JP2003042295A

JP2003042295A - メタルシリンダヘッドガスケット

Info

Publication number: JP2003042295A
Application number: JP2001233881A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Hasegawa; 浩和長谷川
Original assignee: Nippon Reinz Co Ltd
Current assignee: Nippon Reinz Co Ltd
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2001-08-01
Publication date: 2003-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】シリンダヘッドの幅方向に関する変形を抑え
て、この変形に伴うシール性やシリンダヘッドの耐久性
の低下を防止する。【解決手段】メタルシリンダヘッドガスケット１ａを
構成する金属板２ａの一部で、ボルト挿通用の通孔４、
４と幅方向両端縁１６、１６との間に、撓み防止用突条
１７、１７を形成する。これら各撓み防止用突条１７、
１７は、圧縮方向に関する剛性が高く、上記ボルトの緊
締に拘らず押し潰されない。この為、このボルトの緊締
時にも、シリンダヘッドの幅方向両端部がシリンダブロ
ックに近づき過ぎるのを防止して、上記課題を解決でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係るメタルシリンダヘ
ッドガスケットは、自動車用エンジンのシリンダブロッ
クの端面（一般的には上面）とシリンダヘッドの端面
（一般的には下面）との間に挟持し、両面間の気密及び
液密を保持するのに利用する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用エンジンを構成するシリンダヘ
ッド下面とシリンダブロック上面との間にはシリンダヘ
ッドガスケットを挟持して、シリンダ内で発生する高圧
の燃焼ガス、或はシリンダブロックとシリンダヘッドと
の間を流通する冷却水や潤滑油が外部に漏洩するのを防
止している。この様なシリンダヘッドガスケットとし
て、優れた耐熱性を有するメタルシリンダヘッドガスケ
ットが広く使用されている。図１２は、この様なメタル
シリンダヘッドガスケットの１例を示している。

【０００３】このメタルシリンダヘッドガスケット１
は、例えば亜鉛メッキ鋼板やステンレス鋼板等の１枚乃
至は複数枚の、薄肉の金属板２により構成される。この
金属板２には、シリンダ頂部の開口形状に合わせた円形
のボア孔３、３と、シリンダヘッドをシリンダブロック
に固定する為のボルトを挿通する通孔４、４と、冷却水
や潤滑油等の流体を通す為の透孔５、５とを穿設してい
る。尚、図１２には、簡略化の為にこれら各透孔５、５
を、互いに大きさが等しい単なる円孔として描いている
が、実際の場合にこれら各透孔５、５は、長円形等各種
形状のものがあり、大きさも異なるものがある。又、上
記各通孔４、４は、上記各ボア孔３、３の周囲複数個所
（図１２の場合、４個所）に設けられている。但し、互
いに隣り合うボア孔３、３の間位置に設けられた通孔
４、４は、互いに隣り合うそれぞれのボア孔３、３の周
囲に設けられた通孔として、重複して数える。

【０００４】又、上記メタルシリンダヘッドガスケット
１を構成する金属板２の一部で上記各透孔５、５の周囲
には、これら各透孔５、５の全周を囲むシール用突条
６、６を形成している。これら各シール用突条６、６
は、図１３に示す様に、雌型７に設けた凹部８内に金属
板２の一部を、雄型９に設けた凸部１０により押し込
み、これら凹部８と凸部１０との間で上記金属板２の一
部を塑性変形させる事により形成している。上記各シー
ル用突条６、６を形成する上記雌型７及び雄型９の場合
には、上記凹部８と上記凸部１０との間のクリアラン
ス、即ち、これら両部８、１０の中心位置を一致させた
状態で、これら両部８、１０の端縁同士の間の、上記金
属板２の面方向に関する距離Ｌ₀ を、この金属板２の厚
さ寸法Ｔ₀ よりも大きく（Ｌ₀ ＞Ｔ₀ ）している。この
様な雌型８及び雄型１０を使用する事により、比較的な
だらかな傾斜を有する上記各シール用突条６、６を形成
して、上記メタルシリンダヘッドガスケット１をシリン
ダブロック上面とシリンダヘッド下面との間で強く挟持
した場合に、上記各透孔５、５の周囲部分の当接圧力を
高くし、この部分の気密、液密が良好に保たれる様にし
ている。尚、図示は省略するが、上記ボア孔３、３の周
囲等、ボルト挿通用の通孔４、４を除く各孔の周囲に
も、必要に応じてシール性向上を図る為の突条を形成す
る。

【０００５】上述の様に構成されるメタルシリンダヘッ
ドガスケット１は、図１４にその一部を示す様に、シリ
ンダヘッド１１の下面とシリンダブロック１２の上面と
の間に挟持した状態で使用される。即ち、このメタルシ
リンダヘッドガスケット１を、上記シリンダブロック１
２の上面と上記シリンダヘッド１１の下面との間に挟
み、通孔４、４に挿通したボルトを緊締する事により、
このシリンダヘッド１１を上記シリンダブロック１２に
対して固定する。これにより、メタルシリンダヘッドガ
スケット１は、上記シリンダブロック１２の上面と上記
シリンダヘッド１１の下面との間で強く挟持され、上記
各シール用突条６、６等、各流体孔の周囲に形成された
各シール用突条が、上記シリンダブロック１２の上面と
上記シリンダヘッド１１の下面との間で弾性的に圧縮さ
れる（押し潰される）為、前記各透孔５、５等の各流体
孔の周囲部分のシール性を十分に高くする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年に於けるエンジン
の軽量化、高性能化により、メタルシリンダヘッドガス
ケットの使用条件が厳しくなっており、次の〜の様
な問題を生じ易くなっている。シリンダヘッド１１の幅方向両端部の押し付け力が
過大になり、メタルシリンダヘッドガスケット１の幅方
向両端寄り部分に設けたシール用突条がへたり易くな
る。エンジンの運転開始直後に生じるシリンダヘッド１
１の熱膨張に伴って、このシリンダヘッド１１をシリン
ダブロック１２に結合固定しているボルトが伸長方向に
塑性変形し易くなる。エンジンの運転を開始してから十分に時間を経過し
た後に生じるシリンダヘッド１１の熱変形により、この
シリンダヘッド１１に割れ等の損傷が発生し易くなる。

