JP2005030429A - 金属ガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】上記シリンダブロックとシリンダヘッド、及びチェーンケースカバーの３面接合部からの液漏れを簡易な構成で防止可能な金属ガスケットを提供する。
【解決手段】シリンダブロック１及びチェーンケースカバー２とシリンダヘッド５が金属ガスケット４を介して接合される。金属ガスケット４の基板について、シリンダブロック１とチェーンケースカバー２との接合部と上下に対向する位置に弾性シール材からなる隙間充填用弾性体を設けた。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンを構成するシリンダブロック及びチェーンケースカバーとシリンダヘッドとの間に介挿される金属製のシリンダヘッドガスケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車用エンジンその他のエンジンの構成部品である、シリンダブロックとこの上に取り付けられるシリンダヘッドとの接合面間には、この接合面からの燃焼ガス、冷却水、潤滑油等の漏洩を防止するために、種々のシリンダヘッドガスケットが介装される。
【０００３】
金属製のガスケットとしては、従来、剛性及び弾力性のある薄肉金属板に凹凸状のビードを形成し、且つ基板の両面に耐熱性あるシール材の皮膜を２０〜３０ミクロンの膜厚で塗布したガスケットが知られている。そして、例えば特許文献１に記載されている金属ガスケットでは、ステンレス鋼板などの剛性ある薄板金属から基板を形成し、その基板に対し燃焼室孔、ボルト孔、オイル孔等の各種の孔を開口すると共に、シールが必要な孔の周囲などをフルビードからなる金属ビードで囲繞してシールしている。また、エンジンの運転で発生する振動振幅による繰り返し応力が金属ガスケットに入力されるが、当該繰り返し応力によるビードの疲労破壊を防止するために、ビードの板厚方向の変形量を抑える増厚部（ストッパ）が設けられている。
【０００４】
ところで、近年、内燃機関の急速な技術革新により、エンジンの小型軽量化、高出力、省燃費化などの開発が進んでおり、例えば、バルブ数を一気筒当たり従来の２個に対して４〜５個に増加し、さらに、このバルブを作動させるカム軸を従来の１本に対して２本と増加し、このカム軸を高速度で回転させることにより、吸入効率及び排気効率を向上させることが可能となっている。カム軸を回転駆動する方式としては、従来は一般に、駆動時の騒音が小さく且つ給油作業が不要であるベルト駆動方式が採用されていたが、ベルト駆動方式に用いるタイミングベルトは、高負荷に対する耐久性に乏しく、また、チェーンの改良によって駆動軸の騒音が低減していることから、近年、チェーン駆動方式によるエンジンが採用される傾向にある。
【０００５】
チェーン駆動方式は、良好な駆動を持続するため、チェーンに適宜給油を行う必要がある。このようなことから、チェーン駆動方式のエンジンでは、オイルの飛散を防ぎ駆動時の騒音を極力低減するために、シリンダブロック１及びシリンダヘッド５と、チェーンケースカバー２とを別体に製作する場合がある（図１参照）。この部品構成では、シリンダブロック１の側面にチェーンケースカバー２が端面用ガスケット３を介して接合され、それらシリンダブロック１の側面にチェンケースカバーの上端面に、金属ガスケットを介してシリンダヘッド５が接合される構造である。
【０００６】
ここで、通常、シリンダブロック１には、鋳鉄を素材として鋳造により成形したものや、シリンダボア周囲のみ鋳鉄スリーブでシリンダブロック１本体をアルミニウムで鋳ぐるむ方式のものがある。なお、それぞれの部品は締め付けボルトで締結されることで相互に接合している。
【０００７】
【特許文献１】
実開昭６３−１８０７６９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記シリンダブロック１側面とチェーンケースカバー２との間に介挿される端面用金属ガスケットは、上端部が、上側の金属ガスケット４によって折れること等がないように、上記シリンダブロック１及びチェーンケースカバー２の上端面より若干低めに設定される。このため、シリンダブロック１とチェーンケースカバー２との接合部の上部には、端面用ガスケット３の寸法マイナス部による隙間が生じる。
【０００９】
