JP2990292B2 - シリンダヘッドガスケット - Google Patents

シリンダヘッドガスケット

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロッ
クとの間に介装するシリンダヘッドガスケットに関し、
特に金属製の基板に少くとも燃焼室孔及び冷却水孔を穿
設したシリンダヘッドガスケットに係る。
[従来の技術] 圧力流体に対し接合面からの漏洩を防止するため接合
部材間にガスケットが介装されることはよく知られてい
る。例えば、内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロ
ックとの間に介装されるシリンダヘッドガスケットにお
いては、燃焼ガス、冷却水及び潤滑油を同時にシールし
得ることが要求される。特に燃焼ガスに対しては、高
温、高圧というだけでなく温度及び圧力の変化が大きい
ためシールが困難である。このため、種々のガスケット
が提案されているが、近時は金属製の板材から成るメタ
ルガスケット、即ち金属ガスケットが注目されている。
具体的には、金属製の基板に燃焼ガス等の圧力流体が通
過する複数の孔を穿設し、各々の孔の周囲の基板にビー
ドを形成して接合部材に対し高い面圧を確保し得るよう
にしたものである。このようなシリンダヘッドガスケッ
トに関し、例えば実開昭64−8556号公報には、ビードの
水孔側のつけ根部に軟質のシール部材を配設し、水の浸
透による腐食を防止することが提案されている。
[発明が解決しようとする課題] 上記公報に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて
は、ビードのつけ根部即ち裾縁にシール部材が設けられ
ているので燃焼ガスに対してもシール性が向上する。然
し乍ら、冷却水孔回りのシール性についての配慮は必ず
しも十分ではなく、上記シール部材の外側即ちビードと
反対側は基板の外縁に至るまで冷却水で満たされるの
で、例えばシリンダヘッドの腐食が進み冷却水が汚れ易
くなる等の問題を生じ得る。
従って冷却水孔を囲繞するようにシール部材を設ける
ことが望ましいが、シリンダヘッドとシリンダブロック
が締付けられたとき、両者の接合部の位置関係から燃焼
室孔側とその反対側とでは両者間の間隙が異なり燃焼室
孔側の方が大となる。このため、単に冷却水孔回りを同
一厚さのシール部材で囲繞するだけでは燃焼室孔側とそ
の反対側の面圧に差違が生じ好ましくない。
そこで、本発明は金属製の基板に少くとも燃焼ガスが
通過する複数の燃焼室孔と冷却水が通過する複数の冷却
水孔とを穿設したシリンダヘッドガスケットにおいて、
冷却水回りの良好なシール性を確保することを目的とす
る。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するため、本発明は、金属製の基板
に少くとも燃焼ガスが通過する燃焼室孔と冷却水が通過
する冷却水孔とを穿設したシリンダヘッドガスケットに
おいて、前記冷却水孔の周囲にシール部材を設け、該シ
ール部材の前記燃焼室孔側の厚さをその反対側の厚さよ
り大としたものである。
尚、前記シール部材は前記基板に付着した加硫ゴム層
とすることができる。また、前記シール部材を含み前記
基板全面に非加硫ゴム層を形成するとよい。
[作用] 上記の構成になるシリンダヘッドガスケットをシリン
ダヘッドとシリンダブロックとの間に介装し、所定の締
付力を以って両者を締結すると、冷却水孔の周囲に設け
られたシール部材は、燃焼室孔側の厚さがその反対側の
基板外縁側の厚さより大であるため、シール部材はシリ
ンダヘッドとシリンダブロックが締結されたときの接合
面に密着し、冷却水孔回りに略同一の面圧が得られる。
上記複数の冷却水孔回りにシール部材を設ける場合に
は、少くとも一部、例えば半分の冷却水孔の周囲を連続
した線で包絡するように設け、残余の半分の冷却水孔回
りも同様に設ける。従って、例えば二つのノズルによっ
てシール部材を設けることとすれば、全体の冷却水孔回
りにシール部材を設けることができ作業が容易である。
[実施例] 以下、本発明のシリンダヘッドガスケットの一実施例
を図面を参照して説明する。
第1図及び第3図は多気筒内燃機関のシリンダヘッド
とシリンダブロックとの間に介装されるシリンダヘッド
ガスケットの底面を示すもので、紙面の表側がシリンダ
ブロック側を表している。以下、説明の便宜上先ず第3
図乃至第7図を参照して説明する。
第3図において、シリンダヘッドガスケット1は弾性
金属板、例えばステンレス鋼板の基板10を有し、この基
板10に燃焼室孔11等が穿設されると共に、ビード15、傾
斜部16乃至18が形成されている。基板10には複数の冷却
水孔12及び潤滑油孔13が穿設されている。尚、冷却水孔
12はシリンダブロックに形成された冷却水路(図示せ
ず)の開口面積に比し小径とされ、絞りが構成されてい
