JP4421225B2 - 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、エンジンを構成するシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介挿される金属製のシリンダヘッドガスケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車用エンジンその他のエンジンの構成部品である、シリンダブロックとこの上に取り付けられるシリンダヘッドとの接合面間には、この接合面からの燃焼ガス、冷却水、潤滑油等の漏洩を防止するために、種々のシリンダヘッドガスケットが介装される。
【０００３】
金属製のガスケットとしては、従来、剛性及び弾力性のある薄肉金属板に凹凸状のビードを形成し、且つ基板の両面に耐熱性あるシール材の皮膜を２０〜３０ミクロンの膜厚で塗布したガスケットが知られている。そして、例えば特許文献１に記載されている金属ガスケットは、ステンレス鋼板などの剛性ある薄板金属から基板を形成し、その基板に対し燃焼室孔、ボルト孔、オイル孔等の各種の孔を開口すると共に、シールが必要な孔の周囲などをフルビードからなる金属ビードで囲繞してシールしている。また、エンジンの運転で発生する振動振幅による繰り返し応力が金属ガスケットに入力されるが、当該繰り返し応力によるビードの疲労破壊を防止するために、ビードの板厚方向の変形量を抑える増厚部（ストッパ）が設けられている。
【０００４】
ところで、近年、内燃機関の急速な技術革新により、エンジンの小型軽量化、高出力、省燃費化などの開発が進んでおり、例えば、バルブ数を一気筒当たり従来の２個に対して４〜５個に増加し、さらに、このバルブを作動させるカム軸を従来の１本に対して２本と増加し、このカム軸を高速度で回転させることにより、吸入効率及び排気効率を向上させることが可能となっている。カム軸を回転駆動する方式としては、従来は一般に、駆動時の騒音が小さく且つ給油作業が不要であるベルト駆動方式が採用されていたが、ベルト駆動方式に用いるタイミングベルトは、高負荷に対する耐久性に乏しく、また、チェーンの改良によって駆動軸の騒音が低減していることから、近年、チェーン駆動方式によるエンジンが採用される傾向にある。
【０００５】
チェーン駆動方式は、良好な駆動を持続するため、チェーンに適宜給油を行う必要がある。このようなことから、チェーン駆動方式のエンジンでは、オイルの飛散を防ぎ駆動時の騒音を極力低減するために、シリンダブロック５０及びシリンダヘツド４０と、チェンケースカバー６０とを別体に製作する場合がある（図１参照）。
【０００６】
このとき、通常、シリンダブロック５０は、鋳鉄を素材として鋳造により成形したものや、シリンダボア周囲のみ鋳鉄スリーブでシリンダブロック本体をアルミニウムで鋳ぐるむ方式のものがある。そして、シリンダブロック５０の上にガスケット１を挟んでシリンダヘッド４０が積層され、さらに、シリンダヘッドから上方に突出しているカムシャフトを駆動するチェーンをカバーする、断面コの字型のチェンケースカバー６０が、組み付けられたシリンダブロック５０及びシリンダヘッド４０の側面に当接して取り付けられる。なお、それぞれの部品は締め付けボルトで締結されることで相互に接合している。
【０００７】
【特許文献１】
実開昭６３−１８０７６９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、チエーンケースカバー６０はアルミニウム製である。また、鋳鉄製のシリンダブロック５０よりも熱膨張係数が大きいアルミニウム製でシリンダヘッド４０が構成される場合には、この熱膨張変形量の違いを考慮して、金属ガスケット１を、熱膨張の小さいシリンダブロックの寸法と同等か同等以下の外径寸法に設定している。すなわち、金属ガスケットの外周端面位置は、シリンダブロック及びシリンダヘッドの側面位置よりも若干内側に位置する配置構成が多い。したがって、シリンダヘッドガスケットを挟持したシリンダブロックとシリンダヘッド、及びチェーンケースカバーの３面接合部７０に、ガスケットの寸法マイナス部による隙間が生じると共に、当該３部品の３面接合部７０には、運転時に起こる各部品の熱膨張差で隙間が発生、また、その隙間はエンジンの運転、停止の度に変化する。
【０００９】