【０００７】このうちのに示した不都合は、エンジン
の軽量化の為に、上記シリンダヘッド１１をアルミニウ
ム合金により造る様になり、更にコスト低減の為に、こ
のシリンダヘッド１１をシリンダブロック１２に結合固
定するボルトの本数を低減する事に伴って生じる。即
ち、近年のエンジンは、軽量化の為にシリンダヘッド１
１を（更にはシリンダブロック１２も合わせて）アルミ
ニウム合金により造る場合が多くなっている。アルミニ
ウム合金は、鋳鉄等、旧来エンジンを造っていた金属材
料に比べて弾性変形し易く、得られたシリンダヘッド１
１の剛性が低くなる事は避けられない。一方、エンジン
の高性能化の為に圧縮比や過給比を高くする事によりシ
リンダ内の最高圧力が高くなる事に伴い、シリンダヘッ
ド１１の下面とシリンダブロック１２の上面との間のシ
ール性を高くする必要上、上記各ボルトの締め付け力を
高くする傾向がある。しかも、エンジンの軽量化とコス
ト低減とを図る為に、従来は図１５（Ａ）に示す様に、
各ボア孔３、３の周囲に６個ずつ設けていたボルト緊締
部、即ち、ガスケットに於ける各ボルト挿通用の通孔
４、４の数を、図１５（Ｂ）に示す様に、４個ずつに低
減する傾向がある。この様に、少ないボルトでより高い
シール性を確保する必要上、各ボルトに緊締に伴って加
わる軸力は非常に大きくなる。

【０００８】又、この様に、ボア孔周囲のボルト緊締部
が４個所ずつになると、これらボルト緊締部がエンジン
の幅方向両端に並ぶ構造となる。この為、ボルトに加わ
る軸力を大きくすると、上記シリンダヘッド１１は、幅
方向の両端に大きな力を加えられる状態となる。この結
果、図１６に誇張して示す様に、各ボルト１３、１３に
よりその幅方向両端部を、上記シリンダブロック１２に
向け強く押し付けられる上記シリンダヘッド１１が、下
面が凹面となる方向に弾性変形し、上記シリンダヘッド
１１が撓んだ状態となる。このシリンダヘッド１１にこ
の様な撓みが生じると、このシリンダヘッド１１の下面
と上記シリンダブロック１２の上面との突き合わせ面の
面圧が不均一になり、これら両面同士の間のシール性確
保が難しくなる。

【０００９】具体的には、上記突き合わせ面の面圧が幅
方向に関して、両端部で高く、中央部で低くなる。そし
て、この中央部で上記各ボア孔３、３の周縁部のシール
性確保が難しくなる半面、メタルシリンダヘッドガスケ
ット１の幅方向両端部に設けたシール用突条６、６（図
１２〜１４）が過度に（例えば平坦になるまで）圧縮さ
れる。特に近年の小型・軽量化を意図したエンジン用の
メタルシリンダヘッドガスケット１の場合には、前述の
図１２に示す様に、透孔５、５及びこれら各透孔５、５
を囲むシール用突条６、６が、上記各ボルト１３、１３
を挿通する為の通孔４、４よりも、上記メタルシリンダ
ヘッドガスケット１の幅方向端縁寄りに存在する場合が
多い。この様な構造の場合には、上記各シール用突条
６、６を押し潰す力がより大きくなり、これら各シール
用突条６、６が、よりへたり易くなる。

【００１０】更には、小型・軽量化を意図して隣り合う
シリンダボア同士の間隔を狭くしたエンジンでは、この
シリンダボア間の当接圧を確保する為、図１７に示す様
に、シリンダヘッド１１を構成する上側デッキ１４と下
側デッキ１５とのうちで、下側デッキ１５のシリンダブ
ロック１２（図１６）の上面の一部で上記シリンダボア
間に対向する部分の肉厚を、上記シリンダヘッド１１の
幅方向中央部で厚く、両端部で薄くする場合がある。こ
の様な構造を有するシリンダヘッド１１の場合には、当
該部分の剛性が幅方向中央部で高く、両端部で低くなる
為、前記図１６に示す様な撓みがより一層顕著になり易
い。

【００１１】次に、前記の様なボルトの塑性変形は、
エンジンの運転開始に伴う温度上昇がシリンダヘッド１
１及びシリンダブロック１２とボルト１３、１３との間
で異なる事と、これらシリンダヘッド１１及びシリンダ
ブロック１２を構成するアルミニウム合金とボルト１
３、１３を構成する鋼との間で熱膨張係数に差がある事
とに基づいて生じる。即ち、運転開始に伴ってエンジン
の各部は、先ず、シリンダ内の燃焼室に直接対向するシ
リンダブロック１２及びシリンダヘッド１１から温度上
昇し始める。上記各ボルト１３、１３は、これらシリン
ダブロック１２及びシリンダヘッド１１からの熱伝達に
基づいて温度上昇するので、運転開始直後に於いては、
上記各ボルト１３、１３が上記シリンダブロック１２及
びシリンダヘッド１１の温度よりも低くなる。この様
に、熱膨張係数が小さい鋼製の上記各ボルト１３、１３
の温度上昇が、熱膨張係数が大きいアルミニウム合金製
の上記シリンダブロック１２及びシリンダヘッド１１の
温度上昇よりも遅れる為、上記各ボルト１３、１３に加
わる軸方向の力（軸力）が大きくなる傾向になる。そし
て、この状態では、上記シリンダブロック１２の上面と
上記シリンダヘッド１１の下面とが、それぞれの幅方向
両端部でより近づき合おうとする、所謂口閉じ現象が発
生する。

