JPH07198040A

JPH07198040A - シリンダヘッドガスケット

Info

Publication number: JPH07198040A
Application number: JP101394A
Authority: JP
Inventors: Bouteru Dante; ボウテルダンテ; Tomihisa Oda; 富久小田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-01-10
Filing date: 1994-01-10
Publication date: 1995-08-01
Anticipated expiration: 2015-09-18
Also published as: JP3089929B2

Abstract

(57)【要約】【目的】シリンダボアの花形変形を抑制できるヘッド
ガスケットの提供。【構成】シリンダヘッドガスケット１４のボア用開口
２３周囲にシール部１５（シム、ビード、ワイヤリン
グ、グロメットを含む）を設けたガスケット１４におい
て、シール部１５の位置を、シリンダヘッドボルト１１
近傍ではシリンダボア２０より通り、シリンダヘッドボ
ルト中間では、シリンダボア２０に近く設定した。ボル
ト軸力の大きい部分ではシール部１５との距離が小さい
ため、モーメントが小さくなり、ボア変形が小さくな
り、ボルト軸力のかかりにくい中間部ではシール部１５
との距離が大きいためモーメントが発生し、ボア周方向
でボア変形を均一化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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装されるシリンダヘッ
ドガスケットに関する。

【０００２】

【従来の技術】シリンダボア用開口を有しその周囲にシ
ム、ビード、ワイヤリングなどからなるシール部を設け
たメタルシリンダヘッドガスケットは知られている。従
来のシリンダヘッドガスケットでは、図１２、図１３に
示すように、シリンダヘッドボルト（以下、ヘッドボル
トという）１を緊締すると、シリンダブロック２のアッ
パデッキ３にガスケット４のシール部（シム）５を支点
として曲げモーメントＭがかかり、シリンダボア壁６を
変形させる。この曲げモーメントＭはヘッドボルト１の
近傍部７がとくに強く、２つのヘッドボルト１、１の中
間部８で弱いので、シリンダボア壁は平面視で、図１１
の左側部分に破線にて誇張して示すように四角形に近づ
く方向に花形に変形する。このようなボア壁の周方向に
不均一な変形は、ピストンリングのシリンダボア形状へ
の追従を悪化させ、ブローバイガス量を増大させ、オイ
ル消費を悪化させる。この花形変形を抑制するために、
従来、たとえば実開平１−１４００７０号公報に示すよ
うな、種々の対策が提案されている。実開平１−１４０
０７０号公報のメタルヘッドガスケットは、ヘッドボル
トよりもシリンダボアと反対側にガスケットにもう一つ
のシムを設け、ヘッドボルトを緊締したときに上記もう
一つのシムを支点としてアッパデッキのヘッドボルトよ
りもシリンダボア側の部分に、シール部を支点として生
じる曲げモーメント（図１１の破線の花形変形を生じさ
せるモーメント）と逆方向の曲げモーメントを生ぜし
め、シリンダボアの花形変形を抑制するものてあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実開平１−１
４００７０号公報のガスケットでは、ヘッドボルトの両
側に、シリンダボア変形防止のためのシール部、シムを
設けるために、コストアップとなる。本発明は、本質的
にコストアップを招くことなく、シリンダボア壁の花形
変形を抑制できるシリンダヘッドガスケットを提供する
ことを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記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、次のと
おりである。シリンダボア用開口を有しその周囲に少な
くとも一重にシール部を設けたシリンダヘッドガスケッ
トにおいて、シール部の位置を、該シール部の幅方向中
心がシリンダヘッドボルト近傍ではシリンダボアより遠
くシリンダヘッドボルト間ではシリンダボアに近くなる
ように設定したシリンダヘッドガスケット。

【０００５】

【作用】上記本発明のシリンダヘッドガスケットを用い
た場合、シリンダブロックのアッパデッキのうちボルト
軸力が大きくかかるボルト近傍部分では、ヘッドボルト
とシール部との距離が小さいため（Ｍ＝Ｆｄのｄが小さ
くなるため）モーメントが小さくなり、ボルトとボルト
との中間部ではシール部との距離が大きいためモーメン
トが大きくなって、ボア周方向でのモーメント分布が均
一化し、周方向のボア変形が均一化され、ボア壁に花形
変形が生じにくくなる。

