JP3357469B2 - 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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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車用等のエンジンの
シリンダヘッドガスケットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】シリンダブロックが鋳鉄よりなり、シリ
ンダヘッドがアルミニウムよりなるエンジンは広く使用
されている。かかるエンジンのシリンダブロックの接合
面とシリンダヘッドの接合面の間には、これらの接合面
と同様な形状を有し、複数の燃焼室用孔と、冷却水通路
孔、オイル通路孔等の液体通路孔とボルト挿通用孔とを
備えた横長のシリンダヘッドガスケットが装着され、接
合面間を密封する。かかるシリンダヘッドガスケットと
して、弾性を有する硬質金属板からなる1枚の基板と比
較的軟質の金属板からなる1枚の副板とを積層し、副板
の燃焼室周りに燃焼室用孔の周縁を副板本体上に重なる
ように折返した折返し部を設けるとともに、基板に上記
折返し部よりも外側の位置において燃焼室用孔を囲むビ
ードを設けた積層金属板ガスケットが用いられている。
【0003】また、上記のシリンダヘッドガスケットと
して、燃焼室用孔の周縁に折返し部を備えた上記の副板
の両側に、折返し部よりも外側の位置において燃焼室用
孔を囲むビードを備えた基板をそれぞれ配設した積層金
属ガスケットも用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】エンジンの鋳鉄製のシ
リンダブロックの接合面とアルミニウム製のシリンダヘ
ッドの接合面との間に、上記した横長の2層構成の積層
ガスケット或は3層構成の積層ガスケットをシリンダヘ
ッドガスケットとして装着したとき、使用中に、積層ガ
スケット中の比較的軟質の金属板からなる副板が、その
長手方向両端部において、ガスケットの長手方向もしく
は長手方向に対し傾斜した方向に引き伸ばされ、このた
めに副板の長手方向両端のボルト挿通孔が楕円形に変形
し、基板と副板との間にずれを生じたり、或は上記ボル
ト挿通孔周縁に亀裂や割れを生じる等して、積層金属ガ
スケットのシール性能が損なわれることがある。
【0005】本願発明者の研究によれば、上記のガスケ
ットの変形、損傷は次の理由により生じるものと思われ
る。すなわち、エンジンを始動したとき、殊に低温状態
においてエンジンを始動したとき、エンジンの急激な温
度上昇によりシリンダヘッドとブロックは急激に熱膨張
するが、アルミニウムよりなるシリンダヘッドと鋳鉄よ
りなるシリンダブロックとでは熱膨張に差があり、アル
ミニウムよりなるシリンダヘッドがより大きく熱膨張す
る。しかも、このとき、ボルト締結によりシリンダヘッ
ドがガスケットをブロック側に押し付けているために、
ガスケットは、シリンダヘッドの熱膨張により膨張方向
に引きずられるような応力を受ける。この熱膨張差及び
これに基づく引きずり応力はガスケットの長手方向両端
部において大きく顕著である。尤も、ガスケットが多数
枚の金属板を積層してなるときは、上記引きずり応力を
各金属板が分担するので、個々の金属板に加わる応力は
それだけ低減される。
【0006】弾性を有し硬度剛性が大きい金属板からな
る基板は、上記の引きずり応力を受けても、可塑的な変
形は生じず、エンジンが停止し、エンジンが冷却されれ
ば元の状態に復するが、比較的軟質の金属板からなり、
しかも燃焼室用孔周縁に折返し部を形成するために板厚
も薄くされている副板は上記の引きずり応力により可塑
的な変形を生じ、エンジンが停止し、冷却したのちにお
いても変形が残留する。かかる残留変形が、エンジンの
駆動の繰返しにより累積重疊されて、遂には、副板の両
端部のボルト挿通孔が楕円形に変形する等の劣化、損傷
を生じるに至りシール性能を損なうものであると思われ
る。
【0007】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、本発明の目的は弾性を有する硬質金属板からなり燃
焼室用孔を囲みシールするビードを有する基板と、比較
的軟質の金属板からなり燃焼室用孔の周縁に折返し部を
備えた副板とを積層した積層金属ガスケットを鋳鉄製の
シリンダブロックとアルミニウム製のシリンダヘッドと
