JP3038573B2 - 金属ガスケット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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の合わせ面に介挿する金属
ガスケットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２に、従来の金属ガスケットを内燃
機関のシリンダヘッドとシリンダブロックの合わせ面に
介挿した断面状況を示す。

【０００３】この図に示すように、シリンダブロック３
０の内周にはシリンダスリーブ３１が設けてある。金属
ガスケット３３は、副板３４の燃焼室孔３５の周りにグ
ロメット３６を嵌合すると共に、このグロメット３６の
外周の副板３４の上下面に弾性基板３８、３８を重ね、
各弾性基板３８の燃焼室４１側と外周側とにハーフビー
ド３９を形成したものである。

【０００４】このような金属ガスケット３３において
は、グロメット３６の厚さを弾性基板３８、３８の厚さ
よりも厚く形成してシリンダヘッド４０とシリンダブロ
ック３０間の一次シールを成すストッパとして作用させ
てあり、その外周のハーフビード３９が二次シールを成
すようにしてある。

【０００５】従って、このような金属ガスケット３３に
よれば、燃焼室４１周りに作用する荷重分布をグロメッ
ト３６に集中させるようにしたため、シリンダースリー
ブ３１の上面に余分な荷重が加わって、このシリンダス
リーブ３１を下方へ陥没させるという問題点があったの
である。

【０００６】また、アルミ製シリンダヘッド４０の燃焼
室近傍が燃焼室４１からの熱の影響によって軟化して陥
没するように変形するという問題点もあった。

【０００７】図１３及び１４は、従来からディーゼルエ
ンジンに使用されている副燃焼室４３を備えたエンジン
のシリンダヘッド４４とシリンダブロック４５の合わせ
面に従来の金属ガスケット４６を介挿した断面状況を示
す図である。

【０００８】その構成は、シリンダヘッド４４の下部に
ホットプラグ４７を埋め込み、このホットプラグ４７に
形成された副燃焼室４３を、通路４８を経てシリンダブ
ロック４５の主燃焼室４９に連通させたものであり、副
燃焼室４３に送られた濃い混合ガスを着火させ、これを
火種として主燃焼室４９内の薄い混合ガスを安定して燃
焼させるようにしてある。従って、副燃焼室４３は主燃
焼室４９の近傍となるシリンダヘッド４４の下部に設け
られている。

【０００９】このような副燃焼室付きエンジンに適用し
た従来の金属ガスケット４６は、第一基板５０と第二基
板５１の二層に重合してあり、第一基板５０に形成され
た燃焼室孔５２の周縁にグロメット５３を装着して、グ
ロメット５３の荷重（図１３において黒塗りの矢印で示
す）を増大させることにより、シリンダヘッド４４とシ
リンダブロック４５をボルト５４で締めつけた際に生じ
る両者間の隙間をグロメット５３でシールするようにし
てある。

【００１０】ところが、このグロメット５３が、ホット
プラグ４７の下面に位置する状態でボルト５４を締結す
ると、グロメット５３の荷重がホットプラグ４７の下面
に押圧して、ホットプラグ４７を図１３の矢印で示す方
向に傾けてしまい、さらには主燃焼室４９からの爆発圧
力や燃焼熱の影響によって、図１４に示すように、ホッ
トプラグ４７の傾きを拡大し、シリンダヘッド４４の周
辺面を変形するという問題があった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解消するために成されたもので、シリンダヘッドと
シリンダブロックの合わせ面に介挿した金属ガスケット
が、シリンダスリーブの陥没、燃焼室周辺のシリンダヘ
ッドの変形、副燃焼室を有するシリンダヘッド等の変形
を生じないように荷重を調整すると共に、シリンダヘッ
ドとシリンダブロックとをボルトで締付けた際に生じる
隙間（ボルト締結位置から遠ざかるに従って拡大する合
わせ面の隙間）をシールするようにした金属ガスケット
を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の金属ガスケットは、内燃機関のシリンダヘ
ッドとシリンダブロックの合わせ面に介挿してボルト締
結される金属ガスケットにおいて、いずれも硬質金属板
から成るシリンダヘッド側の上側基板とシリンダブロッ
ク側の下側基板とを夫々一体的に形成して重合すると共
にこれらの上側基板と下側基板とは外周付近にて接合さ
れ、これらの上側基板と下側基板のいずれか一方または
両方の内側に夫々の上側基板と下側基板に形成した燃焼
室孔の周 縁から前記シリンダブロックの冷却水通路の内
周までの範囲で副板を接着することにより、前記ボルト
締結時における前記副板の荷重分布が前記副板の外周に
て最大となるようにし、さらに前記上側基板と前記副板
との重合箇所及び前記下側基板と前記副板との重合箇所
に前記燃焼室孔を囲繞するビードを形成し、前記ボルト
締結による前記合わせ面の隙間の変化に応じて前記ビー
ドの形状を変化するようにしたものである。

