JP2001032938A - 金属ガスケット - Google Patents

金属ガスケット

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JP2001032938A
JP2001032938A JP11206687A JP20668799A JP2001032938A JP 2001032938 A JP2001032938 A JP 2001032938A JP 11206687 A JP11206687 A JP 11206687A JP 20668799 A JP20668799 A JP 20668799A JP 2001032938 A JP2001032938 A JP 2001032938A
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combustion chamber
chamber hole
laminated
metal gasket
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JP11206687A
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Kosaku Ueda
耕作 植田
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Japan Metal Gasket Co Ltd
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Japan Metal Gasket Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期にわたってシリンダボア周縁の面圧の均
一化を図ることができるようにしてエンジンの耐久性の
向上を図る。 【解決手段】 燃焼室孔3の周縁部に基板2の積層部4
を設けて積層部4を他の部分より厚くし、シリンダブロ
ックとシリンダヘッドとの接合面間に介装してボルト締
結する際に積層部4に最大荷重が作用するようにして接
合面間をシールする金属ガスケットであって、積層部4
を基板2の燃焼室孔3側の端部を折り返して形成すると
共に、該折り返し部の内部に、積層部4に対する接触面
積を燃焼室孔3の周方向に沿って変化させた基板2より
硬い金属製シム板5を装入し、この状態で積層部4を板
厚方向に圧縮成形して該圧縮時のシム板5の接触面積の
違いによる応力の違いを利用してシム板5の積層部4へ
のもぐり込む量を変化させ、これにより、積層部の板厚
を燃焼室孔3の周方向に沿って変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関を構成す
るシリンダブロックとシリンダヘッドとの接合面間に介
装して該接合面間をシールする金属ガスケットに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の金属ガスケットとして
は、例えば図4に示すように、金属製基板aの燃焼室孔
b側の端部を折り返して該燃焼室孔bの周縁部に他の部
分より厚い積層部cを設けると共に、該積層部cの折り
返し部分の内部に基板aより軟質な膨張黒鉛シート等の
軟質材dを装入したものが知られている。
【0003】この金属ガスケットは、燃焼室孔bの周縁
部に設けられた積層部cの厚さを他の部分より厚くして
板厚差を設け、かかる板厚差によりシリンダヘッドとシ
リンダブロックとの接合面間に介装して締結ボルトで締
め付ける際に積層部cに最も面圧が集中するようにして
シリンダボア端部周縁に最大荷重をかけてシールし、こ
れにより、該積層部cの燃焼室孔bから離間する側の周
囲に設けられたビードeの保護と燃焼ガスの進入等を防
止するようにしている。
【0004】また、積層部cの折り返し部分の内部に装
入された軟質材dは、積層部cの周囲に設けられた締結
ボルトのボルト孔近傍は幅が狭く、各ボルト孔間は幅が
広くなるように燃焼室孔bの周方向に沿って幅に変化が
つけられており、これにより、ボルト締結時における軟
質材dの反発力が締め付け力の大きいボルト孔近傍では
弱く、締め付け力が小さい各ボルト孔間では強くなるよ
うにしてシリンダボア周縁の面圧の均一化を図り、該シ
リンダボアの真円度が損なわれないようにしている。
【0005】更に、基板aの外周縁部には、ボルト締結
時の燃焼室孔bの周囲との荷重バランスをとるべく、積
層部cより薄い積層部fが形成されており、該積層部f
とビードeとの間には水孔から流出した冷却水や油孔か