の接合面間に装着したとき、長期使用中に生じることが
ある副板の長手方向両端部における変形、損傷を防止す
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のシリンダヘッド
ガスケットは、鋳鉄製のシリンダブロックの接合面とア
ルミニウム製のシリンダヘッドの接合面との間を密封す
るものであるが、このシリンダヘッドガスケットは、弾
性を有する硬質金属板から成り且つシリンダヘッドに接
触して配置される1枚の基板と、該基板より軟質で且つ
より薄い金属板から成る1枚の副板と、の二層から
り、前記の基板と副板とが、各々横長で一列に並ぶ複数
の燃焼室用孔と複数のボルト挿通孔とを備え、前記基板
が燃焼室用孔を囲みシールするビードを備えると共に、
該基板の長手方向の両端部にほぼ直線状もしくは開曲線
状の凸条ビードをシリンダヘッド側に凸に備えたもので
ある。
【0009】
【作用】上記した通り、本発明においてはシリンダヘッ
ドの接合面に接するように配置される基板の長手方向の
両端部にほぼ直線状もしくは開曲線状に延長するシリン
ダヘッド側に凸な凸条ビードを設けているので、シリン
ダヘッドとシリンダヘッドガスケットとが相互に滑り易
くなり、エンジンの始動時にエンジンの温度が急上昇
し、シリンダヘッドが熱膨張しても、膨張するシリンダ
ヘッドとこれに接する基板との間で滑りを生じ、シリン
ダヘッドがガスケットに加える引きずり応力は著しく軽
減される。従って、比較的軟質の金属板からなり、しか
も折返し部を形成するために通常0.1〜0.15mm
程度の厚さが薄い金属板により形成されている副板にお
いても、エンジンが停止し冷却したのちにも変形が残留
するような塑性変形を生じることはなくなり、前述した
副板の長手方向の端部における変形や損傷を防止するこ
とができる。
【0010】
【実施例】本発明のシリンダヘッドガスケットの詳細を
実施例の図面に基づき以下に説明する。図1は本発明の
実施例の平面図であり、図2は図1におけるA−A線に
よる断面図である。図3はほぼ直線状に延長する凸状ビ
ード8の他の例を示すガスケットGの平面図の一部(右
側端部)である。図4は本発明の他の実施例についての
図2と同様な断面図であり、図5は更に他の実施例の平
面図の一部である。図6はボルト挿通孔の周りに設けた
ビードの他の例についての説明図である。各図において
同一符号は同一部分を示している。なお、図面を簡単に
し、わかり易くするために、ガスケットに設けられてい
る開口、孔については燃焼室用孔とボルト挿通孔のみを
図示し、冷却水通路孔、オイル通路孔等の図示を省略し
ている。
【0011】図1及び図2において、本発明の実施例の
シリンダヘッドガスケットGは、基板3と副板4とを積
層して形成されており、基板3及び副板4はシリンダヘ
ッド及びブロックの接合面(図示せず)の形状と同様な
形状を有し、それぞれ、燃焼室用孔1及びボルト挿通孔
2並びに図示を省略している冷却水通路孔、オイル通路
孔等を備えている。副板4は例えばSUS304等の比
較的軟質の金属板からなり、0.10〜0.15mm程
度の厚さが薄い金属板により形成されている。副板4の
燃焼室孔1の周縁には、燃焼室周縁を折り曲げ副板4の
本体に重なり合うように折返した折返し部6が形成され
ている。
【0012】基板3は例えばSUS301−CSP等の
弾性を有する硬質の金属板からなり、燃焼室用孔1の周
りには、燃焼室内のガスをシールすべく、前記の折返し
部6よりも外側の位置において燃焼室用孔を囲む凸状も
しくはステップ状のビード7(図1では1本の点線で示
している)を備えている。また、図示していないが、冷
却水通路孔、オイル通路孔等の周りにもこれらの孔をシ
ールする凸状或はステップ状のビードを必要に応じて設
けることもあり、更には必要に応じて基板3の外周縁に
沿ってビードを設けることもある。
【0013】本発明においては、上記したビードに加え
て、基板3の長手方向の両端部に、具体的に言えば複数
個並設された燃焼室用孔1、1、1の両端の外側それぞ
れに、ほぼ直線状もしくは開曲線状に延長する凸条ビー
ド、図1〜2の実施例では基板3の長手方向にもしくは
長手方向に対し60度以下、より好ましくは45度以下
の角度をなす方向(図では長手方向に対し約30度の角
度をなす方向)にほぼ直線状に延長する凸条ビード8
が、複数個(通常、片側2〜4個)基板の表面から外側
に向かって突出するように設けられている。ガスケット
Gの平面図の一部(右側端部)である図3の(イ)、
