JP3700960B2 - シリンダヘッドガスケット - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンに用いられるシリンダヘッドガスケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に、シリンダヘッドガスケットとして、相互に重合されてシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持され、それぞれシリンダボアに合わせて穿設した燃焼室孔を有する第１ガスケットプレートと第２ガスケットプレートとを備えたものが知られている。
また近年、エンジンの軽量化のためにアルミ製のシリンダブロックが採用されつつあり、一般にそのシリンダボアにおいては耐摩耗性を確保するために鋳鉄製のライナーを備えている。そしてそのライナーの固定方法としては圧入式と鋳込み式があり、圧入式ではその端部にフランジ部を形成するとともに、ブロック側にそのフランジ部を受入れる段差部を形成し、ライナーをシリンダブロックに圧入固定するとともに、上記フランジ部を段差部に当接させて両者の位置決めを行なわせている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
複数の圧入式ライナーを備えた多気筒エンジンの場合、各ライナーをシリンダブロックに対して均等に取付けるようにしても各ライナー毎にシリンダブロックの表面からの突出量が微妙に異なることが多かった。
その結果、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在させてそのシリンダヘッドとシリンダブロックとを締結ボルトで締結した際に、シリンダブロックの表面から突出しているライナーに接触する部分のシリンダヘッドガスケットにおいては、その接触面圧が過大となってビード部の破損や、ライナーのフランジ部に当接するシリンダブロックの段差部が変形して燃焼室内のガスが吹き抜ける可能性があった。他方、シリンダブロックの表面より沈み込んでいるライナーに接触する部分のシリンダヘッドガスケットにおいては、その接触面圧が過小となってやはり燃焼室内のガスが吹き抜ける危険性があった。
また、上記締結ボルトによってシリンダヘッドとシリンダブロックとを締結した際に、締結ボルトに近接した部分の面圧は高く、遠い部分の面圧は低くなるので、エンジンによっては締結ボルトから遠い部分においてシール性が低下して、その部分から燃焼室内のガスが吹き抜けることがあった。
本発明はそのような事情に鑑み、締結ボルトによってシリンダヘッドとシリンダブロックとを締結した際に、可及的に均一な面圧を得ることができるようにして、燃焼ガスの吹き抜けを防止することができるようにしたシリンダヘッドガスケットを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、相互に重合されてシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持され、それぞれシリンダボアに合わせて穿設した燃焼室孔を有する第１ガスケット基板と第２ガスケット基板とを備えたシリンダヘッドガスケットにおいて、
シリンダヘッド側となる第１ガスケット基板に、上記燃焼室孔を囲んでシリンダヘッド側に突出する第１内側突出部を形成するとともに、シリンダブロック側となる第２ガスケット基板に、上記燃焼室孔を囲んでシリンダブロック側に突出する第２内側突出部を形成して、上記第１ガスケット基板と第２ガスケット基板とを相互に重合させて互いに逆方向に突出する第１内側突出部と第２内側突出部との間に空隙を形成し、
さらに上記第１ガスケット基板と第２ガスケット基板とをシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持して上記第１内側突出部と第２内側突出部とを両者間の空隙に向けて塑性変形させるようにしたものである。
【０００５】
【作用】
上記構成によれば、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挟持して締結ボルトで締結した際には、上記第１ガスケット基板の第１内側突出部と第２ガスケット基板の第２内側突出部は両者間の空隙に向けて塑性変形されるようになる。
このとき、ライナー毎にシリンダブロックの表面からの突出量が微妙に異なっていたり、或いは締結ボルトに近接した部分の面圧が高く、遠い部分の面圧が低くなったとしても、両内側突出部はその部分の面圧に応じた量だけ塑性変形されるようになるので、結果として均一な接触面圧を確保することができ、それによって局部的な吹き抜けを防止することができる。
【０００６】
【実施例】
以下、本発明を直列４気筒エンジン用のシリンダヘッドガスケットに適用した実施例について説明する。
図１ないし図３において、シリンダヘッドガスケット１は相互に重合した相対的に厚肉の第１ガスケット基板２と第２ガスケット基板３とを備えており、これらガスケット基板２の表裏面に相対的に薄肉の第１プレート４と第２プレート５とを重合させている。これらガスケット基板２、３とプレート４、５には、図１に示すように、それぞれエンジンのシリンダボア９に合わせて穿設した４つの燃焼室孔１０と、図示しない締結ボルトが貫通されるボルト孔１１と、さらに冷却水が流通される水孔１２とをそれぞれ形成している。
また上記ガスケット基板２、３とプレート４、５とは、例えばランスロック等の手段により相互に一体に連結してある。
上記シリンダヘッドガスケット１は、従来周知のように、エンジンのシリンダヘッド（図示せず）とシリンダブロック１３との間に介在され、上述した締結ボルトによってシリンダヘッドとシリンダブロック１３とを一体に連結することによりそれらの間に挟持されて両者間をシールするようになっている。
