JP3299311B2 - 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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JP3299311B2 JP20954392A JP20954392A JP3299311B2 JP 3299311 B2 JP3299311 B2 JP 3299311B2 JP 20954392 A JP20954392 A JP 20954392A JP 20954392 A JP20954392 A JP 20954392A JP 3299311 B2 JP3299311 B2 JP 3299311B2
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宏明 秋田
宗史 府川
仁 姫崎
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ユーサンガスケット株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのシリンダヘ
ッドとシリンダブロックとの間に装着されるシリンダヘ
ッドガスケットに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、エンジンは高馬力化、高回転化の
傾向にあり、この傾向は、燃焼圧力の増大および熱的負
荷の増大をもたらしている。また同時に、近年、燃費改
善の要求のため、エンジンは軽量化の傾向にあり、この
傾向はシリンダヘッドおよびシリンダブロックの剛性の
低下をもたらしている。このため、シリンダヘッドおよ
びシリンダブロックの、燃焼圧力による構造的変形およ
び熱的負荷による熱変形は、ますます増大している。さ
らに、環境保護の要請のため、排ガス規制(NOx
減、HC濃度低減)も厳しくなっている。
【0003】このような状況の下においては、従来のソ
フトガスケットでは、シールは元より、排ガス対策、燃
費改善面での対応も困難であるので、下記のような利点
を有するメタル積層型のシリンダヘッドガスケットが多
用されて来ている。
【0004】a)ガスケット全体としてヘタリ性が少い
ため、トルクダウンが少いので、シール耐久性が向上す
る、 b)低圧縮性のため、締付時にシリンダヘッドの変形が
少いので、カム軸の真円度保持が良好になり、エンジン
の摩擦抵抗を低減できる、 c)締付時板厚精度が良いので、NOx、HC等を低減
できる、 d)シリンダボア変形を低減できるので、オイル消費を
低減できる、 しかしながら、図1のようにシリンダライナ1を有する
エンジン等においては、ライナ1とシリンダブロック2
とが別体になっているため、メタルガスケット構成を用
いても、シリンダヘッドガスケット3を締め付けたと
き、図の一点鎖線で示すようにライナ1の変形(シリン
ダボアの変形)が大きくなり、オイル消費が多くなると
ともに、時として、ライナ1の亀裂4およびブロック2
の亀裂5さえ発生することもあった。
【0005】メタル積層シリンダヘッドガスケットにお
けるこのような不具合対策として、従来、図2および図
3の2種類の方法が多用されて来た。
【0006】図2の方法は、ライナ1の上端部に突起部
(火炎防止帯)7を設けるとともに、ライナ1の本体部
1bに作用する荷重を低減するために、ガスケット3の
ガスシール部(面圧負荷部)をライナ1のブロック保持
部1aの上面に位置させることにより、ボア変形低減を
図るものである。この場合、ライナ1の突起部7を設け
る理由は、ガスケット3のガスシール部がライナ1の本
体部1bより外側に引込められる関係上、該突起部7を
設けないと、ライナ1の本体部1bの上方に未燃焼ガス
が溜まるデッドボリュームが大きく生じてしまうためで
ある。
【0007】図3の方法は、前記デッドボリューム低減
のため、ライナ1に突起部7を加工する代りに、ガスケ
ット3のボアグロメット9の内周側にリング8を挿入す
るものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
2の方法では、 イ)ライナ1に突起部(火炎防止帯)7を加工すること
が必要であり、しかもこの加工は、ガスケット3締め付
け時、該突起部7がシリンダヘッド6に接しないよう
に、かつヘッド6との間隔が大きくならないようにする
ために、高い加工精度を要するので、ライナ1の加工費
が高くなる、 ロ)上記加工を実施しても、突起部7とヘッド6とガス
ケット3に囲まれる部分(図2において格子縞模様を施
して示した部分)Aに未燃焼ガスが溜まり、排ガス中の
HC濃度を高める、 等の問題があった。
【0009】他方、前記図3の方法では、ライナ1に突
起部7を加工する必要がないので、ライナ1の加工費は
低減できるが、 イ)リング8の上下部(図3において格子縞模様を施し
て示した部分)Bに未燃焼ガスが溜まり、排ガス中のH
C濃度を高める、 ロ)リング8がガスケット3の運搬の際、脱落し易い、 ハ)燃焼ガスによるリング8の腐食防止のため、リング
8にメッキ加工等が必要である、 等の問題があった。
