JP2005214361A - Metallic gasket - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介挿されるシリンダヘッドガスケットとして好適な金属ガスケットに関する。 The present invention relates to a metal gasket suitable as a cylinder head gasket interposed between a cylinder block and a cylinder head of an internal combustion engine.
従来、この種の金属ガスケットとしては例えば、特許文献1に記載されているような金属ガスケットがある。
すなわち、金属ガスケットを構成する基板には、ボアに対応した位置に燃焼室孔が開口し、その燃焼室孔を囲むシールラインに沿ってビードが形成されている。さらに、そのビードよりも燃焼室孔側の基板部分には、増厚部からなるストッパが形成されている。このストッパによって、上記ビードの板厚方向の圧縮変形量が規制されて当該ビードの全屈の防止及びエンジン運転時の振動振幅による疲労破壊を防止している。
Conventionally, as this type of metal gasket, for example, there is a metal gasket as described in Patent Document 1.
That is, in the substrate constituting the metal gasket, the combustion chamber hole is opened at a position corresponding to the bore, and a bead is formed along the seal line surrounding the combustion chamber hole. Furthermore, a stopper made of a thickened portion is formed on the substrate portion closer to the combustion chamber hole than the bead. By this stopper, the amount of compressive deformation of the bead in the plate thickness direction is regulated to prevent full bending of the bead and fatigue failure due to vibration amplitude during engine operation.
なお、上記ストッパの構成は、基板の燃焼室側平坦部にシムを接合して増厚したり、燃焼室側端部を折り返して増厚したりして形成される。
また、複数の基板や副板を積層して構成される場合には、各基板及び副板に対し燃焼室孔や水孔、油孔、ボルト孔などが同一位置に開口している。
Further, when a plurality of substrates and sub-plates are stacked, combustion chamber holes, water holes, oil holes, bolt holes, and the like are opened at the same position for each substrate and sub-plate.
近年、エンジンの基本設計を変更することなく排気量の増大を図るためのボア径の拡大に伴い、燃焼室孔の径を大きくすることが行われることがある。また、エンジンは小型・軽量化、高性能化が進む傾向にある。このため、各燃焼室孔の径を大きくしていくと、燃焼室孔間や燃焼室孔から水孔迄の間などのシール幅が狭い部分に、ビードを保護するためのストッパをビードと並べて設けることが困難となる。
また、ストッパを設けることなくビードの疲労破壊を防止する場合には、従来にあっては、積層する基板や副板の枚数を増やすことで対処しているが、この対処方法はコストが高くなったり、層間数が増加して圧漏れの機会が多くなる欠点を有していた。
In recent years, the diameter of the combustion chamber hole is sometimes increased with an increase in the bore diameter for increasing the displacement without changing the basic design of the engine. Engines tend to be smaller, lighter, and higher performance. For this reason, when the diameter of each combustion chamber hole is increased, a stopper for protecting the bead is arranged along with the bead in a portion having a narrow seal width such as between the combustion chamber holes or between the combustion chamber hole and the water hole. It becomes difficult to provide.
In addition, in order to prevent bead fatigue failure without providing a stopper, conventionally, it has been dealt with by increasing the number of substrates and sub-plates to be laminated. However, this method is costly. Or the number of layers increases and there is a disadvantage that the opportunity for pressure leakage increases.
