JP2011140913A

JP2011140913A - シリンダヘッドガスケット

Info

Publication number: JP2011140913A
Application number: JP2010002252A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Nishimura; 圭右西村; Tatsuro Shimakawa; 達朗島川; Sadanori Kodera; 禎典小寺; Kisho Yasuda; 紀章安田
Original assignee: Toyota Industries Corp; Ishikawa Gasket Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Ishikawa Gasket Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-01-07
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2030-01-07
Also published as: US20110163508A1; US9127768B2; CN102121432A; EP2343467A1; JP5061204B2; EP2343467B1; EP2343467B2; CN102121432B

Abstract

【課題】エンジン外部への潤滑油のにじみを低減す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】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装されて使用される金属製のシリンダヘッドガスケット１１には、シリンダヘッドへ供給される潤滑油の通路となる潤滑油孔１４を囲繞する高圧ビード２３が形成され、空間部２５を囲む低圧ビード２４が高圧ビード２３も囲むように形成されている。低圧ビード２４は、エンジンのタイミングトレイン系２１が収容される空間２２内の潤滑油シール用のビードである。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダヘッドガスケットに係り、詳しく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装されて使用されるシリンダヘッドガスケットに関する。

この種のシリンダヘッドガスケットは、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挟まれた状態でボルトにより締結され、燃焼ガス、オイル（潤滑油）、冷却水等の流体をシールする役割を果たす。そして、シリンダヘッドガスケットには燃焼ガス、オイル、冷却水、ボルト等が通る孔がそれぞれ所定の位置に形成されるとともに、各孔の周囲にはシール用の様々なビードが形成されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。ビードはシールすべき対象により、シリンダヘッドガスケットがボルトにより締め付けられた状態におけるシール圧が異なるように形成されている。例えば、高いシール圧が要求される高圧ビードとしてはシリンダブロックからシリンダヘッドへ潤滑油を供給する通路用の孔（潤滑油孔）をシールするためのビードが有り、高いシール圧が要求されない低圧ビードとしてはボルト孔の周囲をシールするためのビードが有る。

特開平４−６４７７６号公報特開２０００−２２０７４０号公報特開平８−２８５０８０号公報

ところが、潤滑油孔を囲繞する高圧ビードが存在しても、ビードのヘタリや高圧油等の過酷使用環境下では、高圧ビードを潤滑油が乗り越える虞がある。そして、高圧ビードを乗り越えた潤滑油は、シリンダヘッドガスケットとシリンダヘッドとの隙間に沿って移動し、エンジン外部へにじみ出る虞がある。

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、エンジン外部への潤滑油のにじみを低減することができるシリンダヘッドガスケットを提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、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装されて使用されるシリンダヘッドガスケットであって、シリンダヘッドへ供給される潤滑油の通路となる潤滑油孔を囲繞する高圧ビードが形成され、使用状態においてエンジンの潤滑油貯留部に連通する空間部を囲む低圧ビードが前記高圧ビードも囲むように形成されている。ここで、高圧ビードと低圧ビードとの違いは、シリンダヘッドガスケットがシリンダブロックとシリンダヘッドの間に締め付け固定された状態におけるシール圧が高いか低いかで区別される。

この発明では、シリンダヘッドガスケットがシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に締め付け固定されて使用された場合、潤滑油孔を囲繞する高圧ビードを潤滑油が乗り越えても、高圧ビードも囲むように形成された低圧ビードの存在により、高圧ビードを乗り越えた潤滑油がエンジン外部へにじみ出ることが低減される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記低圧ビードは、エンジンのタイミングトレイン系が収容される空間内の潤滑油シール用のビードである。ここで、「タイミングトレイン系」とは、エンジンのバルブの動弁機構にクランクシャフトの回転を伝達する機能を果たす動力伝達系を意味し、動力伝達にタイミングチェーンやタイミングベルトを使用する巻き掛け伝動機構やタイミングギヤを使用する歯車伝動機構がある。この発明では、潤滑油孔を囲繞する高圧ビードを乗り越えた潤滑油は、タイミングトレイン系が収容されている空間を経由して潤滑油貯留部としてのオイルパンに戻され、オイル損失が抑制される。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記低圧ビードと前記高圧ビードとの間に平坦部が存在する。低圧ビードと高圧ビードとの間に平坦部を設けずに両ビードの山が連続する状態に形成することも可能であるが、形成が難しい。この発明では、低圧ビードと高圧ビードとの間に平坦部が存在するため、低圧ビード及び高圧ビードを所望の高さに形成することが容易になる。

