JP4154366B2 - シリンダヘッドガスケット - Google Patents

Description

本発明は、第103 24 667.3号ドイツ出願（2003年５月30日出願）において開示された主題に関する。同出願の内容は、あらゆる目的のために、本願において余すところ無く援用されている。

本発明は、数個の孔（少なくとも、燃焼室孔と、シリンダヘッドねじのためのねじ孔とを含む）を有するシリンダヘッドガスケットに関係する。シリンダヘッドガスケットは、シーリングギャップをシールするためのものである。シーリングギャップは、少なくとも１個のエンジンブロックのエンジン部品シーリング面と、１個のシリンダヘッドのエンジン部品シーリング面と、により画される。ここで、上記シリンダヘッドガスケットは、少なくとも一方の側に隆起部を有する。この隆起部は、ガスケットシーリング面を形成する。ガスケットシーリング面は、少なくとも１つのエンジン部品シーリング面を加圧して、少なくとも１個の孔を密閉するように囲繞する。上記隆起部（即ち、ガスケットシーリング面）の断面形状は、本シリンダヘッドガスケットを取り付ける前に、シリンダヘッドガスケットをエンジン部品シーリング面の間に締め付ける際にシール対象である結果として生じる上記シーリングギャップの形状に少なくともほぼ対応するように設計される。上記燃焼室孔の各々は、上記隆起部により個別に囲繞される。この場合、上記隆起部の幾つかは、コーティングが施された少なくとも１個の基本部材により形成される。このような基本部材の材料は、次のようにして選択される。即ち、圧力やクリープに対して強く、本シリンダヘッドガスケットの装着時やエンジンの稼働時に発生する最大負荷が付与されても、少なくとも上記ガスケットシーリング面の第１領域では高さ方向に変形不能であるように、上記材料は選択される。同様にして、基本部材の断面も構成される。更に、上記コーティングは耐久性があり、上記負荷が付与されても、或いは又、エンジンの稼働時にシリンダヘッドガスケットがエンジン部品シーリング面に対して動くようなことがあっても、なかなか傷まない。

このタイプのシリンダヘッドガスケットは、EP-0 485 693-B1に開示されている。このシリンダヘッドガスケットは、特には、一体成形の金属製ガスケットプレートである。その形状は、次のような考えに基づく。即ち、シリンダヘッドガスケットが機能するためには、エンジンブロック（クランクケース）やシリンダヘッドを絶対的に剛な部品であると考えることはできない。むしろ逆に、シリンダヘッドねじを締めたり、燃焼室内の圧力が変化することで、これらエンジン部品は垂直方向に撓み、最終的には上記シーリングギャップが形成される。このシーリングギャップは、上記エンジン部品シーリング面により画されており、シリンダヘッドガスケットを収容する。シーリングギャップに収容されたシリンダヘッドガスケットは、その形状（平行面を備えた薄い板状）を変化させる。しかし、エンジンの稼働時にエンジンブロックやシリンダヘッドの熱膨張が部分的に異なると、或いは又、これら２個のエンジン部品におけるシーリング面と接した領域の部品剛性が部分的に異なると、エンジンの稼働時に、上記シーリングギャップを画するエンジン部品シーリング面の形状にも影響が及ぶ。そこで、EP-0 485 693-B1に記載されたシリンダヘッドガスケットに含まれるガスケットプレートは、次のような基本思想に基づき、その形状を構成する。即ち、シリンダヘッドねじを締めた後（つまり、シリンダヘッドガスケットを取り付けた後）、ガスケットプレートにおけるシーリングに有効な領域の形状を上記エンジン部品シーリング面の形状に適合させるという思想と、エンジンの稼働時にシーリングを保つために必要な部品の弾性変形が、シリンダヘッドガスケットではなく、エンジンブロック及びシリンダヘッドにおいて起こることを許容するという思想である。これにより、ガスケットプレートを安定的な材料（即ち、シリンダヘッドねじを締める際や、エンジンの稼働時に、その厚さが変化する可能性のない材料）から作ることができるようになる。このようなシリンダヘッドガスケットの設計に係る思想によれば、ガスケットプレートに可塑性コーティングを施さなくてもよいのは勿論である。この可塑性コーティングは、いわゆるマイクロシーリングを行うのに役立ち、粗いエンジン部品シーリング面にも適合することができる。
EP-0 485 693-B1 WO 01/16240-A1 DE 44 21 219 A DE 199 41 410 A US 5,938,208 US 2003/0075873 US 5,431,418 US 5,393,076 US 3,794,333 US 3,352,564 US 6,926,282 US 5,310,196 US 5,988,651 US 6,209,883 US 6,250,645 US 2004/0183260

EP-0 485 693-B1に記載のシリンダヘッドガスケットに関する上述の説明によれば、次のような事実が把握される。即ち、その根本原理は従来の（即ち、単層ないし多層式）金属製シリンダヘッドガスケットの作用とは対照を成す、という事実である。従来の金属製シリンダヘッドガスケットについては、シール対象である領域に、高さ方向にばね弾性による変形が可能なビードが設けられる。

