JPH08135790A - シリンダヘッドガスケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼室用開口を囲繞するビードを備えた基板
と、該基板より軟質の金属薄板からなり燃焼室用開口の
周縁に折返し部を設けた副板とを積層したシリンダヘッ
ドガスケットを長期使用中に生じることがある副板の長
手方向の両端部における変形、損傷を防止する。 【構成】 燃焼室用開口を囲繞するビードを備えた基板
と、該基板より軟質の金属薄板よりなり燃焼室用開口の
周縁に折返し部を有する副板とを積層したシリンダヘッ
ドガスケットにおいて、副板がビッカース硬度２１０乃
至３７０の範囲内の硬度を有する。更に、副板に燃焼室
用開口を囲繞するビード及び／又は副板の外周縁にほぼ
沿って周廻するビードを設けてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車等のエンジンのシ
リンダヘッドガスケットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シリンダブロックが鋳鉄よりなり、シリ
ンダヘッドがアルミニウムからなるエンジンは広く使用
されている。エンジンのシリンダブロックの接合面とシ
リンダヘッドの接合面との間には、これらの接合面と同
様な形状を有し、複数の燃焼室用開口と冷却水通路孔、
オイル通路孔等の液体通路孔とボルト挿通孔等を備えた
横長のシリンダヘッドが装着され、該ガスケットはシリ
ンダヘッドとブロックがボルトにより締結されたときに
締付けられ、接合面間を密封する。

【０００３】かかるシリンダヘッドガスケットとして
は、弾性を有する硬質の金属板からなり燃焼室用開口を
囲繞するビードを備えた基板と、該基板より軟質の金属
板からなり燃焼室用開口の周縁部を折曲げ該金属板の本
体上に重なり合うように折返した折返し部を燃焼室用開
口の周縁に有する副板と、必要に応じて付加した中間板
等とを２乃至４層積層した積層金属板ガスケットが公知
であり、かつ広く使用されつつある。中でも、上記の基
板１枚と上記の副板１枚とを積層した２層構成の積層金
属板ガスケット及び上記の副板の両側に上記の基板をそ
れぞれ１枚配設した３層構成の積層金属板ガスケットが
今後広く使用されるものと考えられる。

【０００４】上記副板の折返し部はいわゆるストッパー
として機能するものであり、折返し部における副板の厚
さと副板のその他の部分における厚さの差すなわち段差
を０．０５乃至０．１５ｍｍ程度に選ぶ必要があるた
め、副板の厚さも０．０５乃至０．１５ｍｍ程度の範囲
に選ばれている。また、副板の硬度は折返し加工の容易
さ、折返し加工を行ったときに副板に生じる反りを小さ
くする観点からビッカース硬度１４５乃至１７５程度の
範囲に選ばれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した積層金属板ガ
スケットをシリンダヘッドガスケットとして装着使用中
に積層金属板ガスケットの副板がその長手方向両端部に
おいて、長手方向にもしくは長手方向から排気口側に傾
斜した斜め方向に引き伸ばされ或は押し縮められる変形
を生じ、このために副板の長手方向両端部のボルト挿通
孔が楕円形に変形し基板と副板との間にずれを生じた
り、或は上記ボルト挿通孔の周縁に亀裂や割れを生じる
等してシリンダヘッドガスケットのシール性能が損なわ
れることがある。

【０００６】本願発明者等の研究によれば、上記のガス
ケットの変形、損傷は次の理由により生じるものと思わ
れる。すなわち、エンジンを始動したとき、殊に低温状
態においてエンジンを始動したとき、エンジンの急激な
温度上昇によりシリンダヘッドとブロックは急激に熱膨
張するが、アルミニウムよりなるシリンダヘッドと鋳鉄
よりなるシリンダブロックとでは熱膨張に差があり、ア
ルミニウムよりなるシリンダヘッドがより大きく熱膨張
する。しかも、このとき、ボルト締結によりシリンダヘ
ッドがガスケットをブロック側に押し付けているため
に、ガスケットは、シリンダヘッドの熱膨張により膨張
方向に引きずられるような応力を受ける。この熱膨張差
及びこれに基づく引きずり応力はガスケットの長手方向
両端部において大きく顕著に生じる。また、ガスケット
が多数枚の金属板を積層してなるときは、上記引きずり
応力を各金属板が分担し、個々の金属板に加わる応力は
それだけ低減されるので、金属板が受ける引きずり応力
は前記の２層構成のガスケットの場合に大きい。