また、上述のようにシリンダブロック１は鋳鉄製であるが、チェーンケースカバー２はアルミニウム製となっている。すなわち、鋳鉄製のシリンダブロック１よりも熱膨張係数が大きいアルミニウム製でチェーンケースカバー２が形成されることから、冷間時に、シリンダブロック１の上端面とチェーンケースカバー２の上端面とを面一に設計しても、運転中や運転・停止に伴い入力される熱変化により、シリンダブロック１上端面とチェーンケースカバー２上端面の高さが変化することによっても、シリンダブロック１及びチェーンケースカバー２の接合部上部と上記金属ガスケット下面と間の隙間ＳＰ（以下、３面接合部隙間とも呼ぶ）は変化する。
【００１０】
これに対し従来にあっては、組立て時に、この３面接合部隙間ＳＰに、液状のシール材を塗布している。しかし、この液状シール材は体積変化への追随性が悪い。つまり、上記３面接合部隙間ＳＰは、エンジンの運転・停止の熱変化で常に変化し、特に当該隙間ＳＰは高温時に最大空間体積となるように変化するのに対し、エンジン冷間時に塗布された上記塗布したシール材は体積変化に追随性が乏しいことから、隙間が生じて上記３面接合部隙間ＳＰからオイル漏れが発生する場合がある。
本発明は、上記のような問題点を考慮してなされたもので、上記３部品の接合部に生じる３面接合部隙間からの液漏れを簡易な構成で防止可能な金属ガスケットを提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、横方向で隣り合うシリンダブロック及びチェーンケースカバーと、それらの上に配置されるシリンダヘッドとの上下に対向する接合面間に介挿される金属ガスケットであって、薄肉金属板を基板とし、その基板には、上記シリンダブロック側面及びチェーンケースカバー内面で形成されるチェーンチャンバに対向する開口部と、その開口部外周に沿って当該開口部を囲むビードとが形成されている金属ガスケットにおいて、
上記シリンダブロックとチェーンケースカバーとの接合部に上下で対向する基板位置に対し、シリンダブロック及びチェーンケースカバーとシリンダヘッドとの対向する接合面によって圧縮されることで、少なくとも上記シリンダブロックとチェーンケースカバーとの接合部の上端部に形成される隙間に押し付けられて当該隙間に充填される弾性シール材からなる隙間充填用弾性体を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記隙間充填用弾性体の弾性変形量を規制する、上記弾性シール材よりも剛性の高い材料からなる増厚部を、上記基板に設けたことを特徴とするものである。
次に、請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載した構成に対し、上記隙間充填用弾性体は、上記ビード形成位置に設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
次に、請求項４に記載した発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載した構成に対し、上記ビードは、基板を板厚方向に屈曲して凸状に成形してなる金属ビードと、その金属ビードの凸部側表面に固着すると共に凸部裏側の凹部に充填されて金属ビードの変形と共に板厚方向に圧縮変形する弾性シール材からなるゴムビードと、から構成され、さらに、上記隙間充填用弾性体とゴムビードとが一体に成形されていることを特徴とするものである。
【００１４】
次に、請求項５に記載した発明は、請求項４に記載した構成に対し、上記隙間充填用弾性体は、ゴムビードで形成され、他の部分よりも肉厚に形成されていることを特徴とするものである。
次に、請求項６に記載した発明は、請求項５に記載した構成に対し、上記隙間充填用弾性体を構成するゴムビードを固着する金属ビードの一部が開口していることを特徴とするものである。
次に、請求項７に記載した発明は、請求項６に記載した構成に対し、上記金属ビードは、上記隙間充填用弾性体に埋設される位置でのビード幅がその他の部分に比べて広く設定されていることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