シリンダヘッドガスケットは、様々なケースで使用される。その際、剛性であると考えられるガスケットプレートを有する冒頭で述べたタイプのシリンダヘッドガスケットによれば、最適な結果にはならない。いわゆるチェーンケースを備えたピストン燃焼機関の場合、チェーンケースは、エンジンブロックに接する部分（下部）とシリンダヘッドに接する部分（上部）とから成ることが多い。なお、これら２個の部分の一については、隣接する部品（エンジンブロック又はシリンダヘッド）上に、これと一体を成すように形成することも可能である。この時、シーリングギャップは、エンジンブロックと、シリンダヘッドと、少なくとも１個の上記チェーンケース構成部分と、により画される。ここで、チェーンケース側のギャップ（全部又は一部）もシリンダヘッドガスケットによりシールされるとすると、シリンダヘッドガスケットは、別個の部品として作られる上記チェーンケース構成部分の少なくとも１つの領域の上を延伸することになる。しかし、製造上のばらつきが原因で、シリンダヘッドガスケットに対向する上記シーリング面は次のようになることが多い。即ち、別個の部品として作られるチェーンケースを組み立てると、チェーンケース構成部分のシーリング面が、これに隣接するエンジンブロック及びシリンダヘッドのシーリング面と同一平面を成さない。つまり、シリンダヘッドガスケットによりシールされる上記シーリングギャップが、チェーンケースとエンジンブロック又はシリンダヘッドとの接合域において、階段状に幅が広く或いは狭くなる。このようなシーリングギャップを、剛性のガスケットプレートを有するガスケットでシールすることは極めて困難である。例えば、製造上のばらつきが原因で、シーリングギャップの幅がエンジンブロックとシリンダヘッドとの間よりもチェーンケース領域の方で狭くなっていると、剛性のガスケットプレートを有するシリンダヘッドガスケットを用いた場合、次のような問題が生じる。即ち、シリンダヘッドガスケットとエンジンブロックとの間の比表面圧力、更には、シリンダヘッドガスケットとシリンダヘッドとの間の比表面圧力が、エンジンブロックとシリンダヘッドとの間に位置するシーリングギャップ領域を、いかなる動作条件の下でも確実にシールするのに十分でなくなる。冒頭で述べたタイプのシリンダヘッドガスケットは、数個の孔を有する。これらの孔は、互いに近くにあり、互いにシールされ、互いに数個のガスケットシーリング面により囲繞される。これらガスケットシーリング面は、略帯状ないし線状であり、互いに当接ないし結合する。この場合、所定の状況では、シリンダヘッドガスケットとエンジン部品シーリング面とから成るシステムは、上記領域にて静的に過剰決定される。このため、シールが不完全になる。更に、上記エンジンブロックシーリング面が上記領域（この領域には、シリンダヘッドねじが係合する）にて永久変形する可能性がある。このことによっても、特に、剛性のガスケットプレートを有する交換式シリンダヘッドガスケットを使用した場合におけるガスケット交換時に、同様の問題が引き起こされる。

このため、本発明の基調を成す目的は、冒頭で述べたタイプのシリンダヘッドガスケットを改良したものを提供することである。このようなシリンダヘッドガスケットを用いることで、上で議論した問題は解消されるか、少なくとも減じられる。

この目的のために、本発明に従い、上記タイプのシリンダヘッドガスケットが次のように設計される。即ち、本シリンダヘッドガスケットの装着時及び／又はエンジンの稼働時に発生する最大負荷が付与されると、少なくとも１個の上記基本部材が、少なくとも１つの上記ガスケットシーリング面における少なくとも１つの第２領域において高さ方向に変形することができる。なお、このガスケットシーリング面は、特には、略帯状又は線状の形態を有する。これは、上記基本部材の寸法及び／又は断面の形状が上記第２領域と高さ方向に変形不能な第１領域とで異なる、或いは、上記基本部材が上記第２領域と上記第１領域とで異なる材料特性を有する、という理由による。

これとは別の解決手段が、本願請求項２により規定される。

発明の実施の形態及び効果

本発明に係るシリンダヘッドガスケットは、EP-0 485 693-B1に記載のシリンダヘッドガスケットの基本思想と、次のような特長とを結び付けたものである。即ち、本発明に係るシリンダヘッドガスケットが、選択された領域において、上記エンジン部品シーリング面の形状の変化に適合することができるという特長である。なお、このような形状の変化は、シリンダヘッドねじを締める際に、つまり、本シリンダヘッドガスケットの組立て時及び／又はエンジンの第１暖機運転中に、或いは又、（もしあれば）エンジンの初期運転中に起こり得るものである。更に、本発明に係るシリンダヘッドガスケットは、（もしあれば）製造上のばらつきを補償すると共に、上記エンジン部品シーリング面の永久変化（エンジンの稼働時に、特には交換式ガスケットの装着時に発生するものである）に適合することができる。

上記タイプのシリンダヘッドガスケットの冒頭に規定された定義（これには本発明も関係する）に関連して、次のことが指摘されるべきである。即ち、１個のシリンダヘッドではなく、個々のシリンダにシリンダヘッドを１つずつ設けることも可能である、ということである。これは商用車にはよくある。上述のエンジン部品シーリング面については、上記エンジンブロック及び少なくとも１個の上記シリンダヘッドに加えて、例えば、少なくとも１個のチェーンケースの構成部分によっても形成することができる。上述の隆起部は、本シリンダヘッドガスケットの片側だけでなく両側に設けるのが有利である。これにより、本シリンダヘッドガスケットの厚さ方向の形状が、少なくとも複数の領域において、上記シーリングギャップの形状に従い構成される。本発明に含まれるタイプのガスケットは、従来の意味におけるガスケットプレートを有することができる。もっとも、数個のガスケット片を設けると共に、これらガスケット片の上に上記ガスケットシーリング面を形成する隆起部を設けた上で、このようなシーリング片を接続ウェブ等を介して互いに接続することも同じく可能である。これにより、スケルトン状の構成が得られる。本発明に係るシリンダヘッドが帯状又は線状のガスケットシーリング面を形成する隆起部を有するとしても、本ガスケット上に形成されるこのような隆起部の全てが、上述の帯状又は線状ガスケットシーリング面を形成する必要はない。このガスケットシーリング面も又、上から見ると、幅のある形状を有する。本発明に係るシリンダヘッドガスケットは、互いから分離可能な或いは互いに一体を成すように接続可能な、少なくとも１個の上記基本部材を有することが可能である。これは丁度、例えば、金属製ガスケットプレートがウェブ状隆起部を形成する場合と同様である。このウェブ状隆起部は、このタイプの基本部材を象徴するものであり、スタンピング加工により得られる。本発明に係るシリンダヘッドガスケットが数個の基本部材を有する場合、例えば、その全てが１枚のガスケットプレートに含まれるとしても、そのうちの１個の基本部材だけを本発明に従い構成することが可能である。