【００１２】この際、上記各ボルト１３、１３を挿通す
る通孔４、４に隣接した各透孔５、５の周囲に形成した
各シール用突条６、６が、押し潰され切れずにいれば、
上記各ボルト１３、１３に加わる軸力をこれら各シール
用突条６、６の弾性変形により吸収し、これら各ボルト
１３、１３に過大な軸力が加わる事を防止する。これに
対し、前述のの部分で述べた様な理由で、上記各シー
ル用突条６、６が過度に押し潰されている場合には、こ
れら各シール用突条６、６が上記軸力を吸収せず、上記
各ボルト１３、１３に過大な軸力が加わる。この為、こ
れら各ボルト１３、１３が伸長方向に塑性変形し、温度
低下に伴ってこれら各ボルト１３、１３が上記シリンダ
ヘッド１１を上記シリンダブロック１２に向け抑え付け
る力が低下する可能性がある。そして、低下した場合に
は、これらシリンダブロック１２の上面とシリンダヘッ
ド１１の下面との間のシール性が不十分になる。又、上
記各シール用突条６、６に、軸力を吸収できる程度の厚
さが残っている場合でも、残っている程度が少ない場合
には、上記軸力に伴って上記各シール用突条６、６が押
し潰される事に伴い、これら各シール用突条６、６がへ
たってしまう。

【００１３】更に、前記の様なシリンダヘッド１１の
損傷は、エンジンの温度が低い場合と高い場合とで、シ
リンダヘッド１１を構成する下側デッキ１５の湾曲方向
が異なる事に基づいて生じる。即ち、この下側デッキ１
５は、低温時には前述の図１６で説明した様に、下面が
凹面となる方向に湾曲している。これに対して、温度上
昇時には、図１８に破線で誇張して示す様に、下面が面
方向に膨張し、上記シリンダヘッド１１の外周縁部が上
方に変位する様に湾曲する、所謂口開き現象が発生す
る。上記下側デッキ１５が温度上昇時にこの様に湾曲す
る理由は、シリンダ室内の熱に直接曝される下側デッキ
１５の温度が、外気に曝されてその冷却作用を受ける上
側デッキ１４の温度よりも高くなり、上記下側デッキ１
５の熱膨張量がこの上側デッキ１４の熱膨張量よりも多
くなる為である。

【００１４】上記シリンダヘッド１１は、エンジンの運
転と停止との繰り返しにより、上記図１６に示した状態
と上記図１８に示した状態とを繰り返す。この様な変形
の繰り返しの周期は、エンジン運転時に振動に伴う変形
の繰り返し周期に比べて遥かに長く、変形自体緩やかに
行なわれる。但し、変形の大きさに関しては、上記振動
に伴う変形が数μｍ〜１０μｍ程度であるのに対して、
熱膨張に伴う変形は、数十μｍ〜１００μｍ程度にも達
する大きなものである。エンジンの運転と停止とを繰り
返す度にこの様に大きな変形が繰り返されると、上記シ
リンダヘッド１１の内部に金属疲労が生じ、最悪の場
合、亀裂等の損傷が発生してエンジンに重大な損傷を与
える可能性がある。

【００１５】以上に詳述した、前記〜の様な問題
は、前記ボルト１３、１３の緊締に伴う、上記シリンダ
ヘッド１１の上記図１６に示す様な変形を抑える事によ
り防止できる。ボルトの緊締に伴うシリンダヘッドの変
形防止の構造として従来から、例えば特開平８−３５５
６０号公報、同８−１７８０７１号公報、同９−２９２
０２７号公報等に記載されたものが知られている。但
し、これら各公報に記載された構造は、上記シリンダヘ
ッドの長さ方向に関する変形を抑えるものであって、幅
方向に関する変形を抑えるものではない。即ち、寸法が
大きく曲げ剛性が低い長さ方向に関しては、従来からそ
の変形防止に就いて種々考慮していたが、長さ方向に比
べて曲げ剛性が高い幅方向に関しては、従来は特に考慮
していなかった。幅方向に関する変形に就いては、前述
した様な、近年に於けるエンジンの改良に伴って新たに
発生してきた問題であり、これを解決する構造は知られ
ていないのが現状である。本発明は、この様な事情に鑑
みて、上記図１６に示す様な変形を有効に抑えられる構
造を実現すべく発明したものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のメタルシリンダ
ヘッドガスケットは、前述した従来から知られているメ
タルシリンダヘッドガスケットと同様に、金属板により
構成している。そして、長さ方向に配列されてそれぞれ
がシリンダブロックの端面に開口したシリンダ孔に整合
する複数のボア孔と、幅方向両端寄り部分にそれぞれ複
数ずつ形成されたボルト挿通用の通孔と、これら各通孔
及び上記各ボア孔から離れて形成された流体を通過させ
る為の複数の透孔とを有する。そして、上記各通孔に挿
通したボルトの緊締により、上記シリンダブロックの端
面とシリンダヘッドの端面との間で挟圧された（挟まれ
て圧縮された）状態で使用される。特に、本発明のメタ
ルシリンダヘッドガスケットに於いては、上記各通孔と
上記金属板の幅方向両端縁との間に、圧縮方向の荷重に
対して大きな剛性を有し、上記各ボルトの緊締力に対し
ては実質的に剛体として作用する撓み防止用突条を形成
している。

