JP4110256B2 - 金属製ガスケット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダヘッドとシリンダブロックとの接合部に介装される金属製ガスケット、詳しくは、ビードを成形した弾性金属板からなる2枚の基板間に中間板が積層されている金属製ガスケットに関する。
【0002】
【従来の技術】
シリンダヘッドとシリンダブロックとの接合部に使用される金属製ガスケットには、デッキ面をシールすべくビードが形成されており、このビードのへたりや疲労破壊等の防止のために、段差を設けた中間板と、シム板を燃焼室孔周囲で折り返した中間板の組合せにより、ビードのつぶれに対するストッパとしている(特開平5−52268号参照)。また、この部分は締め付け時に高面圧が発生し、燃焼ガスの一次シールとして機能している。
【0003】
また、特開平8−100859号に記載されている金属製ガスケットは、段差成形した中間板だけで、ビードのつぶれ防止と燃焼ガスの一次シール機能を持たせている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
特開平5−52268号の金属製ガスケットは、ストッパとしてシム板を使用した場合、板厚さの設定に制約があり細かい厚さ調整が困難である。したがって、面圧を細かく調整することが困難である。また、折り返しや溶接等の加工、取扱い上から使用できる板厚さに制限がある。また、エンジンによりストッパ量は異なるため、種々の厚さのシム板を用意しなければならない。
【0005】
また、特開平8−100859号の金属製ガスケットは、一方の中間板の第二段差を第一段差より大きくしているので、中間板が湾曲変形した場合、実質的なストッパ量が減少してしまう不都合がある。更に、段差部が上下に一つずつしか形成されていないので、燃焼室孔の周方向のストッパ量を適切に変化させることが困難である。
【0006】
本発明の課題は、ビードに対するストッパ機能の耐久性に優れた凸起を中間板が有する金属製ガスケットを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ビードを成形した弾性金属板からなる2枚の基板間に1枚の一体からなる中間板が積層されており、前記中間板が燃焼室孔の周囲であって前記基板のビードの内側の平坦部に対向する位置に前記2枚の基板側にそれぞれ突出する立ち上がり面が垂直な凸起を複数個有し、前記凸起の反対側の凹部に軟質材が充填されていることを特徴とする。凸起の断面は例えば中実の矩形形状とされる。
【0008】
凸起は立ち上がり面が垂直をなしているため、変形しにくく、ビードに対するストッパ機能の耐久性に優れる。また、プレス成形により、段差量を自由に設定でき、面圧を細かく調整することが可能である。凸起は燃焼室孔とビードの間に複数形成することにより、ビードに対するストッパ効果が向上する。
【0009】
凸起の段差量を小さくするために、次のように構成することができる。すなわち、ビードを成形した弾性金属板からなる2枚の基板間に2枚の中間板が積層されており、一方の中間板は燃焼室孔の周囲であって前記基板のビードの内側の平坦部に対向する位置に一方の基板側に突出するステップ状段差部を有しており、他方の中間板は燃焼室孔の周囲の縁部に前記一方の中間板側に折り返された折り返し片を有している金属製ガスケットにおいて、
前記一方の中間板は、前記ステップ状段差部における突出部分に、更に、基板側に突出する立ち上がり面が垂直な凸起を複数個有し、前記凸起の反対側の凹部に軟質材が充填されていることを特徴とする。
【0010】
これにより、凸起の成形代が少なく、成形加工が容易となる。
【0011】
上記と同様の効果は、次のように構成することによっても得ることができる。
すなわち、ビードを成形した弾性金属板からなる2枚の基板間に1枚の一体からなる中間板が積層されており、前記中間板が燃焼室孔の周囲であって前記基板のビードの内側の平坦部に対向する位置に一方の基板側に突出するステップ状段差部を有しており、他方の基板のビードの内側の平坦部の前記中間板側表面にシム板が固着されている金属製ガスケットにおいて、
前記中間板は、前記ステップ状段差部における突出部分に、更に、基板側に突出する立ち上がり面が垂直な凸起を複数個有し、前記凸起の反対側の凹部に軟質材が充填されていることを特徴とする。
【0012】
