JP2002106717A - メタルシリンダヘッドガスケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反りを防止して取り扱い性の良好な、しかも
優れたシール性及び耐久性を有する構造を実現する。 【解決手段】 複数のボア孔２の周囲にそれぞれ第一ビ
ード５ａを形成する。各第一ビード５ａをその内側に囲
い込む状態で、外周寄り部分に第二ビード６ａを、全周
に亙って形成する。この第二ビード６ａの形成方向と上
記第一ビード５ａの形成方向とを、メタルシリンダヘッ
ドガスケット１ａを構成する金属薄板の表裏方向に関し
て互いに逆にする。この構成により、上記課題を解決す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係るメタルシリンダヘ
ッドガスケットは、自動車用エンジンのシリンダブロッ
クの端面とシリンダヘッドの端面との間に挟持し、両面
間の気密及び液密を保持するのに利用する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用エンジンを構成するシリンダヘ
ッドの端面（一般的には下面）とシリンダブロックの端
面（一般的には上面）との間にはシリンダヘッドガスケ
ットを挟持して、シリンダ内で発生する高圧の燃焼ガ
ス、或はシリンダブロックとシリンダヘッドとの間を流
通する冷却水や潤滑油が外部に漏洩するのを防止してい
る。この様なシリンダヘッドガスケットとして、優れた
耐熱性を有するメタルシリンダヘッドガスケットが広く
使用されている。図１は、この様なメタルシリンダヘッ
ドガスケットの１例を示している。

【０００３】このメタルシリンダヘッドガスケット１
は、例えば亜鉛メッキ鋼板やステンレス鋼板等の１枚の
金属薄板により、或いは複数枚の金属薄板を積層する事
により、構成している。この金属薄板には、シリンダ頂
部の開口形状に合わせた円形のボア孔２、２、冷却水や
潤滑油を通す為の透孔３、３、及び、シリンダヘッドを
シリンダブロックに固定する為のボルトを挿通する通孔
４、４を穿設している。

【０００４】更に、上記金属薄板の複数個所には、当該
部分の見かけ厚さを大きくする方向に塑性変形する事に
より形成したビード（突条）を設けて、当該部分のシー
ル性を向上させている。先ず、上記各ボア孔２、２の周
囲には第一ビード５、５を、これら各ボア孔２、２の周
囲を囲む状態で、これら各ボア孔２、２毎に互いに独立
して設けている。尚、必要に応じて、隣り合うボア孔
２、２に設けるビード５、５の円周方向の一部で隣り合
うボア孔２、２同士の間に存在する部分を合流させ、こ
の間に存在する部分に一本の共通ビードを形成する場合
もある。上記各第一ビード５、５として一般的には、図
４にその断面形状を示す様に、通常山形ビードと呼ばれ
る、断面形状が部分円弧状で、比較的剛性が高いビード
を使用している。

【０００５】又、上記金属薄板の外周縁寄り部分には第
二ビード６を、上記各第一ビード５、５をその内側に囲
い込む状態で、上記金属薄板の全周に亙って設けてい
る。上記第二ビード６として一般的には、図４にその断
面形状を示す様に、通常ダイヤフラムビードと呼ばれ
る、内側平坦部７と外側平坦部８とを傾斜部９により連
続させた、比較的剛性が低いビードを使用している。
又、従来の場合には、図４に示す様に、上記各第一ビー
ド５、５と上記第二ビード６とを、上記金属薄板の基準
面（この金属薄板の元々の面）に対し、この金属薄板の
厚さ方向に関して同方向に形成していた。更に、上記各
透孔３、３及び上記各通孔４、４の周囲には、第三ビー
ド１０、１０を形成して、これら各孔３、４の周囲の液
密保持を図っている。これら各第三ビード１０、１０と
しては、上記山形ビード或はダイヤフラムビードを使用
する。

【０００６】上述の様に構成するメタルシリンダヘッド
ガスケット１は、上記シリンダヘッドの端面とシリンダ
ブロックの端面との間に挟持した状態で使用される。即
ち、上記シリンダヘッドガスケット１を、シリンダブロ
ックの端面とシリンダヘッドの端面との間に挟み、通孔
４、４に挿通したボルトを緊締する事により、シリンダ
ヘッドをシリンダブロックに対して固定する。これによ
り、上記メタルシリンダヘッドガスケット１が、上記シ
リンダブロックの端面とシリンダヘッドの端面との間で
圧縮され、この両端面間の気密、液密を保持する。特
に、上記第一〜第三各ビード５、６、１０が、それぞれ
の厚さ寸法を小さくする方向に弾性的に圧縮されて、こ
れら各ビード５、６、１０部分の面圧を高くし、当該部
分のシール性を十分に確保する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した様なメタルシ
リンダヘッドガスケット１の場合、第一、第二両ビード
５、６を、金属薄板の厚さ方向に関して同方向に形成し
ている事に伴って、次のの様な問題を生じた。 メタルシリンダヘッドガスケット全体が面方向に反
り、搬送時に嵩張るだけでなく、エンジンへの組み付け
性が悪化する。 各ビード部分の面圧が不適切になり易く、シール性
が不足したりメタルシリンダヘッドガスケットの耐久性
が不十分となる可能性がある。 以下、これらの問題が生じる理由に就いて説明す
る。