【０００７】
上方側すなわち図示しないシリンダヘッド側となる第１ガスケット基板２には、上記燃焼室孔１０を囲んでシリンダヘッド側に突出する第１内側突出部２Ａを形成してあり、また下方すなわちシリンダブロック１３側となる第２ガスケット基板３には、上記燃焼室孔１０を囲んでシリンダブロック１３側に突出する第２内側突出部３Ａを形成してある。
これら第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとは両ガスケット基板２、３の合わせ面を中心として対称に形成してあり、両ガスケット基板２、３を相互に重合させた際には、互いに逆方向に突出する第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとの間に空隙１４（図４参照）を形成することができるようにしている。
そしてさらに、上記第１ガスケット基板３には、上記第１内側突出部２Ａを囲んでシリンダヘッド側に突出する第１外側突出部２Ｂを形成するとともに、第２ガスケット基板３には、上記第２内側突出部３Ａを囲んでシリンダブロック１３側に突出する第２外側突出部３Ｂを形成してある。
これら第１外側突出部２Ｂと第２外側突出部３Ｂも両ガスケット基板２、３の合わせ面を中心として対称に形成してあり、それによって両ガスケット基板２、３を相互に重合させた際には、互いに逆方向に突出する第１外側突出部２Ｂと第２外側突出部３Ｂとの間に空隙１５（図４参照）を形成することができるようにしている。
【０００８】
上記第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとの対向面側は上記燃焼室孔１０を囲む環状溝となっており、それらの環状溝によって上記空隙１４が形成されている。そして各環状溝は、図４に拡大して示すように、燃焼室孔１０側となる内周側の側壁２Ａａ、３Ａａと外周側となる側壁２Ａｂ、３Ａｂとを備えている。
これに対し、上記第１外側突出部２Ｂと第２外側突出部３Ｂとの対向面側は環状溝とはなっておらずに単に凹部となっている。つまり、両外側突出部２Ｂ、３Ｂは、燃焼室孔１０側にはこれを囲む側壁２Ｂａ、３Ｂａを備えているが、反対側には側壁を備えていない。
その結果、図３に示すように、相互に隣接する燃焼室孔１０、１１間においては、相互に隣接する側壁２Ｂａ、３Ｂａ間に上記空隙１５が形成されるようになるが、燃焼室孔１０、１１間となる部分以外の部分では、両外側突出部２Ｂ、３Ｂにおける凹部の内面が相互に接触するようになる。したがって上記空隙１５は、上記側壁２Ｂａ、３Ｂａから両凹部の内面が相互に接触する部分までの範囲で形成されることになる。
【０００９】
他方、上記第１プレート４には燃焼室孔１０を囲む第１フルビード部４Ａとこの第１フルビード部４Ａを囲む第１ハーフビード部４Ｂとを形成してあり、第１フルビード部４Ａは第１ガスケット基板２の第１内側突出部２Ａに向けて突出するように形成し、また第１ハーフビード部４Ｂは第１ガスケット基板２の第１外側突出部２Ｂに向けて突出するように形成してある。
同様に、上記第２プレート５には燃焼室孔１０を囲む第２フルビード部５Ａとこの第２フルビード部５Ａを囲む第２ハーフビード部５Ｂとを形成してあり、第２フルビード部５Ａは第２ガスケット基板３の第２内側突出部３Ａに向けて突出するように形成し、また第２ハーフビード部５Ｂは第２ガスケット基板３の第２外側突出部３Ｂに向けて突出するように形成してある。
これらフルビード部４Ａ、５Ａとハーフビード部４Ｂ、５Ｂも、面対称に形成してある。
【００１０】
さらに図示実施例では、図２、図３に示すように、上記シリンダブロック１３はライナー１６を備えており、このライナー１６はその上端部に半径方向外方に突出するフランジ部１６Ａを備えている。そしてライナー１６を上記シリンダブロック１３内に圧入固定するとともに、上記フランジ部１６Ａの下面をシリンダブロック１３に形成した段差部１３Ａの上面に当接させることにより、該ライナー１６をシリンダブロック１３に対して位置決めしている。
そして上記第１ガスケット基板２の第１内側突出部２Ａ、第２ガスケット基板３の第２内側突出部３Ａ、第１プレート４の第１フルビード部４Ａ、および第２プレート５の第２フルビード部５Ａは、相互に重合した状態で上記ライナー１６のフランジ部１６Ａの上面に載置してある。
他方、第１ガスケット基板３の第１外側突出部２Ｂ、第２ガスケット基板３の第２外側突出部３Ｂ、第１プレート４の第１ハーフビード部４Ｂ、および第２プレート５の第２ハーフビード部５Ｂは、相互に重合した状態で上記フランジ部１６Ａよりも外周側におけるシリンダブロック１３上に載置してあり、該シリンダヘッドガスケット１は、その状態で上記締結ボルトによりシリンダヘッドとシリンダブロック１３との間に挟持されている。
【００１１】
以上の構成において、上記シリンダヘッドガスケット１は、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロック１３との間に介在され、その状態で締結ボルトによってシリンダヘッドとシリンダブロック１３とを一体に連結することによってそれらの間をシールする。このとき、上記第１ガスケット基板２の第１内側突出部２Ａと第２ガスケット基板３の第２内側突出部３Ａとはその面圧によって空隙１４側に向けて塑性変形されるようになり、また第１ガスケット基板３の第１外側突出部２Ｂと第２ガスケット基板３の第２外側突出部３Ｂも空隙１５に向けて塑性変形されるようになる。
