JPS64585B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関ヘツドガスケツトの改良に関
し、特に高圧縮ジーゼルエンジンのヘツドガスケ
ツトに関する。

従来技術では、種々のヘツドガスケツトが知ら
れている。ヘツドガスケツトは一般に、油孔、水
孔及びシリンダ孔を含む複数個の孔の形状を定め
ている薄い平らな本体を有する。

最近、自動車に用いられるジーゼルエンジンの
数が増えている。米国で用いられている典形的な
ジーゼルエンジンに於いては、シリンダ孔に燃料
を供給する各シリンダ孔用予燃室を設置するこ
と、該予燃室をエンジンヘツドの中に位置せしめ
かつガスケツトの装甲にまたがらせることが、一
般に行なわれるようになつてきている。ガスケツ
トを絶縁し、シールを効果的に行い、そして予燃
室用シールを提供する為に、米国特許第3565449
号に示された型のような従来のジーゼルガスケツ
トは、その装甲から延びてガスケツト主体を越え
て外側に膨張したタブ（予燃タブ）と共に用いら
れてきた。そのようなう予燃タブは、米国特許第
4311318号に例示されている。

このような予燃タブ付改変ガスケツトは、特に
エンジンが冷えているときに、ブローバイ即ち吹
き抜けを許容する傾向があり、その結果として、
組み合わされているガスケツトを頻繁にだめにす
るということが判つていた。悪い場合には、時と
して吹き抜けが油と水の部分に通じて、エンジン
用冷却媒体である水或は油を噴出せしめ、その結
果、しばしばエンジン自体を焼き尽くすことがあ
つた。

ガスケツトの装甲によつて密閉されるべきエン
ジンヘツドと予燃室が失敗に終る可能性のある理
由は、予燃室を備えていないエンジンヘツドが普
通そうであるように、エンジンヘツドと予燃室と
の交差部に於ける不連続性であつて、該交差部で
は針金が装甲のおおいの下にある領域でヘツドが
該装甲を横切り或は交差するためであることが確
認された。例えば、もしも予燃室がエンジンヘツ
ドの平面を越えて突出していると、針金との交差
部に於いて、該針金がエンジンヘツドよりも予燃
室によつてより大きな圧縮負荷の下に置かれる。
その結果、交差部に於いて、おおいつきの装甲が
エンジンヘツド、予燃室の突出端、そして予燃室
底表面と密閉係合され得ない区域が発生する。も
し予燃室が凹所を設けられると、或は、もし予燃
室を受ける穴の表面に顕著な面取りがあると、同
様な結果が生じ得る。

この問題への一つの解決策は、予燃室とエンジ
ンヘツドの表面を研磨して一つの共通平面にし、
かつエンジンヘツド或は予燃室表面に小さな溝や
面取りがないことを絶対的に確実にすることであ
る。しかし、この様な解決策は実際的でないし高
価につき、かつガスケツト製造の範ちゆうでな
い。他の解決策は、部品が絶対的にぴつたり合う
ように部品を組立てることである。しかし、これ
もまた実際的な解決策ではない。というのは、一
吋の千分の幾つかの公差も許されずに、大量生産
され組立てられた部品の各対に対する公差を零に
保持することは、極端に困難でありかつ非常に高
くつくからである。

また、単にヘツドへの負荷を増大したり、若し
くはより厚い或はより柔らかい針金環を用いるこ
とも不可能である。何故ならば、利用できるヘツ
ドへの負荷は限られているし、普通考えられるエ
ンジンに於いてはその最大値迄用いられており、
かつガスケツトの装甲領域と主体領域に於ける負
荷分布は設計によつて計算され、測定されかつ平
衡させられているからである。装甲の領域にかけ
られた負荷を実質的に増大さすことは、主体部へ
利用できる負荷を減少させ、従つて該主体部に於
ける漏れを生じ易くすることになる。

一つの実際的解決策は、予燃室とガスケツトの
装甲との交差部の２つの隔つた領域の各々に於い
て、装甲の脚部の一方の下にスパナ手段を追加す
ることであることが判つた。その結果、ガスケツ
ト組立体がエンジンヘツドとエンジンブロツクと
の間に置かれて負荷の下におかれると、予燃タブ
の近くのガスケツトの装甲とエンジンヘツドと、
そして予燃室との間に、より効果的かつ不変のシ
ールが得られるというものである。この解決策は
米国特許第4311318号に開示されている。この米
国特許第4311318号では、スパナ手段が金属の装
甲環と一体に形成され、かつ針金環の下に横たわ
るように逆に折り曲げられている。

