JP2559885Y2

JP2559885Y2 - 内燃機関用ガスケットの保護装置

Info

Publication number: JP2559885Y2
Application number: JP1992001805U
Authority: JP
Inventors: 五男石川; 恒和宇田川
Original assignee: 石川ガスケット株式会社
Priority date: 1992-01-22
Filing date: 1992-01-22
Publication date: 1998-01-19
Anticipated expiration: 2007-01-22
Also published as: JPH0559048U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、内燃機関用ガスケット
の保護装置に関し、更に詳細には、シリンダヘッドガス
ケットを締め付けるヘッドボルトの軸力が変動して生じ
るガスケットのヘタリを防止することのできる内燃機関
用ガスケットの保護装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関のシリンダヘッドガスケ
ット（以下単にガスケットという）１は、図７に示すよ
うに、シリンダヘッド２とシリンダブロック４との間に
介装し、ヘッドボルト６によって締め付けられている。
そして、ヘッドボルト６は、通常、鉄系の材料で形成さ
れているため、特にシリンダヘッド２がアルミニウム合
金で形成されている場合には、シリンダヘッド２とヘッ
ドボルト６との熱膨張率や熱伝導率の相違により、内燃
機関の始動時からシリンダヘッド２とヘッドボルト６と
の間で熱膨張に差が生じ、内燃機関の昇温過程では、ヘ
ッドボルト６の締め付け力が大きく増加し、ガスケット
１に所定の力よりも大きな締め付け軸力が加わる。また
内燃機関停止による冷却過程では、前記と逆にガスケッ
ト１に及ぼすヘッドボルト６の締め付け力が減少する。
したがって、特に寒冷地などにおいては、内燃機関の運
転・停止に伴うヘッドボルト６の締め付け軸力の変動が
大きく、その繰り返しによりガスケット１を大きくへた
らせる原因になっている。

【０００３】また内燃機関の圧縮行程においてシリンダ
８内で燃料が爆発的に燃焼すると、その爆発力は、図に
白抜き矢印で示すように、シリンダヘッド２を押し上げ
るように作用するので、ヘッドボルト６に実線矢印で示
す張力が作用し、一時的にガスケット１に及ぼす締め付
け軸力が低下する。次いで、機関が排気行程に移ると、
反動でヘッドボルト６が、点線矢印で示すように縮み、
ヘッドボルト６の軸力は通常の締め付け力以上の値とな
る。このガスケット１に及ぼす軸力の変化は機関の運転
中に反復し、ガスケット１、特にビード１０をへたらせ
る大きな原因となっている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】ところで、前記のガス
ケットのへたりは、ガスケット構成材の材質が大きく影
響し、例えば腰の弱いアスベストガスケットより、ばね
鋼を使用した金属ガスケットは、遙にへたりが減少す
る。しかしながら、機関の高性能化に伴い、金属ガスケ
ットにおいても同様の問題が発生するので、更に改善す
る必要が認められる。

【０００５】本考案は、以上説明した問題点に着目して
なされたものであり、機関の運転・停止の繰り返しと、
機関の燃焼サイクルとに伴い、シリンダヘッドとシリン
ダボディとを締め付けるヘッドボルトの軸力の変動がシ
リンダヘッドガスケットの締め付けに及ぼす影響を可及
的に少なくし、ガスケットの種類に関係なく、ガスケッ
トのへたりを抑制することのできる内燃機関用ガスケッ
トの保護装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めの本考案の内燃機関のガスケットの保護装置の第１の
構成は、シリンダボディに植立したヘッドボルトの周囲
に、スプリング着座用凹部を形成し、この凹部にコイル
スプリングを装着すると共に、コイルスプリングを挿通
する穴を開口した金属積層形シリンダヘッドガスケット
をシリンダボディに装着し、コイルスプリングをヘッド
ボルトにより押し縮めながらシリンダヘッドをシリンダ
ボディに取り付け、コイルスプリングの伸長力をシリン
ダヘッドを介してヘッドボルトに常時及ぼすようにした
ものである。

【０００７】前記目的を達成するための本考案の内燃機
関のガスケットの保護装置の第２の構成は、板ばね材か
ら形成したリング状のスプリングを、シリンダボディに
植立したヘッドボルトに挿通すると共に、前記リング状
のスプリングを挿通する穴を開口した金属積層形シリン
ダヘッドガスケットをシリンダボディに装着し、リング
状のスプリングをヘッドボルトにより押し縮めながらシ
リンダヘッドをシリンダボディに取り付け、リング状の
スプリングの伸長力をシリンダヘッドを介してヘッドボ
ルトに常時及ぼし、ガスケットを過剰に圧縮することを
防止したものである。