【0010】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、シリンダライナの変形を低減し、オイル消費の
増大並びにシリンダライナおよびシリンダブロックへの
亀裂の発生を防止できるとともに、未燃焼ガスが溜まる
デッドボリュームを完全に除去し、排ガス中のHC濃度
を低減することができ、しかも前記デッドボリューム低
減のためにシリンダライナに突起部(火炎防止帯)を加
工したり、ボアグロメットの内周側にリングを挿入した
りする必要のないシリンダヘッドガスケットを提供する
ことを目的とする。
【0011】本発明によるシリンダヘッドガスケット
は、金属からなる中心板に表面板を積層してなるガスケ
ット本体を有し、前記中心板に設けられたシリンダ穴の
周囲の部分においては、前記中心板に前記表面板が積層
されていないシリンダヘッドガスケットにおいて、前記
中心板のうちの前記シリンダ穴の周囲の部分に積層され
た、金属からなるシールリングと、前記シリンダ穴内に
配置された、前記シールリングおよび前記中心板より柔
かい金属からなる軟金属リングと、前記軟金属リングと
前記シールリングおよび前記中心板の積層部とに、これ
らを両面から挟むようにしてかけられた、金属からなる
ボアグロメットとを有してなり、締め付け前における該
シリンダヘッドガスケットのうちの前記軟金属リング挿
入部の厚さta と、前記シールリング挿入部の厚さtb
と、前記ガスケット本体の板厚t12との大小関係は、t
a <tb >t12の関係とされており、締め付け時板厚は
軟金属リング挿入部の厚さt a に等しく想定されている
ものである。
【0012】
【作用】本ガスケットは、軟金属リング挿入部がシリン
ダライナの本体部の上方に位置するようにして、シリン
ダヘッドとシリンダブロックとの間に装着する。したが
って、前記従来の図2および図3の場合のようにライナ
の本体部の上方に未燃焼ガスの溜まるデッドボリューム
が生じることがない。
【0013】また、本ガスケットにおいては、締め付け
時板厚は軟金属リング挿入部の厚さta に等しく想定さ
れており、締め付け時にはシールリング挿入部(ガスシ
ール部)は厚さtb からta にまで圧縮される。したが
って、締め付け時板厚が前記想定値通りであれば、軟金
属リング挿入部は厚さta のままで圧縮されない。ま
た、仮に本ガスケットが前記想定値を越えて締め付けら
れ、シールリング挿入部がta より小さい値にまで圧縮
されたとしても、軟金属リング挿入部は軟金属リングが
柔かいため、極めて低い荷重で圧縮され、シリンダボア
変形等をもたらすような負荷荷重とはならない。
【0014】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
説明する。図4〜7は本発明の一実施例を示す。この実
施例において、シリンダヘッドガスケット11のガスケ
ット本体12は、ステンレス鋼等からなる中心板13の
両面に表面板14,15を重ね合わせてなる。前記表面
板14,15は、それぞれ薄いステンレス鋼板14a,
15aの両面に、アラミド繊維等の圧縮性繊維と合成ゴ
ム等のエラストマーとの混合物からなる薄い圧縮性材料
層14b,15bをコーティングしてなる(圧縮性材料
層14b,15bのコーティング厚みは、片面につき5
0〜100μ程度が好ましい)。
【0015】前記中心板13には、必要数(この場合は
4個)のシリンダ穴16が設けられており、これらのシ
リンダ穴16の周囲の部分においては、中心板13に表
面板14,15が重ねられておらず、該中心板13の上
面にステンレス鋼板からなるシールリング17が重ねら
れている。また、前記シリンダ穴16内には、焼鈍した
銅板(硬度HV =40〜60)またはアルミニウム板
(硬度HV =30〜50)等の、中心板13およびシー
ルリング17より柔かい金属板からなる軟金属リング1
8を配置し、この軟金属リング18とシールリング17
および中心板13の積層部とに、ステンレス鋼等からな
るボアグロメット19をかけ一体とする。なお、シール
リング17、中心板13およびボアグロメット19の硬
度はHV =150〜200程度が好ましい。
【0016】ここにおいて、中心板13の板厚をt13
表面板14,15の板厚をt14,t15、シールリング1
7の板厚をt17、軟金属リング18の板厚をt18、ボア
グロメット19の板厚をt19とすると、t18<t13+t
17とされている。
【0017】したがって、締め付け前におけるガスケッ
ト11のうちの、(i)軟金属リング18挿入部の厚さ
a =t18+2×t19と、(ii)シールリング17挿
入部の厚さtb =t13+t17+2×t19と、(iii)
ガスケット本体12の板厚t12=t13+t14+t15との
大小関係は、ta <tb >t12の関係となっている。
【0018】具体的な設計数値例を挙げると、例えば、
13=0.70mm,t14=0.45mm,t15=0.45
mm,t17=0.35mm,t18=1.0mm,t19=0.3
5mm,ta =1.7mm,tb =1.75mm,t12=1.