なお、実公平4−17883号公報には、幅の広い台形状の第1ビードを設け、その下側の金属板に対し第1ビードと同じ側に突出したフルビードから第2ビードを設けた例があるが、この第2ビードは、ばね力を発揮して第1ビードでの面圧不足部分のバネを増強するものであって、本願発明でいうストッパを構成していない。このことは、例えば第6欄33行〜36行目に記載のように、第1ビードの中央部分に生じる面圧不足部分の面圧を第2ビードが補い、第1ビードの立上り部分(第2ビードで直接補強されない部分)に対し強い面圧を発生させる点や、第7図のように別途ストッパを設けてビードの圧縮変形量を調整している点から分かる。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、狭いシール幅にも対応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。
In Japanese Utility Model Publication No. 4-17883, an example is provided in which a wide, trapezoidal first bead is provided, and a second bead is provided from a full bead protruding on the same side as the first bead with respect to the lower metal plate. However, this second bead exhibits spring force and reinforces the spring of the surface pressure insufficient portion of the first bead, and does not constitute a stopper as used in the present invention. This is because, for example, as described in the sixth column, lines 33 to 36, the second bead compensates the surface pressure of the surface pressure deficient portion generated in the center portion of the first bead, and the rising portion of the first bead (first It can be seen from the point that a strong surface pressure is generated on the portion that is not directly reinforced with two beads, and the fact that the amount of compressive deformation of the bead is adjusted by providing a separate stopper as shown in FIG.
The present invention has been made paying attention to the above points, and an object of the present invention is to provide a metal gasket that can cope with a narrow seal width.
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、薄肉金属板を基板とし、その基板には、予め設定したシールラインに沿って、上記基板を板厚方向に屈曲して形成され板厚方向にバネを発揮する凸状のビードが形成されている金属ガスケットであって、
上記ビードの凹部側から上記基板に積層する副板を備え、上記副板に対し上記ビードの凹部内に向けて突出して当該ビードの板厚方向の圧縮変形量を規制する剛性の高いストッパを設けたことを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 of the present invention uses a thin metal plate as a substrate, and the substrate is bent in the plate thickness direction along a preset seal line. A metal gasket formed with a convex bead that is formed and exhibits a spring in the plate thickness direction,
Provided with a sub-plate laminated on the substrate from the concave side of the bead, and provided with a highly rigid stopper that protrudes into the concave portion of the bead with respect to the sub-plate and restricts the amount of compressive deformation in the plate thickness direction of the bead. It is characterized by that.
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、上記ストッパは、上記シールラインに沿って連続して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3に記載した発明は、請求項1に記載した構成に対し、上記ストッパは、上記シールラインに沿って並ぶと共に上記ビード凹部内に向けてそれぞれ突出する複数の突起からなることを特徴とするものである。
Next, the invention described in
Next, the invention described in
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1項に記載した構成に対し、上記ストッパの頂部は平坦になっていることを特徴をとするものである。
次に、請求項5に記載した発明は、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載した構成に対し、上記ストッパは、副板における上記ビードと対向する部分を当該ビード凹部内に向けて突出するように屈曲させて形成され、そのストッパは、無負荷状態で上記ビードの凹面と非接触となる高さ及び幅に設定されていると共に、延在方向に沿って蛇行若しくは幅が変化することで板厚方向に対する剛性を高めたことを特徴とするものである。
Next, the invention described in claim 4 is characterized in that the top of the stopper is flat with respect to the structure described in any one of claims 1 to 3. .
Next, in the invention described in
次に、請求項6に記載した発明は、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載した構成に対し、上記ストッパは、副板における上記ビードと対向する部分にバーリングで孔を開け、そのバーリングで立ち上がったばりを、カーリングして折返し平押しで設定高さに鍛造圧縮して形成された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1に記載した構成に対し、上記ストッパとして、上記シールラインに沿って連続若しくは断続的に延び且つ上記ビードに向けて突出すると共に頂部が平坦なストッパ本体を設け、そのストッパ本体の平坦な頂部に対し、当該ストッパ本体の突出方向とは反対方向に突出若しくは凹んだ剛性向上部を、当該ストッパ本体の延在方向に沿って連続若しくは断続的に形成したことを特徴とするものである。
Next, in the invention described in
Next, the invention described in
次に、請求項8に記載した発明は、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載した構成に対し、上記基板には少なくとも燃焼室孔が開口し、上記シールラインは、上記燃焼室孔を囲って当該燃焼室孔をシールするシールラインであり、上記基板及び副板の一方には、少なくとも上記シールラインよりも外周側に水孔が開口し、上記基板及び副板の他方の外周縁位置は、水孔の位置若しくはそれよりも燃焼室孔側となっていることを特徴とするものである。
Next, the invention described in
本発明を採用すると、ビードを保護するストッパが平面視において当該ビードと重なる位置に形成されることで、シール幅が狭い箇所でもシールが可能になると共に、ストッパによって、ビードの圧縮変形量が規制され且つ当該ビードの振幅量を小さくする結果、例えば、燃焼室孔周りのシールとして採用しても、当該ビードに高面圧を発揮させ燃焼室孔の外周を高面圧でシールすることが可能となる。 When the present invention is adopted, a stopper that protects the bead is formed at a position overlapping with the bead in plan view, so that sealing is possible even in a narrow seal width, and the amount of compressive deformation of the bead is restricted by the stopper. As a result of reducing the amplitude of the bead, for example, even if it is adopted as a seal around the combustion chamber hole, it is possible to exert a high surface pressure on the bead and seal the outer periphery of the combustion chamber hole with a high surface pressure. It becomes.
