JP2005214361A - 金属ガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】狭いシール幅にも対応可能な金属ガスケットを提供する。
【解決手段】燃焼室孔５周りのシールラインに沿って、基板２にフルビードが形成される。上記ビード８の凹部側から上記基板２に積層する副板３を備える。上記副板３に対し上記ビード２の凹部内に向けて突出して当該ビードの板厚方向の圧縮変形量を規制するストッパ９を設けた。ストッパ９は、無負荷状態でビード２と接触しない。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介挿されるシリンダヘッドガスケットとして好適な金属ガスケットに関する。

従来、この種の金属ガスケットとしては例えば、特許文献１に記載されているような金属ガスケットがある。
すなわち、金属ガスケットを構成する基板には、ボアに対応した位置に燃焼室孔が開口し、その燃焼室孔を囲むシールラインに沿ってビードが形成されている。さらに、そのビードよりも燃焼室孔側の基板部分には、増厚部からなるストッパが形成されている。このストッパによって、上記ビードの板厚方向の圧縮変形量が規制されて当該ビードの全屈の防止及びエンジン運転時の振動振幅による疲労破壊を防止している。

なお、上記ストッパの構成は、基板の燃焼室側平坦部にシムを接合して増厚したり、燃焼室側端部を折り返して増厚したりして形成される。
また、複数の基板や副板を積層して構成される場合には、各基板及び副板に対し燃焼室孔や水孔、油孔、ボルト孔などが同一位置に開口している。
特開平１１−２４７９９８号公報

近年、エンジンの基本設計を変更することなく排気量の増大を図るためのボア径の拡大に伴い、燃焼室孔の径を大きくすることが行われることがある。また、エンジンは小型・軽量化、高性能化が進む傾向にある。このため、各燃焼室孔の径を大きくしていくと、燃焼室孔間や燃焼室孔から水孔迄の間などのシール幅が狭い部分に、ビードを保護するためのストッパをビードと並べて設けることが困難となる。
また、ストッパを設けることなくビードの疲労破壊を防止する場合には、従来にあっては、積層する基板や副板の枚数を増やすことで対処しているが、この対処方法はコストが高くなったり、層間数が増加して圧漏れの機会が多くなる欠点を有していた。

なお、実公平４−１７８８３号公報には、幅の広い台形状の第１ビードを設け、その下側の金属板に対し第１ビードと同じ側に突出したフルビードから第２ビードを設けた例があるが、この第２ビードは、ばね力を発揮して第１ビードでの面圧不足部分のバネを増強するものであって、本願発明でいうストッパを構成していない。このことは、例えば第６欄３３行〜３６行目に記載のように、第１ビードの中央部分に生じる面圧不足部分の面圧を第２ビードが補い、第１ビードの立上り部分（第２ビードで直接補強されない部分）に対し強い面圧を発生させる点や、第７図のように別途ストッパを設けてビードの圧縮変形量を調整している点から分かる。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、狭いシール幅にも対応可能な金属ガスケットを提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、薄肉金属板を基板とし、その基板には、予め設定したシールラインに沿って、上記基板を板厚方向に屈曲して形成され板厚方向にバネを発揮する凸状のビードが形成されている金属ガスケットであって、
上記ビードの凹部側から上記基板に積層する副板を備え、上記副板に対し上記ビードの凹部内に向けて突出して当該ビードの板厚方向の圧縮変形量を規制する剛性の高いストッパを設けたことを特徴とするものである。

次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記ストッパは、上記シールラインに沿って連続して形成されていることを特徴とするものである。
次に、請求項３に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記ストッパは、上記シールラインに沿って並ぶと共に上記ビード凹部内に向けてそれぞれ突出する複数の突起からなることを特徴とするものである。

次に、請求項４に記載した発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した構成に対し、上記ストッパの頂部は平坦になっていることを特徴をとするものである。
次に、請求項５に記載した発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した構成に対し、上記ストッパは、副板における上記ビードと対向する部分を当該ビード凹部内に向けて突出するように屈曲させて形成され、そのストッパは、無負荷状態で上記ビードの凹面と非接触となる高さ及び幅に設定されていると共に、延在方向に沿って蛇行若しくは幅が変化することで板厚方向に対する剛性を高めたことを特徴とするものである。