【０００８】先ず上記の問題は、上記第一、第二両ビ
ード５、６の形成に伴って金属薄板に生じる残留応力に
より生じる。即ち、これら両ビード５、６を形成するの
に伴って上記金属薄板の内部に残留応力が生じ、この残
留応力がこの金属薄板を面方向に反らせる作用をする。
従来のメタルシリンダヘッドガスケットの場合には、上
記第一ビード５、５の形成に伴って発生する残留応力が
上記金属薄板を反らせる方向と、上記第二ビード６の形
成に伴って発生する残留応力がこの金属薄板を反らせる
方向とが互いに一致する。この為、上記第一、第二両ビ
ード５、６を形成したメタルシリンダヘッドガスケット
の反りが大きくなり、上記の様な問題を生じる。

【０００９】又、上記の問題は、第一ビード５、５の
内外両周縁部のうち、外周縁側、即ち第二ビード６側の
周縁部の面圧が高くなり過ぎる事により生じる。この点
に就いて、図５により説明する。図４に示す様な断面形
状を有するメタルシリンダヘッドガスケット１を、図５
に示す様にシリンダブロック１１の端面１１ａとシリン
ダヘッド１２の端面１２ａとの間で挟持すると、これら
両面１１ａ、１２ａと上記メタルシリンダヘッド１の表
裏両面とは、図５のイ〜ホの５個所で、弾性的に当接す
る。このうち、第一ビード５に関しては、この第一ビー
ド５の内外両周縁部に対応するイ、ハ部分の２個所でシ
リンダブロック１１の端面１１ａ（又はシリンダヘッド
１２の端面１２ａ）に当接し、上記第一ビード５の径方
向中間の頂部に対応するロ部分の１個所でシリンダヘッ
ド１２の端面１２ａ（又はシリンダブロック１１の端面
１１ａ）に当接する。又、上記第二ビード６に関して
は、内側平坦部７と傾斜部９との連続部に対応するニ部
分でシリンダブロック１１の端面１１ａ（又はシリンダ
ヘッド１２の端面１２ａ）に当接し、外側平坦部８と傾
斜部９との連続部に相当するホ部分でシリンダヘッド１
２の端面１２ａ（又はシリンダブロック１１の端面１１
ａ）に当接する。

【００１０】このうち、上記第一ビード５の外周縁部に
対応する、上記ハ部分の当接圧が他の部分に比べて高く
なる事が、本発明者の行なった実験により明らかになっ
ている。この様に各弾性当接部イ〜ホのうちの一部の弾
性当接部ハの当接圧が他の部分に比べて大きくなると、
このハ部分で前記金属薄板に局部的な応力集中が生じ、
このハ部分でこの金属薄板に亀裂等の損傷が発生し易く
なる。又、このハ部分の当接圧が過剰に高くなる分、こ
のハ部分以外で上記シリンダブロック１１の端面１１ａ
（又はシリンダヘッド１２の端面１２ａ）に当接する、
イ、ニの２点に於ける当接圧が低くなってしまう。この
結果、流体の漏れ方向に関して弾性当接部を互いに直列
に複数個所設ける事によるラビリンス効果が低減し、上
記第一、第二両ビード５、６によるシール性がその分悪
化する。

【００１１】ビード形成に伴う、メタルシリンダヘッド
ガスケットの反りを防止する為の技術として従来から、
特開平１０−１３２０７９号公報、実開平４−９５３５
８号公報、同４−１０７５７５号公報、同４−１１１９
６０号公報、同７−３５８５５号公報に記載されたもの
が知られている。このうちの特開平１０−１３２０７９
号公報及び実開平４−９５３５８号公報に記載された技
術は、メタルシリンダヘッドの一部で使用時にシリンダ
ブロックの端面とシリンダヘッドの端面との間で圧縮さ
れない部分に反り防止用のビードを、シール用のビード
とは逆方向に形成するものである。この様な従来技術の
場合には、小型エンジン用のメタルシリンダヘッドガス
ケットの様に、面積が小さい場合には上記反り防止用の
ビードを設けるスペースを確保する事が難しい場合があ
る。又、この様な反り防止用のビードを設けられる場合
でも、必ずしも十分な反り防止効果を得られない場合が
多い。