60mmとされる。
【0019】前記中心板13および表面板14,15に
は、図4に示されるように、必要数の、潤滑油を通過さ
せるための油穴20および冷却水を通過させるための水
穴21が設けられており、これらの油穴20および水穴
21の周囲には、それぞれ図6に示されるような横断面
形状を有するビード22がプレス加工により形成されて
いる。
【0020】本ガスケット11は、図7のように、軟金
属リング18挿入部がライナ1の本体部1bの上方に位
置するようにして、ヘッド6とブロック2との間に装着
する。したがって、前記従来の図2および図3の場合の
ようにライナ1の本体部1bの上方に未燃焼ガスの溜ま
るデッドボリュームが生じることがない。
【0021】また、本ガスケット11においては、締め
付け時板厚は軟金属リング18挿入部の厚さta (1.
7mm)に等しく想定されており、締め付け時にはシー
ルリング17挿入部(ガスシール部)は厚さtb (1.
75mm)からta (1.7mm)にまで圧縮される。した
がって、締め付け時板厚が前記想定値通りであれば、軟
金属リング18挿入部は厚さta (1.7mm)のままで
圧縮されない。また、仮に本ガスケット11が前記想定
値を越えて締め付けられ、シールリング17挿入部がt
a (1.7mm)より小さい値にまで圧縮されたとして
も、軟金属リング18挿入部は軟金属リング18の硬度
が低いため、負荷面圧が加わっても極めて低い荷重で圧
縮され、シリンダボア変形等をもたらすような負荷荷重
とはならない。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明によるシリンダヘッ
ドガスケットは、(a)シリンダライナの変形を低減
し、オイル消費の増大並びにシリンダライナおよびシリ
ンダブロックの亀裂の発生を防止できる、(b)未燃焼
ガスが溜まるデッドボリュームを完全に除去し、排ガス
中のHC濃度を低減することができる、(c)前記デッ
ドボリューム低減のためにシリンダライナに突起部(火
炎防止帯)を加工する必要がないので、シリンダライナ
の加工費を低減できるとともに、ボアグロメットの内周
側にリングを挿入する必要がないため、ガスケット運搬
の際、前記リングの脱落のようなトラブルを生じること
もないし、前記リングに対して燃焼ガスによる腐食防止
のためメッキ加工等が必要になることもない、等の優れ
た効果を得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のメタル積層型シリンダヘッドガスケッ
トをエンジンに装着した状態で示す断面図である。
【図2】従来のメタル積層型シリンダヘッドガスケット
の不具合対策の一例を示す断面図である。
【図3】従来のメタル積層型シリンダヘッドガスケット
の不具合対策の他の例を示す断面図である。
【図4】本発明によるシリンダヘッドガスケットの一実
施例を示す平面図である
【図5】図4のV−V線における断面図である
【図6】前記実施例における油穴および水穴付近を示す
断面図である。
【図7】前記実施例をエンジンに装着した状態で示す断
面図である。
【符号の説明】
11 シリンダヘッドガスケット 12 ガスケット本体 13 中心板 14 表面板 15 表面板 16 シリンダ穴 17 シールリング 18 軟金属リング 19 ボアグロメット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−225268(JP,A) 特開 昭59−115454(JP,A) 特開 昭62−110075(JP,A) 特開 昭63−100249(JP,A) 実開 昭53−116564(JP,U) 実開 昭55−12016(JP,U) 実開 昭61−157153(JP,U) 実開 平2−4955(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16J 15/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属からなる中心板に表面板を積層して
    なるガスケット本体を有し、前記中心板に設けられたシ
    リンダ穴の周囲の部分においては、前記中心板に前記表
    面板が積層されていないシリンダヘッドガスケットにお
    いて、 前記中心板のうちの前記シリンダ穴の周囲の部分に積層
    された、金属からなるシールリングと、 前記シリンダ穴内に配置された、前記シールリングおよ
    び前記中心板より柔かい金属からなる軟金属リングと、 前記軟金属リングと前記シールリングおよび前記中心板
    の積層部とに、これらを両面から挟むようにしてかけら
    れた、金属からなるボアグロメットとを有してなり、 締め付け前における該シリンダヘッドガスケットのうち
    の前記軟金属リング挿入部の厚さta と、前記シールリ
    ング挿入部の厚さtb と、前記ガスケット本体の板厚t
    12との大小関係は、ta <tb >t12の関係とされて
    り、締め付け時板厚は軟金属リング挿入部の厚さt a
    等しく想定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。
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