード部材を凸部を外側にして嵌合すると共
に、液体穴の周囲に設けた第２嵌合溝に第２ビードを有
するリング状の第２ビード部材を凸部を外側にして嵌合
した、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックの
間をシールするヘッドガスケットであって、次のように
構成される。

【００１５】１）上記のヘッドガスケットであって、前
記第１、第２嵌合溝の幅を前記第１、第２ビード部材の
幅よりもそれぞれ大きく形成すると共に、前記第１ビー
ドに発生するシール面圧を、前記第２ビードに発生する
シール面圧より大きくさせるべく、前記第１ビード部材
と前記第２ビード部材の断面形状、又は、前記第１シー
ル溝と前記第２シール溝の断面形状の少なくとも一方を
変化させて形成して構成される。

【００１６】なお、このビード部材の断面形状にはビー
ド材板厚も含み、シール溝の断面形状には、溝深さも含
む。

【００１７】２）あるいは、上記のヘッドガスケットで
あって、前記第１、第２嵌合溝の幅を前記第１、第２ビ
ード部材の幅よりもそれぞれ大きく形成すると共に、前
記第１ビードに発生するシール面圧を、前記第２ビード
に発生するシール面圧より大きくさせるべく、前記第１
ビード部材と前記第２ビード部材の材質又は加工方法の
少なくとも一方を変化させて形成して構成される。

【００１８】３）そして、上記のヘッドガスケットにお
いて、前記第１嵌合溝の深さを前記第２嵌合溝の深さよ
りも小さく形成して構成される。

【００１９】４）また、上記のヘッドガスケットにおい
て、前記第１ビード部材の板厚を前記第１嵌合溝の深さ
よりも大きく形成して構成される。

【００２０】５）また、上記のヘッドガスケットにおい
て、前記第２ビード部材の板厚を前記第２嵌合溝の深さ
よりも小さく形成して構成される。

【００２１】この構成では、シリンダボア用穴や液体穴
等の要求されるシール性能が異なる二種類以上のシール
対象穴に対して、嵌合溝の断面形状（溝深さも含む）及
び大きさやビードの断面形状（ビード材板厚も含む）及
び大きさ、あるいは、ビードの材質や、熱処理やプレス
加工等の加工方法を変えることにより、シール面圧を比
較的自由に調整することができる。

【００２２】つまり、シリンダボア用穴周囲では、高圧
・高温の燃焼ガスをシールするため、高いシール面圧が
必要であるが、一方、液体穴周囲では冷却水や循環油等
をシールするため、比較的低いシール面圧でよい。

【００２３】これらの要求されるシール性能が異なるシ
ールに対して、例えば、第１ビードを高く形成、また
は、嵌合溝の深さを浅く形成すれば、シール面圧を高め
ることができる。また、ビード断面形状を例えば、台形
形状や円弧形状等に変化させることにより、シール特性
を変化させることができる。

【００２４】また、第１嵌合溝と第２嵌合溝と比較でい
えば、第１嵌合溝の深さを第２嵌合溝よりも小さく（浅
く）形成すると、第１ビード側のシール面圧を高く形成
し易くなり、また、第１ビード部材の板厚を第１嵌合溝
の深さよりも大きく形成すると、発生するシール面圧を
高くし易くなり、第２ビード部材の板厚を第２嵌合溝の
深さよりも小さく形成すると発生するシール面圧を低く
し易くなる。

【００２５】また、前記第１、第２嵌合溝の幅を前記第
１、第２ビード部材の幅よりもそれぞれ大きく形成して
いるので、嵌合溝とビード部材の端部との間に、ビード
部材の幅方向の伸び吸収用の隙間が生じる。そのため、
エンジン部材の締結により、ビードが圧縮変形したり、
高温により熱膨張したりして伸びても、この隙間が伸び
を吸収するのでビード部材に大きな応力が発生せず、寿
命を長くすることができる。

【００２６】この嵌合溝とビード部材はヘッドガスケッ
トの片面のみに設けても、両面に設けても良く、さらに
は、シール対象穴によって設ける面を別にしてもよい。

【００２７】なお、上述した本発明の構成は、メタルガ
スケットの積層板の数が単数の時に特に有効であるが、
積層板の数が複数ある場合においても効果を奏し、ビー
ドの断面形状や大きさ、ビード部材の材質や加工方法、
シール溝の断面形状や大きさ（特に幅と深さ）等も、要
求されるシール性能によって適宜、選択することができ
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明のエ
ンジンのシール構造の実施の形態について説明する。

