JP4011264B2

JP4011264B2 - 金属ガスケット

Info

Publication number: JP4011264B2
Application number: JP2000181193A
Authority: JP
Inventors: 耕作植田; 順岡野
Original assignee: Japan Metal Gasket Co Ltd
Current assignee: Japan Metal Gasket Co Ltd
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: JP2002005292A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼室孔の周囲にビードが設けられた基板と、該基板より薄肉に形成されて前記基板に積層されたシム板とを備え、シリンダブロックとシリンダヘッドとの接合面間に介装して締結ボルトで締め付けることにより、前記接合面間をシールするようにした金属ガスケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の金属ガスケットとしては、例えば、特開平６−１１７５４２号公報や特開平１０−２８１２２８号公報に示すように、基板の燃焼室孔の周縁部（基板ビードより燃焼室孔側）に該基板より薄肉のシム板を積層して該燃焼室孔の周縁部と他の部分との間に板厚差を設け、かかる板厚差により、シリンダヘッドとシリンダブロックとの接合面間に介装して締結ボルトで締め付ける際に、燃焼室孔の周縁部に最も面圧が集中するようにし、これにより、シリンダボア端部周縁に最大荷重をかけてシールするようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の金属ガスケットにおいては、締結ボルト近傍に比べて締結ボルト間の方が面圧が低くなるため、特に、運転時に高温／高圧ガスを発生して大きな振動振幅を発生する最近のエンジンに使用する場合には、締結ボルト間の低面圧域の振動振幅の増大により基板の燃焼室孔の周囲に設けられたビードだけでは十分なシール性能が得られないという不都合がある。
【０００４】
また、一方で、最近のアルミニウム製エンジンのように剛性の低いエンジンでは、エンジンの変形を防止する観点から燃焼室孔の周縁部に過大な面圧をかけられないため、上述した締結ボルト間の面圧低下に起因するシール性能の低下を助長する原因になっている。
本発明はかかる不都合を解消するためになされたものであり、燃焼室孔の周縁に過大な面圧をかけなくても燃焼室孔の全周にわたって十分なシール性能を得ることができる金属ガスケットを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１に係る金属ガスケットは、燃焼室孔の周囲にビードが設けられ、そのビードよりも外周側に水孔が設けられた基板と、該基板より薄肉に形成されて前記基板に積層されたシム板とを備え、シリンダブロックとシリンダヘッドとの接合面間に介装して締結ボルトで締め付けることにより、前記接合面間をシールするようにした金属ガスケットにおいて、
前記シム板を、前記燃焼室孔の周囲と他の部分との間に板厚差を設けるように、前記燃焼室孔の周囲に前記基板のビードを覆うように配置し、且つ、該基板のビードの前記燃焼室孔側及び該燃焼室孔から離間する側の内の少なくとも一方の側の前記シム板に対して、前記ビードよりも低く且つ水孔よりも燃焼室孔側に配置されて当該燃焼室孔を囲む補助ビードを設けたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る金属ガスケットは、請求項１において、前記補助ビードを前記基板のビードの前記燃焼室孔側及び該燃焼室孔から離間する側の両方に設けたことを特徴とする。
請求項３に係る金属ガスケットは、請求項２において、前記基板のビードの前記燃焼室孔側に配置された補助ビードの高さを該燃焼室孔から離間する側に配置された補助ビードより高くしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項４に係る金属ガスケットは、請求項１〜３のいずれか一項において、前記補助ビードの高さ寸法を前記燃焼室孔の周方向に沿って変化させたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態の一例である金属ガスケットを説明するための要部平面図、図２は図１の要部断面図、図３〜図１２は本発明の他の実施の形態を説明するための説明的断面図である。
【０００９】
図１及び図２を参照して、この金属ガスケットは、燃焼室孔２の周囲にフルビード３が形成された基板１と、基板１より薄肉に形成されて該基板１に積層されたシム板４とを備えている。
シム板４は、基板１の燃焼室孔２の周囲にフルビード３の凸部側を覆うように配置されており、これにより、燃焼室孔２の周囲と他の部分との間に板厚差を設けている。なお、図１では、シム板４は裏面に配置されている。
【００１０】
ここで、この実施の形態では、シム板４のフルビード３の燃焼室孔２側及び該燃焼室孔２から離間する側の両方の側に補助ビード５ａ，５ｂを設けている。
補助ビード５ａ，５ｂは共にフルビードとされて基板１のフルビード３より低く且つ厚さ方向に弾性変形可能とされており、凸部側が基板１を向くように配置されている。
【００１１】
また、シム板４の補助ビード５ａ，５ｂは、ボルト締結時の締め付け力が大きい締結ボルトのボルト孔６近傍の高さ寸法が、締め付け力が小さい各ボルト孔６間の高さ寸法より低く設定されている。ボルト孔６近傍の補助ビード５ａ，５ｂの内で燃焼室孔２側の補助ビード５ｂの高さ寸法は０（平坦）でもよく、この実施の形態では、図示は省略するが、補助ビード５ａ，５ｂの高さ寸法をボルト孔６近傍から各ボルト孔６間に向けて次第に高くなるようにして燃焼室孔２の周方向に沿って抑揚を付けている。なお、図１において、符号７は水孔、８はオイル孔である。
【００１２】
そして、かかる構成の金属ガスケットをシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装して締結ボルトで締め付けると、フルビード３、補助ビード５ａ，５ｂの順に板厚方向に圧縮変形し、締め付け終了時においては、シム板４を配置した燃焼室孔２の周囲の厚肉部分と他の薄肉部分（基板１の外周縁部）との板厚差により、燃焼室孔２の周囲に面圧が集中してシール条件が一番厳しいシリンダボア端部周囲に最大荷重が作用し、該端部周囲のシールがなされる。
【００１３】
ここで、この実施の形態では、シム板４を基板１の燃焼室孔２の周囲にフルビード３を覆うように配置して他の部分との板厚差を設けているため、従来のように、基板ビードの燃焼室孔側にシム板を配置して他の部分との板厚差を設けた場合に比べて、シリンダボア端部周囲に作用する最大荷重が低くなる一方で、圧縮変形したフルビード３の弾性反発力よるシール圧、フルビード３の燃焼室孔２側に設けられた補助ビード５ａのシール圧及び燃焼室孔２から離間する側に設けられた補助ビード５ｂの弾性反発力によるシール圧によって高温高圧の燃焼ガスに対して補助ビード５ａによる一次シール、フルビード３による二次シール及び補助ビード５ｂによる三次シールがなされると共に、補助ビード５ｂによるシール圧で水孔７からの冷却水のフルビード３側への浸入を阻止することができる。
【００１４】
また、上述したように、補助ビード５ａ，５ｂは、ボルト締結時の締め付け力が大きい締結ボルトのボルト孔６近傍の高さ寸法が、締め付け力が小さい各ボルト孔６間の高さ寸法より低く設定されて燃焼室孔２の周方向に沿って抑揚が付けられているため、周方向におけるシール圧の均一化を図ることができる。