次のことを述べておくべきである。即ち、本発明に係るシリンダヘッドガスケットが、「経時劣化」されるべきではないのは勿論である。つまり、少なくとも１個の上記基本部材の上記第２領域は、所定の比較的高い負荷が付与されると、高さ方向に変形することができる。なお、この変形は塑性及び／又は弾性変形であり、好ましくは、弾性変形（できれば、圧倒的に弾性変形）である。しかし、上記第２領域がこうして高さ方向に変形し、上記第２領域に対する負荷が減じられると、上記基本部材の上記第２領域は安定する（即ち、このような減少した負荷が付与されても、上記第２領域は高さ方向に変形することがない）。このようになるよう、上記基本部材の上記第２領域は設計すべきである。同じことが、請求項２に記載の高さ方向に変形可能な上記基本部材にも当てはまる。但し、この基本部材は弾性変形のみ可能である。更に、この基本部材にも、上述のコーティング及び／又は後述のカバー層を設けることができる。

EP-0 485 693-B1（WO 01/16240-A1も参照）の明細書最終段落及び請求項５によると、次のように本発明に係るシリンダヘッドガスケットを構成することが望ましい。即ち、上記隆起部（少なくともその複数の領域）において、上記コーティングにミクロンオーダーで変形可能なカバー層を設けることである。これにより、所定の表面粗さを有するエンジン部品シーリング面についても確実にシールすることができる。この場合、変形可能な上記カバー層の厚さは、上記コーティングの層の厚さのごく一部に過ぎない。カバー層がない場合、上記基本部材の上記コーティングが当該ガスケットシーリング面を形成する。カバー層がある場合、当該ガスケットシーリング面はこのカバー層により形成される。

EP-0 485 693-B1に従うと、上記基本部材の材料として別の固体材料を用いることも可能である。但し、上記基本部材の材料は金属材料であるのが好ましい。

上記基本部材のためのコーティングとしては、可塑性コーティングが望ましい。但し、原理的には、金属製ないし金属状のコーティングが考え得る。同じことが、マイクロシーリングに役立つ上記カバー層にも当てはまる。

上記基本部材の上記コーティングは、特に金属製基本部材である場合に、この基本部材が上記エンジン部品シーリング面（同じく金属製である）に少しでも直接触れないようにするのに役立つ。一方、上記基本部材の上記コーティングについては、エンジンの稼働時にもなかなか消耗しないことが求められる。そこで、このコーティングの材料としては、次のような材料を選択するのが望ましい。即ち、上記コーティングが、本シリンダヘッドガスケットの装着時やエンジンの稼働時に発生する最大負荷が付与されても、少なくとも計算上の、好ましくは実際上の圧力やクリープに対する強さを持つ、という条件を満たすような材料である。こうして、エンジンの稼働時に、上記基本部材が上記エンジン部品シーリング面の一と直接接触することが実際上防がれる。

エンジンの稼働時、本シリンダヘッドガスケットと上記エンジン部品シーリング面との間で、滑り運動が殆ど不可避的に生じる。この滑り運動により、本ガスケット及び／又は上記エンジン部品シーリング面の外観が損傷を受ける可能性がある。そこで、本発明に係るシリンダヘッドガスケットの好適な実施例では、上記基本部材の上記コーティングは、次のような材料からなる。即ち、上記基本部材の上記コーティングと上記エンジン部品シーリング面との間の滑り摩擦が、基本部材がエンジン部品シーリング面と直接接触するよりも上述の滑り運動を行う方でより小さくなるような材料である。

上記圧力抵抗と上記滑り摩擦の減少を達成するための好適なコーティング材料が、WO 01/16240-A1に開示されている。

上記基本部材の上記コーティング及び上記カバー層がマイクロシーリングを行うのに役立つため、本発明に係るシリンダヘッドガスケットの好適な実施例では、上記隆起部の表面方向における硬度が低下する。このため、本シリンダヘッドガスケットについては、上記コーティングを備えた上記隆起部の表面の硬度の方が、上記基本部材に対向する側のコーティングの硬度よりも低くなる。このような特性を備えたコーティングは、同じくWO 01/16240-A1に開示されている。

本発明により最小化されるべき問題について上で説明したところによれば、本発明に係るシリンダヘッドガスケットの有利な実施例に含まれる少なくとも１個のねじ穴の近傍において、上記基本部材は高さ方向に変形（好ましくは弾性変形）可能である。

これまで説明したことから、次のようなことも導き出される。即ち、チェーンケースに関連する凹部と、この凹部の縁の近傍に広がるガスケットシーリング面とを備えたシリンダヘッドガスケットの場合、このガスケットシーリング面に関連する上記基本部材については、少なくとも複数の領域で高さ方向に変形可能であるのが有利である。

