JP4166671B2

JP4166671B2 - 金属積層形ガスケット

Info

Publication number: JP4166671B2
Application number: JP2003380012A
Authority: JP
Inventors: 恒和宇田川
Original assignee: 石川ガスケット株式会社
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2023-11-10
Also published as: JP2005140303A

Description

本発明は、内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロック等の二つの部材の間に挟持してシールを行う金属積層形ガスケットに関するものである。

自動車のエンジンのシリンダヘッドとシリンダブロック（シリンダボディ）の接合面をシールする場合に、金属製のシリンダヘッドガスケットを間に挟持して燃焼ガスや冷却水や潤滑オイル等をシールしている。

エンジンの軽量化に伴うエンジン材料のアルミニウム合金化や小型化により、シリンダブロックやシリンダヘッドの剛性が低下する傾向にあり、エンジンの運転において、これらの部材に変形が生じ易くなり、シリンダ穴（燃焼室穴）周りのシール面圧が不均等になる恐れが生じてきている。特に、シリンダ穴の間の部分は面圧が低下し易くなるため、様々な工夫がなされてきている。

又、その一つに燃焼室周囲のシール部に部分的に面圧補強板を配置し、その部分の低下した面圧を補強する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、この方法は補強板の入った部分と入らない部分の境目に、板厚による段差が生じ、その部分に面圧が生じない箇所が生じる場合があり、ここからのガス漏れが問題となっている。特に締付力の小さい小型エンジンでは、ガス漏れが多発する傾向にある。従って、この補強板による面圧補強方法は、部分シール強化として有力な方法であるが、エンジンに対しての適合性を検討して選択する必要があり、この検討に際しては、締付力、シリンダヘッドの剛性、シリンダ内圧等の要因が複雑に関係してくるため、その判断が難しいという問題があった。
特公平０３−４６６６１号公報

本発明はこの問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、シリンダ穴の周方向において発生する面圧分布を連続的になだらかな分布にすることができるシール性能のよい金属積層形ガスケットを提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る金属積層形ガスケットは、複数のシリンダ穴を有し、該シリンダ穴にビードを設けた金属基板で構成される補強板入り金属積層形ガスケットにおいて、前記シリンダ穴間の一部分に対して、前記ビードを面圧補強する面圧補強板を前記ビード間に、前記金属基板の前記ビードの凸部側に積層して、エンジン部材に当接するように配設すると共に、前記面圧補強板の前記シリンダ穴の周方向の端部を連続的な傾斜に形成して構成する。

つまり、本発明は、補強板の先端部の厚さを徐々に薄くなるような傾斜を設けることにより、従来の補強板の境の部分のような急な段差をなくして、境目の面圧が緩やかに減少していくように構成し、段差による面圧の発生しなかった部分における面圧分布を改善したものである。この補強板の先端部に傾斜を形成する方法には二つの方法があり、補強板の上下面の両面を傾斜させる方法と、補強板の上下面のどちらか一方を傾斜させる方法とがあるが、機能的には双方共に大きな差はない。

また、金属積層形ガスケットを、複数のシリンダ穴を有し、該シリンダ穴にシール手段を設けた金属基板で構成される補強板入り金属積層形ガスケットにおいて、前記シリンダ穴間に、両側のシリンダ穴の前記シール手段に対して同時に面圧補強する面圧補強板を配設すると共に、前記面圧補強板の前記シリンダ穴の周方向の端部を連続的な傾斜に形成する。

この構成によれば、両側のシール対象穴のシール手段に対して同一の面圧補強板で面圧補強することにより、面圧補強板を取り扱い易い大きさにし、部品の点数を少なくすると共に、シール対象穴の間におけるシール対象穴の並んでいる方向において、面圧補強板が一枚で連続して設けられ、段差の発生が無いため、面圧分布をなだらかな分布にすることができる。

また、面圧補強板のシール対象穴の周方向の端部を連続的な傾斜に形成することにより、シール対象穴の周方向の端部における段差を無くしたり，著しく小さくすることができるので、この方向における面圧分布もなだらかな分布にすることができる。

