JP2006214304A - エンジンのシリンダヘッドガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】 加工工具の耐久性を低下させることなくシリンダヘッドガスケットに微小径の連通孔を容易に形成できるようにする。
【解決手段】 シリンダヘッドガスケット３０を２枚のメタルシート３１，３２を積層してなるメタルガスケットとし、シリンダブロックのトップデッキ１２に形成された中子支持孔１６に対応して各ボアの周囲複数位置にシリンダブロックのウォータジャケット１１とシリンダヘッドのウォータジャケット２３とを連通するエア抜き用の連通孔３７を、各メタルシート３１，３２にプレス加工で形成した孔３７ａ，３７ｂを相互にオフセットさせ、オーバラップ部分が実質的に微小径（例えば径１ｍｍ程度の丸孔に相当）の孔となるよう構成する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、エンジンのシリンダヘッドガスケットに関し、特に、シリンダブロックのウォータジャケットとシリンダヘッドのウォータジャケットとを連通するガス抜き孔等の連通孔を備えたシリンダヘッドガスケットに関する。

エンジンの冷却装置は、シリンダブロックおよびシリンダヘッドにウォータジャケットを形成し、ラジエータを循環する冷却水をウォータポンプを介しシリンダブロックのウォータジャケットに導入してシリンダブロックを冷却するとともに一部をシリンダヘッドのウォータジャケットに流し、また、シリンダブロックのウォータジャケットを流れた冷却水を立ち上がり通路を介しシリンダヘッドのウォータジャケットに上げてシリンダヘッドを冷却し、その後、アウトレット部から排出して、ラジエータに循環させ、あるいはバイパス通路等を経て循環させるよう構成するのが普通である（例えば、特許文献１参照。）。
する

また、エンジンのシリンダブロックのシリンダヘッドとの締結面にはシリンダヘッドガスケットを配設するが、そのシリンダヘッドガスケットの一例として、少なくとも２枚のメタルシートからなる積層構造としたものが従来から知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開平７−２２４６５１号公報 特開平１０−１５９６４９号公報

ところで、冷却水をシリンダブロックのウォータジャケットに導入してシリンダブロックを冷却するとともに一部をシリンダヘッドのウォータジャケットに流し、また、シリンダブロックのウォータジャケットを流れた冷却水を立ち上がり通路を介しシリンダヘッドのウォータジャケットに上げて、シリンダヘッドを冷却し、アウトレット部から排出するようエンジンの冷却装置を構成すると、シリンダブロック側で、例えばシリンダヘッド側に冷却水を上げる箇所のウォータジャケット下部に冷却水の澱みが生じ易い。

その点、直列多気筒エンジンのシリンダブロック側で気筒列方向の一端側から導入した冷却水をシリンダブロックの一方の側面に沿って気筒列方向の他端側まで一方向に導き、他端側の最端部の気筒周辺を廻ってシリンダブロックの他方の側面に沿って反対方向に流す所謂Ｕターン冷却方式では、冷却水が一方向に流れるため、澱みが生じ難い。しかし、Ｕターン冷却方式でも、シリンダブロックがウォータジャケット上部にトップデッキを備えたクローズドデッキタイプのシリンダブロックの場合は、鋳造時の中子支持孔があって、この孔がシリンダヘッドガスケットで完全に塞がれると、孔の部分にエアが溜まったり、冷却水の澱みが生じたりする惧れがある。

そのため、シリンダヘッドガスケットには中子支持孔に対応してエア抜きのために連通孔が形成される。しかし、連通孔があまり大きいと、この連通孔を介してシリンダブロック側からシリンダヘッド側へ冷却水が流れてしまい、冷却水の本来の流れが妨げられる。特にＵターン冷却の場合、途中で冷却水があまシリンダヘッド側へ漏れたのでは、下流側に冷却水が十分流れなくなってしまう。

そこで、シリンダヘッドガスケットに形成するエア抜き用の連通孔は、エア抜きに必要な最小限度の大きさ、例えば径１ｍｍ程度にしたいという要求がある。ところが、そのような微小径の連通孔は加工が難しい。シリンダヘッドガスケットが例えばメタルガスケットの場合、そうした孔はポンチ工具で形成するが、径１ｍｍ程度の微小径の孔だと、ポンチがすぐに摩耗してしまう。つまり、シリンダヘッドガスケットに微小径の連通孔を形成すると加工工具の耐久性が低下してしまう。