【００１３】また、前記上側基板と前記下側基板の間に
スペーサ板を介挿した構成としてもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照しながら説明する。

【００１５】（実施例１） 図１は本発明における実施例１の金属ガスケットの分解
斜視図である。図２は図１のＡ−Ａ線位置に相当する結
合後の金属ガスケットの断面図である。図３は図２の金
属ガスケットをシリンダヘッドとシリンダブロックの合
わせ面に介挿した荷重分布状況を示す断面図である。図
４乃至図８は実施例１に関連した金属ガスケットの他の
実施例を示す図である。

【００１６】この実施例は、複数の燃焼室５が連続的に
形成されたオープンデッキ型の各燃焼室５の内周にシリ
ンダスリーブ１２（図３参照）を設けたシリンダブロッ
ク１３とシリンダヘッド１５の合わせ面に本発明による
金属ガスケットを介挿した例を示すものである。

【００１７】図１において、この金属ガスケットは、硬
質金属板によって夫々一体的に形成した上側基板２と下
側基板３とを有し、これらの上側基板２と下側基板３と
の間に副板４を配して、該副板４を後述するように下側
基板３に接着するようにしてある。

【００１８】上側基板２と下側基板３には、シリンダブ
ロック１３とシリンダヘッド１５の形成状況に応じて、
燃焼室孔５、オイル孔６、冷却水孔７、ボルト孔８等が
形成され、これらの基板２、３は、その外周付近をリベ
ット９で固定して図２に示すように接合されている。

【００１９】ところで、図３に示すように、本実施例の
金属ガスケットは、上側基板２と下側基板３とがリベッ
ト９による固定位置の内側でボルト１９によってシリン
ダブロック１３とシリンダヘッド１５に締結されている
ため、シリンダブロック１３とシリンダヘッド１５に異
なる熱膨張が生じることによって上側基板２と下側基板
３の夫々の面方向に異なる荷重が生じた場合でも、リベ
ット９の位置で上側基板２と下側基板３とをねじ曲ける
ような荷重が作用しない。

【００２０】図２において、副板４は下側基板３の燃焼
室孔５の周縁からシリンダブロック１３の冷却水通路１
６の内周に至る範囲でこの下側基板３の上面に重合して
接着してあり、これらの下側基板３と副板４の重合箇所
に燃焼室孔５を囲繞するビード３ａ、４ａを形成すると
共に上側基板２の同位置にもビード２ａを形成してあ
る。このような構成において、副板４を燃焼室孔５の周
縁まで設けることにより、燃焼室孔５の周辺におけるデ
ッドスペースの発生を抑えることができる。なお、燃焼
室孔５の周辺にデッドスペースが生じた場合、燃焼室孔
５の混合ガスが侵入して不完全燃焼を起こし、エンジン
の性能低下或は燃料消費の無駄を生じさせるが、上記の
構成によりこのような問題が生じにくい。

【００２１】このビード２ａ、３ａの形状は、燃焼室孔
５側に直線部２ｃ、３ｃを有する非対称の円弧形として
あり、このビード２ａ、３ａの形成部がシリンダスリー
ブ１２の上面に作用しないように、夫々のビード２ａ、
３ａの内周を平坦部１１としてある。

