JP2799627B2 - 金属ガスケットの取り付け構造 - Google Patents

金属ガスケットの取り付け構造

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JP2799627B2 JP2202999A JP20299990A JP2799627B2 JP 2799627 B2 JP2799627 B2 JP 2799627B2 JP 2202999 A JP2202999 A JP 2202999A JP 20299990 A JP20299990 A JP 20299990A JP 2799627 B2 JP2799627 B2 JP 2799627B2
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誠 饗場
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属ガスケットの取り付け構造に係り、特に
温度変化に伴いシリンダブロックとシリンダヘッドとの
間で相対的変位を行うエンジンに適用して好適な金属ガ
スケットの取り付け構造に関する。
〔従来の技術〕
一般に内燃機関用金属ガスケットとして、燃焼室孔の
周縁部にビードを形成すると共に、燃焼室孔の周縁とビ
ードとの間に存在する平坦部にシムリング(副板)を接
着又は溶着した構造のものが提案されている(例えば、
実開平2−6855号公報)。このシムリングは、内燃機関
動作時の爆発振動が上記ビードに対して繰返し荷重とし
てかかっても、上記ビードの変動振幅を制御するストッ
パーとしての機能を果たす。また金属ガスケットは、一
般にシムリングがビードの突出側の面に配設された構成
とされている。
この金属ガスケットは、シリンダブロックとシリンダ
ヘッドとの間に介装され、燃焼ガス,冷却水及び潤滑材
等の漏洩を防止する機能を奏するが、従来では一般にビ
ードの頂部をシリンダヘッドと当接させるよう金属ガス
ケットの取り付け方向が選定されていた。従って、シム
リングもシリンダヘッドと対接した構造で取り付けられ
ていた。例えば、シリンダブロックを鋳鉄により構成
し、シリンダヘッドをアルミ合金により構成した、所謂
バイメタルエンジンでは、シリンダブロックとシリンダ
ヘッドの材質が異なるため、当然各熱膨張係数も異なっ
ている。また、このシリンダブロックとシリンダヘッド
間に配設される金属ガスケットは例えばステンレスによ
り構成されている。
上記のシリンダブロック,シリンダヘッド及び金属ガ
スケットはエンジンが加熱することにより各々熱膨張す
るが、夫々の部材が有する熱膨張係数の差により相対滑
りが発生する。ここで相対滑りとは、熱膨張に伴うシリ
ンダブロックと金属ガスケット間の相対変位、及びシリ
ンダヘッドと金属ガスケット間の相対変位の夫々を指す
ものとする。
シリンダヘッドはシリンダブロックに比べて熱伝導率
が大きいため、エンジンの運転条件変化による温度変化
がシリンダヘッドの方が急激であり、またシリンダヘッ
ドと金属ガスケット,シリンダブロックと金属ガスケッ
トとの熱膨張係数差を比較すると、シリンダヘッドと金
属ガスケットの方が大きいため、よってシリンダヘッド
と金属ガスケット間の相対滑りは大きくなる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかるに上記のように、ビードの頂部をシリンダヘッ
ドと当接させるよう、またシムリングもシリンダヘッド
と対接するよう金属ガスケットを取り付ける従来構造で
は、シリンダヘッドのビード頂部との当接部位が摩耗し
てしまったり、またシムリングが剥離してしまうという
課題があった。
即ち、従来の金属ガスケットの取り付け構造では、ビ
ードの頂部及びシムリングがシリンダヘッド側に配設さ
れ取り付けられていたため、エンジンの運転及び停止に
伴う温度変化により、相対滑りは大きく発生する。これ
により、ビードの頂部及びシムリングとシリンダヘッド
との相対変位も大きくなり、両者間で大きな摺動が発生
し、この摺動によりシムリングの剥離が生じてしまう。
また、前記したようにシリンダヘッドはアルミ合金に
より構成されているためその硬度は低いが、これと当接
するビード(金属ガスケット)は硬度の高いステンレス
により構成されている。
よって、上記のように大きな相対滑りが発生すると、
シリンダヘッドに対するビードの頂部の変位によりシリ
ンダヘッドに摩耗が生じ、シール性が劣化してしまう。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、エン
ジンの温度変化に拘わらず高いシール性を維持しうる金