本発明によれば、エンジン外部への潤滑油のにじみを低減することができるシリンダヘッドガスケットを提供することができる。

（ａ）はシリンダヘッドガスケットの部分平面図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図。図１（ａ）のＡ−Ａ線における拡大模式断面図。低圧ビード及び高圧ビードの違いを説明する模式断面図。高圧ビードを乗り越えたオイルの流れを示す模式図であり、（ａ）は低圧ビードがチャンバーに沿って形成された場合を示し、（ｂ）は低圧ビードが高圧ビードを囲むように形成された場合を示す。別の実施形態の低圧ビード及び高圧ビードの違いを説明する模式断面図。別の実施形態のシリンダヘッドガスケットの部分平面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
図１に示すように、シリンダヘッドガスケット１１は、長手方向に沿って複数のシリンダボア用孔１２が所定の間隔で形成されている。また、シリンダヘッドガスケット１１には、シリンダボア用孔１２の他に、ボルト孔１３、潤滑油孔１４、オイル戻し孔１５、冷却水孔１６が形成されている。ボルト孔１３は、シリンダヘッドガスケット１１がシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に配置された状態でシリンダブロックとシリンダヘッドとを締結する締結ボルトが貫通される孔であり、潤滑油孔１４は、シリンダブロックからシリンダヘッドへ供給される潤滑油（エンジンオイル）の通路となる孔である。オイル戻し孔１５は、潤滑油を潤滑油貯留部としてのオイルパンへ戻す通路となる孔であり、冷却水孔１６は、エンジン冷却水をシリンダブロックからシリンダヘッドへ循環させる通路となる孔である。潤滑油孔１４は１個形成され、オイル戻し孔１５及び冷却水孔１６はそれぞれ複数形成されている。

図２に示すように、シリンダヘッドガスケット１１は、２枚の基板１１ａと、両基板１１ａに挟まれた１枚の副板１１ｂとにより３層構成になっている。基板１１ａ及び副板１１ｂは、弾性金属薄板、例えばステンレスばね鋼板で形成されている。そして、副板１１ｂにビードが形成されている。

各シリンダボア用孔１２の周囲には燃焼ガスシール用のビード１７が円形状に形成されている。オイル戻し孔１５の周囲にはオイルシール用のビード１８が、冷却水孔１６の周囲には水シール用のビード１９がそれぞれ形成されている。また、ボルト孔１３の周囲にもシール用のビード２０がそれぞれ形成されている。各ビード１７〜２０はフルビードで構成されている。なお、図１（ａ），（ｂ）において各ビード１７〜２０は１点鎖線で示している。

潤滑油孔１４は、シリンダヘッドガスケット１１の長手方向一端側、エンジンのタイミングトレイン系２１が収容される空間２２と対応する側の隅部に形成され、潤滑油孔１４の周囲には潤滑油孔１４を囲繞する高圧ビード２３が形成されている。「タイミングトレイン系」とは、エンジンのバルブの動弁機構にクランクシャフトの回転を伝達する機能を果たす動力伝達系を意味し、動力伝達にタイミングチェーンやタイミングベルトを使用する巻き掛け伝動機構やタイミングギヤを使用する歯車伝動機構がある。

また、シリンダヘッドガスケット１１の長手方向一端側には、タイミングトレイン系２１が収容される空間２２内の潤滑油シール用の低圧ビード２４が形成されている。低圧ビード２４は、空間２２に対応する空間部２５を囲むとともに、高圧ビード２３も囲むように形成されている。詳述すると、低圧ビード２４は、潤滑油孔１４と対応する箇所以外の部分は空間部（チャンバー）２５に沿って延び、潤滑油孔１４と対応する箇所では低圧ビード２４と空間部２５との間に高圧ビード２３が位置するように湾曲する状態で形成されている。