上記ガスケットシーリング面の断面形状（好ましくは略帯状又は線状である）については、上記基本部材が対応する断面形状を有するように、更には、上記コーティングの層の厚さが均一になるように、上記基本部材の上に形成することができる。もっとも、上記断面形状の少なくとも一部を、層の厚さが変化するコーティングにより作ることも可能である。このような実施例では、上記コーティングの層の厚さが、上記ガスケットシーリング面の断面形状に従い変化する。このため、上記基本部材及び上記コーティングについては、断面形状とする必要はない。層の厚さが変化するコーティング自体はガスケットの技術から知られており、例えばスクリーン印刷に類似の工程により作ることができる。

最後に、次のことが指摘されるべきである。即ち、上記基本部材（高さ方向に変形可能な基本部材の領域）の頂点と、これに隣接する上記基本部材（高さ方向に変形不能な基本部材の領域）の頂点とで、その高さを異にすることが可能である。例えば、本ガスケットを装着する際、上記基本部材（高さ方向に変形不能な基本部材の領域）にシーリング面の要求圧力が加わる前に、まずは上記基本部材（高さ方向に変形可能な基本部材の領域）が機能して変形する。本シリンダヘッドガスケットの厚さについては、上記基本部材（高さ方向に変形可能な基本部材の領域）の厚さの方が、同じ地点のシーリングギャップの予想される高さよりも幾分大きくなるように選択することができる。

本発明の付加的な特徴や利点、及びその詳細については、添付の図面と関連させながら、引き続き説明する。

図１−１に平面図で示したシリンダヘッドガスケットは、次のようなタイプのガスケットとする。即ち、少なくとも一部がコーティングされた金属製ガスケットプレートＤを含むタイプのガスケットとする。ガスケットプレートＤには、スタンピング加工することで、本発明に従い設計された基本部材が設けられる。ガスケットプレートＤには又、次のような複数の孔が穿設される。即ち、４個の燃焼室孔１０／１２／１４／１６と、シリンダヘッドねじを通すためのねじ孔１８／２０／２２／２４／２６／２８／３０／３２／３４／３６と、チェーンケースのパーツの組立てに用いられるねじを通すためのねじ穴３８／４０と、油孔４２と、水孔４４と、エンジンブロックに固定される位置決めピン等を通すための位置決め穴４６と、である。更に、本シリンダヘッドガスケットには、チェーンケース孔４８も設けられる。

燃焼室孔１０〜１６の各々は、基本部材５０により囲繞される。基本部材５０は、上記平面図では円形であり、同図を見る人の方向に突き出た環状ウェブの形状を有する。なお、本シリンダヘッドガスケットの反対側（図１−１では見ることができない側）において、基本部材５０が、互いに同心を成す２個のウェブ等を有するようにしてもよい。基本部材５０を含む全ての基本部材の形状については、本図以外の添付の図面を参照されたい。基本部材５０と後述する全ての付加的な基本部材（付加基本部材）は、図示した実施例中の金属製ガスケットプレートＤと一体を成すものとする。これら基本部材は、ガスケットプレートＤをスタンピング加工することで形成される。図１−１から明らかな通り、本実施例の４個の基本部材５０は、ガスケットプレートＤのウェブ状領域（燃焼室孔１０〜１６の各々の間に位置する）において、互いに結合する。

燃焼室孔１０〜１６の全て、ねじ穴１８〜３６、油孔４２及び水孔４４の全て、及び位置決め穴４６の各々は、丁度枠で囲うようにして、第２基本部材５２により囲い込まれる。第２基本部材５２の断面形状と成形方法は、基本部材５０と同じにするのが好ましい。

付加基本部材の幾つかは、ガスケットプレートＤ上に形成される。図示した実施例では、このような付加基本部材は、基本部材５２とは対照的に、完全に連続した線にはならない。即ち、基本部材５２か別の付加基本部材のところで途切れる。但し、後者の基本部材とは、継ぎ目無しに結合する。なお、好適な実施例では、上記付加基本部材の各々は、基本部材５２や別の付加基本部材と共に、完全に連続した線になる（もちろん、本シリンダヘッドガスケットを上から見た場合に、である）。これら付加基本部材は、次の通りである。

第１付加基本部材５４の各々は、枠状基本部材５２と共に、ねじ穴１８〜３６を囲繞する。更に、基本部材５４の幾つかは、基本部材５２と共に、油孔４２ないし位置決め穴４６の一を囲繞する。第１付加基本部材５４の一がねじ穴（例えば、ねじ穴３４）の周囲だけでなく油孔４２の周囲もシールする場合、第２付加基本部材５６の一方は基本部材５２のところで途切れ、もう他方は隣接する基本部材５４のところで途切れるようにする。こうして、油孔４２は隣接するねじ穴（例えば、ねじ穴３４）に対してシールされる。

第３付加基本部材５８が、チェーンケース孔４８を三方から囲むと共に、２個のねじ穴３８／４０を囲繞する。又、第３付加基本部材５８は、枠状基本部材５２のところで途切れる。これにより、チェーンケース孔４８の周囲をシールすることが可能となる。

図１−１では、上述の各種基本部材の高さ方向に変形不能な領域を符号「Ｉ」で表す一方、高さ方向に変形可能な領域を符号「II」で表した。又、領域Ｉとの対比のため、領域IIにはハッチングを施した。従って、図１−１から明らかな通り、付加基本部材５４／５６／５８は高さ方向に変形可能とされる。なお、本発明全体（請求項１）を視野に入れた場合、付加基本部材５４／５６／５８は基本部材５２に結合される以上、これら付加基本部材５４／５６／５８を基本部材５２の一部と見なすことも可能である。

