JPH09229196A - 金属ガスケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属ガスケットをシリンダヘッドとブロック
との接合面間に挟着して締付けたときに燃焼室周りに生
じる接合面間のギャップをボルト穴から離隔する部位に
おいても充分に補償できるようにし、燃焼室穴周りのシ
ール性能を向上させる。 【解決手段】 ガスケットの燃焼室穴２を囲む突条ビー
ド４の内部空間部に硬質合成樹脂層６を充填してストッ
パー部を形成するとともに、突条ビードの外側にゴム状
弾性体からなり突条ビードよりも高さが高い補助シール
リング８を設ける。硬質合成樹脂層６の充填高さは、内
部空間部５の高さを越えず、しかもボルト穴３から離隔
する部位において高く、ボルト穴３に近接する部位にお
いて低くなるように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車のエンジン等
のシリンダヘッドガスケットとして用いられる金属ガス
ケットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃焼室穴をその周縁部において囲繞しシ
ールするビードを備えたシリンダヘッド用金属ガスケッ
トにおいて、該ビードよりも燃焼室穴側にリング状のシ
ム板を固着する等してストッパー部を形成することは公
知である。このストッパー部は、金属ガスケットをシリ
ンダヘッドとシリンダブロックとの接合面間に挟着し、
ボルト締結したときに、シリンダヘッドの湾曲により燃
焼室周りに生じる接合面間のギャップを補償してシール
するとともに、燃焼室内の爆発ガス圧に基づく繰返し荷
重によるビードの拡縮変形の振幅を制限し、ビードのへ
たりを防止するという機能を果たすものであることも既
によく知られている。

【０００３】上記のように機能するストッパー部をシム
板等により突条ビードの内側に並設する代りに、突条ビ
ードの内部空間部すなわち突起部の裏側の凹陥部に該内
部空間部の高さよりも高さが低い金属の整形ワイヤ或は
溶射層を充填することにより突条ビード自身の内部にス
トッパー部を形成することが実開平２−５９３６１号公
報に記載されている。かかる突条ビードの内部に組み込
まれたストッパー部は特別な設置面積を必要としないの
で、エンジンのコンパクト化の傾向に有利に対応できる
利点がある。

【０００４】更に、特公昭６２−３３４０号公報には吸
気マニホルドガスケット等として用いられる金属ガスケ
ットであって、貫通開口を包囲する突条エンボスの内部
空間部にシリコーンエラストマー等の弾性エラストマー
のシーラント材料を部分的に満たすように充填した金属
ガスケットが記載されており、ガスケットを一対の対向
面間で圧縮したときに、上記シーラント材料がエンボス
を平たくならないように支持して圧縮力をエンボス範囲
上に集中させ、かつ凹所に閉じ込めたＯリングが作用す
るように作用し、効果的にシールすることが記載されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】シリンダヘッドとシリ
ンダブロックとの接合面の間に金属ガスケットを挟着
し、ボルト締結したときに、燃焼室周りに生じる接合面
間のギャップの大きさは燃焼室周りにおいて一様ではな
く、大きい締付力が加わるボルト穴に近接する部位と比
較的小さい締付力が加わるボルト穴から離隔する部位と
ではギャップの大きさが異なり、ボルト穴から離隔する
部位においてはギャップが大きい。

【０００６】上記した従来のシリンダヘッド用金属ガス
ケットにおいてはストッパー部の高さが燃焼室穴周りの
各部位において一定であり、従って、ギャップが大きい
ボルト穴から離隔する部位においてはストッパー部が上
記ギャップを充分に補償できるだけの高さを有せず、ス
トッパー部に必要なシール面圧が得られないことがあ
る。従って、前記した突条ビード自身の内部空間部にス
トッパーを設けた金属ガスケットにおいては、ビード部
によるシール面圧が不足し、燃焼室内のガスをシールで
きない場合がある。このような問題はエンジンの構造に
よって接合面間のギャップの大きさが燃焼室周りで滑ら
かに変化せず局部的に急激にギャップが大きくなる等の
不規則箇所があるような場合に特に著しい。

