JP4287069B2 - 金属ガスケット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在される金属ガスケットの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関では、シリンダブロックとシリンダヘッドとの接合面に金属ガスケットを介装して締め付けることにより、シール機能を付与している。
特にシリンダ用開口を囲繞する領域でのシールは重要であり、この部分のシールが不十分であると、燃焼室内部の圧力低下およびオーバーヒートとなって現れる。
したがって、金属ガスケットを形成する弾性金属基板に、シリンダ用開口と同心円状にビードを設け、金属ガスケットがボルトで締め付けられるときに発生するビードの反発力を利用して、シリンダ用開口を囲繞する領域にシール機能を付与する構成としている。
この際、ビードの疲労破壊を防止するために、例えば金属ガスケットのシリンダ用開口とビードとの間の平坦部にストッパーを設け、ビード振幅の大きさを制限している。
【０００３】
前記ストッパーの設置位置および形状等は、例えば実開平２−６８５５号公報に示されているものがあり、この技術は一枚の弾性金属基板にフルビードを形成し、そのビードよりシリンダ用開口寄り平坦部にシムを固着することで、ボルト締め付け部に対してシリンダ用開口周縁部が厚くなっている。
【０００４】
また、実開昭６２−１１５６６２号公報に示されているものは、一枚の弾性金属基板にフルビードを形成し、そのフルビード凸部側に対向して金属製副板が配置されており、この副板のシリンダ用開口周縁部を前記基板のフルビード側平坦部に折り返したことにより、前記と同様にボルト締め付け部に対しシリンダ用開口周縁部が厚くなった構造のものがある。
【０００５】
これらの金属ガスケットでは、フルビードのシリンダ用開口側平坦部に設けた厚板部により、ビードの全屈と運転時の振動振幅を防止し、さらに燃焼ガスをシールするストッパーとして利用している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近時、内燃機関の急速な技術革新による小型軽量化、高出力化、省燃費化が進み、その結果燃料が希薄になり、燃焼温度が上昇すると共に補給機類の重量でシリンダヘッドの振動振幅を更に拡大する傾向にある。
【０００７】
前記傾向に伴い、従来技術は、シリンダ用開口周縁部ビードとシリンダ用開口周縁部との間の平坦部に金属製副板のストッパー部を設けているが、エンジンの小型化により、シリンダ用開口間が狭くなり、その結果前記ストッパー幅も必然的に狭くなってきている。そのため、副板上の面圧は局部的に高面圧となる。更にエンジンの運転により発生する振動振幅、体膨張も手伝って徐々にエンジン面に陥没が起こり、その結果ストッパーとしての機能が薄れる現象により、エンジンの出力低下およびオーバーヒートを引き起こす原因となる。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、エンジンの高性能化に対処できる金属ガスケットを提供することを主たる目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介在されて両面間をシールする金属ガスケットにおいて、シリンダ用開口周縁部にビードを形成し、エンジン冷却水の通路孔を備えている弾性金属基板と、前記ビードの凸部側に配置され、前記エンジンの冷却水の通路穴に係止してスリット部に折り返して固定されている金属薄板とで構成された部分を有することを特徴とすることを要旨としている。
【００１０】
上記構成によれば、前記金属薄板によりシリンダ用開口周縁部は他の箇所に比べ高いシール面圧となり、かつシリンダ用開口周縁部の面圧が均一になる。
また、さらにビードを全圧縮にて締め付けることによりビードの応力振幅を低減させ、ビードの耐疲労性を向上し、高いシール面圧を有したビードにてシリンダ・デッキ面の不整をカバーする。
【００１１】