本発明は、基本的なガスケツト構造や負荷分
布、さらには製造工程に著しく影響することなし
に、ジーゼルエンジンを効果的にシールすること
のできる改良されたヘツドガスケツト組立体を提
供することを目的とする。

本発明によれば、ジーゼルエンジンのエンジン
ブロツク及びエンジンヘツドの間をシールするた
めのヘツドガスケツト組立体であつて、前記ブロ
ツクは燃焼シリンダを形成しかつ前記ヘツドは予
燃室が配置される穴を形成し、前記予燃室は前記
燃焼シリンダ上に部分的に位置しかつ前記燃焼シ
リンダ中へ排気するように配置され、前記ヘツド
ガスケツト組立体は、前記シリンダに一致して配
置されるようにされた燃焼開孔を形成しかつ該燃
焼開孔から離間した複数個の他の孔を形成する多
層ガスケツト主体と、前記燃焼開孔の周囲に隣接
して前記ガスケツト主体に固定され、かつ該ガス
ケツト主体に全体的に平行な脚部を備えた金属環
を有する防火環と、前記脚部の間でかつ前記燃焼
開孔の周囲内に配設された針金環と、前記燃焼開
孔の外側へ前記脚部の一方から延び、前記予燃室
が前記燃焼開孔の上に一部位置するように該予燃
室の下に位置しかつ該予燃室を支える予燃タブと
を有し、前記予燃室が二つの離間した交差区域に
おいて前記針金環の上に位置しかつ前記針金環と
交差するようになつているヘツドガスケツト組立
体において、前記予燃タブの下に位置しかつ前記
針金環の上に位置する補助シール要素を含み、こ
の補助シール要素が、前記予燃タブの周縁と全体
的に補合する形状でかつその下側表面に対して位
置する主体部分を有し、かつ一体のシールタブを
備えており、該シールタブの一方が前記二つの離
間した交差区域の内の第一の交差区域において前
記脚部の一方の下に位置し、かつ他方の前記シー
ルタブが第二の交差区域において前記脚部の下に
位置し、それにより前記ガスケツト組立体が前記
ヘツド及びブロツクの間に配置されかつ負荷の下
に置かれた時に、前記防火環と予燃室の周り及び
付近の関連した予燃タブとエンジンヘツドと予燃
室との間に一層有効かつ不変のシールを得ること
を特徴とする。

かくして、本発明に係る改良されたヘツドガス
ケツト組立体は、予燃室表面がエンジンヘツドの
平面より垂直方向にずれている場合であつても、
予燃室の周囲に高度に効果的なシールを提供す
る。補助シール要素が予燃室の周辺に於けるシー
ル応力の増加に備えて設けられており、燃焼ガス
漏洩の可能性を減少させる。針金上に、即ち、予
燃タブと針金との間に前述のシール要素を位置せ
しめることにより、密封効果が増して吹き抜けの
可能性を最小限にする。

本発明を、添付図面に基づいて更に詳細に説明
する。先ず、第１図及び第２図を参照すると、本
発明に係る好ましいジーゼルヘツドガスケツト組
立体１０が示されている。ヘツドガスケツト組立
体１０は、エンジンヘツド１４及びエンジンブロ
ツク１２と協同するようにされている。

エンジンブロツク１２は、複数個の燃焼シリン
ダ即ち燃焼室と複数個の油孔及び水孔（図示せ
ず）とを含む複数個の孔を形成している。エンジ
ンヘツド１４は、各燃焼室１６上に位置する燃焼
室部分２６の形状を定め、そして更にエンジンブ
ロツクの補合する形状の孔と整合された複数個の
油孔及び水孔（図示せず）の形状も定めている。
ねじ付きボルト（図示せず）がエンジンヘツドと
エンジンブロツクを結合し、ガスケツト組立体を
押圧してエンジンヘツドとエンジンブロツクの孔
の周囲でこれらエンジンブロツクとエンジンヘツ
ドに密封係合させる。

