JP2008031978A - カーリングによる積層型ガスケットの締結手段 - Google Patents

Abstract

【課題】コーキングの形成による残留応力によるクラック現象を防止し、積層型ガスケット間の嵌め込みを防止することができるカーリングによる積層型ガスケットの締結手段を提供すること。
【解決手段】シリンダーヘッドとシリンダーブロックとの接合面間に介在されて、前記接合面間をシールするように、締結手段によって締結された複数のプレートからなる積層型ガスケットにおいて、前記締結手段は、外殻に積層されるプレートに形成された一つ以上の折曲部と、前記折曲部と向かい合うように積層された他のプレートにそれぞれ形成され、前記折曲部が折り曲げられて、他の外殻に積層されたプレートの一面にかかるように形成された貫通孔とからなる。
【選択図】図２

Description

本発明は積層型ガスケットにおける積層されるプレートの締結手段に係り、より詳しくは外殻に積層されたプレートに折曲部を構成するとともに他のプレートにそれぞれ貫通孔を構成することで、前記折曲部が前記貫通孔を貫通してカーリング（ｃｕｒｌｉｎｇ）によって締結できるようにすることにより、プレートにコーキング（ｃａｕｋｉｎｇ）を形成することによる残留応力によるクラック現象を防止することができ、プレートにコーキングを形成する必要がないので、積層型ガスケット間の嵌め込みを防止することができ、作業が容易である、カーリングによる積層型ガスケットの締結手段に関するものである。

一般に、ガスケット（ｇａｓｋｅｔ）は、エンジン内燃機関、油圧／空圧装置などにおいて、流体、気体などが往来する部品と部品間の結合面、あるいは接触面間に挟まれて、これら間の気密を維持することで漏洩を防止するようになる。
このようなガスケットのうち、車両などのエンジン部分に適用されるものをよく調べると、車両エンジンにおいては、特にシリンダーブロックとシリンダーヘッドの接合面間と、シリンダーヘッドとシリンダーヘッドカバーの接触面間などに取り付けられて密封手段（ｓｅａｌ）の機能を担い、燃焼室内の高圧燃焼ガスの漏洩を防止する。燃焼室の内部は圧縮、膨張、爆発、排気からなる４行程サイクルの過程の間、シリンダーの内部圧力が連続して変化する機械的環境に置かれている。

特に、爆発時の内部ガス圧力はシリンダーヘッドとシリンダーブロックを締結するボルト結合の締結力を超過するほどに高いから、シリンダーヘッドを上向きに押し上げる力（ｌｉｆｔ−ｕｐ ｆｏｒｃｅ：以下‘リフトフォース’という）が発生して、ガスケットとシリンダーヘッドないしシリンダーブロック間に微細な間隙が存在することになる。
例えば、圧縮着火機関において、シリンダーヘッドはリフトフォースを受ける時、シリンダーブロックの上面から高さ１０μｍ（０．０１ｍｍ）〜１５μｍ（０．０１５）ｍｍたけ飛び上がるから、シリンダーヘッドとシリンダーブロック間に遊動的間隙を生じさせることになる。
この時、内部ガス圧力がおよそ大気圧の２００倍くらいであるから、内部ガスは間隙を通じて外部へ漏れて内燃機関の燃焼効率に悪影響を及ぼすようになる。

このように、微細な間隙はサイクルの進行のうち、シリンダー内部の荷重変化によって遊動的に変化するので、内燃機関で満足し得るほどの密封を維持し、爆発時に発生する微細間隙の生成を抑制するためには、弾性とともに耐久性を有する積層型ガスケットが必要である。

一般に、積層型ガスケットは、複数の金属薄板（プレート）を積層、結合して使用して来た。
一例として、積層型ガスケットは２枚のプレートで構成することができるもので、弾性力によってシリンダーヘッドとシリンダーブロックの接合面をシールするビードが形成されたビードプレートと、前記ビードプレートのビードの完全圧搾によるシール性能の低下を防止するためのストッパープレートとから構成することができる。