本発明はこうした問題に鑑みてなされたもので、加工工具の耐久性を低下させることなくシリンダヘッドガスケットに微小径の連通孔を容易に形成できるようにすることを目的とする。

本発明はエンジンのシリンダヘッドガスケットを次のとおり構成することにより上記課題を解決した。

すなわち、本発明のエンジンのシリンダヘッドガスケットは、シリンダブロックのシリンダヘッドとの締結面に配設するエンジンのシリンダヘッドガスケットであって、シリンダブロックのウォータジャケットとシリンダヘッドのウォータジャケットとを連通する連通孔が形成され、少なくともその連通路形成部分が複数枚のシートからなる積層構造で、各シートに形成された孔がシート面に平行な方向に相互にオフセットし、それらの孔のオーバラップ部分が絞り部となって前記連通孔を構成していることを特徴とする。

このように複数枚のシートの孔をオフセットさせることにより、それぞれのシートの孔はそれほど小さくなくても連通孔の孔面積を実質小さくすることができ、シリンダヘッドガスケットに加工の難しい微小径の連通孔を容易に形成でき、加工工具の耐久性を向上させることができる。

ここで、積層構造をなす複数枚のシートの孔は、シリンダブロック側の配置となるシートの孔に対しシリンダヘッド側の配置となるシートの孔がシリンダヘッドのウォータジャケットを流れる冷却水の流れ方向の下流側にオフセットしているのがよい。

このようにシリンダヘッド側のシートの孔がシリンダヘッド側の冷却水の流れ方向の下流側にオフセットしていると、シリンダブロック側に溜まるエアをシリンダヘッド側の流れで吸い出すことができ、エア抜き性が向上する。

そして、このガスケットは２枚のメタルシートを積層してなるメタルガスケットで、連通孔を構成する各メタルシートの孔がプレス加工により形成されたものであってよい。

メタルガスケットにプレス加工で微小径の孔を形成することは難しいが、２枚のメタルシートの孔のオフセットにより実質小径の孔を形成することで、それぞれのシートの孔は大きくでき、プレスのポンチ工具の耐久性を改善できる。しかも、この場合、メタルのプレス成形のため大量生産が可能である。

また、連通孔を構成する各シートの孔は、シリンダブロック側の配置となるシートの孔がシリンダヘッド側の配置となるシートの孔よりも径が大きいのがよい。

このようにシリンダブロック側のシートの孔を大きくすることで、エア抜き性が向上する。また、径の大きい孔はプレス加工が容易で、ポンチ工具の耐久性が向上する。

そして、このガスケットは、シリンダブロックのウォータジャケットが、所謂Ｕターン冷却方式のウォータジャケットで、気筒列方向の一端側でインレット通路を介してウォータポンプから冷却水を導入し、該冷却水をシリンダブロックの一方の側面に沿って気筒列方向の他端側まで導き該他端側の最端部の気筒周辺を廻って該シリンダブロックの他方の側面に沿い前記一端側まで流し、該一端側で立ち上がり通路を介して前記シリンダヘッドのウォータジャケットに導出する冷却水通路を構成する直列多気筒エンジンのシリンダヘッドガスケットであって、少なくともシリンダブロックのボア間連結部に近接する位置に前記連通孔が配設されたものであってよい。

Ｕターン冷却方式では、シリンダブロックのボア間連結部に近接する位置に澱みが生じ易く、エアが溜まり易いためこの位置に連通孔を配設するのがよいが、シリンダブロックの途中でシリンダヘッド側へ流れる冷却水の流量が不必要に多くなるのを抑える必要がある。複数枚のシートの孔のオフセットにより実質微小径孔を形成することでそれが可能になり、シリンダブロックの途中でのシリンダヘッド側への冷却水流量を抑えつつエア抜き性を向上させることができる。

また、このガスケットは、シリンダブロックがウォータジャケット上部にトップデッキを備えたクローズドデッキタイプのシリンダブロックで、ウォータジャケット用鋳造中子支持孔を備えたエンジンの場合に、その中子支持孔に対応して連通孔を形成するのがよい。

クローズデッキタイプではオープンデッキタイプに比べて中子支持孔部にエアが溜まり易いが、その中子支持孔に対応して連通孔を形成することでエア抜き性を向上させ、冷却性を改善することができる。

以上のとおり、本発明によれば、複数枚のシートの孔をオフセットさせることにより、シリンダヘッドガスケットに加工の難しい微小径の連通孔を容易に形成でき、加工工具の耐久性を向上させることができる。