図示されている如く、ヘツドガスケツト組立体
１０はガスケツト主体４０を含み、該ガスケツト
主体４０は感熱性の多層組立体である。このガス
ケツト主体４０は中心コア即ち中心層４２を含
み、該中心層４２は金属シートでもよい。中心層
４２の各側部には、含浸アスベストのシール層即
ちシールシート４６が配設されている。従来の耐
温、耐油そして耐水の含浸剤を用いたものでよ
い。中心層４２とシールシート４６は互に重ね合
わせられ、接着剤を用いて周知の方法で結合され
層状にされている。

その後、適切に位置を定められた孔及び開孔
が、打ち抜き等によつてガスケツト主体に形成さ
れる。これらの開孔及び孔は、エンジンブロツク
とエンジンヘツドの油孔と水孔の相対する口端部
を囲むように位置づけられた油と水用の孔４８を
含む。これらの孔４８は、エンジンブロツクとヘ
ツドの油孔同士及び水孔同士の連通を可能にし、
かつこれらの孔４８を越えて流体が漏洩するのを
防止する。ボルト孔５０もまたガスケツト主体４
０に設けられており、ボルトがエンジンヘツド１
４を貫通してエンジンブロツク１２中のねじ付穴
に螺合するのを可能にする。

最後に、ガスケツト組立体１０は、シリンダ孔
をとりかこむ複数個の孔を形成している。シリン
ダはこれら複数個の孔に隣接してガスケツト組立
体の周囲部分でシールされるように設計されてい
る。このために、ガスケツト主体４０には、図示
の実施例ではほぼ円形である貫通した燃焼開孔６
０が形成されている。第２のガスケツトすなわち
防火環６２が、これらの燃焼開孔の各々の周囲に
設けられる。

防火環６２は、ガスケツト主体４０にほぼ平行
に横たわる一対の脚部６６を備えた、断面がほぼ
Ｕ型の金属環を含む。便利の良いように、数個の
Ｕ型金属環が結合ウエブ６３を介して相互に連結
されていてもよい。各金属環は燃焼開孔の内方に
Ｕ型断面の閉鎖端を向け、そして添付図面に見ら
れる如く、燃焼開孔の外方へ向けて開放端を配し
ている。針金環６８がＵ型金属環中に配置されて
おおわれており、図示された実施例では、該針金
環は断面が最初からほぼ円形の突き合わせ溶接さ
れたリングである。Ｕ型金属環は約0.1524mmの厚
さのステンレス鋼で形成されたもので良く、そし
て針金環６８は直径が約1.0414mmの焼鈍された軟
鋼で形成されてもよい。

米国特許第3565449号に記述かつ図解されてい
る如き舌状部分を、Ｕ型金属環６４に形成しても
よい。そのような舌状部分は燃焼開孔６０の周囲
を越えて延び、ガスケツト主体４０の燃焼開孔６
０中に防火環６２を吊り出して位置づけるのに役
立つ。そのような舌状部分がＵ型金属環の両脚部
に用いられても、或は片脚部に用いられも良く、
また第３図に示されている如く、全体的な重ね掛
けが上側の脚部で行われてもよい。或は、ガスケ
ツト主体４０の燃焼開孔の周囲の両側に防火環を
装着するように、全体的な重ね掛け防火環が用い
られても良い。

防火環６２はまた、予燃タブ７２を装備してい
る。予燃タブ７２はＵ型金属環と一体に形成さ
れ、両脚部６６の一方の延長部となつている。図
示の様に、予燃タブ７２は、該予燃タブが予燃室
１８の下にあつて予燃室１８を移動に抗して支承
しかつガスケツト主体４０を予燃室１８から保護
するように、充分に広くしてある。予燃室１８
は、エンジンヘツドに適切に形成された段つき穴
の中に配設されている。予燃室は、周知の態様で
燃焼室１６中に燃料を導入するよう作用する。