本金属ガスケットは、図１に示すような構成のエンジンに採用されるものである。すなわち、本エンジンは、シリンダブロック１の側面に対し、横断面略コ字状のチェーンケースカバー２が、端面用ガスケット３を介して当接してボルト接合される。そのシリンダブロック１の上端面とチェーンケースカバー２の上端面とは面一に設計されている。さらに、そのシリンダブロック１及びチェーンケースカバー２の上に、本願発明に基づく金属ガスケット４を介して、シリンダヘッド５が積層配置されてボルト接合される。
【００１６】
なお、上記端面用ガスケット３の上端面位置は、上記シリンダブロック１及びチェーンケースカバー２の接合部における上端面よりも若干低めに設定されることで、シリンダヘッド５の取付け時に、当該端面用ガスケット３の上部が折れ曲がることを防止している。
上記シリンダヘッドガスケットを構成する金属ガスケット４は、１枚の薄肉金属板を基板６として、その基板６には、図２に示すように、燃焼室孔７、水孔、オイル孔、ボルト孔８等の開口が形成される。さらに、上記シリンダブロック１側面及びチェーンケースカバー２内面で形成されるチェーンチャンバＴの上端開口に対向する位置にも、チェーンチャンバ用開口部９が形成されている。符号１０はボルト穴である。
【００１７】
さらに、基板６には、チャンバ用開口部９に沿って延び、その開口部９の外周を無端環状の囲むようにしてビード１１が形成されている。符号ＢＤはそのビードラインを示す。なお、その他の開口部の外周などについてもシールが必要な箇所に沿ってビードが形成される。図２中、符号Ｌの線は、シリンダブロック１とチェーンケースカバー２との接合部の位置を示すものである。
【００１８】
本実施形態における上記ビードは、図２〜図５に示すように、基板６を板厚方向に屈曲して凸状に成形してなる金属ビード１３と、その金属ビード１３の凸部側表面に固着すると共に凸部裏側の凹部に充填されて金属ビード１３の変形と共に板厚方向に圧縮変形する弾性シール材１４ａ、１４ｂ、からなるゴムビード１４と、から構成される。本実施形態では、凹部に充填される弾性シール材１４ａの表面は、基板６下面と面一に設定され、凸部側に固着した弾性シール材１４ｂは、上記金属ビード１３の突出高さと同等の高さであり、且つ金属ビード１３のビード幅よりも若干幅広に設定されている。図中、符号ＢＤはビードラインを、符号１３ａは金属ビード１３の幅方向境界位置をそれぞれ示している。
【００１９】
但し、上記シリンダブロック１とチェーンケースカバー２との接合部位置の上方に位置する上記ゴムビード１４の部分は、隙間充填用弾性体１５を構成している。この隙間充填用弾性体１５に固着する金属ビード１３部分には、上下連結用の開口１６が設けられ、この開口１６によって、下側の弾性シール材１４ａと上側の弾性シール材１４ｂとは一体となって、当該隙間充填用弾性体１５となる。そして、この隙間充填用弾性体１５を構成するゴムビート部分の肉厚（図４及び図５では、上側の弾性シール材の肉厚を大きくする場合を例示している）が、その他の部分よりも厚くなるように設定することで、隙間充填用弾性体１５とする。図４中、符号１４ｃの破線位置は、隙間充填用弾性体１５以外のゴムビード１４の高さ位置を示す。
【００２０】
ここで、隙間充填用弾性体１５を構成するゴムビード１４部分は他の部分よりもビード高さが高く、つまり肉厚に設定されるが、他の部分に比べ、圧縮時に下側の３面接合部隙間ＳＰ内に逃げることが可能であるため圧縮破壊は防止される。また、隙間充填用弾性体１５に埋設される金属ビード１３部分の高さを相対的に低くして、上側の弾性シール材の量を稼ぐようにしても良い。また、上記弾性シール材、は、耐熱及び弾力性を有るシール材が構成される。例えばフッ素ゴム、ＮＢＲ、シリコンゴム等のゴム材料や樹脂材料等から構成すれば良い。
【００２１】
なお、図示されていないが、基板６に対し、上記ビードの延在方向端部３の近傍に増厚部が設けて、ビードの圧縮変形量を規制するようにすることが好ましい。増厚部は、基板６の端部を上側の折り曲げ加工して形成したり、グロメットを取り付けたり、種々の公知の手段で実現すればよい。
なお、燃焼室孔７などのシールが必要な開口の外周についてもビードによってシールされている。
【００２２】
次に、上記構成の金属ガスケット４の作用・効果などについて説明する。
シリンダブロック１及びチェーンケースカバー２と、シリンダヘッド５との上下に対向する接合面間に上記金属ガスケット４を介挿して、シリンダブロック１及びチェーンケースカバー２とシリンダヘッド５と間を締付けボルトで締め付けることで、上記ビードが圧縮変形して所要のシール圧を発生する結果、チェーンチャンバＴの上記開口部外周に沿ってのシールが実現される。これによって、チェーンチャンバＴ内からシリンダブロック１側に油などが浸入することが防止される。また、反対側への液体などの浸入も防止される。