【００１２】又、上記実開平４−１０７５７５号公報に
記載された技術は、金属薄板の一部に点状の突起を、こ
の金属薄板の厚さ方向に関して突条と逆方向に形成し
て、この金属薄板の反りを防止するものである。この様
な従来技術の場合には、逆方向の突条を形成する場合に
比べて設計の自由度はあるが、突条の当接圧を適正にす
る為には、上記突起の形成位置を工夫する必要があり、
必ずしも十分な効果を得られない事が考えられる。

【００１３】又、前記実開平４−１１１９６０号公報に
記載された技術は、金属薄板の一部に小スリットや小透
孔を形成して、突条形成に伴ってこの金属薄板に生じる
残留応力を低減し、反りを抑えるものである。この様な
従来技術の場合には、反りを防止できる代わりに、上記
金属薄板の剛性が低下し、この金属薄板により構成した
メタルシリンダヘッドガスケットの取り扱い性が低下す
るだけでなく、必要な強度が不足する可能性もある。

【００１４】又、前記実開平７−３５８５５号公報に
は、排気マニホールドの継手部のシール等に使用するメ
タルガスケットを構成する金属薄板の一部に互いに並列
に設けられた複数の透孔の周囲にそれぞれ形成する突条
の向きを、上記金属薄板の厚さ方向に関して互いに逆に
する技術が記載されている。この様な従来技術を、図１
に示した様なメタルシリンダヘッドガスケット１に適用
すると、各ボア孔２、２の周囲に形成する第一ビード
５、５の向きを、金属薄板の厚さ方向に関して互いに逆
とした構造となる。この様な構造によれば、メタルシリ
ンダヘッドガスケット１全体としての反りを抑えられる
が、次の様な問題がある。即ち、近年の小型化、軽量化
を図ったエンジンの場合、シリンダ孔同士の間隔が狭
く、これに伴って上記メタルシリンダヘッドガスケット
１の一部で隣り合うボア孔２、２同士の間部分の幅が狭
い為、この間部分に、方向が異なる第一ビード５、５を
２本設ける事が難しい場合がある。尚、ボア孔２、２同
士の間隔が狭くても、各ボア孔２、２の周囲の第一ビー
ド５、５を表裏方向に関して同方向に突出させてるので
あれば、これら各第一ビード５、５同士をボア孔２、２
同士の間で合流させて一本の共通のビードを形成する事
が可能であるが、各第一ビードを互いに逆方向に突出さ
せている場合には、この様な共通ビードを形成する事は
できない。

【００１５】更に、特開平８−２７０７９６号公報に
は、排気マニホールドの継手部等に組み付けるメタルガ
スケットのシール性を向上させる為、排気等の流体を通
過させる為の透孔の周囲に１対のビードを、上記メタル
ガスケットを構成する金属薄板の厚さ方向に関して互い
に逆方向に形成する技術が記載されている。この様な従
来技術によれば、シール性向上の他、反り防止の効果も
得られるが、上述した実開平７−３５８５５号公報に記
載された従来技術以上に、メタルシリンダヘッドガスケ
ットに適用する事は難しい。即ち、各ボア孔の周囲にビ
ードを二重に設けると、隣り合うボア孔同士の間部分に
４本のビードを設ける事になるが、一般的な自動車用エ
ンジンのメタルシリンダヘッドガスケットの場合には、
上記間部分に４本のビードを配設する事は非常に難し
い。本発明は、以上の様な事情に鑑みて、取り扱い性が
良好で、しかも十分なシール性及び耐久性を有するメタ
ルシリンダヘッドガスケットを実現すべく発明したもの
である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のメタルシリンダ
ヘッドガスケットは、例えば前述した様な従来から知ら
れているメタルシリンダヘッドガスケットと同様に、金
属薄板により構成され、シリンダブロックの端面に開口
したシリンダ孔に整合する複数のボア孔と、冷却水又は
潤滑油を流通させる為の透孔と、各ボア孔の周囲部分に
それぞれ複数ずつ形成されたボルト挿通用の通孔と、上
記金属薄板を当該部分の見かけ厚さを大きくする方向に
塑性変形する事により形成され、上記各ボア孔の周囲を
囲む状態で設けられた第一ビードと、上記金属薄板を当
該部分の見かけ厚さを大きくする方向に塑性変形する事
により形成され、上記第一ビードをその内側に位置させ
る状態で、上記金属薄板の全周に亙って設けられた第二
ビードとを備える。そして、上記各通孔に挿通したボル
トの緊締によりシリンダブロックの端面とシリンダヘッ
ドの端面との間で強く挟持された状態で使用される。特
に、本発明のメタルシリンダヘッドガスケットに於いて
は、上記各第一ビードと上記第二ビードとを、上記金属
薄板の厚さ方向に関して互いに逆方向に形成している。