ガスケツト主体４０と防火環６２を有するヘツ
ドガスケツト組立て体１０は周知であり、かつか
なり長い間、エンジンヘツドとエンジンブロツク
の密封に大いに満足な結果をもつて用いられてい
た。しかし、ジーゼルエンジンがそうである様に
予燃室と予燃タブが用いられている場合、特に商
業的用よりもむしろ家庭用に使われているジーゼ
ルエンジンに、非常にしばしば不適切な密封から
破綻が生じた。そのような破綻は予燃室の周縁と
防火環の交差区域、第１図中に領域Ｚと示された
所で、そして予燃室の周囲、従つて予燃タブの周
囲で、しばしば発生することが判つた。予燃室と
エンジンヘツドがしばしば同一平面上にない故
に、即ち、ある場合には底表面１９が隣接のエン
ジンヘツド表面を越えて突出し、またある場合に
は隣接のエンジンヘツドの表面より上まで底表面
１９が引つ込められていたりする為に、漏洩が部
分的に発生していることが確認された。非同一平
面の状況によつて生じた段が、燃焼室から防火環
の外側へ通路を形成しがちである。その領域に於
ける改良された密封が、米国特許第4311318号に
よつて提供されている。

本発明によれば、燃焼ガス漏洩と吹き抜けに対
して更に改良された密封が得られる。この目的の
為に、補助シール要素９０が予燃タブの下に位置
するよう設けられている。補助シール要素９０は
湾曲した主体部分９２を含み、該部分は予燃タブ
の周縁９４の湾曲の下に位置しかつ同湾曲に補合
するものである。予燃タブ７２と補助シール要素
９０は好ましくは一体であり、かつ、例えば蝶番
部分即ち結合片９６によつて結合されているのが
よい。

主体部分９２の各端部はシールタブ９８を有
し、このシールタブは主体部分９２と共に、隣接
の交差区域Ｚにかかつている。シールタブ９８
は、該タブが対面しかつ対抗して配置されている
金属環の脚部６６に形状がほぼ釣り合わされてい
る。

図に示されているように、補助シール要素は予
燃タブの底表面に対抗して位置し、かつ予燃タブ
と一体に形成されている。シールタブ９８は主体
部分９２と同様に、脚部６６と一体に形成され、
そしてガスケツト主体４０と針金環６８の上にそ
れぞれ横たわるよう逆に折り曲げられている。そ
の結果、シールタブ９８と主体部分９２は、交差
区域における効果的シールと予燃タブの周囲の補
助的シールを提供し、それによつて予燃タブの周
辺を通つて燃焼開孔から燃焼ガスが漏洩する可能
性を最小限にする。

本発明に係る金属環と予燃タブを形成する為
に、金属環の脚部の一方は最初から予燃タブ７２
と、結合片９６（第６図および第７図参照）によ
りこの予燃タブ７２に結合された一体の補助シー
ル要素とを設けられてもよい。一体の補助シール
要素は、その後第８図に示された位置へ折り込ま
れる。そして、金属環はこの位置に於いて、針金
環６８を取付けられかつ、第３図と第５図に代表
的に示さているように、燃焼開孔の周囲へ締着さ
れて完成したガスケツト組立体となる用意がとと
のう。その後、もし必要ならば、防火環６２は、
例えばシールタブ９８の区域（Ｚ）に於いて、あ
らかじめ圧縮されてもよい。この圧縮によつて、
防火環６２の厚さは、ヘツドガスケツト組立体１
０を内燃機関のエンジンブロツクとエンジンヘツ
ドの間に組み付ける前に、これらの区域（Ｚ）に
於いて局部的に減少される。

ヘツドガスケツト組立体が負荷の下に内燃機関
へ組み付けられると、例えば第２図から第５図に
示されている如く予燃室１８が突出している場合
には、予燃室１８が予燃タブ７２をへこませがち
である。この傾向は第３図、第４図及び第５図
に、例示の目的で誇張して示されている。これに
関連して、図示の如く、予燃室の周縁は予燃タブ
が補助シール要素の上にある領域において該予燃
タブを押圧し、補助シール要素は交差区域（Ｚ）
におけると同様に、補助シール要素がない場合に
防火環６２が作用させるであろう力よりも幾分大
きな力を予燃タブの周囲に作用させるのに役立つ
ている。かくして、針金環は脚部６６および予燃
タブ７２の装甲を予燃室１８とエンジンヘツド１
４とに、それらの交差区域（Ｚ）および予燃タブ
周囲に於いて、より適合させかつ密封係合させる
傾向にある。補助シール要素のない同等のガスケ
ツト構造と違つて、加えられた大きい局部的な力
によつて、効果的で不変の密封がもたらされる。
しかも、これら区域で必要な増大された負荷はガ
スケツト組立体１０上の負荷分布を顕著に変える
ことがなく、従つて、燃焼開孔の近くの予燃室と
防火環６２の交差区域に於いて、また予燃タブの
周囲に於いて、シールを達成する為に追加の負荷
を必要としない。