(ロ)及び(ハ)には、上記のほぼ直線状に延長する凸
条ビードの他の例を示している。
【0014】基板3がアルミニウム製のシリンダヘッド
の接合面に接する側(図では上方側)に配置され、副板
4が鋳鉄製のシリンダブロックの接合面に接する側(図
では下方側)に配置されるようにガスケットGが積層さ
れる。従って、ガスケットGの両端部は、その基板3の
両端部に設けられシリンダヘッド側に向かって突出する
凸条ビード8によりシリンダヘッドの接合面と接触する
ので、シリンダヘッドが熱膨張するとき、ガスケットG
とシリンダヘッドの接合面とが相対的に滑り易くなり、
ガスケットGがシリンダヘッドから受ける引きずり応力
は著しく軽減され、比較的軟質低剛性の金属板よりなる
副板4の変形、損傷が防止される。図示していないが、
基板3及び副板4の表面には接合面や金属板の表面にお
ける傷、ツールマーク、歪み等の不整を補償するための
シール材層の被膜が通常被覆されている。
【0015】なお、本発明のシリンダヘッドガスケット
においては、上記のように基板3と副板4とを積層して
ガスケットGを形成したとき、副板4が燃焼室用孔の周
縁に折返し部6を備えていることにより、ガスケットG
には燃焼室用孔1の周縁に他の部分より厚さが厚い厚肉
部が形成される。この厚肉部が、シリンダブロックとヘ
ッドとをボルト締結したときに生じるシリンダブロック
とヘッドとの接合面間の間隙を補償して燃焼室内のガス
の漏洩を防止し、ビード1とともに燃焼室内のガスをシ
ールする機能を果たすとともに、燃焼室内のガスの爆発
に基づきビード1に加わる交番荷重を軽減し、ビード1
のへたりを防止する機能を有することは、この種の積層
金属ガスケットについて既によく知られている所であ
る。
【0016】図4に示す実施例においては、前記副板4
を中間に挟むように前記基板3の反対側に第二の基板5
を積層している点が図1〜2の実施例と相違し、他の点
は図1〜2の実施例と同様である。シリンダブロックの
接合面に接するように配置されている第二の基板5は、
前記基板3と同様に、燃焼室用孔1を囲みシールするビ
ード7を備え、また必要に応じ冷却水通路孔、オイル通
路孔周りのビード、基板5の外周縁に沿うビード等を備
えている。ただし、シリンダヘッドに較べて相対的に熱
膨張が小さいシリンダブロックに接する第二の基板にお
いては、基板3とは異なり、基板の長手方向の両端部に
ビード8を設けることは必ずしも必要としない。
【0017】図5は更に他の実施例のガスケットGの平
面図の左側端部を示している。この実施例においては、
シリンダヘッドの接合面に接する基板3が、図1〜2の
実施例における直線状のビード8の代りに、基板3の長
手方向の両端部に位置するボルト挿通孔2の円周縁の一
部を基板の端部側から囲むように円弧状に延長しかつ外
側に向かってすなわちシリンダヘッド側に向かって突出
する凸条ビード9を備えている。この点以外は図1〜2
の実施例と同様である。また、図3の実施例と同様に、
副板4を中間に挟む3層の積層構造に構成してもよい。
【0018】図6に、基板3の長手方向の両端部に設け
る開曲線状に延長しかつ外側に向かって突出する凸条ビ
ードの他の例を示している。この例においては、基板3
の長手方向の両端部に位置するボルト挿通孔2の円周縁
の一部に沿って円弧状に延長する凸条ビード9の背後
(端部側)に更に円弧状に延長する凸条ビード9′を設
けている。基板3の長手方向の両端部に設けるほぼ直線
状もしくは開曲線状に延長する凸条ビードとしては、本
願発明者の実験によれば、図1に示すように基板3の長
手方向にもしくは長手方向と60度以下の角度をなす方
向に延長する凸条ビード或は図5及び6に示すようにボ
ルト挿通孔の円周縁に沿って円弧状に延長する凸条ビー
ドが好ましく、また、これらのビードを基板の長手方向
端部のボルト孔の近傍に設けるのが好ましいが、これら
に限られるものではない。
【0019】上記説明した本発明のシリンダヘッドガス
ケットは、上記説明した変形以外にも構成を種々に変形
することが可能である。例えば基板3の長手方向の端部
に直線状に延長するビードと円弧状等の曲線状に延長
するビードとの双方を設けてもよいし、また、このよう
なビードを基板3に設けるだけでなく、副板4もしくは
第二の基板5にも設けてもよい。更に、基板3或は5に
設けた燃焼室用孔1の周りのビード7は、図示した山形
の凸条ビードに限らず、台形ビード等の他の形状の凸条
ビードであってもよく、更にはステップ状のビードであ
ってもよい。
【0020】