高圧ビード２３及び低圧ビード２４も一点鎖線で示され、いずれもハーフビードで構成されている。ハーフビードは副板１１ｂに傾斜（斜面）を設けることにより構成されている。高圧ビード２３と低圧ビード２４との違いは、シリンダヘッドガスケット１１がシリンダブロックとシリンダヘッドの間に締め付け固定された状態におけるシール圧が高いか低いかで区別される。シール圧の大きさは、図３に示すように、シリンダヘッドガスケット１１がシリンダブロックから取り外された状態におけるハーフビードの傾斜の傾きで異なり、高圧ビード２３は低圧ビード２４に比べて傾斜の傾きが大きい。傾斜の傾きは、所望の面圧となるように設定されている。

次に前記のように構成されたシリンダヘッドガスケット１１の作用を説明する。シリンダヘッドガスケット１１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挟まれた状態でボルトにより締結されて使用される。シリンダヘッドガスケット１１はボルトにより締結されると、各ビード１７〜１９、高圧ビード２３、低圧ビード２４のシリンダヘッドに対する面圧が高くなり所望のシール性が確保される。

シリンダヘッドガスケット１１の経時変化や過酷使用環境下においては、潤滑油孔１４を通過する高圧の潤滑油の一部が高圧ビード２３を乗り越える事態になる場合がある。この場合、図４（ａ）に示すように、低圧ビード２４が空間部２５に沿って形成されたシリンダヘッドガスケット１１では、高圧ビード２３を乗り越えた潤滑油はシリンダヘッドガスケット１１の上面に沿って、矢印で示すように移動し、エンジン外部へにじみ出る。しかし、この実施形態では、低圧ビード２４が空間部２５に加えて高圧ビード２３を囲むように形成されているため、高圧ビード２３を乗り越えた潤滑油はシリンダヘッドガスケット１１の上面に沿って移動してエンジン外部へにじみ出ることが抑制される。そして、図４（ｂ）に示すように、高圧ビード２３を乗り越えた潤滑油はシリンダヘッドガスケット１１の上面に沿って矢印で示すように空間部２５側へ向かって移動し、シリンダヘッドガスケット１１の端部からタイミングトレイン系２１が収容される空間２２を経由してオイルパンへ戻される。

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）シリンダヘッドガスケット１１は、シリンダヘッドへ供給される潤滑油の通路となる潤滑油孔１４を囲繞する高圧ビード２３が形成され、空間部２５を囲む低圧ビード２４が高圧ビード２３も囲むように形成されている。したがって、シリンダヘッドガスケット１１がシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に締め付け固定されて使用された場合、潤滑油孔１４を囲繞する高圧ビード２３を潤滑油が乗り越えても、高圧ビード２３も囲むように形成された低圧ビード２４の存在により、高圧ビード２３を乗り越えた潤滑油がエンジン外部へにじみ出ることが低減される。

（２）低圧ビード２４は、エンジンのタイミングトレイン系２１が収容される空間２２内の潤滑油シール用のビードである。したがって、潤滑油孔１４を囲繞する高圧ビード２３を乗り越えた潤滑油は、タイミングトレイン系２１が収容されている空間２２を経由してオイルパンに戻され、オイル損失が抑制される。

（３）潤滑油孔１４はシリンダヘッドガスケット１１の長手方向一端側で、エンジンのタイミングトレイン系２１が収容される空間２２と対応する側の隅部に形成されている。したがって、高圧ビード２３を囲むように形成される低圧ビード２４の湾曲部から空間部２５までの距離は、潤滑油孔１４がシリンダヘッドガスケット１１の長手方向の中間部に形成された場合に比較して短くなり、高圧ビード２３を乗り越えた潤滑油が空間２２を経てオイルパンに戻りやすい。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 図５に示すように、低圧ビード２４及び高圧ビード２３をフルビードで構成してもよい。フルビードにおけるシール圧の大きさは、シリンダヘッドガスケット１１がシリンダブロックから取り外された状態におけるビードの山の高さで異なり、高圧ビード２３は低圧ビード２４に比べて山が高い。ビードの山の高さは、所望の面圧となるように設定されている。低圧ビード２４は、高圧ビード２３の近くを通る箇所においても高圧ビード２３との間に平坦部２６が存在する状態に形成されている。この場合も前記実施形態と同様な効果が得られる。なお、低圧ビード２４が高圧ビード２３の近くを通る箇所において、高圧ビード２３との間に平坦部２６を設けずに、低圧ビード２４と高圧ビード２３の山が連続する状態に形成することも可能であるが、形成が難しい。しかし、低圧ビード２４と高圧ビード２３との間に平坦部２６が存在する場合は、低圧ビード２４及び高圧ビード２３を所望の高さに形成することが容易になる。