次に、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態に係る金属ガスケット1を示す要部平面図である。この金属ガスケット1は、基板2及び副板3から構成され、図示しないシリンダブロック及びシリンダヘッドの対向する接合面間に介挿される。
その構成について説明すると、図1のように、副板3の上に基板2が積層配置され、その副板3及び基板2の略中央部には、複数の燃焼室孔5が長手方向に沿って並んで開口している。また、その各燃焼室孔5をそれぞれ囲むように内周側シールラインSL1が設定されている。燃焼室孔5間のシール幅が狭い位置にあっては、隣り合う内周側シールラインSL1は合流して1本のラインを共有する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view of a principal part showing a metal gasket 1 according to the present embodiment. The metal gasket 1 is composed of a
The configuration will be described. As shown in FIG. 1, the
上記副板3の大きさは、上記シリンダブロック及びシリンダヘッドの接合面とほぼ同じ大きさとなっている。この副板3には、上記内周側シールラインSL1の外周側に上記燃焼室孔5を囲むようにして複数の水孔6が開口し、さらにその水孔6の配置位置よりも外周側にボルト孔7が開口している。そして、ボルト孔7や副板3外周に沿って別のシールラインSL2が設定されている。
The size of the
また、基板2の大きさは、その外周縁2aが、図1のように、上記副板3に設けた各水孔6の外側よりも内側(燃焼室孔5側)で且つ当該各水孔6の内側(燃焼室孔5側)よりも外側の位置となる大きさに設計されている。基板2の外周縁は、水孔6の内側位置よりも内側(燃焼室孔5側)であっても良い。
基板2には、内周側シールラインSL1に沿ってビード8が形成されている。そのビード8は、図2及び図3に示すように、基板2を板厚方向に屈曲して上側に凸となるように成形してなるフルビードであって、板厚方向に圧縮変形してバネを発揮する。
In addition, the size of the
A
また、副板3には、上記フルビード8の凹面(下面)と対面する位置に複数のストッパ用突起9が形成されている。その複数のストッパ用突起9は、図4に示すように、上記内周側シールラインSL1に沿って並ぶと共にシール幅SH内に収まる大きさで形成されている。各ストッパ用突起9は、ビード幅等に応じて適宜、幅や突起高さを変えたり、そのストッパ用突起9間の間隔を変更したりしても良い。その各ストッパ用突起9は、副板3を上側に突出するように屈曲成形して形成され、その頂部9aが平坦になるように設定されることで板厚方向の剛性を高めるとと共に、ビード8との当接面を大きくしている。ここで、ストッパ用突起9は、図2及び図3に示すように、突出高さがフルビード8の内面よりも低く且つ幅もフルビード8よりも小さく設定されることで、無負荷状態において、ビード8に非接触状態になっていると共に、ビード8が圧縮変形した際には、ビード8の凹部が上記ストッパ用突起9に当接することで、当該ビード8の圧縮変形量及び振動に対する振幅量が規制される。
The
ここで、上記ストッパを構成するストッパ用突起9は、板厚方向の剛性が高く設定されている。以下のストッパにおいても同様である。
また、上記副板3には、ボルト孔7の周りや副板3外周に沿った別のシールライン位置SL2に、不図示のハーフビード若しくはフルビードなどのビードが形成されている。
Here, the
The
次に、本実施形態の金属ガスケット1の作用・効果などについて説明する。
シリンダブロックとシリンダヘッドの対向する接合面間に配置して、ボルト孔7に挿入される締付けボルト(不図示)で締め付けることで、ビード8が板厚方向に弾性変形して所定の面圧でシールラインに沿ってシールする。このとき、上記ビード8内に配置したストッパ用突起9がビード8に対する板厚方向のストッパとなって、ビード8の弾性変形量は圧縮破壊をしない範囲に規制され、これによって、外周側のビードに比べて高面圧でシール可能となる。すなわち、シール面幅が狭くても高面圧で燃焼室孔5の外周をシールすることが可能となる。
Next, functions and effects of the metal gasket 1 of the present embodiment will be described.
