JP2006038012A

JP2006038012A - 金属ガスケット

Info

Publication number: JP2006038012A
Application number: JP2004215409A
Authority: JP
Inventors: Tsunekazu Udagawa; 恒和宇田川
Original assignee: Ishikawa Gasket Co Ltd
Current assignee: Ishikawa Gasket Co Ltd
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2024-07-23
Also published as: KR100696568B1; JP4056503B2; US20060017232A1; KR20060048579A; EP1619425A1

Abstract

【課題】シリンダボアに対するシール機能に対しては影響を与えることなく、ヘッドボルト締め付け力の影響を和らげてシリンダ変形を抑制することができる金属ガスケットを提供する。
【解決手段】シリンダボア用穴２の周囲に主ビード１１を設けると共に、該主ビード１１の外側に副ビード１２を設け、該シリンダボア用穴２の中心Ｃｓと該シリンダボア用穴２を取り囲む各ヘッドボルト穴５の中心Ｃｂとを結ぶ直線Ａに関して、平面視で該シリンダボア用穴２の中心Ｃｓから両側に３０°で広がる範囲内（Ｂ〜Ｃ）にて、前記副ビード１２の一部１２ａを、前記ヘッドボルト穴５側に向けて凸状に膨出させて構成する。
【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等の二つの部材の間に挟持してシールを行う金属ガスケットに関するものである。

自動車のエンジン（内燃機関）のシリンダヘッドとシリンダブロック（シリンダボディ）の接合面をシールする場合に、金属製のシリンダヘッドガスケットを間に挟持して燃焼ガスや冷却水や潤滑オイル等をシールしている。

エンジンの軽量化に伴うエンジン材料のアルミニウム合金化や肉薄化により、シリンダブロックやシリンダヘッドの剛性が低下する傾向にあり、エンジンの運転において、これらの部材に変形が生じ易くなり、シリンダボア（燃焼室穴）周りのシール面圧が不均等になるおそれが生じてきている。

そして、最近のエンジンにおいては、特に、シリンダボアの変形が問題となっており、このシリンダボアの変形が大きくなるとピストンの焼き付けや、シリンダの摩耗、及び、ピストンの摩擦抵抗が大きくなり、馬力損失などの不都合が発生する。

このシリンダボアの変形は、ヘッドボルトを締結してヘッドガスケットを締付けると、ビードや折り返し部等のシール手段に対してヘッドボルトに近い部分の面圧が大きくなり、シリンダボアの全周で均一とならないため、この締付けによりシリンダボアの変形が増幅されることが知られている。従って、このヘッドボルト締結による変形の増幅をできるだけ抑制できる金属ガスケットが望まれており、従来からこれらの対策を目的とする金属積層形ガスケットが提案されている。

その一つとして、シリンダボア用穴の周囲に折り返し部を設けると共に、この折り返し部に金属リングを介装し、この金属リングの幅をヘッドボルト穴近傍で広く形成してシリンダ変形を抑制しようとする金属積層形ガスケットが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、シリンダボア用穴の周囲に折り返し部を設けると共に、この折り返し部の幅をヘッドボルト穴近傍で広く形成してシリンダ変形を抑制しようとする金属積層形ガスケットも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

しかしながら、これらの金属積層形ガスケットでは、ヘッドボルト締め付けによるシリンダ変形を抑制することはできるが、シール機能が多少犠牲になる可能性がある。
特許第２８７５２３０号公報特許第３２９０１０４号公報

本発明はこの問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、シリンダボアに対するシール機能に対しては影響を与えることなく、ヘッドボルト締め付け力の影響を和らげてシリンダ変形を抑制することができる金属ガスケットを提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る金属ガスケットは、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金属ガスケットにおいて、シリンダボア用穴の周囲に主ビードを設けると共に、該主ビードの外側に副ビードを設け、該シリンダボア用穴の中心と該シリンダボア用穴を取り囲む各ヘッドボルト穴の中心とを結ぶ直線に関して、平面視で該シリンダボア用穴の中心から両側に３０°で広がる範囲内にて、前記副ビードの一部を、前記ヘッドボルト穴側に向けて凸状に膨出させたことを特徴として構成される。

あるいは、上記の目的を達成するための本発明に係る金属ガスケットは、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金属ガスケットにおいて、シリンダボア用穴の周囲に主ビードを設けると共に、該シリンダボア用穴の中心と該シリンダボア用穴を取り囲む各ヘッドボルト穴の中心とを結ぶ直線に関して、平面視で該シリンダボア用穴の中心から両側に３０°で広がる範囲内にて、前記主ビードの外側に、前記ヘッドボルト穴側に向けて凸状に膨出させた副ビードを部分的に設けたことを特徴として構成される。