これに対し従来にあっては、この３面接合部７０の隙間に対し、組立て時に液状のシール材を塗布しているが、このシール材は体積変化への追随性が悪い。つまり、その隙間はエンジンの運転・停止の熱変化で常に変化し、特に当該隙間は高温時に最大空間体積となるのに対し、エンジン冷間時に塗布された上記シール材は体積変化に追随性が乏しいことから、上記３面接合部７０からオイル漏れが発生する場合がある。
本発明は、上記のような問題点を考慮してなされたもので、上記シリンダブロックとシリンダヘッド、及びチェーンケースカバーの３面接合部からの液漏れを簡易な構成で防止可能な金属ガスケットを提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、シリンダブロックとシリンダヘッドが金属ガスケットを介して接合されると共に、該シリンダブロック及びシリンダヘッドの側面にチェーンケースカバーが組付けられて当該シリンダブロック及びシリンダヘッドの側面とチェーンケースカバー内面とでチェーンチャンバが形成される構成のエンジンに使用される上記金属ガスケットであって、
薄肉金属板を基板とし、その基板の上記チェーンケースカバー側の縁部には、上記チェーンチャンバに沿ってビードが延在し、そのビードの延在方向端部が、上記シリンダブロック及びシリンダヘッドの側面と接合するチェーンケースカバー接合面に向けて延びている金属ガスケットにおいて、
上記ビードの延在方向端部に対し、上記シリンダブロックとシリンダヘッドとの対向する接合面で圧縮されることで、少なくとも上記シリンダブロック及びシリンダヘッドの側面よりも外方に張り出して上記チェーンケースカバー接合面に当接し３面接合部の隙間に圧縮される弾性シール材からなる張出用弾性体を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
更に請求項１に記載した発明は、上記ビードは、基板を板厚方向に屈曲して凸状に成形してなる金属ビードと、その金属ビードの凸部側表面に固着すると共に凸部裏側の凹部に充填されて金属ビードの変形と共に板厚方向に圧縮変形する弾性シール材からなるゴムビードと、から構成され、さらに、上記張出用弾性体とゴムビードとが一体に成形されている。
【００１２】
更にまた請求項１に記載した発明は、上記金属ビードは、上記張出用弾性体の配置位置まで延びて当該張出用弾性体内に埋設されると共に、当該金属ビードの上記埋設部分に、上記チェーンケースカバー接合面側に開口する切欠きを有する。
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記金属ビードは、上記張出用弾性体に埋設される位置でのビード幅がその他の部分に比べて広く設定されていることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
本金属ガスケット１が採用されるエンジンは、図１に示すように、シリンダブロック５０の上に当該金属ガスケット１を介してシリンダヘッド４０が積層配設されると共に、そのシリンダブロック５０及びシリンダヘッド４０の側面５０ａ、４０ａに対して、横断面コ字状のチェーンケースカバー６０が組み付けられて、当該シリンダブロック５０及びシリンダヘッド４０の側面５０ａ、４０ａとチェーンケースカバー６０の内面とでチェーンチャンバ６１が形成される構成のものを対象とする。なお、各部品同士は締付けボルトで固定される。
【００１４】
上記シリンダヘッドガスケットを構成する金属ガスケット１は、１枚の薄肉金属板を基板２として、その基板２に、燃焼室孔２０、水孔、オイル孔、ボルト孔２１等の開口が形成されると共に、各開口のうちシールを必要とする開口の周囲に沿ってビードが形成されて当該開口の外周部をシールしている。
また、上記基板２の外周部のうち上記チェーンケースカバー６０側の縁部２ａには、図２に示すように、チェーンを配置するチェーンチャンバ６１の外周をシールするため、当該チェーンチャンバ６１に沿ってビード５が延在しており、そのビード５の延在方向両端部３は、図２及び図３に示すように、シリンダブロック５０及びシリンダヘッド４０の側面に当接するチェーンケースカバー６０の接合面６０ａに向けて延びている。図３における破線１０ａは、金属ビード１０のビード幅方向の境界部位置を示すものである。また、符号ＢＤはビードラインを示す。
【００１５】