図１−１に示した本発明に係るガスケットは、実際に用いられるものではない。図示したタイプのガスケットにおいて、高さ方向に変形可能なように設計することができる基本部材領域は、全て、高さ方向に変形可能としたに過ぎない。従って、図示した通りに基本部材領域を組み合わせない場合もある。

図１−１によると、本発明の好適な実施例に含まれる幾つかの原則を認識することが可能である。

燃焼室孔１０〜１６の各々に、少なくとも２個の高さ方向に変形不能な基本部材領域を設ける。これら領域は、略点対称を成すように設けるのが好ましい。

本シリンダヘッドガスケットの外周部においては、燃焼室孔１０〜１６の各々の近傍に、少なくとも１個の高さ方向に変形不能な基本部材領域を設ける。但し、この変形不能な基本部材領域は、少なくとも２個設けると共に、本ガスケットの長手両側に隣接するように配するのが好ましい。

燃焼室孔１０〜１６に隣接するねじ穴１８〜３６を、基本部材（即ち、少なくともその大部分が高さ方向に変形可能な基本部材領域）により囲繞する。このように本シリンダヘッドガスケットを設計するのが好ましい。

本シリンダヘッドガスケットを取り付けた場合、別の部品として製造されるチェーンケース部は、本シリンダヘッドガスケットの外周域の上方及び／又は下方に位置する。この外周域は、本シリンダヘッドガスケットの短辺片側と長辺両側にて、チェーンケース孔４８に隣接する。図１−１に一点鎖線で示したのが、上記チェーンケース部とエンジンブロックないしシリンダヘッドとの接合域の路線である。この接合域の上方又は下方において、基本部材５８を延伸させたガスケットプレートに小さな穴を設け、この穴にそれぞれエラストマーシーリング要素を挿入するのが便利である。これにより、上記接合域の更なる良好なシーリングが得られる。

図１−２に示したのは、チェーンケース孔を備えた本発明に係るシリンダヘッドガスケットの実用的な実施例である。図１−２のシリンダヘッドガスケットと図１−１のシリンダヘッドガスケットとは、次の点においてのみ異なる。即ち、図１−２に示した方が、本発明に係る高さ方向に変形可能な基本部材領域の数が少ない。このため、図１−２においては、図１−１と同じ参照番号を使用した。その他、図１−２については説明を要しない。

図２(Ａ)は、図１−１又は図１−２の金属製ガスケットプレートＤの一領域を示す。ガスケットプレートＤの一部分は、基本部材（その全体を符号１００で表す）を形成するために再度成形される。基本部材１００は、２個の支持ウェブ１０２を備えており、略Ω形の断面を有する。支持ウェブ１０２は、加圧下で剛性を有する。即ち、ガスケットを取り付ける際やエンジンの稼動中に、高さ方向に変形する可能性がない。基本部材１００は、ガスケットプレートＤのいずれか一方の側に、隆起部を形成する。この隆起部は、上述の通りΩ形の断面を有することから、基本部材１００の長手方向に分割される。実際、基本部材１００は高さ方向に変形不能である以上、図２(Ａ)の左右方向に測定される支持ウェブ１０２の肉厚（即ち、支持ウェブ１０２の幅）を十分に大きくしなければならないのは勿論である。

図２(Ａ)には、本発明に従い設けられるコーティング１０４とカバー層１０６も示した。コーティング１０４とカバー層１０６は、本発明の好適な実施例に設けられる。コーティング１０４は、本シリンダガスケットの２つある主表面全体だけでなく、基本部材１００によりガスケットプレートＤの両側に形成される隆起部にも施される。同じことがカバー層１０５にも当てはまる。

本図以外の添付の図面（図２(Ｂ)〜図５）では、上述のコーティングとカバー層は、図面を単純にするため省略した。

図２(Ｂ)も、ガスケットプレートＤの一領域を示す。ガスケットプレートＤの一部分は、基本部材（その全体を符号１１０で表す）を形成するために再度成形される。基本部材１１０は、略Ｖ字形の断面を有すると共に、基本部材１００と同様に２個の支持ウェブ１１２を形成する。支持ウェブ１１２は、その寸法が長いため、高さ方向に変形不能である。

図２(Ｃ)は、ガスケットプレートＤの一領域を示す。ガスケットプレートＤの一部分は、基本部材（その全体を符号１２０で表す）を形成するために再度成形される。基本部材１２０は、支持ウェブ１２２と支持ウェブ１２２’とを備えており、非対称の断面を有する。支持ウェブ１２２は、高さ方向に変形不能である。支持ウェブ１２２’は、寸法が支持ウェブ１２２よりも短いため、高さ方向に変形可能である。本シリンダヘッドガスケットを使用している時、支持ウェブ１２２は、本ガスケットの両側にて高さ方向に変形不能な帯状ガスケットシーリング面を形成する。これに対し、支持ウェブ１２２’は、高さ方向に変形可能な帯状ガスケットシーリング面を形成する。

図２(Ｄ)〜(Ｆ)は、実施例として可能な基本部材の断面を付加的に示す。これについては、更なる詳細な説明を要しない。図２(Ｄ)〜(Ｆ)では、基本部材の全体を、それぞれ符号１３０／１４０／１５０で表した。基本部材１３０は、いわゆる矩形ビードである。基本部材１４０は、断面が通常通り略弧状となるように設計されたフルビードである。基本部材１５０はいわゆるセミビードであり、その断面はほぼ文字「Ｚ」を平らにしたものに対応する。