【００２９】図１〜図９に示すように、本発明に係るヘ
ッドガスケット１は、エンジンのシリンダヘッドとシリ
ンダブロック（シリンダボディ）との間に挟持されるメ
タルガスケットであって、シリンダボアの高温・高圧の
燃焼ガス、及び、冷却水通路や冷却オイル通路等の液体
通路の冷却水やオイル等の液体をシールするものであ
る。

【００３０】なお、図２〜図９、図１１は、模式的な説
明図であり、メタルガスケットの板厚やビードやシール
溝の寸法及び縦横比を実際のものとは異ならせて、シー
ル部分を誇張して示すことにより、より理解し易いよう
にしている。

【００３１】この本発明の実施の形態のヘッドガスケッ
トは、図１〜図９に示すように、ヘッドガスケット１の
構成板１０のシリンダボア用穴２の周囲に、環状の第１
嵌合溝２１を設け、この第１嵌合溝２１に、構成板１０
とは別体で形成したリング状の第１ビード部材１１を嵌
合する。

【００３２】この第１ビード部材１１は第１ビード１１
ｂを有し、その内周縁で第１嵌合溝２１の内周壁に嵌合
する。また、第１ビード部材１１の外周縁と第１嵌合溝
２１の外周壁との間に伸び吸収用の隙間Ｓ１が生じるよ
うにするように、第１ビード部材１１の幅Ｂ１は、第１
嵌合溝２１の幅Ｘ１よりも狭く形成する。

【００３３】また、このシリンダボア用穴２の第１ビー
ド１１ｂの外側に配置された水穴３やオイル穴４などの
液体穴３（以下水穴３で代表する）の周囲に、この液体
穴３用に、環状の第２嵌合溝２２を設け、この第２嵌合
溝２２に、構成板１０とは別体で形成したリング状の第
２ビード部材１２を嵌合する。

【００３４】この第２ビード部材１２は第２ビード１２
ｂを有し、その内周縁で第２嵌合溝１２の内周壁に嵌合
する。また、第２ビード部材１２の外周縁と第２嵌合溝
２２の外周壁との間に伸び吸収用の隙間Ｓ２が生じるよ
うにするように、第２ビード部材１２の幅Ｂ２は、第２
嵌合溝２２の幅Ｘ２よりも狭く形成する。

【００３５】このヘッドガスケット１の金属構成板１０
は、ステンレス鋼板やバネ鋼板で形成され、ビード部材
は、金属構成板１０と同じ材質で形成することもできる
が、アルミや銅等様々な材料で形成することができる。

【００３６】そして、シリンダボア用穴２のシールに必
要な面圧分布と液体穴３のシールに必要な面圧分布が異
なるので、それぞれに合わせて適正な面圧分布が得られ
るように、この第１ビード１１ｂと第２ビード１２ｂ、
第１嵌合溝２１と第２嵌合溝２２を、以下に述べるよう
な幾つかの組み合わせで形成する。 ［第１実施の形態］先ず、第１の実施の形態では、第１
及び第２嵌合溝２１、２２の断面形状又は大きさ、即
ち、幅Ｘ１，Ｘ２や深さＤ１，Ｄ２を変えて形成する。
第１嵌合溝の深さＤ１を第２嵌合溝の深さＤ２よりも小
さく（Ｄ１≦Ｄ２）形成した例を図３に示す。

【００３７】この図２に例示した一枚構造のメタルガス
ケット１Ａでは、第１ビード１１ｂと第２ビード１２ｂ
を共に半円形状で形成し、ビードの幅Ｗ１と幅Ｗ２を同
じに、又、ビードの高さＨ１と高さＨ２を同じにして形
成し、第１嵌合溝２１と第２嵌合溝２２は、溝の幅Ｘ１
と幅Ｘ２を同じにしているが、溝の深さＤ１を深さＤ２
よりも小さく形成している。

【００３８】この構成により、第１ビード１１ｂで発生
するシール面圧を、第２ビード１２ｂで発生するシール
面圧より高くすることができる。 ［第２実施の形態］次に、第２の実施の形態では、第１
ビード１１ｂのシール面圧が第２ビード１２ｂのシール
面圧よりも大きくなるように、第１ビード１１ｂ及び第
２ビード１２ｂの断面形状を変えたり、又は大きさ（幅
Ｗ１、Ｗ２や高さＨ１、Ｈ２）を変えて形成する。