また、この金属ガスケットにおいて、前記部分的に設けた副ビードの両端をそれぞれ前記主ビードに合流させて形成したことを特徴として構成される。

そして、上記の金属ガスケットにおいて、前記副ビードの前記ヘッドボルト穴側に向けて凸状に膨出させた部分の形状を、平面視で、円弧状、三角形状、台形形状、四角形状のいずれか一つで形成する。

そして、このヘッドボルト穴に締結ヘッドボルトが挿入されて締め付けられた時に、主ビードの面圧が特に強くなる部分は、金属ガスケットの種類や装着されるエンジンの種類にもよるが、経験的にシリンダボア用穴の中心から両側に３０°で広がる範囲内に収まっていることが分かっているので、この範囲内において、副ビードの凸状部分を設けることにしている。

なお、本発明は、金属基板が１枚の金属ガスケットのみならず、複数の金属基板を積層した積層タイプの金属ガスケットにも適用できるものである。

本発明の金属ガスケットによれば、シリンダボア用穴の周囲に設けた主ビードとは、別の副ビード、又は、主ビードから分岐した副ビードによって、ヘッドボルトの締め付け力の影響を和らげるので、主ビードによるシール機能を犠牲とすることなく、金属ガスケットによるシリンダ変形を小さくすることができる。

特に、平面視で、副ビードの一部を、ヘッドボルト穴側に向けて凸状に膨出させて、副ビードの凸形状の頂点をヘッドボルト締め付けの影響力の強いヘッドボルト穴に近い部分に配置しているので、この副ビードによる圧縮抵抗効果を大きくすることができる。

次に、図面を参照して本発明に係る金属積層形ガスケットの実施の形態について説明する。なお、図１〜図７は、模式的な説明図であり、金属ガスケット１のシリンダボア用穴の大きさや主ビード、副ビードの大きさ等の寸法は実際のものとは異ならせて、誇張して示すことにより、より理解し易いようにしている。

本発明に係る金属ガスケットは、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロック（シリンダボディ）との間に挟持されるシリンダヘッドガスケットであって、シリンダボアの高温・高圧の燃焼ガス、及び、冷却水通路や冷却オイル通路等の冷却水やオイル等の流体をシールする。

そして、図１に示すように、本発明の金属ガスケット１はステンレス焼鈍材（アニール材）、ステンレス調質材（バネ鋼板）、軟鋼板等の一枚の金属基板１０で構成される。これらの金属基板１０は、シリンダブロック等のエンジン部材の形状に合わせて製造され、シリンダボア用穴（燃焼室用穴）２、冷却水やエンジンオイルの循環のための液体穴３、締結ヘッドボルト用のヘッドボルト穴４等が形成される。

そして、本発明の第１の実施の形態の金属ガスケット１では、図１及び図２に示すように、このシール対象穴であるシリンダボア用穴２の周囲に、シール手段として主ビード１１が設けられ、この主ビード１１の外側に副ビード１２が設けられる。この主ビード１１と副ビード１２の断面形状は、特に限定せず、波形形状、円弧状、三角形状、台形形状、四角形状等の通常用いられている周知のビードの形状と同じに形成される。

そして、この副ビード１２の形状を、シリンダボア用穴２の中心Ｃｓとシリンダボア用穴２を取り囲む各ヘッドボルト穴４の中心Ｃｂとを結ぶ直線Ａに関して、平面視でシリンダボア用穴２の中心Ｃｓから両側に３０°で広がる範囲内（直線Ｂ〜直線Ａ〜直線Ｃの範囲）で、副ビード１２の一部１２ａを、ヘッドボルト穴２側に向けて凸状に膨出させて形成する。

この副ビード１２のヘッドボルト穴４側に向けて凸状に膨出させた部分１２ａの形状は、特に限定しないが、金属ガスケット１に加わるヘッドボルト締結時の荷重分布に対応させて、平面視で、図２に示すような円弧状、図５〜図７に示すような三角形状、台形形状、四角形状等に形成するのが好ましい。これらの形状のいずれか又は組合せに決めて置くと、設計が容易となり、加工の際においても単純な形状であるので精度よく加工できる。

また、本発明の第２の実施の形態の金属ガスケット１Ａは、図３に示すように、このシール対象穴であるシリンダボア用穴２の周囲に、シール手段として主ビード１１が設けられ、この主ビード１１の外側に、ヘッドボルト穴４側に向けて凸状に膨出させた副ビード１２Ａが部分的に設けられる。

