JP4476940B2 - シリンダヘッドガスケット - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのシリンダヘッドやシリンダブロック等の二つのエンジン部材の間に挟持してシールを行うシリンダヘッドガスケットに関するものである。

シリンダヘッドガスケットは、自動車のエンジン（内燃機関）のシリンダヘッドとシリンダブロック（シリンダボディ）の間に挟まれた状態で、ヘッドボルトにより締結され、燃焼ガス、オイル、冷却水等の流体をシールする役割を持っている。

最近は、エンジン軽量化の手段として、エンジン材料のアルミニウム合金化や肉薄化が進み、エンジンの低剛性化が急速に進行している。その結果、最近の多気筒エンジンのヘッドガスケットのシーリングの状況を観察してみると、局所的な燃焼ガスも漏れによる不具合が傾向的に多くなってきている。この主な要因として、エンジンの局所的な低剛性化や温度分布の不均一化の増大があげられる。

特に、エンジンの低剛性化に伴って、ガスケットの締付け時の締め付け力の大きさに制限が生じ、燃焼室穴（シリンダボア）周りのシール面圧が小さくなる傾向がある。このシール面圧の低下の対策として、面圧を補強するために、燃焼室周囲のシール部の面圧全体を増加させたり、ビードの材質をスプリング性の有るものに変えたりして対応している。また、シム等の補強板を用いる方法も一般的に用いられている。

この一つに、燃焼室穴の周囲に面圧を高めるためのシールビードを設けたメタルガスケットにおいて、隣接する燃焼室間を除く、燃焼室穴の周囲におけるシールビードの外側に、このシールビードの剛性を低下させるためのスリットを設けて、隣接する燃焼室間の締付性を高めるメタルガスケットが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このメタルガスケットでは、燃焼室穴間以外の燃焼室穴周囲のシールビードの剛性によって、燃焼室穴間の締め付けが不十分になるのを、スリットによりシールビードのビード剛性を部分的に調整して、締め付け性を向上させている。

一方、シリンダヘッドガスケットでは、燃焼室穴、水穴、液体穴、ボルト穴等の周囲のシールビード等のシールに寄与する部分と、それ以外の部分とがあり、ボルト締結による締め付け力は、主としてシールに寄与する部分に作用するが、それ以外の部分にも作用する。このそれ以外の部分では面圧が低いが、その面積が比較的広いため、締め付け荷重の一部が直接シールに寄与せず、締め付け荷重を十分にシールのために利用できていないという問題がある。

また、エンジンの低剛性化に伴って、シリンダヘッドが燃焼室穴のグロメットやビードのために、シリンダヘッドがその接合面が長手方向中央部が下に凹になるように歪み、接合面間の密封性が低下するという問題もある。

この問題への対応として、ガスケットの長手方向の両端部のみに耐熱性で非圧縮性かつ非変形性の突条を設けて、締結ボルトを締めた時に、エンジンの長手方向量端部においてシリンダヘッドとシリンダブロックとの間の間隔が狭小にならず、シリンダヘッドの接合面が長手方向中央部において下に凹となルように歪み、湾曲するのを制止するメタルガスケットが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

この突条は、スクリーン印刷でエポキシ樹脂などの液状コーティング材を塗布したり、金属板に一体に設けたエンボスビードの内部空間部にエポキシ樹脂などの硬質合成樹脂層を充填して形成する。そのため、僅かではあるが重量が増加し、また、エポキシ樹脂などの塗布工程が増加するという問題がある。
特開２００１−１３２８４３号公報 特開平０９−２９２０２７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、面圧減免用切欠き部を設けることにより、シール面圧に直接寄与しない部分の面圧を減免して、この減免した面圧分の締め付け荷重をシール面圧に利用して、燃焼室穴周囲のシール面圧を高めて優れたシール性能を発揮できるシリンダヘッド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シリンダヘッドガスケットは、単数又は複数の金属構成板からなる複数の燃焼室が形成された多気筒エンジン用のシリンダヘッドガスケットであって、前記金属構成板は、シリンダヘッドガスケットの角部と、隣接する燃焼室の間と、金属構成板の幅方向の端縁とこの端縁に近い燃焼室の周縁部との間とにそれぞれボルト穴を設けており、更に、前記金属構成板の少なくとも一枚は、前記隣接する燃焼室の間に設けたボルト穴と、燃焼室の周縁部に設けたボルト穴と、金属構成板の幅方向の端縁との間に、面圧減免用切欠き部を開孔し、更に、前記シリンダヘッドガスケットの角部に設けたボルト穴の周囲に、このボルト穴を部分的に囲む面圧減免用切欠き部を開孔し
て構成している。

この構成により、燃焼室穴用のシールビードが配置されていない金属構成板の平坦部分の一部、即ち、面圧の低い部分を切り抜いて、面圧減免用切欠き部を設けることで、シールに貢献していない無駄な締め付け荷重をビード部へ配分し、シール性の向上を図ることができる。

また、これらのボルト穴周辺に面圧減免用切欠き部を設けることで、特に、ボルト穴周囲のビードへの荷重を上げ、ヘッドたわみ、ボア変形低減を図ることができ、シリンダボアに対する優れたシール性能を発揮できるようになる。

更に、上記のシリンダヘッドガスケットで、３枚以上の金属構成板からなるシリンダヘッドガスケットにおいて、中板となる金属構成板に、前記面圧減免用切欠き部を設けて構成すると、切欠き部が表面に出ず、エンジン部材との接触面に影響を与えることなく、切欠き部を設けた部分の面圧を小さくできる。