【００２３】
ここで、本実施形態のビードは、圧縮変形した金属ビード１３とゴムビード１４による合成バネによって所要のシール圧を発生する構造であるので、金属ビード１３を構成する基板６の硬度をその分、下げることが可能となっている。また、上下両接合面（シール面）と接触するビードの部分は、圧縮変形した軟質の弾性シール材１４ａ、１４ｂの平坦面部分となり（図７参照）、その軟質な弾性シール材１４ａ、１４ｂが、当接した接合面部分にあるエンジンの加工ツールマークを埋める。このために、例えば、エンジン稼働による脈動加圧があっても弾性シール材１４ａ、１４ｂが追従して完全にシールすることができる。
【００２４】
また、３面接合部隙間ＳＰ位置にあっては、その他の部分よりも弾性シール材１４ａの肉厚を厚くすることで、ボルト締付けによって当該弾性シール材からなる隙間充填用弾性体１５が、図６、図７のように、圧縮変形して少なくとも３面接合部隙間ＳＰに向けて張り出して当該３面接合部隙間ＳＰ内に充填され、当該隙間ＳＰを所定の圧をもって閉塞する。このように、シリンダブロック１、チェーンケースカバー２及び金属ガスケット４の３部品による３面接合部隙間ＳＰが、上記隙間充填用弾性体１５の変形による張出によって充填されてシールされた状態となって、当該３面接合部隙間ＳＰからの油の漏れ出しを防止できる。
【００２５】
さらに、エンジン運転による熱によってシリンダブロック１及びチェーンケースカバー２が熱膨張する際に両者の熱膨張率の違いによる変形量が異なることから、上記３面接合部隙間ＳＰが、増大・収縮するように変化するが、上記隙間充填用弾性体１５はその変化に十分に追従して、すなわち上記隙間形状変化に追従した形状となって常に充填した状態となってシールする。すなわち、上記隙間充填用弾性体１５の張出部分は、シリンダブロック１及びシリンダヘッド５の熱膨張量の差によって上記３面接合部隙間ＳＰが一時的に増加しても、その増加分の隙間ＳＰの形成に追従して変形して充填され、その隙間ＳＰが小さくなる方向に変化するに追従して上記隙間充填用弾性体１５の張出部も復元する。
【００２６】
ここで、上記実施形態では、ビードが金属ビード１３とゴムビード１４との合成ビードの場合を例示しているが、これに限定されない。ビードを金属ビード１３だけから構成して、上記３面接合部位置にだけ、隙間充填用弾性体１５としての弾性シール材を設けるようにしても良い。但し、この場合には、確実なシールを確保するために締付け荷重を大きくしたり、基板６の剛性を上記実施形態の基板６に比べて高く設定する必要がある。さらに、隙間充填用弾性体１５としての弾性シール材、が、圧縮変形する際に左右方向（ビード延在方向）にも逃げるように変形するため、３面接合部隙間ＳＰ側に張り出す変形量が少なくなってしまい、その分、上記実施形態に比べて不利な構造となる。
【００２７】
また、上記隙間充填用弾性体１５に接触する金属ビードに開口１６を形成した分だけ、金属ビードによるバネが弱くなる。このことを考慮して、上記隙間充填用弾性体１５を設ける金属ビード部分の幅を相対的に広くして上記開口１６によるバネ力の低下を補うようにしても良い。
また、上記実施形態では、ゴムビード１４の上側（凸部側）部分を増厚して隙間充填用弾性体１５を構成する場合を例示しているが、ゴムビード１４の下側（凹部内側）を増厚して、若しくは上下両側の弾性シール材をそれぞれ増厚して隙間充填用弾性体１５としても良い。
【００２８】
また、上記実施形態では増厚部を設ける場合を示したが、締付け荷重を小さく設定可能な場合には、増厚部を省略しても良い。
また、上記実施形態では、ビード位置に隙間充填用弾性体１５を形成する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、３面接合部隙間ＳＰの上方であって、ビードの横位置に、基板６に開口を設けて隙間充填用弾性体１５を配置して良い。但し、充填時にビードのゴムビード１４と一体的な状態となることが好ましい。
【００２９】
ここで、上記全実施形態において、金属ビード１３としてフルビードを例に挙げて説明しているが、図８、図９に示すようにハーフ状のステップビードであっても良い。