【０００８】前記リング状のスプリングは、金属積層形
シリンダヘッドガスケットと別体として形成してもよ
く、また一体とすることができる。即ち、前記リング状
のスプリングを挿通する穴を、表面板を除くガスケット
構成板に開口し、該穴に前記リング状のスプリングを嵌
入し、両側から表面板で覆い、リング状のスプリングが
ガスケットから脱落しないようにすることができる。

【０００９】前記目的を達成するための本考案の内燃機
関のガスケットの保護装置の第３の構成は、ばね材から
成るガスケット構成板にボルト穴と、このボルト穴の周
囲を取り囲む断面波形のビード状のスプリングを形成
し、このビード状スプリングが突出する側に配置される
ガスケット構成板に、前記スプリングを挿通する大きさ
のボルト穴を開口した金属積層形シリンダヘッドガスケ
ットを形成し、このシリンダヘッドガスケットをシリン
ダボディに装着し、ビード状スプリングをヘッドボルト
により押し縮めながらシリンダヘッドをシリンダボディ
に取り付け、ビード状スプリングの伸長力をシリンダヘ
ッドを介してヘッドボルトに常時及ぼすようにしたもの
である。

【００１０】なお、前記スプリングの自由長さをガスケ
ットの厚さと同じにするか、又はガスケットの厚さに近
づけることによって、内燃機関の運転・停止の際の熱歪
みの発生、及び爆発行程以外のときに過剰な弾性力がシ
リンダブロック及びシリンダヘッドに及ぼすことを防止
するようにすることもできる。

【００１１】

【作用】前記スプリングは、間接的にヘッドボルトに伸
長力を常時作用させ、ガスケットを締め付けるヘッドボ
ルトの軸力が増大するときには、該軸力を吸収し、ガス
ケットの圧縮力増加を抑制することにより、ヘッドボル
トの軸力の変動によるガスケットの過剰圧縮によるへた
りを抑制するように作用する。

【００１２】そして、請求項１に記載の構成は、シリン
ダボディに植立したヘッドボルトの周囲に、スプリング
着座用凹部を形成することにより、ガスケットの厚さよ
り長い圧縮長さを有するコイルスプリングを装着するこ
とを可能にする。また請求項２〜４に記載のスプリング
は、圧縮すると僅かなストロークで高いばね力を発揮す
るので、ガスケットの過圧縮を防止すると共に、不必要
な張力をヘッドボルトに与えることをなくすことができ
る。しかも請求項３及び４に記載の構成は、それぞれ、
スプリングをガスケットと一体としたので、取り扱いが
容易となる。

【００１３】したがってシリンダヘッドをアルミニウム
合金で形成するなど、ヘッドボルトとの間で熱伝導率が
異なり、機関の始動時のシリンダヘッドガスケットの締
め付け力が増大した場合や、内燃機関の圧縮行程での締
め付け力の増大からガスケットを保護することができ
る。

【００１４】以下実施例で具体的に説明するように、ヘ
ッドボルトに取り付ける前記スプリングは、一定長さ以
上、例えばガスケット厚さ以上にヘッドボルトが伸びる
と、スプリングの伸長力を及ぼさない態様と、ヘッドボ
ルトの全伸長範囲に対してスプリングの伸長力を作用さ
せる態様とのいずれによっても、本考案を実施すること
ができる。

【００１５】

【実施例】以下添付の図を対照して、実施例により本考
案を具体的に説明する。図１に示す実施例１の内燃機関
用ガスケットの保護装置は、コイルスプリングにより本
考案を実施したものであり、金属積層形ガスケットから
なるガスケット１のボルト穴１２に対応する位置のシリ
ンダボディ４に凹部１４を設け、スプリング１６をヘッ
ドボルト６に挿通し、凹部１４に着座させ、シリンダぃ
っど２とシリンダボディ４とに、直接伸長力を作用させ
ている。前記凹部１４は、スプリング１６の長さを吸収
し、所定のばね力を作用させるためのものである。な
お、図中の符号１２′はシリンダボディ４にヘッドボル
ト６を螺合するねじ穴である。

