JP2005320925A - シリンダヘッドガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダボア周り及び冷却媒体流通ボア周りにおいて夫々に適した面圧を付与するようにしてバランスのとれた密封性が得られるシリンダヘッドガスケットを提供する。
【解決手段】シリンダボアに対応するシリンダボア開口部２及び冷却媒体流通ボアに対応する冷却媒体流通ボア開口部３を備えた基板７と、該基板７のシリンダボア開口部２周辺部に重合一体とされた第１副板８と、基板７の冷却媒体流通ボア開口部３周辺部に重合一体とされた第２副板９とよりなり、第１副板８のばね定数が基板７のそれより大とされ且つ第２副板９のばね定数が基板７のそれより小とされると共に、上記シリンダボア開口部２周辺部の基板７及び／若しくは第１副板８並びに上記冷却媒体流通ボア開口部３周辺部の基板７及び／若しくは第２副板９には、ビード部５、６が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックとの間をシールするために挟装されるガスケットに関し、更に詳しくは、シリンダボア及び冷却媒体流通ボアを備えたシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に挟装されるシリンダヘッドガスケットに関する。

自動車用エンジンにおいては、シリンダブロックに複数のシリンダボアが併設され、このシリンダボアの周辺部分には、水、油或いは不凍液等の冷却媒体が流通するボアが適宜位置に配設されている。上記シリンダボアは、シリンダヘッドに形成される燃焼室に連通し、また、冷却媒体流通ボアは、オープンデッキタイプの場合シリンダヘッド側の冷却媒体流通ボアにも連通するよう、シリンダブロックとシリンダヘッドとが締付組立てられる。従って、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に挟装されるシリンダヘッドガスケットには、これらボアに対応する開口部が夫々開設され、且つこの開口部の周辺部には燃焼ガス及び冷却媒体をより効果的に密封する為にビード部等が形成される。

上記シリンダブロックとシリンダヘッドとの締付組立は、ボルトによってなされるが、燃焼室の内圧が極めて高い（約８０ｋｇ／ｃｍ^２）為、燃焼ガスのリークを抑えるにはボルトの締付力を強くする必要がある。しかし、この締付力を強くするとシリンダブロックとシリンダヘッドに歪が生じ、ピストンリングにフリクションがかかって燃費の低下の原因ともなる。一方、シリンダヘッドガスケットのばね力を大きくして、シリンダブロック、シリンダヘッドガスケット及びシリンダヘッド間の相互の面圧を大きくすることが考えられるが、シリンダヘッドガスケットのばね力をシリンダボア側に合わせて一律に大きくすると、冷却媒体流通ボア内の冷却媒体による内圧は上記燃焼ガスの内圧に比べて低い（約３ｋｇ／ｃｍ^２）ので、冷却媒体流通ボアの近傍では過剰なばね力となり、全体としてボルトに過大な軸力がかかり、ボルトの劣化が促進される原因にもなる。

特許文献１〜３は、２枚の金属板を重ね合わせ、シリンダボア周辺には折返し部やビード部を形成して面圧を高くし、シリンダボアにおける高温・高圧の燃焼ガスの密封性をより高め、軽量化・低コスト化を図ることができる金属積層形ガスケットを提案している。
実用新案登録第２５８８９９８号公報 実用新案登録第２５９８０８２号公報 特開２００１−１７３７８６号公報

上記特許文献１〜３に開示された金属積層形ガスケットは、その特性を活かし、シリンダボア周りでの燃焼ガスの密封性を向上させると共に、軽量化・低コストを図ることができる点で、評価されるべきものである。しかし、シリンダボア周り及び冷却媒体流通ボア周りのバランスのとれた密封性については何等言及されていない為、冷却媒体流通ボア周りでの面圧が過剰となり、或いはボルトに過大な軸力が付加されることが予想され、更に改善が望まれるところであった。

本発明は、上記のような実情に鑑みなされたもので、シリンダボア周り及び冷却媒体流通ボア周りにおいて夫々に適した面圧を付与するようにしてバランスのとれた密封性が得られるシリンダヘッドガスケットを提供することを目的としている。

請求項１の発明に係るシリンダヘッドガスケットは、シリンダボア及び冷却媒体流通ボアを備えたシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に挟装されるシリンダヘッドガスケットであって、上記シリンダボアに対応するシリンダボア開口部及び冷却媒体流通ボアに対応する冷却媒体流通ボア開口部を備えた基板と、該基板のシリンダボア開口部周辺部に重合一体とされた第１副板と、基板の冷却媒体流通ボア開口部周辺部に重合一体とされた第２副板とよりなり、第１副板のばね定数が第２副板のそれより大とされると共に、上記シリンダボア開口部周辺部の基板及び／若しくは第１副板並びに上記冷却媒体流通ボア開口部周辺部の基板及び／若しくは第２副板には、ビード部が形成されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、上記において、上記基板及び／若しくは第１副板のシリンダボア開口部周縁近傍部が、折曲重合されてストッパ部とされていることを特徴とする。また、請求項３の発明は、上記基板、第１副板及び第２副板が金属板からからなり、上記ばね定数の違いはこれら金属板の厚さ或いは材質の違いによって設定されるものであることを特徴とする。