属ガスケットの取り付け構造を提供することを目的とす
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、本発明では、 シリンダブロックと、このシリンダブロックと異なる
材質よりなるシリンダヘッドとの間に、 燃焼室孔を囲繞するビードとシムリングとを設けてな
る金属ガスケットを配設する金属ガスケットの取り付け
構造において、 上記シリンダブロックと金属ガスケットとの相対滑り
と、上記シリンダヘッドと金属ガスケットとの相対滑り
を比べ、 相対滑りの小さい側に上記ビードの頂部とシムリング
とが位置するよう、金属ガスケットの配設位置を選定し
て取り付けることを特徴とするものである。
〔作用〕
上記の金属ガスケットの取り付け構造によれば、相対
滑りの小さい側に上記ビードの頂部とシムリングとが位
置するため、エンジンの運転及び停止に伴い温度変化が
生じてもビード頂部及びシムリングと、シリンダヘッド
又はシリンダブロックとの相対変位は小さく、ビード頂
部の摺動に伴う摩耗やシムリングの剥離を防止すること
ができる。
〔実施例〕
次に本発明の実施例について図面と共に説明する。第
2図は本発明の一実施例により取り付けられる金属ガス
ケット60の部分平面図、第3図は第2図の部分斜視図を
示す。
各図中、10は基板で例えばステンレスの板からなる弾
性金属板であり、シリンダブロック40側の燃焼室に対応
して燃焼室孔11が穿設されている。また、基板10には冷
却水孔12、潤滑油孔13及びボルト孔14が夫々穿設されて
いる。冷却水孔12はシリンダヘッド50及びシリンダブロ
ック40に形成された冷却水通路に対応して穿設されてお
り、また、潤滑油孔13はシリンダヘッド50及びシリンダ
ブロック40に形成された潤滑油通路に対応して穿設され
ている。またボルト孔14は燃焼室孔11の周囲に穿設され
ている。
燃焼室孔11の周縁部には、これに沿って第3図に示す
如く、断面が半円弧状のビード15が形成されている。ま
た、第2図に示す如く、ボルト孔14の周縁部に沿っても
ビードが16が形成されており、潤滑油孔13とボルト孔14
が近接して配置された箇所ではそれら両者を包囲するよ
うにビード17が形成されている。更に、基板10上の上記
の各孔11〜14及びビード16,17などをすべて包囲するよ
うに基板10の外周縁部に近接してビード18が形成されて
いる。
20はシムリングで、基板10と同様に弾性金属板からな
り、第2図及び第3図に示すように、ビード15頂部15a
と燃焼室孔11の周縁部との間の平坦部に止着(例えばレ
ーザ溶着)される。また30はゴム製のシール部材であ
り、例えば基板10上に塗布されることにより配設され
る。このシール部材30は、ビード頂部15aの外周部に配
設され、燃焼室内のガスのシールを更に向上させるため
に配設されるものである。
次に本発明の要部となる、上記構成を有する金属ガス
ケット60をシリンダブロック40とシリンダヘッド50間に
取り付ける取り付け構造について説明する。
前記したように、シリンダブロック40は鋳鉄により構
成されており、その熱膨張係数は例えば 13×10-6/℃ …(1)、 シリンダヘッド50はアルミ合金により構成されてお
り、その熱膨張係数は例えば 22×10-6/℃ …(2)、 また金属ガスケット60はステンレスにより構成されて
おり、その熱膨張係数は例えば 17×10-6/℃ …(3) である。今、前記した相対滑りを示す値として、各材料
間の熱膨張係数の差を取ると、シリンダブロック40と金
属ガスケット60間における相対滑りは(3)−(1)で
現すことができ、具体的には4×10-6に比例した量とな
る。またシリンダヘッド50と金属ガスケット60間におけ
る相対滑りは(2)−(3)で現すことができ、具体的
には5×10-6に比例する量となる。
上記の点から明らかなように、シリンダブロック40と
金属ガスケット60間における相対滑りの方が、シリンダ
ヘッド50と金属ガスケット60間における相対滑りよりも
小さいことがわかる。
本発明では、この相対滑りの小さい側に金属ガスケッ
ト60に形成されているビード15〜18の頂部15a,シムリン
グ20及びシール部材30が位置するよう、金属ガスケット
60の配設位置を設定して取り付けることを特徴とするも
のである。具体的には、第1図に示すように、シリンダ
ブロック40の上面40aにビード15(16〜18)の頂部15a及
びシムリング20が圧接し、基板10がシリンダヘッド50の
下面50aと圧接するように金属ガスケット60を取り付け
る。
この取り付け構造とすることにより、エンジンの運転