このように、２枚のプレートを積層して結合させるための締結手段は、基本的にグロメット型、ヘミング型、ＹＡＧ型などがあり、これらは主にリベッティング、ＹＡＧ熔接などによって相互に分離できないように使われて来た。
しかし、前記のようにリベッティングによってプレート同士を結合する場合、別途のリベッティング作業を実施しなければならない煩わしさがあり、ＹＡＧ溶接の場合にも、熔接によって発生する熱によって、組み立てられるプレートに熱応力が発生し、この熱応力によって、組み立てられた積層型ガスケットに熱変形が生じ、しかも別途の熔接過程を経なければならない煩わしさがあった。

このような問題点のため、プレートを積層して結合させるための締結手段としてコーキング（ｃａｕｋｉｎｇ）方式が提示されている。コーキング方式は、図１に示すように、それぞれのプレート１、２、３に対応するコーキング１ａ、２ａ、３ａを構成することにより、別途のレベッティングあるいは熔接過程なしに簡便に対応するコーキング１ａ、２ａ、３ａを挿入する方式でプレート相互間を結合して使用するものである。

しかし、コーキング方式の場合、図１に示すように、複数のプレート１、２、３からなる積層型ガスケットを成形する時、上金型５と下金型４によって、それぞれのプレート１、２、３に一挙にコーキング１ａ、２ａ、３ａを形成することで、それぞれのプレート１、２、３を締結する。この場合、下金型４のエッジ部Ｅによってプレート３に残留応力が残存するようになり、このような残留応力は、エンジン運転の時、クラック（ｃｒａｃｋ）を発生させる問題点を引き起こす。

また、コーキング方式による締結は、積層型ガスケットを積載した後、必要に応じて積層型ガスケットを一つずつ使おうとする場合、積層型ガスケット同士がコーキングの挿入によって結合されるから、これを分離する作業が容易でなく、甚だしくはシリンダーブロックとシリンダーヘッド間に二つの積層型ガスケットを挿入して組み立てなければならない問題点があった。

したがって、本発明は前述した問題点を解決するためになされたもので、複数のプレートからなる積層型ガスケットにおいて、外殻に積層されたプレートに折曲部を構成し、他のプレートにそれぞれ貫通孔を形成して、前記折曲部が前記貫通孔を貫通してカーリングによって締結されるようにすることで、プレートにコーキングを形成することによる残留応力によるクラック現象を防止することができ、プレートにコーキングを形成する必要がないので、積層型ガスケット間の嵌め込みを防止することができるカーリングによる積層型ガスケットの締結手段を提供することをその目的とする。

前述した本発明の目的は、シリンダーヘッドとシリンダーブロックとの接合面間に介在されて、前記接合面間をシールするように、締結手段によって締結された複数のプレートからなる積層型ガスケットにおいて、前記締結手段は、外殻に積層されるプレートに形成された一つ以上の折曲部と、前記折曲部と向かい合うように積層された他のプレートにそれぞれ形成され、前記折曲部が折り曲げられて、他の外殻に積層されたプレートの一面にかかるように形成された貫通孔とからなることを特徴とする、カーリングによる積層型ガスケットの締結手段を提供することにある。

本発明は、積層型ガスケットを構成する複数のプレートの締結手段としての前記折曲部は、他のプレートにそれぞれ構成された貫通孔の内周面の一面を取り囲むとともに、他の外殻に積層されたプレートの一面にかかるように折り曲げられることができる。

前記折曲部は、互いに反対方向に折り曲げられるように一対で構成され、他のプレートにそれぞれ形成された貫通孔の内周面の対向面を取り囲むとともに、他の外殻に積層されたプレートの一面にそれぞれかかるように折り曲げられることができる。

前記折曲部は、互いに向かい合う方向に折り曲げられるように一対で構成され、前記貫通孔は、他のプレートにそれぞれ一対で構成されることにより、前記折曲部がそれぞれの貫通孔の内周面の隣接内周面を取り囲むとともに、他の外殻に積層されたプレートの一面にそれぞれかかるように折り曲げられることができる。
前記貫通孔は、他のプレートにそれぞれ円形に形成され、前記折曲部は、前記貫通孔の内周面を取り囲むとともに、他の外殻に積層されたプレートの一面にかかるように折り曲げられることができる。

