JP4386925B2

JP4386925B2 - 金属積層形ガスケット

Info

Publication number: JP4386925B2
Application number: JP2007034825A
Authority: JP
Inventors: 敏博今井
Original assignee: 石川ガスケット株式会社
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2027-02-15
Also published as: US20080197580A1; DE102008008814A1; CN101245743B; US8016296B2; KR100917805B1; KR20080076799A; JP2008196448A; CN101245743A

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との間に介装して、該部をシールするための金属積層形ガスケットに関するものである。

近年、エンジンの高性能化に伴って最高爆発圧力が上昇する傾向にあり、特に、ディーゼルエンジンでは、最高爆発圧力の上昇傾向が著しい。一方、エンジンの軽量化に伴い、その機械的強度が低下する傾向にあり、その結果、シリンダ内爆発時において、シリンダヘッドのリフトが大きくなり、そのリフトに対するシリンダヘッドガスケットの追従性が求められている。

しかるに、従来から知られている金属積層形のシリンダヘッドガスケットにおいて、特に、燃焼室穴周囲にビードを有する１次シール部を形成したものでは、本来ビードの圧縮量が上記リフトに比して大きくないので、近年の大きくなったリフトに対する追従性を確保するため、燃焼室穴周囲の積層金属板の合計厚さが大きい既存の１次シール部に加えて、該１次シール部よりも積層金属板の合計厚さは小さいがシリンダヘッドの大きいリフトに対する追従性をもたせた２次シール部を設けることにより、シリンダヘッドが大きくリフトしたときの追従性を確保したものが知られている（特許文献１参照）が、基本的には、上記シリンダヘッドのリフトに対する追従性は上記１次シール部において確保することが望ましい。この場合、積層金属板の合計厚さが大きい上記１次シール部と、該１次シール部よりも積層金属板の合計厚さが小さい２次シール部との間の段差が大きいと、シリンダヘッド及び／又はシリンダブロックにその段差によって圧接痕ができてしまう虞があり、その結果、上記各シール部におけるシール性が著しく損なわれてしまうことが考えられる。
特開２００６−２０７６８８号公報

如上に鑑みて、本発明の技術的課題は、シリンダ内爆発時におけるシリンダヘッドのリフトに対する追従性を、燃焼室穴周囲の１次シール部において確保すべく改善するとともに、該燃焼室穴周囲におけるシール部の段差を１次シール部から３次シール部にかけて段階的に設定することにより、それらの段差によってシリンダヘッド及び／又はシリンダブロックに圧接痕ができることがなく、該部におけるシール性を良好に確保することができる金属積層形ガスケットを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る金属積層形ガスケットは、複数の金属板を積層することにより形成し、シリンダブロックの燃焼室に対応する燃焼室穴及び周囲をシールされるべき流体孔に対応する通孔を備えた金属積層形ガスケットであって、上記燃焼室穴の穴縁において、当該ガスケットの一方の外板を構成する第１の金属板を折り返して、その折り返し部の内側に位置する第２の金属板と、該折り返し部より外側に突出する延長部を有する第３の金属板とを挟着し、上記第１の金属板の折り返し側に、上記第３の金属板の延長部と一部が重なる第４の金属板を積層するとともに、上記第３の金属板に重ならない範囲において第５の金属板を積層し、上記第２及び第３の金属板の少なくとも一方における上記第１の金属板の折り返し部の内側に挟着される範囲内にビードを設け、上記金属積層形ガスケットを構成する各金属板の厚さ関係は、上記第４の金属板の厚さｔ_４を上記第１の金属板の厚さｔ_１と第２の金属板の厚さｔ_２の合計厚さより小さくするとともに、上記第５の金属板の厚さｔ_５を第３の金属板の厚さｔ_３より小さくし、上記第２及び第３の金属板を挟着した上記第１の金属板の折り返し箇所により構成される１次シール部と、上記第１及び第４の金属板と上記第３の金属板の延長部とを積層した箇所により構成される２次シール部と、上記第１，第４及び第５の金属板を積層した箇所により構成される３次シール部とにおいて、該３次シール部における上記第１，第４及び第５の金属板の合計厚さを、上記２次シール部における上記第１，第３及び第４の金属板の合計厚さより小さくするとともに、該２次シール部の合計厚さを、上記１次シール部における上記第１の金属板の２倍の厚さと上記第２及び第３の金属板の合計厚さより小さくすることにより、上記１次シール部から３次シール部にかけて段階的に合計厚さが小さくなるシール部群を構成し、上記第１〜第３シール部間の各段差を、シリンダヘッドとシリンダブロック間に圧接痕ができない高さとしたことを特徴とするものである。

