JP4121751B2

JP4121751B2 - 金属ガスケット

Info

Publication number: JP4121751B2
Application number: JP2002039090A
Authority: JP
Inventors: 耕作植田
Original assignee: Japan Metal Gasket Co Ltd
Current assignee: Japan Metal Gasket Co Ltd
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: JP2003239802A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関を構成する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該接合面間をシールする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、例えば基板の燃焼室孔側の端部を折り返したり、或いは基板の燃焼室孔側の端部にリング状のシム板を取り付けて燃焼室孔の内周縁部の板厚を他の部分より厚肉に形成して板厚差を設け、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内周縁部に面圧を集中させ、これにより、シール条件の厳しい燃焼室孔の内周縁部に最大荷重をかけて前記接合面間を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】
最近のエンジンは所謂オールアルミ化による軽量化、小型化および高出力化等が進んで気筒間（燃焼室孔間）の間隔が狭くなり、また、高い熱負荷がかかるため、水孔ジャケットを燃焼室孔にできるだけ近づけて配置してエンジンの冷却効果を高める傾向にある。
【０００４】
ところで、エンジンの冷却効果をより高める方法として、シリンダブロックのボア間の接合面に冷却水の流通溝を形成して該流通溝を水孔ジャケットに連通させることが考えられる。
しかしながら、このようにシリンダブロックのボア間に流通溝を形成すると、上述したように気筒間の間隔が狭いために、金属ガスケットの燃焼室孔の内周縁部によるシール面積が十分に確保できなくなって優れたシール性能を得にくくなり、しかも、流通溝によりボア間の剛性が低くなるためオールアルミ化による剛性の低下と相まって燃焼室孔の内周縁部のシール面圧が制限されてしまうという不都合がある。
【０００５】
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、燃焼室孔の周囲の冷却効果を高めることができると共に、優れた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。
【０００６】
【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に係る発明は、金属板からなる基板に形成された複数の燃焼室孔と、該複数の前記燃焼室孔を囲うように設けられた第１のビードと、その第１のビードよりも外周の基板部分に配置された水孔とを備え、該燃焼室孔の内周縁部を厚くして他の部分との間に板厚差を設けることにより、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前記燃焼室孔の内周縁部に面圧を集中させ、これにより、該内周縁部に最大荷重をかけて前記接合面間をシールするようにした金属ガスケットであって、
前記水孔とは別に、前記第１のビードの内側であって互いに隣り合う前記燃焼室孔間の所定箇所に配置された第２の水孔を備え、
互いに隣り合う前記燃焼室孔間において、その隣り合う燃焼室孔の各内周縁部の間に当該内周縁部よりも板厚が薄い基板部分を配置して、その隣り合う燃焼室孔間を当該燃焼室孔間の最も狭い部分を通過するように延びる空間を形成して水通路とし、その水通路を前記第２の水孔に連通させたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る金属ガスケットは、請求項１において、少なくとも二枚の金属板を備え、各金属板の内の一枚の金属板の前記燃焼室孔の内周縁部を厚くして他の部分との間に板厚差を設けると共に、残る金属板の前記燃焼室孔側の端部を切断して該端部の内側に前記水孔を配置したことを特徴とする
請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、前記燃焼室孔の内周縁部の総板厚を前記締結ボルトのボルト挿通孔近傍は薄く、各ボルト挿通孔間は厚くして該燃焼室孔の周方向に沿って変化させたこことを特徴とする。
