JP7285929B2 - ガスケット - Google Patents

Description

本発明は、ガスケットに関する。

従来から、内燃機関のエンジンにおいて、密封対象の一例であるシリンダブロックとシリンダヘッドとの接合部の間に介在させるガスケットが知られている(例えば、特許文献１参照）。

特開２００６－２３３７７３号公報

ところで、シリンダヘッドは、ボルトなどの締付部材を用いてシリンダヘッドに取り付けられる際に、締付部材の締付力によって変形する。気筒が直列に配列されている多気筒エンジンにおいて、締付力によるシリンダヘッドの変形量は、シリンダブロックにおける気筒の配列方向において中心側の変形量が両端部の変形量よりも大きくなってしまう。この場合において、シリンダヘッドには撓みが発生していた。エンジンにおいて、締付力によりシリンダヘッドに撓みなどの変形が生じることは、上記接合部のシール性の低下、フリクションの増大などの不具合の要因となっていた。

ここで、締付力によるシリンダヘッドの変形を抑制するための技術として、シリンダブロックとシリンダヘッドとの接合部の間にガスケットとともにシム部材を介在させることが知られていた。しかしながら、このような技術では、シリンダヘッドの変形を抑制するために、ガスケットに加えてシム部材を必要とするため、コストの上昇を招き、エンジン生産時におけるシム部材の配置に技術を要していた。

また、特許文献１は、締付力によるシリンダヘッドの変形を抑制するための技術として、両端部側の気筒の外側にビード部を設けていた。しかし、特許文献１の技術は、ビード部を設ける位置に制約があるため、特にオープンデッキ型のエンジンに用いることが難しかった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構造で密封対象の変形を抑制するガスケットを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るガスケットは、密封対象の接合部の間に設けられ、金属板により形成されている基板と、前記基板に形成されている開口部と、前記基板における外周縁部と前記開口部との間の領域に複数設けられていて、前記基板を前記接合部の間に取り付けるための締付部材が挿通される挿通孔と、前記挿通孔の外周部分に設けられていて、前記基板の厚み方向凸状に形成されている変形抑制ビード部と、を備える。

本発明の一態様に係るガスケットにおいて、前記変形抑制ビード部は、前記挿通孔の外周部分において円弧状に形成されている。

本発明の一態様に係るガスケットにおいて、前記変形抑制ビード部は、弧の中心が前記挿通孔の中心と前記基板の面方向において異なる位置に設けられている。

本発明の一態様に係るガスケットにおいて、前記変形抑制ビード部は、前記基板の長手方向及び短手方向の両端側に設けられている前記挿通孔の外周部分に設けられている。

本発明の一態様に係るガスケットにおいて、前記変形抑制ビード部は、弧長を調整することにより生じる弾性力が調整可能である。

本発明に係るガスケットによれば、簡易な構造で密封対象の変形を抑制することができる。

本発明の実施の形態に係るガスケットの概略構成を示すための平面図である。 図１に示すガスケットが装着されているエンジンを示す側面図である。 図１に示すガスケットの挿通孔及び変形抑制ビード部を示すための拡大平面図である。 図３に示す挿通孔及び変形抑制ビード部のＢ－Ｂ断面図である。 図１に示すガスケットの挿通孔及び変形抑制ビード部の変形例を示すための拡大平面図である。 図５に示す挿通孔及び変形抑制ビード部のＣ－Ｃ断面図である。 参考例に係るガスケットの概略構成を示すための平面図である。 図７に示すガスケットが装着されているエンジンを示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るガスケット１０の概略構成を示すための平面図である。図２は、ガスケット１０が装着されているエンジン１００を示す側面図である。

以下、説明の便宜上、図２に示すエンジン１００のシリンダブロック１１０とシリンダヘッド１２０の積層方向をｚ軸方向とする。ｚ軸方向は、ガスケット１０の厚み方向でもある。また、ｚ軸方向に垂直な方向であり、エンジン１００の気筒の配列方向であるシリンダブロック１１０及びシリンダヘッド１２０の長手方向をｘ軸方向とする。さらに、ｚ軸方向及びｘ軸方向に垂直な方向であり、シリンダブロック１１０及びシリンダヘッド１２０の短手方向をｙ軸方向とする。ｘ軸方向及びｙ軸方向は、ガスケット１０の面方向でもある。以下の説明において、図２に示すようにシリンダヘッド１２０と面する側をガスケット１０の上側とし、上側面の反対側の面でありシリンダブロック１１０と面する側をガスケット１０の下側とする。また、以下の説明において、図１に示すようにｘ軸方向またはｙ軸方向においてガスケット１０の中心から離れる側を外側、ガスケット１０の中心に向かう側を内側とする。以下の説明において、各部材の位置関係や方向を上側又は下側として説明するときは、あくまで図面における位置関係や方向を示し、実際の車両等に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。