本発明に係る金属積層形ガスケットの好ましい実施形態においては、上記２次シール部において、該２次シール部を構成する第３または第４の金属板にビードが設けられる。
また、本発明に係る金属積層形ガスケットの他の好ましい実施形態においては、上記第１の金属板と第４の金属板との間で、上記第３の金属板の延長部を挟着するとともに、該第３の金属板に重ならない範囲において第５の金属板を挟着し、あるいは、上記第４の金属板を、上記第３の金属板の延長部と重なる部分においては、上記第１の金属板と第３の金属板との間に挟着し、該第３の金属板に重ならない範囲においては、上記第１の金属板と第５の金属板との間に挟着したものとして構成される。

上記構成を有する金属積層形ガスケットは、上記燃焼室穴の穴縁において、当該ガスケットの一方の外板を構成する第１の金属板を折り返して、その折り返し部の内側に挟着される第２の金属板と、該折り返し部より外側に突出する延長部を有する第３の金属板とを挟着するとともに、それらの第２及び第３の金属板の少なくとも一方における上記第１の金属板の折り返し部の内側に挟着される範囲内にビードを設けているので、シリンダ内爆発時におけるシリンダヘッドのリフトに対する追従性が、燃焼室穴周囲の１次シール部において良好に確保される。
しかも、前記特許文献１のガスケットに第２の金属板を付加し、第１〜第５の金属板の相対的な厚さを調整するだけで、燃焼室穴周囲のシール部を１次シール部から３次シール部にかけて段階的に合計厚さが小さくなるシール部群で構成することにより、それらの段差によってシリンダヘッド及び／又はシリンダブロックに圧接痕ができることがなく、該部におけるシール性が良好に確保される。

以上に詳述した本発明の金属積層形ガスケットによれば、シリンダ内爆発時におけるシリンダヘッドのリフトに対する追従性を、燃焼室穴周囲の１次シール部において確保することができるとともに、該燃焼室穴周囲におけるシール部の段差を１次シール部から３次シール部にかけて段階的に設定することにより、それらの段差によってシリンダヘッド及び／又はシリンダブロックに圧接痕ができることがなく、該部におけるシール性を良好に確保することができる。

図１は、本発明に係る金属積層形ガスケットの第１実施例における燃焼室穴２の周囲の断面形状を示している。
この金属積層形ガスケット１は、全体的には、第１〜第５の金属板１１，１２，１３，１４，１５を積層することにより形成され、シリンダブロックの燃焼室に対応する燃焼室穴２及び周囲をシールされるべき流体孔に対応する通孔（図示せず）を備え、該燃焼室穴２の穴縁において、当該ガスケットの一方の外板を構成する第１の金属板１１を折り返して、その折り返し部１１ａの内側に、ボアリングとして構成したリング状の第２の金属板１２と、該折り返し部１１ａより外側に突出する延長部１３ａを有する第３の金属板１３の挟着部１３ｂを挟着しており、さらに、第４の金属板１４を、第３の金属板１３の延長部１３ａと重なる金属板部分１４ａにおいて、上記第１の金属板１１と第３の金属板１３の延長部１３ａとの間に挟着するとともに、該第４の金属板１４における上記第３の金属板１３と重ならない金属板部分１４ｂにおいて、上記第１の金属板１１と他方の外板を構成する第５の金属板１５との間に挟着している。

上記第１の金属板１１は、上記折り返し部１１ａと該折り返し部１１ａと対向する金属板部分１１ｂとにより、該第１の金属板１１の折り返し箇所を構成しており、該折り返し箇所における上記折り返し部１１ａ及び金属板部分１１ｂにより、該金属板部分１１ｂ側に配置した上記第２の金属板１２の全部と、該折り返し部１１ａ側に配置した第３の金属板１３の挟着部１３ｂとを積層状態でサンドイッチ状に挟着している。

また、上記第２の金属板１２には、該金属板１２における上記第１の金属板１１の折り返し部１１ａの内側に挟着される範囲内で、且つ該第１の金属板１１の金属板部分１１ｂに圧接する側に突出させて、上記燃焼室穴２と同心で該燃焼室穴２を囲繞する環状のフルビードからなるビード１２ａが形成されている。

