JP3925024B2 - シリンダヘッドガスケット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダヘッドとクランクケースとの間をシールするシリンダヘッドガスケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンなどレシプロエンジンでは、吸・排気弁が収めてあるシリンダヘッドと、ピストンが収めてあるクランクケースとの間にシリンダヘッドガスケットを介装することが行われている。
【０００３】
こうしたシリンダヘッドガスケットは、互いに対向するシリンダヘッドのヘッド面とクランクケースのケース面との間をシールする機能だけでなく、シリンダヘッドボルトで締め付けたときに生ずるシリンダヘッドやクランクケースのたわみ（変形）を許容する機能が求められる。
【０００４】
このため、シリンダヘッドガスケットでは、燃焼室孔および油，冷却水（流体）が通る流体孔の周りにこれらを囲繞するように内側ビードを設けるだけでなく、外周縁側に外周ビードを形成して、シリンダヘッドボルトで締め付けたときの荷重をガスケット外周側でも受けるようにし、シリンダヘッドやクランクケースのたわみの発生を回避することが行われている。
【０００５】
こうした外周ビードは、従来、例えば特開平６−５８４１７号公報に示されているようにシリンダヘッドガスケットの周縁に不連続で周方向に形成したり、例えば実開昭５７−１９３９４９号公報に示されるようにシリンダヘッドの周縁に連続させて形成することが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前者の外周ビードだと、不連続であるために、ビート部分間の隙間を通じて、外部から異物、具体的にはダストや水などが侵入しやすい。
【０００７】
これに対して、後者の外周ビードは連続であるために、確かにダストや水などの侵入の遮断には優れた効果を発揮するが、反面、エンジンのボア部からガス洩れが生じたときに問題がある。
【０００８】
すなわち、レシプロエンジンは、シリンヘッドガスケットやエンジン本体（具体的にはクランクケース，シリンダヘッド，シリンダライナなどの部品）の異常、シリンダヘッドボルトの締め付け不良などがあると、ボア部からガスが燃焼室孔の内側ビードを通じて周囲へ洩れる、いわゆるガス洩れが生じることがある。
【０００９】
このような場合、連続した外周ビードは、ガスケット外周縁においてシール性を保つために、洩れたガスは外部へ流出せずに、外周ビードの内側で滞留してしまう。
【００１０】
このため、ガス洩れの発見が遅れやすく、修理する個所が増加しやすい。しかも、滞留したガスの圧力が大きい場合は、該ガス圧によって、シリンダヘッドのヘッド面に形成されている、該シリンダヘッドを鋳物で製造するときに用いた孔（ウォータジャケットの中子を取り出すための孔）に打ち込んで（嵌挿）塞いである有底筒形の板栓（栓体）を内側のウォータジャケットへ押し出して、ウォータジャケットを開放させ、ウォータジャケットから水洩れを発生させることがある。
【００１１】
このため、外周ビードをもつシリンダヘッドガスケットの性能が有効に発揮できるものではなかった。
【００１２】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、シリンダヘッドを活用して、簡単に外周ビードにおいて、外部からの異物の侵入防止、シリンダヘッドボルトの締付時における変形の許容、さらにはボア部からの漏洩ガスをエンジン外部への排出といった３つの性能を両立させるシリンダヘッドガスケットを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載のシリンダヘッドガスケットは、内側ビードで囲繞される燃焼孔および流体孔が有る領域を外側から囲むように形成した周方向に連続する外周ビードを、シリンダヘッドを製造するときに用いた孔を塞いでいるシリンダヘッドのヘッド面に有る有底筒形の栓体の地点を通過するように形成するようにした。
【００１５】
これにより、シリンダヘッドとクランクケースとの間にシリンダヘッドガスケットが挟み込まれると、周方向に連続する外周ビードがもたらすシール性により、エンジン外部からのダストや水などの異物の侵入が防止される。また外周ビードの弾性変形により、シリンダヘッドボルトの締付時における部品の変形が許容される。さらにエンジンのボア部から内側ビードを経てガス洩れが生じたようなときは、外周ビードのうち、シール面圧が小さくなっている栓体を通過する地点のビード部分から、洩れたガスがエンジン外部へ排出され、漏洩ガスによる弊害を防ぎ、異物侵入防止、変形防止、漏洩ガスの排出という３つの機能が両立される。
しかも、こうした効果は、シリンダヘッドに有る栓体の地点を通過するように外周ビードを形成するだけなので、簡単な構造ですむ。
【００１９】
なお、好ましくはシール面圧を小さく設定する個所をシリンダ列方向においてシリンダ間の隔壁位置とほぼ一致する箇所に設定することが望ましい。これは、隔壁部におけるヘッドボルトのピッチが他のヘッドボルトのピッチよりも大きくなってしまうため、この部分で、ガス洩れが発生する可能性が大きい。したがって、この隔壁の位置と対応する箇所を設定すると、即座にガス洩れを検知できる利点がある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１ないし図４に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【００２１】