【０００７】本発明は前記の燃焼室穴を包囲する突条ビ
ード自身の内部空間部にストッパー部を設けた金属ガス
ケットにおいて上記の問題点を解決するもので、ガスケ
ットをシリンダヘッドとブロックとの接合面間に挟着し
ボルト締結したときに燃焼室周りに生じる接合面間のギ
ャップを、ボルト穴から離隔した部位においてもストッ
パー部によって充分に補償することができるようにし、
燃焼室穴周りの全部位においてシール面圧を均等化する
とともに、上記の不規則箇所があるような場合において
も充分なシール性能を保持し得るようになすことを目的
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の金属ガスケットは、弾性を有する金属板からなり少
なくとも１個の燃焼室穴と複数のボルト穴とを有し、該
燃焼室穴をその周縁部において包囲する突条ビードを備
えた金属ガスケットにおいて、上記突条ビードの内部空
間部に硬質合成樹脂層を充填してストッパー部を形成す
るとともに、上記突条ビードの外側にゴム状弾性体から
なり該突条ビードよりも高さが高い補助シールリングを
設け、上記硬質合成樹脂層の充填高さが上記内部空間部
の高さを越えず、しかもボルト穴に近接する部位におい
て充填高さを低くし、ボルト穴から離隔する部位におい
て充填高さを高くしたことを特徴とするものである。

【０００９】本発明の金属ガスケットは上記の通りに構
成され、燃焼室穴を包囲する突条ビードの内部空間部に
硬質合成樹脂層を充填したストッパー部を形成している
ので、ガスケットをシリンダヘッドとブロックとの接合
面間で締付け圧縮したとき、突条ビード部は硬質合成樹
脂層の充填高さすなわちストッパーの高さに金属板の板
厚を加算した高さまで圧縮変形されるが、これ以上は圧
縮されない。従って、ガスケットを接合面間で締付けた
とき、突条ビード部は弾性的に変形したビードの復元力
とストッパー部の厚さ効果とにより接合面上に高いシー
ル面圧を生じさせるとともに、燃焼室内の爆発ガス圧に
基づくビードの繰返し拡縮変形の振幅が制限される。

【００１０】この場合に、本発明の金属ガスケットにお
いては、硬質合成樹脂層の充填高さが、燃焼室周り各部
位における接合面間のギャップの大きさの変動に合わせ
て、ボルト穴に近接する部位において低く、ボルト穴か
ら離隔する部位において高くされているので、ガスケッ
トを接合面間で締付けたときストッパー部が燃焼室穴周
り各部位において上記接合面間のギャップをよく補償
し、突条ビード部におけるシール面圧は燃焼室穴周りに
おいて均等化される。

【００１１】上記のように構成されている場合でも、前
記の不規則箇所があるエンジンに適用する場合或は硬質
合成樹脂層の充填に大きなバラツキや不規則がある場合
には、燃焼室内のガスの漏れを生じ易いが、本発明にお
いては、ストッパー部を内蔵する突条ビードの外側すな
わち燃焼室穴と反対側にゴム状弾性体からなり突条ビー
ドよりも高さが高い補助シールリングを備えているの
で、上記のような場合においても燃焼室内のガスを効果
的にシールすることができる。補助シールリングの高さ
は突条ビードの高さよりも０．０５乃至０．１ｍｍ高い
ことが好ましい。

【００１２】なお、本発明において突条ビードの外側の
補助シールを金属ビードではなく、ゴム状弾性体からな
るシールリングで形成したのは次の理由による。 弾性、復元量が大きいので、燃焼室穴周りの接合面間
ギャップが異常に大きい場合にも対応できる。 柔らかく、バネ定数が小さいので、ボルト締付力を食
うことが少ない。 金属ビードを補助シールとする場合に較べて占有面積
が少なくて済み、加工も容易である。