【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平面図、図２は図１のＢ−Ｂ線断面図、図３は図１のＡ−Ａ線断面図、図４〜図１１は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ための説明的断面図である。
【０００９】
図１〜図３を参照して、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と、この金属ガスケット１０は、金属板から基板１１と、該基板１１と略同一厚さの金属板からなる副板１２とを備えており、基板１１には複数の燃焼室孔１３がシリンダボア端部に対応して形成されている。
基板１１の燃焼室孔１３側の端部は下方に二重に折り返されて最も厚肉の内周縁部Ａとされており、これにより、他の部分との間に板厚差が設けられている。また、副板１２の燃焼室孔１３側の端部は切断されて前記内周縁部Ａの外側に配置されている。
【００１０】
基板１１および副板１２には、前記内周縁部Ａの周囲にフルビード１４が基板１１および副板１２を湾曲成形して形成されると共に、外周部にフルビード１５が基板１１および副板１２を湾曲成形して形成されている。
基板１１および副板１２に設けられた各フルビード１４はその凹部１４ａを互いに離反する側（外側）に向けて配設され、基板１１および副板１２に設けられた各フルビード１５も同様にその凹部１５ａを互いに離反する側（外側）に向けて配設されている。
【００１１】
基板１１および副板１２のフルビード１４とフルビード１５との間には、締結ボルトのボルト挿通孔１６が周方向の略等間隔で複数箇所形成され、各ボルト挿通孔１６間には水孔１７ａや油孔１８が形成されている。
また、互いに隣り合う各燃焼室孔１３間には水孔１７ａより小さい水孔１７ｂが、フルビード１４，１５より内側（燃焼室孔側）で、且つ、副板１２の燃焼室孔１３側の切断端部より内側（燃焼室孔側）に位置して配置されている。
【００１２】
基板１１および副板１２のボルト挿通孔１６の周囲にはフルビード１９ａが基板１１および副板１２を湾曲成形して形成されると共に、油孔１８の周囲にもフルビード１９ｂが基板１１および副板１２を湾曲成形して形成されている。
基板１１および副板１２に設けられた各フルビード１９ａはその凹部（図示せず）を互いに離反する側（外側）に向けて配設され、基板１１および副板１２に設けられた各フルビード１９ｂも同様にその凹部（図示せず）を互いに離反する側（外側）に向けて配設されている。
【００１３】
フルビード１４とフルビード１５との間（以下、中間部Ｂという）に位置する部分の基板１１と副板１２との間には、基板１１と略同一厚さの金属板からなるシム板２１が介装されており、該シム板２１を基板１１に溶接等により取り付けられている。なお、シム板２１には基板１１および副板１２と同様に締結ボルトのボルト挿通孔１６、水孔１７ａおよび油孔１８が形成されている。
【００１４】
また、基板１１の前記内周縁部Ａは、ボルト挿通孔１６近傍は薄肉部２２とされると共に、各ボルト挿通孔１６間は厚肉部２３とされて燃焼室孔１３の周方向に沿って板厚に変化が付けられており、また、前記内周縁部Ａの薄肉部２２部分の総板厚は前記中間部Ｂの総板厚より厚くなっている。
更に、フルビード１４，１５の各凹部１４ａ，１５ａには、例えばフッ素ゴム、ＮＢＲ、シリコンゴム等のゴム材料や樹脂材料等の弾性シール材２４が充填されている。これらの凹部１４ａ，１５ａ内に充填される弾性シール材２４の充填量は該凹部１４ａ，１５ａ内の容積と略同一とされて基板１１および副板１２の平坦面と略面一になっている。
【００１５】
なお、基板１１および副板１２の外面側の前記フルビード１４，１５の凹部１４ａ，１５ａを含む全面には、シリンダヘッドとシリンダブロックとの熱膨張差により起こるフレッチングを防止すべく、二流化モリブデン等の減摩剤が塗布されている。
また、基板１１、副板１２およびシム板２１の全部又は一部には金属板の切断面を含む全面に金属メッキ処理又は樹脂メッキ処理が施されており、これにより、金属ガスケットの腐食を防止して長期にわたって良好なシール性能を確保するようにしている。
【００１６】
そして、かかる構成の金属ガスケット１０をシリンダブロック２５とシリンダヘッド２６との接合面間に介装して締結ボルトで締め付けると、フルビード１４、フルビード１５、フルビード１９ａ、フルビード１９ｂが板厚方向に圧縮変形し、締め付け終了時においては、最も板厚が厚い基板１１の燃焼室孔１３の内周縁部Ａと他の部分との板厚差により該内周縁部Ａに最も面圧が集中して最大荷重が作用し、これにより、前記内周縁部Ａの最大面圧とフルビード（弾性シール材含む）１４，１５の反発力による三重シールがなされると共に、内周縁部Ａおよび中間部Ｂのストッパー効果によりフルビード１４の全屈が防止され、また、中間部Ｂのストッパー効果によりフルビード１５、フルビード１９ａ、フルビード１９ｂの全屈が防止される。
【００１７】