また、前記構成の金属ガスケットにおいて、前記金属薄板に、シリンダ用開口周縁部に対して弾性金属基板のビードと同一方向のビードを形成することにより、シリンダ用開口周縁部のビードバネ定数を高め、さらに高いシール面圧を得ることができる。
【００１２】
前記金属ガスケットにおいては、複数の弾性金属基板間に金属薄板を配置した構成としてもよい。
また、前記金属ガスケットにあっては、弾性金属基板のシリンダ用開口周縁部に設けたビードの外側領域において金属薄板が固定される。
金属薄板がエンジンのシリンダの外側にある水孔（図示してない）のシリンダ側の縁から、当該水孔における前記シリンダから遠い側の縁までの位置で弾性金属基板に固定されることによって、種々固定方法による固定部の段差および突起によるシール面圧への機能的影響を抑えることができる。
水孔は、シリンダの周囲に点在する形式のものであってもよいし、シリンダの周囲の広範囲に連続で形成されるウォータージャケットでもよい。
【００１３】
また、前記金属ガスケットにあっては、弾性金属基板に真円、楕円、角穴形状等のスリットが形成され、前記金属薄板の外周縁に一体に形成した係止部を前記スリットに係止することで弾性金属基板に固定されている。固定する場合の固定数については、できる限り数多くの場所で固定することによってエンジン運転中の金属薄板のズレを抑制することができるが、加工工数を考慮した場合、一つのシリンダに対して１〜６箇所で固定することが望ましい。
その場合、弾性金属基板に備えられているエンジン冷却水の通路孔を前記スリットとして用いることができる。
前記スリットの形状は、真円、楕円、角穴等幅広く採用されるが、金属薄板を弾性金属基板の適切な位置に精度良く固定し、さらにズレを防止するためには、スリット形状は真円または楕円が好ましい。
【００１４】
また、前記金属ガスケットにあっては、厚さ方向のプレス打ち抜きを加工により、一方向に連続する凹部（凸部）に変形され、前記方向と交わる方向には、切り開かれた凹部（凸部）に変形され、かつその底部をプレス加工で加圧して切り開かれた開口部の幅よりも広くした結合部によって、弾性金属基板と金属薄板とが一体に結合されている。
結合する場合の結合数については、できる限り数多くの場所で結合することによってエンジン運転中の金属薄板のズレを抑制することができるが、加工工数を考慮した場合、一つのシリンダに対して１〜６箇所で結合することが望ましい。
【００１５】
また、前記金属ガスケットにあっては、厚さ方向にプレスによって変形させた変形底部の周囲部が隣接する金属板相互の食い込み部分で、弾性金属基板と金属薄板とが一体に結合されている。
結合する場合の結合数については、できる限り数多くの場所で結合することによってエンジン運転中の金属薄板のズレを抑制することができるが、加工工数を考慮した場合、一つのシリンダに対して１〜６箇所で結合することが望ましい。
【００１６】
また、前記金属ガスケットにあっては、金属薄板は、弾性金属基板にスポット溶接、レーザ溶接、溶着によって接合されている。
接合する場合の接合数については、連続接合もしくはできる限り数多くの場所で接合することによってエンジン運転中の金属薄板のズレを抑制することができるが、部分接合については、加工工数を考慮した場合、一つのシリンダに対して１〜６箇所で接合することが望ましい。
【００１７】
また、前記金属ガスケットにあっては、金属薄板は弾性金属基板に接着剤により固定されている。
本発明において使用される接着剤としては、合成樹脂、合成ゴム、または天然ゴムなどのフィルムまたはそれらを主成分とする液状接着剤がいずれも採用される。ＪＩＳ Ｋ ６３０１のスプリング式硬さ試験Ａ型で９０°以下の硬さである接着剤が好ましい。