そして、特に、シリンダヘッド側のシートの孔がシリンダヘッド側の冷却水の流れ方向の下流側にオフセットすることにより、シリンダブロック側に溜まるエアをシリンダヘッド側の流れで吸い出すことができ、エア抜き性が向上する。

そして、メタルガスケットの場合、２枚のメタルシートの孔のオフセットにより実質小径の孔を形成することで、それぞれのシートの孔は大きくでき、そのためプレスのポンチ工具の耐久性を改善でき、また、大量生産が可能である。

また、シリンダブロック側のシートの孔を大きくすることで、エア抜き性が向上し、また、ポンチ工具の耐久性が向上する。

そして、特にＵターン冷却方式のシリンダブロックのボア間連結部に近接する位置に連通孔を配設し、その連通孔を複数枚のシートの孔のオフセットにより形成して実質微小径とすることにより、シリンダブロックの途中でのシリンダヘッド側への冷却水流量を抑えつつエア抜き性を向上させることができる。

また、クローズドデッキタイプのシリンダブロックの場合に、ウォータジャケット用鋳造中子支持孔に対応して連通孔を形成することにより、エア抜き性を向上させることができ、冷却性を改善できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の実施の形態の一例を示す。図１はエンジンおよびその冷却系の構成を示す模式図、図２はエンジンのシリンダブロックの平面図、図３はシリンダブロックのトップデッキ下方で切った水平断面図、図４はシリンダヘッドガスケットの平面図、図５はシリンダヘッドガスケットのエア抜き孔部分の拡大平面図（ａ）および拡大断面図（ｂ）ある。

この実施の形態のエンジンは、水冷クロスフロー式の直列４気筒エンジンで、図１に示すように、シリンダブロック１０に直列配置で形成された四つの気筒（＃１〜＃４）のそれぞれに対し、シリンダヘッド２０に吸気ポート２１と排気ポート２２が二つずつ形成され、それら吸気ポート２１と排気ポート２２とが気筒列中心を挟んでシリンダヘッド２０の互いに反対側の側面に開口している。そして、シリンダブロック１０の排気側（図１の上側）がクランク軸（図示せず）の回転によるスラスト側で、吸気側（図１の下側）が反スラスト側である。

エンジンの冷却系は、図１に示すように、ラジエータ４１を循環した冷却水をウォータポンプ（図示せず）を介してシリンダブロック１０のウォータジャケット１１に導入してシリンダブロック１０をＵターン方式で冷却するとともに、一部をシリンダヘッド２０のウォータジャケット２３に流し、また、シリンダブロック１０のウォータジャケットを流れた冷却水を立ち上がり通路（後述のシリンダヘッドガスケット３０に形成された連通孔３６Ａ〜３６Ｄ）を介しシリンダヘッド２０のウォータジャケット２３に上げてシリンダヘッド２０を軸流方式で冷却し、その後、アウトレット部２４から排出し、サースタットバルブ４２の開閉により選択的にウォータポンプハウジング１３に連通するラジエータ循環通路４３あるいはラジエータバイパス通路４４を介して循環させ、また、ウォータポンプハウジング１３に常時連通するキャビンヒータ通路４５を介して循環させるよう構成されている。ラジエータ循環通路４３にはラジエータ４１が配設され、その下流側にＡＴＦクーラ４６が配設されている。また、キャビンヒータ通路４５には、車室暖房用のキャビンヒータ４７が配設され、その下流に、冷間始動時にエンジンオイルを早期に加温するためのウォーマとして機能し温間時にはクーラとして機能するオイルクーラ４８が配設されている。

図２に示すように、シリンダブロック１０は所謂クローズドデッキタイプのシリンダブロックであって、図３に示すように各気筒（＃１〜＃４）のボア周囲を取り囲むようウォータジャケット１１が形成され、そのウォータジャケット１１の上部にトップデッキ１２を備えている。

そして、図３に示すように、シリンダブロック１０には、前端側（図３で左端側）且つ吸気側（図３の下側）の側方部に機械駆動式のウォータポンプ（図示せず）を内蔵するウォータポンプハウジング１３が形成され、そのウォータポンプハウジング１３とウォータジャケット１１の間に、ウォータポンプ（図示せず）から吐出された冷却水をウォータジャケット１１に導くインレット通路１４が形成されている。