【０００７】硬質で厚さも厚い、従って剛性が大きい金
属板からなる基板は、上記の引きずり応力を受けても、
可塑的な変形は生じず、エンジンが停止し、エンジンが
冷却されれば元の状態に復するが、比較的軟質の金属板
からなり、前記の理由により板厚が薄くされている副板
は上記の引きずり応力により可塑的な変形を生じ、エン
ジンが停止し、冷却したのちにおいても変形が残留す
る。かかる残留変形が、エンジンの駆動の繰返しにより
累積重疊されて、遂には、副板の両端部のボルト挿通孔
が楕円形に変形する等の劣化、損傷を生じるに至りシー
ル性能を損なうものであると思われる。

【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、本発明の目的は弾性を有する硬質金属板からなり燃
焼室用開口を囲繞するビードを備えた基板と、基板より
も軟質の金属薄板からなり燃焼室用開口の周縁に折返し
部を備えた副板とを積層した積層金属ガスケットをシリ
ンダヘッドガスケットとして使用したとき、長期使用中
に生じることがある副板の長手方向両端部における変
形、損傷を防止することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、弾性を有する硬質金属板からなり燃焼室用開口を
囲繞するビードを備えた基板と、基板に較べて軟質の金
属板からなり燃焼室用開口の周縁に折返し部を有する副
板とを積層してなり、上記ビードが上記折返し部よりも
外側の位置において燃焼室用開口を囲繞するシリンダヘ
ッドガスケットにおいて、上記副板がビッカース硬度２
１０乃至３７０の範囲内の硬度を有することを特徴とす
るものである。

【００１０】また、本発明は上記シリンダヘッドガスケ
ットにおいて副板の硬度をビッカース硬度２１０乃至３
７０の範囲に選ぶとともに、副板に燃焼室用開口を囲繞
するビード及び／又は副板の外周縁を周廻するビードを
設けること、殊に副板に設ける該ビードを基板に設けた
ビードに重なり合うように配設したこと、更に外周縁を
周廻する上記ビードが副板の長手方向の両端部のボルト
挿通孔を外側から半ば包囲するように延長することをも
特徴とするものである。

【００１１】

【作用】上記した通り、本発明においては副板の硬度を
ビッカース硬度２１０乃至３７０の範囲に選び、従来に
較べて副板の硬度を大きくしたので、副板の弾性及び剛
性が増大し、前記した引きずり応力が副板に作用して
も、エンジンが停止、冷却した後にも変形が残留するよ
うな塑性変形が副板に生じることはなくなり、前述した
副板の長手方向の端部における変形や損傷を防止するこ
とができる。

【００１２】副板の弾性及び剛性を増大させ、前述の引
きずり応力が加わっても副板に塑性変形を生じないよう
にする本願発明の作用、効果は副板の硬度を上記の範囲
に選ぶとともに副板に燃焼室用開口を囲繞するビード及
び／又は副板の外周縁にほぼ沿って周廻するビードを設
けることにより更に増大させることができる。そして従
来は副板の硬度が小さいので仮に副板にビードを設けて
もシール性の向上は余り期待できず、また早期にビード
がへたって終ったが、本発明においては副板の硬度が比
較的大きいので、副板に設けるビードは単に副板の剛性
を高めることに貢献するだけではなく、シール性を向上
する効果も期待できる。従って、副板のビードが基板の
ビードに重なり合うように配設されれば、基板のビード
と副板のビードとが協調してシール性を向上させること
ができる。