【００１７】

【作用】上述の様に構成する本発明によれば、取り扱い
性が良好で、しかも十分なシール性及び耐久性を有する
メタルシリンダヘッドガスケットを得られる。先ず、各
第一ビードと第二ビードとを、金属薄板の厚さ方向に関
して互いに逆方向に形成している為、これら各ビードの
形成に伴って上記金属薄板に生じる残留応力の向きが互
いに逆になり、この金属薄板が反る事がなくなる。この
結果、ほぼ平坦で取り扱い性が良好なメタルシリンダヘ
ッドガスケットを得られる。又、第一、第二両ビードを
シリンダブロックの端面とシリンダヘッドの端面との間
で強く挟持した場合に、上記両ビードとこれら両端面と
の当接圧を、一部の当接個所に過度に集中させる事な
く、各当接個所に望ましい状態に配分させる事ができ
る。この結果、ラビリンス効果を高めて優れたシール性
を発揮できる様にすると共に、上記金属薄板の一部に局
部的な応力集中に基づく亀裂等の損傷が発生するのを防
止して、メタルシリンダヘッドガスケットの耐久性向上
を図れる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１〜３は、本発明の実施の形態
の１例を示している。尚、本発明の特徴は、各ボア孔
２、２の周囲に形成する第一ビード５ａ、５ａの形成方
向と、メタルシリンダヘッドガスケット１ａの外周寄り
部分に全周に亙って形成する第二ビード６の形成方向と
を、このメタルヘッドガスケット１ａを構成する金属薄
板の厚さ方向に関して互いに逆にした点にある。このメ
タルシリンダヘッドガスケット１ａ全体の構成及び作用
等、その他の構成及び作用は前述した通りであるから、
重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明の
特徴部分を中心に説明する。

【００１９】上記各ボア孔２、２の周囲には第一ビード
５ａ、５ａを、これら各ボア孔２、２の周囲を囲む状態
で、これら各ボア孔２、２毎に互いに独立して設けてい
る。本例の場合には上記各第一ビード５ａ、５ａとし
て、図２にその断面形状を示す様に、通常山形ビードと
呼ばれる、断面形状が部分円弧状で、比較的剛性が高い
ビードを使用している。

【００２０】又、上記金属薄板の外周縁寄り部分には第
二ビード６ａを、上記各第一ビード５ａ、５ａをその内
側に囲い込む状態で、上記金属薄板の全周に亙って設け
ている。本例の場合には、上記第二ビード６ａとして、
図２にその断面形状を示す様に、通常ダイヤフラムビー
ドと呼ばれる、内側平坦部７ａと外側平坦部８ａとを傾
斜部９ａにより連続させた、比較的剛性が低いビードを
使用している。

【００２１】特に、本発明のメタルシリンダヘッドガス
ケット１ａに於いては、上記各第一ビード５ａ、５ａと
上記第二ビード６ａとを、上記金属薄板の厚さ方向（図
１の表裏方向、図２〜３の上下方向）に関して互いに逆
方向に形成している。即ち、上記内側平坦部７ａを基準
とした場合に、上記第一ビード５ａ、５ａと上記傾斜部
９ａ及び外側平坦部８ａとが、上記金属板の厚さ方向に
関して互いに逆方向に存在する様にしている。

【００２２】上述の様に構成する本発明によれば、取り
扱い性が良好で、しかも十分なシール性及び耐久性を有
するメタルシリンダヘッドガスケット１ａを得られる。
先ず、上記各第一ビード５ａ、５ａと第二ビード６ａと
を、上記金属薄板の厚さ方向に関して互いに逆方向に形
成している為、これら各ビード５ａ、６ａの形成に伴っ
て上記金属薄板に生じる残留応力の向きが互いに逆にな
り、この金属薄板が反る事がなくなる。この結果、ほぼ
平坦で取り扱い性が良好なメタルシリンダヘッドガスケ
ット１ａを得られる。