ウォータジャケット１１は、排気側先行Ｕターン方式の冷却水通路を構成するもので、インレット通路１４を経て導入された冷却水を、図３に矢印で示すように排気側（図３の上側）の側面に沿って後端側（図３の右端側）まで導き、後端側の最端部の気筒（＃４）のボア周辺を廻ってシリンダブロック１０の吸気側（図３の下側）の側面に沿って前端側（図３の左端側）まで流すよう形成され、吸気側（図３で下側）の前端部（図３で左側の端部）に仕切壁１５が形成されてインレット通路５から隔てられている。

図２に示すように、シリンダブロック１０のトップデッキ１２には、ウォータジャケット１１を鋳造する際のガス抜き孔を兼ねる中子支持孔（ウォータジャケット用鋳造中子支持孔）１６が断続して形成されている。後述のように、これらの中子支持孔１６に対応してシリンダヘッドガスケット３０に立ち上がり通路用の連通孔３６Ａ〜３６Ｄおよびエア抜き用の連通孔３７が設けられる。

シリンダブロック１０のシリンダヘッド２０との締結面には、図４のシリンダヘッドガスケット３０が配置される。このシリンダヘッドガスケット３０は、図５に示すように２枚のメタルシート３１，３２を積層してなるメタルガスケットで、図４に示すように、各気筒（＃１〜＃４）に対応するボア孔３３、締結用ボルト孔３４等が形成され、各ボア孔３３を取り囲む配置で、また、各締結用ボルト孔３４を含む開口部を取り囲む配置で、また、周縁に沿う配置でビード３５が形成されている。

そして、シリンダヘッドガスケット３０には、シリンダブロック１０の中子支持孔１６に対応して、シリンダブロック１０のウォータジャケット１１の上流位置における反スラスト側の１箇所とスラスト側の２箇所、それに、シリンダブロック１０のウォータジャケット１１の仕切り壁１５に近い最下流位置の１箇所の計４箇所に、シリンダブロック１０のウォータジャケット１１をシリンダヘッド２０のウォータジャケット２３に連通する、形状並びに大きさがそれぞれ異なる立ち上がり通路用の連通孔３６Ａ〜３６Ｄが形成されている。

また、シリンダヘッドガスケット３０には、やはりシリンダブロック１０の中子支持孔１６に対応して、シリンダブロック１０のボア間連結部に近接する位置を含む各ボアの周囲複数位置に、シリンダブロック１０のウォータジャケット１１とシリンダヘッド２０のウォータジャケット２３とを連通するエア抜き用の連通孔３７が形成されている。

これらエア抜き用の連通孔３７は、図５に示すように、シリンダヘッドガスケット３０を構成する２枚のメタルシート３１，３２に、それぞれプレス加工で孔３７ａ，３７ｂを形成し、それら各メタルシート３１，３２の孔３７ａ，３７ｂがシート面に平行な方向に相互にオフセットし、オーバラップ部分（図５のハッチング部分）が絞り部となって、実質的に微小径（例えば径１ｍｍ程度の丸孔に相当）の孔を構成するようにしたものである。

これらエア抜き用の連通孔３７を構成する各メタルシート３１，３２の孔３７ａ，３７ｂは、シリンダブロック１０側の配置となるメタルシート３２の孔３７ｂがシリンダヘッド２０側の配置となるメタルシート３２の孔３７ａよりも径が大きく、かつ、シリンダブロック１０側の配置となるメタルシート３２の孔３７ｂに対しシリンダヘッド２０側の配置となるメタルシート３２の孔３７ａが、シリンダヘッド２０のウォータジャケットを流れる軸流方式の冷却水の流れ方向の下流側にオフセットするよう形成されている。

この実施の形態では、冷却水はウォータポンプ（図示せず）からインレット通路１３を経てシリンダブロック１０のウォータジャケット１１の排気側（スラスト側）に送り込まれ、一部は上流側の立ち上がり通路用の連通孔３６Ａ〜３６Ｃからシリンダヘッド２０のウォータジャケット２３に流れる。そして、シリンダブロック１０のウォータジャケット１１の排気側（スラスト側）に送り込まれた冷却水は、排気側（スラスト側）をシリンダブロック１０の後端側へ流れ、後端部でＵターンして吸気側（反スラスト側）に入り、吸気側を前端側に向けて流れ、仕切壁１５で画成された終端部の立ち上がり通路用の連通孔３６Ｄからシリンダヘッド２０のウォータジャケット２３に上がる。そして、シリンダヘッド２０のウォータジャケット２３では冷却水が排気側と吸気側をそれぞれ軸流方式で後端側へ流れ、アウトレット部２４から排出される。