【０００６】

【実施例】本発明の望ましい実施例を説明する。図１〜
図３は本発明の第１実施例を、図４〜図７は本発明の第
２実施例を、図８は本発明の第３実施例を、図９は本発
明の第４実施例を、図１０は本発明の第５実施例を、図
１１の右側部分は本発明の第１〜第５の何れの実施例の
ガスケットを用いた場合に生じるシリンダボアの変形を
破線にて、それぞれ示したものである。全実施例に共通
な構成部分には、全実施例にわたって同一符号を付して
ある。はじめに、本発明の全実施例に共通な構成、作用
を、たとえば図１〜図３を参照して説明する。図１はメ
タル製のシリンダヘッドガスケット１４（ヘッドガスケ
ットともいう）を示している。ヘッドガスケット１４
は、図３に示すように、内燃機関のシリンダブロック１
２とシリンダヘッド１０との間に挾持され、ヘッドボル
ト１１によってシリンダヘッド１０がシリンダブロック
１２に締め付けられたときにシリンダヘッド１０とシリ
ンダブロック１２との間に挾圧される。シリンダブロッ
ク１２はシリンダボア２０を郭定するボア壁１６を有
し、ボルトボス１９とボア壁１６とはアッパデッキ１３
によって連結される。図３に示すように、ヘッドボルト
１１の締結力はボルトボス１９にかかり、この力はアッ
パデッキ１３を介してボア壁１６にモーメントＭを作用
させる。シリンダブロック１２には、図２に示すよう
に、シリンダボア２０、ヘッドボルトのボルトねじ穴２
１、機関冷却水が循環される水穴２２が設けられてい
る。同様にヘッドガスケット１４には、図１に示すよう
に、ボア穴２３、ボルト穴２４、あるいは必要に応じて
水穴（図示しないが、設けられるとするとブロックの水
穴２２に対応した位置に必要な大きさで設けられる）が
設けられる。

【０００７】ヘッドガスケット１４には、各ボア穴２３
を囲むようにシール部が少なくとも一重に設けられる。
シール部は、シム、ビード、ワイヤリング、グロメット
の何れからなってもよい。図１は、シール部がシム１５
からなり、ボア穴２３まわりに一重に設けられた場合を
示しており、図４はシール部がシム内周から外周に２
５、ビード２６、シム１５からなり、ボア穴２３まわり
に三重に設けられた場合を示している。少なくとも一重
に設けたシール部１５の位置は、該シール部１５の幅方
向中心がヘッドボルト１１近傍部１７ではシリンダボア
２０（ガスケット１４のボア穴２３）より遠く、隣接２
ヘッドボルト１１間部１８ではシリンダボア２０（ガス
ケット１４のボア穴２３）に近くなるように設定されて
いる。すなわち、図１においてｄ₁＞ｄ₂に設定されて
いる。ヘッドガスケット１４のうち、ボルト穴２４を中
心としてボア穴２３と反対側の部分には、増厚部等のシ
ール部は形成されておらず、ボア変形防止のシール部の
数の増加によるコストアップは生じず、また、ボルト穴
２４よりボア穴２３側に位置するシール部とボルト穴２
４よりボア穴２３と反対側に位置するシール部とがガス
ケット面のヘッド面、ブロック面との密着性を悪くさせ
るようなことは生じない。

【０００８】つぎに、各実施例に特有な構成を説明す
る。第１実施例では、図１〜図３に示すように、シール
部１５は、ボア穴２３まわりに一重に形成されたシムか
らなる。以下、シムの符号も１５とする。シム１５は全
周にわたって同一幅、同一高さの矩形断面を有する。シ
ム断面形状は、たとえば幅が１．４ｍｍ、厚さが０．１
２ｍｍである。シム１５は、従来シム５が図９に示すよ
うに丸い形状であったものが、本発明の第１実施例では
四角形状のコーナを四分の一円で丸めた形状とされ、従
来に比べてシム１５をヘッドボルト１１側に近づけてあ
る。シリンダブロック１２の、ボルト穴中心とシリンダ
ボア中心とを結ぶ直線上には、図２に示すように水穴は
なく、ボア壁１６とボルトボス部１９はアッパデッキ１
３で連結されている。

【０００９】第２実施例では、図４〜図７に示すよう
に、シール部１５は、ボア穴２３まわりに三重に形成さ
れ、内周側から外周側に向って順に形成された、シム２
５、ビード２６、シム１５から成る。内周側のシム２
５、その次のビード２６は、従来のシール構造と同一構
成でよく、平面視で円形とされている。しかし、最外周
のシム１５の位置は、その幅方向中心がヘッドボルト１
１近傍部１７ではシリンダボア２０（したがってガスケ
ット１４のボア穴２３）より遠く、隣接２ヘッドボルト
間部１８ではシリンダボア２０（したがって、ガスケッ
ト１４のボア穴２３）に近くなるように、設定されてい
る。この位置設定は、図４〜図６に示すように、シム１
５の内周形状は真円とし、シム１５の幅を、４５°の位
置で０°、９０°の位置の幅よりも拡げ、その結果シム
１５の幅方向中心が４５°の位置でボア２３よりも遠ざ
かるようにしてもよい。あるいは、シム幅を一定に保っ
たまま図１のようにシム形状を円形から四角形状に近づ
けることによって、シム１５の幅方向中心が４５°の位
置でボア２３よりも遠ざかるようにしてもよい。