【００２２】なお、図２に示すように、燃焼室孔５の外
周近傍には複数の冷却水孔７（図１参照）が形成され、
上側基板２の外周近傍に沿って段差状のビード２ｂが形
成してある。

【００２３】さらに、上側基板２の両面にはゴム被覆１
８を施すと共に、下側基板３には下面のみにゴム被覆１
８を施してある。

【００２４】このような構成により、図３に示すよう
に、シリンダヘッド１５とシリンダブロック１３を結合
するためのボルト１９をこれらの外周付近（図３のボル
ト１９から延長した一点鎖線で示す位置）で締付けた場
合、副板４が均等な厚さであってもボルト１９の近接位
置ほどボルト１９の締付け力が大となるため、副板４に
よる荷重分布Ｗは、冷却水通路１６の内周側が最大荷重
Ｆ１を有し、それから遠ざかるに従って徐々に減少して
燃焼室孔５の周縁にて最小荷重Ｆ２を有する。

【００２５】また、上記のボルト１９の締結によって、
シリンダヘッド１５とシリンダブロック１３の合わせ面
の隙間は、ボルト１９の締結位置から遠ざかるに従って
拡大し、燃焼室１４付近で最大の隙間を有することとな
る。

【００２６】本発明においては、この隙間を上側基板２
と下側基板３に設けたビード２ａ、３ａの荷重ｆ１、ｆ
２によって補充し、燃焼室１４からの燃焼ガスの吹き抜
けをシールするようにしてある。

【００２７】なお、シリンダヘッド１５とシリンダブロ
ック１３をボルト１９で締結した際、シリンダヘッド１
５とシリンダブロック１３との間に生じる隙間の高さは
ボルト１９からの位置によって変化する。この隙間の変
化に応じたシール性能を確保するため、本発明において
は、上側基板２と下側基板３に設けた円弧形状のビード
２ａ、３ａの頂点の位置を変化させてある。即ち、図１
乃至図４に示す金属ガスケットのように、ビード２ａ、
３ａを非対象形状としてその頂点の位置を燃焼室孔１４
側に近接し、また図５に示すように、ビード２ａ、３ａ
を非対称形状としてその頂点の位置を燃焼室孔１４から
遠方側に設け、さらには図６に示すよう に、ビード２
ａ、３ａの形状を対象形状としている。このような構成
において、同一の高さのビード形状を形成した場合、ビ
ードの頂点の位置が燃焼室孔から遠ざかるに従ってより
拡大したシリンダヘッド１５とシリンダブロック１３と
の隙間をシールすることが可能となる。

【００２８】なお、上側基板２の外周近傍に設けたビー
ド２ｂは、荷重ｆ３を有し、これがシリンダヘッド１５
とシリンダブロック１３の外周付近における合わせ面の
隙間をシールすることができる。

【００２９】また隣設されたボルト１９、１９間（図１
の隣設する任意のボルト孔８、８に対応する）において
も夫々のボルト１９から遠ざかるに従ってシリンダヘッ
ド１５とシリンダブロック１３の合わせ面の隙間が拡大
するため、この隙間の幅に応じてビード２ａ、３ａの高
さを調整することができる。

【００３０】なお、本発明においては、副板４を下側基
板３の燃焼室孔５の周縁から冷却水通路１６の内周に至
る範囲で設けてあるため、図３に示すように、シリンダ
スリーブ１２の上面にも副板４の荷重が作用する。ちな
みに、この副板４の内周をシリンダスリーブ１２の外周
に形成すると、シリンダブロック１３の上面に副板４の
荷重が集中するため、シリンダブロック１３の上面が部
分的に陥没するおそれがある。

【００３１】ところが、上記のように副板４の最小荷重
Ｆ２側の荷重がシリンダスリーブ１２の上面にも分散的
に作用することによって、シリンダブロック１３の陥没
とシリンダスリーブ１２の陥没を同時に防止することが
可能となっている。