【００１３】本発明のガスケットにおいてストッパー部
を形成する充填層はエポキシ樹脂等の硬質合成樹脂から
なる。前記した特公昭６２−３３４０号記載の金属ガス
ケットのようにシリコーンエラストマー等のエラストマ
ーを内部空間部に非充填部を残すように部分的に充填し
たのでは、突条ビードが圧縮されたときに充填したエラ
ストマーが変形し、突条ビードに不整な応力が与えら
れ、これが燃焼室内のガス圧に基づくビードの交番的拡
縮変形により繰返され、突条ビードに亀裂や損傷を生じ
る危険がある。本発明においては突条ビードの圧縮、復
元に当って実質的に変形することがない硬質合成樹脂層
を充填してストッパー部を形成する。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の金属ガスケットの詳細を
実施例の図面に基づき以下に説明する。図面における同
一の符号は同一の部分を示している。

【００１５】本発明の第一実施例の金属ガスケットを図
１〜図３に示している。図１は平面図であり、図２及び
図３はそれぞれ図１のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線による拡大
断面図である。金属ガスケットＧはステンレス鋼板等の
弾性を有する金属板１からなり、エンジンの燃焼室に整
合する形状の複数の燃焼室穴２を有し、シリンダヘッド
をシリンダブロックに締結するボルトを挿通するボルト
穴３を複数個備えている。ガスケットＧは上記燃焼室穴
２をその周縁部において包囲する突条ビード４を備え、
突条ビード４の外側すなわち燃焼室穴２と反対側に突条
ビード４に近接して、ゴム状弾性体からなり突条ビード
４と同一方向に突起する環状の補助シールリング８を備
えている。なお、図１においては、図を簡単にするため
に、水穴、油穴等の液体通路穴及び図２、図３では図示
しているシール材層７の図示を省略し、また突条ビード
４はその頂点を示す一点鎖線で代表させて図示してい
る。後記の図５においても同様である。

【００１６】上記突条ビード４の高さ及び幅はその燃焼
室穴周りの各部位において一定であり、一定の高さｈ及
び幅Ｗを有している。突条ビードの突起部の裏側の内部
空間部５には硬質合成樹脂層６が充填されストッパー部
を形成している。硬質合成樹脂層６の充填高さは突条ビ
ードの燃焼室穴周り各部位において一定ではなく、ボル
ト穴３から離隔する部位における充填高さｄ₁ は高く、
ボルト穴３に近接する部位における充填高さｄ₂ は低く
し、ｄ₁ ＞ｄ₂ としている。

【００１７】充填高さ等の具体例を示せば、金属板の板
厚は通常０．１乃至０．３ｍｍであり、突条ビードの高
さｈは通常０．１乃至０．２ｍｍ程度である。硬質合成
樹脂充填層の高さは内部空間部５の高さを越えない限り
内部空間部５を１００％充填する高さであっても差支え
はないが、突条ビードの燃焼室穴周り全部位においてビ
ードの弾性的変形を確保するために、充填高さが最も高
い部位においても少なくとも０．１ｍｍの高さの非充填
部を残存させるのが好ましく、ｄ₁ は非充填部を残すよ
うに内部空間部５の高さ（突条ビードの高さｈに等し
い）よりも低くかつ０．１乃至０．２ｍｍの範囲に選ぶ
のが好ましい。ｄ₂ は０．０３乃至０．０６ｍｍの範囲
に選ぶのが好ましい。

【００１８】硬質合成樹脂層６は圧縮応力を受けても実
質的に圧縮されず、実質的に変形しない非圧縮性、非変
形性であり、エポキシ樹脂が好ましく用いられる。また
エポキシ樹脂にはタルク、クレー、ガラス、シリカ、ア
ルミナ等の無機質充填材が好ましく配合される。

