WO2010032555A1 - シリンダヘッドガスケット - Google Patents

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WO2010032555A1
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head gasket
cylinder
seal plate
combustion chamber
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安麿 武田
亮介 藤木
一也 吉島
義彦 増田
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日本ガスケット株式会社
トヨタ自動車株式会社
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    • F16J2015/0875—Flat gaskets comprising welds

Definitions

  • the present invention relates to a cylinder head gasket, and more particularly to a cylinder head gasket including at least one first seal plate sandwiched between a cylinder head and a cylinder block having a cylinder bore.
  • a combustion chamber provided with at least one first seal plate sandwiched between a cylinder head and a cylinder block having a cylinder bore, and formed in the position of the cylinder bore in the first seal plate
  • a cylinder head gasket provided with a hole and a first full bead surrounding the combustion chamber hole is known (for example, Patent Document 1).
  • the first full bead is provided with a first step having a U-shaped cross section surrounding the combustion chamber hole (Patent Document 2), and another second seal plate is laminated and superposed on the first seal plate,
  • the second seal plate is provided with a second step having a U-shaped cross section surrounding the combustion chamber hole, the second step is filled with a filler, and the second step is laminated and polymerized on the first full bead.
  • Patent Document 3 Known
  • the cylinder block of the engine is slightly elastically deformed by the explosion pressure in the combustion chamber during engine operation.
  • the open deck type cylinder block in which a water jacket is formed around a plurality of cylinder bores arranged in series and the water jacket is opened on the upper surface of the cylinder block, compared to a cylinder block that is not an open deck type.
  • the elastic deformation on the cylinder bore side is larger than that of the water jacket. This elastic deformation is relatively large between adjacent bores of the cylinder block, and in the worst case, there is a risk of cracking.
  • the present invention provides a cylinder head gasket that can suppress the elastic deformation of the cylinder block as much as possible and maintain good sealing performance for a long period of time.
  • the invention of claim 1 is provided with at least one first seal plate sandwiched between a cylinder head and a cylinder block having a cylinder bore, and the first seal plate has a combustion bored at the position of the cylinder bore.
  • a cylinder head gasket provided with a chamber hole and a first full bead surrounding the combustion chamber hole, A first step having a U-shaped cross section is formed in the first seal plate at a position surrounding the combustion chamber hole outside the first full bead, and a filling material is filled in the recess of the first step. It is what.
  • the first step provided at the position surrounding the combustion chamber hole outside the first full bead can be sandwiched between the cylinder head and the cylinder block, and the cylinder head and It becomes possible to firmly connect the cylinder block.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along line II-II in FIG. (A) is a graph which shows the test result which tested the suppression effect of the elastic deformation of the cylinder block 3.
  • FIG. (B) is sectional drawing of the cylinder head gasket corresponding to this invention used for Fig.3 (a).
  • (C) is sectional drawing of the cylinder head gasket corresponding to the prior art example used for Fig.3 (a).
  • the top view which shows 5th Example of this invention. Sectional drawing of the principal part which shows 6th Example of this invention. Sectional drawing of the principal part which shows 7th Example of this invention. Sectional drawing of the principal part which shows 8th Example of this invention.
  • the cylinder head gasket 1 of the present embodiment is sandwiched between the cylinder head 2 and the cylinder block 3 to seal between them.
  • the cylinder block 3 includes four cylinder bores 4 arranged in series on a straight line, and a water jacket 5 is formed around each cylinder bore 4 so as to surround them. The water jacket 5 is opened on the upper surface of the cylinder block 3.
  • the cylinder head gasket 1 includes a metal first seal plate 11 disposed on the cylinder head 2 side and a metal second seal plate 12 disposed on the cylinder block 3 side.
  • each of the seal plates 11 and 12 is formed with four combustion chamber holes 13 drilled in accordance with the cylinder bore 4 of the cylinder block 3.
  • each seal plate 11 and 12 has a plurality of bolt holes 15 through which fastening bolts (not shown) are inserted and blow-by holes 16 through which blow-by gas flows.
  • a ring-shaped metal shim plate 17 is provided between the first seal plate 11 and the second seal plate 12 to increase the surface pressure around the combustion chamber hole 13.
  • the shim plate 17 is arranged for each cylinder bore 4.
  • the ring-shaped shim plates 17 arranged for each cylinder bore 4 are integrally connected to each other at an intermediate position of each cylinder bore 4, thereby improving the ease of assembly.
  • the shim plate 17 may be manufactured separately.
  • the first seal plate 11 and the second seal plate 12 are formed with full beads 11a and 12a, respectively, within a range where they overlap with the ring-shaped shim plate 17, and the upper first abutting against the cylinder head 2 is formed.
  • the first full bead 11 a formed on the seal plate 11 is formed so as to protrude toward the cylinder head 2.
  • the second full bead 12a formed on the second seal plate 12 is formed so as to protrude toward the cylinder block 3, and thus the full beads 11a and 12a are stacked and protruded in a direction away from each other. .
  • Each full bead 11a, 12a surrounds each combustion chamber hole 13 in an endless manner.
  • first seal plate 11 and the second seal plate 12 are formed with steps 11b and 12b having a U-shaped cross section outside the full beads 11a and 12a and inside the water jacket 5, respectively. .
  • the steps 11b and 12b are formed within a range where they overlap with the ring-shaped shim plate 17.