図２(Ｇ)に示したのは、燃焼室孔（特に、燃焼室孔１０）を囲繞する基本部材の断面である。同図によると、図示したガスケットプレートＤの領域が燃焼室孔１０の周囲で折り返されていることが明らかである。こうして作られる基本部材の全体を、符号１６０で表す。後から燃焼室孔１０を囲繞することになるガスケットプレートＤの周縁領域を折り畳む又は盛り上げる前に、ガスケットプレートＤをスタンピング加工しておく。これにより、図２(Ｇ)に示した断面の形状、即ち、本発明に係る極めて短い寸法の線状リブ１６２を含む断面の形状が得られる。線状リブ１６２は、基本部材１６０の長手方向に延伸すると共に、燃焼室孔１０を完全かつ環状にシールするように囲繞する。このような金属製基本部材の線状リブの幅は概ね0.3〜0.4mm、高さは概ね10μmであるのが通常である。このようなリブは、シリンダヘッドガスケットと、隣接する少なくとも１つのエンジン部品のシーリング面との間の比表面圧力を増すのに役立つ。リブ１６２は、基本部材１６０のいずれの側にも１つだけ設けるようにしてもよいし、或いは、基本部材１６０のいずれか一方の側に１つだけ設けるようにしてもよいのは勿論である。図２(Ａ)に示したコーティング１０４及びカバー層１０６は、基本部材１６０の上に作ることができる。このようにした場合、完成品である本シリンダヘッドガスケットを見ても、リブ１６２を視認することはもはやできない。なお、コーティング１０４及び／又はカバー層１０６の層の厚さは勿論均一ではない。

図２(Ｇ)に示した通り、基本部材１６０’は基本部材１６０に隣接して延伸することができる。基本部材１６０’も燃焼室孔１０を囲繞する。この場合、基本部材１６０は、燃焼室孔１０の周囲において高さ方向に変形不能であると共に、断面形状を有する。これに対し、基本部材１６０’は、燃焼室孔１０の周囲において高さ方向に変形可能であると共に、断面形状を有しない。

図３(Ａ)〜図３(Ｃ)においては、本発明に従い、図２(Ｃ)の基本部材１２０を基にして、高さ方向に変形不能な第１領域から高さ方向に変形可能な第２領域に移行する様子を示した。図３(Ａ)は、基本部材１２０の第１領域の断面を示す。この第１領域は、支持ウェブ１２２と支持ウェブ１２２ａとを備えており、高さ方向に変形不能である。支持ウェブ１２２の幅は比較的広く、変形に対して剛性を有する。支持ウェブ１２２ａの肉厚は比較的小さく、僅かに傾斜を付けて置かれる。図３(Ｂ)は、基本部材１２０の一領域の断面を示す。この領域は、図３(Ａ)に示した断面の領域に隣接する。図３(Ｂ)に示した領域では、図面の右側に位置する支持ウェブの肉厚が、図３(Ａ)よりも明らかに小さい。そこで、図３(Ｂ)では、この右側の支持ウェブを符号１２２’で表した。なお、図３(Ａ)と図３(Ｂ)の右側支持ウェブ１２２／１２２’のいずれも、ガスケットプレートＤにより規定された平面と略垂直を成す。図３(Ｃ)は、図３(Ｂ)に示した領域に隣接する領域における基本部材の断面を示す。ここで、図３(Ａ)に示した領域、図３(Ｂ)に示した領域、及び図３(Ｃ)に示した領域は、この順番で基本部材１２０の長手方向に配列される。図３(Ｃ)においては、図面の右側に位置する支持ウェブを符号１２２”で表した。右側支持ウェブ１２２”の肉厚は、図３(Ｂ)に示した右側支持ウェブ１２２’の肉厚と同じである。但し、図３(Ｃ)の方では、右側支持ウェブ１２２”は僅かに傾きながら延伸する。これにより、基本部材１２０は比較的高さ方向に変形し易くなる。図３(Ａ)に示した領域の変形に対する剛性は、右側支持ウェブ１２２の肉厚及び向きに依拠する。このため、図３(Ａ)〜図３(Ｃ)に示した３つの領域では、左側支持ウェブ１２２ａの寸法及び向きは全て同じである。

図４(Ａ)〜図４(Ｃ)と図５(Ａ)〜図５(Ｃ)は、それぞれ、基本部材の更なる実施例を示す。この基本部材の配列は、図３(Ａ)〜図３(Ｃ)と同じである。従って、図４(Ａ)〜図４(Ｃ)と図５(Ａ)〜図５(Ｃ)は、いずれも、基本部材が高さ方向に変形不能な領域から高さ方向に変形可能な領域に移行する様子を示す。なお、両実施例の基本部材は、いわゆるセミビードの形態を有する。

図４(Ａ)に示した基本部材１７０の領域においては、基本部材１７０は幅（ないし肉厚）の比較的広い垂直な支持ウェブ１７２を有しており、高さ方向に変形不能である。基本部材１７０の肉厚は、基本部材１７０が高さ方向に変形不能な第１領域から高さ方向に変形可能な第２領域に移行する間、減少し続ける。このことは、図４(Ｂ)及び図４(Ｃ)に示した支持ウェブ１７２’／１７２”から明らかである。なお、図４(Ａ)の実施例では、支持ウェブ１７２の向きは一定である。