そして、上記金属積層形ガスケット１を構成する各金属板１１〜１５の厚さ関係は、上記第４の金属板の厚さｔ₄を上記第１の金属板の厚さｔ₁と第２の金属板の厚さｔ₂の合計厚さより小さくする（ｔ₄＜ｔ₁＋ｔ₂）とともに、上記第５の金属板の厚さｔ₅を第３の金属板の厚さｔ₃より小さくしている（ｔ₅＜ｔ₃）。
上記各金属板１１〜１５の厚さは、例えば、
ｔ₁＝０．２０ｔ
ｔ₂＝０．２０ｔ
ｔ₃＝０．２５ｔ
ｔ₄＝０．３５ｔ
ｔ₅＝０．１５ｔ
として設定することができる。

このように構成することにより、上記金属積層形ガスケット１には、上記第２及び第３の金属板１２，１３を挟着した上記第１の金属板１１の折り返し箇所により構成される１次シール部Ｔ₁と、上記第１及び第４の金属板１１，１４と上記第３の金属板１３の延長部１３ａとを積層した箇所により構成される２次シール部Ｔ₂と、上記第１，第４及び第５の金属板１１，１４，１５を積層した箇所により構成される３次シール部Ｔ₃とが形成される。そして、該３次シール部Ｔ₃における上記第１，第４及び第５の金属板１１，１４，１５の合計厚さ（ｔ₁＋ｔ₄＋ｔ₅）を、上記２次シール部Ｔ₂における上記第１，第３及び第４の金属板１１，１３，１４の合計厚さ（ｔ₁＋ｔ₃＋ｔ₄）より小さくするとともに、該２次シール部Ｔ₂の合計厚さを、上記１次シール部Ｔ₁における上記第１の金属板の２倍の厚さと上記第２及び第３の金属板の合計厚さ（２ｔ₁＋ｔ₂＋ｔ₃）より小さくすることにより、上記１次シール部Ｔ₁から３次シール部Ｔ₃にかけて段階的に合計厚さが小さくなるシール部群を構成している。
例えば、各金属板１１〜１５の厚さｔ₁〜ｔ₅を、上記において例示した厚さとして設定した場合には、各シール部間の差Ｔ₁−Ｔ₂及びＴ₂−Ｔ₃の合計厚さの差は、
Ｔ₁−Ｔ₂＝０．０５ｔ
Ｔ₂−Ｔ₃＝０．１０ｔ
として設定される。

上記構成を有する金属積層形ガスケット１は、上記燃焼室穴２の穴縁において、当該ガスケット１の一方の外板を構成する第１の金属板１１を折り返して、その折り返し部１１ａの内側に挟着される第２の金属板１２と、該折り返し部１１ａより外側に突出する延長部１３ａを有する第３の金属板１３とを挟着するとともに、上記第２の金属板１２における上記第１の金属板１１の折り返し部１１ａの内側に挟着される範囲内にビード１２ａを設けているので、シリンダ内爆発時におけるシリンダヘッドのリフトに対する追従性を、燃焼室穴周囲の１次シール部Ｔ₁において良好に確保することができる。
しかも、燃焼室穴周囲のシール部を、１次シール部Ｔ₁から３次シール部Ｔ₃にかけて段階的に合計厚さが小さくなるシール部群で構成することにより、それらの段差によってシリンダヘッド及び／又はシリンダブロックに圧接痕ができることがなく、該部におけるシール性を良好に確保することができる。

図２は、本発明に係る金属積層形ガスケットの第２実施例における燃焼室穴２の周囲の断面形状を示している。
この金属積層形ガスケット１は、該ガスケット１を構成する第１〜第５の金属板１１〜１５の基本的な構成は前記第１実施例と略同様としているが、それらの金属板１１〜１５の配置の一部を異としたものである。
すなわち、この金属積層形ガスケット１は、第４の金属板１４を、上記第１の金属板１１の折り返し側の面に他方の外板を構成するものとして積層しており、上記第１の金属板１１と第４の金属板１４の金属板部分１４ａとの間で、上記第３の金属板１３の延長部１３ａを挟着するとともに、上記第４の金属板１４における第３の金属板１３に重ならない範囲の金属板部分１４ｂにおいて、上記第１の金属板１１との間で第５の金属板１５を挟着している。

