JP2005155922A - ストッパを備えているシリンダヘッドガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】 ストッパの周に沿って、一様な締めつけ圧を得ることができるシリンダヘッドガスケットを提供する。
【解決手段】 本願発明のシリンダヘッドガスケットは、エンジンブロックとシリンダヘッドの間に配置可能なものであり、燃焼室に対応する少なくとも１つの開口部（32）及びクランプ手段に対して設けられている少なくとも１つの穴（34）を備えている複数の積層シート又は積層鋼板を含み、開口部（32）を取り囲むストッパ（30）を含むものにおいて、ストッパ（30）がその周に沿って変化する変形抵抗を有することを特徴とする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、シリンダヘッドガスケットに関し、より詳細には、調節可能なストッパを備えているシリンダヘッドガスケットとに関する。

シリンダヘッドガスケットは、エンジンブロックとシリンダヘッドの間の気密性を確保するために使用されている。図２に示すように、一般に、シリンダヘッドガスケット10は、エンジンブロックの形状を有し、特に矩形であって、エンジンブロック及びシリンダヘッドに設けられている空洞又はダクト間の連続性を確保可能とする開口部を複数含む。そのため、第一の開口部12は燃焼室に対して設けられ、第二の開口部14は１つ又は複数の冷却液を通過させることができるように設けられ、第三の開口部16は、エンジンブロックにシリンダヘッドを固定するための固定要素、特にねじ山を有するロッド、ボルトを通過させることができるように設けられている。従って、シリンダヘッドガスケットは、エンジンブロックとシリンダヘッドの接触面に形状的な欠陥があったり、また温度が変化した場合にも、空洞間、ダクト間及び、空洞又はダクトと外部の間で良好な気密性を確保することができなければならない。

図１に示す公知の実施態様によれば、シリンダヘッドガスケット10は、複数の積層シート又は積層鋼板を含み、特に、その間に中間鋼板20が配置されている２つの外側作動鋼板18を含む。少なくとも１つの外側作動鋼板18が、第一の開口部12の周囲でその開口部の近傍において、シリンダヘッドガスケットの内部に向かって配向されているリブ22を備えていることにより、そのガスケットの変形を補償することができる変形領域が形成される。そのため、２つの外側鋼板18にリブ22を設けた場合、それらのリブの突出部分は、互いに対向して配置されているか、又は対置される。

気密性を改善するために、シリンダヘッドガスケット10は、ストッパと呼ばれる止め具24を含み、この止め具は、燃焼室に対して設けられている第一の開口部12の周辺で、中間鋼板20に突き合わされて配置されている。ストッパ、止め具24の厚みX1を中間鋼板20の厚みX2よりもわずかに厚くすることにより、燃焼室の周囲の締めつけ力が大きくなるとともに、少なくとも１つの外側鋼板18の圧縮応力が得られ、揺動振幅を低減することができ、かつリブのつぶれを防止することができる。

この構成によれば、穴16を通過する締めつけ手段により発生される締めつけ応力は、シリンダヘッドガスケットの全面にわたって一様に配分されず、穴又は第三の開口部16の周囲に局部的に作用する傾向がある。従って、穴16から最も離れた領域で十分な圧力を得るためには、穴16の周囲に特定される領域における締めつけ圧を、通常必要とされる締めつけ圧よりも大きくする必要がある。

このように締めつけ圧が変化することにより、気密領域、特にストッパ24の位置における問題が多く生じる。

このように、締めつけ応力が局部的に作用することによって、ストッパ24の締めつけ圧がその周に沿って変化する。ストッパの周に沿った如何なる箇所においても、十分な接触圧、従って十分な気密性を得るためには、穴16に最も近い領域の締めつけ圧を、必要とされる締めつけ圧よりも大きくして、その穴16から最も離れた領域でも十分な締めつけ圧が得られるようにする。締めつけ圧が周に沿って等しくはないので、シリンダヘッド及びエンジンブロック位置、特にライナの位置のストッパ面で局部的又は可変の応力及び変形が発生して、過度のオイル消費が発生し、あるいはエンジンの音響レベルが上昇することがある。

ストッパの周に沿って、より一様な、従って変化の少ない締めつけ圧を得るための１つの解決方法として、図３に示すように周に沿って変化する厚みX1を有するストッパ24を設けることを挙げることができる。この構成では、穴16に対向して配置可能なストッパ領域の厚みは、穴16から最も離れた領域の厚みよりも薄い厚みX1を有する。

この解決方法により、これまでよりも変形を少なくすることができるが、ストッパの厚みを変化させるためには、難しいスタンピング作業が必要であり、この解決方法は十分に満足のいく方法とは言えない。しかも周に沿った厚みの変化は、シリンダヘッドガスケットの製造時に決定され、シリンダヘッドガスケットの種類を問わず同じであるので、一つ一つのエンジンブロック及びシリンダヘッドガスケットに対する特殊な形状には適合しない。