  • the shim plate 17 extends from the combustion chamber hole 13 to a position that passes between the full beads 11a and 12a and slightly exceeds the steps 11b and 12b.
  • the first step 11b formed on the first seal plate 11 is formed so as to protrude toward the cylinder head 2, and the second step 12b formed on the second seal plate 12 is directed toward the cylinder block 3. It is formed to protrude.
  • the two steps 11b and 12b protrude in the direction of being separated from each other in a superposed state.
  • the first step 11b formed in the first seal plate 11 is continuous with each other at positions close to adjacent cylinder bores 4 so that the four combustion chamber holes 13 are shared in an endless manner.
  • the second step 12b formed on the second seal plate 12 also surrounds the four combustion chamber holes 13 in an endless manner.
  • the recesses of the steps 11b and 12b are filled with a filler 21 such as a synthetic resin, and by filling the filler 21, the rigidity of the steps 11b and 12b is increased and excessive buckling deformation due to a load. Sag is prevented and the durability of the steps 11b and 12b is improved.
  • the filler 21 may be filled so as to fill all the recesses of the steps 11b and 12b.
  • the filling material 21 may be about 80 to 95% with respect to the volume of the recesses of the steps 11b and 12b. preferable.
  • the filler 21 By filling the filler 21 in the range of about 80 to 95% in this way, when the cylinder head gasket 1 is assembled into the engine and the steps 11b and 12b are crushed, the surface pressure at that portion is expected. Thus, it becomes possible to prevent the excessively large amount from being excessively increased.
  • the heights of the steps 11b and 12b are made different in the circumferential direction. That is, the heights of the steps 11b and 12b are set higher in the portions 11b ′ and 12b ′ adjacent to the adjacent bores 4 and 4 than in the other portions.
  • the elastic deformation of the cylinder block 3 is relatively large between the adjacent bores 4 and 4, the elastic deformation is increased by increasing the surface pressure of the portions 11 b ′ and 12 b ′ as compared with the other portions. It becomes possible to suppress effectively.
  • the height of each of the steps 11b and 12b may be set high at a position where the amount of elastic deformation is large and low at a small position in consideration of the amount of elastic deformation at each position of the cylinder block 3.
  • the surface pressure at each position of the cylinder block 3 is set to an optimum size, elastic deformation of the cylinder block 3 can be effectively suppressed while preventing formation of indentations due to excessive surface pressure.
  • the height of the steps 11b and 12b may be constant in a cylinder block with little elastic deformation and a cylinder block in which elastic deformation is relatively uniform in each part.
  • each surface of the first seal plate 11 and the second seal plate 12 is coated with a coating material 18 such as a fluorine or nitrile rubber or elastomer material.
  • the coating material 18 is provided for the purpose of improving the adhesion and sealing properties with the counterpart material, respectively, and in order to ensure slipperiness and non-adhesiveness as required, the coating material 18 is used.
  • a top coat such as graphite or wax may be applied to the surface of the film.
  • the coating material 18 is omitted from the protruding surfaces of the steps 11b and 12b, the upper surface of the step 11b directly contacts the cylinder head 2, and the lower surface of the step 12b directly contacts the cylinder block 3. It is made to contact.
  • the friction coefficient is increased as compared with the case where the abutting surface is coated with the coating material 18, and the slip between the steps 11 b and 12 b and the cylinder head 2 or the cylinder block 3 is suppressed.
  • the elastic deformation of the block 3 can be reduced.
  • a coating material 19 having a high coefficient of friction based on polyimide, polyamideimide, phenol resin, epoxy resin, or the like is provided on the surface of each protruding side of each of the steps 11b and 12b.
  • the slip between the steps 11b and 12b and the cylinder head 2 or the cylinder block 3 may be suppressed.
  • FIG. 3A shows the case where the surface pressure in the position close to the combustion chamber hole 13 is increased in the cylinder block 3 provided with the water jacket 5 and the position close to the inner peripheral edge of the water jacket 5 away from the combustion chamber hole 13.
  • the test result which tested the suppression effect of the elastic deformation of the cylinder block 3 about the case where the surface pressure of a position was raised is shown.
  • 3b and 3c disclose sectional views of the cylinder head gasket used in the above test.
  • Each cylinder head gasket has the same configuration, and is composed of three metal seal plates 31, 32, 33 stacked on each other, and a thickness adjusting plate 34 interposed between the seal plates. It has.
  • the two seal plates 31 and 32 are stacked on the cylinder head 2 side of the thickness adjusting plate 34, and the other seal plate 33 is arranged on the cylinder block 3 side with respect to the thickness adjusting plate 34. .
  • Each of the seal plates 31 to 33 is formed with full beads 31a to 33a at positions where they surround the combustion chamber hole 13 and overlap each other, and the full bead 31a of the seal plate 31 closest to the cylinder head 2 is attached to the cylinder head 2.
  • the full bead 32 a of the seal plate 32 which is laminated on the seal plate 31 and is on the thickness adjustment plate 34 side is protruded toward the thickness adjustment plate 34.
  • the full bead 33 a of the seal plate 33 on the cylinder block 3 side is projected toward the thickness adjusting plate 34. In the case shown in FIG.
  • the ring-shaped shims 35 corresponding to the steps 11b and 12b in the above embodiment are arranged at positions away from the combustion chamber holes 13 and close to the inner periphery of the water jacket 5.