及停止に伴う温度変化により、シリンダブロック40,シ
リンダヘッド50,金属ガスケット60の夫々に熱膨張変化
が生じても、相対滑りが小さいため、シリンダブロック
40の上面40aとビード15の頂部15aとの摺動変化量は小さ
い。よって、シリンダブロック40とビード15間の摩耗は
低減され、このシール部分におけるシール性を向上する
ことができる。また、上記のように相対滑りが小さくな
ることにより、シムリング20及びシール部材30の耐剥離
性を向上することができ、上記取り付け構造を有したエ
ンジンの信頼性を向上することができる。
素材の特性により、同一の表面仕上げ加工であれば、
仕上がり粗さは一般にアルミヘッドに比べ鋳鉄ブロック
の方が粗くなってしまうが、シール部材30がシリンダブ
ロック40側に配設されることにより、シリンダブロック
40の表面粗さがシリンダヘッド50の表面粗さより粗くて
もシール機能を損なうことがない。
また、金属ガスケット60がシリンダブロック40及びシ
リンダヘッド50に圧接する圧接状態に注目すると、硬度
の高い鋳鉄製のシリンダブロック40にビード15の頂部15
aが圧接しており、硬度の低いアルミ合金製のシリンダ
ヘッド50にビード15の基板10が圧接している。
周知のように金属ガスケット60はシリンダブロック40
とシリンダヘッド50との間に介装され、図示しないボル
トをボルト孔14をに挿通してシリンダブロック40とシリ
ンダヘッド50とを締着する。この際、金属ガスケット60
は圧縮され、ビード15及びシムリング20はシンリダブロ
ック40とシリンダヘッド50とを弾性復元力をもってシー
ル機能を果す。
このとき上記締着力をFとすると、シリンダブロック
40とビード15の頂部15aとの圧接位置では、この締着力
Fが全てこの圧接位置のみに印加されるが、シリンダヘ
ッド50と基板10との圧接位置においては締着力Fは広い
面積において受けられることになる。よってこれによっ
ても、硬度の低いシリンダヘッド50と基板10との圧接状
態を良好にでき、この圧接位置における摩耗の発生を防
止できる。一方、シリンダブロック40と頂部15aとの圧
接位置では一点に大きな力が印加されるものの、シリン
ダブロック40及びビード15は共に硬度の高い材質で構成
されているため、この圧接位置で大きな摩耗が発生する
ようなことはなく、これによってもエンジンの信頼性を
向上することができる。
〔発明の効果〕
上述の如く本発明によれば、ビート頂部とこれと圧接
する部分における摩耗の発生を防止することができると
共に、シムリングの剥離を防止することができる等の特
長を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である金属ガスケットの取り
付け構造を示す断面図、第2図及び第3図は本発明構造
に用いる金属ガスケットの構成を説明するための図であ
る。 10……基板、15……ビード、15a……頂部、20……シム
リング、40……シリンダブロック、50……シリンダヘッ
ド、60……金属ガスケット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 猛志 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 饗場 誠 愛知県豊田市緑ケ丘3丁目65番地 大豊 工業株式会社内 (72)発明者 山口 健一 愛知県豊田市緑ケ丘3丁目65番地 大豊 工業株式会社内 (72)発明者 佐藤 章雄 愛知県豊田市緑ケ丘3丁目65番地 大豊 工業株式会社内 (56)参考文献 実開 昭64−8557(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16J 15/00 - 15/14 F02F 11/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリンダブロックと、該シリンダブロック
    と異なる材質よりなるシリンダヘッドとの間に、 燃焼室孔を囲繞するビードとシムリングとを設けてなる
    金属ガスケットを配設する金属ガスケットの取り付け構
    造において、 該シリンダブロックと該金属ガスケットとの相対滑り
    と、該シリンダヘッドと該金属ガスケットとの相対滑り
    とを比べ、 該相対滑りの小さい側に該ビードの頂部と該シムリング
    とが位置するよう、該金属ガスケットの配設位置を選定
    して取り付けることを特徴とする金属ガスケットの取り
    付け構造。
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