JP3363208B2 - 金属ガスケット - Google Patents

金属ガスケット

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の金属ガスケッ
トに関し、特にディーゼルエンジンのシリンダヘッドガ
スケットに好適な金属ガスケットに係る。 【0002】 【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、自動車用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金属ガスケット
が注目されている。 【0003】また、副燃焼室付ディーゼルエンジンにお
いては、燃焼室に臨む副燃焼室を郭成する副燃焼室部
材、即ち口金がシリンダヘッド下面の孔に嵌入される
が、この口金近傍の熱歪はその他の部分における熱歪に
比べ大である。このため、実公平3−13555号公報
には、口金近傍に該口金を取り囲む第一ビードを設け、
該第一ビードの両端をシリンダー穴に沿わせて設けた第
二ビードに接続し、さらに、第一、第二の各ビードを第
一ビードの外側において第三ビードで接続した金属積層
形ガスケットが提案されている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載の金属
積層形ガスケットにおいては、中板にビード部が形成さ
れ、口金外縁とシリンダ穴端縁が交差する部分に対し、
第一ビード部又は第二ビード部が第一シール部として、
第三ビード部が第二シール部として機能すると記載さ
れ、何れの図面においても上記の交差する部分の第一乃
至第三のビード部の構造が開示されている。しかし、何
れの実施例も、燃焼室孔及び口金に対向する部分を囲繞
する周縁部に環状ビードを設けることとしたものではな
く、例えば第2図及び第3図に示された、燃焼室孔回り
の環状ビードに相当する第二ビード部を備えた実施例に
おいても、口金に対向する部分の略中央を横切り連続し
て第二ビード部が設けられている。 【0005】上記公報第5図には、燃焼室孔及び口金に
対向する部分の周囲に第二ビード部が形成された実施例
も示されているが、口金が当る部分は円形状に切欠か
れ、この切欠部に圧縮材が係合されると記載されてい
る。このように、上記公報においては、上板と下板との
間に配置される中板にビード部等が形成され、口金に当
る部分にはこのビード部に実質的に連続するようにビー
ド部が形成され、あるいは圧縮材が設けられている。然
し乍ら、燃焼室孔及び口金に当る部分を囲繞する環状ビ
ードを形成し、環状ビードから実質的に連続して口金押
え用にビードを形成し、あるいは圧縮材を係合させるこ
ととすると、口金に当る部分と燃焼室孔との継ぎ目のシ
ール性が問題となる。 【0006】そこで、本発明は、燃焼室に臨む副燃焼室
を郭成する副燃焼室部材を備えた内燃機関において、所
定のシール性を確保しつつ副燃焼室部材を適切に押圧支
持し得る金属ガスケットを提供することを目的とする。 【0007】 【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、燃焼室に臨む副燃焼室を郭成する副燃焼
室部材を備えた内燃機関に装着する金属ガスケットにお
いて、金属製の板材から成り、前記燃焼室に対向する位
置に燃焼室孔を穿設すると共に、該燃焼室孔及び前記副
燃焼室部材に対向する部分の外周を囲繞する周縁部に環
状ビードを形成した第1の基板と、金属製の板材から成
り、前記燃焼室に対向する位置に燃焼室孔を穿設すると
共に、該燃焼室孔及び前記副燃焼室部材に対向する部分
の外周を囲繞する周縁部に環状ビードを形成し、且つ前
記副燃焼室部材に対向する部分の外周の内側に前記環状
ビードとは独立した押えビードを形成した第2の基板
と、前記燃焼室孔を穿設し前記第1の基板と前記第2の
基板との間に介装する中間板とを備え、該中間板を介し
て前記第1の基板及び前記第2の基板の各々の環状ビ
ドの頂部が対向するように重合することとしたものであ
る。 【0008】前記金属ガスケットは、前記第2の基板が