次に、請求項６に記載した発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した構成に対し、上記ストッパは、副板における上記ビードと対向する部分にバーリングで孔を開け、そのバーリングで立ち上がったばりを、カーリングして折返し平押しで設定高さに鍛造圧縮して形成されたことを特徴とするものである。
次に、請求項７に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記ストッパとして、上記シールラインに沿って連続若しくは断続的に延び且つ上記ビードに向けて突出すると共に頂部が平坦なストッパ本体を設け、そのストッパ本体の平坦な頂部に対し、当該ストッパ本体の突出方向とは反対方向に突出若しくは凹んだ剛性向上部を、当該ストッパ本体の延在方向に沿って連続若しくは断続的に形成したことを特徴とするものである。

次に、請求項８に記載した発明は、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載した構成に対し、上記基板には少なくとも燃焼室孔が開口し、上記シールラインは、上記燃焼室孔を囲って当該燃焼室孔をシールするシールラインであり、上記基板及び副板の一方には、少なくとも上記シールラインよりも外周側に水孔が開口し、上記基板及び副板の他方の外周縁位置は、水孔の位置若しくはそれよりも燃焼室孔側となっていることを特徴とするものである。

本発明を採用すると、ビードを保護するストッパが平面視において当該ビードと重なる位置に形成されることで、シール幅が狭い箇所でもシールが可能になると共に、ストッパによって、ビードの圧縮変形量が規制され且つ当該ビードの振幅量を小さくする結果、例えば、燃焼室孔周りのシールとして採用しても、当該ビードに高面圧を発揮させ燃焼室孔の外周を高面圧でシールすることが可能となる。

次に、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る金属ガスケット１を示す要部平面図である。この金属ガスケット１は、基板２及び副板３から構成され、図示しないシリンダブロック及びシリンダヘッドの対向する接合面間に介挿される。
その構成について説明すると、図１のように、副板３の上に基板２が積層配置され、その副板３及び基板２の略中央部には、複数の燃焼室孔５が長手方向に沿って並んで開口している。また、その各燃焼室孔５をそれぞれ囲むように内周側シールラインＳＬ１が設定されている。燃焼室孔５間のシール幅が狭い位置にあっては、隣り合う内周側シールラインＳＬ１は合流して１本のラインを共有する。

上記副板３の大きさは、上記シリンダブロック及びシリンダヘッドの接合面とほぼ同じ大きさとなっている。この副板３には、上記内周側シールラインＳＬ１の外周側に上記燃焼室孔５を囲むようにして複数の水孔６が開口し、さらにその水孔６の配置位置よりも外周側にボルト孔７が開口している。そして、ボルト孔７や副板３外周に沿って別のシールラインＳＬ２が設定されている。

また、基板２の大きさは、その外周縁２ａが、図１のように、上記副板３に設けた各水孔６の外側よりも内側（燃焼室孔５側）で且つ当該各水孔６の内側（燃焼室孔５側）よりも外側の位置となる大きさに設計されている。基板２の外周縁は、水孔６の内側位置よりも内側（燃焼室孔５側）であっても良い。
基板２には、内周側シールラインＳＬ１に沿ってビード８が形成されている。そのビード８は、図２及び図３に示すように、基板２を板厚方向に屈曲して上側に凸となるように成形してなるフルビードであって、板厚方向に圧縮変形してバネを発揮する。

また、副板３には、上記フルビード８の凹面（下面）と対面する位置に複数のストッパ用突起９が形成されている。その複数のストッパ用突起９は、図４に示すように、上記内周側シールラインＳＬ１に沿って並ぶと共にシール幅ＳＨ内に収まる大きさで形成されている。各ストッパ用突起９は、ビード幅等に応じて適宜、幅や突起高さを変えたり、そのストッパ用突起９間の間隔を変更したりしても良い。その各ストッパ用突起９は、副板３を上側に突出するように屈曲成形して形成され、その頂部９ａが平坦になるように設定されることで板厚方向の剛性を高めるとと共に、ビード８との当接面を大きくしている。ここで、ストッパ用突起９は、図２及び図３に示すように、突出高さがフルビード８の内面よりも低く且つ幅もフルビード８よりも小さく設定されることで、無負荷状態において、ビード８に非接触状態になっていると共に、ビード８が圧縮変形した際には、ビード８の凹部が上記ストッパ用突起９に当接することで、当該ビード８の圧縮変形量及び振動に対する振幅量が規制される。

ここで、上記ストッパを構成するストッパ用突起９は、板厚方向の剛性が高く設定されている。以下のストッパにおいても同様である。
また、上記副板３には、ボルト孔７の周りや副板３外周に沿った別のシールライン位置ＳＬ２に、不図示のハーフビード若しくはフルビードなどのビードが形成されている。