  • the surface pressure at a position close to the inner peripheral edge of the water jacket 5 away from the combustion chamber hole 13 by the shim 35 can be increased.
  • the shim 35 is disposed at a position close to the combustion chamber hole 13 so that the surface pressure of that portion can be increased.
  • FIG. 3a shows the distortion of the inner peripheral edge of the water jacket 5 in the cylinder block 3.
  • the line connected with ⁇ in FIG. 3a shows the result of FIG. 3b
  • the line connected with ⁇ shows the result of FIG. 3c. It is shown.
  • the surface pressure closer to the combustion chamber hole 13 is increased and the portion is restrained by increasing the surface pressure, so that it is closer to the inner periphery of the water jacket 5 away from the combustion chamber hole 13.
  • Increasing the surface pressure of the portion and restraining the portion can reduce the distortion at the inner peripheral edge of the water jacket 5. The reason is considered as follows.
  • the portion when the surface pressure of the portion is increased by disposing the shim 35 at a position close to the combustion chamber hole 13, the portion is distorted (elastically deformed) toward the combustion chamber hole 13.
  • a reaction force in a direction away from the combustion chamber hole 13 is applied. Since the explosion pressure in the cylinder bore 4 when the engine is started acts in a direction to eliminate the distortion, the explosion pressure and the reaction force for eliminating the distortion are the same at a position close to the combustion chamber hole 13. As a result, the strain at the inner peripheral edge of the water jacket 5 is considered to increase.
  • the portion close to the combustion chamber hole 13 is separated from the combustion chamber hole 13.
  • the portion is distorted in the direction, and a reaction force in the direction toward the combustion chamber hole 13 is applied to the portion in order to eliminate the distortion.
  • the explosion pressure in the cylinder bore 4 when the engine is started acts in a direction opposite to the reaction force in the direction to eliminate the distortion. Therefore, the effect of the explosion pressure in the direction to eliminate the distortion. It is considered that the strain at the inner peripheral edge of the water jacket 5 is reduced by the force and becomes small.
  • each step 11b, 12b in the above embodiment is more inside than each full bead 11a, 12a and is formed near the combustion chamber hole 13 as shown in the above embodiment. It is possible to obtain an excellent elastic deformation suppressing effect by forming the full beads 11a, 12a on the outer side and in the vicinity of the inner periphery of the water jacket 5.
  • FIG. 4 shows a cylinder head gasket 1 as the product of the present invention having the configuration shown in FIG. 2, and a comparative product in which the steps 11b and 12b are omitted from the cylinder head gasket 1 and the portion is formed flat.
  • the results of measuring the oil consumption of each cylinder head gasket are shown in the same engine.
  • the line connected with ⁇ indicates the result using the cylinder head gasket of the present invention
  • the line connected with ⁇ indicates the result using the comparative cylinder head gasket.
  • the oil consumption of the product of the present invention having the steps 11 b and 12 b is reduced compared to the comparative product not having the steps 11 b and 12 b.
  • the cylinder block is locally deformed by the explosion pressure of the engine and the roundness of the cylinder bore decreases, the surface pressure when sliding against the bore inner surface of the piston ring is increased and decreased. At low locations, the oil scraping ability on the bore surface is reduced, which increases oil consumption.
  • the present invention product since the cylinder block is effectively suppressed from being locally deformed by the steps 11b and 12b, it is possible to suppress the occurrence of the strength of the surface pressure of the piston ring. This can prevent the oil scraping ability from being lowered by the piston ring and reduce the oil consumption.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention.
  • the spot is positioned at a position outside the stepped steps 11b and 12b.
  • the seal plates 11 and 12 and the shim plate 17 are integrally connected to each other by welding. If spot welding is performed in this manner, the plates 11, 12, and 17 can be integrally connected, and thus rubbing between them can be reliably prevented. Instead of spot welding, the plates 11, 12, and 17 may be integrally connected using a heat-resistant adhesive such as polyimide or inorganic.
  • FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention.
  • the shim plate 17 of the first embodiment is omitted to simplify the embodiment.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
  • FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention.
  • one of the seal plates 12 is omitted from the third embodiment and further simplification is achieved. Note that the other seal plate 11 may be omitted.
  • the cylinder head 2 and the cylinder block 3 can be firmly connected via a step at a position inside the water jacket 5. Can be suppressed.
  • FIG. 8 shows a fifth embodiment of the present invention.
  • the steps 11b and 12b are formed endlessly so as to surround the four combustion chamber holes 13 in common.
  • the steps 11b and 12b are partially formed in consideration of the position where the elastic deformation increases.
  • the elastic deformation of the cylinder block 3 is relatively large between the adjacent bores 4 and 4, and therefore, at a plurality of locations close to the adjacent bores 4 and 4 in order to suppress it.
  • Steps 11b, 12b are formed, and steps 11b ", 12b" are also formed at outer positions on both sides in the series direction of the four cylinder bores 4 arranged in series on a straight line.
  • FIG. 9 shows a sixth embodiment of the present invention.
  • a circular arc portion R is formed on the portion.
  • the arc portion R is formed only at the corner of the contact surface and the other contact surfaces are formed flat.
  • FIG. 10 shows a seventh embodiment of the present invention.
  • the contact surface is cross-sectioned so that the central portion in the radial direction of the combustion chamber hole 14 in the contact surface slightly protrudes.