なお、上記実施の形態では、補助ビード５ａ，５ｂの高さを同一にした場合を例に採ったが、これに代えて、フルビード３の燃焼室孔２側に設けられた補助ビード５ａの高さ寸法を燃焼室孔２から離間する側に設けられた補助ビード５ｂの高さ寸法より高くするようにしてもよい。このようにすると、ボルト締結位置から離れた位置（面圧が低くなる側）での補助ビードの圧縮変形量を多くすることができるので、補助ビード５ａ，５ｂによる燃焼室孔２の径方向におけるシール圧の均一化を図ることができる。
【００１５】
また、上記実施の形態では、シム板４の補助ビード５ａ，５ｂと基板１のフルビード３との間隔を周方向に沿って略均一にしているが、これに代えて、補助ビード５ａ，５ｂの周方向の軌跡をボルト孔６近傍はフルビード３に接近させ、各ボルト孔６間はフルビード３から離間させることにより、面圧を調整して周方向におけるシール圧の均一化を図るようにしてもよい。
【００１６】
更に、上記実施の形態では、フルビード３の燃焼室孔２側及び燃焼室孔２から離間する側の両方の側に補助ビード５ａ，５ｂを設けた場合を例に採ったが、必ずしもこのようにする必要はなく、補助ビード５ａ，５ｂの内のいずれか一方を設けるようにしてもよい。この場合、補助ビード５ａを設ける方が好ましいが、フルビード３の燃焼室孔２側の基板幅が狭い場合には、補助ビード５ｂのみを設けるようにしてもよい。
【００１７】
更に、上記実施の形態では、補助ビード５ａ，５ｂ共にフルビードとした場合を例に採ったが、必ずしもフルビードにする必要はなく、例えば図３に示すように、何れか一方をステップビード（補助ビード５ｂ側）としてもよく、また、両方をステップビードとしてもよい。
次に、図４〜図１２を参照して、本発明の他の実施の形態である金属ガスケットを説明する。
【００１８】
図４〜図７は上下の二枚の基板１間にシム板４を配置した例であり、上下の基板１のフルビード３は凸部側が互いに対向配置されている。
図４はシム板４のフルビード３の燃焼室孔２側のみに補助ビード５ａを設けた例であり、該補助ビード５ａはステップビードとされている。図５はシム板４のフルビード３の燃焼室孔２側及び燃焼室孔２から離間する側の両方に補助ビード５ａ，５ｂを設けた例であり、各補助ビード５ａ，５ｂは共にステップビードとされ、且つ、補助ビード５ａの高さが補助ビード５ｂより高くなっている。図６も同様に、シム板４のフルビード３の燃焼室孔２側及び燃焼室孔２から離間する側の両方に補助ビード５ａ，５ｂを設けた例であり、各補助ビード５ａ，５ｂは共にフルビードとされ、且つ、補助ビード５ａの高さが補助ビード５ｂより高くなっている。図７も同様に、シム板４のフルビード３の燃焼室孔２側及び燃焼室孔２から離間する側の両方に補助ビード５ａ，５ｂを設けた例であり、補助ビード５ａがフルビードとされ、補助ビード５ｂがステップビードとされている。
【００１９】
図８及び図９は上下の二枚の基板１間にシム板４を配置した例であるが、上下の基板１のフルビード３の凹部側が互いに対向配置されている。
図８はシム板４のフルビード３の燃焼室孔２側のみに補助ビード５ａを設けた例であり、該補助ビード５ａはフルビードとされている。図９はシム板４のフルビード３の燃焼室孔２側及び燃焼室孔２から離間する側の両方に補助ビード５ａ，５ｂを設けた例であり、各補助ビード５ａ，５ｂは共にフルビードとされ、且つ、補助ビード５ａの高さが補助ビード５ｂより高くなっている。
【００２０】
図１０〜図１２は上下の二枚の基板１間にシム板４及び厚さ調整用の副板１０を配置した例であり、上下の基板１のフルビード３は凸部側が互いに対向配置されている。
図１０は副板１０のシム板４の幅に対応する範囲にシム板４の板厚に応じて板厚の略１／３〜１／２の段差を上方向に設けて、副板１０の下面に形成された段差凹部１１にシム板４嵌合し、該シム板４のフルビード３の燃焼室孔２側のみに補助ビード５ａを設けた例であり、該補助ビード５ａはフルビードとされている。図１１は副板１０のシム板４の幅に対応する範囲にシム板４の板厚に応じて板厚の略１／３〜１／２の段差を下方向に設けて、副板１０の上面に形成された段差凹部１２にシム板４を嵌合し、該シム板４のフルビード３の燃焼室孔２側及び該燃焼室孔２から離間する側の両方に補助ビード５ａ，５ｂを設けた例であり、各補助ビード５ａ，５ｂは共にフルビードとされ、且つ、補助ビード５ａの高さが補助ビード５ｂより高くなっている。図１２は副板１０のシム板４の幅に対応する範囲の上下面にそれぞれシム板４を配置し、該シム板４のフルビード３の燃焼室孔２側及び該燃焼室孔２から離間する側の両方に補助ビード５ａ，５ｂを設けた例であり、各補助ビード５ａ，５ｂは共にフルビードとされ、且つ、補助ビード５ａの高さが補助ビード５ｂより高くなっている。
【００２１】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、請求項１又は２の発明によれば、燃焼室孔の周縁に過大な面圧をかけなくても燃焼室孔の全周にわたって十分なシール性能を得ることができるという効果が得られる。
請求項３の発明では、請求項２の発明に加えて、ボルト締結位置から離れた位置（面圧が低くなる側）での補助ビードの圧縮変形量を多くすることができるので、基板ビードの内外側に設けた補助ビードの燃焼室孔の径方向におけるシール圧の均一化を図ることができるという効果が得られる。
【００２２】
請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれか一項の発明に加えて、補助ビードの周方向のシール圧の均一化を図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】本発明の実施の形態の一例である金属ガスケットを説明するための要部平面図である。
【図２】図１の要部断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を説明するための説明的断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態を説明するための説明的断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を説明するための説明的断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態を説明するための説明的断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態を説明するための説明的断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態を説明するための説明的断面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態を説明するための説明的断面図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態を説明するための説明的断面図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態を説明するための説明的断面図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態を説明するための説明的断面図である。
【符号の説明】
１…基板
２…燃焼室孔
３…フルビード（基板ビード）
４…シム板
５ａ，５ｂ…補助ビード
６…ボルト孔