そして図５に示すように、ライナー１６がシリンダブロック１３から僅かに突出してその部分の面圧が高くなる場合には、上記第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとはその面圧によって空隙１４側に向けて大きく塑性変形されるようになる。これに対し図６に示すように、ライナー１６がシリンダブロック１３から僅かに埋没してその部分の面圧が小さくなる場合には、上記第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとはその面圧によって空隙１４側に向けて僅かに塑性変形されるようになる。
その結果、４気筒エンジンの全域において可及的に均一の面圧が得られ、面圧の小さな部分から燃焼ガスの吹き抜けが生じることが防止できる。
また単一のライナー１６においても、上記ボルト孔１１に近接した位置では面圧が高く、またボルト孔１１から離れた位置では面圧が低くなるが、上記第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとはその面圧の大小に応じて燃焼室孔１０の円周方向で塑性変形量が異なることになり、それにより燃焼室孔１０の円周方向で面圧を可及的に均一に保つことが可能となる。
さらに、面圧が高くなった部位では、図５に示すように、第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとはその面圧によって空隙１４側に向けて大きく塑性変形されるようになるが、その際、各突出部２Ａ、３Ａの側壁２Ａａ、２Ａｂ、３Ａａ、３Ａｂの近傍は、中央部分よりも塑性変形しにくいので、該側壁部分がビードストッパとして働くようになり、上記各フルビード部４Ａ、５Ａが過度に圧縮されて破損されるのを防止するようになる。
このような現象は、第１外側突出部２Ｂ、第２外側突出部３Ｂ、第１ハーフビード部４Ｂ、および第２ハーフビード部５Ｂでも同様である。
【００１２】
図７は本発明の第２実施例を示したもので、本実施例では各内側突出部２Ａ、３Ａの燃焼室孔１０側を密着させずに開放させてあり、また外側突出部２Ｂ、３Ｂの内周側と外周側に側壁を形成して両側壁の外側をそれぞれ密着させるように構成している。
そして上記第１実施例のフルビード部４Ａ、５Ａとハーフビード部４Ｂ、５Ｂとの位置を逆にするとともに、ハーフビード部４Ｂ、５Ｂを各内側突出部２Ａ、３Ａ上に重合させ、さらにフルビード部４Ａ、５Ａを各外側突出部２Ｂ、３Ｂ上に重合させている。
そしてフルビード部４Ａ、５Ａと外側突出部２Ｂ、３Ｂとは第１実施例よりも燃焼室孔１０側に寄せて形成してあり、それによって各外側突出部２Ｂ、３Ｂの内周側をライナー１６上に重合させるとともに、フルビード部４Ａ、５Ａをライナー１６とシリンダブロック１３とに跨らせて配置している。
【００１３】
図８は本発明の第３実施例を示したもので、本実施例では上記第１実施例から、第１ガスケット基板３の第１外側突出部２Ｂ、第２ガスケット基板３の第２外側突出部３Ｂ、第１プレート４の第１ハーフビード部４Ｂ、および第２プレート５の第２ハーフビード部５Ｂを省略している。
他方、シール性の向上を図るために、上記空隙１４内にシム２１を配設している。このシム２１は、取扱上の理由から少なくともいずれか一方のガスケット基板２又は３に固定することが好ましく、例えばシム２１の中心線上をスポット溶接することにより、該シム２１を第２ガスケット基板３に固定することができる。このシム２１の厚さは、内側突出部２Ａと３Ａで形成される空隙１４の高さの１／２以下が好ましい。
なお、上記シム２１を設ける代わりに樹脂シートを接着し又は樹脂をコーティングして樹脂層を形成してもよい。樹脂層としては耐熱性の高いポリイミド、オリアミドイミド等がよく、強度、耐熱性、接着性の向上のために、充填材として黒鉛、カーボンファイバー、ガラスファイバー、クレー等を配合することができる。
また、上記シム２１や樹脂層の代わりに、溶射層を設けてもよい。
これらシム２１、樹脂層或いは溶射層を、上記第１実施例や第２実施例に設けてもよいことは勿論である。
【００１４】
図９は本発明の第４実施例を示したもので、本実施例の基本的構成は上記第１実施例と同様に構成してある。本実施例においては、より最適なシール性能を得るためにフルビード部４Ａ、５Ａ側の内側突出部２Ａ、３Ａの強さを、ハーフビード部４Ｂ、５Ｂ側の外側突出部２Ｂ、３Ｂの強さよりも大きくなるように設定したものである。
より具体的には、内側突出部２Ａ、３Ａの突出量ｈｆを外側突出部２Ｂ、３Ｂの突出量ｈｈよりも大きく設定している。そしてこれと共に、又はこれに代えて、内側突出部２Ａ、３Ａにおけるの各側壁の立ち上がり角度θｈを外側突出部２Ｂ、３Ｂにおける各側壁の立ち上がり角度θｆを大きくしてもよい。
このように、フルビード部４Ａ、５Ａ側の内側突出部２Ａ、３Ａの強さを、ハーフビード部４Ｂ、５Ｂ側の外側突出部２Ｂ、３Ｂの強さよりも大きくなるように設定すると、締め付け時にフルビード部４Ａ、５Ａに発生する面圧がハーフビード部４Ｂ、５Ｂに発生する面圧よりも大きくなるため、より最適なシール性能を得ることができる。
これをより具体的に説明すると、一般にハーフビード部に要求されるシール力は０．３〜０．４ＭＰａ程度であり、これはライナー端面に冷却水が進入するのを防ぐとともに、フルビード部から万一漏れたガスが冷却水に混入しないようにするためである。他方、フルビード部に要求されるシール力は６〜９ＭＰａ程度で、これはエンジンの爆発圧力をシールするためである。また、エンジンの種類によっては、フルビード部にさらに高いシールカが要求される場合もある。このように、フルビード部に要求されるシールカはハーフビード部に要求されるシール力よりも高い。
また、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間隙は、周辺部が狭く、ボア付近が広く設計されている。したがって内側突出部２Ａ、３Ａの段差高さを外側突出部２Ｂ、３Ｂと同じ高さとすると、外側突出部２Ｂ、３Ｂの方が相対的に面圧が高くなり、望ましくない。