図２に示すように、ガスケット１０は、例えば、密封対象である内燃機関のエンジン１００のシリンダブロック１１０及びシリンダヘッド１２０の空間である接合部１３０のような種々の２部材間の隙間を密封する役割を担っている。なお、ガスケット１０が適用される対象は、上記に限られない。ガスケット１０が適用される対象は、例えば、排気マニホールド及び排気管の接合部、電装ユニット（モーター、インバータ、コンバータ、ＰＣＵなど）等であってもよい。

図１及び図２に示すように、ガスケット１０は、密封対象の一例としてのシリンダブロック１１０とシリンダヘッド１２０との接合部１３０の間に設けられ、金属板により形成されている基板１１と、基板１１に形成されている開口部１２とを備える。また、ガスケット１０は、基板１１における外周縁部１１１と開口部１２との間の領域に複数設けられていて、基板１１を接合部１３０の間に取り付けるための締付部材としてのボルト１４０が挿通される挿通孔１３とを備える。さらに、ガスケット１０は、挿通孔１３の外周部分に設けられていて、基板１１から厚み方向凸状に形成されている変形抑制ビード部１４、を備える。以下、ガスケット１０の構成について、具体的に説明する。

図１に示すように、ガスケット１０において、基板１１は、外周縁部１１１の形状、すなわち外形が、長方形状または略長方形状に形成されている。基板１１は、開口部１２、挿通孔１３、変形抑制ビード部１４を有する。

開口部１２は、基板１１において、エンジン１００の気筒の数、位置、及び形状に対応して、例えば丸孔形状に形成されている。開口部１２は、基板１１において、ｘ軸方向に例えば４個配列されて形成されている。ガスケット１０において、開口部１２の数、位置、及び形状は限定されない。

挿通孔１３は、基板１１における開口部１２の外周側であり外周縁部１１１との間の領域に、複数、例えば１０個設けられている。挿通孔１３は、具体的には、基板１１における上記領域で、基板１１の長手方向（ｘ軸方向）及び短手方向（ｙ軸方向）の四隅に設けられている端部挿通孔１３１から、基板１１の長手方向の両側の外周縁部１１１ａに沿って設けられている。挿通孔１３は、それぞれ所定の距離を隔てて設けられている。挿通孔１３は、エンジン１００において、図２に示すように、シリンダブロック１１０とシリンダヘッド１２０とを締結するボルト１４０を挿通するために設けられている。

ガスケット１０において、開口部１２及び挿通孔１３は、金属板により形成されている基板１１を打ち抜くことで形成される。

図３は、ガスケット１０の挿通孔１３及び変形抑制ビード部１４を示すための拡大平面図である。また、図４は、挿通孔１３及び変形抑制ビード部１４のＢ－Ｂ断面図である。

図１及び図３に示すように、変形抑制ビード部１４は、基板１１に設けられている複数の挿通孔１３の外側に設けられている。変形抑制ビード１４は、複数の挿通孔１３の外周部分に設けられている。変形抑制ビード部１４は、具体的には、複数の挿通孔１３のうち、基板１１の四隅にある端部挿通孔１３１の外周部分に設けられている。端部挿通孔１３１は、基板１１の長手方向及び短手方向の両端部に設けられている。変形抑制ビード部１４は、その中心が、基板１１において例えば、挿通孔１３の中心を示す軸線Ａと同心である。変形抑制ビード１４は、軸線Ａと同心の位置に、異径の円弧状または略円弧状に形成されている。

変形抑制ビード部１４は、図４に示すように、ガスケット１０の厚み方向、例えばｚ軸方向上側に向かって凸状に形成されている。変形抑制ビード部１４は、ガスケット１０の基板１１における所望の位置をプレス加工することで形成することができる。なお、変形抑制ビード部１４の径の寸法、厚みｔの寸法、面方向における幅ｗの寸法は、特に限定されない。

図５は、ガスケット１０の挿通孔１３及び変形抑制ビード部１４Ａの変形例を示すための拡大平面図である。また、図６は、挿通孔１３及び変形抑制ビード部１４ＡのＣ－Ｃ断面図である。

図５及び図６に示す変形例のように、ガスケット１０において、変形抑制ビード部１４Ａは、円弧状に形成されていた上述の変形抑制ビード部１４には限定されない。ガスケット１０において、変形抑制ビード部１４Ａは、例えば、中心が基板１１において挿通孔１３の軸線Ａと異心の軸線Ａ１を中心とした弧状に形成されていてもよい。