図１は、レシプロエンジン、例えばディーゼルエンジンの一部を示し、図中１はピストン（図示しない）が往復動可能に収めてあるクランクケース、２は吸・排気弁などの動弁系やインジェクタ（いずれも図示しない）が収めてあるシリンダヘッド、３はロッカーカバーである。
【００２２】
そして、クランクケース１の上部には、順にシリンダヘッド２、ロッカーカバー３が取付けられ、吸・排気弁，インジェクタ，ピストンの動きにより、吸気、圧縮、爆発、排気の各工程を繰り返して動力を出力するエンジン本体を構成している。
【００２３】
またクランクケース１のケース面（上部面）とこれに対向するシリンダヘッド２のヘッド面（下面）との間には、シリンダヘッドガスケット４が介在してある。そして、複数本のシリンダヘッドボルト５（１本だけ図示）により、このシリンダヘッドガスケット４を挟み込んで、クランクケース１とシリンダヘッド２との両者を締め付けてある。
【００２４】
図２には、この本発明の要部となるシリンダヘッドガスケット４の平面図（図１中のＡ矢視に沿う図）が示されている。
【００２５】
シリンダヘッドガスケット４は、例えば図３中（ａ）に示されるように複数枚、例えば３枚の金属製の薄板６ａ，６ｂ，６ｃを積層して成形してある。そして、シリンダヘッドガスケット４の板面のうち、エンジン本体のボア部（気筒）と対応する部位には同ボア部を開口させる燃焼室孔７、シリンダヘッド上に配置されるカムを駆動するためのギヤ列を収納する開口２０、エンジン本体のウォータジャケット（図示しない）の孔と対応する部位には冷却水が流通する冷却水孔８，９、エンジン本体の潤滑油孔と対応する部位には油が流通する油孔１４（いずれも流体孔に相当）、ボルト孔と対応する部位にはシリンダヘッドボルト５が通過するボルト孔１３などが形成してある。また中間の薄板６ｂのうち、各孔の周りの部位には、図２中の太線で示すように該孔を囲繞するようにビード、例えば段差状のビードが成形され、各孔の周りにそれぞれ内側ビード１０を形成している。これら各内側ビード１０により、シリンダヘッドボルト５で、シリンダヘッドガスケット４を挟み込んでクランクケース１とシリンダヘッド２との両者を締結するにしたがい、クランクケース１のケース面１ａ（上部面：図３，図４に図示）に有る各孔とシリンダヘッド２のヘッド面２ａ（下面：図３，図４に図示）に有る各孔との両者間をシールしつつ連通する。
【００２６】
また中間の薄板６ｂの外周縁部には、図２中の太線に示されるように上記各孔が有る領域を外側から囲み、かつ内側ビード１０と接触しないようにビード、例えば図３中に示されるような断面が丸形のビード、いわゆる丸ビードが周方向に連続して成形されていて、周縁全域に渡る環状の外周ビード１１を形成している。この外周ビード１１により、シリンダヘッドボルト５で、シリンダヘッドガスケット４を挟み込んでクランクケース１とシリンダヘッド２との両者を締結するにしたがい、図４に示されるようにクランクケース１のケース面１ａとシリンダヘッド２のヘッド面２ａとの外周縁部間をシールし、締め付け時におけるクランクケース１やシリンダヘッド２のたわみ（変形）を許容する（外周ビード１１の弾性変形による）。図４は図２中のＣ〜Ｃ線で示すような一般部における断面を示している。
【００２７】
そして、この外周ビード１１のうちの複数個所は、シリンダヘッドボルト５の締め付けがもたらすシール面圧が小さくてすむようにしてある。
【００２８】
このシール面圧を小さくする技術には、既存のシリンダヘッド２に付いている部品を活用した構造が用いてある。
【００２９】
具体的には、シリンダヘッド２は、鋳物により、シリンダヘッド２の内部に、中子を用いてウォータジャケットを製造する。このため、シリンダヘッド２のヘッド面２ａには、図３に示されるように中子を取り出すために多くの小径な孔１２がある。これら孔１２は、同図に示されるように、通常、栓体、例えば有底筒形に成形された板金製の板栓１５を打ち込んで（嵌挿）塞いである。そのため、板栓１５の有るヘッド面２ａの地点は、他のヘッド面２ａから退避するような凹形となっている。
【００３０】
そこで、外周ビード１１のうち、板栓１５の近傍に配置されるいくつかのビード部分は、シリンダヘッド２のヘッド面２ａに有る板栓１５の直下の地点を通るように形成してある。図２中のＸ地点、Ｙ地点は、この板栓１３を通過する外周ビード部分を示している。
【００３１】
このＸ地点、Ｙ地点での外周ビード部分は、シリンダヘッドボルト５でクランクケース１とシリンダヘッド２とが締め付けられると、図３（ｂ）に示されるように板栓１５の凹形空間１５ａに入りながら、クランクケース１のケース面１ａからだけ押し付けられる状態となる。このため、同地点の外周ビード部分は、他の図４に示されるような一般部分における外周ビード１１より小さなシール面圧で、ケース面１ａとヘッド面２ａ間がシールされる。つまり、外周ビード１１のいくつかの地点には小さなシール面圧の部分が形成される。好ましくは、このシール面圧を小さく設定する個所は、シリンダ列方向においてシリンダ間の隔壁位置とほぼ一致する箇所に設定してある。