  • FIG. 11 shows an eighth embodiment of the present invention.
  • an arc portion R having an elliptical cross section is formed at the corner of the contact surface, and the contact surface between the arc portions R is formed. It is formed flat.
  • the corner portion is closely attached to the cylinder head 2 or the cylinder block 3 to cause the cylinder head 2 or the cylinder block 3 to have indentations along the corner portion.
  • the risk can be reduced by forming the arc portion R as described above at the corner.
  • the arc R shown in FIGS. 9 to 11 can be applied to the corners of all the steps of the first to fifth embodiments described above, but the material of the cylinder head 2 and the cylinder block 3 is applicable. Depending on the above, it may be applied only to the step contacting either one of the cylinder head 2 and the cylinder block 3.

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Abstract

　シリンダヘッドガスケット（１）は、シリンダヘッド（２）とシリンダボア（４）を有するシリンダブロック（３）との間に挟持される少なくとも１枚の第１シールプレート（１１）を備えており、該第１シールプレート（１１）は、上記シリンダボア（４）の位置に穿設した燃焼室孔（１３）と、該燃焼室孔を囲む第１フルビード（１１ａ）とを備えている。 上記第１シールプレート（１１）に、上記第１フルビード（１１ａ）よりも外側で燃焼室孔を囲む位置に断面コ字形の第１段差（１１ｂ）を形成してあり、かつ該第１段差の凹部内に充填材（２１）を充填してある。 上記段差（１１ｂ）を介してシリンダヘッドとシリンダブロックとを強固に連結することができるので、エンジンの爆発圧力によるシリンダブロックの変形を抑制することができ、それによってシール性の低下を防止することができる。

Description

シリンダヘッドガスケット
　本発明はシリンダヘッドガスケットに関し、より詳しくは、シリンダヘッドとシリンダボアを有するシリンダブロックとの間に挟持される少なくとも１枚の第１シールプレートを備えたシリンダヘッドガスケットに関する。
　従来、シリンダヘッドガスケットとして、シリンダヘッドとシリンダボアを有するシリンダブロックとの間に挟持される少なくとも１枚の第１シールプレートを備え、該第１シールプレートに、上記シリンダボアの位置に穿設した燃焼室孔と、該燃焼室孔を囲む第１フルビードとを設けたシリンダヘッドガスケットが知られている（例えば特許文献１）。
　また、上記第１フルビードの内側に燃焼室孔を囲む断面コ字形の第１段差を設けたものや（特許文献２）、上記第１シールプレートに別の第２シールプレートを積層重合させて、該第２シールプレートに燃焼室孔を囲む断面コ字形の第２段差を設けて該第２段差内に充填材を充填し、かつ該第２段差を上記第１フルビードに積層重合させたものも知られている（特許文献３）。
特開２００８－１４３３４号公報 特開２００１－２９５９３３号公報 特開２００５－３０５５７号公報
　エンジンのシリンダブロックは、エンジン運転時の燃焼室内の爆発圧力によって僅かに弾性変形されるようになる。特に、直列に配置した複数のシリンダボアの周囲にウォータージャケットを形成し、該ウォータージャケットをシリンダブロックの上面に開口させたオープンデッキ型のシリンダブロックにおいては、オープンデッキ型ではないシリンダブロックに比較して、上記ウォータージャケットよりもシリンダボア側の弾性変形が大きくなる。
　この弾性変形は、シリンダブロックの隣接するボア間において相対的に大きくなり、最悪の場合には亀裂が生じる危険性があった。
　そして、上述した従来周知のシリンダヘッドガスケットを、シリンダボア周囲の弾性変形が相対的に大きなエンジンに適用すると、その弾性変形によってシリンダヘッドガスケットとシリンダブロックとの間や、シリンダヘッドガスケットとシリンダヘッドとの間、あるいは積層重合されたシールプレートの間にこすれが生じ、その部分のシール性が低下するという問題があった。
　本発明はそのような事情に鑑み、上記シリンダブロックの弾性変形を可及的に抑制して、良好なシール性を長期間維持することができシリンダヘッドガスケットを提供するものである。
　すなわち請求項１の発明は、シリンダヘッドとシリンダボアを有するシリンダブロックとの間に挟持される少なくとも１枚の第１シールプレートを備え、該第１シールプレートに、上記シリンダボアの位置に穿設した燃焼室孔と、該燃焼室孔を囲む第１フルビードとを設けたシリンダヘッドガスケットにおいて、