【００１０】また、最外周のシム１５の厚さを周方向に
なめらかに変化させてもよい。図５はシム１５の図４の
０°、９０°断面を示しており、図６はシム１５の４５
°断面を示している。０°、９０°におけるシム厚さｈ
₁₁、ｈ₁₂は、４５°におけるシム厚さｈ₂₁、ｈ₂₂より、
それぞれ厚い（すなわち、ｈ₁₁＞ｈ₂₁、ｈ₁₂＞ｈ₂₂）。
また、最外周のシム１５の厚さの最大厚さｈ₁₁は、内周
側のシム２５の厚さｈ _sよりも薄くされている。

【００１１】また、第２実施例においては、最外周のシ
ム１５の厚さは、幅方向に徐々に変化させてあり、外周
側程薄くなるようなテーパがつけてある。すなわち、ｈ
₁₁＞ｈ₁₂、ｈ₂₁＞ｈ₂₂とされている。図７は、上記のよ
うに設定されたガスケット１４をシリンダブロック１２
とシリンダヘッド１０とで挾持し、ヘッドボルト１１で
クランプした状態を示している。

【００１２】第３実施例では、図８に示すように、シー
ル部がソフトガスケット１４の内周に組み付けられたグ
ロメット２７からなる。グロメット２７の幅が図８のＡ
−Ａ断面の部位とＢ−Ｂ断面の部位とで変えてあり、Ｂ
−Ｂ断面の部位（ボルト穴２４近傍部位）におけるグロ
メット２７の幅の方がＡ−Ａ断面の部位（ボルト穴中間
部位）におけるグロメット２７の幅より大とされてい
る。

【００１３】第４実施例では、図９に示すように、シー
ル部がソフトガスケット１４に組み付けられたワイヤリ
ング２８からなり、このワイヤリング２８はグロメット
２７により支持されている。ワイヤリング２８は、図９
のＢ−Ｂ断面部位（ボルト穴２４近傍部位）でボルト穴
２４に近づけられ、Ａ−Ａ断面部位（ボルト穴中間部
位）でボア穴２３に近づけられている。

【００１４】第５実施例では、図１０に示すように、シ
ール部が、メタルガスケット１４に形成されたビード２
９から成る。ビード２９は、図１０のＢ−Ｂ断面部位
（ボルト穴２４近傍部位）では、ボルト穴２４に近づけ
られており（ボア穴２３から遠い）、Ａ−Ａ断面部位
（ボルト穴中間部位）では、ボア穴２３に近づけられて
いる。ヘッドガスケット１４がソフトガスケットの場合
は、ビードはソフトガスケットの表面にプリントされる
ゴムプリントで代替される。

【００１５】つきに、作用を説明する。まず、全実施例
に共通な作用を、図３を参照して説明する。シリンダブ
ロック１２とシリンダヘッド１０とをヘッドボルト１１
で締結したときには、シム１５がガスケット面より突出
しているので、そこを中心にしてモーメントＭが生じ
る。このモーメントＭはボルト力Ｆと、ボルト中心とシ
ム幅中心間の距離Ｄとの積である。ヘッドボルト１１近
傍で、シム１５をボア１２から遠ざける、すなわちシム
１５をヘッドボルト１１に近づけることにより、Ｄが小
となり、Ｍが小となる。したがって、モーメントＭがア
ッパデッキ１３を介してボア壁１６に伝わりボア変形を
生じさせたときに、ヘッドボルト近傍でＭが小さく、ヘ
ッドボルト中間部でＭが大きくなるので、全周にわたっ
てモーメントＭが均一化しようとする。このため、ボア
変形は、図１１の右側部分に示すように、均一化し、従
来の花形変形が抑制される。

【００１６】つぎに、各実施例に特有の作用を説明す
る。第１実施例では、シム１５の断面形状を全周にわた
って一定としたので、形状寸法が安定し、製作誤作の影
響を受けることが少ない。したがって、厚さ均一の板か
ら形状一定のポンチで打ち抜いていけばよく、製品間の
ばらつきが少ない。その結果、安定したボアの花形変形
抑制を達成できる。