本実施形態では、上記ビード５は、図４及び図５に示すように、基板２を板厚方向に屈曲して凸状に成形してなる金属ビード１０と、その金属ビード１０の凸部側表面に固着すると共に凸部裏側の凹部に充填されて金属ビード１０の変形と共に板厚方向に圧縮変形する弾性シール材１１ｂ、１１ａからなるゴムビード１１と、から構成される。本実施形態では、凹部に充填される弾性シール材１１ａの表面は、基板２下面と面一に設定され、凸部側に固着した弾性シール材１１ｂは、上記金属ビード１０の突出高さと同等の高さであり、且つ金属ビード１０のビード幅よりも若干幅広に設定されている。
【００１６】
そして、上記金属ビード１０及びゴムビード１１からなるビード５は、上記チェーンケースカバー接合面６０ａに対向する基板２の２ｂ端面位置まで形成されている。そのビード５の延在方向端部３では、ゴムビード１１の高さをその他の部分よりも高くなるように設定することで、張出用弾性体１２を構成している。
【００１７】
ここで、張出用弾性体１２を構成するゴムビード部分は他の部分よりもビード高さを高く、つまり肉厚に設定しているが、他の部分に比べ、圧縮時に外方に逃げることが可能であるため圧縮破壊は防止される。また、張出用弾性体１２に埋設される金属ビード１０部分の高さを相対的に低くして、上側の弾性シール材１１ｂの量を稼ぐようにしても良い。また、上記弾性シール材１１ａ、１１ｂは、耐熱及び弾力性を有るシール材が構成される。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から構成すれば良い。
【００１８】
また、上記基板２には、上記ビード５の延在方向端部３の近傍に増厚部９が設けられて、ビード５の圧縮変形量を規制するようにしている。本実施形態の増厚部９は、図４のように、基板２の端部を上側の折り曲げ加工して形成したものを例示しているが、グロメットを取り付ける等の公知の手段で実現すればよい。
なお、燃焼室孔２０などのシールが必要な開口の外周についてもビードによってシールされている。
【００１９】
次に、上記構成の金属ガスケット１の作用・効果などについて説明する。
シリンダブロック５０とシリンダヘッド４０の対向する接合面６０ａ間に上記金属ガスケット１を介挿して、シリンダブロック５０及びシリンダヘッド４０を締付けボルトで締め付けることで、上記ビード５が圧縮変形することで所要のシール圧を発生して、チェーンチャンバ６１に沿ってシールが実現されて、チェーンチャンバ６１内からシリンダブロック５０及びシリンダヘッド４０側に油などが浸入することが防止される。また、反対側への液体などの浸入も防止される。
【００２０】
ここで、本実施形態のビード５は、圧縮変形した金属ビード１０とゴムビード１１による合成バネによって所要のシール圧を発生する構造であるので、金属ビード１０を構成する基板２の硬度をその分、下げることが可能となっている。また、上下両接合面（シール面）と接触するビード５の部分は、圧縮変形した軟質の弾性シール材１１ａ、１１ｂの平坦面部分となり、その軟質な弾性シール材１１ａ、１１ｂが、当接した接合面部分にあるエンジンの加工ツールマークを埋める。このために、例えば、エンジン稼働による脈動加圧であっても弾性シール材１１ａ、１１ｂが追従して完全にシールすることができる。
【００２１】
また、ビード５の延在方向端部３にあっては、その他の部分よりも弾性シール材１１ａ、１１ｂの肉厚を厚くすることで、ボルト締付けによって当該弾性シール材１１ａ、１１ｂからなる張出用弾性体１２が、図６（ａ）→（ｂ）のように、圧縮変形して少なくともチェーンケースカバー接合面６０ａに向けて張り出して当該接合面６０ａに当接する。これによって、シリンダブロック５０、シリンダヘッド４０、及びチェーンケースカバー６０の３部品による３面接合部７０の隙間が、上記張出用弾性体１２の変形による張出部によって充填されてシールされた状態となって、当該３面接合部７０からの油の漏れ出しを防止できる。
【００２２】
さらに、エンジン運転による熱によってシリンダブロック５０及びシリンダヘッド４０が熱膨張する際に両者の熱膨張率の違いによる変形量が異なることから、上記３面接合部７０の隙間が増大・収縮するように変化するが、上記張出用弾性体１２はその変化に追従して上記隙間を常に充填した状態となってシールする。すなわち、上記張出用弾性体１２の張出部分は、シリンダブロック５０及びシリンダヘッド４０の熱膨張量の差によって上記３面接合部７０の隙間が上下方向に一時的に形成されても、その上下方向の隙間の形成に追従して上下に変形して圧縮状態で充填され、その隙間が小さくなる方向に変化することに追従して上記張出用弾性体１２の張出部は復元する。