内燃機関のシリンダヘッド側となるように配設するとよ
い。 【0009】前記押えビードの幅は前記環状ビードの幅
より大とするとよい。そして、前記押えビードは、前記
環状ビードと同心の円弧状に形成することが望ましい。
更に、前記押えビードの径を、前記環状ビードの前記燃
焼室孔回り部分の径より大とすることが望ましい。 【0010】 【作用】上記の構成になる金属ガスケットを、接合部材
間、例えばディーゼル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介装し、所定の締付力を以って両
者を締結すると、環状ビード及び押えビードが圧縮され
る。このように圧縮変形された環状ビードの弾性復元力
により接合部材に対する所定の面圧が確保されると共
に、押えビードによって副燃焼室部材が適切に押圧支持
される。 【0011】 【実施例】以下、本発明の金属ガスケットの望ましい実
施例を図面を参照して説明する。図1乃至図3は本発明
の一実施例に係り、図3に金属ガスケット1の全体を示
している。本実施例の金属ガスケット1は、図2に示す
ように、副燃焼室付ディーゼルエンジンのシリンダヘッ
ド3とシリンダブロック4との間に介装されるシリンダ
ヘッドガスケットに供される。この金属ガスケット1は
弾性金属板、例えばステンレス鋼板(SUS)によって
形成された第1の基板10及び第2の基板20を有し、
両者間に中間板30が介装され、三層構造に構成されて
いる。 【0012】第1及び第2の基板10,20には夫々気
筒数に対応する複数(例えば直列四気筒の内燃機関用と
して四個)の燃焼室孔11,21が一列に穿設されてい
る(図1には燃焼室孔21の一部のみが表われてい
る)。また、図3に示すように第2の基板20には複数
の冷却水孔22及びブローバイ孔25が穿設されてお
り、燃焼室孔21の周囲に略等間隔で夫々複数のボルト
孔26が穿設されている(図3には一個所にのみ符号を
付している)。更に、第1及び第2の基板10,20を
接合するため、各々の外周端にかしめ孔19,29が穿
設され、鳩目50によってかしめ固定されている。尚、
第1の基板10の冷却水孔12等は図3に表われていな
いが、第2の基板20と同様に穿設されている。 【0013】第1及び第2の基板10,20の各燃焼室
孔11,21及びエンジン装着時に副燃焼室部材5(図
1に二点鎖線で示す)に対向する部分20Pを囲繞する
周縁部には、夫々環状ビード13,23が形成されてお
り、図2に示すように環状ビード13,23から燃焼室
孔11,21に至るまでの第1及び第2の基板10,2
0には夫々平坦面の開口端部10a,20aが形成され
ている。そして、第2の基板20の開口端部20aの上
記部分20pには、環状ビード23とは独立した押えビ
ード24が形成されている。 【0014】押えビード24は、図1に拡大して示すよ
うに、環状ビード23と同心の円弧状で、その径Raは
環状ビード23の燃焼室孔21回り部分の径Rbより大
に設定されている。図2に示すように、押えビード24
の幅Waは環状ビード23の幅Wbより大に設定されて
いる。 【0015】また、ボルト孔16,26及びブローバイ
孔15,25の回りにもビードが形成され、更に第1及
び第2の基板10,20の外周に外周ビード18,28
が形成されている。これらの外周ビード18,28は傾
斜部で構成されており、環状ビード13,23の半分の
形状を呈していることからハーフビードと称せられる。 【0016】更に、第2の基板20の開口端部20aに
は金属環、例えばステンレス鋼板の環状スペーサ、所謂
シムリング40が固着されている。即ち、図2に示すよ
うに、環状ビード23の高さと略等しい厚さのシムリン
グ40が、例えばレーザ溶接機により第2の基板20の
開口端部20aの燃焼室孔21の周縁部に、全周に亘り
実質的に連続して溶接されている。従って、環状のシム
リング40の全周に、連続した溶接部(図示せず)が形
成されている。尚、シムリング40の厚さは本実施例で
は全周に亘り均一であるが、面圧分布に応じて適宜部分
的に厚さを変え、あるいはシール部材を付加することと