また、上記第３の金属板１３の延長部１３ａには、上記燃焼室穴２と同心で該燃焼室穴２を囲繞するハーフビードからなるビード１３ｃが、上記第１の金属板１１における金属板部分１１ｂ側に傾斜させて形成されている。このように、２次シール部Ｔ₂に位置する第３の金属板１３の延長部１３ａにハーフビードからなるビード１３ｃを設けることにより、フルビードからなるビード１２ａを設けた１次シール部Ｔ₁とともに、シリンダヘッドのリフトに対する追従性を確保することができ、延いては、燃焼室穴周囲のシール部におけるシール性をより確実に確保することができる。
なお、この第２実施例のその他の構成及び作用は、実質的に前記第１実施例と同様であるから、同一部分または相当部分に同一符号を付して、それらの説明を省略する。

ここで、上述した第２実施例においては、当該ガスケット１を構成する第３の金属板１３の延長部１３ａに、燃焼室穴２と同心で該燃焼室穴２を囲繞するハーフビードからなるビード１３ｃを、上記第１の金属板１１における金属板部分１１ｂ側に傾斜させて形成した場合について記載したが、そのようにビードを設定する場合に限定されるものではなく、当該ガスケット１を構成する各金属板１１〜１５の厚さｔ₁〜ｔ₅及び配置、並びに１次〜３次シール部Ｔ₁〜Ｔ₃間の各段差との関係において、各シール部Ｔ₁〜Ｔ₃に最適なビード設定を行うことで、該シール部Ｔ₁〜Ｔ₃におけるシリンダヘッドのリフトに対する追従性を改善することができる。

すなわち、図３に示す第３実施例は、上記第２実施例において第３の金属板１３の延長部１３ａに形成したハーフビードからなるビード１３ｃに代わるものとして、第４の金属板１４における上記第３の金属板１３の延長部１３ａと重なる金属板部分１４ａに、燃焼室穴２と同心で該燃焼室穴２を囲繞するハーフビードからなるビード１４ｃを、上記第３の金属板１３から離間する方向に傾斜させて形成したものである。

なお、上記第２及び第３実施例においては、それぞれ２次シール部Ｔ₂を構成する第３の金属板１３の延長部１３ａ及び第４の金属板１４の金属板部分１４ａにビード１３ｃ，１４ｃを形成した場合について記載したが、図４に示す第４実施例の金属積層形ガスケット１のように、３次シール部Ｔ₃を構成する第５の金属板１５に、ハーフビードからなるビード１５ａを形成することもできる。

上述した第１〜第４実施例においては、上記第１の金属板１１の折り返し箇所に挟着される第２の金属板１２にフルビードからなるビード１２ａを形成しているが、図５に示す第５実施例のように、上記第１の金属板１１の折り返し箇所に挟着される範囲内において、上記第３の金属板１３の挟着部１３ｂにフルビードからなるビード１３ｄを、上記第１の金属板１１の金属板部分１１ｂに圧接する側に突出させて形成することができる。この場合、上記第２の金属板１２と第３の金属板１３の配置は相互に置換することになる。
また、２次シール部Ｔ₂を構成する第４の金属板１４の金属板部分１４ａには、ハーフビードからなるビード１４ｃを形成することができ、あるいは、図６に示す第６実施例のように、２次シール部Ｔ₂を構成する第３の金属板１３の延長部１３ａにハーフビードからなるビード１３ｃを形成することができる。

さらに、上述した第１〜第６実施例においては、上記第１の金属板１１の折り返し箇所に挟着される第２の金属板１２及び第３の金属板の挟着部１３ｂのいずれか一方にフルビードからなるビード１２ａまたは１３ｄを形成しているが、図７に示す第７実施例のように、上記第２の金属板１２に、該金属板１１の金属板部分１１ｂに圧接する側に突出させたフルビードからなるビード１２ａを形成するとともに、上記第３の金属板１３の挟着部１３ｂにおける上記第２の金属板１２のビード１２ａに対応する位置に、該金属板１２のビード１２ａに背向して上記第１の金属板１１の折り返し部１１ａに圧接する側に突出させたフルビードからなるビード１３ｄを形成することができる。この場合、２次シール部Ｔ₂を構成する第３の金属板１３の延長部１３ａに、ハーフビードからなるビード１３ｃを形成することができる。
なお、この場合においても、図８に示す第８実施例のように、上記第１の金属板１１の折り返し箇所に挟着される第２の金属板１２と第３の金属板１３の配置を相互に置換することができる。このとき、２次シール部Ｔ₂を構成する第４の金属板１４の金属板部分１４ａにハーフビードからなるビード１４ｃを形成することができる。