さらに、ライナー１６がシリンダブロック１３の表面よりも沈んでいる場合には、外側突出部２Ｂ、３Ｂの方が相対的に面圧が高くなり、これは望ましくない。これに対し、ライナー１６がシリンダブロック１３の表面から突出している場合には、内側突出部２Ａ、３Ａの方が相対的に面圧が高くなり、この場合には望ましいことになる。
以上のことから、ライナー１６がシリンダブロック１３の表面から突出している場合に、ハーフビード部が冷却水をシールできる程度に、外側突出部２Ｂ、３Ｂのシール力を設定すればよい。
【００１５】
なお、上記実施例ではいずれも上記第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとは燃焼室孔１０の円周方向に同一の断面形状を有しているが、締結ボルトすなわちボルト孔１１の位置に応じてその形状を変化させ、ボルト孔１１の近傍と離隔したところでより均一な面圧を得るようにしてもよい。
より具体的にはボルト孔１１の近傍、例えば燃焼室孔１０の中心とボルト孔１１の中心とを結ぶ線を中心として約２０〜３０度の範囲においては、それ以外のボルト孔１１から離隔した位置に比較して、図４に示す各内側突出部２Ａ、３Ａの突出量ｈを小さくしたり、或いは半径方向の幅ｗを広くしたり、各側壁の立ち上がり角度θを小さくしたりすればよい。これらを複合させて適用してもよいことは勿論である。
また、面圧を円周方向で可及的に均一とせずに、隣接する燃焼室孔１０の部分だけは若干面圧が高くなるように設定してもよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ライナー毎にシリンダブロックの表面からの突出量が異なっていたり、或いは締結ボルトに近接した部分の面圧が高く、遠い部分の面圧が低くなったとしても、従来に比較して可及的に均一な接触面圧を確保することができるので、燃焼ガスの吹き抜けを防止することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。
【図４】図３の要部の拡大断面図。
【図５】第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとが大きく塑性変形した状態を示す拡大断面図。
【図６】第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとが小さく塑性変形した状態を示す拡大断面図。
【図７】本発明の第２実施例を示す断面図。
【図８】本発明の第３実施例を示す断面図。
【図９】本発明の第４実施例を示す断面図。
【符号の説明】
１…シリンダヘッドガスケット ２…第１ガスケット基板
２Ａ…第１内側突出部 ２Ｂ…第１外側突出部
３…第２ガスケット基板 ３Ａ…第２内側突出部
３Ｂ…第２外側突出部 ４…第１プレート
４Ａ…第１フルビード部 ４Ｂ…第１ハーフビード部
５…第２プレート ５Ａ…第２フルビード部
５Ｂ…第２ハーフビード部 ９…シリンダボア
１０…燃焼室孔 １１…ボルト孔
１２…水孔 １３…シリンダブロック
１４、１５…空隙
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンに用いられるシリンダヘッドガスケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に、シリンダヘッドガスケットとして、相互に重合されてシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持され、それぞれシリンダボアに合わせて穿設した燃焼室孔を有する第１ガスケットプレートと第２ガスケットプレートとを備えたものが知られている。
また近年、エンジンの軽量化のためにアルミ製のシリンダブロックが採用されつつあり、一般にそのシリンダボアにおいては耐摩耗性を確保するために鋳鉄製のライナーを備えている。そしてそのライナーの固定方法としては圧入式と鋳込み式があり、圧入式ではその端部にフランジ部を形成するとともに、ブロック側にそのフランジ部を受入れる段差部を形成し、ライナーをシリンダブロックに圧入固定するとともに、上記フランジ部を段差部に当接させて両者の位置決めを行なわせている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
複数の圧入式ライナーを備えた多気筒エンジンの場合、各ライナーをシリンダブロックに対して均等に取付けるようにしても各ライナー毎にシリンダブロックの表面からの突出量が微妙に異なることが多かった。
その結果、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在させてそのシリンダヘッドとシリンダブロックとを締結ボルトで締結した際に、シリンダブロックの表面から突出しているライナーに接触する部分のシリンダヘッドガスケットにおいては、その接触面圧が過大となってビード部の破損や、ライナーのフランジ部に当接するシリンダブロックの段差部が変形して燃焼室内のガスが吹き抜ける可能性があった。他方、シリンダブロックの表面より沈み込んでいるライナーに接触する部分のシリンダヘッドガスケットにおいては、その接触面圧が過小となってやはり燃焼室内のガスが吹き抜ける危険性があった。
また、上記締結ボルトによってシリンダヘッドとシリンダブロックとを締結した際に、締結ボルトに近接した部分の面圧は高く、遠い部分の面圧は低くなるので、エンジンによっては締結ボルトから遠い部分においてシール性が低下して、その部分から燃焼室内のガスが吹き抜けることがあった。