してもよい。 【0017】中間板30は、例えば軟質の圧延鋼板(S
PC)により略平板状に形成され、燃焼室孔11,21
に重合する燃焼室孔31をはじめ、図示は省略するが第
1及び第2の基板10,20に穿設された孔と同様の孔
が穿設されている。中間板30の燃焼室孔31周縁部に
は、シムリング40の幅より広幅の平面部を有し所定の
段差を有する段部32が形成されている。この段部32
の段差は、シムリング40の厚さより小さく形成されて
いる。この中間板30は各種厚さのものが複数枚、例え
ば5枚準備されており、組付時にこの内の最も適切な一
枚が選択され、金属ガスケット1の締付け厚さ調整に供
される。 【0018】尚、第1及び第2の基板10,20につい
ては、ビード13,23の突出側の面は素材のままと
し、その反対側の面には、例えば加硫剤を添加した未加
硫のフッ素系ゴムが加硫処理されて成る加硫塗装層を全
面に形成し、その上に未加硫塗装層を積層するとよい。
この加硫塗装層の上の未加硫塗装層については非加硫塗
装層に変えることができる。ここで、非加硫とは加硫剤
を含有していないものをいい、未加硫とは加硫剤を含有
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、例えば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
るのに対し、非加硫ゴムは柔軟な状態が維持される。ま
た、中間板30は、その両面に未加硫塗装層あるいは非
加硫塗装層を形成するとよい。 【0019】上記の構成になる金属ガスケット1は、図
2に示すように、第2の基板20をシリンダヘッド3側
にして、シリンダヘッド3とシリンダブロック4との間
に介装される。そして、ボルト(図示せず)によってシ
リンダヘッド3及びシリンダブロック4間に締付力が加
えられると、先ず環状ビード13,23が圧縮変形す
る。そして、シリンダヘッド3及びシリンダブロック4
間が緊締され、シムリング40及び中間板30が圧縮さ
れるに至ると、環状ビード13,23の変形はそれ以上
進むことなく、その弾性復元力を以って第1及び第2の
基板10,20が夫々シリンダブロック4及びシリンダ
ヘッド3と密着し、所定の面圧が確保される。 【0020】このとき、押えビード24も副燃焼室部材
5とシリンダブロック4との間で圧縮されるが、環状ビ
ード23の幅Wbより広い幅Waに形成されているの
で、副燃焼室部材5は環状ビード23の弾性復元力より
小さい押圧力でシリンダヘッド3方向に押圧支持され
る。しかも、押えビード24は、環状ビード23とは連
続しておらず、独立して設けられているので、各々の圧
縮変形に伴い相互に影響を及ぼすといったことは生じな
い。従って、押えビード24の圧縮変形によって環状ビ
ード23のシール機能が損なわれることはない。また、
押えビード24の径Raは燃焼室孔21回りの環状ビー
ド23の径Rbより大径に設定されているので、環状ビ
ード23による面圧分布に影響を及ぼすこともない。更
に、押えビード24は第1の基板10には形成されてお
らず、第2の基板20に形成されるのみであるので、副
燃焼室部材5に対し過大な押圧力が加えられることはな
い。 【0021】而して、本実施例の金属ガスケット1をエ
ンジンに装着すれば、第1及び第2の基板10,20並
びに一枚の中間板30の三層構造であるので、四層以上
の積層形のガスケットに比し燃焼室の容量増加を抑える
ことができると共に、締付け厚さのバラツキを低減する
ことができる。しかも、中間板30は軟質の圧延鋼板で
形成されているので、緊締されるとシムリング40の表
面粗さが吸収され、両者の良好な接合状態が維持され
る。特に副燃焼室付ディーゼルエンジンにおいては、ス
キッシュエリアが高熱となり、またシリンダヘッド3側
がシリンダブロック4側より高熱となり熱負荷が大とな
るので、これに応じた耐熱歪性を有するガスケットを介
装することが要請される。本実施例においては、高熱側
となるシリンダヘッド3側にステンレス鋼板の第2の基
板20が配設され、これにシムリング40が溶接されて