【００１７】第２実施例では、最外周シム１５の幅中心
を真円から四角形に近づく方向に変位させたので、第１
実施例に準じる作用が得られる。また、第２実施例で
は、最外周シム１５の幅方向中心を真円からずらすだけ
でなく、シム厚さも周方向に変化させ、ヘッドボルト近
傍で薄く、ヘッドボルト中間部で厚くしたので、図４に
おいて４５°の位置で最外周シム１５を支点として生じ
るモーメントＭの大きさを減少させることができ、モー
メントＭの周方向均一化が促進される。さらに、第２実
施例では、最外周シム１５の厚さを幅方向に変化させ、
外周側程薄くなるテーパをつけたので、図７のようにヘ
ッドボルト１１でクランプしたときのシリンダヘッド１
０とシリンダブロック１２間の隙間のテーパに沿うこと
ができ、シム１５の上下面がシリンダヘッド１０、シリ
ンダブロック１２の表面により密着し、シール性を向上
させることができる。

【００１８】第３実施例ではシール部がグロメット２７
から形成され、グロメット２７の幅を変えることによっ
て、ボア穴の花形変形抑制が達成されている。特別にシ
ムを設けないでグロメットを利用するものであるから、
シムの数を増やす場合に比べてコスト低減に寄与でき
る。

【００１９】第４実施例ではシール部がワイヤリング２
８から形成され、ワイヤリング２８の形状を丸形から四
角形に近い形状とすることによって、ボア穴の花形変形
抑制が達成されている。従来のワイヤリングを形状を変
えて利用するものであり、シムの数を増やす場合に比べ
てコストを低減できる。

【００２０】第５実施例ではシール部がビード２９から
形成され、ビード２９の形状を丸形から四角形に近づく
形状とすることによって、ボア穴の花形変形抑制が達成
されている。ビード形状を変えるだけであるから、シム
の数を増やす場合に比べてコストを低減できる。

【００２１】

【発明の効果】請求項１〜５の何れかのヘッドガスケッ
トによれば、モーメントを周方向に均一化させ、シリン
ダボアの花形変形を抑制できる。また、シリンダボア変
形防止のためのシムの数を増やす必要がなく、コストア
ップを防止できる。請求項２のヘッドガスケットによれ
ば、上記の効果の他に、最外周シムの対向面との密着性
がよくなって、シール性を向上できるという効果も得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るシリンダヘッドガス
ケットの部分平面図である。

【図２】図１のヘッドガスケットが装着されるシリンダ
ブロックの部分平面図である。

【図３】図２の３−３線に沿う断面図である。

【図４】本発明の第２実施例に係るシリンダヘッドガス
ケットの部分平面図である。

【図５】図４の５−５線に沿う断面図である。

【図６】図４の６−６線に沿う断面図である。

【図７】図４のヘッドガスケットをシリンダブロック、
シリンダヘッド間に締結したときの部分断面図である。

【図８】本発明の第３実施例に係るシリンダヘッドガス
ケットの部分平面図とＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線に沿う断
面図である。

【図９】本発明の第４実施例に係るシリンダヘッドガス
ケットの部分平面図とＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線に沿う断
面図である。

【図１０】本発明の第５実施例に係るシリンダヘッドガ
スケットの部分平面図とＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線に沿う
断面図である。

【図１１】シリンダボアの花形変形とそれが抑制された
状態とを示すシリンダブロックの平面図である。

【図１２】従来のシリンダヘッドガスケットの平面図で
ある。

【図１３】従来のヘッドガスケットを装着したときにシ
リンダブロックに生じる変形を示すシリンダブロックの
断面図である。

【符号の説明】

１０シリンダヘッド１１ヘッドボルト１２シリンダブロック１３アッパデッキ１４シリンダヘッドガスケット１５シム（シール部）１６ボア壁１７ヘッドボルト近傍部１８ヘッドボルト中間部１９ボルトボス部２０シリンダボア２３ガスケットのボア穴２４ガスケットのボルト穴２５内周側シム２６ビード２７グロメット２８ワイヤリング２９ビード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダボア用開口を有しその周囲に少
なくとも一重にシール部を設けたシリンダヘッドガスケ
ットにおいて、シール部の位置を、該シール部の幅方向
中心がシリンダヘッドボルト近傍ではシリンダボアより
遠くシリンダヘッドボルト間ではシリンダボアに近くな
るように設定したことを特徴とするシリンダヘッドガス
ケット。
【請求項２】前記シール部が、外周側程厚さが薄くな
るシムからなり、かつそのシール部の内周には、さらに
シール部を有する請求項１記載のシリンダヘッドガスケ
ット。