【００１７】

【作用】上述の様に構成する本発明のメタルシリンダヘ
ッドガスケットの場合には、幅方向両端部に形成した撓
み防止用突条の存在に基づき、シリンダブロックとシリ
ンダヘッドとを結合固定するボルトの緊締時にも、この
シリンダブロックの端面の幅方向両端部と上記シリンダ
ヘッドの端面の幅方向両端部とが過度に近づく事を防止
できる。この結果、このシリンダヘッドの撓みを抑え
て、この撓みに基づいて発生する、前述した様な各種不
都合を防止できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１〜６は、請求項１、４に対応
する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、
本例は、本発明の基本構成を示している為、図１には、
メタルシリンダヘッドガスケット１ａを構成する金属板
２ａにボア孔３、３と通孔４、４とのみを形成した状態
を示し、潤滑油或は冷却水を流通させる為の透孔５、５
並びにこれら各透孔５、５の周囲に適宜形成するシール
用突条６、６（図８、１２参照）等の各種シール用突条
は、図示を省略している。上記金属板２ａには複数（図
示の例では４個）のボア孔３、３を、長さ方向（図１の
左右方向）に直列に配列している。又、上記金属板２ａ
の幅方向両端（図１の上下両端）寄り部分にボルト挿通
用の通孔４、４を、それぞれ複数ずつ形成している。図
示の場合、これら各通孔４、４は、上記各ボア孔３、３
毎に４個ずつ、それぞれこれら各ボア孔３、３をその間
に挟持する２本の仮想直線α、αと、上記金属板２ａの
幅方向端縁１６、１６との間に形成している。これらの
構成に就いては、従来から知られているメタルシリンダ
ヘッドガスケットと同様である。

【００１９】特に、本発明のメタルシリンダヘッドガス
ケット１ａに於いては、上記各通孔４、４と上記金属板
２ａの幅方向両端縁１６、１６との間に、圧縮方向の荷
重に対して大きな剛性を有する撓み防止用突条１７、１
７を形成している。これら各撓み防止用突条１７、１７
は、前述の図１２に示した従来構造で各透孔５、５の周
囲に形成したシール用突条６、６よりも高さが低い代わ
りに潰し方向（高さ方向）の剛性が高い形状を有する。
即ち、上記各撓み防止用突条１７、１７は、上記メタル
シリンダヘッドガスケット１ａを、図５に示す様にシリ
ンダブロック１２の上面とシリンダヘッド１１の下面と
の間で挟持し、このシリンダヘッド１１をシリンダブロ
ック１２に対してボルト１３、１３により結合固定した
場合でも、これら各ボルト１３、１３の緊締力によって
は、不可避的且つ僅かな弾性変形及び塑性変形を生じた
後は、十分に上記シリンダヘッド１１の撓みを防止する
高さを保った状態で、実質的に剛体として作用する。

【００２０】この様な撓み防止用突条１７、１７は、図
２に略示する様に、幅方向両端部が金属板２ａの片面か
ら急角度で立ち上がった断面形状を有する。即ち、上記
各透孔５、５の周囲に形成したシール用突条６、６が、
後述する様に、幅方向両端部が金属板の片面から緩やか
に立ち上がった円弧形の断面形状を有するのに対して、
上記各撓み防止用突条１７、１７の断面形状は、大略コ
字形である。そして、これら各撓み防止用突条１７、１
７の頂部２２が、金属板２ａの片面の平坦面部分２３か
ら突出する高さが、この金属板２ａの厚さ以下である。
又、この金属板２ａの平坦面部分２３と上記撓み防止用
突条１７の頂部２２とを連続させる部分２４、２４の幅
も、上記金属板２ａの厚さ以下である。更に、この金属
板２ａの他面で上記頂部２２と対応する部分に形成され
た凹部１８の深さが、この頂部２２の高さとほぼ一致し
ている。

【００２１】この様な撓み防止用突条１７、１７の加工
は、図３に示す様に、従来に比べて凹部８ａと突部１０
ａとの間のクリアランスが小さい雌型７ａと雄型９ａと
を使用して行なう。即ち、上記各撓み防止用突条１７、
１７を形成する上記雌型７ａ及び雄型９ａの場合には、
上記凹部８ａと上記凸部１０ａとの間のクリアランス、
即ち、これら両部８ａ、１０ａの中心位置を一致させた
状態で、これら両部８ａ、１０ａの端縁同士の間の、上
記金属板２ａの面方向に関する距離Ｌ₁ を、この金属板
２ａの厚さ寸法Ｔ₁ 以下（Ｌ₁ ≦Ｔ₁ ）にしている。こ
の様な雌型８ａ及び雄型１０ａを使用し、撓み防止用突
条の頂部２２と金属板２ａの平坦面部分２３とを連続さ
せる部分の幅が、この金属板２ａの厚さ寸法Ｔ₁ 以下と
なる様に、上記各撓み防止用突条１７、１７を形成す
る。この際、型形状やプレス条件を適宜調整し、高さ寸
法Ｈ₁ も上記厚さ寸法Ｔ₁ よりも小さい値（Ｈ₁ ＜Ｔ
₁ ）となる様に、上記各撓み防止用突条１７、１７を形
成する。尚、この様にしてこれら各撓み防止用突条１
７、１７を形成する作業は、前記メタルシリンダヘッド
ガスケット１ａの他の部分を加工するのと同時に行な
え、特別な加工を必要としない為、加工コストが嵩む事
はない。