　上記第１シールプレートに、上記第１フルビードよりも外側で燃焼室孔を囲む位置に断面コ字形の第１段差を形成し、かつ該第１段差の凹部内に充填材を充填したことを特徴とするものである。
　上記構成によれば、上記第１フルビードよりも外側で燃焼室孔を囲む位置に設けた第１段差をシリンダヘッドとシリンダブロックとによって挟持することができ、この第１段差を介してシリンダヘッドとシリンダブロックとを強固に連結することができるようになる。
　後の試験結果で説明するように、特にフルビードよりも外側に段差を形成することにより、エンジンの爆発圧力によるシリンダブロックの変形を効果的に抑制することができるので、その変形によるシリンダブロックの亀裂を防止することができるとともに、シリンダヘッドガスケットとシリンダブロックとの間や、シリンダヘッドガスケットとシリンダヘッドとの間のこすれが生じることを抑制することができる。
本発明の第１実施例を示す平面図。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う拡大断面図。 （ａ）はシリンダブロック３の弾性変形の抑制効果を試験した試験結果を示すグラフ。（ｂ）は図３（ａ）に用いた本発明に対応するシリンダヘッドガスケットの断面図。（ｃ）は図３（ａ）に用いた従来例に対応するシリンダヘッドガスケットの断面図。 オイルの消費量を測定した試験結果を示すグラフ。 本発明の第２実施例を示す断面図。 本発明の第３実施例を示す断面図。 本発明の第４実施例を示す断面図。 本発明の第５実施例を示す平面図。 本発明の第６実施例を示す要部の断面図。 本発明の第７実施例を示す要部の断面図。 本発明の第８実施例を示す要部の断面図。
　以下図示実施例について本発明を説明すると、図２において、本実施例のシリンダヘッドガスケット１は、シリンダヘッド２とシリンダブロック３との間に挟持されてそれらの間をシールするようになっている。
　上記シリンダブロック３は、図１に示す実施例では、一直線上に直列に配置された４つのシリンダボア４を備えており、各シリンダボア４の周囲にそれらを囲繞するようにウォータージャケット５が形成され、このウォータージャケット５は、シリンダブロック３の上面に開口している。
　上記シリンダヘッドガスケット１は、図２に示すように、シリンダヘッド２側に配置した金属製の第１シールプレート１１と、シリンダブロック３側に配置した金属製の第２シールプレート１２とを備えており、各シールプレート１１、１２にはそれぞれ、上記シリンダブロック３のシリンダボア４に合わせて穿設した４つの燃焼室孔１３を形成してある。
　また、図１に示すように、各シールプレート１１、１２には、図示しない締結ボルトを挿通するための複数のボルト孔１５と、ブローバイガスを流通させるブローバイ孔１６をそれぞれ穿設してある。
　さらに図２に示すように、上記第１シールプレート１１と第２シールプレート１２との間には、それぞれ燃焼室孔１３の周囲の面圧を増加させるリング状の金属製のシムプレート１７を設けてあり、このシムプレート１７は各シリンダボア４毎に配置してある。
　上記各シリンダボア４毎に配置したリング状のシムプレート１７は、各シリンダボア４の中間位置で相互に一体的に連結してあり、それによって組み立ての容易性を向上させている。しかしながらシムプレート１７は、それぞれ別体に製造してもよい。
　上記第１シールプレート１１と第２シールプレート１２には、リング状のシムプレート１７と重合する範囲内でそれぞれフルビード１１ａ、１２ａを形成してあり、シリンダヘッド２に当接される上方の第１シールプレート１１に形成した第１フルビード１１ａは、シリンダヘッド２に向けて突出するように形成してある。
　他方、第２シールプレート１２に形成した第２フルビード１２ａは、シリンダブロック３に向けて突出するように形成してあり、したがって両フルビード１１ａ、１２ａは積層重合されて互いに離隔する方向に突出している。そして各フルビード１１ａ、１２ａは、それぞれ各燃焼室孔１３を無端状に囲んでいる。
　さらに、上記第１シールプレート１１と第２シールプレート１２には、各フルビード１１ａ、１２ａよりも外側で、かつウォータージャケット５よりも内側に、それぞれ断面コ字形の段差１１ｂ、１２ｂを形成してある。このとき、各段差１１ｂ、１２ｂはリング状のシムプレート１７と重合する範囲内に形成してある。換言すれば、シムプレート１７は、上記燃焼室孔１３から両フルビード１１ａ、１２ａの間を越え、さらに両段差１１ｂ、１２ｂの間を少し越えた位置まで伸びている。
　上記第１シールプレート１１に形成した第１段差１１ｂは、シリンダヘッド２に向けて突出するように形成してあり、また第２シールプレート１２に形成した第２段差１２ｂは、シリンダブロック３に向けて突出するように形成してある。したがって上記両段差１１ｂ、１２ｂは、重合された状態で互いに離隔する方向に突出している。
　また、上記第１シールプレート１１に形成した第１段差１１ｂは、図１に示すように、隣接するシリンダボア４間に近接した位置で相互に連続されて４つの燃焼室孔１３を共通に無端状に囲んでおり、同様に、第２シールプレート１２に形成した第２段差１２ｂも４つの燃焼室孔１３を共通に無端状に囲んでいる。
　上記各段差１１ｂ、１２ｂの凹部内にはそれぞれ合成樹脂などの充填材２１を充填してあり、充填材２１を充填することにより各段差１１ｂ、１２ｂの剛性を高めて荷重による過度の座屈変形やへたりを防止し、各段差１１ｂ、１２ｂの耐久性を向上させている。
　このとき上記充填材２１は、各段差１１ｂ、１２ｂの凹部の全てを満たすように充填しても良いが、各段差１１ｂ、１２ｂの凹部の容積に対して８０～９５％程度とすることがより好ましい。このように８０～９５％程度の範囲で充填材２１を充填することにより、シリンダヘッドガスケット１がエンジンに組み込まれて各段差１１ｂ、１２ｂが押し潰された際に、その部分における面圧が予期した以上に過大となることを良好に防止することが可能となる。