【００１３】本発明において副板の硬度をビッカース硬
度２１０乃至３７０の範囲に選ぶ理由は、ビッカース硬
度が２１０以下では副板が前記の引きずり応力を受けた
ときに、エンジンが停止、冷却しても変形が残留するよ
うな塑性変形を生じて終い、前述した副板の長手方向端
部における変形や損傷を防止することができないからで
ある。またビッカース硬度が３７０を越えると副板の折
返し部の加工が困難になり、また折返し部に亀裂や割れ
が生じる危険が大となるからである。同様な理由により
副板の硬度は更に好ましくはビッカース硬度２１０乃至
３７０の範囲に選ばれる。

【００１４】従来、副板の硬度をビッカース硬度１４５
乃至１７５の範囲に選んでいた理由は、前述の通り折返
し加工の容易さ、折返し加工により生じる反りを小さく
することにあるとされていたが、本願発明者の検討によ
れば、適切な折返し加工であれば、副板の硬度がビッカ
ース硬度２１０乃至３７０の範囲であっても折返し加工
に困難を来たすことはなく、また、反りについては硬度
が大きくなる程反りが大きくなるけれども、例えば折返
し部の外周にテーパー段部を加工することにより反りを
大幅に軽減することができる等、反り軽減の技術を開発
した所から、必要に応じて反り軽減対策を講じて対処す
ることができるので、折返し部を有する副板にビッカー
ス硬度２１０乃至３７０の硬度の金属板を用いることが
可能である。

【００１５】

【実施例】本発明の詳細を実施例の図面に基づき以下に
説明する。図２は本発明の第１実施例の平面図であり、
図１は図２のＡ−Ａ線による拡大断面図である。図３は
第１実施例の変形例についての図１と同様な拡大断面図
であり、図４は本発明の第２実施例についての図１と同
様な拡大断面図である。図５及び図６は本発明の第３実
施例及び第４実施例についての図１と同様な拡大断面図
である。なお、図２においては図示を簡単にするために
燃焼室用開口及びボルト挿通孔以外の孔は図示を省略し
ており、またダイヤフラムビードを１条の実線で表わし
ている。各図において同一符号は同一部分を示してい
る。

【００１６】図１及び図２において、本発明によるシリ
ンダヘッドガスケット１は燃焼室用開口５を囲繞するビ
ード７を備えた基板２と、燃焼室用開口５の周縁に折返
し部９を有する副板３とを積層した２層構成の積層金属
板ガスケットである。基板２は弾性を有する硬質の金属
板すなわち硬度がビッカース硬度３４０乃至４８０の範
囲、より好ましくは３７０乃至４３０の範囲にあるステ
ンレス鋼板等の金属板より成り、前記ビード７は前記折
返し部９よりも外側の位置において燃焼室用開口を囲繞
する２個のダイヤフラムビード７１及び７２を有する台
形ビード７として形成されている。基板２は、また図２
に示すようにガスケット１の外周縁にほぼ沿って周廻す
るダイヤフラムビード８を備えている。

【００１７】副板３は基板２よりも軟質の金属板すなわ
ち硬度がビッカース硬度２１０乃至３７０の範囲、より
好ましくは２３０乃至２８０の範囲にあるステンレス鋼
板等の金属板より成り、前記の折返し部９以外は平坦な
面に形成されている。すなわち、図１及び図２に示す第
１実施例においては副板の硬度を従来より大きくし、上
記した範囲内とすることにより、シリンダヘッドとシリ
ンダブロックとの熱膨張差に基づき副板が引きずり応力
を受けても、エンジンが停止、冷却した後にも変形が残
留するような塑性変形が生じないようにし、副板３の長
手方向両端部における変形や損傷を防止する構成とした
ものである。なお、図２において６はボルト挿通孔であ
る。

【００１８】図３に拡大断面図を示す変形例において
は、副板３の折返し部９の外周にテーパー段部１０を設
けることにより、折返し部９を形成する折返し加工によ
り生じる副板の反りを軽減するように形成されている。
この点を除けば上記の第１実施例（図１及び図２）と同
様である。テーパー段部１０は副板の反りを軽減する目
的で設けたものであるが、同時に副板の剛性を増大さ
せ、副板の長手方向両端部における前記の変形や損傷を
防止することにも貢献する。