以上説明したように、本発明の金属積層形ガスケットによれば、以下のような効果を奏することができる。

面圧補強板のシリンダ穴の周方向の端部を連続的な傾斜に形成し、補強板の先端部の厚さを徐々に薄くなるような傾斜を設けているので、従来の面圧補強板の境の部分のような急な段差をなくして、発生する面圧分布をなだらかな分布にすることができる。

また、面圧補強板の端部を連続的な傾斜に形成して、面圧補強板の端部をなだらかに形成したので、面圧補強板が当接するガスケットの構成板やエンジン部材等の金属積層形ガスケットを挟持する部材に対して、面圧補強板の端部の当接による大きな応力集中が無くなり、金属積層形ガスケットの構成板やエンジン部材等の損傷を防止できる。

更に、両側のシリンダ穴のシール手段に対して同一の面圧補強板で面圧補強すると、シリンダ穴の間におけるシリンダ穴の並んでいる方向において、面圧補強板が連続して設けられるため、段差の発生がなくなり、発生する面圧分布をなだらかな分布にすることができる。また、面圧補強板のシリンダ穴の周方向の端部を連続的な傾斜に形成して、シリンダ穴の周方向においても、面圧補強板の端部における段差を無くしたり、著しく小さくすることができるので、この方向における面圧分布もなだらかな分布にすることができる。そのため、なだらかに変化する適切なシール面圧分布を得ることができ、シール性能を向上できる。

次に、図面を参照して本発明に係る金属積層形ガスケットの実施の形態について説明する。

図１に示すように、本発明に係る第１の実施の形態の金属積層形ガスケット１は、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロック（シリンダボディ）との間に挟持されるシリンダヘッドガスケットであって、シリンダボアの高温・高圧の燃焼ガス、及び、冷却水通路や冷却オイル通路等の冷却水やオイル等の液体をシールする。

なお、図２〜図５、図７は、模式的な説明図であり、金属積層形ガスケット１の板厚やビードや面圧補強板等の寸法及び縦横比を実際のものとは異ならせて、シール部分を誇張して示すことにより、より理解し易いようにしている。

図１に示すように、本発明の金属積層形ガスケット１はステンレス焼鈍材（アニール材）、ステンレス調質材（バネ鋼板）、軟鋼板等の一枚の金属基板１０で構成される。これらの金属基板１０は、シリンダブロック等のエンジン部材の形状に合わせて製造され、シリンダ穴２、冷却水やエンジンオイルの循環のための液体穴３、締結ボルト用のボルト穴４等が形成される。

このシール対象穴であるシリンダ穴２の周りに、シール手段としてビード１１が設けられる。

そして、本発明においては、図２に示すような平面形状をした面圧補強板２０を、シリンダ穴２，２の間に配設する。この面圧補強板２０は、両側のシリンダ用穴２，２のシール手段であるビード（シール手段）１１，１１に対して同時に面圧補強する。即ち、連続した一枚の面圧補強板２０で、両側のビード１１，１１を局部的に面圧補強する。

更に、本発明においては、図２及び図３（ｂ）に示すように、この面圧補強板２０のシリンダ穴２の周方向の端部２０ａは一点鎖線の部分からなだらかな連続的な傾斜を有して形成される。つまり、面圧補強板２０のシリンダ穴２，２の並ぶ方向（Ｘ方向）とは垂直な方向（Ｙ方向）において、その端部２０ａが段差を形成しないようにその厚みを漸減させる。

また、本発明に係る面圧補強板の他の実施の形態を、図４及び図５に示す。即ち、平面形状が鼓形状の面圧補強板２０Ａを図４（ａ）に示し、Ｘ字形状の面圧補強板２０Ｂを図４（ｂ）に示す。なお、図２の面圧補強板２０と図４（ｂ）の面圧補強板２０Ｂでは、傾斜の始まる一点鎖線の位置も異なっている。また、端部２０Ａａを円弧状の傾斜に形成した面圧補強板２０Ａを図５に示す。なお、本発明はこれらの図１〜図５に例示した形状に限定されるものではない。