具体的な材料として、ゴム系材料では、天然ゴム、ＳＢＲ、ＮＢＲ、クロロプレンゴム、ブチルゴム、多硫化ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ハイパロン、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム等があり、樹脂系材料として、ユリア樹脂系、メラミン樹脂系、フェノール樹脂系、エポキシ樹脂系、酢酸ビニル系、シアノアクリレート系、ポリウレタン系、α−オレフィン-無水マレイン酸樹脂系、水性高分子−イソシアネート系、反応型アクリル樹脂系、変性アクリル樹脂系、酢酸ビニル樹脂系エマルジョン型、酢酸ビニル共重合樹脂系エマルジョン型、ＥＶＡ樹脂系エマルジョン型、アクリル樹脂系エマルジョン型、ＥＶＡホットメルト型、エラストマー系ホットメルト型、ポリアミド系ホットメルト型、合成ゴム系溶剤型、合成ゴムラテックス型等から選定される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態としては、図１〜図２に示すように、金属ガスケットはシリンダ用開口１の周縁部にビード２を形成した２枚の弾性金属基板Ａ，Ａと、前記基板より薄い金属板であって、シリンダ用開口１の周縁部を所要の幅で囲繞し、かつ基板のビード２の凸部に対向して基板間に配置された環状の金属薄板Ｂとで構成する。
環状の各金属薄板Ｂは隣り合う部分で一体に接続する構成となし、かつ金属薄板Ｂはその外周縁から一体に突出させた係合部３を、一方の弾性金属基板Ａに形成したスリット４に入れて折り返すことで、スリット側の弾性金属基板に固定する。
【００１９】
【実施例】
図１〜図２に、本発明の第１実施例を示す。図１は金属ガスケットの平面図、図２はそのＸ−Ｘ線の断面拡大図である。
同図において、金属ガスケットは、多気筒エンジンの各シリンダ用開口１に沿って形成された凸形ビードを備えた厚さ０．２〜０．３ｍｍの２枚の弾性金属基板Ａ，Ａと、前記弾性金属基板Ａ，Ａより薄い厚さ０．０８〜０．１２ｍｍの金属板であって、シリンダ用開口の周縁を所要の幅で囲繞し、かつ前記基板のビードの凸部側に対向して基板間に配置された環状の金属薄板Ｂとで構成されている。また、前記環状の各金属薄板Ｂは隣り合う部分で一体に接続された構成とされている。
【００２０】
前記環状の各金属薄板Ｂは、その外周縁から一体に突出されている係止部３を、一方の弾性金属基板Ａに形成したスリット４に入れて折り返すことで、スリット側の弾性金属基板Ａに固定されている。
【００２１】
上記金属ガスケットのように、弾性金属基板Ａに対し、シリンダ用開口１を囲繞する部位に金属薄板Ｂを固定した構造によれば、シリンダ用開口１を囲繞する領域は、他の領域に比べ金属薄板Ｂの板厚部分だけ厚いため、締め付け時のシール面圧を高めることができる。
【００２２】
さらに前記金属薄板Ｂをビード外側領域で広げることにより、シリンダ用開口１を囲繞する領域のシール面圧が均一となり、かつビードを全圧縮にて締め付けることで、ビードの耐疲労性の向上およびビードの面圧低下が抑制され、耐久信頼性に富んだシール性能を発揮することができる。
【００２３】
図３に、本発明の第２実施例を示す。本実施例は、第１実施例において、弾性金属基板Ａ，Ａのうち、金属薄板Ｂが固定されてない基板Ａを省き、１枚の弾性金属基板Ａと１枚の金属薄板Ｂとの構造とされている。
【００２４】
図４に、本発明の第３実施例を示す。本実施例は、第１実施例において、弾性金属基板Ａ，Ａのうち、金属薄板Ｂが固定されてない基板Ａを省き、弾性金属基板Ａに固定された金属薄板Ｂの一部を基板Ａのビード２と同一方向に整合するビード５とした構造とされている。
【００２５】
図５〜図７に、本発明の第４実施例を示す。図５は金属ガスケットの平面図、図６は図５の（Ｙ−Ｙ）線の断面拡大図、図７は図５の（Ｚ−Ｚ）線の断面拡大図である。
この第４実施例は、２枚の弾性金属基板Ａ，Ａに金属薄板Ｂをプレス打ち抜き加工および加締め加工による結合部Ｃで固定したものである。
即ち、２枚の弾性金属基板Ａ，Ａと両金属基板の間に配置した金属薄板Ｂとを、フルビード２の外側領域にて３枚の金属板の厚さ方向へのプレス打ち抜き加工により、Ｙ−Ｙ線方向には、図６に示すように、弾性金属基板Ａ、金属薄板Ｂに連続する傾斜板部３１，３２，３３からなる凹部に変形加工され、次いでＺ−Ｚ線方向には、図７に示すように、前記傾斜板部３１，３２，３３が基板Ａ−金属薄板Ｂ−基板Ａから切り開かれた凹部変形加圧される。その凹部底板部をプレス加工で加圧することより、底板部のＺ−Ｚ線方向の幅は切り開かれた開口部の幅より広く圧延されて一体に加締められ、弾性金属基板Ａ，Ａに金属薄板Ｂが固定される。