次に、本実施形態の金属ガスケット１の作用・効果などについて説明する。
シリンダブロックとシリンダヘッドの対向する接合面間に配置して、ボルト孔７に挿入される締付けボルト（不図示）で締め付けることで、ビード８が板厚方向に弾性変形して所定の面圧でシールラインに沿ってシールする。このとき、上記ビード８内に配置したストッパ用突起９がビード８に対する板厚方向のストッパとなって、ビード８の弾性変形量は圧縮破壊をしない範囲に規制され、これによって、外周側のビードに比べて高面圧でシール可能となる。すなわち、シール面幅が狭くても高面圧で燃焼室孔５の外周をシールすることが可能となる。

また、上記ビード８内に配置されるストッパ用突起９の幅、突起高さ、間隔等を調整することで、シールラインに沿った締付け面圧を均一にすることも可能である。
また、副板３に対し、ビード８を形成した基板２の併設位置を燃焼室孔５の近傍に限定することで、つまり燃焼室孔５の近傍の板厚だけを厚くすることによって、内周側シールラインＳＬ１に沿ったビード８への締付け荷重が更に大きくなり、その分、有効に燃焼室孔５周りのシール圧を高めることができる。なお、基板２側を接合面とほぼ同じ寸法とし、副板３の大きさを水孔の外周位置以内として小さくしても良い。

ここで、上記実施形態では、副板３に設けるストッパをシールラインに沿って並ぶ複数の突起９で構成したが、これに限定されない。例えば、図５のように、フルビード状に上側に凸となるように屈曲成形したビード１０をストッパとするが、シールラインＳＬ１に沿って図６のように連続的に幅を変更することでストッパとして要求される剛性を確保している。なお、ストッパとして要求される剛性は、締付け荷重に応じて変わる。

または、図７のように、ビード１０をシールラインに沿って蛇行するようにして延在させて剛性を確保してストッパとする。図８及び図９にストッパの変形例を示す。
なお、ストッパの頂部は平坦にすることが好ましい。平坦にすることで、剛性が増加すると共に、弾性変形したビード８の変形量の規制を安定して行うことができる。
また、副板３を成型してストッパを形成する場合に、図１０に示すように、段部１１ａ（ほぼ垂直に立ち上がる部分）が形成されている突起１１の方が、剛性を高く設定することでできる。

また、上記各例では、ストッパを、副板３を屈曲成型して設ける場合を例示しているが、これに限定されない。例えば、図１１に示すように、副板３に板１２を接合してストッパとしても良い。要は、ビード８の圧縮変形量を規制できるだけの剛性を持ったストッパ部分がビード８の凹部内に向けて突出していればよい。
また、ストッパを、図１２に示すように形成しても良い。すなわち、ビード８の凹部内に収まる大きさで、副板３におけるビード８と対向する部分にバーリングで孔１７を開け、そのバーリングで立ち上がったばりを、カーリングして折返し平押しで設定高さに鍛造圧縮してストッパとなる突起１４を、シールラインＳＬ１に沿って複数個形成する。上記複数の突起１４は、設定高さに抑揚を付けることで、シールラインＳＬ１に沿ったビード８の面圧を均一化させるように当該ビード８の圧縮変形量を規制する。

または、図１３〜図１５のように形成する。すなわち、上記シールラインＳＬ１に沿って連続的に延び且つ上記ビード８に向けて突出すると共に頂部が平坦なストッパ本体１５を設ける。さらに、そのストッパ本体１５の平坦な頂部に対し、当該ストッパ本体の突出方向とは反対方向に突出若しくは凹んだ剛性向上部１６を、当該ストッパ本体の延在方向に沿って連続若しくは断続的に形成することで剛性を高め、ストッパとする。図１３では、突起１６によって剛性向上部を形成した例である。図１４では、シールラインに沿って延びる溝１６で剛性向上部を形成した例である。図１５は、下方に向けてバーリング孔１７を開け、そのばり１６をカーリングして折返し平押しで設定高さに鍛造圧縮して剛性向上部とした例である。なお、上記ストッパ本体１５は、シールラインに沿って延びるようにして断続的に形成しても良い。

また、上記実施形態では、副板３に対し基板２の寸法を小さくした例で説明したが、これに限定されない。例えば図１６に示すように、副板３と基板２とをほぼ同寸に設計しても良い。
また、上記実施形態では、燃焼室孔５を囲む内周側シールラインＳＬ１のビードがフルビード８である場合を例示しているが、図１７及び図１８のように、ハーフビード１３であっても良い。ハーフビード１３の場合には、ビード１３の頂部１３ａ（接合面と接触する面、つまりシール部分で、面圧を高くしたい部分）の下方にストッパ９、１０が位置するようにすることが好ましい。