そして、図１〜図３に示すような本発明の実施の形態の金属積層形ガスケット１によれば、図６に示すような面圧分布を得ることができる。

つまり、図６（ａ）に示すように、両側のシリンダ穴２，２のビード１１，１１に対して同一の面圧補強板２０で面圧補強しているので、シリンダ穴２，２の間におけるシリンダ穴２，２の並んでいるＸ方向において、面圧補強板２０が連続して設けられるため、段差の発生がなくなり、発生する面圧分布がなだらかな分布になる。

また、図６（ｂ）に示すように、面圧補強板２０のシリンダ穴２の周方向の端部２０ａをなだらかに連続する傾斜で形成しているので、シリンダ穴２の周方向においても、面圧補強板２０の端部２０ａにおける段差を無くすことができ、この方向における面圧分布もなだらかな分布となる。

また、図７に示すように、本発明に係る第２の実施の形態の金属積層形ガスケット１Ｃは、図８に示すような平面形状をした面圧補強板２０Ｃを、シリンダ穴２の周囲の一部に配設する構成である。この面圧補強板２０Ｃは、シリンダ用穴２のシール手段であるビード（シール手段）１１を局部的に面圧補強する。この面圧補強板２０Ｃのシリンダ穴２の周方向の端部２０Ｃａは一点鎖線の部分からなだらかな連続的な傾斜を有して形成される。つまり、面圧補強板２０のシリンダ穴２の周方向において、その端部２０Ｃａが段差を形成しないようにその厚みを漸減させる。なお、端部２０Ｃａを円弧状の傾斜に形成してもよい。

この第２の実施の形態の金属積層形ガスケット１Ｃによっても、面圧補強板２０Ｃの端部２０Ｃａにおいて、シリンダ穴２の周方向に関して、図６（ｂ）に示すのと同様な面圧分布を得ることができる。つまり、面圧補強板２０のシリンダ穴２の周方向の端部２０Ｃａをなだらかに連続する傾斜で形成しているので、シリンダ穴２の周方向においても、面圧補強板２０Ｃの端部２０Ｃａにおける段差を無くすことができ、この方向における面圧分布もなだらかな分布となる。

本発明に係る第１の実施の形態の金属積層形ガスケットを示す平面図である。本発明に係る第１の実施の形態の金属積層形ガスケットで使用する面圧補強板を示す斜視図である。図２の面圧補強板の断面図で、（ａ）はシリンダ穴が並んだ方向（Ｘ方向）の断面図で、（ｂ）はシリンダ穴が並んだ方向（Ｘ方向）と垂直な方向（Ｙ方向）の断面図である。本発明に係る面圧補強板の他の実施の形態を示す平面図で、（ａ）は鼓形状の面圧補強板を示し、（ｂ）はＸ字形状の面圧補強板を示す。本発明に係る面圧補強板の他の実施の形態を示す断面図で、円弧状の傾斜を有する面圧補強板を示す。図２の面圧補強板によって発生する面圧分布を模式的に示した図で、（ａ）はシリンダ穴が並んだ方向（Ｘ方向）の圧力分布を示し、（ｂ）はシリンダ穴が並んだ方向（Ｘ方向）と垂直な方向（Ｙ方向）の圧力分布を示す。本発明に係る第２の実施の形態の金属積層形ガスケットを示す平面図である。本発明に係る第２の実施の形態の金属積層形ガスケットで使用する面圧補強板を示す図で、（ａ）は平面図で、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１，１Ｃ金属積層形ガスケット
２シリンダ穴
１０金属基板
１１ビード（シール手段）
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ面圧補強板
２０ａ，２０Ａａ，２０Ｂａ，２０Ｃａ端部

Claims

複数のシリンダ穴を有し、該シリンダ穴にビードを設けた金属基板で構成される補強板入り金属積層形ガスケットにおいて、前記シリンダ穴間の一部分に対して、前記ビードを面圧補強する面圧補強板を前記ビード間に、前記金属基板の前記ビードの凸部側に積層して、エンジン部材に当接するように配設すると共に、前記面圧補強板の前記シリンダ穴の周方向の端部を連続的な傾斜に形成した金属積層形ガスケット。