前述した中間板の凸起は、燃焼室孔の周囲において、一部分に形成するか、あるいは全周囲にわたって形成する。また、凸起は、燃焼室孔の周囲において、段差が一定の部分と、段差が変化している部分とから構成することもできる。
【0013】
したがって、本発明の金属製ガスケットは、例えば、シリンダヘッドとシリンダブロックとのデッキ面の隙間がヘッドボルト近傍よりも大きくなる箇所すなわちヘッドボルト孔から離れた箇所では、中間板に凸起を形成し、ヘッドボルト孔の近傍箇所では、中間板に凸起を形成しないことによって、シリンダヘッドとシリンダブロックとの締め付け隙間の変化に対応させることにより、均一な面圧を確保することができる。
【0014】
また、中間板の凸起を燃焼室孔の全周囲にわたって設け、その段差を、ヘッドボルト孔の近傍箇所で小さくし、ヘッドボルト孔から離れた箇所で大きくすることによって、シリンダヘッドとシリンダブロックとの締め付け隙間の変化に対応させることにより、均一な面圧を確保することができる。
【0015】
このように、シリンダヘッドとシリンダブロックとのデッキ面の締め付け隙間の変化に対応させる分を凸起で対応させることにより、均一の面圧を確保でき、燃焼ガスのシール性を確保できる。凸起は変化分だけの段差量とするため、成形代が少なく、成形加工が容易である。
【0016】
中間板における凸起の反対側の凹部内に軟質材を充填すれば、ヘッドボルトの締め付けや運転による繰り返し荷重により凸起がつぶされるのを防止できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図1〜図3により説明する。なお、図3は図1に示す凸起を省略して描いてある。
【0018】
金属製ガスケット50は、2枚の基板1,2と、これらの間に積層されている1枚の中間板3とで構成されており、直列に配置されている4つの燃焼室孔4と、ヘッドボルトが挿通する複数のヘッドボルト孔5とが各板1,2,3を貫通して形成されている。
【0019】
複数のヘッドボルト孔5は、金属製ガスケット50の周縁部に所定の間隔をおいて設けられているとともに、各燃焼室孔4間においてクランク軸の両側位置にそれぞれ設けられている。
【0020】
各基板1,2は弾性金属板からなり、燃焼室孔4を囲むようにしてビード6,7が中間板3側に突出するようにしてそれぞれ形成されている。
【0021】
中間板3は基板1,2と略同じ形状を有しており、燃焼室孔4の周囲であって基板1,2の各ビード6,7の内側の平坦部に対向する位置に、2枚の基板1,2側にそれぞれ突出する凸起8,9を有している。各凸起8,9は燃焼室孔4の全周囲に沿って環状に突出形成されており、一方の基板1側に突出する凸起8は同心状に2本形成され、他方の基板2側に突出する凸起9は同心状に3本形成されている。各凸起8,9の断面は中実の長方形形状であり、立ち上がり面は垂直をなしており、突出端面は中間板3の表面よりも所定量だけ突出し、基板1,2のビード6,7に対してストッパとしての機能を果たす。各凸起8,9の反対側の凹部内には軟質材10が充填されている。
【0022】
上記金属製ガスケット50は、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介装され、ヘッドボルトで締結される。
【0023】
以下、作用を説明する。
【0024】
シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介装された金属製ガスケット50は、ヘッドボルトの締め付け力によって圧縮され、各基板1,2のビード6,7が中間板3に押し付けられてビード6,7が圧縮変形される。
【0025】
この際、各基板1,2が中間板3の凸起8,9に当接することにより、ビード6,7の弾性変形が抑制される。
【0026】
この場合、凸起8,9は垂直な立ち上がり面を有しているため、変形しにくく、ビード6,7に対するストッパ機能の耐久性に優れる。また、凸起8,9が燃焼室孔4と各ビード6,7の間にそれぞれ複数形成されているため、ビード6,7に対するストッパ機能に優れる。また、プレス成形により、段差量を自由に設定でき、面圧を細かく調整することができる。
【0027】
中間板3の各凸起8,9の反対側の凹部内に軟質材10が充填されているので、凸起8,9がつぶされるのを防止できる。軟質材10は耐熱性ゴム(例えばフッ素ゴム)を使用できる。
【0028】