　さらに本実施例では、上記各段差１１ｂ、１２ｂの高さを円周方向で異ならせてある。すなわち上記各段差１１ｂ、１２ｂの高さは、隣接するボア４、４間に近接する部分１１ｂ’、１２ｂ’において、他の部分よりも高く設定してある。
　上述したように、シリンダブロック３の弾性変形は隣接するボア４、４間において相対的に大きくなるので、その部分１１ｂ’、１２ｂ’の面圧を他の部分よりも高めることにより、弾性変形を効果的に抑制することが可能となる。
　このように、上記各段差１１ｂ、１２ｂの高さは、シリンダブロック３の各位置の弾性変形量を考慮して、弾性変形量の大きい位置で高く、小さな位置で低く設定すればよく、これによってシリンダブロック３の各位置における面圧を最適な大きさに設定することにより、過剰な面圧によって圧痕が形成されるのを防止しつつシリンダブロック３の弾性変形を効果的に抑制することができる。
　なお、弾性変形が少ないシリンダブロックや弾性変形が各部で比較的均等なシリンダブロックにおいては、各段差１１ｂ、１２ｂの高さを一定にしてもよいことは勿論である。
　さらに、上記第１シールプレート１１及び第２シールプレート１２の各表面には、フッ素、ニトリル系等のゴム又はエラストマーの材料などのコーティング材１８をコーティングしてある。
　上記コーティング材１８は、それぞれ相手材との密着性、シール性を向上させる目的で設けたものであるが、さらに必要に応じて、すべり性や非粘着性を確保するために、上記コーティング材１８の表面にグラファイトやワックスなどのトップコートを施してもよい。
　そして本実施例においては、各段差１１ｂ、１２ｂの突出側の表面は上記コーティング材１８を省略して、段差１１ｂの上面が直接シリンダヘッド２に当接し、段差１２ｂの下面が直接シリンダブロック３に当接するようにしてある。これによって、その当接面にコーティング材１８をコーティングした場合に比較して摩擦係数を増大させ、各段差１１ｂ、１２ｂとシリンダヘッド２又はシリンダブロック３との間のすべりを抑制することにより、シリンダブロック３の弾性変形を低減させることができるようにしてある。
　同様な観点から、上記各段差１１ｂ、１２ｂの各突出側の表面に、ポリイミド系、ポリアミドイミド系、フェノール樹脂又はエポキシ樹脂などをベースとする摩擦係数の高いコート材１９を設けて、より効果的に各段差１１ｂ、１２ｂとシリンダヘッド２又はシリンダブロック３との間のすべりを抑制するようにしても良い。
　以上の構成において、シリンダヘッドガスケット１をシリンダヘッド２とシリンダブロック３との間に挟持すると、該シリンダヘッド２とシリンダブロック３とは、ウォータージャケット５の内側の位置において、上記段差１１ｂ、１２ｂを介して強固に連結されるようになる。
　これにより、特にウォータージャケット５よりも内側となるシリンダブロック３がシリンダボア４側の爆発圧力によってボア４の半径方向外方に湾曲されるのを抑制することが可能となる。
　そして、シリンダブロック３の局部的な変形を効果的に抑制することができれば、それに起因して生じるシリンダブロック３とシールプレート１２との間のこすれや、シリンダヘッド２とシールプレート１１との間のこすれを抑制することができ、そのこすれに起因して生じるシール性の低下を防止することができる。
　ところで、図３ａは、ウォータージャケット５を備えたシリンダブロック３において、燃焼室孔１３に近接した位置の面圧を高めた場合と、燃焼室孔１３から離れてウォータージャケット５の内周縁に近接した位置の面圧を高めた場合とについて、シリンダブロック３の弾性変形の抑制効果を試験した試験結果を示すものである。
　図３ｂ、図３ｃには上記試験に用いたシリンダヘッドガスケットの断面図を開示してある。各シリンダヘッドガスケットは同一構成を備えており、３枚の相互に積層された金属製シールプレート３１、３２、３３と、これらのシールプレートの間に介在された１枚の厚さ調整板３４とを備えている。２枚のシールプレート３１、３２は厚さ調整板３４のシリンダヘッド２側で積層されており、また他の１枚のシールプレート３３は厚さ調整板３４よりシリンダブロック３側に配置されている。
　各シールプレート３１～３３にはそれぞれ燃焼室孔１３を囲んで相互に重合する位置にフルビード３１ａ～３３ａを形成してあり、最もシリンダヘッド２側となるシールプレート３１のフルビード３１ａはシリンダヘッド２に向けて突出させ、このシールプレート３１に積層されて厚さ調整板３４側となるシールプレート３２のフルビード３２ａは厚さ調整板３４に向けて突出させてある。さらに、シリンダブロック３側となるシールプレート３３のフルビード３３ａは厚さ調整板３４に向けて突出させてある。
　図３ｂに示す場合には、上記実施例における段差１１ｂ、１２ｂに対応するリング状のシム３５は、燃焼室孔１３から離れてウォータージャケット５の内周縁に近接した位置に配置してあり、このシム３５によって燃焼室孔１３から離れた、ウォータージャケット５の内周縁に近接した位置の面圧を高めることができるようにしてある。
　他方、図３ｃに示す場合には、上記シム３５は、燃焼室孔１３に近接した位置に配置してあり、その部分の面圧を高めることができるようにしてある。
　図３ａは、シリンダブロック３におけるウォータージャケット５の内周縁部分の歪を測定したもので、図３ａの▲で結んだ線は図３ｂの結果を、■で結んだ線は図３ｃの結果をそれぞれ示したものである。