従って本発明は、調節可能なストッパを備えているシリンダヘッドガスケットを提案することにより、従来技術によりもたらされる不都合の解消を課題としている。

上記課題は、エンジンブロックとシリンダヘッドの間に配置可能なシリンダヘッドガスケットであって、燃焼室と対応し、一致し得る少なくとも１つの開口部と、クランプ手段又は固定手段に対して設けられている少なくとも１つの穴とを備えている複数の積層シート又は積層鋼板を含み、また開口部を取り囲む肉厚部分（以下ストッパとする）を含み、ストッパがその周に沿って変化する変形に対する変形抵抗を有するシリンダヘッドガスケットにより解決される。

本願発明のシリンダヘッドガスケットにより、ストッパの輪郭を、締めつけ応力に適合させるとともに、そのストッパが間に配置されている構成要素の形状に適合させることができる。またこの特徴により、優れた気密性を達成しながら、既存の解決方法に比べて、シリンダヘッドガスケットの変形を比較的小さくすることができる。

ストッパの、クランプ手段に対して設けられている穴の最も近くに位置する領域の変形抵抗が、穴から最も離れた領域の変形抵抗よりも小さいことが好ましい。

ストッパがその周に沿って変化する圧縮抵抗を有し、この場合に、その圧縮抵抗の小さい領域が変形抵抗の小さい領域に対応していることが望ましい。

好ましくは、ストッパの少なくとも１つの接触面が、ストッパの周に沿って変化する半径方向の幅を有する。ストッパの外周面が、幅の狭い領域を形成するように少なくとも１つの切込みを含んでいることがより好ましい。

ストッパが、幅の狭い領域を形成するように少なくとも１つの変形領域を含むことが望ましい。

ストッパが、中間鋼板（36）と突き合わされて配置されていることが好ましい。

望ましくは、変形領域の１つ又は複数がそれぞれ、中間鋼板に設けられている溝と協働する突出部を外周面に含む。このとき溝が、ストッパと中間鋼板の間の機械的な結合を可能にする縁部の変形部を含むことがより好ましい。

本願発明は、エンジンブロックとシリンダヘッドの間に配置可能なシリンダヘッドガスケットに関する。このシリンダヘッドガスケットは、燃焼室に対応する少なくとも１つの開口部及びクランプ手段に対して設けられている少なくとも１つの穴を備えている複数の積層シート又は積層鋼板を含み、また開口部を取り囲むストッパを含む。そしてストッパがその周に沿って変化する変形抵抗を有する。この構成によって、ストッパの周に沿って、一様な締めつけ圧を得ることができ、それによってエンジンブロックとシリンダヘッドの接触面に形状的な欠陥があったり、また温度が変化した場合にも、空洞間、ダクト間及び、空洞又はダクトと外部の間で良好な気密を得ることが可能となる。

本願発明の他の特徴及び長所を、添付図面に関して例示のみを目的として挙げる以下の説明からより明らかにする。

図５、６は、複数の積層シート又は積層鋼板を含むシリンダヘッドガスケットに組込み可能なストッパ30を示し、このガスケットは、エンジンブロックとシリンダヘッドの間に配置することができる。

たとえば図４Ａ〜４Ｃでは、シリンダヘッドガスケットの３つの変形実施態様を示す。他の変形実施態様も検討可能である。

従来技術と共通する構成要素には、図４Ａに示す第一の変形実施態様によるシリンダヘッドガスケット100、図４Ｂに示す第二の変形実施態様によるシリンダヘッドガスケット200、及び図４Ｃに示す第三の変形実施態様によるシリンダヘッドガスケット300に対して、従来技術の構成要素を示す参照符号にそれぞれ100、200、300を付加して示した。

従って、図４Ａのシリンダヘッドガスケット100は、中間鋼板120が間に配置されている２つの外側作動鋼板118を含み、少なくとも１つの外側鋼板118が、燃焼室と対応し、又は燃焼室と一致し得る開口部のその周囲にリブ122を備えている。この実施態様によれば、本発明によるストッパ30は、中間鋼板120と突き合わされて配置されている。

図４Ｂのシリンダヘッドガスケット200は、中間鋼板220が間に配置されている２つの外側作動鋼板218を含み、少なくとも１つの外側鋼板218が、燃焼室と一致し得る開口部の周囲にリブ222を備えている。この実施態様によれば、中間鋼板220が、本発明によるストッパ30を形成する肉厚部分を含み、中間鋼板及びストッパは一体成形されている。