【００３２】また、副板４の最大荷重Ｆ１が燃焼室１４
から遠い側に作用するため、燃焼室１４の熱作用を直接
受けるシリンダヘッド１５の燃焼室近傍の変形をも回避
することができる。

【００３３】さらに、副板４は下側基板３の内側に接着
されているため、この副板４は上側基板２と下側基板３
によって保護され、シリンダヘッド１５またはシリンダ
ブロック１３に接触することがない。従って、副板４
は、シリンダヘッド１５とシリンダブロック１３との熱
膨張の差による面方向の荷重を直接受けない。

【００３４】ちなみに、上側基板２または下側基板３の
外側に副板４が接着されている場合、シリンダヘッド１
５とシリンダブロック１３との熱膨張率が異なると、副
板４に面方向の荷重が作用して、該副板４が上側基板２
または下側基板３から剥れてしまうおそれがある。とこ
ろが、本実施例において、副板４は下側基板３の内側に
接着され、副板４の両側が上側基板２と下側基板３とで
保護されているため、シリンダヘッド１５とシリンダブ
ロック１３との熱膨張の差による面方向の荷重が生じた
場合でも、副板４が下側基板３から剥されるようなこと
がない。

【００３５】このような効果は、図４に示すように副板
４が上側基板２の内側に接着された場合でも、図７に示
すように上側基板２と下側基板３の両方の内側に接着さ
れた場合でも、同様に得ることができる。

【００３６】このような副板４を有する下側基板３の作
成方法としては、ビード成形前の基板３に基板３より軟
質な副板４を接着した後に上記のビード３ａ、４ａを一
括して形成するか、基板３にビード３ａを形成する一方
で、硬質の副板４にビード４ａを形成してから両者を接
着するようにしてもよい。

【００３７】このような構成によれば、副板４のビード
４ａの形状が基板３のビード３ａの形状に合致するた
め、副板４のずれを防止するという利点もある。

【００３８】副板４として使用する金属板の硬度は、副
板４のビード４ａにいかなる大きさの弾性力を付与する
かによる。即ち、基板２、３のビード２ａ、３ａだけで
はビード荷重が不足している場合に、副板４に使用する
金属板の硬度を選択して、副板４のビード４ａで不足の
ビード荷重を補うようにするとよい。

【００３９】以下、実施例１の金属ガスケットの変更例
を説明する。

【００４０】図４に示す金属ガスケットは、図２の金属
ガスケットの上下を逆にしたもので、上側基板２の内側
に副板４を上記の範囲で重ねて接着すると共に、副板４
と上側基板２の重合箇所と下側基板３の燃焼室孔５周り
にビード２ａ、３ａ、４ａを形成したものである。

【００４１】これらのビードの形状としては、図２の金
属ガスケットと同様に、燃焼室孔５側に直線部２ｃ、３
ｃを有する非対称の円弧形ビードとしてある。また、図
５に示す金属ガスケットは、図２の金属ガスケットのビ
ード形状を変更したものであり、冷却水孔７側に直線部
２ｃ、３ｃを有する非対称の円弧形ビードとしてある。

【００４２】このような図４（または図２）及び図５の
ビード形状は、双方とも非対称形であるが、図４におい
ては、ビード高さが冷却水孔７寄りに大とされているた
め、副板４の最大荷重Ｆ１をより強くすることができ
る。また、図５においては、ビード高さが燃焼室孔５寄
りに大とされているため、ボルト１９の締結時に、燃焼
室１４側においてより拡大するシリンダヘッド１５とシ
リンダブロック１３の合わせ面の隙間を効果的にシール
することができる。

【００４３】さらに、図６に示す金属ガスケットは、左
右対称の円弧形ビードとしてあり、図４と図５のビード
形状の中間的な効果を有するものである。

【００４４】図７に示す金属ガスケットは、図４の金属
ガスケットの上側基板２と下側基板３の中間にスペーサ
板１７を介挿すると共に、上側基板２と下側基板３の両
側の外周付近に段差ビード２ｂ、３ｂを形成したもの
で、金属ガスケット全体の厚さをこのスペーサ板１７の
厚さ調節によって変化させることができる。