図4〜図6は本発明の別の実施形態2を示している。なお、図6は図4に示すステップ状段差部と凸起を省略して描いてある。
【0029】
本実施形態2は上記実施形態1とは中間板の構成が相違している。
【0030】
金属製ガスケット50Aは、2枚の基板1,2と、これらの間に積層されている2枚の中間板3A,3Bとで構成されており、直列に配置されている4つの燃焼室孔4と、ヘッドボルトが挿通する複数のヘッドボルト孔5とが各板1,2,3A,3Bを貫通して形成されている。
【0031】
一方の中間板3Aは基板1,2と略同じ形状を有しており、燃焼室孔4の周囲であって一方の基板1のビード6の内側の平坦部に対向する位置に、一方の基板1側に突出するステップ状段差部11を有している。ステップ状段差部11は燃焼室孔4の全周囲に沿って環状に突出形成されている。
【0032】
ステップ状段差部11における突出部分には一方の基板1側に突出する凸起12が、燃焼室孔4の周囲に沿って、各ヘッドボルト孔5から遠い位置にある箇所すなわちクランク軸の上方にある箇所(図6におけるA部位およびC部位)に円弧状に突出形成されている。凸起12は同心状に2本形成されている。凸起12の断面は中実の長方形形状であり、立ち上がり面は垂直をなしており、突出端面は中間板3Aの表面より所定量だけ突出し、基板1のビード6に対してストッパとしての機能を果たす。凸起12の反対側の凹部内には軟質材10が充填されている。
【0033】
他方の中間板3Bは基板1,2と略同じ形状を有しており、燃焼室孔4の全周囲の縁部に一方の中間板3A側に折り返された折り返し片13を有している。この折り返し片13は一方の中間板3Aのステップ状段差部11の部分に配置されており、隣接する基板2のビード7に対してストッパとしての機能を果たす。
【0034】
以下、作用を説明する。
【0035】
シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介装された金属製ガスケット50Aは、ヘッドボルトの締め付け力によって圧縮され、各基板1,2のビード6,7が各中間板3A,3Bに押し付けられてビード6,7が圧縮変形される。
【0036】
この際、基板1が中間板3Aのステップ状段差部11と凸起12に、基板2が中間板3Bの折り返し片13に当接することにより、各ビード6,7の弾性変形が抑制される。
【0037】
すなわち、ヘッドボルトの締め付け力によってシリンダヘッドが変形し、シリンダヘッドとシリンダブロックとのデッキ面の隙間が、ヘッドボルトに近い箇所では小さく、ヘッドボルトから遠い箇所では大きくなる。
【0038】
しかし、本実施形態2の金属製ガスケット50Aは、上記で説明したように、ヘッドボルト孔5に遠い部位Aおよび部位Cで、ステップ状段差部11の部分に更に凸起12を形成して、シリンダヘッドとシリンダブロックとの隙間の変化に対応させているため、燃焼室孔4の周囲において面圧が均一になり、確実なシールを保証する。
【0039】
図7は本発明のさらに別の実施形態3を示している。本実施形態3は上記実施形態2の折り返し片を有している中間板の代わりに、シム板を基板側に固着したものである。
【0040】
金属製ガスケット50Bは、2枚の基板1,2と、これらの間に積層されている1枚の中間板3Aと、基板2の中間板3A側表面に溶接されているシム板14とで構成されており、直列に配置されている4つの燃焼室孔4と、ヘッドボルトが挿通する複数のヘッドボルト孔5とが各板1,2,3Aを貫通して形成されている。
【0041】
シム板14は基板2のビード7の内側の平坦部の中間板3A側表面にレーザ溶接されている。図7においてWは溶接箇所を示す。シム板14は燃焼室孔4の全周囲で中間板3Aのステップ状段差部11の部分に対応する位置に環状に配置されており、ステップ状段差部11の段差量よりも厚い厚さを備え、基板2のビード7に対してストッパとしての機能を果たす。
【0042】
本実施形態3においても、上記実施形態2と同様に、ステップ状段差部11の部分に更に凸起12(凸起12の反対側の凹部内には軟質材10が充填されている。)を形成して、シリンダヘッドとシリンダブロックとの隙間の変化に対応させているため、燃焼室孔4の周囲において面圧が均一になり、確実なシールを保証する。
【0044】