【００２２】この様にして得られる各撓み防止用突条１
７、１７の断面形状は、上記凹部８ａと上記凸部１０ａ
との間のクリアランス（端縁同士の間の距離Ｌ₁ ）を変
える事により、上記高さ寸法Ｈ₁ は上記凸部１０ａによ
る上記凹部８ａ内への金属板２ａの押し込み量を変える
事により、調節自在である。この様に上記各撓み防止用
突条１７、１７の断面形状を適宜調節する事により、過
大な荷重に基づいて塑性変形する変形代を調整できる
為、エンジンの剛性や運転時の荷重変動に対応した、最
適な撓み防止用突条１７、１７を得られる。尚、上記ク
リアランスＬ₁ は、特に上記金属板２ａの厚さ寸法Ｔ₁
の２０〜５０％の範囲の値が好ましい。例えば、この厚
さ寸法Ｔ₁ が０．６mmである場合に、上記クリアランス
Ｌ₁ は、０．１２〜０．３mm程度の値にすれば良い。こ
のクリアランスＬ₁ が小さい（０．６mm厚に対して０．
１２mm程度である）場合には、図４（Ａ）に示す様に、
幅方向両端部が急激に（ほぼ直角に）立ち上がった撓み
防止用突条１７を得られる。これに対して、上記クリア
ランスＬ₁ が大きい（０．６mm厚に対して０．３mm程度
である）場合には、図４（Ｂ）に示す様に、幅方向両端
部が比較的緩く立ち上がった撓み防止用突条１７を得ら
れる。但し、この図４（Ｂ）に示した撓み防止用突条１
７にしても、前記シール用突条６、６に比べて幅方向両
端縁部の立ち上がり角度は急であり、圧縮方向の力に対
する剛性は高い。尚、上述の説明は、説明の簡略化、明
瞭化の為、突条の両側のクリアランスが互いに等しい場
合に就いて行なったが、このクリアランスは、必ずしも
突条の両側で等しくなくても良い。例えば、シリンダヘ
ッドの撓み具合や、突条の形成位置と圧縮荷重との関係
に合わせて、上記両側のクリアランスを互いに異ならせ
ても良い。

【００２３】本例のメタルシリンダヘッドガスケット１
ａの場合には、上述の様な撓み防止用突条１７、１７
を、前記各通孔４、４と前記金属板２ａの幅方向両端縁
１６、１６との間に、これら各通孔４、４毎に１個ずつ
設けている。又、上記各撓み防止用突条１７、１７の平
面形状は、上記各通孔４、４の側が凹となった円弧形と
している。この様なメタルシリンダヘッドガスケット１
ａの場合には、上記各撓み防止用突条１７、１７の存在
に基づき、前記シリンダブロック１２と前記シリンダヘ
ッド１１とを結合固定する前記ボルト１３、１３の緊締
時にも、上記シリンダブロック１２の上面の幅方向両端
部と上記シリンダヘッド１１の下面の幅方向両端部とが
過度に近づく事を防止できる。

【００２４】即ち、このシリンダヘッド１１の幅方向両
端部を上下に貫通してそれぞれの下端部を上記シリンダ
ブロック１２のねじ孔に螺合した上記ボルト１３、１３
を緊締すると、これらシリンダブロック１２の上面とシ
リンダヘッド１１の下面との間に挟持した上記メタルシ
リンダヘッドガスケット１ａが、これら両面同士の間で
強く挟持され、その反作用としてこれら両面同士の間で
突っ張る。そして、この突っ張り力に基づいて、ボルト
１３、１３からの距離が離れている、上記シリンダヘッ
ド１１の幅方向中央部の上方への変形量が大きくなり、
上記シリンダヘッド１１が、その下面が凹面となる方向
に湾曲する。但し、上記両面同士の間に本例のメタルシ
リンダヘッドガスケット１ａを挟持している場合には、
上記各撓み防止用突条１７、１７が、上記両面の幅方向
両端部同士の間で強く突っ張る。

【００２５】即ち、上記各ボルト１３、１３の緊締に伴
って上記シリンダヘッド１１の下面が、図６の実線位置
から鎖線位置にまで変位すると、上記各撓み防止用突条
１７、１７が上記シリンダヘッド１１の下面を支え、こ
の下面がそれ以上シリンダブロック１２の上面に近づく
事を阻止して、これら両面の幅方向両端縁同士が過度に
近づく事を防止する。又、エンジンの始動時に於ける、
前述した様な口閉じ現象の発生時にも、上記各撓み防止
用突条１７、１７が上記両面の幅方向両端縁同士が過度
に近づく事を防止する。尚、これら各撓み防止用突条１
７、１７は、上記シリンダヘッド１１の下面端部とシリ
ンダブロック１２の端部上面との間で強く押圧される事
により、或る程度塑性変形する。但し、この変形は、最
初のエンジン始動時にその大部分が行なわれて、上記メ
タルシリンダヘッドガスケット１ａの両面と上記シリン
ダブロック１２の下面及び上記シリンダヘッド１１の下
面との当接部を馴染ませる。しかも、上記各撓み防止用
突条１７、１７の塑性変形量は、これら各突条の高さに
比べて極く僅かであり、塑性変形後も十分な高さを有し
ている。そして、２回目以降のエンジン始動時に発生す
る口閉じ量は、最初の運転時とほぼ同等の大きさである
為、上記各撓み防止用突条１７、１７がそれ以上塑性変
形する事はない。又、仮にこの口閉じ量を大きく越える
様な異常変形が発生しても、この撓み防止用突条１７、
１７が最初の口閉じの際と同様の塑性変形をする事でそ
の異常変形を吸収できる為、撓み防止効果は維持され
る。何れにしても、これら各撓み防止用突条１７、１７
が上記両面同士が近づき過ぎるのを防止する結果、上記
シリンダヘッド１１の変形を抑えて、この変形に基づい
て発生する、前述した様な各種不都合を防止できる。