【００１９】補助シールリング８は、ふっ素ゴム、シリ
コーンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム等の耐熱性の
ゴム状弾性体からなる断面半円形の環状リングであり、
金属板１の突条ビード４が突起する側の面上に突条ビー
ド４に近接させて接着材等により固着される。該補助シ
ールリング４の高さＬは突条ビードの高さｈに後記のシ
ール材層７の厚さを加算した高さよりも０．０５乃至
０．０１ｍｍ高い高さを有するのが望ましい。なお、補
助シールリング８の断面形状は半円形に限られず、種々
の断面形状を採用することができる。

【００２０】金属板１の両面には、燃焼室穴２の周縁か
ら突条ビード４の外側にわたり環状に耐熱性と柔軟性と
を有するゴム状弾性体を主体とするシール材層７を被覆
している。このシール材層７は当接するシリンダヘッド
及びシリンダブロックの接合面における表面粗さ、歪
み、微小傷等を補償するものであり、金属板１の両面の
全体にわたり被覆することもあるが、図示のように燃焼
室穴の周りに環状に、また図示を省略している液体通路
穴の周りに環状に被覆することによってもその機能を果
たすことができる。ただし、本発明においては上記のゴ
ム状弾性体からなる補助シールリングが同様な機能をも
果たすので、燃焼室穴周りのシール材層７を省略するこ
ともできる。

【００２１】上記説明した金属ガスケットＧをシリンダ
ヘッドＨとシリンダブロックＤとの接合面の間に挟着し
てボルト締結し、ガスケットを圧縮した状態についての
図２と同様な断面図を図４に示している。図４では図面
を簡単にするためシール材層７の図示を省略している。
ガスケットＧの圧縮により突条ビード４はその高さがス
トッパー部の高さすなわち硬質合成樹脂層６の充填高さ
ｄ₁ に等しくなるまで圧縮され、硬質合成樹脂層がスト
ッパーとなってそれ以上は圧縮されない。このように圧
縮された突条ビード４が燃焼室周縁におけるシリンダヘ
ッドＨとシリンダブロックＤとの接合面間のギャップＳ
₁ を補償するとともに、接合面上に高いシール面圧を与
え、その外側の補助シールリング８と相俟って良好なシ
ール性能を確保する。

【００２２】本発明の第２実施例の金属ガスケットを図
５乃至図７に示している。図５は平面図であり、図６は
図５のＡ′−Ａ′線による拡大断面図であり図７は図５
のＢ′−Ｂ′線による拡大断面図である。第２実施例に
おいては燃焼室穴２間の間隔が小さく、従って隣接する
燃焼室穴２、２を囲繞する突条ビード４、４は燃焼室穴
間においては合体して１条の突条ビードを形成してい
る。また、突条ビード４の外側の補助シールリング８は
燃焼室穴間には延長せず、隣接する燃焼室穴の補助シー
ルリングが穴間の両側部ａで互いに連接され連続した一
連の補助シールリングに形成されている。この場合熱的
条件が厳しい燃焼室穴間に延長しないので、シールリン
グの耐熱性に対する要求は緩和される。

【００２３】突条ビード４の高さはビードの燃焼室穴周
り各部位において一定であり、一定の高さｈを有する
が、突条ビードの幅は燃焼室穴周り各部位において一定
ではなく、ボルト穴３から離隔する部位における幅Ｗ₁
は幅が狭く、ボルト穴３に近接する部位における幅Ｗ₂
は幅が広く、Ｗ₂ ＞Ｗ₁ に形成されている。従って、突
条ビード４のバネ定数はボルト穴３から離隔する部位が
ボルト穴３に近接する部位よりも大である。

【００２４】突条ビード４の内部空間部５におけるスト
ッパー部の高さすなわち硬質合成樹脂層６の充填高さ
は、第１実施例と同様に、ボルト穴３から離隔する部位
において高く、ボルト穴３に近接する部位において低く
されている。従って、突条ビードの幅を上記のように変
化させることと相俟って、第２実施例のガスケットにお
いては突条ビード４の内部空間部５に充填する硬質合成
樹脂層６の断面積が燃焼室穴周り各部位において一定に
なるように、換言すれば充填量が一定になるようにする
ことができる。このように充填量を一定にできることは
硬質合成樹脂層の充填作業を精密にしかつ容易にする点
できわめて有利である。また、本実施例では、前記の通
り、ビードのバネ定数はボルト穴３から離隔する部位が
ボルト穴３に近接する部位より大であるから、突条ビー
ドによるシール面圧が燃焼室穴周りにおいて一層均等化
される。