また、凸起を、前記実施形態1では燃焼室孔の全周囲に形成し(ただし、段差量は一定)、前記実施形態2,3では一部に形成した例を示したが、これに限ることはなく、燃焼室孔4の全周囲にわたって凸起を形成し、その段差量をシリンダヘッドとシリンダブロックとの隙間の変化に対応させて変化させるように構成することもできる。例えば、ヘッドボルト孔5の近傍箇所すなわち図6のB部位では段差を小さく、ヘッドボルト孔5から離れた箇所すなわち図6のA部位では段差を大きくし、それらの接続部すなわち図6のC部位では段差が漸次変化してA部位とB部位とをスムーズに接続するようにしてもよい。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の金属製ガスケットは、中間板がビードに対するストッパ機能の耐久性に優れた凸起を有して、確実なシールを保証する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の金属製ガスケットの一実施形態を示す図2のa−a線断面図である。
【図2】本発明の金属製ガスケットの一実施形態を示す平面図である。
【図3】中間板を示す平面図である。
【図4】本発明の金属製ガスケットの別の実施形態を示し、(a)は図5のa−a線断面図、(b)は図5のb−b線断面図である。
【図5】本発明の金属製ガスケットの別の実施形態を示す平面図である。
【図6】中間板を示す平面図である。
【図7】本発明の金属製ガスケットのさらに別の実施形態を示し、(a)および(b)は図4に対応する断面図である。
【符号の説明】
1,2 基板
3,3A,3B 中間板
4 燃焼室孔
5 ヘッドボルト孔
6,7 ビード
8,9 凸起
10 軟質材
11 ステップ状段差部
12 凸起
13 折り返し片
14 シム板
W 溶接箇所
50,50A,50B 金属製ガスケット
Claims (8)
- ビードを成形した弾性金属板からなる2枚の基板間に1枚の一体からなる中間板が積層されており、前記中間板が燃焼室孔の周囲であって前記基板のビードの内側の平坦部に対向する位置に前記2枚の基板側にそれぞれ突出する立ち上がり面が垂直な凸起を複数個有し、前記凸起の反対側の凹部に軟質材が充填されていることを特徴とする金属製ガスケット。
- ビードを成形した弾性金属板からなる2枚の基板間に2枚の中間板が積層されており、一方の中間板は燃焼室孔の周囲であって前記基板のビードの内側の平坦部に対向する位置に一方の基板側に突出するステップ状段差部を有しており、他方の中間板は燃焼室孔の周囲の縁部に前記一方の中間板側に折り返された折り返し片を有している金属製ガスケットにおいて、
前記一方の中間板は、前記ステップ状段差部における突出部分に、更に、基板側に突出する立ち上がり面が垂直な凸起を複数個有し、前記凸起の反対側の凹部に軟質材が充填されていることを特徴とする金属製ガスケット。 - ビードを成形した弾性金属板からなる2枚の基板間に1枚の一体からなる中間板が積層されており、前記中間板が燃焼室孔の周囲であって前記基板のビードの内側の平坦部に対向する位置に一方の基板側に突出するステップ状段差部を有しており、他方の基板のビードの内側の平坦部の前記中間板側表面にシム板が固着されている金属製ガスケットにおいて、
前記中間板は、前記ステップ状段差部における突出部分に、更に、基板側に突出する立ち上がり面が垂直な凸起を複数個有し、前記凸起の反対側の凹部に軟質材が充填されていることを特徴とする金属製ガスケット。 - 前記中間板の凸起の断面が中実の矩形形状をなしていることを特徴とする請求項1,2,または3記載の金属製ガスケット。
- 前記中間板の凸起が、燃焼室孔の周囲において一部分に形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の金属製ガスケット。
- 前記中間板の凸起が、燃焼室孔の全周囲に形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の金属製ガスケット。
- 前記中間板の凸起が、燃焼室孔の周囲において、段差が一定の部分と段差が変化している部分とからなっていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の金属製ガスケット。
- 前記中間板の凸起が、プレス成形加工により形成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の金属製ガスケット。
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