【００２６】具体的には、第一に、上記メタルシリンダ
ヘッドガスケット１ａの幅方向両端寄り部分に設けた前
記各シール用突条６、６が過度に押し潰される事を防止
して、これら各シール用突条６、６がへたる事を防止で
きる。第二に、エンジンの運転開始直後に生じるシリン
ダヘッド１１の熱膨張に拘らず、上記各ボルト１３、１
３に伸長方向の塑性変形が生じにくくなる。即ち、上記
各撓み防止用突条１７、１７の存在により、上記各シー
ル用突条６、６部分が、十分に弾性変形自在な状態とな
っている。又、上記各ボルト１３、１３と上記各撓み防
止用突条１７、１７とは、上記メタルシリンダヘッドガ
スケット１ａの面方向にずれており、上記メタルシリン
ダヘッドガスケット１ａの一部で上記各ボルト１３、１
３と上記各撓み防止用突条１７、１７との間部分が、或
る程度弾性変形する。更には、これら各撓み防止用突条
１７、１７に関しても、僅かとは言え弾性変形する。こ
れら各部の弾性変形が足し合わされて、上記熱膨張に伴
って上記各ボルト１３、１３に加わる伸長方向の大きな
力のうちの相当部分を吸収する。又、これらの弾性変形
の足し合わせでは吸収し切れない変形は、前述の様に上
記各撓み防止用突条１７、１７が若干の塑性変形を行な
う事で吸収できる。この結果、これら各ボルト１３、１
３に、塑性変形に結び付く程の大きな力が加わる事がな
くなる。第三に、低温状態と高温状態との繰り返しに伴
うシリンダヘッド１１の変形を抑えて、このシリンダヘ
ッド１１に割れ等の損傷が発生しにくくできる。即ち、
本発明のメタルシリンダヘッドガスケット１ａを使用し
た場合には、前記図５に示す様に、上記シリンダヘッド
１１の幅方向両端部下面と前記シリンダブロック１２の
上面とが過度に近づく事がなく、その分、低温時に於け
る上記メタルシリンダヘッドガスケット１ａの（下面を
凹面とする方向の）弾性変形量が少なく抑えられる。こ
の為、上記図５に示した低温状態と、前述の図１８に示
した高温状態との間で、上記シリンダヘッド１１の変形
量を少なく抑えて、上記損傷の防止を図る事ができる。

【００２７】次に、図７は、本発明の実施の形態の第２
例を示している。本例の場合には、金属板２ａの片面
（図７の上面）に撓み防止用突条１７を形成する事に伴
ってこの金属板２ａの他面（図７の下面）に形成された
凹部１８内に、エポキシ樹脂の如き硬質合成樹脂等のコ
ート材１９を充填している。この様にコート材１９を充
填する事により、上記撓み防止用突条１７の、圧縮方向
に関する剛性をより一層向上させて、前述の図５で説明
した様な、シリンダヘッド１１の変形防止効果をより一
層向上させる事ができる。又、上記コート材１９自体
が、相手面と馴染み易いと言った特性を有する為、前記
各ボルト１３、１３の緊締時には、上記撓み防止用突条
１７を形成した部分が、より一層エンジンと馴染み易く
なり、このエンジンの運転時に発生する不整を吸収する
作用・効果が向上する。

【００２８】次に、図８〜１１は、請求項１〜４に対応
する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例
のメタルシリンダヘッドガスケット１ｂの場合には、冷
却水或は潤滑油を流通させる為の複数の透孔５、５を、
それぞれボルト１３、１３（図５参照）を挿通する為の
通孔４、４に隣接した状態で、且つ、上記各透孔５、５
の過半部がこれら各通孔４、４の中心を結ぶ線よりも金
属板２ｂの幅方向端縁側に位置する状態で形成してい
る。この為に図示の例では、この金属板２ｂの幅方向両
端縁１６、１６ａのうちの一方（図８の上方）の端縁１
６ａの一部に、幅方向外方に突出する突出部２０、２０
を形成し、上記各透孔５、５を、これら各突出部２０、
２０に整合する部分に形成している。又、これら各透孔
５、５の周囲にシール用突条６、６を、それぞれこれら
各透孔５、５の全周を囲む状態で形成している。

【００２９】そして、上記各通孔４、４と金属板２ｂの
幅方向端縁１６ａとの間に設けた各撓み防止用突条１７
ａ、１７ａを、上記各シール用突条６、６と、上記金属
板２ｂの幅方向端縁、即ち、上記各突出部２０、２０の
周縁との間にまで延長している。これに対して、上記金
属板２ｂの他方（図８の下方）の端縁１６側にはボルト
１３、１３を挿通する為の通孔４、４のみを形成し、こ
れら各通孔４、４と上記端縁１６との間に、前述した第
１例の場合と同様の撓み防止用突条１７、１７を形成し
ている。従って、上記一方の端縁１６ａ側で上記各透孔
５、５に隣接して設けた上記各撓み防止用突条１７ａ、
１７ａは、上記他方の端縁１６側に設けた撓み防止用突
条１７、１７よりも長い。本例の場合には、この様に各
撓み防止用突条１７、１７ａの長さを変える事により、
上記各シール用突条６、６が過度に圧縮される事をより
有効に防止できる様にすると共に、シリンダヘッド１１
の変形防止効果をより一層向上させている。この点に付
いて、次に説明する。