前述の説明並びに図面により、本発明の精神と
範囲からはずれることなく変更を成し得ることは
明白であろう。例えば、一体でない補助シール要
素を上述した場所へ挿入しても、結果は同じであ
る。一体でない補助シール要素が用いられる場合
には、第５図中に点線で追加表示されているよう
に、シーリングタブ９８が延伸部９８′を有し、
この延伸部が曲げられ或は巻き丸められて針金環
６８と金属環の閉じた端部との間で強固に保持さ
れることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従つて作られたヘツドガスケ
ツト組立体の部分平面図、第２図は第１図の線２
−２にほぼ沿つた断面図で、内燃機関のエンジン
ヘツドとエンジンブロツクの間に置かれた第１図
のヘツドガスケツト組立体を示す図、第３図はエ
ンジンからエンジンヘツドをとりはずした後の第
２図の部分の部分的分解組立斜視図、第４図は第
３図の線４−４に沿つた拡大横断面図、第５図は
第４図の拡大された部分断面図、第６図はヘツド
ガスケツト組立体中の燃焼開孔の周囲に装甲を形
成する前の第１図のヘツドガスケツト組立体の一
部分の平面図、第７図は第６図の線７−７にほぼ
沿つた横断面図、そして第８図は補助シール要素
が折り重ねられた後の第７図と同様な横断面図で
ある。 １０……ヘツドガスケツト組立体、１２……エ
ンジンブロツク、１４……エンジンヘツド、１６
……燃焼室、１８……予燃室、４０……ガスケツ
ト主体、６０……燃焼開孔、６２……防火環、６
４……金属環、６６……脚部、６８……針金環、
７２……予燃タブ、９０……補助シール要素、９
２……主体部分、９８……シールタブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ジーゼルエンジンのエンジンブロツク及びエ
   ンジンヘツドの間をシールするためのヘツドガス
   ケツト組立体であつて、前記ブロツクは燃焼シリ
   ンダを形成しかつ前記ヘツドは予燃室が配置され
   る穴を形成し、前記予燃室は前記燃焼シリンダ上
   に部分的に位置しかつ前記燃焼シリンダ中へ排気
   するように配置され、前記ヘツドガスケツト組立
   体は、前記シリンダに一致して配置されるように
   された燃焼開孔を形成しかつ該燃焼開孔から離間
   した複数個の他の孔を形成する多層ガスケツト主
   体と、前記燃焼開孔の周囲に隣接して前記ガスケ
   ツト主体に固定され、かつ該ガスケツト主体に全
   体的に平行な脚部を備えた金属環を有する防火環
   と、前記脚部の間でかつ前記燃焼開孔の周囲内に
   配設された針金環と、前記燃焼開孔の外側へ前記
   脚部の一方から延び、前記予燃室が前記燃焼開孔
   の上に一部位置するように該予燃室の下に位置し
   かつ該予燃室を支える予燃タブとを有し、前記予
   燃室が二つの離間した交差区域において前記針金
   環の上に位置しかつ前記針金環と交差するように
   なつているヘツドガスケツト組立体において、前
   記予燃タブの下に位置しかつ前記針金環の上に位
   置する補助シール要素を含み、この補助シール要
   素が、前記予燃タブの周縁と全体的に補合する形
   状でかつその下側表面に対して位置する主体部分
   を有し、かつ一体のシールタブを備えており、該
   シールタブの一方が前記二つの離間した交差区域
   の内の第一の交差区域において前記脚部の一方の
   下に位置し、かつ他方の前記シールタブが第二の
   交差区域において前記脚部の下に位置し、それに
   より前記ガスケツト組立体が前記ヘツド及びブロ
   ツクの間に配置されかつ負荷の下に置かれた時
   に、前記防火環と予燃室の周り及び付近の関連し
   た予燃タブとエンジンヘツドと予燃室との間に一
   層有効かつ不変のシールを得ることを特徴とする
   ヘツドガスケツト組立体。