ら流出したエンジンオイル等をシールするビードgが設
けられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の金属ガスケットにおいては、積層部cの折り返し
部分の内部に装入された軟質材dが経時的に劣化した
り、また、面圧が高くなりすぎると所望の反発力が得ら
れなくなったり材料のフローが発生する場合があり、こ
の結果、長期にわたってシリンダボア周縁の面圧の均一
化を図ることができないという不都合がある。
【0007】本発明はかかる不都合を解消するためにな
されたものであり、長期にわたってシリンダボア周縁の
面圧の均一化を図ることができるようにしてエンジンの
耐久性の向上を図ることができる金属ガスケットを提供
することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項1に係る金属ガスケットは、シリンダボア
の端部に対応して形成された燃焼室孔の周縁部に金属製
基板の積層部を設けて該積層部を他の部分より厚くし、
シリンダブロックとシリンダヘッドとの接合面間に介装
して締結ボルトで締め付ける際に前記積層部に最大荷重
が作用するようにして前記接合面間をシールするように
した内燃機関用金属ガスケットであって、前記積層部を
前記基板の燃焼室孔側の端部を折り返して形成すると共
に、該折り返し部の内部に前記積層部に対する接触面積
を前記燃焼室孔の周方向に沿って変化させた前記基板よ
り硬い金属製のシム板を装入し、この状態で前記積層部
を板厚方向に圧縮成形して該圧縮時の前記シム板の接触
面積の違いによる応力の違いを利用して前記シム板が該
シム板より軟質な前記積層部へもぐり込む量を変化さ
せ、これにより、前記積層部の板厚を前記燃焼室孔の周
方向に沿って変化させたことを特徴とする。
【0009】請求項2に係る金属ガスケットは、請求項
1において、前記締結ボルトのボルト孔近傍における前
記シム板の前記積層部に対する接触面積を他の部分より
小さくしたことを特徴とする。請求項3に係る金属ガス
ケットは、請求項1又は2において、前記シム板の幅を
前記燃焼室孔の周方向に沿って変えることにより、前記
接触面積を該燃焼室孔の周方向に沿って変化させたこと
を特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図1は本発明の実施の形態の一例で
ある金属ガスケットを説明するための要部平面図、図2
は図1のA−A線断面図、図3は図1のB−B線断面図
である。図1において符号1は金属ガスケットであり、
この金属ガスケット1は例えばステンレス鋼板などの金
属板からなる一枚の基板2に曲げ加工を施して形成され
たものである。基板2のシリンダボア(図示せず。)の
端部に対応する部分には、燃焼室孔3が形成されてい
る。図2に示すように、燃焼室孔3の周縁部は全周にわ
たって上方に折り曲げられて厚さ方向に二枚積層されて
おり、これにより、燃焼室孔3の周縁部に他の部分より
厚い積層部4が形成されている。積層部4の折り曲げ部
分の内部には基板2より硬質な金属製の環状シム板5が
装入されている。シム板5は基板2より薄肉とされてい
る。
【0011】シム板5は積層部4の上下内面に対する接
触面積が積層部4の周方向に沿って変化しており、具体
的には、積層部4の周囲に配置された締結ボルトのボル
ト孔6の近傍は幅狭とされて前記接触面積が小とされ
(図1及び図2参照)、各ボルト孔6間は幅広とされて
前記接触面積が大とされている(図1及び図3参照)。
シム板5は幅狭部5a及び幅広部5b共に内径部が積層
部4の折り曲げR部分の内周側に寄っており、外径部が
積層部4の折り返し幅の範囲内に配置されるようになっ
ている。
【0012】かかる構成の積層部4はプレス成形等で板
厚方向に圧縮成形されており、該成形時の圧縮荷重に対
するシム板5の幅狭部5aの単位面積当たりの応力は、
幅広部5bの単位面積当たりの応力に比べて大きくな
る。ここで、シム板5は、上述したように基板2より硬
い材料で形成されているため、圧縮成形時においては、
シム板5が該シム板5より軟質な積層部4の上下内面に
もぐり込み、このときのもぐり込み量は単位面積当たり
の応力が大きい幅狭部5aの方が幅広部5bに比べて大
きくなり、これにより、圧縮成形完了時においては、締
結ボルトのボルト孔6近傍に位置する積層部4の板厚が
薄く成形されると共に、各ボルト孔6間に位置する積層
部4の板厚がボルト孔6近傍より厚く成形される。な
お、かかる成形に用いる金型としては、型面に成形後の