【発明の効果】上記説明した本発明のシリンダヘッドガ
スケットは、シリンダヘッドに接触する基板の長手方向
端部にほぼ直線状もしくは開曲線状に延長し、かつ外側
に凸の凸条ビードを備えているので、シリンダヘッド
が、熱膨張するとき、シリンダヘッドの接合面との間に
滑りを生じ易い。従ってシリンダヘッドの熱膨張に基づ
きガスケットに加えられる引きずり応力が著しく低減さ
れる。従って、ガスケット中の、軟質の金属板より成
り、折返し部を備えているために厚さが薄い副板におい
て上記引きずり応力に基づく変形や損傷を生じることを
防止することができる。
【0021】かかる本発明の変形、損傷防止効果は、金
属板の積層枚数が少なく、各金属板に加わる引きずり応
力が大きくなる場合に顕著であり、前述した基板3と副
板4とを積層した2層構成のガスケット(図2)や、副
板4を中間に挟むように副板の両側に基板3及び5を積
層したガスケット(図4)において顕著に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の平面図である。
【図2】図1のA−A線による断面図である。
【図3】ほぼ直線状に延長する凸条ビード8の他の例を
示すガスケットGの平面図の一部(右側端部)である。
【図4】本発明の他の実施例についての図2と同様な断
面図である。
【図5】本発明の更に他の実施例の平面図の一部であ
る。
【図6】ボルト挿通孔の周りに設けたビードの他の例の
説明図である。
【符号の説明】
1 燃焼室用孔 2 ボルト挿通孔 3 基板 4 副板 5 第二の基板 6 折返し部 7 ビード 8、9及び9′ 凸条ビード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−54380(JP,A) 実開 平6−24267(JP,U) 実開 昭59−188351(JP,U) 実開 昭61−177255(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16J 15/08 F02F 11/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋳鉄製のシリンダブロックの接合面とア
    ルミニウム製のシリンダヘッドの接合面との間を密封す
    るシリンダヘッドガスケットにおいて、 該ガスケットは、弾性を有する硬質金属板であって且つ
    リンダヘッドに接触して配置される1枚の基板と、該
    基板より軟質で且つより薄い金属板から成る1枚の副板
    と、の二層から成り、 前記の基板と副板とが、各々横長で一列に並ぶ複数の燃
    焼室用孔と複数のボルト挿通孔とを備え、 前記基板が、燃焼室用孔を囲みシールするビードを備え
    ると共に該基板の長手方向の両端部にほぼ直線状もしく
    は開曲線状の凸条ビードをシリンダヘッド側に凸に備え
    たことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
  2. 【請求項2】 前記基板の長手方向の両端部に備えるほ
    ぼ直線状のビードが該基板の長手方向にもしくは長手方
    向に対し60度以下の角度をなす方向に配置されている
    ことを特徴とする請求項1に記載のシリンダヘッドガス
    ケット。
  3. 【請求項3】 シリンダヘッドの接合面に接するように
    配置された前記基板の長手方向の両端部に備える開曲線
    状のビードが、該基板の長手方向の両端部におけるボル
    ト挿通孔の外側に該ボルト挿通孔の円周縁の一部に沿っ
    て円弧状に配置されていることを特徴とする請求項1に
    記載のシリンダヘッドガスケット。
  4. 【請求項4】 前記副板がシリンダブロックに接触して
    配置されるべき請求項1ないし3いずれかに記載のシリ
    ンダヘッドガスケット。
  5. 【請求項5】 シリンダヘッドガスケットが、さらに、
    横長で一列に並ぶ複数の燃焼室用孔と複数のボルト挿通
    孔と、燃焼室用孔を囲みシールするビードと、を備えて
    シリンダブロックに接触して配置されるべき第二の基板
    を含み、 前記の副板が、シリンダヘッドに接触して配置されるべ
    き前記基板と当該第二の基板との間に介挿されて成る請
    求項1ないし3いずれかに記載のシリンダヘッドガスケ
    ット。
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