本発明のカーリングによる積層型ガスケットの締結手段は、外殻に積層されたプレートに折曲部を構成するとともに他のプレートにそれぞれ貫通孔を形成することで、前記折曲部が前記貫通孔を貫通してカーリングによって締結できるようにすることにより、プレートにコーキングを形成することによる残留応力によるクラック現象を防止することができ、プレートにコーキングを形成する必要がないので、積層型ガスケット間の嵌め込みを防止することができ、作業が用意であり、シリンダーヘッドとシリンダーブロックの接合面に複数の積層型ガスケットが介在されることを防止することができる利点がある。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例による積層型ガスケットの締結手段について詳細に説明する。

図面において、図２はカーリングによって締結される積層型ガスケットを示す平面図、図３ａは本発明の１実施例を示すもので、図２のＸ部分を示す平面図、図３ｂは図３ａのＡ−Ａ部分を示す断面図、図４ａは本発明の２実施例を示すもので、図２のＸ部分を示す平面図、図４ｂは図４ａのＢ−Ｂ部分を示す断面図、図５ａは本発明の３実施例を示すもので、図２のＸ部分を示す平面図、図５ｂは図５ａのＣ−Ｃ部分を示す断面図、図６ａは本発明の４実施例を示すもので、図２のＸ部分を示す平面図、図６ｂは図６ａのＤ−Ｄ部分を示す断面図である。

本発明は、複数のプレートで構成される積層型ガスケットにおいて、前記プレートには、プレート間の締結のために締結手段を構成する。前記締結手段は、外殻のプレートに一体に形成された折曲部と、他のプルエイトにそれぞれ形成された貫通孔とからなるもので、前記折曲部を前記それぞれの貫通孔に貫通させてから折り曲げることで、カーリングによって複数のプレートが互いに締結されるようにするものである。

一方、本発明は、２枚以上のプレートが積層された積層型ガスケットに適用可能なものであるが、説明の便宜上、図２〜図６は積層型ガスケットが２枚のビードプレートとその間にストッパープレートが積層される場合を示している。本発明は、前述したように、これに限定されるものではない。

図２に示すように、一般のビードプレート１０、３０は内燃機関のシリンダー気筒数によって、所定数のボア１３、３３（この実施例は４気筒用シリンダーに適用されたものである）が平面部１４、３４の中央部に形成される。そして、前記ボアの外縁部に、つまりボアとプレートの縁部との間に、シリンダーを冷却させるとともに潤滑油を供給するための冷却水供給孔１６、３６とオイル供給孔１５、３５が形成される。
また、前記ビードプレート１０、３０には、シリンダーブロック（図示せず）とシリンダーヘッド（図示せず）に締結するためのボルト挿入孔１７、３７がプレートの縁部に形成される。

一方、前記ビードプレート１０、３０間に積層されるストッパープレート２０は、図２に示すように、ビードプレート１０、３０のボア１３、３３と冷却水供給孔１６、３６に対応してボア２３と冷却水供給孔２６が形成されるように、環状部２４が一体に連結された形状に構成される。
前記ビードプレート１０、３０とその間に積層されるストッパープレート２０は、図２に示すように、複数の締結部位Ｘで締結手段によって締結される。本発明は、前記締結手段として、折曲部１１と貫通孔２１、３１を提示している。
以下では、本発明が締結手段として提示している前記折曲部１１と貫通孔２１、３１のそれぞれの実施例を説明する。

本発明の一実施例として提示する締結手段は、外殻に積層されるプレートに形成された折曲部１１ａと、前記折曲部１１ａと向かい合うように積層された他のプレートにそれぞれ形成され、前記折曲部が折り曲げられて、他の外殻に積層されたプレートの一面にかかるように形成された貫通孔２１ａ、３１ａとからなる。

より詳細に説明すれば、前記折曲部１１ａは、外殻に積層されるプレート、すなわち図３ｂに示すように、ビードプレート１０に形成される。図３ａに示すように、平面部１４の締結部位Ｘを“コ”字形に切り取り、切り取られていない部分を軸として加圧によって折り曲げられるように構成される。