いるので、充分な強度が確保され良好な耐久性が得られ
る。 【0022】図4は本発明の金属ガスケットの他の実施
例を示すもので、前述の実施例同様第1の基板10及び
第2の基板20の間に中間板30が介装され三層構造に
形成されているが、本実施例においては、第1の基板1
0にシムリング40が設けられ、中間板30の段部32
が図2と逆に配置されている。図5は本発明の更に他の
実施例を示すもので、シムリング40は、第1及び第2
の基板10,20ではなく、中間板30の段部に接合さ
れている。 【0023】 【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、本発明の金属
ガスケットにおいては、環状ビードを形成した第1の基
板と、燃焼室孔及び副燃焼室部材に対向する部分の外周
を囲繞する周縁部に環状ビードを形成し且つ副燃焼室部
材に対向する部分の外周の内側に環状ビードとは独立し
た押えビードを形成した第2の基板とを、中間板を介し
て各々の環状ビードの頂部が対向するように重合するこ
ととしているので、環状ビードにより所定の面圧を確保
しつつ、押えビードによって副燃焼室部材を適切に押圧
支持することができ、特に押えビードは第2の基板に形
成されるのみであるので、副燃焼室部材に対し過大な押
圧力が加えられることなく、安定した支持構造を構成す
ることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例に係る金属ガスケットの燃焼
室孔周縁部の平面図である。 【図2】本発明の一実施例に係る金属ガスケットの燃焼
室孔周縁部の断面図で、図1及び図3のA−A線に沿っ
た断面図である。 【図3】本発明の一実施例に係る金属ガスケットの全体
の平面図である。 【図4】本発明の他の実施例に係る金属ガスケットの燃
焼室孔周縁部の断面図である。 【図5】本発明の更に他の実施例に係る金属ガスケット
の燃焼室孔周縁部の断面図である。 【符号の説明】 1 金属ガスケット 3 シリンダヘッド 4 シリンダブロック 10 第1の基板 20 第2の基板 11,21 燃焼室孔 12,22 冷却水孔 13,23 環状ビード 24 押えビード 15,25 ブローバイ孔 16,26 ボルト孔 17,27 環状ビード 18,28 外周ビード 19,29 かしめ孔 30 中間板 31 燃焼室孔 32 段部 40 シムリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−143368(JP,A) 特開 平5−52268(JP,A) 実開 昭63−60052(JP,U) 実開 昭63−10251(JP,U) 実開 平4−58669(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16J 15/08

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 燃焼室に臨む副燃焼室を郭成する副燃焼
    室部材を備えた内燃機関に装着する金属ガスケットにお
    いて、金属製の板材から成り、前記燃焼室に対向する位
    置に燃焼室孔を穿設すると共に、該燃焼室孔及び前記副
    燃焼室部材に対向する部分の外周を囲繞する周縁部に環
    状ビードを形成した第1の基板と、金属製の板材から成
    り、前記燃焼室に対向する位置に燃焼室孔を穿設すると
    共に、該燃焼室孔及び前記副燃焼室部材に対向する部分
    の外周を囲繞する周縁部に環状ビードを形成し、且つ前
    記副燃焼室部材に対向する部分の外周の内側に前記環状
    ビードとは独立した押えビードを形成した第2の基板
    と、前記燃焼室孔を穿設し前記第1の基板と前記第2の
    基板との間に介装する中間板とを備え、該中間板を介し
    て前記第1の基板及び前記第2の基板の各々の環状ビー
    ドの頂部が対向するように重合したことを特徴とする金
    属ガスケット。
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