○ 図６に示すように、シリンダヘッドガスケット１１の低圧ビード２４で囲まれる部分に面圧調整用ビード２７を形成してもよい。面圧調整用ビード２７は、低圧ビード２４と同じ断面形状に形成される。低圧ビード２４は閉ループではなく空間部２５側が開放された状態に形成されているため、低圧ビード２４の形状や面積によっては、シリンダヘッドガスケット１１が締結固定された際に低圧ビード２４や高圧ビード２３に作用する面圧が不均一に場合がある。しかし、面圧調整用ビード２７を設けることにより、低圧ビード２４や高圧ビード２３に作用する面圧を支障のない状態に調整することができる。

○ 潤滑油孔１４用の高圧ビード２３を囲む低圧ビード２４は、タイミングトレイン系２１が収容される空間２２の潤滑油シール用の低圧ビード２４に限らず、シリンダヘッドガスケット１１の使用状態においてエンジンの潤滑油貯留部に連通する空間部を囲むビードであればよい。例えば、オイル戻し孔１５を囲むビード１８がオイル戻し孔１５及び高圧ビード２３を囲むように形成してよい。この場合、シリンダヘッドガスケット１１の使用時に、潤滑油孔１４を囲繞する高圧ビード２３を乗り越えた潤滑油はエンジン外部へにじみ出ることが抑制されてオイル戻し孔１５からオイルパンへ戻される。

○ 潤滑油孔１４をシリンダヘッドガスケット１１の長手方向一端側で、エンジンのタイミングトレイン系２１が収容される空間２２と対応する側の隅部に形成せずに、長手方向の中間部に形成してもよい。

○ ボルト孔１３用のビード２０や、冷却水孔１６用のビード１９はフルビードではなくハーフビード（斜面）であってもよい。また、ボルト孔１３用のビード２０を省略してもよい。

○ シリンダヘッドガスケット１１は、３枚の弾性金属薄板で形成されたものに限られない。例えば、１枚の弾性金属薄板で形成してもよい。また、シリンダヘッドガスケット１１を、各シリンダボア用孔１２の周縁部分を適当な幅で囲繞する金属板と、シリンダボア用孔１２の周縁部分を除くガスケット残部を、シリンダボア用孔１２の周縁部分より厚さが薄く、かつ硬度の高い金属板を素材として形成し、両金属板をレーザー溶接してシリンダヘッドガスケットを構成してもよい。

○ シリンダヘッドガスケット１１は、シリンダボア用孔１２、潤滑油孔１４、オイル戻し孔１５、冷却水孔１６等の孔が形成された金属製の基板と、この基板の表面を覆って設けられた発泡ゴムからなるゴム層とを備え、ゴム層における各孔の周縁部は、その内部の気泡が潰された気泡圧潰部として形成されているものであってもよい。

○ オープンデッキタイプのシリンダブロックに限らず、クローズドデッキタイプのシリンダブロックに適用してもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。

（１）請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記潤滑油孔は、シリンダヘッドガスケットの使用時に、エンジンのタイミングトレイン系が収容される空間と対応する側の隅部に形成されている。

１１…シリンダヘッドガスケット、１４…潤滑油孔、２１…タイミングトレイン系、２２…空間、２３…高圧ビード、２４…低圧ビード、２５…空間部、２６…平坦部。

Claims

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装されて使用されるシリンダヘッドガスケットであって、シリンダヘッドへ供給される潤滑油の通路となる潤滑油孔を囲繞する高圧ビードが形成され、使用状態においてエンジンの潤滑油貯留部に連通する空間部を囲む低圧ビードが前記高圧ビードも囲むように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。
前記低圧ビードは、エンジンのタイミングトレイン系が収容される空間内の潤滑油シール用のビードである請求項１に記載のシリンダヘッドガスケット。
前記低圧ビードと前記高圧ビードとの間に平坦部が存在する請求項１又は請求項２に記載のシリンダヘッドガスケット。