ここで、上述した第３〜第８実施例のその他の構成及び作用は、実質的に前記第１実施例ないし第２実施例と同様であるから、同一部分または相当部分に同一符号を付して、それらの説明を省略する。

本発明の第１実施例に係る金属積層形ガスケットの要部断面図である。本発明の第２実施例に係る金属積層形ガスケットの要部断面図である。本発明の第３実施例に係る金属積層形ガスケットの要部断面図である。本発明の第４実施例に係る金属積層形ガスケットの要部断面図である。本発明の第５実施例に係る金属積層形ガスケットの要部断面図である。本発明の第６実施例に係る金属積層形ガスケットの要部断面図である。本発明の第７実施例に係る金属積層形ガスケットの要部断面図である。本発明の第８実施例に係る金属積層形ガスケットの要部断面図である。

符号の説明

１金属積層形ガスケット
２燃焼室穴
１１〜１５第１〜第５の金属板
１１ａ折り返し部
１１ｂ金属板部分
１２ａ，１３ｃ，１３ｄ，１４ｃ，１５ａビード
１３ａ延長部
１３ｂ挟着部
１４ａ，１４ｂ金属板部分
Ｔ₁ １次シール部
Ｔ₂ ２次シール部
Ｔ₃ ３次シール部
ｔ₁〜ｔ₅ 第１〜第５の金属板の厚さ

Claims

複数の金属板を積層することにより形成し、シリンダブロックの燃焼室に対応する燃焼室穴及び周囲をシールされるべき流体孔に対応する通孔を備えた金属積層形ガスケットであって、
上記燃焼室穴の穴縁において、当該ガスケットの一方の外板を構成する第１の金属板を折り返して、その折り返し部の内側に位置する第２の金属板と、該折り返し部より外側に突出する延長部を有する第３の金属板とを挟着し、
上記第１の金属板の折り返し側に、上記第３の金属板の延長部と一部が重なる第４の金属板を積層するとともに、上記第３の金属板に重ならない範囲において第５の金属板を積層し、
上記第２及び第３の金属板の少なくとも一方における上記第１の金属板の折り返し部の内側に挟着される範囲内にビードを設け、
上記金属積層形ガスケットを構成する各金属板の厚さ関係は、上記第４の金属板の厚さｔ_４を上記第１の金属板の厚さｔ_１と第２の金属板の厚さｔ_２の合計厚さより小さくするとともに、上記第５の金属板の厚さｔ_５を第３の金属板の厚さｔ_３より小さくし、
上記第２及び第３の金属板を挟着した上記第１の金属板の折り返し箇所により構成される１次シール部と、上記第１及び第４の金属板と上記第３の金属板の延長部とを積層した箇所により構成される２次シール部と、上記第１，第４及び第５の金属板を積層した箇所により構成される３次シール部とにおいて、該３次シール部における上記第１，第４及び第５の金属板の合計厚さを、上記２次シール部における上記第１，第３及び第４の金属板の合計厚さより小さくするとともに、該２次シール部の合計厚さを、上記１次シール部における上記第１の金属板の２倍の厚さと上記第２及び第３の金属板の合計厚さより小さくすることにより、上記１次シール部から３次シール部にかけて段階的に合計厚さが小さくなるシール部群を構成し、
上記第１〜第３シール部間の各段差を、シリンダヘッドとシリンダブロック間に圧接痕ができない高さとした、
ことを特徴とする金属積層形ガスケット。
上記２次シール部において、該２次シール部を構成する第３または第４の金属板にビードを設けた、
ことを特徴とする請求項１に記載の金属積層形ガスケット。
上記第４の金属板を、上記第３の金属板の延長部と重なる部分においては、上記第１の金属板と第３の金属板との間に挟着し、該第３の金属板に重ならない範囲においては、上記第１の金属板と第５の金属板との間に挟着した、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の金属積層形ガスケット。
上記第１の金属板と第４の金属板との間で、上記第３の金属板の延長部を挟着するとともに、該第３の金属板に重ならない範囲において第５の金属板を挟着した、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の金属積層形ガスケット。