前記貫通孔２１ａ、３１ａは、折曲部１１ａが形成されなかった、積層された他のプレート、すなわち図３ｂに示すように、ストッパープレート２０及びビードプレート３０に、前記折曲部１１ａと向かい合う位置にそれぞれ形成される。前記貫通孔２１ａ、３１ａの大きさは、前記折曲部１１ａが折り曲げられてそれぞれの貫通孔２１ａ、３１ａを貫通することができるほどの幅及び長さに構成しなければならない。

前記折曲部１１ａとそれぞれの貫通孔２１ａ、３１ａの構成によって、図３ｂに示すように、前記折曲部１１ａが折り曲げられ、ストッパープレート２０とビードプレート３０にそれぞれ形成された貫通孔の内周面の一側面２２ａ、３２ａを取り囲み、他の外殻に積層されたプレート、すなわちビードプレート３０の一面を係止部１２ａが取り囲むように構成されることにより、複数のプレート、すなわちビードプレート１０、３０とその間にストッパープレート２０が積層され、複数の締結部位Ｘで折曲部１１ａのカーリングによって締結されるように構成されるものである。

また、本発明の他の実施例として提示する締結手段は、外殻に積層されるプレートに形成され、互いに反対方向に折り曲げられるように一対で構成された折曲部１１ｂが他のプレートにそれぞれ構成された貫通孔２１ｂ、３１ｂの内周面の対向面取り囲むとともに他の外殻に積層されたプレートの一面にそれぞれかかるように構成される。

より詳細に説明すれば、前記折曲部１１ｂは、外殻に積層されるプレート、すなわち図４ｂに示すように、ビードプレート１０に形成される。詳しくは、図４ａに示すように、平面部１４の締結部位Ｘを“Ｈ”字形に切り取り、切り取られなかった部分をそれぞれ軸として加圧によって互いに反対方向に折り曲げられるように構成される。
前記貫通孔２１ｂ、３１ｂは、折曲部１１ｂが形成されなかった、積層された他のプレート、すなわち図４ｂに示すように、ストッパープレート２０及びビードプレート３０に、前記折曲部１１ｂと向かい合う位置にそれぞれ形成される。前記貫通孔２１ｂ、３１ｂの大きさも、前記折曲部１１ｂが折り曲げられてそれぞれの貫通孔２１ｂ、３１ｂを貫通することができるほどの幅及び長さに構成しなければならない。

前記折曲部１１ｂとそれぞれの貫通孔２１ｂ、３１ｂの構成によって、図４ｂに示すように、前記折曲部１１ｂが互いに反対方向に折り曲げられ、ストッパープレート２０とビードプレート３０のそれぞれの貫通孔の内周面の対向面２２ｂ、３２ｂをそれぞれ取り囲むとともに、他の外殻に積層されたプレート、すなわちビードプレート３０の一面を係止部１２ｂが互いに反対方向に取り囲むように構成されることにより、複数のプレート、すなわちビードプレート１０、３０とその間にストッパープレート２０が積層され、複数の締結部位Ｘでカーリングによって締結されるように構成されるものである。このように構成することにより、図３ａ及び図３ｂに示す実施例と比較すると、両側で折曲部１１ｂが貫通孔２１ｂ、３１ｂを貫通してビードプレート３０の一面を互いに反対方向に取り囲むように構成されることにより、締結が一層堅固になるものである。

また、本発明のさらに他の実施例として提示する締結手段は、それぞれ向かい合う方向に折り曲げられるように一対で構成された折曲部１１ｃが、他のプレートにそれぞれ形成された一対の貫通孔２１ｃ、３１ｃの内周面の隣接内周面を取り囲むとともに、他の外殻に積層されたプレートの一面にそれぞれかかるように構成される。