本発明はそのような事情に鑑み、締結ボルトによってシリンダヘッドとシリンダブロックとを締結した際に、可及的に均一な面圧を得ることができるようにして、燃焼ガスの吹き抜けを防止することができるようにしたシリンダヘッドガスケットを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、相互に重合されてシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持され、それぞれシリンダボアに合わせて穿設した燃焼室孔を有する第１ガスケット基板と第２ガスケット基板とを備えたシリンダヘッドガスケットにおいて、
シリンダヘッド側となる第１ガスケット基板に、上記燃焼室孔を囲んでシリンダヘッド側に突出する第１内側突出部を形成するとともに、シリンダブロック側となる第２ガスケット基板に、上記燃焼室孔を囲んでシリンダブロック側に突出する第２内側突出部を形成して、上記第１ガスケット基板と第２ガスケット基板とを相互に重合させて互いに逆方向に突出する第１内側突出部と第２内側突出部との間に空隙を形成し、
さらに上記第１ガスケット基板と第２ガスケット基板とをシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持して上記第１内側突出部と第２内側突出部とを両者間の空隙に向けて塑性変形させるようにしたものである。
【０００５】
【作用】
上記構成によれば、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挟持して締結ボルトで締結した際には、上記第１ガスケット基板の第１内側突出部と第２ガスケット基板の第２内側突出部は両者間の空隙に向けて塑性変形されるようになる。
このとき、ライナー毎にシリンダブロックの表面からの突出量が微妙に異なっていたり、或いは締結ボルトに近接した部分の面圧が高く、遠い部分の面圧が低くなったとしても、両内側突出部はその部分の面圧に応じた量だけ塑性変形されるようになるので、結果として均一な接触面圧を確保することができ、それによって局部的な吹き抜けを防止することができる。
【０００６】
【実施例】
以下、本発明を直列４気筒エンジン用のシリンダヘッドガスケットに適用した実施例について説明する。
図１ないし図３において、シリンダヘッドガスケット１は相互に重合した相対的に厚肉の第１ガスケット基板２と第２ガスケット基板３とを備えており、これらガスケット基板２の表裏面に相対的に薄肉の第１プレート４と第２プレート５とを重合させている。これらガスケット基板２、３とプレート４、５には、図１に示すように、それぞれエンジンのシリンダボア９に合わせて穿設した４つの燃焼室孔１０と、図示しない締結ボルトが貫通されるボルト孔１１と、さらに冷却水が流通される水孔１２とをそれぞれ形成している。
また上記ガスケット基板２、３とプレート４、５とは、例えばランスロック等の手段により相互に一体に連結してある。
上記シリンダヘッドガスケット１は、従来周知のように、エンジンのシリンダヘッド（図示せず）とシリンダブロック１３との間に介在され、上述した締結ボルトによってシリンダヘッドとシリンダブロック１３とを一体に連結することによりそれらの間に挟持されて両者間をシールするようになっている。
【０００７】
上方側すなわち図示しないシリンダヘッド側となる第１ガスケット基板２には、上記燃焼室孔１０を囲んでシリンダヘッド側に突出する第１内側突出部２Ａを形成してあり、また下方すなわちシリンダブロック１３側となる第２ガスケット基板３には、上記燃焼室孔１０を囲んでシリンダブロック１３側に突出する第２内側突出部３Ａを形成してある。
これら第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとは両ガスケット基板２、３の合わせ面を中心として対称に形成してあり、両ガスケット基板２、３を相互に重合させた際には、互いに逆方向に突出する第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとの間に空隙１４（図４参照）を形成することができるようにしている。
そしてさらに、上記第１ガスケット基板３には、上記第１内側突出部２Ａを囲んでシリンダヘッド側に突出する第１外側突出部２Ｂを形成するとともに、第２ガスケット基板３には、上記第２内側突出部３Ａを囲んでシリンダブロック１３側に突出する第２外側突出部３Ｂを形成してある。
これら第１外側突出部２Ｂと第２外側突出部３Ｂも両ガスケット基板２、３の合わせ面を中心として対称に形成してあり、それによって両ガスケット基板２、３を相互に重合させた際には、互いに逆方向に突出する第１外側突出部２Ｂと第２外側突出部３Ｂとの間に空隙１５（図４参照）を形成することができるようにしている。
【０００８】
上記第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとの対向面側は上記燃焼室孔１０を囲む環状溝となっており、それらの環状溝によって上記空隙１４が形成されている。そして各環状溝は、図４に拡大して示すように、燃焼室孔１０側となる内周側の側壁２Ａａ、３Ａａと外周側となる側壁２Ａｂ、３Ａｂとを備えている。
これに対し、上記第１外側突出部２Ｂと第２外側突出部３Ｂとの対向面側は環状溝とはなっておらずに単に凹部となっている。つまり、両外側突出部２Ｂ、３Ｂは、燃焼室孔１０側にはこれを囲む側壁２Ｂａ、３Ｂａを備えているが、反対側には側壁を備えていない。
その結果、図３に示すように、相互に隣接する燃焼室孔１０、１１間においては、相互に隣接する側壁２Ｂａ、３Ｂａ間に上記空隙１５が形成されるようになるが、燃焼室孔１０、１１間となる部分以外の部分では、両外側突出部２Ｂ、３Ｂにおける凹部の内面が相互に接触するようになる。したがって上記空隙１５は、上記側壁２Ｂａ、３Ｂａから両凹部の内面が相互に接触する部分までの範囲で形成されることになる。