本発明の金属ガスケットによれば、燃焼室穴用のシールビードが配置されていない金属基板の平坦部の一部に、面圧減免用切欠き部を設けることで、シールに貢献しない無駄な締め付け荷重をビード部へ配分し、シール性能の向上を図ることができる。

更に、ボルト穴周辺に面圧減免用切欠き部を設けることで、特に、ボルト穴周囲のビードへの荷重を上げ、ヘッドたわみ、ボア変形低減を図ることができる。

次に、図面を参照して本発明に係るシリンダヘッドガスケットの実施の形態について説明する。なお、図１〜図４は、模式的な説明図であり、構成をより理解し易いように、燃焼室穴の大きさ、ボルト穴の大きさ、シールビードの大きさ、面圧減免用切欠き部、金属基板の板厚等の寸法を実際のものとは異ならせて、誇張して示している。

本発明に係るシリンダヘッドガスケットは、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）のエンジン部材の間に挟持される金属ガスケットであって、燃焼室（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流体をシールする。

このシリンダヘッドガスケットは、軟鋼板、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）等で形成される金属構成板（金属基板）を単数又は複数有して構成される。また、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、燃焼室穴、冷却水やエンジンオイルの循環のための液体穴、締結ヘッドボルト用のヘッドボルト穴等が形成される。

図１及び図２に示す第１の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１は、３枚の金属構成板１０，２０，３０を積層して構成された多気筒エンジン用のシリンダヘッドガスケット１である。この金属構成板の第１金属構成板１０と第３金属構成板３０において、燃焼室穴２の周囲にシールビードとしてフルビード３が設けられる。また、ボルト穴４が燃焼室穴２を囲むように設けられており、この各ボルト穴４にシール用のハーフビード５が設けられている。

そして、本発明では、金属構成板１０，２０，３０のいずれか（図２では、金属構成板２０）において、シールビード３，５が無い平坦な部分で、かつ、燃焼室穴２のシールビード３の剛性に影響を与えない部分に面圧減免用切欠き部（面圧減免用スリット）６を設ける。図１及び図２の構成では、面圧減免用切欠き部６を、ボルト穴４とシリンダヘッドガスケット１の端部１ａ（又は、１ｂ）とで囲む部分であって、かつ、燃焼室穴２が配置されていない部分、即ち、図２のハッチング部分に設ける。

この構成により、燃焼室穴２用のシールビード３やボルト穴４のシールビード５等のシール手段が配置されていない金属基板２０の平坦部分の一部を切り抜いて、面圧減免用切欠き部６を設けることで、シールに貢献していない無駄な締め付け荷重をビード部へ配分し、シール性の向上を図ることができる。

また、この図２の構成では、中板となる金属構成板２０に、面圧減免用切欠き部６を設けて構成しているので、面圧減免用切欠き部６がガスケット１Ａの表面に出ず、エンジン部材との接触面に切欠きの角部が触れて傷を付けるような影響を与えることない。即ち、エンジン部材と接触する表面板１０、３０においては従来と変化を生ぜず、面圧減免用切欠き部６を設けた部分の面圧を小さくできる。

次に、図３及び図４に示す第２の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１Ａについて説明する。このシリンダヘッドガスケット１Ａは、２枚の金属構成板１０Ａ，２０Ａを積層して構成された多気筒エンジン用のシリンダヘッドガスケット１Ａである。この第１金属構成板１０Ａにおいて、燃焼室穴２の周囲にシールビードとしてフルビード３が設けられる。また、ボルト穴４が燃焼室穴２を囲むように設けられており、この各ボルト穴４にシール用のハーフビード５が設けられている。

この第２金属構成板２０Ａのシリンダヘッドガスケット１Ａの角部において、この角部に配置されたボルト穴４の角部側に、このボルト穴４を部分的に囲むように、面圧減免用切欠き部６Ａを設ける。このボルト穴４の周辺に面圧減免用切欠き部６Ａを設けることで、特に、ボルト穴４周囲のハーフビード５に対するシール面圧を上げ、ヘッドたわみ、ボア変形低減を図ることができ、燃焼室穴２に対する優れたシール性能を発揮できるようになる。

本発明に係る第１の実施の形態の金属ガスケットを示す平面図である。 図１のＡ−Ｂ断面を模式的に示す断面図である。 本発明に係る第２の実施の形態の他の構成の金属ガスケットを示す部分平面図である。 図３のＣ−Ｄ断面を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１，１Ａ シリンダヘッドガスケット
２ 燃焼室穴
３ フルビード（シールビード）
４ ボルト穴
５ ハーフビード（シールビード）
６，６Ａ 面圧減免用切欠き部
１０，１０Ａ 第１金属構成板
２０，２０Ａ 第２金属構成板
３０ 第３金属構成板

Claims (2)

1. 単数又は複数の金属構成板からなる複数の燃焼室が形成された多気筒エンジン用のシリンダヘッドガスケットであって、
   前記金属構成板は、シリンダヘッドガスケットの角部と、隣接する燃焼室の間と、金属構成板の幅方向の端縁とこの端縁に近い燃焼室の周縁部との間とにそれぞれボルト穴を設けており、
   更に、前記金属構成板の少なくとも一枚は、前記隣接する燃焼室の間に設けたボルト穴と、燃焼室の周縁部に設けたボルト穴と、金属構成板の幅方向の端縁との間に、面圧減免用切欠き部を開孔し、
   更に、前記シリンダヘッドガスケットの角部に設けたボルト穴の周囲に、このボルト穴を部分的に囲む面圧減免用切欠き部を開孔したことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
2. 前記シリンダヘッドガスケットが、３枚以上の金属構成板からなり、中板となる金属構成板に、前記面圧減免用切欠き部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッドガスケット。

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