図４Ｃのシリンダヘッドガスケット300は、燃焼室と一致し得る開口部の周囲にリブ322を備えている単一の作動鋼板318を含んでいる。この実施態様では、別の鋼板320が設けられ、本発明によるストッパ30が、別の鋼板320に嵌め込まれている。このとき別の鋼板320とストッパ30とを一体成形した別の変形実施態様も検討可能である。

シリンダヘッドガスケットに関し、他にも様々な変形実施態様を検討可能である。

周知のように、シリンダヘッドガスケットは、エンジンブロックとシリンダヘッドとの間に設けられている空洞又はダクトの間の連続性を確保することができるような開口部を複数含む。そのため、図６に示すように、シリンダヘッドガスケットは、特に燃焼室に対して設けられている第一の開口部32と、エンジンブロックにシリンダヘッドを固定するための固定要素、特に締めつけ力をもたらすねじ山を有するロッド、ボルトを通過させることができるように設けられている第二の開口部34とを含む。

本発明について説明するために、図６では、第一の開口部32の周辺で、中間鋼板36に突き合わせて配置されているストッパ30を示す。ストッパ30の厚みを中間鋼板36よりも厚くすることにより、気密性を向上させることができる。

本発明によれば、ストッパは、その周に沿って変化する変形に対する変形抵抗を有する。そのため、ストッパ30の、第二の穴34に最も近くなる領域の変形抵抗は、その穴34から最も遠い領域の変形抵抗よりも小さい。

変形抵抗とは、構成要素の可塑的な及び／又は弾性的な変形に対して抵抗する能力を意味する。

ストッパが、その周に沿って変化する圧縮に対する圧縮抵抗を有することが好ましく、このとき圧縮抵抗の小さい領域が、変形抵抗の小さい領域に対応する。

圧縮抵抗とは、特に圧縮応力を受けたときに、構成要素が、その厚みが変化するのに対して抵抗する能力を意味する。厚みは、圧縮応力に応じて適応、調節される寸法値に対応する。

この構成によって、製造時に一定の厚みを有するストッパに基づき、エンジンブロックとシリンダヘッドの間でシリンダヘッドガスケットが押圧されることによって、そのストッパの厚みを周方向で変化、変動させ、調節することができる。従って締めつけ時に発生する機械応力により、ストッパの輪郭が、修正されて締めつけ応力に適合されるとともに、ストッパをその間に配置されている構成要素、すなわち外側作動鋼板、エンジンブロック及びシリンダヘッドの形状に適合される。

変形に対する変形抵抗が肉厚部分の周に沿って変化することによって、ストッパの周辺に沿った締めつけ圧を、従来と比較して一様に、比較的均質にすることができるので、局部的な応力及び／又は変形を発生させることなく良好な気密性を得ることができる。

変形実施態様によれば、ストッパ30は、外側鋼板又は外側作動鋼板によりそれぞれ支持される第一の接触面38と第二の接触面40を含み、接触面38及び接触面40の少なくとも一方が、ストッパの周に沿って（半径方向に応じて）変化する厚みを有する。このとき、ストッパ30の、少なくとも１つの接触面の厚みが薄い領域は、変形抵抗が小さい領域に対応する。

図５に示す第一の変形実施態様によれば、２つの接触面38、40は、周に沿って変化、変動する幅を有し、幅の変化は、材料の幅を狭くすることによって、又は切込みを設けることによって、幅が半径方向に引っ込められて実施される。好適な実施態様によれば、ストッパ30の外周面42が、少なくとも１つの平面部44を、好適には複数の平面部44を含み、これらの平面部が、ストッパの、固定要素又は締めつけ手段に対して設けられている穴34に対向して位置する領域に配置されている。

図６〜８に示す別の変形実施態様によれば、接触面38だけが、固定要素又は締めつけ手段に対して設けられている穴34に対向して位置する領域46で幅が狭くなっている。好適な実施態様によれば、幅の変化は、領域46の可塑的な変化、特に圧縮によって得られ、接触面38は、領域46でのみ、幅の変形しない部分を保持する。そのため、通常は図８に示すように、断面が矩形の輪郭を有するストッパ30は、変形領域46では、図７に示すように断面が略Ｌ字形の輪郭を有する。

圧縮によって発生する材料のクリープのために、変形領域46は、中間鋼板36に設けられている溝50と協働可能な突出部48を外周面42にそれぞれ含む。これらの突出部48はストッパ30を中間鋼板に対して回転させることなく支持する回転支持手段として機能し、それによってストッパ30の設置が容易になり、特に変形抵抗の小さな領域を、締めつけ手段又は固定要素に対して設けられている穴34に対向して確実に配置することが可能となる。

たとえばストッパは、変形領域46において、その幅及び／又は高さの約半分まで、長さ約20 mmの円弧につぶされるが、これらの値は、特に気密要素の機械特性に応じて変化する。