また、上記実施形態では、基板２が１枚の場合を例示しているが、ディーゼルエンジンのように内筒圧が高い場合には、副板３を挟んで２枚の基板２を配置すると良い。この場合には、図１９のように、基板２の副板３側がビード８の凹部側となるように配置して、上記ストッパ９を表裏交互に突出させることで、シール幅が狭くても対応可能となる。
また、上述のような基板２と副板３の組を複数組積層して高圧に対応するようにしても良い。
また、上記実施形態では燃焼室孔周りのシールラインを例に説明したが、これに限定されない。シール幅が狭く且つストッパが必要な箇所であれば、本発明は適用可能である。 また、１本のシールライン全部に本発明を適用しなくても良く、シール幅が狭い部分及びその近傍だけに本願発明を適用しても構わない。

本発明に基づく実施形態に係る部分平面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ断面図である。 ストッパの例を示す平面図である。 ストッパの別の例を示す断面図である。。 ストッパの別の例を示す平面図である。 ストッパの別の例を示す平面図である。 ストッパの別の例を示す平面図である。 ストッパの別の例を示す平面図である。 ストッパの別の例を示す断面図である。 ストッパの別の例を示す断面図である。 ストッパの別の例を示す平面図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 ストッパの別の例を示す平面図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 ストッパの別の例を示す平面図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 ストッパの別の例を示す平面図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 本発明に基づく別の実施形態に係る部分平面図である。 ビードがハーフビードの例を示す断面図である。 ビードがハーフビードの例を示す断面図である。 ２枚の基板間に副板を配する場合を示す断面図である。

符号の説明

１ 金属ガスケット
２ 基板
３ 副板
５ 燃焼室孔
６ 水孔
７ ボルト孔
８ ビード
９、１０、１１、１２
ストッパ
１３ ハーフビード
１５ ストッパ本体
１７ バーリング孔
１６ 剛性向上部

Claims (8)

1. 薄肉金属板を基板とし、その基板には、予め設定したシールラインに沿って、上記基板を板厚方向に屈曲して形成され板厚方向にバネを発揮する凸状のビードが形成されている金属ガスケットであって、
   上記ビードの凹部側から上記基板に積層する副板を備え、上記副板に対し上記ビードの凹部内に向けて突出して当該ビードの板厚方向の圧縮変形量を規制する剛性の高いストッパを設けたことを特徴とする金属ガスケット。
2. 上記ストッパは、上記シールラインに沿って連続して形成されていることを特徴とする請求項１に記載した金属ガスケット。
3. 上記ストッパは、上記シールラインに沿って並ぶと共に上記ビード凹部内に向けてそれぞれ突出する複数の突起からなることを特徴とする請求項１に記載した金属ガスケット。
4. 上記ストッパの頂部は平坦になっていることを特徴をとする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した金属ガスケット。
5. 上記ストッパは、副板における上記ビードと対向する部分を当該ビード凹部内に向けて突出するように屈曲させて形成され、そのストッパは、無負荷状態で上記ビードの凹面と非接触となる高さ及び幅に設定されていると共に、延在方向に沿って蛇行若しくは幅が変化することで板厚方向に対する剛性を高めたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した金属ガスケット。
6. 上記ストッパは、副板における上記ビードと対向する部分にバーリングで孔を開け、そのバーリングで立ち上がったばりを、カーリングして折返し平押しで設定高さに鍛造圧縮して形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した金属ガスケット。
7. 上記ストッパとして、上記シールラインに沿って連続若しくは断続的に延び且つ上記ビードに向けて突出すると共に頂部が平坦なストッパ本体を設け、そのストッパ本体の平坦な頂部に対し、当該ストッパ本体の突出方向とは反対方向に突出若しくは凹んだ剛性向上部を、当該ストッパ本体の延在方向に沿って連続若しくは断続的に形成したことを特徴とする請求項１に記載した金属ガスケット。
8. 上記基板には少なくとも燃焼室孔が開口し、上記シールラインは、上記燃焼室孔を囲って当該燃焼室孔をシールするシールラインであり、上記基板及び副板の一方には、少なくとも上記シールラインよりも外周側に水孔が開口し、上記基板及び副板の他方の外周縁位置は、水孔の位置若しくはそれよりも燃焼室孔側となっていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載した金属ガスケット。

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