【００４５】この金属ガスケットにおいて、副板４は上
側基板２の内側に設けてあるが、副板４を下側基板３の
内側に設けるようにしてもよい。

【００４６】また、図８に示すように、副板４を上側基
板２と下側基板３の両方に設けるようにしてもよい。

【００４７】なお、図７乃至図８における金属ガスケッ
トのビードは、すべて燃焼室孔５側に直線部を有する非
対称の円弧形状としてあるが、図４乃至図６で示したよ
うに冷却水孔７側に直線部を有する非対称、あるいは対
称円弧の形状としてもよい。

【００４８】（実施例２）図９ は本発明の実施例２に関する金属ガスケットの平面
図である。図１０は図９の二点鎖線Ｃで示す円形部分の
拡大図である。図１１は図９のＢ−Ｂ線位置に相当する
実施例２の金属ガスケットを副燃焼室付きエンジンに適
用した部分断面図である。

【００４９】この実施例は、図１１に示すように、ディ
ーゼルエンジン等に使用される副燃焼室２０を備えたシ
リンダヘッド２１とシリンダブロック２２の合わせ面
に、本発明による金属ガスケットを適用した例である。

【００５０】この実施例の金属ガスケットは、図２の金
属ガスケットと同様に、二枚の弾性基板２、３をリベッ
ト９で接合し、下側基板３の内面に副板４を接着し、該
副板４の重合範囲は燃焼室孔５の周縁から冷却水通路１
６の内周までとしてある。

【００５１】また、燃焼室孔５周りのビードは二重の段
差ビード２ｄ、２ｅ、３ｄ、３ｅを設けて両者のビード
間に平坦面１１’を設けてあるが、ボルト１９の締結
（この図１１においても、図３と同様に金属ガスケット
の外周付近で締結される）時に最大荷重を発揮する副板
４の冷却水孔７側に設けられたビード２ｅ、３ｅは副燃
焼室２０のホットプラグ２３を回避した位置に形成し
て、ホットプラグ２３の変形を防止すると共に、ボルト
１９の締結時に最大の隙間幅を有する燃焼室２４側のビ
ード２ｄ、３ｄによってこの隙間をシールするようにし
てある。

【００５２】なお、この実施例２の金属ガスケットにお
いても、実施例１と同様にスペーサを設けたものや、一
枚の弾性基板によるもの等の様々な変更例が考えられ
る。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属ガス
ケットによれば、いずれも硬質金属板から成るシリンダ
ヘッド側の上側基板とシリンダブロック側の下側基板と
を夫々一体的に形成して重合すると共にこれらの上側基
板と下側基板とは外周付近にて接合され、これらの上側
基板と下側基板のいずれか一方または両方の内側に夫々
の上側基板と下側基板に形成した燃焼室孔の周縁からシ
リンダブロックの冷却水通路の内周までの範囲で副板を
接着し、さらに上側基板と副板との重合箇所及び下側基
板と副板との重合箇所に燃焼室孔を囲繞するビードを形
成することにより、シリンダヘッドとシリンダブロック
の合わせ面にこの金属ガスケットを介挿してボルト締結
した際、副板の最大荷重を冷却水通路の内周側に作用さ
せ、同時にボルト締結位置から遠方側にて拡大する上記
合わせ面の隙間を燃焼室孔周りのビードによってシール
することができる。

【００５４】従って、シリンダスリーブを有するエンジ
ンの場合、従来のように副板の最大荷重がシリンダスリ
ーブの上面に作用しない状態、即ちシリンダスリーブの
陥没或は燃焼室近傍のシリンダヘッドの変形等を回避し
た状態で、燃焼室周りのシリンダヘッドとシリンダブロ
ックの最大隙間をビードによってシールすることが可能
となる。