請求項１の発明に係るシリンダヘッドガスケットによれば、シリンダボア開口部周辺部の基板及び／若しくは第１副板並びに上記冷却媒体流通ボア開口部周辺部の基板及び／若しくは第２副板にはビード部が形成され、しかも、第１副板のばね定数が第２副板のそれより大とされているから、本発明のシリンダヘッドガスケットを、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に挟装し、ボルトによって締付け、エンジンを組立てる際、ビード部の圧縮変形に伴う復元弾力が、冷却媒体流通ボア周りよりシリンダボア周りの方が大となる。

従って、シリンダボア周りにおけるシリンダブロック、シリンダヘッドガスケット及びシリンダヘッド間の面圧が大きくなり、燃焼室内における高圧燃焼ガスの密封性が維持される。一方、冷却媒体流通ボア周りでは面圧が小さく、低圧の冷却媒体に対して過剰とならず十分な密封性を発揮する。このように、シリンダボア周り及び冷却媒体流通ボア周りの面圧が、夫々の部位に適したようにバランスよく発現されるから、ボルトの過大な締付力や軸力を不要とし、シリンダブロック及びシリンダヘッドの歪に伴うピストンリングのフリクションがかかることによる燃費の増大が回避され、また、ボルトに内部応力が蓄積されることによる劣化の促進も抑えられる。

また、請求項２の発明のように、上記基板及び／若しくは第１副板のシリンダボア開口部周縁近傍部が、折曲重合されてストッパ部とされていると、このストッパ部が一次シール部として機能すると共に、ビード部の過圧縮が防止され、シリンダボア周りの適正な面圧が維持される。更に、請求項３の発明のように、基板、第１副板及び第２副板が金属板からからなり、上記ばね定数の違いはこれら金属板の厚さ或いは材質の違いによって設定されるものとすれば、金属積層形ガスケットの特性が発揮されると共に、ばね定数の設定が簡易になされ、本発明のシリンダヘッドガスケットを低コストに提供することができる。

以下に本発明の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は本発明のシリンダヘッドガスケットの部分切欠平面図、図２は図１のＸ−Ｘ線拡大断面図、図３は別実施例の図２と同様図である。

図１に示すシリンダヘッドガスケット１は、多気筒エンジンに適用されるものであり、複数のシリンダボア開口部２…、冷却媒体流通ボア開口部３…及びボルト用開口部４…が開設されている。シリンダボア開口部２…の周り及び冷却媒体流通ボア開口部３…の周りには、夫々ビード部５…、６…が形成されている。このようなシリンダヘッドガスケット１は、シリンダブロック（不図示）と、シリンダヘッド（同）との間に介装され、ボルト（同）によりこれらを締付一体とすることにより、多気筒エンジンが組立てられる。この組立状態では、シリンダブロックと、シリンダヘッドとの間にシリンダヘッドガスケット１が挟圧されると共に、シリンダブロック側のシリンダボアとシリンダヘッド側の燃焼室とがシリンダボア開口部２を介して互いに連通し、またシリンダブロック側の冷却媒体流通ボアとシリンダヘッド側の冷却媒体流通ボアとが冷却媒体流通ボア開口部３を介して互いに連通する。

図２において、上記シリンダヘッドガスケット１は、上記各開口部２、３、４が形成された金属製の基板７と、該基板７におけるシリンダボア開口部２の周辺部に重合一体とされた金属製の第１副板８と、冷却媒体流通ボア開口部３の周辺部に重合一体とされた金属製の第２副板９とよりなる。基板７、第１副板８及び第２副板９を構成する金属製板材としては、ＳＵＳやＳＰＣＣ等の鋼鈑が採用される。これらのばね定数の大小関係は、少なくとも第１副板８＞第２副板９となるよう設定される。第１副板８及び第２副板９と基板７との関係では、第１副板８＞基板７＞第２副板９となるよう設定されることが望ましいが、基板７のばね定数が、第１副板８或いは第２副板９と等しいか或いはこれらより大きくてもよい。これらばね定数の設定は、板材の厚み、材質（硬質或いは軟質）の適宜選定によってなされる。

第１副板８及び第２副板９の基板７に対する重合一体化は、スポット溶接、レーザ溶接、カシメ或いは接着等によってなされる。シリンダボア開口部２の周辺の基板７及び第１副板８と、冷却媒体流通ボア開口部３の周辺の基板７及び第２副板９とには、互いに離反する方向に屈曲されたハーフビード５ａ、５ｂ及び６ａ、６ｂが形成され、これらが夫々上記ビード部５、６を構成する。これらハーフビード５ａ、５ｂ及び６ａ、６ｂは、夫々どちらか一方のみでもよく、また山形のフルビード或いはクゥオータビードであってもよい。また、第１副板８のシリンダボア開口部２の周縁近傍部は折返され、折曲重合されてストッパ部８ａとされている。