また、上記実施形態では、隙間充填用弾性体１５の位置に金属ビード１３を設けた例で説明しているが、隙間充填用弾性体１５の位置に金属ビード１３が必ずしも無くても良い。すなわち、隙間充填用弾性体１５内に金属ビード１３を埋設させなくても良い。但し、金属ビード１３を隙間充填用弾性体１５の位置にも設けた方が、基板６に対する隙間充填用弾性体１５の支持が強固に設定できて剥離がより確実に防止できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明を採用すれば、簡易な構造によって、シリンダブロック、チェーンケースカバー、金属ガスケットの３面接合部隙間をシールできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく実施形態に係るエンジンの部品配置を示す概略図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係る基板を示す部分平面図である。
【図３】本発明に基づく実施形態に係るビードを示す部分拡大平面図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ断面図である。
【図５】図３のＹ−Ｙ断面図である。
【図６】図４における３面接合部隙間充填状態を示す図である。
【図７】図５における３面接合部隙間充填状態を示す図である。
【図８】金属ビードがステップビードの場合を示す断面図である。
【図９】金属ビードがステップビードの場合を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｄ 隙間充填用弾性体形成位置
Ｌ 接合部位置
ＢＤ ビードライン
ＳＰ ３面接合部隙間
１ シリンダブロック
２ チェーンケースカバー
３ 端面用ガスケット
４ 金属ガスケット
５ シリンダヘッド
６ 基板
９ チェーンチャンバ用開口部
１３ 金属ビード
１４ ゴムビード
１４ａ、１４ｂ 弾性シール材
１５ 隙間充填用弾性体
１６ 開口

Claims (7)

1. 横方向で隣り合うシリンダブロック及びチェーンケースカバーと、それらの上に配置されるシリンダヘッドとの上下に対向する接合面間に介挿される金属ガスケットであって、薄肉金属板を基板とし、その基板には、上記シリンダブロック側面及びチェーンケースカバー内面で形成されるチェーンチャンバに対向する開口部と、その開口部外周に沿って当該開口部を囲むビードとが形成されている金属ガスケットにおいて、
   上記シリンダブロックとチェーンケースカバーとの接合部に上下で対向する基板位置に対し、シリンダブロック及びチェーンケースカバーとシリンダヘッドとの対向する接合面によって圧縮されることで、少なくとも上記シリンダブロックとチェーンケースカバーとの接合部の上端部に形成される隙間に押し付けられる弾性シール材からなる隙間充填用弾性体を設けたことを特徴とする金属ガスケット。
2. 上記隙間充填用弾性体の弾性変形量を規制する、上記弾性シール材よりも剛性の高い材料からなる増厚部を、上記基板に設けたことを特徴とする請求項１に記載した金属ガスケット。
3. 上記隙間充填用弾性体は、上記ビード形成位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した金属ガスケット。
4. 上記ビードは、基板を板厚方向に屈曲して凸状に成形してなる金属ビードと、その金属ビードの凸部側表面に固着すると共に凸部裏側の凹部に充填されて金属ビードの変形と共に板厚方向に圧縮変形する弾性シール材からなるゴムビードと、から構成され、さらに、上記隙間充填用弾性体とゴムビードとが一体に成形されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載した金属ガスケット。
5. 上記隙間充填用弾性体は、ゴムビードで形成され、他の部分よりも肉厚に形成されていることを特徴とする請求項４に記載した金属ガスケット。
6. 上記隙間充填用弾性体を構成するゴムビードを固着する金属ビードの一部が開口していることを特徴とする請求項５に記載した金属ガスケット。
7. 上記金属ビードは、上記隙間充填用弾性体に埋設される位置でのビード幅がその他の部分に比べて広く設定されていることを特徴とする請求項６に記載した金属ガスケット。

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