【００１６】スプリング１６は、常時、ヘッドボルト６
の軸力に対抗する弾性力により、前記軸力に対抗する伸
長力をシリンダヘッド２及びシリンダボディ４の各接合
面１８に及ぼし、間接的にヘッドボルト６を軸方向に伸
長させるように作用する。したがって、内燃機関が始動
すると、シリンダヘッド２とヘッドボルト６との熱膨張
の相違により前記説明のとおりヘッドボルト６の締め付
け軸力が増大し、ガスケット１を締め付ける力が増大す
る。しかしながら、この増加した締め付け力は、スプリ
ング１６が吸収し、ガスケット１に及ぼすヘッドボルト
６の締め付け増加が緩和される。また、内燃機関の燃焼
時の爆発力の反動で、ヘッドボルト６の軸力が急増した
際には、スプリング１６が対抗して、該軸力の増加を吸
収し、ガスケット１に極度の圧縮力が作用することを防
止する。また、実施例１のスプリング１６は、機関が排
気行程に入り、前記軸力が急減した場合にも伸長力が作
用し、急激な軸力の変動を緩和する。したがって、締め
付け力の変動が緩和されるのでガスケット１のへたりが
防止される。

【００１７】ところで、内燃機関のシリンダヘッド２
は、ガスケット１に設けたビード１０（図７）の抗力な
どによって、図２に示すように、中央が図の上側に反る
ように変形する傾向がある。したがって、例えば、図３
に示すようにガスケット１の長手方向端部１９に設けた
ヘッドボルト６′の部分に、実施例１のガスケットの保
護装置を適用すると、シリンダヘッド２を常時押し上げ
るのに対し、中間部分にこのような力が作用しないの
で、初期の締め付け時に発生する中央の反りを抑制する
ことができる。

【００１８】実施例１のガスケットの保護装置は、以上
のように動作するので、金属ガスケットのビードの過度
の荷重変動による疲労を抑制し、長期間の使用に対し、
密封力を保持させることができる外に、シリンダヘッド
２の反りを抑制することができる。なお、図３は、シリ
ンダ穴８及びボルト穴１２以外に、ガスケットに設けた
穴の記載を省略している。

【００１９】図４は、接合面１８上に、実施例２に使用
したガスケット１と板ばね状のスプリング１６を載置し
た状態を示し、ボルト及びシリンダヘッドの記載を省略
した。実施例２に使用したスプリング１６は、ばね鋼か
ら成るリング状の２枚の板を、外側に凸に湾曲させ、重
ね合わせた板ばねである。このものは、圧縮すると僅か
なストロークで高いばね力を発揮させることがてきる。
なお、図４（図５も同様に）は、シリンダヘッドの図示
を省略している。

【００２０】図４のスプリング１６は、圧縮すると僅か
なストロークで高いばね力を発揮し、スプリング１６の
ストローク範囲を狭い範囲に限定することができる。例
えば、スプリング１６の自由長さをガスケット１の厚さ
と同じに設定した場合には、燃料が燃焼して、ボルト
（図４に図示せず）が伸長したとき、スプリング１６の
高さがガスケット１の厚さに達すると、スプリング１６
がシリンダヘッド２を押し上げる力が消滅する。したが
って、不必要な張力をボルトに与えることがなく、しか
も、反動でボルトが縮む際のガスケット１の過圧縮を防
止することができる。

【００２１】図５に示す実施例３のガスケットの保護装
置は、ばね鋼から成るリング状の板を、一方に凸に湾曲
させてビード状に形成したスプリング１６を、金属積層
形ガスケットから成るガスケット１の表面板２０の間に
取付けたものである。このようにすると、ガスケット１
とスプリング１６とを一体とすることができる。

【００２２】図６に示す実施例４の内燃機関用ガスケッ
トの保護装置は、ガスケット１にばね鋼から成る金属板
２２を積層し、該金属板２２に設けたボルト穴１２の周
囲に、断面波形のビード状のスプリング１６を形成した
ものである。このように、スプリング１６をガスケット
の構成板の一部に形成することもできる。該金属板２２
にシール穴を取り囲むビードを（いずれも図示せず）形
成することもできる。この実施例４のスプリング１６
も、実施例１及び２のスプリング１６と同様に金属ガス
ケット１のへたりを効果的に防止することができる。

【００２３】

【考案の効果】以上説明したように、本考案の内燃機関
用ガスケットの保護装置は、両端が両接合面に弾性力を
及ぼすスプリングを介装したので、ガスケットを締め付
けるボルトの締め付け軸力が増大し、過大な締め付け力
がガスケットに及んだ場合には、前記スプリングが弾性
変形して増大した締め付け力を吸収し、ガスケットに与
える影響を抑制することができる。したがって、ガスケ
ット構成板の過度の締め付け荷重の変化による疲労から
発生するへたりを防止することができる。