【００２６】
図８に、本発明の第５実施例を示す。本実施例では、金属薄板Ｂを弾性金属基板Ａに固定する手段として、弾性金属基板Ａのフルビード２の外側領域で金属薄板Ｂはシリンダ用開口１の周りに１〜６箇所スポット溶接６またはレーザ溶接または溶着によって固定されている。
【００２７】
図９に、本発明の第６実施例を示す。本実施例では、金属薄板Ｂを弾性金属基板Ａに固定する手段として、シリンダ用開口１の周りに接着剤７により固着されている。この接着剤の固定は全面領域にわたって接着してもよく、また部分接着であってもよい。
【００２８】
図１０〜図１１に、本発明の第７実施例を示す。図１０は金属ガスケットの部分平面図、図１１は図１０の（Ｘ_１−Ｘ_１）線の断面拡大図である。
この第７実施例は、１枚の弾性金属基板Ａと金属薄板Ｂをプレス加工による結合部Ｄを固定したものである。
即ち、実施例では、弾性金属基板Ａと金属薄板Ｂをフルビード２の外側領域にて金属薄板の厚さ方向にプレスによって変形され、金属薄板Ｂのプレス底内面４１の周囲で部分４３ａが弾性金属基板Ａに食い込み、更に横方向外側に変形し、弾性金属基板Ａのプレス底部４２の周囲の部分４３ｂに食い込んだ状態に形成されている。
このように隣接する金属薄板同士が密着しつつ食い込むように変形することで、弾性金属基板Ａに金属薄板Ｂが固定されている。
【００２９】
上記第２実施例〜第７実施例の各金属ガスケットは、第１実施例に対して、金属薄板Ｂの弾性金属基板Ａへの取り付け構造が異なる以外は、同一の機能を有している。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ビードを備えた弾性金属基板に対してそのシリンダ用開口の周りに金属薄板を固定しているので、シリンダ用開口の周りの領域は、その他の領域に比べ金属薄板の板厚の分だけ厚いため、シール面圧が高くなる。
さらに、前記金属薄板をビード外側慮域まで広げることにより、シリンダ用開口部分のシール面圧が均一となり、かつビードを全圧縮にて締め付けることで、ビードの耐疲労性の向上およびビードの面圧低下が抑制され、耐久信頼性に富んだシール性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す金属ガスケットの平面図である。
【図２】図１の（Ｘ−Ｘ）線の断面拡大図である。
【図３】本発明の第２実施例を示すもので、図１の（Ｘ−Ｘ）線の断面拡大図である。
【図４】本発明の第３実施例を示すもので、図１の（Ｘ−Ｘ）線の断面拡大図である。
【図５】本発明の第４実施例を示す金属ガスケットの平面図である。
【図６】図５の（Ｙ−Ｙ）線の断面拡大図である。
【図７】図５の（Ｚ−Ｚ）線の断面拡大図である。
【図８】本発明の第５実施例を示す金属ガスケット要部の断面拡大図である。
【図９】本発明の第６実施例を示す金属ガスケット要部の断面拡大図である。
【図１０】本発明の第７実施例を示す金属ガスケットの要部の部分平面図である。
【図１１】図１０の（Ｘ_１−Ｘ_１）線の断面拡大図である。
【符号の説明】
Ａ 弾性金属基板
１ シリンダ用開口
２ 弾性金属基板に形成したフルビード
３ 係止部
４ スリット
Ｂ 金属薄板
５ 金属薄板に形成したビード
６ スポット溶接
７ 接着剤
Ｃ，Ｄ 結合部

Claims (1)

1. シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介在されて両面間をシールする金属ガスケットであって、シリンダ用開口周縁部にビードを形成し、エンジン冷却水の通路孔を備えている弾性金属基板と、前記ビードの凸部側に配置され、前記エンジンの冷却水の通路孔に係止して固定されている金属薄板とで構成された部分を有することを特徴とする金属ガスケット。

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