【００２３】
ここで、上記実施形態では、ビード５を金属ビード１０とゴムビード１１との合成ビード５の場合を例示しているが、これに限定されない。ビード５を金属ビード１０だけから構成して、ビード５の延在方向端部３にだけ張出用弾性体１２としての弾性シール材１１ａ、１１ｂを設けるようにしても良い。但し、この場合には、確実なシールを確保するために締付け荷重を大きくしたり、基板２の剛性を上記実施形態の基板２に比べて高く設定する必要がある。さらに、張出用弾性体１２としての弾性シール材１１ａ、１１ｂが、圧縮変形する際にチェーンケースカバー接合面６０ａ側とは反対側（基板２内側方向）にも逃げるように変形するため、チェーンケースカバー接合面６０ａ側に張り出す変形量が少なくなってしまい、その分、上記実施形態に比べて不利な構造となる。
【００２４】
また、上記実施形態では、ゴムビード１１の上側（凸部側）部分を増厚して張出用弾性体１２を構成する場合を例示しているが、ゴムビード１１の下側（凹部内側）を増厚して、若しくは上下両側の弾性シール材をそれぞれ増厚して張出用弾性体１２としても良い。
また、上記実施形態では増厚部９を設ける場合を例示しているが、締付け荷重を小さく設定可能な場合には、増厚部９を省略しても良い。
【００２５】
次に、第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。上記第１実施形態と同様な部材などについては同一の符号を付して説明する。
本第２実施形態の基本構成は上記第１実施形態と同様であり、ビード５の延在方向端部３の構成、つまり張出用弾性体１２の構造が異なるだけである。
すなわち、本実施形態では、図７〜図９に示すように、ビード５の延在方向端部３に位置し、上記張出用弾性体１２内に埋設される金属ビード１０部分について、チェーンケースカバー６０側に開口した切欠き１５を設け、これによって、基板２を挟んだ上下の弾性シール材１１ａ、１１ｂ（張出用弾性体１２）を一体にしたものである。
【００２６】
このようにすることで、張出用弾性体１２の肉厚が稼ぐことができて、当該張出用弾性体１２の変形を容易且つ変形量を増加させることが出来る。この結果、より上記３面接合部７０の隙間の変化に追従可能となる。
その他の構成や作用・効果は上記第１実施形態と同様である。
ここで、上記切欠き１５の形状は、どのような輪郭形状となっていても構わない。要は、チェーンケースカバー６０側に開口した切欠き１５となっていればよい。また、切欠き１５は１個に限定されず、２個以上に分けて形成しても良い。
【００２７】
また、上記実施形態では、切欠き１５を形成した部分の金属ビード１０のビード５幅をその他の部分と同じ幅と説明しているが、これに限定されない。図１０及び図１１に示すように、その他の部分の比べて切欠き１５の位置での金属ビード１０の幅を広くしても良い。広くした場合には、上記切欠き１５を、その分だけ大きく形成できることから、より張出用弾性体１２の変形量及び変形追従性を稼ぐことが可能となる。また、切欠き１５を大きくしない場合には、張出用弾性体１２と金属ビード１０との接合部分が広くなり、その分、張出用弾性体１２が金属ビード１０つまり基板２に接合して離脱しがたくなる。さらに、締付けボルトの締付けの際に、金属ビード１０も変形することによっても張出用弾性体１２が弾性変形するが、上記接合部を増やすことで、より張出用弾性体１２の形状変化が容易となる。特に、脈動などでシリンダブロック５０とシリンダヘッド４０の間隔が変化する際の追従性が向上する。
【００２８】
ここで、上記全実施形態において、金属ビード１０としてフルビード５を例に挙げて説明しているが、図１２〜１４，または図１５〜図１７に示すようにハーフ状のステップビード５であっても良い。