幅狭部5a及び幅広部5bの板厚差に対応して周方向に
段差を形成したものが好ましい。また、この金型を用い
れば、周方向全周の板幅が同一の環状シム板を用いても
ボア周縁部(積層部)に周方向の板厚差を形成すること
もできるが、成形時の変形が大きいことと押圧荷重が大
きくなることから得策ではない。
【0013】また、ボルト締結時の燃焼室孔3の周囲と
の荷重バランスをとるべく、基板2の外周縁部のボルト
孔6に対応する部分は上方に折り曲げられて厚さ方向に
二枚積層されており、これにより、基板2の外周縁部に
部分的に積層部7が形成されている。積層部7の折り返
し部分の内部には何も装入されておらず、上下の板は直
接接触して上述した燃焼室孔3の周縁の積層部4より薄
肉とされている。なお、この積層部7の折り返し部分の
内部に厚さ調整用のシム板を装入することもできる。ま
た、この積層部7は、図1において左上に配置された油
孔8の内周縁部にも形成されている。
【0014】積層部4の燃焼室孔3から離間する側の周
囲には第1のビード9が形成され、該第1のビード9と
ボルト孔6との間及び油孔8の周囲には第2のビード1
0が形成されている。なお、図1において符号16は水
孔であり、該水孔16は、第1のビード9とボルト孔6
との間に形成された第2のビード10と、第1のビード
9との間に配置されている。
【0015】第1のビード9は、基板2を湾曲成形して
該基板2の上下面にそれぞれ形成された凹凸部X1,Y
1を備える。基板2の上面に形成された凹凸部X1は、
凸部11が積層部4側に配置され、凹部12が凸部11
の積層部4から離間する側で該凸部11と波状に連続し
て配置されている。また、凸部11の頂部は積層部4の
上面より若干上方に突出している。
【0016】一方、基板2の下面に形成された凹凸部Y
1は、凹凸部X1の凸部11の裏側が凹部13とされて
積層部4側に配置され、該凹凸部X1の凹部12の裏側
が凸部14とされて該凸部14は凹部13の積層部4か
ら離間する側で該凹部13と波状に連続して配置されて
いる。凸部14の頂部は積層部4の下面より若干下方に
突出している。
【0017】凹凸部X1,Y1の各凹部12,13に
は、シリコン、フッ素ゴム、NBR等の耐熱性及び弾性
を有するシール材15が充填されており、これにより、
第1のビード9の板厚方向の弾性変形を可能にしてい
る。第2のビード10は、第1のビード9と同様に、基
板2を湾曲成形して該基板2の上下面にそれぞれ形成さ
れた凹凸部X2,Y2を備える。基板2の上面に形成さ
れた凹凸部X2は、凸部17が積層部7側に配置され、
凹部18が凸部17の積層部7から離間する側で該凸部
17と波状に連続して配置されている。また、凸部17
の頂部は積層部7の上面より若干上方に突出している。
【0018】一方、基板2の下面に形成された凹凸部Y
2は、凹凸部X2の凸部17の裏側が凹部19とされて
積層部7側に配置され、該凹凸部X2の凹部18の裏側
が凸部20とされて該凸部20は凹部19の積層部7か
ら離間する側で該凹部19と波状に連続して配置されて
いる。凸部20の頂部は積層部7の下面より若干下方に
突出している。
【0019】凹凸部X2,Y2の各凹部18,19に
は、シリコン、フッ素ゴム、NBR等の耐熱性及び弾性
を有するシール材15が充填されており、これにより、
第2のビード10の板厚方向の弾性変形を可能にしてい
る。なお、金属ガスケット1のエンジンに接触する面に
は、減摩性を有するシール剤(例えば二硫化モリブデン
に樹脂を混入させたもの等)21が塗布されており、こ
のシール剤21はエンジンとガスケットの材質の違いに
よる熱膨張差で起こるずれやエンジンの稼働時に発生す
る振動振幅の繰り返しで起こるフレッチングを防止する
と共に、燃焼室孔3の周縁の積層部4に塗布されたシー
ル剤21についてはエンジン加工時に発生するツールマ
ークを埋めてミクロシールの役割を果たすようになって
いる。
【0020】そして、かかる構成の金属ガスケット1を
シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装して締
結ボルトで締め付けると、第1のビード9、第2のビー
ド10、積層部4の順に板厚方向に圧縮変形し、該締め
付けは板厚が変化しない積層部7の板厚まで行われる。
そして、締め付け終了時においては、燃焼室孔3の周縁
部に形成された最も板厚の厚い積層部4と他の部分との
板厚差により該積層部4に最も面圧が集中し、これによ
り、シール条件が一番厳しいシリンダボア端部周縁に最
大荷重が作用して該端部周縁のシールがなされる。