【０００９】
他方、上記第１プレート４には燃焼室孔１０を囲む第１フルビード部４Ａとこの第１フルビード部４Ａを囲む第１ハーフビード部４Ｂとを形成してあり、第１フルビード部４Ａは第１ガスケット基板２の第１内側突出部２Ａに向けて突出するように形成し、また第１ハーフビード部４Ｂは第１ガスケット基板２の第１外側突出部２Ｂに向けて突出するように形成してある。
同様に、上記第２プレート５には燃焼室孔１０を囲む第２フルビード部５Ａとこの第２フルビード部５Ａを囲む第２ハーフビード部５Ｂとを形成してあり、第２フルビード部５Ａは第２ガスケット基板３の第２内側突出部３Ａに向けて突出するように形成し、また第２ハーフビード部５Ｂは第２ガスケット基板３の第２外側突出部３Ｂに向けて突出するように形成してある。
これらフルビード部４Ａ、５Ａとハーフビード部４Ｂ、５Ｂも、面対称に形成してある。
【００１０】
さらに図示実施例では、図２、図３に示すように、上記シリンダブロック１３はライナー１６を備えており、このライナー１６はその上端部に半径方向外方に突出するフランジ部１６Ａを備えている。そしてライナー１６を上記シリンダブロック１３内に圧入固定するとともに、上記フランジ部１６Ａの下面をシリンダブロック１３に形成した段差部１３Ａの上面に当接させることにより、該ライナー１６をシリンダブロック１３に対して位置決めしている。
そして上記第１ガスケット基板２の第１内側突出部２Ａ、第２ガスケット基板３の第２内側突出部３Ａ、第１プレート４の第１フルビード部４Ａ、および第２プレート５の第２フルビード部５Ａは、相互に重合した状態で上記ライナー１６のフランジ部１６Ａの上面に載置してある。
他方、第１ガスケット基板３の第１外側突出部２Ｂ、第２ガスケット基板３の第２外側突出部３Ｂ、第１プレート４の第１ハーフビード部４Ｂ、および第２プレート５の第２ハーフビード部５Ｂは、相互に重合した状態で上記フランジ部１６Ａよりも外周側におけるシリンダブロック１３上に載置してあり、該シリンダヘッドガスケット１は、その状態で上記締結ボルトによりシリンダヘッドとシリンダブロック１３との間に挟持されている。
【００１１】
以上の構成において、上記シリンダヘッドガスケット１は、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロック１３との間に介在され、その状態で締結ボルトによってシリンダヘッドとシリンダブロック１３とを一体に連結することによってそれらの間をシールする。このとき、上記第１ガスケット基板２の第１内側突出部２Ａと第２ガスケット基板３の第２内側突出部３Ａとはその面圧によって空隙１４側に向けて塑性変形されるようになり、また第１ガスケット基板３の第１外側突出部２Ｂと第２ガスケット基板３の第２外側突出部３Ｂも空隙１５に向けて塑性変形されるようになる。
そして図５に示すように、ライナー１６がシリンダブロック１３から僅かに突出してその部分の面圧が高くなる場合には、上記第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとはその面圧によって空隙１４側に向けて大きく塑性変形されるようになる。これに対し図６に示すように、ライナー１６がシリンダブロック１３から僅かに埋没してその部分の面圧が小さくなる場合には、上記第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとはその面圧によって空隙１４側に向けて僅かに塑性変形されるようになる。
その結果、４気筒エンジンの全域において可及的に均一の面圧が得られ、面圧の小さな部分から燃焼ガスの吹き抜けが生じることが防止できる。
また単一のライナー１６においても、上記ボルト孔１１に近接した位置では面圧が高く、またボルト孔１１から離れた位置では面圧が低くなるが、上記第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとはその面圧の大小に応じて燃焼室孔１０の円周方向で塑性変形量が異なることになり、それにより燃焼室孔１０の円周方向で面圧を可及的に均一に保つことが可能となる。
さらに、面圧が高くなった部位では、図５に示すように、第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとはその面圧によって空隙１４側に向けて大きく塑性変形されるようになるが、その際、各突出部２Ａ、３Ａの側壁２Ａａ、２Ａｂ、３Ａａ、３Ａｂの近傍は、中央部分よりも塑性変形しにくいので、該側壁部分がビードストッパとして働くようになり、上記各フルビード部４Ａ、５Ａが過度に圧縮されて破損されるのを防止するようになる。
このような現象は、第１外側突出部２Ｂ、第２外側突出部３Ｂ、第１ハーフビード部４Ｂ、および第２ハーフビード部５Ｂでも同様である。
【００１２】
図７は本発明の第２実施例を示したもので、本実施例では各内側突出部２Ａ、３Ａの燃焼室孔１０側を密着させずに開放させてあり、また外側突出部２Ｂ、３Ｂの内周側と外周側に側壁を形成して両側壁の外側をそれぞれ密着させるように構成している。
そして上記第１実施例のフルビード部４Ａ、５Ａとハーフビード部４Ｂ、５Ｂとの位置を逆にするとともに、ハーフビード部４Ｂ、５Ｂを各内側突出部２Ａ、３Ａ上に重合させ、さらにフルビード部４Ａ、５Ａを各外側突出部２Ｂ、３Ｂ上に重合させている。
そしてフルビード部４Ａ、５Ａと外側突出部２Ｂ、３Ｂとは第１実施例よりも燃焼室孔１０側に寄せて形成してあり、それによって各外側突出部２Ｂ、３Ｂの内周側をライナー１６上に重合させるとともに、フルビード部４Ａ、５Ａをライナー１６とシリンダブロック１３とに跨らせて配置している。
【００１３】