次に、変形抑制ビード部１４を備えるガスケット１０の作用について説明する。

図７は、参考例に係るガスケット２０の概略構成を示すための平面図である。また、図８は、ガスケット２０が装着されているエンジン２００を示す側面図である。図７及び図８に示す参考例のガスケット２０は、基板２１の長手方向及び短手方向の両端部に設けられている端部挿通孔２３１の外周部分に変形抑制ビード部１４が設けられていない点のみガスケット１０と相違する。また、参考例のエンジン２００は、シリンダブロック１１０とシリンダヘッド１２０との間の接合部１３０に介在させているのがガスケット２０である点のみ、エンジン１００と相違する。

図８に示すように、気筒が直列に配列されている多気筒のエンジン２００において、締付力によるシリンダヘッド１２０の変形量は、シリンダブロック１１０における気筒の配列方向において中心側の変形量が両端部の変形量の方よりも大きい。エンジン２００では、シリンダヘッド１２０に撓みが発生している。このため、エンジン２００の長手方向中央部のシリンダブロック１１０とシリンダヘッド１２０との間には、隙間ｈが生じている。

一方、以上説明したように、変形抑制ビード部１４は、弾性体としての金属板である基板１１において、プレス加工により厚み方向に突出して形成されている。このため、変形抑制ビード部１４は、ガスケット１０を密封対象であるエンジン１００のシリンダブロック１１０とシリンダヘッド１２０との間の接合部１３０に介在させる。変形抑制ビード１４は、ボルト１４０によりシリンダブロック１１０とシリンダヘッド１２０とを締め付けた際に、突出している方向（ｚ軸方向上側）に向かって図２の矢印Ｄに示す弾性力を発揮する。そして、ガスケット１０は、変形抑制ビード部１４が弾性力Ｄを発揮することで、シリンダヘッド１２０の変形量を抑制し、シリンダヘッド１２０の撓みを抑制することができる。

以上説明したように、変形抑制ビード部１４は、基板１１の長手方向及び短手方向の両端側に設けられている端部挿通孔１３１の外周部分に設けられている。ここで、変形抑制ビード部１４Ａのように、弧の中心を示す軸線Ａ１が挿通孔１３の中心を示す軸線Ａと基板１１の面方向において異なる位置に設けられていてもよい。

上述のように、変形抑制ビード部１４，１４Ａは、弾性体である基板１１において、厚み方向に突出させることで上側に弾性力Ｄを発揮している。つまり、変形抑制ビード部１４，１４Ａは、その弧の長さにより弾性力Ｄを発揮する部分の長さ、すなわち、弾性力Ｄの大きさを設定することができる。このため、変形抑制ビード部１４，１４Ａは、弧の長さ（弧長）弧長を調整することにより、シリンダヘッド１２０の変形を抑制するための所望の弾性力を発揮することができるように調整可能としている。

従って、ガスケット１０によれば、基板１１の長手方向及び短手方向の両端部に設けられている端部挿通孔１３１の外周部分に変形抑制ビード部１４を備えることにより、シリンダヘッド１２０が設けられている上側に向かって弾性力を発揮する。ガスケット１０によれば、変形抑制ビード１４が上側に向かって弾性力を発揮することで、簡易な構造で密封対象であるシリンダヘッドの変形を抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念及び請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。また、例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

１０，２０…ガスケット、１１，２１…基板、１２…開口部、１３…挿通孔、１４，１４Ａ…変形抑制ビード部、１００…エンジン、１１０…シリンダブロック、１１１…外周縁部、１１１ａ…外周縁部、１２０…シリンダヘッド、１３０…接合部、１３１…端部挿通孔、１４０…ボルト

Claims (3)

1. 密封対象の接合部の間に設けられるガスケットであって、
   金属板により形成されている基板と、
   前記基板に形成されている開口部と、
   前記基板における外周縁部と前記開口部との間の領域に複数設けられていて、前記基板を前記接合部の間に取り付けるための締付部材が挿通される挿通孔と、
   前記基板の端部側に設けられている前記挿通孔の外周部分に前記基板から厚み方向凸状に形成されていて、前記密封対象の、前記締付部材による締付時の変形を抑制する変形抑制ビード部と、
   を備え、
   前記変形抑制ビード部は、前記挿通孔の外周部分において円弧状に形成され、その円弧の中心が前記挿通孔の中心と前記基板の面方向において異なる位置に設けられていることにより前記円弧状の一部が前記挿通孔によって切断除去されたような形状をしているガスケット。
2. 前記変形抑制ビード部は、前記基板の長手方向及び短手方向の両端側に設けられている前記挿通孔の外周部分に設けられている、
   請求項１に記載のガスケット。
3. 前記変形抑制ビード部は、その長さを調整することにより生じる弾性力が調整可能である、
   請求項１または２に記載のガスケット。

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