図５(Ａ)〜図５(Ｃ)に示した基本部材１８０については、高さ方向に変形不能な領域から高さ方向に変形可能な領域に移行する際に、支持ウェブ１８２／１８２’／１８２”の肉厚はそれぞれ一定である。垂直な支持ウェブ１８２から支持ウェブ１８２’更には支持ウェブ１８２”へと移行するに従い、その傾斜はよりきつくなる。これにより、基本部材１８０は高さ方向に変形可能となる。即ち、本シリンダヘッドガスケットを取り付ける際に上記領域に加わる負荷により、基本部材１８０を平らにすることができるようになる。この時の基本部材１８０の断面は、図５(Ｃ)に示した通りである。

図２(Ｃ)に示した断面については、その構成を、例えば次のように把握することも可能である。即ち、この断面は、支持ウェブ１２２の形態を有する第１基本部材と、支持ウェブ１２２’の形態を有する第２基本部材と、から成る。これら第１及び第２基本部材は、請求項２に従い構成される。つまり、支持ウェブ１２２の形態を有する基本部材は、シール対象である孔の周囲において高さ方向に変形不能であると共に、断面形状を備える。支持ウェブ１２２’の形態を有する基本部材は、シール対象である孔の周囲において高さ方向に変形可能であると共に、断面形状を備えない。

図６は、付加的な実施例の断面を示す。この断面は、図１(Ａ)の２’−２’線に沿った断面とすることができる。この場合、燃焼室孔１０は、図６に示したガスケットプレートＤの左側に位置することになる。第１基本部材２００は、燃焼室孔１０に直接接する。第１基本部材２００は又、燃焼室孔１０の周囲において高さ方向に変形不能であるものの、断面形状とされる。この形状は、シーリングギャップの形状に対応する。第２基本部材２０２は、従来のフルビードの形状を備えており、高さ方向に変形可能であるものの、断面形状を備えない。第２基本部材２０２は、燃焼室孔１０から見て第１基本部材２００の外側にあるガスケットプレートＤ上に、放射方向に形成される。図６には、図２(Ａ)と同じく、コーティング２０４とカバー層２０６も示した。コーティング２０４とカバー層２０６は、本シリンダヘッドガスケットの両側（基本部材２００の両側だけでなく基本部材２０２の両側も含む）に設けられる。但し、図６に示した実施例については、次のような変更を加えることも可能である。即ち、基本部材２０２にはコーティング２０４を全く設けず、カバー層２０６だけでマイクロシーリングを行うようにする。このため、図６に示した実施例は、請求項２に記載の解決手段を達成する。

図１(Ａ)については、次のことにも着目すべきである。即ち、基本部材５８は、これに隣接するガスケットプレートＤの短手側近傍では、必ずしも高さ方向に変形可能である必要はない。なぜなら、本シリンダヘッドガスケットの上方又は下方に対応して位置する隣接するエンジン部品の領域が、装着時、ねじ穴３８／４０を延伸するねじによる曲げ変形を受け易いためである。このような曲げ変形は、本発明の課題を解決するのに十分なものである。

本発明を評価する際は、次のことに留意すべきである。即ち、各シリンダヘッドガスケットは、極めて限定された範囲のエンジンのために作られる。これは即ち、ガスケットを設計する技術者が、エンジン部品の形状の変化を認識していることを意味する。このような形状の変化は、シリンダヘッドガスケットを組み立てる際や、エンジンの稼動中、更には、エンジン製造者がガスケットを所定の位置に締め付けるためにねじを回して締め付ける際に起こる。こうしてエンジンの形状の変化が認識される以上、シーリングギャップの形状を判断して、シリンダヘッドガスケットの形態や寸法を決めることが可能となる。なお、シーリングギャップは、シリンダヘッドガスケットを有限要素計算法を用いて取り付ける際に結果として生じる。シーリングギャップの形状を判断する目的で、これとは別に、EP-0 485 693-B1に記載の方法を用いることができる。この方法によると、パターンプレートをエンジン部品の間に締め付けて、これを塑性変形する。その結果、シーリングギャップの形状が象られ、ガスケットが構成される。

本発明は、シリンダヘッドガスケットについて説明及び権利主張している。しかし、本発明に係る形態や寸法は、他の平形ガスケット（特に、燃焼機関と共に使用される平形ガスケット）のためにも使用することができる。特に、次のような使用形態が重要である：排気マニホルドガスケット（排気マニホルドとシリンダヘッドとの間をシールするためのもの）；フランジガスケット（排気系列に装着するためのもの）；いわゆるシリンダベースガスケット（特に、フラットエンジンにおけるシリンダブロックとクランクケースとの接続部にて使用されるもの）；フラットガスケット（シリンダライナにおけるライナフランジの下方部及び／又はシリンダヘッドがある方とは反対の方を向いたシリンダライナの下端をシールするためのもの）。

チェーンケースを備えたピストン燃焼機関のためのシリンダヘッドガスケットの平面図で、本発明に係る高さ方向に変形可能なガスケットシーリング面を考え得る限り示したもの(Ａ)。 図１−１に対応する本発明に係るシリンダヘッドガスケットを図示したもの(Ｂ)。 図１−１の２−２線に沿った断面図で、それぞれ異なる４個の実施例を示したもの(Ａ)〜(Ｄ) 図１−１の２−２線に沿った断面図で、それぞれ異なる２個の実施例を示したもの(Ｅ)〜(Ｆ)、及び図１−１の２’−２’線に沿った断面図(Ｇ)。 図１−１に示したシリンダヘッドガスケットに含まれる燃焼室孔を囲繞する基本部材（同図において点線で囲った部分(領域Ａ)）の断面図で、高さ方向に変形不能な基本部材領域から高さ方向に変形可能な基本部材領域に移行する、同部材の長手方向に配列された基本部材領域の断面を示したもの(Ａ)〜(Ｃ)。 図３(Ａ)〜(Ｃ)に対応する、同図のように移行する基本部材の２個の付加的な実施例を示す。 図３(Ａ)〜(Ｃ)に対応する、同図のように移行する基本部材の２個の付加的な実施例を示す。 付加的な実施例のシール対象である孔に接する部分の断面図。