図８は本発明の第３実施例を示したもので、本実施例では上記第１実施例から、第１ガスケット基板３の第１外側突出部２Ｂ、第２ガスケット基板３の第２外側突出部３Ｂ、第１プレート４の第１ハーフビード部４Ｂ、および第２プレート５の第２ハーフビード部５Ｂを省略している。
他方、シール性の向上を図るために、上記空隙１４内にシム２１を配設している。このシム２１は、取扱上の理由から少なくともいずれか一方のガスケット基板２又は３に固定することが好ましく、例えばシム２１の中心線上をスポット溶接することにより、該シム２１を第２ガスケット基板３に固定することができる。このシム２１の厚さは、内側突出部２Ａと３Ａで形成される空隙１４の高さの１／２以下が好ましい。
なお、上記シム２１を設ける代わりに樹脂シートを接着し又は樹脂をコーティングして樹脂層を形成してもよい。樹脂層としては耐熱性の高いポリイミド、オリアミドイミド等がよく、強度、耐熱性、接着性の向上のために、充填材として黒鉛、カーボンファイバー、ガラスファイバー、クレー等を配合することができる。
また、上記シム２１や樹脂層の代わりに、溶射層を設けてもよい。
これらシム２１、樹脂層或いは溶射層を、上記第１実施例や第２実施例に設けてもよいことは勿論である。
【００１４】
図９は本発明の第４実施例を示したもので、本実施例の基本的構成は上記第１実施例と同様に構成してある。本実施例においては、より最適なシール性能を得るためにフルビード部４Ａ、５Ａ側の内側突出部２Ａ、３Ａの強さを、ハーフビード部４Ｂ、５Ｂ側の外側突出部２Ｂ、３Ｂの強さよりも大きくなるように設定したものである。
より具体的には、内側突出部２Ａ、３Ａの突出量ｈｆを外側突出部２Ｂ、３Ｂの突出量ｈｈよりも大きく設定している。そしてこれと共に、又はこれに代えて、内側突出部２Ａ、３Ａにおけるの各側壁の立ち上がり角度θｈを外側突出部２Ｂ、３Ｂにおける各側壁の立ち上がり角度θｆを大きくしてもよい。
このように、フルビード部４Ａ、５Ａ側の内側突出部２Ａ、３Ａの強さを、ハーフビード部４Ｂ、５Ｂ側の外側突出部２Ｂ、３Ｂの強さよりも大きくなるように設定すると、締め付け時にフルビード部４Ａ、５Ａに発生する面圧がハーフビード部４Ｂ、５Ｂに発生する面圧よりも大きくなるため、より最適なシール性能を得ることができる。
これをより具体的に説明すると、一般にハーフビード部に要求されるシール力は０．３〜０．４ＭＰａ程度であり、これはライナー端面に冷却水が進入するのを防ぐとともに、フルビード部から万一漏れたガスが冷却水に混入しないようにするためである。他方、フルビード部に要求されるシール力は６〜９ＭＰａ程度で、これはエンジンの爆発圧力をシールするためである。また、エンジンの種類によっては、フルビード部にさらに高いシールカが要求される場合もある。このように、フルビード部に要求されるシールカはハーフビード部に要求されるシール力よりも高い。
また、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間隙は、周辺部が狭く、ボア付近が広く設計されている。したがって内側突出部２Ａ、３Ａの段差高さを外側突出部２Ｂ、３Ｂと同じ高さとすると、外側突出部２Ｂ、３Ｂの方が相対的に面圧が高くなり、望ましくない。
さらに、ライナー１６がシリンダブロック１３の表面よりも沈んでいる場合には、外側突出部２Ｂ、３Ｂの方が相対的に面圧が高くなり、これは望ましくない。これに対し、ライナー１６がシリンダブロック１３の表面から突出している場合には、内側突出部２Ａ、３Ａの方が相対的に面圧が高くなり、この場合には望ましいことになる。
以上のことから、ライナー１６がシリンダブロック１３の表面から突出している場合に、ハーフビード部が冷却水をシールできる程度に、外側突出部２Ｂ、３Ｂのシール力を設定すればよい。
【００１５】
なお、上記実施例ではいずれも上記第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとは燃焼室孔１０の円周方向に同一の断面形状を有しているが、締結ボルトすなわちボルト孔１１の位置に応じてその形状を変化させ、ボルト孔１１の近傍と離隔したところでより均一な面圧を得るようにしてもよい。
より具体的にはボルト孔１１の近傍、例えば燃焼室孔１０の中心とボルト孔１１の中心とを結ぶ線を中心として約２０〜３０度の範囲においては、それ以外のボルト孔１１から離隔した位置に比較して、図４に示す各内側突出部２Ａ、３Ａの突出量ｈを小さくしたり、或いは半径方向の幅ｗを広くしたり、各側壁の立ち上がり角度θを小さくしたりすればよい。これらを複合させて適用してもよいことは勿論である。
また、面圧を円周方向で可及的に均一とせずに、隣接する燃焼室孔１０の部分だけは若干面圧が高くなるように設定してもよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ライナー毎にシリンダブロックの表面からの突出量が異なっていたり、或いは締結ボルトに近接した部分の面圧が高く、遠い部分の面圧が低くなったとしても、従来に比較して可及的に均一な接触面圧を確保することができるので、燃焼ガスの吹き抜けを防止することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。
【図４】図３の要部の拡大断面図。
【図５】第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとが大きく塑性変形した状態を示す拡大断面図。
【図６】第１内側突出部２Ａと第２内側突出部３Ａとが小さく塑性変形した状態を示す拡大断面図。
【図７】本発明の第２実施例を示す断面図。
【図８】本発明の第３実施例を示す断面図。
【図９】本発明の第４実施例を示す断面図。
【符号の説明】
１…シリンダヘッドガスケット ２…第１ガスケット基板
２Ａ…第１内側突出部 ２Ｂ…第１外側突出部