る。これは冷却水路の有効断面を調整すべく各冷却水路
に応じて所定の径に設定するためである。更に、燃焼室
孔11の周囲に略均等な間隔で複数のボルト孔14が穿設さ
れている。
燃焼室孔11回りには第4図乃至第6図に明らかなよう
にビード15が形成されており、本実施例においてはその
凸部15aがシリンダブロック側で凹部15bがシリンダヘッ
ド側となるように配置される。第3図に示すように、隣
接する燃焼室孔11,11回りに形成されるビード15,15は集
合部15cを介して相互に連結されており、集合部15cの幅
は集合するビード15,15の各々の幅より小とされ中央に
至るにしたがい漸減するように設定されている。また、
第3図中のVII−VII線断面を示す第7図に明らかなよう
に基板10のボルト孔14回りには隣接部と角度αをなす傾
斜部16が形成され、ボルト孔14及び潤滑油孔13を囲繞す
るように第3図に示す傾斜部18が形成され、更に基板10
の外縁には全ての孔を囲繞するように隣接部と角度βを
なす傾斜部17が形成されている。尚、これら傾斜部16乃
至18はビード15の一方側の傾斜部分に相当することから
ハーフビードと称せられる。ビード15から燃焼室孔11に
至るまでの基板10には平坦面の開口端部10aが形成され
ており、ビード15の凸部15a側に環状の金属板、例えば
ステンレス鋼板のスペーサ、所謂シムリング20が固着さ
れている。
第5図乃至第7図の断面図に示すように基板10及びシ
ムリング20の全面に、加硫されたフッ素系ゴムから成る
加硫ゴム層30が形成されている。そして、ビード15の凸
部15aの裾縁に重合しビード15に沿って連続するよう
に、加硫フッ素系ゴムの燃焼室孔用シール部材31が形成
され、冷却水孔12回りには同材料の冷却水孔用シール部
材32が形成されている。燃焼室孔用シール部材31は、第
1図及び第3図において二点鎖線で示し、冷却水孔用シ
ール部材32は同図に破線で示している。第5図に示すよ
うに両者間には所定の小間隙dが存在し、燃焼室孔用シ
ール部材31の厚さT1が冷却水孔用シール部材32の厚さT2
より大に設定されている。更に、シリンダブロック及び
シリンダヘッドとの接合時のシール性を確保すべく、こ
れら燃焼室孔用シール部材31及び冷却水孔用シール部材
32並びにシムリング20及び基板10の全表面に未加硫又は
非加硫ゴム層33が形成されている。ここで、非加硫ゴム
とは加硫剤を含有していないものをいい、未加硫ゴムと
は加硫剤を含有しているが加硫処理が行なわれていない
ものをいう。従って、未加硫ゴムの初期は非加硫ゴムと
同じ特性であるが、使用中に加硫が進み強固なゴム層が
形成される。上記加硫ゴム層30並びに燃焼室孔用シール
部材31及び冷却水孔用シール部材32はフッ素系の非加硫
ゴムに加硫剤を添加し基板10上に塗布した後、所定の温
度で加熱し加硫することによって形成することができ
る。尚、本実施例における燃焼室孔用シール部材31及び
冷却水孔用シール部材32は何れもビード15の凸部15a側
に設けられ、基板10の一方の面にシムリング20が溶接さ
れた後に同一面に加硫ゴム層として形成されるものであ
るので、製造が容易である。
次に、上記冷却水孔用シール部材32に関し、第1図及
び第2図を参照して詳述する。第1図はシリンダヘッド
ガスケット1の中央部を除く両端部の底面を示すもの
で、冷却水孔用シール部材32は左右両側即ちインテーク
側とエキゾースト側に略二分して設けられたシール部材
32a,32bから成る。これらのシール部材32a,32bは夫々連
続する一本の線で形成されている。即ち、シール部材32
a,32bを構成するフッ素系ゴム材料が図示しないノズル
から所定量割合で吐出され、このノズルが第1図に示す
曲線に沿って相対的に移動することにより、シール部材
32a,32bが一筆書きのようにして基板10の左右の冷却水
孔12の周囲に夫々付着形成される。例えば一対のノズル
を第1図の左右両側の上方に並設し、予め記憶された所
定の軌跡に沿って移動制御し乍ら、当該一対のノズルか
ら夫々ゴム材料を所定量割合で吐出すれば、第1図に示
す左右両側にシール部材32a,32bが形成される。そして
燃焼室孔11側(第1図中の内側)でのゴム材料の吐出量
を外側でのそれに比し多く設定することにより、第2図
に示すような断面形状のシール部材32aを形成すること
ができる。即ち、シール部材32aの燃焼室孔11側(第2
図中、左方)の平坦部の厚さTnを、外側(第2図中、右
方)に位置する部分の厚さToより大に設定することがで
きる。
上記の構成になるシリンダヘッドガスケット1に締結
力が加えられると、先ず第5図に示すビード15の凸部15
aがシリンダブロックの接合面に当接し、ビード15が変
形する。そして、シムリング20及び開口端部10aがシリ
ンダブロック及びシリンダヘッド間に緊締されると、ビ
ード15の変形はそれ以上進むことなく弾性復元力を以っ