Claims (15)

1. 少なくとも燃焼室孔とシリンダヘッドねじのためのねじ孔とを含む複数個の孔を備えた、少なくとも１個のエンジンブロックのエンジン部品シーリング面と少なくとも１個のシリンダヘッドのエンジン部品シーリング面とにより画されるシーリングギャップをシールするためのシリンダヘッドガスケットであって、
   前記シリンダヘッドガスケットが、少なくとも一方の側に、該ガスケットから隆起し、少なくとも１つのエンジン部品シーリング面を加圧することで少なくとも１個の孔を密閉するように囲繞するガスケットシーリング面を形成する隆起部を有し、且つ、
   前記隆起部が、本シリンダヘッドガスケットの装着前に、本シリンダヘッドガスケットをエンジン部品シーリング面の間に締め付ける際にシール対象である結果として生じる前記シーリングギャップの形状に少なくともほぼ対応するように設計された断面形状を有し、且つ、
   前記燃焼室孔の各々が、前記隆起部により個別に囲繞されること、
   更には、
   前記隆起部が、前記ガスケットより隆起しているとともにコーティングが施された少なくとも１個の基本部材により形成され、且つ、
   前記基本部材によって形成される隆起部が、圧力及びクリープに対する抵抗性があり、本シリンダヘッドガスケットの装着時及びエンジンの稼働時に発生する最大負荷が付与されても、少なくとも前記ガスケットシーリング面の長手方向に延伸するように設けられる第１領域では高さ方向に変形不能であるように、該基本部材の材料が選択されると共に該基本部材の断面が構成されること、
   更には、
   前記コーティングが、前記負荷が付与されても、或いは又、エンジンの稼働時に本シリンダヘッドガスケットが前記エンジン部品シーリング面に対して動いても、損傷を受け難いこと、
   を内容とするものにおいて、
   本シリンダヘッドガスケットの装着時及び／又はエンジンの稼働時に発生する上記最大負荷が付与された場合に、少なくとも１個の上記基本部材によって形成される隆起部が、少なくとも１つの上記ガスケットシーリング面における少なくとも１つの、長手方向に延伸するように設けられる第２領域において高さ方向に変形可能であり、この第２領域は、上記加圧で変形しない基本部材の第１領域の間に存在していること、
   を特徴とするシリンダヘッドガスケット。
2. 請求項１に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、上記コーティングの少なくとも複数の領域に、１ないし数μmだけ変形可能なカバー層を設けたことを特徴とするもの。
3. 請求項１に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、上記基本部材の材料が金属製材料であることを特徴とするもの。
4. 請求項１に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、上記コーティングが可塑性コーティングであることを特徴とするもの。
5. 請求項２に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、上記カバー層が可塑性カバー層であることを特徴とするもの。
6. 請求項１に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、上記コーティングが、本シリンダヘッドガスケットの装着時及びエンジンの稼働時に発生する最大負荷が付与された場合にも、少なくとも圧力及びクリープに対して略抵抗性があるような材料から成ることを特徴とするもの。
7. 請求項１に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、上記コーティングが、前記ガスケットシーリング面と前記エンジン部品シーリング面との間の滑り摩擦が、前記基本部材が前記エンジン部品シーリング面と直接接触する場合よりも本シリンダヘッドガスケットと前記エンジン部品シーリング面との間で滑り運動が行われる場合の方でより小さくなるような材料から成ることを特徴とするもの。
8. 請求項１に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、上記コーティングを備えた上記隆起部の表面の硬度の方が、上記基本部材に対向する側の上記コーティングの硬度よりも低くなることを特徴とするもの。
9. 請求項１に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、上記基本部材が、少なくとも１個のねじ孔の近傍にて高さ方向に変形可能であることを特徴とするもの。
10. 請求項１に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、上記燃焼室孔を囲繞する上記ガスケットシーリング面の少なくとも１個の上記基本部材が、圧力及びクリープに対する抵抗性があり、本シリンダヘッドガスケットの装着時及びエンジンの稼働時に発生する最大負荷が付与されても、前記燃焼室孔の周囲では高さ方向に変形不能であることを特徴とするもの。
11. 請求項１に記載のシリンダヘッドガスケットであって、エンジンのチェーンケースに関連する開口と、該開口の縁の近傍に広がるガスケットシーリング面とを有するものにおいて、
    前記ガスケットシーリング面に関連する上記基本部材が、少なくとも複数の領域で高さ方向に変形可能であることを特徴とするもの。
12. 請求項１に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、上記コーティングを有する上記基本部材が、該基本部材により保持される立体的な上記ガスケットシーリング面の断面形状に対応する断面形状を有することを特徴とするもの。
13. 請求項１に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、上記コーティングの層の厚さが、立体的な上記ガスケットシーリング面の断面形状に従い変化することを特徴とするもの。
14. 請求項１に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、上記ガスケットシーリング面が略帯状又は線状であることを特徴とするもの。
15. 請求項１に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、少なくとも１個の上記基本部材が高さ方向に変形可能であり、且つ、上記エンジン部品シーリング面の形状が本シリンダヘッドガスケットの装着時及び／又はエンジンの稼働時に不可逆的に変化することを特徴とするもの。
    

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