そして、この副ビード１２Ａは、シリンダボア用穴２の中心Ｃｓとこのシリンダボア用穴２を取り囲む各ヘッドボルト穴４の中心Ｃｂとを結ぶ直線Ａに関して、平面視でこのシリンダボア用穴２の中心Ｃｂから両側に３０°で広がる範囲内（直線Ｂ〜直線Ａ〜直線Ｃの範囲）に部分的に設けられる。

また、この副ビード１２Ａの形状は、第１の実施の形態の凸状に膨出させた部分１２ａの形状と同様に、特に限定しないが、金属ガスケット１に加わるヘッドボルト締結時の荷重分布に対応させて、平面視で、円弧状、三角形状、台形形状、四角形状等に形成するのが好ましい。

そして、本発明の第３の実施の形態の金属ガスケット１Ｂは、第２の実施の形態の金属ガスケット１Ａと同様に、主ビード１１の外側に、ヘッドボルト穴４側に向けて凸状に膨出させた副ビード１２Ｂが部分的に設けられるが、この部分的に設けた副ビード１２Ｂの両端がそれぞれ主ビード１１に合流して形成される。その他の構成は第２の実施の形態の金属ガスケット１Ａと同じである。

上記の構成の金属ガスケット１〜１Ｃによれば、シリンダボア用穴２の周囲に設けた主ビード１１とは、別の副ビード１２，１２Ａ、又は、主ビード１１から分岐した副ビード１２Ｂによって、ヘッドボルトの締め付け力の影響を和らげるので、主ビード１１によるシール機能に影響を与えることなく、シリンダ変形を抑制することができる。

特に、平面視で、副ビード１２，１２Ａ，１２Ｂの一部又は全部を、ヘッドボルト穴４側に向けて凸状に膨出させて、副ビード１２，１２Ａ，１２Ｂの凸形状の頂点をヘッドボルト締め付けの影響力の強いヘッドボルト穴４に近い部分に配置しているので、この副ビード１２，１２Ａ，１２Ｂによる圧縮抵抗効果を大きくすることができる。

また、副ビード１２，１２Ｂの代わりにシム１３，１３Ｄを設けた構成によっても、副同様な効果を得ることができる。

なお、上記の説明では、金属基板が１枚の金属ガスケットを例にして説明したが、本発明はこれに限定されることなく、複数の金属基板を積層した積層タイプの金属ガスケットにも適用できる。

本発明に係る第１の実施の形態の金属ガスケットを示す平面図である。本発明に係る第１の実施の形態の金属ガスケットを示す部分平面図である。本発明に係る第２の実施の形態の金属ガスケットを示す部分平面図である。本発明に係る第３の実施の形態の金属ガスケットを示す部分平面図である。三角形状の副ビードを示す部分平面図である。台形形状の副ビードを示す部分平面図である。四角形状の副ビードを示す部分平面図である。

符号の説明

１〜１Ｄ金属ガスケット
２シリンダボア用穴
５ヘッドボルト穴
１１主ビード
１２，１２Ａ，１２Ｂ副ビード
１２ａ，１２Ａａ，１２Ｂａ副ビードの凸状の膨出部分

Claims

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金属ガスケットにおいて、シリンダボア用穴の周囲に主ビードを設けると共に、該主ビードの外側に副ビードを設け、該シリンダボア用穴の中心と該シリンダボア用穴を取り囲む各ヘッドボルト穴の中心とを結ぶ直線に関して、平面視で該シリンダボア用穴の中心から両側に３０°で広がる範囲内にて、前記副ビードの一部を、前記ヘッドボルト穴側に向けて凸状に膨出させたことを特徴とする金属ガスケット。
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金属ガスケットにおいて、シリンダボア用穴の周囲に主ビードを設けると共に、該シリンダボア用穴の中心と該シリンダボア用穴を取り囲む各ヘッドボルト穴の中心とを結ぶ直線に関して、平面視で該シリンダボア用穴の中心から両側に３０°で広がる範囲内にて、前記主ビードの外側に、前記ヘッドボルト穴側に向けて凸状に膨出させた副ビードを部分的に設けたことを特徴とする金属ガスケット。
前記部分的に設けた副ビードの両端をそれぞれ前記主ビードに合流させて形成したことを特徴とする請求項２記載の金属ガスケット。
前記副ビードの前記ヘッドボルト穴側に向けて凸状に膨出させた部分の形状を、平面視で、円弧状、三角形状、台形形状、四角形状のいずれか一つで形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属ガスケット。