また、上記実施形態では、張出用弾性体１２の位置まで金属ビード１０を延在した例で説明しているが、張出用弾性体１２の位置に金属ビード１０が必ずしも必要がない。すなわち、図１８〜図２０に示すように、張出用弾性体１２内に金属ビード１０を埋設させなくても良い。但し、金属ビード１０を張出用弾性体１２の位置まで設けた方が、基板２に対する張出用弾性体１２の支持が強固に設定できて剥離がより確実に防止できる。図１８〜図２０に示す例では、張出用弾性体１２の両側を基板２に固着させるようにしている。また、ビード５が金属ビードだけから構成される場合には、金属ビードの端部に張出用弾性体１２の一部を固着させておくことが好ましい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明を採用すれば、簡易な構造によって、シリンダブロック、シリンダヘッド、及びチェーンケースカバーの３面接合部に形成される隙間をシールできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく第１実施形態に係るエンジンの部品配置を示す概略図である。
【図２】本発明に基づく第１実施形態に係る基板を示す部分平面図である。
【図３】本発明に基づく第１実施形態に係るビードの端部構造を示す平面図である。
【図４】図３をチェーンケースカバーから見た図である。
【図５】図３を矢印Ａ側から見た図である。
【図６】本発明に基づく実施形態に係る張出用弾性体の変形を示す図であり、（ａ）は無負荷の状態を、（ｂ）はボルト締付け後の状態を示す。
【図７】本発明に基づく第２実施形態に係るビードの端部構造を示す平面図である。
【図８】図７をチェーンケースカバーから見た図である。
【図９】図７を矢印Ａ側から見た図である。
【図１０】本発明に基づく第２実施形態に係るビードの端部構造の変形例を示す平面図である。
【図１１】図１１をチェーンケースカバーから見た図である。
【図１２】本発明に基づく第２実施形態に係るビードの端部構造の変形例を示す平面図である。
【図１３】図１１をチェーンケースカバーから見た図である。
【図１４】図１１を矢印Ａから見た図である。
【図１５】本発明に基づく第２実施形態に係るビードの端部構造の変形例を示す平面図である。
【図１６】図１５をチェーンケースカバーから見た図である。
【図１７】図１５を矢印Ａから見た図である。
【図１８】本発明に基づく第２実施形態に係るビードの端部構造の変形例を示す平面図である。
【図１９】図１８をチェーンケースカバーから見た図である。
【図２０】図１８のＸ−Ｘ断面図である。
【符号の説明】
１ 金属ガスケット
２ 基板
３ ビード延在方向端部
５ ビード
９ 増厚部
１０ 金属ビード
１１（１１ａ、１１ｂ） ゴムビード
１２ 張出増厚部
１５ 切欠き
４０ シリンダヘッド
５０ シリンダブロック
６０ チェーンケースカバー
６０ａ チェーンケースカバー接合面
６１ チェーンチャンバ
７０ ３面接合部

Claims (2)

1. シリンダブロックとシリンダヘッドが金属ガスケットを介して接合されると共に、該シリンダブロック及びシリンダヘッドの側面にチェーンケースカバーが組付けられて当該シリンダブロック及びシリンダヘッドの側面とチェーンケースカバー内面とでチェーンチャンバが形成される構成のエンジンに使用される上記金属ガスケットであって、
   薄肉金属板を基板とし、その基板の上記チェーンケースカバー側の縁部には、上記チェーンチャンバに沿ってビードが延在し、そのビードの延在方向端部が、上記シリンダブロック及びシリンダヘッドの側面と接合するチェーンケースカバー接合面に向けて延びている金属ガスケットにおいて、
   上記ビードの延在方向端部に対し、上記シリンダブロックとシリンダヘッドとの対向する接合面で圧縮されることで、少なくとも上記シリンダブロック及びシリンダヘッドの側面よりも外方に張り出して上記チェーンケースカバー接合面に当接可能な弾性シール材からなる張出用弾性体を設け、
   上記ビードは、基板を板厚方向に屈曲して凸状に成形してなる金属ビードと、その金属ビードの凸部側表面に固着すると共に凸部裏側の凹部に充填されて金属ビードの変形と共に板厚方向に圧縮変形する弾性シール材からなるゴムビードと、から構成され、さらに、上記張出用弾性体とゴムビードとが一体に成形され、
   上記金属ビードは、上記張出用弾性体の配置位置まで延びて当該張出用弾性体内に埋設されると共に、当該金属ビードの上記埋設部分に、上記チェーンケースカバー接合面側に開口する切欠きを有することを特徴とする金属ガスケット。
2. 上記金属ビードは、上記張出用弾性体に埋設される位置でのビード幅がその他の部分に比べて広く設定されていることを特徴とする請求項１に記載した金属ガスケット。

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