【００１９】図４に拡大断面図を示す本発明の第２実施
例は、第１実施例におけると同様に基板２と副板３とを
積層した２層構成の積層金属板ガスケットであり、基板
２は第１実施例における基板２と全く同様な構成であ
る。副板３には燃焼室用開口５の周縁の折返し部９に加
えて、基板２の台形ビード７及びダイヤフラムビード８
に合わせた、ダイヤフラムビード１１１及び１１２から
なり燃焼室用開口５を上記折返し部９の外側において囲
繞する台形ビード１１とガスケット１の外周縁にほぼ沿
って周廻するダイヤフラムビード１２が形成されてい
る。

【００２０】すなわち、第２実施例においては副板の硬
度を大きくするとともに、副板に燃焼室用開口５を囲繞
するビード１１とガスケットの外周を周廻するビード１
２を設けることにより副板の剛性を増大させることによ
り、前記の引きずり応力により副板の長手方向両端部に
変形や損傷が生じるのを防止している。この場合に、図
２に示すビード８と同様に、ビード１２も副板３の長手
方向両端部におけるボルト挿通孔を外側から半ば包囲す
るように形成されるので、長手方向両端部のボルト孔の
変形を防止する効果が大きい。また副板３のビード１１
及び１２は、本発明においては副板３の硬度が比較的大
であるから、早期にへたることなくシール用ビードとし
ても機能し、基板２のビード７及び８と協働してガスケ
ットのシール性を向上させる。なお、副板３の燃焼室用
開口の周縁の折返し部９の外周に設けられるダイヤフラ
ムビード１１１は折返し加工による副板の反りを軽減す
る効果をも有する。

【００２１】図５に拡大断面図を示す本発明の第３実施
例のシリンダヘッドガスケットは副板３の両側に基板２
及び４を積層した３層構成の積層金属ガスケットであ
る。基板２及び４における燃焼室用開口５を囲繞するビ
ードは、第１及び第２実施例における台形ビードに代え
て山形の凸条ビード１３に形成されている。ガスケット
の外周を周廻するビード８は第１及び第２実施例におけ
ると同様にダイヤフラムビードに形成されている。基板
２及び４に挟まれた副板３には、図３に示す第１実施例
の変形例と同様に折返し部９とその外周のテーパー段部
１０とが形成されている。副板３の長手方向両端部の変
形、損傷を防止する作用、効果は図３の変形例の場合と
同様であるが、本実施例は３層構成であり、引きずり応
力を３枚の金属板により分担するので、変形、損傷防止
により有利である。

【００２２】図６に拡大断面図を示す本発明の第４実施
例のシリンダヘッドガスケットは、上記第３実施例と同
じく副板３の両側に基板２及び４を積層した３層構成の
積層金属板ガスケットである。基板２及び４はダイヤフ
ラムビード７１及び７２からなり燃焼室用開口５を囲繞
する台形ビード７を備えるとともにガスケット外周を周
廻しガスケットの長手方向両端部のボルト挿通孔を外側
から半ば包囲するように延長するダイヤフラムビード８
を備えている。更に、基板２及び４の外表面すなわちシ
リンダヘッド及びシリンダブロックの接合面に接する表
面には二硫化モリブテン等の潤滑材の塗布層１４が設け
られ、シリンダヘッド及びシリンダブロックの表面とこ
れらと接するシリンダヘッドガスケット１の外表面との
間を滑り易くしている。

【００２３】これにより該ガスケット１をシリンダヘッ
ド及びブロックの接合面間に装着したときにシリンダヘ
ッドとブロックとの膨張差に基づきガスケットに作用す
る引きずり応力が軽減される。シリンダヘッド及びブロ
ックの接合面に接するガスケット１の外表面へのかかる
潤滑材の塗布は前記の第１〜第３実施例の場合も勿論有
効であり、潤滑材の塗布層による引きずり応力軽減の効
果は、寧ろ第１及び第２実施例のように２層構成のシリ
ンダヘッドガスケットの場合により顕著に表れる。