より詳細に説明すれば、前記折曲部１１ｃは、外殻に積層されるプレート、すなわち図５ｂに示すように、ビードプレート１０に形成される。詳しくは、図５ａに示すように、平面部１４の締結部位Ｘを、一対の“コ”字形が向かい合うように切り取り、切り取られなかった部分を軸として加圧によって向かい合う方向に折り曲げられるように構成される。

前記貫通孔２１ｃ、３１ｃは、折曲部１１ｃが形成されなかった、積層された他のプレート、すなわち図５ｂに示すように、ストッパープレート２０及びビードプレート３０に、前記折曲部１１ｃと向かい合う位置にそれぞれ一対が形成される。前記貫通孔２１ｃ、３１ｃの大きさも、前記折曲部１１ｃが折り曲げられて、それぞれ一対の貫通孔２１ｃ、３１ｃを貫通することができるほどの幅及び長さに構成しなければならない。

前記折曲部１１ｃとそれぞれの貫通孔２１ｃ、３１ｃの構成により、図５ｂに示すように、前記折曲部１１ｃが向かい合う方向に折り曲げられて、ストッパープレート２０とビードプレート３０に形成された一対の貫通孔２１ｃ、３１ｃの内周面の隣接内周面２２ｃ、３２ｃをそれぞれ取り囲むとともに、他の外殻に積層されたプレート、すなわちビードプレート３０の一面を係止部１２ｃが互いに向かい合う方向に取り囲むように構成されることにより、複数のプレート、すなわちビードプレート１０、３０とその間にストッパープレート２０が積層され、複数の締結部位Ｘでカーリングによって締結されるように構成されるものである。このように構成することにより、図３ａ及び図３ｂに示す実施例と比較すると、両側で折曲部１１ｃが貫通孔２１ｃ、３１ｃを貫通して、ビードプレート３０の一面を互いに向かい合う方向に取り囲むように構成されることにより、締結が一層堅固になるものである。

また、本発明のさらに他の実施例として提示する締結手段は、折曲部１１ｄが他のプレートにそれぞれ形成された貫通孔２１ｄ、３１ｄの内周面を、貫通孔２１ｄ、３１ｄの半径方向外側に取り囲むとともに他の外殻に積層されたプレートの一面にかかるように構成される。
より詳細に説明すれば、前記折曲部１１ｄは、外殻に積層されるプレート、すなわち図６ｂに示すように、ビードプレート１０に形成される。詳しくは、図６ａに示すように、平面部１４の締結部位Ｘに形成され、以下で説明する貫通孔２１ｄ、３１ｄの内周面を軸として貫通孔２１ｄ、３１ｄの半径方向外側に加圧によって折り曲げられるように構成される。

前記貫通孔２１ｄ、３１ｄは、折曲部１１ｄが形成されなかった、積層された他のプレート、すなわち図６ｂに示すように、ストッパープレート２０及びビードプレート３０に、前記折曲部１１ｄと向かい合う位置にそれぞれ形成される。前記貫通孔２１ｄ、３１ｄは円形に形成される。
前記折曲部１１ｄとそれぞれの貫通孔２１ｄ、３１ｄの構成により、図６ｂに示すように、前記折曲部１１ｄが折り曲げられて、ストッパープレート２０とビードプレート３０の貫通孔２１ｄ、３１ｄの内周面２２ｄ、３２ｄを取り囲むとともに、他の外殻に積層されたプレート、すなわちビードプレート３０の一面を係止部１２ｄが貫通孔２１ｄ、３１ｄの半径方向外側に取り囲むように構成されることにより、複数のプレート、すなわちビードプレート１０、３０とその間にストッパープレート２０が積層され、複数の締結部位Ｘでカーリングによって締結されるように構成されるものである。このように構成することにより、図３〜図５に示す実施例と比較すると、折曲部１１ｄが貫通孔２１ｄ、３１ｄの内周面２２ｄ、３２ｄ全体を取り囲むとともにビードプレート３０の一面を貫通孔２１ｄ、３１ｄの半径方向外側に取り囲むように構成されることにより、締結が一層堅固になるものである。