て両者と密着することとなる。ボルト締結位置は燃焼室
孔11から離隔しているため、シリンダブロック及びシリ
ンダヘッドが緊締されると、燃焼室孔11側の両者間の間
隙に比し燃焼室孔11と反対側の基板10の外縁側の両者間
の間隙が狭くなる。即ち、シリンダブロック及びシリン
ダヘッド間の間隙は燃焼室孔11から基板10の外縁側に至
るにしたがい漸減し、シリンダヘッドガスケットとの接
合面は緩やかな傾斜面となる。従って、燃焼室孔用シー
ル部材31は両者間に密着することとなる。同時に、燃焼
室孔用シール部材31より更に薄い冷却水孔用シール部材
32(T2<T1)がシリンダブロック及びシリンダヘッドに
密着し、燃焼室孔11及び冷却水孔12間の連通が遮断され
る。しかも、前述のように冷却水孔用シール部材32は、
ボルト締結後にシリンダブロック及びシリンダヘッド間
の間隙が小となる外側部分の厚さToに比し、シリンダブ
ロック及びシリンダヘッド間の間隙が大きくまた高圧側
となるビード15側の厚さTnが大とされているので、傾斜
した接合面に対し均等に密着し、冷却水孔用シール部材
32の全長に亘り略同一の面圧が得られる。
而して、燃焼室孔11に対するシール機能という観点か
らすると、シムリング20がビード15のシール機能を保持
すると共にそれ自体シール部材として機能し、結局燃焼
室孔用シール部材31を含み三段のシールを構成し燃焼ガ
スに対し安定したシール性が確保される。同時に、冷却
水に対し冷却水孔用シール部材32及び燃焼室孔用シール
部材31により冷却水に対し良好なシール性が確保され
る。即ち、装着される接合面に燃焼室孔用シール部材31
及び冷却水孔用シール部材32が密着し、高圧の燃焼ガス
に対する燃焼室孔11側のシール機能と、低圧の冷却水に
対する冷却水孔12側のシール機能に応じた適切なシール
性を確保することができる。しかも、シリンダヘッドガ
スケット1の全面に未加硫又は非加硫ゴム層33が形成さ
れているので、シリンダブロック及びシリンダヘッドの
接合面に微小な凹凸が存在してもシール性が損なわれる
ことはない。
尚、上述の実施例においてはシリンダヘッドガスケッ
ト1はビード15の凸部15aがシリンダブロック側となる
ように配置したが、これを表裏逆にして凸部15aがシリ
ンダヘッド側となるように配置することとしてもよい。
また、冷却水孔用シール部材32のみをビード15の凹部15
b側の面に付着形成することとしてもよい。更に、シー
ル部材32a,32bの厚さをインテーク側とエキゾースト側
とで変化させる(例えばエキゾースト側を厚くする)こ
ととしてもよい。
[発明の効果] 本発明は上述のように構成されているので、以下に記
載する効果を奏する。
即ち、本発明のシリンダヘッドガスケットにおいて
は、燃焼室孔側がその反対側より厚いシール部材が設け
られているので、シリンダヘッド及びシリンダブロック
間の接合面に対し均等に密着し、冷却水が確実にシール
される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係るシリンダヘッドガスケ
ットの一部の底面図、第2図は第1図中II−II線断面
図、第3図は本発明の一実施例に係るシリンダヘッドガ
スケットの一部の底面図、第4図は同、シリンダヘッド
ガスケットの一部断面斜視図、第5図は第3図中V−V
線断面図、第6図は第3図中VI−VI線断面図、第7図は
第3図中VII−VII線断面図である。 1……シリンダヘッドガスケット,10……基板, 10a……開口端部,11……燃焼室孔, 12……冷却水孔,13……潤滑油孔, 14……ボルト孔,15……ビード, 20……シムリング, 31……燃焼室孔用シール部材, 32……冷却水孔用シール部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉本 彰夫 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 河合 志郎 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−73156(JP,A) 実公 昭54−25532(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16F 15/00 - 15/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属製の基板に少くとも燃焼ガスが通過す
    る燃焼室孔と冷却水が通過する冷却水孔とを穿設したシ
    リンダヘッドガスケットにおいて、前記冷却水孔の周囲
    にシール部材を設け、該シール部材の前記燃焼室孔側の
    厚さをその反対側の厚さより大としたことを特徴とする
    シリンダヘッドガスケット。
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