【００２４】副板３には、基板２及び４の一方、図では
基板２の燃焼室用開口５を囲繞するビード７及びガスケ
ットの外周を周廻するビード８の位置、形状に合わせた
台形ビード１１及びダイヤフラムビード１２が設けら
れ、ガスケット１を接合面間に装着したとき、基板２の
ビードと副板のビードとが互いに重なり合うように形成
されている。第４実施例においては副板の硬度を増大さ
せるとともに、副板に設けたビードにより副板の剛性を
増大させ、更に接合面とガスケット１の外表面との間を
滑り易くすることにより、前記の引きずり応力による副
板の長手方向両端部の変形、損傷を防止している。また
副板３に設けたビード１１及び１２がガスケットのシー
ル性の向上に寄与すること、更に副板の折返し部９の外
周のダイヤフラムビード７１が副板の反りを軽減する効
果をもつことは、図４の第２実施例について述べた所と
同様である。

【００２５】上記説明した本発明の実施例は上記説明し
た変形以外にも種々の変形が可能である。例えば、上記
実施例においては副板３に燃焼室用開口５を囲繞するビ
ード１１と副板の外周縁にほぼ沿って周廻するビード１
２との双方を設けているが、何れか一方のみを設けるよ
うにしてもよいし、また、これらのビード１１及び１２
を基板に設けたビード７及び８と重なり合わないように
設けることもできる。更に副板３にビード１１及び１２
以外のビードを付加することもできる。

【００２６】

【発明の効果】上記詳説した通りの構成と作用を有する
本発明のシリンダヘッドガスケットは、副板の硬度が比
較的に大きいので、シリンダヘッドとシリンダブロック
との膨張差に基づきガスケットに加わる引きずり応力に
より副板の長手方向両端部が変形し、損傷することを防
止することができる。また、副板にビードを設けたとき
は、副板の剛性が増大し、上記の変形、損傷防止の効果
を一層高めるとともに、ガスケットのシール性を一層向
上させることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２のＡ−Ａ線による拡大断面図である。

【図２】本発明の第１実施例の平面図である。

【図３】第１実施例の変形例についての図１と同様な拡
大断面図である。

【図４】第２実施例についての図１と同様な拡大断面図
である。

【図５】第３実施例についての図１と同様な拡大断面図
である。

【図６】第４実施例についての図１と同様な拡大断面図
である。

【符号の説明】

２及び４ 基板 ３ 副板 ５ 燃焼室用開口 ６ ボルト挿通孔 ７及び１１ 台形ビード ８及び１２ ダイヤフラムビード ９ 折返し部 １３ 山形凸条ビード

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性を有する硬質金属板からなり燃焼室
   用開口を囲繞するビードを備えた基板と、基板に較べて
   軟質の金属板からなり燃焼室用開口の周縁に折返し部を
   有する副板とを積層してなり、上記ビードが上記折返し
   部よりも外側の位置において燃焼室用開口を囲繞するシ
   リンダヘッドガスケットにおいて上記副板がビッカース
   硬度２１０乃至３７０の範囲内の硬度を有することを特
   徴とするシリンダヘッドガスケット。
2. 【請求項２】 前記副板に、前記折返し部よりも外側の
   位置において燃焼室用開口を囲繞するビードを設けたこ
   とを特徴とする請求項１記載のシリンダヘッドガスケッ
   ト。
3. 【請求項３】 前記副板にほぼ副板の外周縁に沿って周
   廻するビードを設けたことを特徴とする請求項１又は２
   記載のシリンダヘッドガスケット。
4. 【請求項４】 ほぼ外周縁に沿って周廻する前記ビード
   が副板の長手方向の両端部のボルト挿通孔を外側から半
   ば包囲するように延長していることを特徴とする請求項
   ３記載のシリンダヘッドガスケット。
5. 【請求項５】 前記副板に設けた前記ビードが前記基板
   に設けたビードに重なり合うように配設されていること
   を特徴とする請求項１、２、３又は４記載のシリンダヘ
   ッドガスケット。
6. 【請求項６】 シリンダヘッド及びシリンダブロックの
   接合面の何れか一方に接する基板もしくは副板の上記接
   合面に接する側の表面に二硫化モリブテン等の潤滑材を
   塗装したことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５
   記載のシリンダヘッドガスケット。