前述した内容は積層型ガスケットをストッパープレートとビードプレートのみで構成した場合を例示したもので、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明は、ストッパープレートとビードプレートのみならず、中間板（ｉｎｎｅｒ ｐｌａｔｅ）を挿入する構成など、複数のプレートを積層して締結する積層型ガスケットにおいて、最下部または最上部のプレートに折曲部を構成し、折曲構成されなかった残りのプレートに、前記折曲部が貫通して折り曲げられるように、貫通孔をそれぞれ構成することで、積層型ガスケットを構成するプレートが折曲部のカーリングによって締結ができるようにするものである。

以上、本発明のカーリングによる積層型ガスケットの締結手段についての技術思想を添付図面に基づいて説明したが、これは本発明の好適な実施例を例示するもので、本発明を限定するものではない。また、この技術分野の通常の知識を持った者であれば誰も本発明の技術思想の範疇を逸脱しない範囲内で多様な変形及び修正が可能であろう。

本発明は、プレートにコーキングを形成することによる残留応力によるクラック現象を防止し、積層型ガスケット間の嵌め込みを防止することができるカーリングによる積層型ガスケットの締結手段に適用可能である。

従来技術による積層型ガスケットのそれぞれのプレートを締結するコーキングを成形する手段を示す側断面図である。 カーリングによって締結される積層型ガスケットを示す平面図である。 本発明の１実施例を示すもので、図２のＸ部分を示す平面図である。 図３ａのＡ−Ａ部分を示す断面図である。 本発明の２実施例を示すもので、図２のＸ部分を示す平面図である。 図４ａのＢ−Ｂ部分を示す断面図である。 本発明の３実施例を示すもので、図２のＸ部分を示す平面図である。 図５ａのＣ−Ｃ部分を示す断面図である。 本発明の４実施例を示すもので、図２のＸ部分を示す平面図である。 図６ａのＤ−Ｄ部分を示す断面図である。

符号の説明

１０、３０ ビードプレート
１１ａ、ｂ、ｃ、ｄ 折曲部
１２ａ、ｂ、ｃ、ｄ 係止部
２０ ストッパープレート
２１ａ、ｂ、ｃ、ｄ 貫通孔
３１ａ、ｂ、ｃ、ｄ 貫通孔

Claims (5)

1. シリンダーヘッドとシリンダーブロックとの接合面間に介在されて、前記接合面間をシールするように、締結手段によって締結された複数のプレートからなる積層型ガスケットにおいて、
   前記締結手段は、外殻に積層されるプレートに形成された一つ以上の折曲部と、前記折曲部と向かい合うように積層された他のプレートにそれぞれ形成され、前記折曲部が折り曲げられて、他の外殻に積層されたプレートの一面にかかるように形成された貫通孔とからなることを特徴とする、
   カーリングによる積層型ガスケットの締結手段。
2. 前記折曲部は、他のプレートにそれぞれ構成された貫通孔の内周面の一面を取り囲むとともに、他の外殻に積層されたプレートの一面にかかるように折り曲げられることを特徴とする、請求項１に記載のカーリングによる積層型ガスケットの締結手段。
3. 前記折曲部は、互いに反対方向に折り曲げられるように一対で構成され、他のプレートにそれぞれ形成された貫通孔の内周面の対向面を取り囲むとともに、他の外殻に積層されたプレートの一面にそれぞれかかるように折り曲げられることを特徴とする、請求項１に記載のカーリングによる積層型ガスケットの締結手段。
4. 前記折曲部は、互いに向かい合う方向に折り曲げられるように一対で構成され、前記貫通孔は、他のプレートにそれぞれ一対で構成されることにより、前記折曲部がそれぞれの貫通孔の内周面の隣接内周面を取り囲むとともに、他の外殻に積層されたプレートの一面にそれぞれかかるように折り曲げられることを特徴とする、請求項１に記載のカーリングによる積層型ガスケットの締結手段。
5. 前記貫通孔は、他のプレートにそれぞれ円形に形成され、前記折曲部は、前記貫通孔の内周面を取り囲むとともに、他の外殻に積層されたプレートの一面にかかるように折り曲げられることを特徴とする、請求項１に記載のカーリングによる積層型ガスケットの締結手段。

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