【００３２】
これにより、板栓１５を通る外周ビード部分は、通常はケース面１ａとヘッド面２ａとの間を、他の外周ビード部分と同様、外部からダスト、水などの異物が侵入しないようにシールする。しかし、例えばトラブル（シリンヘッドガスケット４やエンジン本体の異常、シリンダヘッドボルト５の締め付け不良など）が起きて、エンジン本体のボア部からガスが内側ビード１０を通じて周囲へ洩れたときは、ガス圧がシール面圧を超える圧力になるにしたがい、該漏洩ガスが、シール面圧が小さくなっているＸ地点，Ｙ地点の外周ビード部分を通じて、エンジン外部へ排出される。
【００３３】
それ故、外周ビード１１は、外部からの異物の侵入防止、シリンダヘッドボルト５の締付時における変形の許容、さらにはボア部からの漏洩ガスをエンジン外部への排出といった３つの性能を両立させることができる。
【００３４】
したがって、困難とされていたボア部からのガス洩れを早期に発見できる上、漏洩ガスによる弊害、すなわち板栓１５がウォータジャケットへ落し込まれて、ウォータジャケット内の水が洩れるといったことがなくなる。特にシール面圧を小さく設定する個所をシリンダ列方向のシリンダ間の隔壁位置とほぼ一致する箇所に設定したことにより、ボア部からのガス洩れ検知が早期に発見できる。すなわち、隔壁部におけるヘッドボルトのピッチが他のヘッドボルトのピッチよりも大きくなるので、この部分で、ガス洩れが発生する可能性が大きい。そのため、この隔壁の位置と対応する箇所を設定すると、即座にガス洩れが検知できる。
【００３５】
しかも、シール面圧の小さな部分は、シリンダヘッド２に有る凹形空間１３ａをもつ板栓１５を通過させるよう、外周ビード１１を形成するだけなので、簡単な構造である。
【００３６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば上述した実施形態では、板栓を通過するよう、外周ビードを形成してシール面圧が小さな部分を形成したが、他の構造や手段、例えば外周ビードの一部高さを変えたり、形状を変えたりして、外周ビードの一部にシール面圧の小さな部分を形成するようにしてもよい。むろん、外周ビードは丸ビードでなく、他の形状のビードでもよい。また上述した実施形態では、ディーゼルエンジンに本発明を適用したが、それ以外のガソリンエンジンといったレシプロエンジンに本発明を適用しても構わない。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明に記載の発明によれば、外周ビードにおいて、外部からの異物の侵入防止、シリンダヘッドボルト締付時における変形の許容、さらにはボア部からの漏洩ガスをエンジン外部への排出といった３つの性能を両立させることができる。
【００３８】
それ故、困難とされていたボア部からのガス洩れを早期に発見できる上、漏洩ガスによる弊害を防ぐことができる。またシール面圧の小さな箇所をシリンダ間の隔壁位置とほぼ一致させることにより、さらにボア部からのガス洩れを早期に発見できる。しかも、シリンダヘッドに有る栓体の地点を通過するよう外周ビードを形成するだけなので、構造は簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドガスケットを適用したエンジンの一部を示す斜視図。
【図２】同シリンダヘッドガスケットの構造を説明する図１中のＡ矢視方向に沿うシリンヘッドガスケットの平面図。
【図３】同シリンダガスケットの板栓を通過する外周ビードの図２中のＸ，Ｙ地点のビード部分の構造とシール性を説明するための断面図。
【図４】板栓以外の一般部分における外周ビードの構造とシール性を説明するための図２中のＣ〜Ｃ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１…クランクケース
２…シリンダヘッド
４…シリンダヘッドガスケット
５…シリンダヘッドボルト
６ａ〜６ｃ…金属薄板
７…燃焼室孔
８，９…冷却水孔
１０…内側ビード
１１…外周ビード
１３…ボルト孔
１４…油孔
１５…板栓（栓体）
Ｘ，Ｙ…板栓を通過する外周ビード部分。

Claims (1)

1. 複数枚の金属薄板を積層して成形されてなり、少なくとも燃焼室孔および流体が通る流体孔の周りには同孔を囲繞する内側ビードが形成されるとともに、外周縁側には前記孔が有る領域を外側から囲むよう外周ビードが周方向に連続して形成されてなり、シリンダヘッドとクランクケースとの間に介在させて両者をシリンダヘッドボルトで締め付けることによって互いに対向するシリンダヘッド面とクランクケース面との間をシール可能としたシリンダヘッドガスケットであって、
   前記外周ビードは、前記シリンダヘッド面に有る前記シリンダヘッドを製造するときに用いた孔を塞いでいる有底筒形の栓体の地点を通過するように形成され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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