【００３０】本例のシリンダヘッドガスケット１ｂをシ
リンダブロック１２の上面とシリンダヘッド１１の下面
との間に挟持して前記各ボルト１３、１３（図５参照）
を緊締した場合、上記シリンダヘッド１１の下面が上記
メタルシリンダヘッドガスケット１ｂの上面を押圧す
る。この場合に於いて、上記シリンダヘッド１１の下面
がこのメタルシリンダヘッドガスケット１ｂの上面を押
圧する力は、幅方向両端部で互いに異なる。即ち、上記
シリンダヘッド１１の下面には、図１１に示す様に、潤
滑油或は冷却水を流通させる為の通路２１を、上記シリ
ンダヘッド１１の下面外周縁部に相当に寄せた状態で開
口させている。従って、この通路２１を形成した、上記
一方の端縁１６ａ側部分の剛性は、他方の端縁１６側部
分の剛性よりも低い。そして、この様に押圧方向に関す
る剛性が低い側に設けた撓み防止用突条１７ａ、１７ａ
の長さを、この剛性が高い側に設けた撓み防止用突条１
７、１７の長さよりも長くしている。この様に、シリン
ダヘッド１１の剛性が低い部分に対向する撓み防止用突
条１７ａ、１７ａの長さを長くする事で、これら各撓み
防止用突条１７ａ、１７ａが上記シリンダヘッド１１を
押圧する力の単位長さ当りの値を小さく抑え、このシリ
ンダヘッド１１の変形防止を図っている。

【００３１】尚、上記各撓み防止用突条１７ａ、１７ａ
は、必ずしも図８に示す様に連続した形状としなくても
良く、例えば必要とする長さ分、断続的に形成しても良
い。又、上記各撓み防止用突条１７ａ、１７ａの近傍
に、例えば図９に示す様に、シール用突条６等の他の突
条等が形成されている為、上記各撓み防止用突条１７
ａ、１７ａを所望長さまで延長できない場合には、上記
他の突条等の近傍部分に、上記図９に示す様に、更に別
の撓み防止用突条１７ｂを、上記所望長さに不足する長
さ分だけ形成する事もできる。この場合には、上記図９
に示す様に、撓み防止用突条１７ａ、１７ｂが、隣接し
て二重に並ぶ状態となる。

【００３２】又、前記各シール用突条６、６は、図１０
に示す様に、上記各撓み防止用突条１７ａ、１７ａに比
べて滑らかで圧縮方向（図１０の上下方向）に関して弾
性変形し易い断面形状を有する。又、上記各シール用突
条６、６の自由状態での高さ寸法Ｈ₆ は、上記各撓み防
止用突条１７ａ、１７ａの高さ寸法Ｈ₁₇よりも大きい
（Ｈ₆ ＞Ｈ₁₇）。従って、本例のメタルシリンダヘッド
ガスケット１ｂをシリンダブロック１２の上面とシリン
ダヘッド１１の下面との間で挟持し、ボルト１３、１３
を緊締した状態で、上記各シール用突条６、６は、上記
高さ寸法の差に、上記各撓み防止用突条１７ａ、１７ａ
の微小な塑性変形分δを加えた分（Ｈ₆ −Ｈ₁₇＋δ）だ
け、弾性的に押し潰される。

【００３３】この様なシール用突条６、６は、図１０
（Ａ）に示す様に、上記各撓み防止用突条１７ａ、１７
ａを形成した金属板２ｂ自体に形成しても良いが、図１
０（Ｂ）に示す様に、これら各撓み防止用突条１７ａ、
１７ａを形成した金属板２ｂに重ね合わせた、別の金属
板２ｃに形成しても良い。尚、この様に上記各シール用
突条６、６を形成する金属板２ｃと撓み防止用突条１７
ａ、１７ａを形成する金属板２ｂとを別々にする場合に
は、この撓み防止用突条１７ａ、１７ａを形成する金属
板２ｂを、上記各シール用突条６、６を形成する金属板
２ｃよりも軟質で、且つ、板厚が大きいものを使用する
事が好ましい。この理由は、前記各ボルト１３、１３の
緊締に伴う大きな荷重により、上記各撓み防止用突条１
７ａ、１７ａが塑性変形する変形代の調整を行い易い為
である。又、図示の例では、上記各シール用突条６、６
として、断面円弧形の、所謂フルビードを示している
が、シール用突条の設置スペースの大きさや所要面圧の
大きさによっては、平坦部同士を傾斜部で連続させてダ
イヤフラム状に構成した、所謂ハーフビードとする事も
できる。その他の部分の構成及び作用は、前述した第１
例又は第２例の場合と同様であるから、重複する説明は
省略する。