変形実施態様によれば、中間鋼板36に設けられている溝50は、鋼板の厚み全体に延びていてもよいし、あるいは、図７に示すように厚みの一部にのみ延びていてもよい。溝50を、ストッパ30と中間鋼板50の間の半径方向の間隙として形成することができる。

さらに、ストッパを所定の位置に保持するために、少なくとも１つの溝50に対して中間鋼板36の局部的な型プレス52を行い、中間鋼板の溝に局部的につぶれた縁部を形成することができる。このつぶれた縁部によって、ストッパを所定の位置に保持することができる。

ストッパを回転させることなく支持し、及び／又はストッパを所定の位置に保持するためには、ストッパ30がその周に沿って変化する輪郭を有する場合に特に有利となる。

もちろん本発明は、記載及び図示した実施態様に制限されるものではなく、その反対に、特に各種構成要素の形状、寸法及び材料に関して、あらゆる変形実施態様を含む。したがって変形領域46と対応する溝50を、矩形ではなく他の形状にすることもできる。またストッパと中間鋼板とを一体の成形部品として構成し、燃焼室に対して設けられている開口部を取り囲む肉厚部分としてストッパを形成することもできる。

従来技術によるシリンダヘッドガスケットの一部を示す横断面図である。 従来技術によるシリンダヘッドガスケットを示す平面図である。 従来技術によるストッパの厚みの変化を、その周方向に対して示すグラフである。 本発明によるストッパを含むシリンダヘッドガスケットの１つの変形実施態様を示す断面図である。 本発明によるストッパを含むシリンダヘッドガスケットの別の変形実施態様を示す断面図である。 本発明によるストッパを含むシリンダヘッドガスケットのさらに別の変形実施態様を示す断面図である。 本発明によるストッパの第一の変形実施態様を示す平面図である。 中間鋼板に対して配置されている本発明のストッパの第二の変形実施態様を示す平面図である。 図６のVII−VII線によるストッパと中間鋼板との関係を示す断面図である。 図６のVIII−VIII線によるストッパと中間鋼板との関係を示す断面図である。

符号の説明

10 シリンダヘッドガスケット
12 第１の開口部
14 第２の開口部
16 第３の開口部
18 外側作動鋼板
20 中間鋼板
22 リブ
24 ストッパ
30 ストッパ
32 第１の開口部
34 第２の開口部
36 中間鋼板
38 第１の接触面
40 第２の接触面
42 外周面
44 平面部
46 変形領域
48 突起部
50 溝
52 つぶれた縁部

Claims (9)

1. エンジンブロックとシリンダヘッドの間に配置可能なシリンダヘッドガスケットであって、
   燃焼室に対応する少なくとも１つの開口部（32）及びクランプ手段に対して設けられている少なくとも１つの穴（34）を備えている複数の積層シート又は積層鋼板を含み、前記開口部（32）を取り囲むストッパ（30）を含むものにおいて、
   前記ストッパ（30）がその周に沿って変化する変形抵抗を有するシリンダヘッドガスケット。
2. 前記ストッパ（30）の、前記クランプ手段に対して設けられている穴（34）の最も近くに位置する領域の変形抵抗が、前記穴（34）から最も離れた領域の変形抵抗よりも小さい請求項１に記載のシリンダヘッドガスケット。
3. 前記ストッパ（30）がその周に沿って変化する圧縮抵抗を有し、その圧縮抵抗の小さい領域が変形抵抗の小さい領域に対応する請求項１又は２に記載のシリンダヘッドガスケット。
4. 前記ストッパ（30）の少なくとも１つの接触面（38、40）が、前記ストッパの周に沿って変化する半径方向の幅を有する請求項１から３のいずれか一項に記載のシリンダヘッドガスケット。
5. 前記ストッパ（30）の外周面（42）が、幅の狭い領域を形成するように少なくとも１つの切込みを含む請求項４に記載のシリンダヘッドガスケット。
6. 前記ストッパ（30）が、幅の狭い領域を形成するように少なくとも１つの変形領域（46）を含む請求項４項に記載のシリンダヘッドガスケット。
7. 前記ストッパ（30）が、中間鋼板（36）と突き合わせて配置されている請求項１から６のいずれか一項に記載のシリンダヘッドガスケット。
8. 前記変形領域（46）の１つ又は複数がそれぞれ、中間鋼板（36）に設けられている溝（50）と協働する突出部（48）を外周面（42）に備えている請求項６及び７に記載のシリンダヘッドガスケット。
9. 前記溝（50）が、前記ストッパ（30）と前記中間鋼板（36）の間の機械的な結合を可能にする縁部の変形部を含む請求項８に記載のシリンダヘッドガスケット。

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