【００２５】以上説明した実施例は全て単板金属ガスケ
ットであるが、本発明による金属ガスケットはこれに限
られるものではなく、例えば、第１実施例のガスケット
の片面もしくは両面に副板もしくは表面板を積層する、
或は第１実施例のガスケット２枚を突条ビードの頂点同
士が当接するように対向させて積層する等により積層金
属ガスケットとして構成することもできる。また、上記
実施例では突条ビードの断面形状は山形、半円形とした
が、これに限らず、台形等適宜な形状とすることもでき
る。

【００２６】

【発明の効果】上記説明した通りの構成及び作用を有す
る本発明の金属ガスケットにおいては、ガスケットをシ
リンダヘッドとシリンダブロックとの接合面間に挟着し
てボルト締結したとき、ボルトに近接する部位、ボルト
から離隔する部位における接合面間のギャップの大小に
関らず、各部位においてストッパー部が接合面間のギャ
ップを充分に補償し、突条ビードによるシール面圧は燃
焼室穴周りの各部位において均等化され、各部位におい
て高いシール面圧を得ることができる。また、本発明の
ガスケットにおいては、上記の接合面間のギャップの大
きさが燃焼室周りで滑らかに変化せず局部的に急激にギ
ャップが大きくなるような不規則箇所があるような場合
や硬質合成樹脂層の充填量にバラツキ、不規則がある場
合においても、突条ビードの外側のゴム状弾性体からな
る補助シールリングが燃焼室内のガスの漏洩を防止し、
シール性能が向上する。更に、本発明によれば、各部位
において高さが異なるストッパー部を容易にかつ安価に
形成できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のガスケットの平面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線による拡大断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線による拡大断面図である。

【図４】シリンダヘッドとシリンダブロックとの接合面
間に圧縮された状態の第１実施例のガスケットについて
の図２と同様な拡大断面図である。

【図５】本発明の第２実施例のガスケットの平面図であ
る。

【図６】図５のＡ′−Ａ′線による拡大断面図である。

【図７】図５のＢ′−Ｂ′線による拡大断面図である。

【符号の説明】

２ 燃焼室穴 ３ ボルト穴 ４ 突条ビード ５ 内部空間部 ６ 硬質合成樹脂層 ８ 補助シールリング

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性を有する金属板からなり少なくとも
   １個の燃焼室穴と複数のボルト穴とを有し、該燃焼室穴
   をその周縁部において包囲する突条ビードを備えた金属
   ガスケットにおいて、上記突条ビードの内部空間部に硬
   質合成樹脂層を充填してストッパー部を形成するととも
   に、上記突条ビードの外側にゴム状弾性体からなり該突
   条ビードよりも高さが高い補助シールリングを設け、上
   記硬質合成樹脂層の充填高さが上記内部空間部の高さを
   越えず、しかもボルト穴に近接する部位において充填高
   さを低くし、ボルト穴から離隔する部位において充填高
   さを高くしたことを特徴とする金属ガスケット。
2. 【請求項２】 上記の硬質合成樹脂層がエポキシ樹脂層
   である請求項１記載の金属ガスケット。
3. 【請求項３】 上記補助シールリングが隣接する燃焼室
   穴間には延長せず、隣接する燃焼室穴の補助シールリン
   グが穴間の両側部で互いに連設されて一連に形成されて
   いる請求項１記載の金属ガスケット。
4. 【請求項４】 補助シールリングの高さが突条ビードの
   高さより０．０５乃至０．１ｍｍ高く形成されている請
   求項１又は３記載の金属ガスケット。