そして、その途中でシリンダブロック１０のウォータジャケット１１に溜まるエアは、エア抜き用の連通孔３７からシリンダヘッド２０側に抜ける。その際、エア抜き用の連通孔３７は、シリンダブロック１０側のメタルシート３２の孔３７ｂがシリンダヘッド２０側のメタルシート３２の孔３７ａよりも径が大きく、かつ、シリンダブロック１０側のメタルシート３２の孔３７ｂに対しシリンダヘッド２０側のメタルシート３２の孔３７ａがシリンダヘッド２０のウォータジャケットを流れる軸流方式の冷却水の流れ方向の下流側にオフセットしていることにより、シリンダブロック１０側に溜まるエアをシリンダヘッド２０側の流れで吸い出す効果が高くなり、エア抜き性が向上する。

以上、実施の形態の一例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な態様で実施できることは勿論である。

本発明の実施の形態のエンジンおよびその冷却系の構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態のエンジンのシリンダブロックの平面図である。 図１のシリンダブロックのトップデッキ下方で切った水平断面図である。 本発明の実施の形態のエンジンのシリンダヘッドガスケットの平面図である。 図３のシリンダヘッドガスケットのエア抜き孔部分の拡大平面図（ａ）および拡大断面図（ｂ）ある。

符号の説明

１０ シリンダブロック
１１ シリンダブロックのウォータジャケット
１２ トップデッキ
１６ 中子支持孔（ウォータジャケット用鋳造中子支持孔）
２０ シリンダヘッド
２３ シリンダヘッドのウォータジャケット
３０ シリンダヘッドガスケット
３１、３２ メタルシート
３６Ａ〜３６Ｄ 立ち上がり通路用の連通孔
３７ エア抜き用の連通孔
３７ａ、３７ｂ メタルシートの孔

Claims (6)

1. シリンダブロックのシリンダヘッドとの締結面に配設するエンジンのシリンダヘッドガスケットであって、前記シリンダブロックのウォータジャケットと前記シリンダヘッドのウォータジャケットとを連通する連通孔が形成され、少なくともその連通路形成部分が複数枚のシートからなる積層構造で、各シートに形成された孔がシート面に平行な方向に相互にオフセットし、それらの孔のオーバラップ部分が絞り部となって前記連通孔を構成していることを特徴とするエンジンのシリンダヘッドガスケット。
2. 前記積層構造をなす複数枚のシートの孔は、シリンダブロック側の配置となるシートの孔に対しシリンダヘッド側の配置となるシートの孔がシリンダヘッドのウォータジャケットを流れる冷却水の流れ方向の下流側にオフセットしていることを特徴とする請求項１記載のエンジンのシリンダヘッドガスケット。
3. 当該ガスケットは２枚のメタルシートを積層してなるメタルガスケットで、前記連通孔を構成する各メタルシートの孔がプレス加工により形成されていることを特徴とする請求項２記載のエンジンのシリンダヘッドガスケット。
4. 前記連通孔を構成する各シートの孔は、シリンダブロック側の配置となるシートの孔がシリンダヘッド側の配置となるシートの孔よりも径が大きいことを特徴とする請求項２または３記載のエンジンのシリンダヘッドガスケット。
5. 当該エンジンは、前記シリンダブロックのウォータジャケットが、気筒列方向の一端側でインレット通路を介してウォータポンプから冷却水を導入し、該冷却水をシリンダブロックの一方の側面に沿って気筒列方向の他端側まで導き該他端側の最端部の気筒周辺を廻って該シリンダブロックの他方の側面に沿い前記一端側まで流し、該一端側で立ち上がり通路を介して前記シリンダヘッドのウォータジャケットに導出する冷却水通路を構成する直列多気筒エンジンで、少なくとも前記シリンダブロックのボア間連結部に近接する位置に前記連通孔が配設されたことを特徴とする請求項１、２、３または４記載のエンジンのシリンダヘッドガスケット。
6. 前記シリンダブロックがウォータジャケット上部にトップデッキを備えたクローズドデッキタイプのシリンダブロックで、ウォータジャケット用鋳造中子支持孔を備え、該中子支持孔に対応して前記連通孔が形成されていることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のエンジンのシリンダヘッドガスケット。

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