【００３９】第１ビード１１ｂの断面形状を円弧形状
に、第２ビード１２ｂの断面形状を台形形状に形成した
例を図２に示す。

【００４０】また、図示しないが、第１ビード１１ｂと
第２ビード１２ｂを、共に半円形状で形成するが、第１
ビード１１ｂの幅Ｗ１と高さＨ１を、第２ビード１２ｂ
の幅Ｗ２と高さＨ２よりそれぞれ大きく形成し、第１嵌
合溝２１と第２嵌合溝２２の断面形状及び大きさを同じ
（Ｘ１＝Ｘ２，Ｄ１＝Ｄ２）に形成することにより、第
１ビード１１ｂで発生するシール面圧を、第２ビード１
２ｂで発生する面シール圧より高くすることができる。 ［第３実施の形態］更に、第３の実施の形態では、図５
に示すように、第１ビード部材１１の板厚ｔ１と第１嵌
合溝２１の深さＤ１との関係を、第１ビード部材１１の
板厚ｔ１が第１嵌合溝２１の深さＤ１よりも大きくなる
ように形成する。（ｔ１≧Ｄ１）この構成により第１ビ
ード１１ｂにおいて発生するシール面圧を高くする。 ［第４実施の形態］また、第４の実施の形態では、図６
に示すように、第２ビード部材１２の板厚ｔ２と第２嵌
合溝２２の深さＤ２との関係を、第２ビード部材１２の
板厚ｔ２が第２嵌合溝２２の深さＤ２よりも小さくなる
ように形成する。（ｔ２≦Ｄ２）この構成により第２ビ
ード１２ｂにおいて発生するシール面圧を低くする。 ［第５実施の形態］第５の実施の形態では、図７に示す
ように、金属構成板１０Ｅの片面に第１ビード部材１１
を設置し、反対面に第２ビード部材１２を設置して形成
する。

【００４１】この構成によれば、シリンダボア用穴２と
液体穴３とが接近していても、シール性能を満たすのに
十分な大きさのビードをそれぞれのシール対象穴周囲に
設けることが、簡単にできる。 ［第６の実施の形態］第６の実施の形態では、図８に示
すように、金属構成板１０Ｆの両面にそれぞれ第１ビー
ド部材１１を設置し、片面のみに第２ビード部材１２を
設置して形成する。

【００４２】この構成によれば、比較的容易に、シリン
ダボア用穴２側のシール性能を高めることができる。 ［第７の実施の形態］第７の実施の形態では、図９に示
すように、金属構成板１０Ｇの両面にそれぞれ第１ビー
ド部材１１と、第２ビード部材１２を設置して形成す
る。

【００４３】この構成によれば、一枚構成のヘッドガス
ケットにおいて、両面にビードを設けることが容易にで
きるので、シール対象穴２、３に対するシール性能を高
めることができる。 ［第８の実施の形態］第８の実施の形態では、図示しな
いが、第１ビード部材と第２ビード部材の材質を変えて
形成する。あるいは、加工処理時の熱処理温度やプレス
加工時のプレス圧力を変えたりする等、加工方法を変化
させて形成し、第１ビードに発生するシール面圧を第２
ビードに発生するシール面圧より大きくする。

【００４４】なお、寸法の一例を上げると、シリンダボ
ア用穴２の径が８５ｍｍφの場合に、構成板１０の板厚
は１５０μｍ〜２５００μｍ程度であり、ビード部材１
１、１２の板厚ｔ１，ｔ２は、１００μｍ〜８００μｍ
程度であり、嵌合溝２１，２２の深さＤ１，Ｄ２は１０
０μｍ〜１０００ｍ程度で、ビード１１ｂ，１２ｂの高
さＨ１，Ｈ２は１００μｍ〜５００μｍ程度である。

【００４５】以上の構成のヘッドガスケットによれば、
必要なシール面圧の異なるシリンダボア用穴22と水穴や
オイル穴等の液体穴24をシールするのに、それぞれに適
したシール性能を付与でき、エンジン剛性の低いエンジ
ンにおいても良好なシールが得られる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のエンジン
のシール構造によれば、ガスケット構成板とは、別体で
ビードを形成でき、しかも、伸び吸収用隙間を設けて、
ガスケット構成板に形成した嵌合溝に嵌合しているの
で、各シール対象穴の周囲で要求されるシール面圧を発
生するのに最適なビードを配設することが比較的簡単に
できる。

【００４７】特に、シリンダボア穴用と液体穴用とで、
シール溝の断面形状及び大きさ、ビードの断面形状及び
大きさ、ビード部材の材質、熱処理や加工圧力等の加工
方法を変えることにより、発生するシール面圧を個別に
調整することが比較的容易にできるので、各シール対象
穴に必要なシール面圧を発生させることが簡単にでき、
適正なシールを行うことができる。