このとき、互いに隣り合う燃焼室孔１３間の各内周縁部Ａの間の空間には、図３に示すように、水通路２７が形成されている。
ここで、水孔１７ｂがフルビード１４，１５および燃焼室孔１３側の切断端部の内側に位置しているため、前記水通路２７が前記水孔１７ｂに連通して該水通路２７に冷却水が流れると共に、該冷却水がシリンダブロック２５の接合面およびシリンダヘッド２６側の基板１１面に沿って流れ、これにより、高い熱負荷がかかるエンジンのボア（燃焼室孔１３）近傍の冷却効果をより高めることができる。
【００１８】
また、従来のように、シリンダブロック２５のボア間に流通溝を形成する必要がないため、燃焼室孔１３の厚肉の内周縁部Ａによるシール面積が確保できると共に、前記流通溝の形成による剛性低下を回避することができるので、優れたシール性能を得ることができる。
更に、前記フルビード１４，１５の凹部１４ａ，１５ａ内に弾性シール材２４を充填しているため、フルビード１４，１５の反発力と該フルビード１４，１５の凹部１４ａ，１５ａ内に充填された弾性シール材２４の弾性反発力とが相乗して必要なシール圧力を容易に確保することができる。
【００１９】
更に、フルビード１４，１５，１９ａ，１９ｂの各凹部には弾性シール材２４が充填されているため、該凹部の幅内にある接合面の傷や鋳造の巣穴を弾性シール材２４によって低面圧で良好にシールすることができる。
更に、弾性シール材２４はフルビードで覆われた状態となるため、外部の環境に影響されず、この結果、劣化が防止されて長期にわたって安定したシール性能を確保することができる。
【００２０】
更に、前記基板１１の内周縁部Ａは、ボルト挿通孔１６近傍が薄肉部２２とされると共に、各ボルト挿通孔１６間が厚肉部２３とされいるので、ボルト締結時における前記内周縁部Ａの反発力が締め付け力の大きい締結ボルト近傍では弱く、締め付け力が比較的小さい各締結ボルト間では強くなり、この結果、前記内周縁部Ａに作用する面圧を周方向に均等にすることができると共に、締結ボルトの軸力も軽減することができるのでエンジンの変形、特に低剛性エンジンの変形を良好に防止することかできる。
【００２１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、中間部Ｂにシム板２１を介装し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、図４に示すように、中間部Ｂにシム板を介装せずに、フルビード１５の外側位置で副板１２を上方に折り返して内周縁部Ａより薄い厚肉の外周縁部Ｃを形成するようにしてもよい。
【００２２】
また、上記実施の形態では、前記水通路２７の空間を大きして冷却効果をより高めるべく、基板１１の燃焼室孔１３側の端部を下方に二重に折り返して他の部分より厚い内周縁部Ａとしているが、これに代えて、図５に示すように、基板１１の燃焼室孔１３側の端部を下方に一重或いは三重以上に折り返して他の部分より厚い内周縁部Ａとしてもよい。
【００２３】
更に、上記実施の形態では、基板１１の燃焼室孔１３側の端部を下方に折り返して他の部分より厚い内周縁部Ａとしているが、これに代えて、図６に示すように、基板１１の燃焼室孔１３側の端部にリング状のシム板３０を溶接等により取り付けて他の部分より厚い内周縁部Ａとしてもよく、或いは、図７に示すように、基板１１の燃焼室孔１３側の端部を下方に一重以上に折り返して該折り返し部分にリング状のシム板４０を内包して他の部分より厚い内周縁部Ａとしてもよく、更に、図１１に示すように、燃焼室孔１３側の端部の折り返し部分に内包されるリング状のシム板１００にフルビード１００ａやハーフビードを形成してもよい。
【００２４】
更に、上記実施の形態では、基板１１と副板１２とを略同一板厚の金属板で形成した場合を例に採ったが、必ずしもこれに限定されず、図８に示すように、基板１１より薄肉の副板１２を用いてもよい。
更に、図９に示すように、基板１１と副板１２との間に他の副板５０を介装して、該副板５０の燃焼室孔１３側の端部を副板１２と揃えると共に、中間部Ｂの位置で副板４０と副板１２との間にシム板２１を介装するようにしてもよい。この場合、副板４０の中間部Ｂにはシム板２１の板厚の１／２の段差４２が設けられている。
【００２５】
更に、上記実施の形態では、水通路２７の冷却水をシリンダブロック２５の接合面に沿って流して冷却効果を高めるべく、副板１２の燃焼室孔１３側の端部を切断して該端部を水孔１７ｂの外側に配置しているが、必ずしもこのようにする必要はなく、副板１２の燃焼室孔１３側の端部を基板１１の燃焼室孔１３側の端部に揃えて、水通路２７の冷却水を副板１２の面に沿って流すようにしてもよい。この場合、副板１２に切欠き４３を設けることにより、上記実施の形態と同様に、水通路２７の冷却水をシリンダブロック２５の接合面に沿って流すことができる。
【００２６】