【００２４】そして、請求項１に記載の構成は、シリン
ダボディに植立したヘッドボルトの周囲に、スプリング
着座用凹部を形成したので、ガスケットの厚さより長い
圧縮長さを有するコイルスプリングを装着することがで
きる。また請求項２〜３に記載のスプリングは、前記板
ばねをガスケットと別体とし、ばね特性をガスケットの
仕様に制約されることなく選定が可能であり、圧縮する
と僅かなストロークで高いばね力を発揮し、ガスケット
の過圧縮を防止すると共に、不必要な張力をヘッドボル
トに与えることをなくすことができる。しかも請求項３
及び４に記載の構成は、それぞれ、スプリングをガスケ
ットと一体としたので、取り扱いが容易となる。

【００２５】したがって、例えばアルミニウム合金製シ
リンダヘッドを使用したガスケットにおいて、内燃機関
の始動時に起こるシリンダヘッドとボルトとの熱伝導率
の違いによるガスケット締め付け力の過度の増大を吸収
し、また内燃機関の燃焼サイクルにより起こる締め付け
力の過度の変動を吸収することができる。更に、シリン
ダヘッドの中央が反る変形防止に役立てることができ
る。以上のとおり本考案の内燃機関用ガスケットの保護
装置は、長期にわたるシール性能を保持させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例１の内燃機関用ガスケットの保
護装置の要部断面図である。

【図２】実施例１の内燃機関用ガスケットの保護装置を
適用するシリンダヘッドの変形を説明する図てある。

【図３】図１に示す内燃機関用ガスケットの保護装置の
取り付け場所を説明する図である。

【図４】本考案の実施例２の内燃機関用ガスケットの保
護装置の要部を一部省略し、部分的に破断して示した斜
視図である。

【図５】本考案の実施例３の内燃機関用ガスケットの保
護装置の要部を一部省略して示した断面図である。

【図６】本考案の実施例４に使用したガスケットの要部
断面図である。

【図７】従来例のガスケットの問題点を説明する断面図
である。

【符号の説明】

１ガスケット２シリンダヘッ
ド４シリンダボディ６ヘッドボルト１２ボルト穴１４凹部１６スプリング１８接合面

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】シリンダボディに植立したヘッドボルト
の周囲に、スプリング着座用凹部を形成し、この凹部に
コイルスプリングを装着すると共に、コイルスプリング
を挿通する穴を開口した金属積層形シリンダヘッドガス
ケットをシリンダボディに装着し、コイルスプリングを
ヘッドボルトにより押し縮めながらシリンダヘッドをシ
リンダボディに取り付け、コイルスプリングの伸長力を
シリンダヘッドを介してヘッドボルトに常時及ぼすよう
にした内燃機関用ガスケットの保護装置。
【請求項２】板ばね材から形成したリング状のスプリ
ングを、シリンダボディに植立したヘッドボルトに挿通
すると共に、前記リング状のスプリングを挿通する穴を
開口した金属積層形シリンダヘッドガスケットをシリン
ダボディに装着し、リング状のスプリングをヘッドボル
トにより押し縮めながらシリンダヘッドをシリンダボデ
ィに取り付け、リング状のスプリングの伸長力をシリン
ダヘッドを介してヘッドボルトに常時及ぼし、ガスケッ
トを過剰に圧縮することを防止した内燃機関用ガスケッ
トの保護装置。
【請求項３】前記リング状のスプリングを挿通する穴
を、表面板を除くガスケット構成板に開口し、該穴に前
記リング状のスプリングを嵌入し、両側から表面板で覆
い、リング状のスプリングとガスケットとを一体的に組
付けた請求項２記載の内燃機関用ガスケットの保護装
置。
【請求項４】ばね材から成るガスケット構成板にボル
ト穴と、このボルト穴の周囲を取り囲む断面波形のビー
ド状のスプリングを形成し、このビード状スプリングが
突出する側に配置されるガスケット構成板に、前記スプ
リングを挿通する大きさのボルト穴を開口した金属積層
形シリンダヘッドガスケットを形成し、このシリンダヘ
ッドガスケットをシリンダボディに装着し、ビード状ス
プリングをヘッドボルトにより押し縮めながらシリンダ
ヘッドをシリンダボディに取り付け、ビード状スプリン
グの伸長力をシリンダヘッドを介してヘッドボルトに常
時及ぼすようにした内燃機関用ガスケットの保護装置。