Claims

燃焼室孔の周囲にビードが設けられ、そのビードよりも外周側に水孔が設けられた基板と、該基板より薄肉に形成されて前記基板に積層されたシム板とを備え、シリンダブロックとシリンダヘッドとの接合面間に介装して締結ボルトで締め付けることにより、前記接合面間をシールするようにした金属ガスケットにおいて、
前記シム板を、前記燃焼室孔の周囲と他の部分との間に板厚差を設けるように、前記燃焼室孔の周囲に前記基板のビードを覆うように配置し、且つ、該基板のビードの前記燃焼室孔側及び該燃焼室孔から離間する側の内の少なくとも一方の側の前記シム板に対して、前記ビードよりも低く且つ水孔よりも燃焼室孔側に配置されて当該燃焼室孔を囲む補助ビードを設けたことを特徴とする金属ガスケット。
前記補助ビードを前記基板のビードの前記燃焼室孔側及び該燃焼室孔から離間する側の両方に設けたことを特徴とする請求項１記載の金属ガスケット。
前記基板のビードの前記燃焼室孔側に配置された補助ビードの高さを該燃焼室孔から離間する側に配置された補助ビードより高くしたことを特徴とする請求項２記載の金属ガスケット。
前記補助ビードの高さ寸法を前記燃焼室孔の周方向に沿って変化させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属ガスケット。