The
また、上記ビード8内に配置されるストッパ用突起9の幅、突起高さ、間隔等を調整することで、シールラインに沿った締付け面圧を均一にすることも可能である。
また、副板3に対し、ビード8を形成した基板2の併設位置を燃焼室孔5の近傍に限定することで、つまり燃焼室孔5の近傍の板厚だけを厚くすることによって、内周側シールラインSL1に沿ったビード8への締付け荷重が更に大きくなり、その分、有効に燃焼室孔5周りのシール圧を高めることができる。なお、基板2側を接合面とほぼ同じ寸法とし、副板3の大きさを水孔の外周位置以内として小さくしても良い。
Further, the tightening surface pressure along the seal line can be made uniform by adjusting the width, height, interval, and the like of the
Further, by limiting the position of the
ここで、上記実施形態では、副板3に設けるストッパをシールラインに沿って並ぶ複数の突起9で構成したが、これに限定されない。例えば、図5のように、フルビード状に上側に凸となるように屈曲成形したビード10をストッパとするが、シールラインSL1に沿って図6のように連続的に幅を変更することでストッパとして要求される剛性を確保している。なお、ストッパとして要求される剛性は、締付け荷重に応じて変わる。
Here, in the said embodiment, although the stopper provided in the
または、図7のように、ビード10をシールラインに沿って蛇行するようにして延在させて剛性を確保してストッパとする。図8及び図9にストッパの変形例を示す。
なお、ストッパの頂部は平坦にすることが好ましい。平坦にすることで、剛性が増加すると共に、弾性変形したビード8の変形量の規制を安定して行うことができる。
また、副板3を成型してストッパを形成する場合に、図10に示すように、段部11a(ほぼ垂直に立ち上がる部分)が形成されている突起11の方が、剛性を高く設定することでできる。
Alternatively, as shown in FIG. 7, the
Note that the top of the stopper is preferably flat. By flattening, the rigidity increases and the deformation amount of the elastically
Further, when forming the stopper by molding the
また、上記各例では、ストッパを、副板3を屈曲成型して設ける場合を例示しているが、これに限定されない。例えば、図11に示すように、副板3に板12を接合してストッパとしても良い。要は、ビード8の圧縮変形量を規制できるだけの剛性を持ったストッパ部分がビード8の凹部内に向けて突出していればよい。
また、ストッパを、図12に示すように形成しても良い。すなわち、ビード8の凹部内に収まる大きさで、副板3におけるビード8と対向する部分にバーリングで孔17を開け、そのバーリングで立ち上がったばりを、カーリングして折返し平押しで設定高さに鍛造圧縮してストッパとなる突起14を、シールラインSL1に沿って複数個形成する。上記複数の突起14は、設定高さに抑揚を付けることで、シールラインSL1に沿ったビード8の面圧を均一化させるように当該ビード8の圧縮変形量を規制する。
Moreover, in each said example, although the case where a stopper is provided by bending the
Further, the stopper may be formed as shown in FIG. That is, a
または、図13〜図15のように形成する。すなわち、上記シールラインSL1に沿って連続的に延び且つ上記ビード8に向けて突出すると共に頂部が平坦なストッパ本体15を設ける。さらに、そのストッパ本体15の平坦な頂部に対し、当該ストッパ本体の突出方向とは反対方向に突出若しくは凹んだ剛性向上部16を、当該ストッパ本体の延在方向に沿って連続若しくは断続的に形成することで剛性を高め、ストッパとする。図13では、突起16によって剛性向上部を形成した例である。図14では、シールラインに沿って延びる溝16で剛性向上部を形成した例である。図15は、下方に向けてバーリング孔17を開け、そのばり16をカーリングして折返し平押しで設定高さに鍛造圧縮して剛性向上部とした例である。なお、上記ストッパ本体15は、シールラインに沿って延びるようにして断続的に形成しても良い。
Alternatively, it is formed as shown in FIGS. That is, the stopper