【0021】このとき、上述したように、ボルト締結時
の締め付け力が大きい締結ボルトのボルト孔6近傍に位
置する積層部4の板厚が薄く成形されていると共に、締
め付け力が小さい各ボルト孔6間に位置するに積層部4
の板厚がボルト孔6近傍より厚く成形されているため、
シリンダボア周縁における面圧の均一化を図ることがで
き、これにより、該シリンダボアの真円度が損なわれな
いようにしている。
【0022】また、積層部4の折り返し部分の内部に装
入されたシム板5は基板2より硬い金属で形成されてい
るため、経時的な劣化を防止することができると共に、
面圧が高くなりすぎても周方向に厚さの異なる積層部4
の板厚を安定して維持することができ、この結果、長期
にわたってシリンダボア周縁の面圧の均一化を図ること
がでる。
【0023】また、第1及び第2のビード9,10が板
厚方向に圧縮変形する際には、凹凸部X1,Y1の各凸
部11,14及び凹凸部X2,Y2の各凸部17,20
がシール材15と共に板厚方向に変形し、締め付け完了
時においては、シール材15の弾性反発力を残した状態
で静止して上下両面を完全にシールし、また、エンジン
の振動振幅に対しても変形追従するようになっている。
【0024】このとき、シール材15は、凹凸部X1,
Y1の各凹部12,13及び凹凸部X2,Y2の各凹部
18,19に充填されているため、万が一燃焼室孔3の
周縁に設けられた積層部4から微少な燃焼ガスが漏れた
としても該燃焼ガスがシール材15に直接接触するのを
防止することができると共に、水孔16から流出した冷
却水や油孔8から流出したエンジンオイルについてもシ
ール材15に直接接触するのを防止することができ、更
には、エンジンとガスケットの材質の違いによる熱膨張
差で起こるずれや、エンジンの運転・停止の繰り返しに
より起こるずれの繰り返しが生じてもシール材15に対
してスラスト方向の荷重が直接加わらないようにするこ
とができるので、シール材15の劣化が防止されて長期
にわたって安定したシール性能を確保することができ
る。
【0025】
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、長期にわたってシリンダボア周縁の面圧の均
一化を図ることができるので、エンジンの耐久性の向上
を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例である金属ガスケッ
トを説明するための要部平面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】図1のB−B線断面図である。
【図4】従来の金属ガスケットを説明するための説明的
断面図である。
【符号の説明】
1…金属ガスケット 2…金属製基板 3…燃焼室孔 4…積層部 5…シム板 6…ボルト孔

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダボアの端部に対応して形成され
    た燃焼室孔の周縁部に金属製基板の積層部を設けて該積
    層部を他の部分より厚くし、シリンダブロックとシリン
    ダヘッドとの接合面間に介装して締結ボルトで締め付け
    る際に前記積層部に最大荷重が作用するようにして前記
    接合面間をシールするようにした内燃機関用金属ガスケ
    ットであって、 前記積層部を前記基板の燃焼室孔側の端部を折り返して
    形成すると共に、該折り返し部の内部に前記積層部に対
    する接触面積を前記燃焼室孔の周方向に沿って変化させ
    た前記基板より硬い金属製のシム板を装入し、この状態
    で前記積層部を板厚方向に圧縮成形して該圧縮時の前記
    シム板の接触面積の違いによる応力の違いを利用して前
    記シム板が該シム板より軟質な前記積層部へもぐり込む
    量を変化させ、これにより、前記積層部の板厚を前記燃
    焼室孔の周方向に沿って変化させたことを特徴とする金
    属ガスケット。
  2. 【請求項2】 前記締結ボルトのボルト孔近傍における
    前記シム板の前記積層部に対する接触面積を他の部分よ
    り小さくしたことを特徴とする請求項1記載の金属ガス
    ケット。
  3. 【請求項3】 前記シム板の幅を前記燃焼室孔の周方向
    に沿って変えることにより、前記接触面積を該燃焼室孔
    の周方向に沿って変化させたことを特徴とする請求項1
    又は2記載の金属ガスケット。
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