３…第２ガスケット基板 ３Ａ…第２内側突出部
３Ｂ…第２外側突出部 ４…第１プレート
４Ａ…第１フルビード部 ４Ｂ…第１ハーフビード部
５…第２プレート ５Ａ…第２フルビード部
５Ｂ…第２ハーフビード部 ９…シリンダボア
１０…燃焼室孔 １１…ボルト孔
１２…水孔 １３…シリンダブロック
１４、１５…空隙
Claims (12)
- 相互に重合されてシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持され、それぞれシリンダボアに合わせて穿設した燃焼室孔を有する第１ガスケット基板と第２ガスケット基板とを備えたシリンダヘッドガスケットにおいて、
シリンダヘッド側となる第１ガスケット基板に、上記燃焼室孔を囲んでシリンダヘッド側に突出する第１内側突出部を形成するとともに、シリンダブロック側となる第２ガスケット基板に、上記燃焼室孔を囲んでシリンダブロック側に突出する第２内側突出部を形成して、上記第１ガスケット基板と第２ガスケット基板とを相互に重合させて互いに逆方向に突出する第１内側突出部と第２内側突出部との間に空隙を形成し、
さらに上記第１ガスケット基板と第２ガスケット基板とをシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持して上記第１内側突出部と第２内側突出部とを両者間の空隙に向けて塑性変形させることを特徴とするシリンダヘッドガスケット。 - 上記第１ガスケット基板に、上記第１内側突出部を囲んでシリンダヘッド側に突出する第１外側突出部を形成するとともに、上記第２ガスケット基板に、上記第２内側突出部を囲んでシリンダブロック側に突出する第２外側突出部を形成して、上記第１ガスケット基板と第２ガスケット基板とを相互に重合させて互いに逆方向に突出する第１外側突出部と第２外側突出部との間に空隙を形成し、
さらに上記第１ガスケット基板と第２ガスケット基板とをシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持して上記第１外側突出部と第２外側突出部とを両者間の空隙に向けて塑性変形させ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。 - 重合された２枚のガスケット基板の表面と裏面とに、上記シリンダボアに合わせて穿設した燃焼室孔を有する第１プレートと第２プレートとが設けられ、第１ガスケット基板に重合された第１プレートは、燃焼室孔を囲んで第１内側突出部に向けて突出される第１フルビード部を備え、また第２ガスケット基板に重合された第２プレートは、燃焼室孔を囲んで第２内側突出部に向けて突出される第２フルビード部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリンダヘッドガスケット。
- 重合された２枚のガスケット基板の表面と裏面とに、上記シリンダボアに合わせて穿設した燃焼室孔を有する第１プレートと第２プレートとが設けられ、第１ガスケット基板に重合された第１プレートは、燃焼室孔を囲んで第１内側突出部に向けて突出される第１フルビード部と該第１フルビード部の外側で第１外側突出部に向けて突出される第１ハーフビード部とを備え、また第２ガスケット基板に重合された第２プレートは、燃焼室孔を囲んで第２内側突出部に向けて突出される第２フルビード部と該第２フルビード部の外側で第２外側突出部に向けて突出される第２ハーフビード部とを備えることを特徴とする請求項２に記載のシリンダヘッドガスケット。
- 上記内側突出部の突出量を、外側突出部の突出量よりも大きく設定したことを特徴とする請求項４に記載のシリンダヘッドガスケット。
- 上記内側突出部のガスケット基板からの立上がり角度を、外側突出部のガスケット基板からの立上がり角度よりも大きく設定したことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のシリンダヘッドガスケット。
- 上記第１内側突出部と第２内側突出部との少なくともいずれか一方の内面に、シムを設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
- 上記第１内側突出部と第２内側突出部との少なくともいずれか一方の内面に、溶射層を形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
- 上記第１内側突出部と第２内側突出部との少なくともいずれか一方の内面に、樹脂層を形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
- 上記第１内側突出部と第２内側突出部の突出量を、上記シリンダヘッドとシリンダブロックとを締結する締結ボルトの近傍において小さく、該締結ボルトから離隔した位置において大きく設定したことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
- 上記第１内側突出部と第２内側突出部の幅を、上記シリンダヘッドとシリンダブロックとを締結する締結ボルトの近傍において広く、該締結ボルトから離隔した位置において狭く設定したことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
- 上記第１内側突出部と第２内側突出部のガスケット基板からの立上がり角度を、上記シリンダヘッドとシリンダブロックとを締結する締結ボルトの近傍において小さく、該締結ボルトから離隔した位置において大きく設定したことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
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