また、上記実施形態では、副板3に対し基板2の寸法を小さくした例で説明したが、これに限定されない。例えば図16に示すように、副板3と基板2とをほぼ同寸に設計しても良い。
また、上記実施形態では、燃焼室孔5を囲む内周側シールラインSL1のビードがフルビード8である場合を例示しているが、図17及び図18のように、ハーフビード13であっても良い。ハーフビード13の場合には、ビード13の頂部13a(接合面と接触する面、つまりシール部分で、面圧を高くしたい部分)の下方にストッパ9、10が位置するようにすることが好ましい。
Moreover, although the said embodiment demonstrated in the example which made the dimension of the board |
Moreover, although the case where the bead of the inner peripheral side seal line SL1 surrounding the
また、上記実施形態では、基板2が1枚の場合を例示しているが、ディーゼルエンジンのように内筒圧が高い場合には、副板3を挟んで2枚の基板2を配置すると良い。この場合には、図19のように、基板2の副板3側がビード8の凹部側となるように配置して、上記ストッパ9を表裏交互に突出させることで、シール幅が狭くても対応可能となる。
また、上述のような基板2と副板3の組を複数組積層して高圧に対応するようにしても良い。
また、上記実施形態では燃焼室孔周りのシールラインを例に説明したが、これに限定されない。シール幅が狭く且つストッパが必要な箇所であれば、本発明は適用可能である。 また、1本のシールライン全部に本発明を適用しなくても良く、シール幅が狭い部分及びその近傍だけに本願発明を適用しても構わない。
Moreover, in the said embodiment, although the case where the board |
Further, a plurality of sets of the
Moreover, although the said embodiment demonstrated the seal line around a combustion chamber hole as an example, it is not limited to this. The present invention is applicable to any portion where the seal width is narrow and a stopper is required. Further, the present invention may not be applied to all the seal lines, and the present invention may be applied only to a portion where the seal width is narrow and the vicinity thereof.
1 金属ガスケット
2 基板
3 副板
5 燃焼室孔
6 水孔
7 ボルト孔
8 ビード
9、10、11、12
ストッパ
13 ハーフビード
15 ストッパ本体
17 バーリング孔
16 剛性向上部
1
Stopper
13
Claims (8)
上記ビードの凹部側から上記基板に積層する副板を備え、上記副板に対し上記ビードの凹部内に向けて突出して当該ビードの板厚方向の圧縮変形量を規制する剛性の高いストッパを設けたことを特徴とする金属ガスケット。 A thin metal plate is used as a substrate, and a convex bead is formed on the substrate by bending the substrate in the plate thickness direction along with a preset seal line and exerting a spring in the plate thickness direction. A metal gasket,
Provided with a sub-plate laminated on the substrate from the concave side of the bead, and provided with a highly rigid stopper that protrudes into the concave portion of the bead with respect to the sub-plate and restricts the amount of compressive deformation in the plate thickness direction of the bead. Metal gasket characterized by that.
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