　上記結果から理解されるように、燃焼室孔１３に近接した位置の面圧を高めてその部分を拘束するようにするよりも、燃焼室孔１３から離れたウォータージャケット５の内周縁に近接した部分の面圧を高めてその部分を拘束するようにしたほうが、上記ウォータージャケット５の内周縁における歪を低減することができる。
　その理由は次の通りであると考えられる。
　すなわち、燃焼室孔１３に近接した位置にシム３５を配置することによってその部分の面圧を高めると、その部分は燃焼室孔１３に向かって歪む（弾性変形する）ようになるため、当該部分には歪を解消するために燃焼室孔１３から離れる方向の反作用力が作用するようになる。エンジンが起動された際のシリンダボア４内の爆発圧力は上記歪を解消する方向に作用するため、上記燃焼室孔１３に近接した位置には爆発圧力と歪を解消するための反作用力とが同一方向に作用するようになり、その結果、上記ウォータージャケット５の内周縁における歪が大きくなるものと考えられる。
　他方、燃焼室孔１３から離れたウォータージャケット５の内周縁に近接した位置にシム３５を配置してその部分の面圧を高めると、燃焼室孔１３に近接した部分は燃焼室孔１３から離れる方向に歪むようになり、当該部分には歪を解消するために燃焼室孔１３に向かう方向の反作用力が作用するようになる。エンジンが起動された際のシリンダボア４内の爆発圧力は、この場合には上記歪を解消する方向の反作用力とは逆方向に作用するため、爆発圧力の影響がその歪を解消する方向の作用力によって弱められ、上記ウォータージャケット５の内周縁における歪が小さくなるものと考えられる。
　上記試験結果から理解されるように、上記実施例における各段差１１ｂ、１２ｂを各フルビード１１ａ、１２ａよりも内側として燃焼室孔１３の近くに形成するよりも、上記実施例で示したように各フルビード１１ａ、１２ａよりも外側で、ウォータージャケット５の内周縁に近接した位置に形成したほうが、優れた弾性変形の抑止効果を得ることができる。
　また図４は、上記図２で示した構成を有する本発明品としてのシリンダヘッドガスケット１と、このシリンダヘッドガスケット１から段差１１ｂ、１２ｂを省略してその部分を平坦に形成した比較品としてのシリンダヘッドガスケットとをそれぞれ同一のエンジンに組み込んで、それぞれオイルの消費量を測定した結果を示したものである。
　図４において、▲で結んだ線は本発明品のシリンダヘッドガスケットを用いた結果を、■で結んだ線は比較品のシリンダヘッドガスケットを用いた結果をそれぞれ示している。
　図４の試験結果から理解されるように、段差１１ｂ、１２ｂを備える本発明品の方が、段差１１ｂ、１２ｂを備えない比較品に対して、オイルの消費量が低減されている。
　すなわち比較品においては、エンジンの爆発圧力によりシリンダブロックが局部的に変形してシリンダボアの真円度が低下すると、ピストンリングのボア内面と摺動する際の面圧に強弱が発生し、面圧の低い所では、ボア表面のオイルの掻き落とし能力が低下するため、オイル消費量を増大させる要因となる。
　これに対して本発明品においては、段差１１ｂ、１２ｂによってシリンダブロックが局部的に変形することを効果的に抑制しているので、ピストンリングの面圧に強弱が発生するのを抑制することができ、これによりピストンリングによるオイルの掻き落とし能力の低下を防止してオイル消費量を低減させることができる。
　図５は本発明の第２実施例を示したもので、本実施例では上記第１実施例と同一構成のシリンダヘッドガスケット１において、上記各段差段差１１ｂ、１２ｂよりも外側となる位置においてスポット溶接により、上記シールプレート１１、１２とシムプレート１７とを相互に一体に連結したものである。
　このようにスポット溶接を施せば、上記プレート１１、１２、１７を一体に連結することができるので、それらの間のこすれを確実に防止することができる。
　なお、上記スポット溶接の代わりに、ポリイミド系、無機質系などの耐熱性を有する接着剤を用いて各プレート１１、１２、１７を一体に連結してもよい。
　図６は本発明の第３実施例を示したもので、本実施例においては、上記第１実施例のシムプレート１７を省略して簡素化を図ったものである。
　その他の構成は、第１実施例と同様に構成してあり、同一又は相当部分には同一の符号を付して示してある。
　図７は本発明の第４実施例を示したもので、本実施例においては、上記第３実施例から一方のシールプレート１２を省略して、一層の簡素化を図ったものである。なお、省略するのは他方のシールプレート１１であってもよい。
　上記第３実施例、第４実施例においても、シリンダヘッド２とシリンダブロック３とをウォータージャケット５の内側の位置において、段差を介して強固に連結することができるので、シリンダブロック３の弾性変形を抑制することができる。
　図８は本発明の第５実施例を示したもので、第１実施例では、各段差１１ｂ、１２ｂは４つの燃焼室孔１３を共通に囲むように無端状に形成しているが、本実施例においては弾性変形が大きくなる位置を考慮して部分的に段差１１ｂ、１２ｂを形成したものである。
　本実施例では、上述したようにシリンダブロック３の弾性変形は隣接するボア４、４間において相対的に大きくなるので、それを抑制するためにその隣接するボア４、４に近接した複数箇所に段差１１ｂ、１２ｂを形成し、さらに一直線上に直列に配置された４つのシリンダボア４の直列方向両側となる外側位置にも段差１１ｂ”、１２ｂ”を形成してある。
　その他の構成は、第１実施例と同様に構成してあり、同一又は相当部分には同一の符号を付して示してある。
　このような構成においても、シリンダブロック３の弾性変形を良好に抑制することができる。
　なお、第２ないし第４実施例においても、第５実施例のように部分的に段差１１ｂ、１２ｂを形成しても良いことは勿論である。