【００４８】従って、要求されるシール面圧が異なるシ
リンダボア用穴と水穴・油穴等の液体穴のシールに対し
て、それぞれに適したシール性能を簡単に付与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態のヘッドガスケ
ットを示す平面図である。

【図２】本発明に係るヘッドガスケットを示す模式的な
図面であり、（ａ）は図１のＸ−Ｘ部分における断面を
含む分解斜視図である。

【図３】本発明に係る第１の実施の形態のヘッドガスケ
ットを示す模式的な図面であり、嵌合一体化後の図１の
Ｘ−Ｘ部分における断面図である。

【図４】本発明に係る第２の実施の形態のヘッドガスケ
ットを示す模式的な図面であり、嵌合一体化後の図１の
Ｘ−Ｘ部分における断面図である。

【図５】本発明に係る第３の実施の形態のヘッドガスケ
ットを示す模式的な図面であり、嵌合一体化後の第１ビ
ード部分における部分断面図である。

【図６】本発明に係る第４の実施の形態のヘッドガスケ
ットを示す模式的な図面であり、嵌合一体化後の第２ビ
ード部分における部分断面図である。

【図７】本発明に係る第５の実施の形態のヘッドガスケ
ットを示す模式的な図面であり、嵌合一体化後の図１の
Ｘ−Ｘ部分における断面図である。

【図８】本発明に係る第６の実施の形態のヘッドガスケ
ットを示す模式的な図面であり、嵌合一体化後の図１の
Ｘ−Ｘ部分における断面図である。

【図９】本発明に係る第７の実施の形態のヘッドガスケ
ットを示す模式的な図面であり、嵌合一体化後の図１の
Ｘ−Ｘ部分における断面図である。

【図１０】従来技術のヘッドガスケットを示す平面図で
ある。

【図１１】図１０のＸ−Ｘ断面の構造を示す模式的な断
面を含む部分斜視図である。

【符号の説明】

１ ヘッドガスケット ２ シリンダボア用穴 ３ 液体穴 １１ 第１ビード部材 １１ｂ 第１ビード １２ 第２ビード部材 １２ｂ 第２ビード ２１ 第１嵌合溝 ２２ 第２嵌合溝

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダボア用穴の周囲に設けた第１嵌
   合溝に第１ビードを有するリング状の第１ビード部材を
   凸部を外側にして嵌合すると共に、液体穴の周囲に設け
   た第２嵌合溝に第２ビードを有するリング状の第２ビー
   ド部材を凸部を外側にして嵌合した、エンジンのシリン
   ダヘッドとシリンダブロックの間をシールするヘッドガ
   スケットであって、 前記第１、第２嵌合溝の幅を前記第１、第２ビード部材
   の幅よりもそれぞれ大きく形成すると共に、前記第１ビ
   ードに発生するシール面圧を、前記第２ビードに発生す
   るシール面圧より大きくさせるべく、前記第１ビード部
   材と前記第２ビード部材の断面形状、又は、前記第１シ
   ール溝と前記第２シール溝の断面形状の少なくとも一方
   を変化させて形成したことを特徴とするヘッドガスケッ
   ト。
2. 【請求項２】 シリンダボア用穴の周囲に設けた第１嵌
   合溝に第１ビードを有するリング状の第１ビード部材を
   凸部を外側にして嵌合すると共に、液体穴の周囲に設け
   た第２嵌合溝に第２ビードを有するリング状の第２ビー
   ド部材を凸部を外側にして嵌合した、エンジンのシリン
   ダヘッドとシリンダブロックの間をシールするヘッドガ
   スケットであって、 前記第１、第２嵌合溝の幅を前記第１、第２ビード部材
   の幅よりもそれぞれ大きく形成すると共に、前記第１ビ
   ードに発生するシール面圧を、前記第２ビードに発生す
   るシール面圧より大きくさせるべく、前記第１ビード部
   材と前記第２ビード部材の材質又は加工方法の少なくと
   も一方を変化させて形成したことを特徴とするヘッドガ
   スケット。
3. 【請求項３】 前記第１嵌合溝の深さを前記第２嵌合溝
   の深さよりも小さく形成したことを特徴とする請求項１
   又は２に記載のヘッドガスケット。
4. 【請求項４】 前記第１ビード部材の板厚を前記第１嵌
   合溝の深さよりも大きく形成したことを特徴とする請求
   項１〜３のいずれか１項に記載のヘッドガスケット。
5. 【請求項５】 前記第２ビード部材の板厚を前記第２嵌
   合溝の深さよりも小さく形成したことを特徴とする請求
   項１〜4 のいずれか１項に記載のヘッドガスケット。