【００３４】尚、本発明のメタルシリンダヘッドガスケ
ット１ａ、１ｂは、シリンダヘッド１１の幅方向に関す
る変形を防止する事を主目的に発明したものであるが、
長さ方向に関する変形も防止できる。即ち、各撓み防止
用突条１７、１７ａは、上記各メタルシリンダヘッドガ
スケット１ａ、１ｂの幅方向両端部に、それぞれ長さ方
向のほぼ全長に亙りほぼ等間隔に形成している。言い換
えれば、上記各メタルシリンダヘッドガスケット１ａ、
１ｂの四隅部分に上記各撓み防止用突条１７、１７ａが
存在する。従って、これら各撓み防止用突条１７、１７
ａによって、上記シリンダヘッド１２の幅方向の変形だ
けでなく、長さ方向の変形防止も図れる。この為、本発
明を実施する場合に、長さ方向の変形防止の為の構造を
別途採用する必要はない。

【００３５】

【発明の効果】本発明のメタルシリンダヘッドガスケッ
トは、以上に述べた通り構成され作用するので、シリン
ダヘッドの変形を効果的に抑えて、この変形に伴って発
生するシール性の低下やヘッドの耐久性低下を有効に防
止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す略平面図。

【図２】図１の拡大Ａ−Ａ断面図。

【図３】撓み防止用突条の加工状態を示す部分拡大断面
図。

【図４】撓み防止用突条の具体的な断面形状の２例を示
す部分拡大断面図。

【図５】本発明のメタルシリンダヘッドガスケットを組
み付けた状態でのシリンダヘッドの変形状態を誇張して
示す模式図。

【図６】本発明のメタルシリンダヘッドガスケットをシ
リンダブロック上面とシリンダヘッド下面との間に組み
付ける際のシリンダヘッドの挙動を説明する為の、図５
のＢ部に相当する拡大図。

【図７】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同
様の図。

【図８】同第３例を示す略平面図。

【図９】同第４例を示す部分略平面図。

【図１０】シール用突条の形成位置の２例を示す図８の
拡大Ｃ−Ｃ断面図。

【図１１】シリンダヘッドの幅方向に関する断面形状を
示す略図。

【図１２】従来のメタルシリンダヘッドガスケットの１
例を示す略平面図。

【図１３】シール用突条の加工状態を示す部分拡大断面
図。

【図１４】シール用突条部分をシリンダブロック上面と
シリンダヘッド下面との間で挟持した状態を示す略断面
図。

【図１５】メタルシリンダヘッドガスケットへのボルト
挿通用の通孔の形成状態の２例を示す、部分略平面図。

【図１６】従来のメタルシリンダヘッドガスケットを組
み付けた状態でのシリンダヘッドの変形状態を誇張して
示す模式図。

【図１７】シリンダヘッドの幅方向に関する断面形状の
別例を示す略断面図。

【図１８】温度上昇に伴うシリンダヘッドの変形状態を
誇張して示す模式図。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂメタルシリンダヘッドガスケット２、２ａ、２ｂ、２ｃ金属板３ボア孔４通孔５透孔６シール用突条７、７ａ雌型８、８ａ凹部９、９ａ雄型１０、１０ａ凸部１１シリンダヘッド１２シリンダブロック１３ボルト１４上側デッキ１５下側デッキ１６、１６ａ端縁１７、１７ａ、１７ｂ撓み防止用突条１８凹部１９コート材２０突出部２１流体の通路２２頂部２３平坦面部分２４頂部と平坦面部分とを連続させる部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長さ方向に配列されてそれぞれがシリン
ダブロックの端面に開口したシリンダ孔に整合する複数
のボア孔と、幅方向両端寄り部分にそれぞれ複数ずつ形
成されたボルト挿通用の通孔と、これら各通孔及び上記
各ボア孔から離れて形成された流体を通過させる為の複
数の透孔とを有し、上記各通孔に挿通したボルトの緊締
により上記シリンダブロックの端面とシリンダヘッドの
端面との間で挟圧された状態で使用される、金属板製の
メタルシリンダヘッドガスケットに於いて、この金属板
の幅方向両端縁と上記各通孔との間に、圧縮方向の荷重
に対して大きな剛性を有し、上記各ボルトの緊締力に対
しては実質的に剛体として作用する撓み防止用突条を形
成した事を特徴とするメタルシリンダヘッドガスケッ
ト。
【請求項２】複数の透孔のうちの少なくとも一部の透
孔が通孔に隣接した状態で、且つ、当該透孔の少なくと
も一部が当該通孔よりも金属板の幅方向端縁側に位置す
る状態で形成されており、当該透孔の周囲に自由状態で
の高さが撓み防止用突条の高さよりも高いシール用突条
が、上記透孔の全周を囲む状態で形成されており、上記
撓み防止用突条が、このシール用突条と上記金属板の幅
方向端縁との間にまで延長されている、請求項１に記載
したメタルシリンダヘッドガスケット。
【請求項３】メタルシリンダヘッドガスケットの片面
を押圧する端面の剛性が、この端面の幅方向の一端部側
で幅方向他端部側よりも大きいシリンダヘッドに関して
使用されるメタルシリンダヘッドガスケットであって、
上記端面の剛性が大きい幅方向一端部側の撓み防止用突
条の長さに比べて、同じく剛性が小さい幅方向他端側の
撓み防止用突条の長さを長くした、請求項２に記載した
メタルシリンダヘッドガスケット。
【請求項４】撓み防止用突条の頂部が金属板の片面の
平坦面部分から突出する高さがこの金属板の厚さ以下で
あり、この金属板の平坦面部分と上記撓み防止用突条の
頂部とを連続させる部分の幅もこの金属板の厚さ以下で
あり、この金属板の他面で上記頂部と対応する部分に形
成された凹部の深さが、この頂部の高さと実質的に一致
している、請求項１〜３の何れかに記載したメタルシリ
ンダヘッドガスケット。