　図９は本発明の第６実施例を示したもので、本実施例においては上記段差１１ｂ、１２ｂにおけるシリンダヘッド２と接触する接触面の角部と、シリンダブロック３と接触する接触面の角部とに、円弧部Ｒを形成したものである。本実施例においては、上記接触面の角部のみに円弧部Ｒを形成してその他の接触面を平坦に形成してあるが、これに限定されるものではない。
　すなわち、図１０は本発明の第７実施例を示したものであるが、本実施例では上記接触面における燃焼室孔１４の放射方向の中央部分が僅かに突出するように、接触面を断面楕円形状に形成してあり、上記接触面の角部はその楕円形状に従った円弧部Ｒが連続して形成されている。上記楕円形状部分の中央部の高さＨは１０～５０μｍ程度が望ましい。
　また図１１は本発明の第８実施例を示したもので、本実施例では上記接触面の角部に断面楕円形状の円弧部Ｒを形成するとともに、両円弧部Ｒの間の接触面を平坦に形成したものである。
　上記接触面の角部に円弧部Ｒを形成しない場合には、その角部がシリンダヘッド２やシリンダブロック３に強く密着されてシリンダヘッド２やシリンダブロック３に角部に沿った圧痕を生じさせてしまう危険性があったが、角部に上述したような円弧部Ｒを形成することによってその危険性を低減することができる。
　なお、図９ないし図１１に示した円弧部Ｒは、上述した第１実施例ないし第５実施例の全ての段差の角部に適用することができるが、シリンダヘッド２やシリンダブロック３の材質に応じて、シリンダヘッド２とシリンダブロック３とのいずれか一方に接触する段差だけに適用してもよい。
　１　シリンダヘッドガスケット　　　　　　２　シリンダヘッド
　３　シリンダブロック　　　　　　　　　　４　シリンダボア
　５　ウォータージャケット　　　　　　　　１１、１２　シールプレート
　１１ａ、１２ａ　フルビード　　　　　　　１１ｂ、１２ｂ　段差
　１３　燃焼室孔　　　　　　　　　　　　　１７　シムプレート
　２１　充填材　　　　　　　　　　　　　　Ｒ　円弧部

Claims (11)

  1. 　シリンダヘッドとシリンダボアを有するシリンダブロックとの間に挟持される少なくとも１枚の第１シールプレートを備え、該第１シールプレートに、上記シリンダボアの位置に穿設した燃焼室孔と、該燃焼室孔を囲む第１フルビードとを設けたシリンダヘッドガスケットにおいて、
    　上記第１シールプレートに、上記第１フルビードよりも外側で燃焼室孔を囲む位置に断面コ字形の第１段差を形成し、かつ該第１段差の凹部内に充填材を充填したことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
  2. 　上記第１シールプレートに第２シールプレートが積層重合され、該第２シールプレートに、上記シリンダボアの位置に穿設した燃焼室孔と、該燃焼室孔を囲む第２フルビードと、該第２フルビードよりも外側で燃焼室孔を囲む位置に形成した断面コ字形の第２段差とが設けられて、該第２段差の凹部内に充填材が充填され、
    　さらに上記第１フルビードと第２フルビードと、第１段差と第２段差とはそれぞれ相互に積層重合されて互いに離隔する方向に突出していることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッドガスケット。
  3. 　上記第１シールプレートと第２シールプレートとの間に、燃焼室孔の周囲の面圧を増加させるシムプレートが介在され、このシムプレートは上記燃焼室孔から上記第１フルビードと第２フルビードとの間、及び第１段差と第２段差との間を越えた位置まで伸びていることを特徴とする請求項２に記載のシリンダヘッドガスケット。
  4. 　上記第１シールプレート、第２シールプレート及びシムプレートは、上記第１段差と第２段差との間を越えた位置で相互に一体的に連結されていることを特徴とする請求項３に記載のシリンダヘッドガスケット。
  5. 　上記段差は、シリンダボアを囲んで無端状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
  6. 　上記段差は、シリンダボアを囲む所要位置に部分的に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
  7. 　上記段差の高さは、隣接するシリンダボアの間の近傍で高く、その他の位置で低く形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
  8. 　上記充填材は、上記凹部の容積の８０～９５％充填されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
  9. 　上記段差の突出側の表面に、ポリイミド系、ポリアミドイミド系、フェノール樹脂又はエポキシ樹脂などをベース材とする摩擦係数の高いコート材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
  10. 　上記シールプレートの表面には、フッ素、ニトリル系等のゴム又はエラストマーの材料などのコーティング材がコーティングされており、かつ該コーティング材は、上記段差を形成した部分で省略されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
  11. 　上記段差におけるシリンダヘッドと接触する接触面の角部と、シリンダブロックと接触する接触面の角部との少なくともいずれか一方の角部に、円弧部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
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