【００２３】又、図３に示す様に、上記メタルシリンダ
ヘッドガスケット１ａをシリンダブロック１１の端面１
１ａとシリンダヘッド１２の端面１２ａとの間で強く挟
持するのに伴って、第一、第二両ビード５ａ、６ａに生
じる変形状態は、上記両端面１１ａ、１２ａに沿った無
理のない変形状態となる。この様な変形に伴って上記メ
タルシリンダヘッドガスケット１ａは、上記両端面１１
ａ、１２ａと図３のイ´〜ホ´の５個所で弾性的に当接
する。この為、上記両ビード５ａ、６ａとエンジン側の
両端面１１ａ、１２ａとの当接圧は、イ´〜ホ´の何れ
か特定の個所に過度に集中する事なく、各々の当接個所
に望ましい状態に配分される。

【００２４】このうち、第一ビード５ａに関しては、こ
の第一ビード５ａの内外両周縁部に対応するイ´、ハ´
部分の２個所でシリンダブロック１１の端面１１ａ（又
はシリンダヘッド１２の端面１２ａ）に当接し、上記第
一ビード５ａの径方向中間の頂部に対応するロ´部分の
１個所でシリンダヘッド１２の端面１２ａ（又はシリン
ダブロック１１の端面１１ａ）に当接する。又、上記第
二ビード６ａに関しては、内側平坦部７ａと傾斜部９ａ
との連続部に対応するニ´部分でシリンダヘッド１２の
端面１２ａ（又はシリンダブロック１１の端面１１ａ）
に当接し、外側平坦部８ａと傾斜部９ａとの連続部に相
当するホ´部分でシリンダブロック１１の端面１１ａ
（又はシリンダヘッド１２の端面１２ａ）に当接する。

【００２５】本発明のメタルシリンダヘッドガスケット
１ａを上記両端面１１ａ、１２ａ同士の間で挟持した状
態を示す図３と、前述した従来のメタルシリンダヘッド
ガスケット１を上記両面同士の間で挟持した状態を示す
図５とを比較すれば明らかな通り、本発明のメタルシリ
ンダヘッドガスケット１ａの場合には、イ´〜ホ´の各
部分が無理のない変形状態となる。この為、これら各部
分に於ける当接圧が望ましい状態に配分され、各部分に
十分な面圧を生じさせる事ができ、ラビリンス効果を高
めて優れたシール性を発揮できる様にすると共に、前記
金属薄板の一部に局部的な応力集中に基づく亀裂等の損
傷が発生するのを防止して、メタルシリンダヘッドガス
ケット１ａの耐久性向上を図れる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、以上に述べた様に構成し作用
する為、取り扱い性が良好で、しかも優れたシール性及
び耐久性を有するメタルシリンダヘッドガスケットを実
現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象となるメタルシリンダヘッドガス
ケットの１例を示す平面図。

【図２】本発明の実施の形態の１例を示す、図１の略Ａ
−Ａ断面図。

【図３】図２に示した部分をシリンダブロックとシリン
ダヘッドとの端面同士の間で挟持した状態を示す略断面
図。

【図４】従来構造の１例を示す、図２と同様の図。

【図５】同じく図３と同様の図。

【符号の説明】

１、１ａ メタルシリンダヘッドガスケット ２ ボア孔 ３ 透孔 ４ 通孔 ５、５ａ 第一ビード ６、６ａ 第二ビード ７、７ａ 内側平坦部 ８、８ａ 外側平坦部 ９、９ａ 傾斜部 １０ 第三ビード １１ シリンダブロック １１ａ 端面 １２ シリンダヘッド １２ａ 端面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属薄板により構成され、シリンダブロ
   ックの端面に開口したシリンダ孔に整合する複数のボア
   孔と、冷却水又は潤滑油を流通させる為の透孔と、各ボ
   ア孔の周囲部分にそれぞれ複数ずつ形成されたボルト挿
   通用の通孔と、上記金属薄板を当該部分の見かけ厚さを
   大きくする方向に塑性変形する事により形成され、上記
   各ボア孔の周囲を囲む状態で設けられた第一ビードと、
   上記金属薄板を当該部分の見かけ厚さを大きくする方向
   に塑性変形する事により形成され、上記第一ビードをそ
   の内側に位置させる状態で、上記金属薄板の全周に亙っ
   て設けられた第二ビードとを備え、上記各通孔に挿通し
   たボルトの緊締によりシリンダブロックの端面とシリン
   ダヘッドの端面との間で強く挟持された状態で使用され
   るメタルシリンダヘッドガスケットに於いて、上記各第
   一ビードと上記第二ビードとを、上記金属薄板の厚さ方
   向に関して互いに逆方向に形成した事を特徴とするメタ
   ルシリンダヘッドガスケット。