【００５５】また、副燃焼室を有するディーゼルエンジ
ン等の場合、副板の最大荷重が副燃焼室のホットプラグ
の下面に作用しない状態、即ちホットプラグやその周辺
のシリンダヘッドの変形を回避した状態で、燃焼室周り
のシリンダヘッドとシリンダブロックの最大隙間をビー
ドによってシールすることが可能となる。

【００５６】さらに、本発明においては、上側基板また
は下側基板のビードとこれに接着した副板のビードが重
合した状態にあるため、夫々の基板に対する副板のずれ
を防止することが可能となる。

【００５７】また、副板は上側基板と下側基板のいずれ
か一方または両方の内側に接着されているため、この副
板は上側基板と下側基板によって保護され、シリンダヘ
ッドまたはシリンダブロックに接触することがなく、シ
リンダヘッドとシリンダブロックとの熱膨張の差による
面方向の荷重が生じた場合でも、副板が夫々の基板から
剥されるようなことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に関する金属ガスケットの分解
斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線位置に相当する完成された金属
ガスケットの断面図である。

【図３】実施例の金属ガスケットをシリンダヘッドとシ
リンダブロックの合わせ面に介挿した荷重状況を示す断
面図である。

【図４】実施例１の変更例を示す断面図である。

【図５】実施例１の変更例を示す断面図である。

【図６】実施例１の変更例を示す断面図である。

【図７】実施例１の変更例を示す断面図である。

【図８】実施例１の変更例を示す断面図である。

【図９】本発明の実施例２に関する金属ガスケットの平
面図である。

【図１０】図９の二点鎖線Ｃで示す円形部分の拡大図で
ある。

【図１１】図９のＢ−Ｂ線位置に相当する実施例２の金
属ガスケットを副燃焼室付きエンジンに適用した部分断
面図である。

【図１２】従来の金属ガスケットをシリンダスリーブ付
きのエンジンに適用した状況を示す断面図である。

【図１３】従来の金属ガスケットを副燃焼室付きエンジ
ンに適用した状況を示す断面図である。

【図１４】従来の金属ガスケットのグロメットが副燃焼
室の構成部材をシリンダヘッド側へ押し上げている状況
を示す部分断面図である。

【符号の説明】

２、３…基板、 ２ａ、３ａ…基板のビード ２ｂ…段差状のビード ４…副板 ４ａ…副板のビード ５…燃焼室孔 ６…オイル孔 ７…冷却水孔 ８…ボルト孔 ９…リベット １１、１１’…平坦面 １２…シリンダスリーブ １３…シリンダブロック １４…燃焼室 １５…シリンダヘッド １６…冷却水通路 １８…ゴム被覆 １９…ボルト ２１…シリンダヘッド ２０…副燃焼室 ２２…シリンダブロック ２３…ホットプラグ ２４…燃焼室

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロ
   ックの合わせ面に介挿してボルト締結される金属ガスケ
   ットにおいて、いずれも硬質金属板から成るシリンダヘ
   ッド側の上側基板とシリンダブロック側の下側基板とを
   夫々一体的に形成して重合すると共にこれらの上側基板
   と下側基板とは外周付近にて接合され、これらの上側基
   板と下側基板のいずれか一方または両方の内側に夫々の
   上側基板と下側基板に形成した燃焼室孔の周縁から前記
   シリンダブロックの冷却水通路の内周までの範囲で副板
   を接着することにより、前記ボルト締結時における前記
   副板の荷重分布が前記副板の外周にて最大となるように
   し、さらに前記上側基板と前記副板との重合箇所及び前
   記下側基板と前記副板との重合箇所に前記燃焼室孔を囲
   繞するビードを形成することにより、前記ボルト締結の
   際に生じる前記合わせ面の隙間の変化を前記ビードの形
   状を調整することによってシールするようにしたことを
   特徴とする金属ガスケット。
2. 【請求項２】前記上側基板と前記下側基板の間にスペー
   サ板を介挿したことを特徴とする請求項１記載の金属ガ
   スケット。