更に、上記各実施の形態では、フルビード１４，１５の凹部内に弾性シール材２４を金属板１１，１２の平坦面と略面一になるように充填しているが、これに代えて、図１１に示すように、フルビード１４，１５の凹部内に該凹部内の容積と略同等の弾性シール材２４を充填して、締結ボルトによる締め付け時に、凹部内の弾性シール材２４が圧縮変形して金属板１１，１２の平坦面と略面一になるようにしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、請求項１の発明では、互いに隣り合う燃焼室孔の内周縁部間に設けられた水通路を水孔に連通させて該水通路に冷却水を流すようにしているため、高い熱負荷がかかるエンジンのボア近傍の冷却効果をより高めることができる。
【００２８】
また、従来のように、シリンダブロックのボア間に冷却水を流す流通溝を形成する必要がないため、燃焼室孔の内周縁部の厚肉部分によるシール面積が確保できると共に、前記流通溝の形成による剛性低下を回避することができるので、優れたシール性能を得ることができる。
請求項２の発明では、請求項１の発明に加えて、水通路を流れる冷却水を直接接合面に沿って流すことができるので、前記冷却効果の更なる向上を図ることができる。
【００２９】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明に加えて、前記内周縁部の総板厚を比較的面圧が高いボルト挿通孔近傍は薄く、比較的面圧が低いボルト挿通孔間は厚くしているので、締結ボルトで締結した際に前記内周縁部に作用する面圧を周方向に均等にすることができ、しかも、締結ボルトの軸力も軽減することができるのでエンジンの変形、特に低剛性エンジンの変形を良好に防止することか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形態の一例である金属ガスケットを説明するための平面図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】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である金属ガスケット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である金属ガスケット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である金属ガスケット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である金属ガスケット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である金属ガスケット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である金属ガスケット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である金属ガスケットを説明するための説明的断面図である。
【符号の説明】
１０…金属ガスケット
１１…基板（金属板）
１２…副板（金属板）
１３…燃焼室孔
１４，１５…フルビード
１６…ボルト挿通孔
１７ｂ…水孔
２１…シム板（金属板）
２４…シリンダヘッド
２５…シリンダブロック
２７…水通路
Ａ…内周縁部

Claims

金属板からなる基板に形成された複数の燃焼室孔と、該複数の前記燃焼室孔を囲うように設けられた第１のビードと、その第１のビードよりも外周の基板部分に配置された水孔とを備え、該燃焼室孔の内周縁部を厚くして他の部分との間に板厚差を設けることにより、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前記燃焼室孔の内周縁部に面圧を集中させ、これにより、該内周縁部に最大荷重をかけて前記接合面間をシールするようにした金属ガスケットであって、
前記水孔とは別に、前記第１のビードの内側であって互いに隣り合う前記燃焼室孔間の所定箇所に配置された第２の水孔を備え、
互いに隣り合う前記燃焼室孔間において、その隣り合う燃焼室孔の各内周縁部の間に当該内周縁部よりも板厚が薄い基板部分を配置して、その隣り合う燃焼室孔間を当該燃焼室孔間の最も狭い部分を通過するように延びる空間を形成して水通路とし、その水通路を前記第２の水孔に連通させたことを特徴とする金属ガスケット。
少なくとも二枚の金属板を備え、各金属板の内の一枚の金属板の前記燃焼室孔の内周縁部を厚くして他の部分との間に板厚差を設けると共に、残る金属板の前記燃焼室孔側の端部を切断して該端部の内側に前記水孔を配置したことを特徴とする請求項１記載の金属ガスケット。
前記燃焼室孔の内周縁部の総板厚を前記締結ボルトのボルト挿通孔近傍は薄く、各ボルト挿通孔間は厚くして該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又は２記載の金属ガスケット。