このような構成のシリンダヘッドガスケット１を、上記のようにシリンダブロックとシリンダヘッドの間に介装し、ボルトの締付によってエンジンを組立てると、ビード部５、６が圧縮されて弾性変形し、その復元弾力を保有した状態でシリンダヘッドガスケット１がシリンダブロックとシリンダヘッドの間に挟圧される。而して、基板７、第１副板８及び第２副板９のばね定数の関係が上記のように設定されているから、シリンダボア開口部２周りのビード部５における復元弾力が冷却媒体流通ボア開口部３周りのビード部６におけるそれより大となり、シリンダブロック、シリンダヘッドガスケット１及びシリンダヘッド間の面圧は、シリンダボア開口部２の周辺部の方が、冷却媒体流通ボア開口部３の周辺部より大となる。

従って、燃焼室内の燃焼ガスが前記のように高圧であるが、上記の大きな面圧を惹起するビード部５の作用によって好適に密封され、外部への漏出が防止される。また、その内周側にはストッパ部８ａが存在するから、このストッパ部８ａが挟圧されることによりその一次シール作用が相乗し、より密封性が高められると共にそのストッパ作用によって、ビード部５の過圧縮が防止される。一方、冷却媒体流通ボア開口部３側は、冷却媒体の内圧が燃焼ガスの内圧より低いので、上記のように面圧が低くてもその密封機能を十分備え、これにより、ボルトの締付力或いは軸力を左程強くしなくても全体に亘りバランスのとれた密封性が得られ、ピストンリングのフリクション増加による燃費の低下やボルトの劣化を助長する懸念もなくなる。

図３に示すシリンダヘッドガスケット１Ａは、上記の別実施例を示すものであるが、第１副板８及び第２副板９が基板７に対して同一面側（実施例１では異なる面側）に重合一体とされている点、及び基板７におけるシリンダボア開口部２の周縁近傍部が折返され、折曲重合されて上記ストッパ部８ａと対合する同様のストッパ部７ａが形成されている点で、実施例１のシリンダヘッドガスケット１と異なる。このシリンダヘッドガスケット１Ａの場合も、上記のようにシリンダブロックとシリンダヘッドの間に介装し、ボルトの締付によってエンジンを組立てると、ビード部５、６が圧縮されて弾性変形し、復元弾力を保有した状態でシリンダブロックとシリンダヘッドの間に挟圧される。

そして、基板７、第１副板８及び第２副板９のばね定数の関係から、面圧は、シリンダボア開口部２の周辺部の方が、冷却媒体流通ボア開口部３の周辺部より大となり、燃焼室内の高圧燃焼ガスが、上記の大きな面圧を惹起するビード部５の作用によって密封され、外部への漏出が防止される。また、冷却媒体流通ボア開口部３側も、冷却媒体の密封が十分になされ、これにより、上記同様ボルトの締付力或いは軸力を左程強くしなくても全体に亘りバランスのとれた密封性が得られる。更に、互いに対合するストッパ部７ａ、８ａの作用によって、一次シール効果及び過圧縮防止効果がより向上する。

その他の構成は、実施例１と同様であるので、共通部分に同一の符号を付しその説明を割愛する。また、実施例１及び実施例２の形状に限定されず、本発明を逸脱しない限り他の形状のものも除外するものではない。更に、冷却媒体流通ボアの冷却媒体を、水、油或いは不凍液を総称して表現したが、これらは個別に夫々の流通ボア内を流通するものであること、また、これら複数種の流通ボアが同一のシリンダブロックに併設されるものも対象とされることは言うまでもない。

本発明のシリンダヘッドガスケットの部分切欠平面図である。 図１のＸ−Ｘ線拡大断面図である。 別実施例の図２と同様図である。

符号の説明

１ シリンダヘッドガスケット
２ シリンダボア開口部
３ 冷却媒体流通ボア開口部
５ ビード部
６ ビード部
７ 基板
７ａ ストッパ部
８ 第1副板
８ａ ストッパ部
９ 第２副板

Claims (3)

1. シリンダボア及び冷却媒体流通ボアを備えたシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に挟装されるシリンダヘッドガスケットであって、
   上記シリンダボアに対応するシリンダボア開口部及び冷却媒体流通ボアに対応する冷却媒体流通ボア開口部を備えた基板と、該基板のシリンダボア開口部周辺部に重合一体とされた第１副板と、基板の冷却媒体流通ボア開口部周辺部に重合一体とされた第２副板とよりなり、第１副板のばね定数が第２副板のそれより大とされると共に、上記シリンダボア開口部周辺部の基板及び／若しくは第１副板並びに上記冷却媒体流通ボア開口部周辺部の基板及び／若しくは第２副板には、ビード部が形成されていることを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
2. 請求項１に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、
   上記基板及び／若しくは第１副板のシリンダボア開口部周縁近傍部が、折曲重合されてストッパ部とされていることを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
3. 請求項１または２に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、
   上記基板、第１副板及び第２副板が金属板からからなり、上記ばね定数の違いはこれら金属板の厚さ或いは材質の違いによって設定されるものであることを特徴とするシリンダヘッドガスケット。

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