JP2009127586A - ヘッドガスケット及び多気筒内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドガスケットのボア穴間強度の低下を招くことなく、ヘッドガスケットの組付公差が大きいときの水路の部分閉塞を好適に抑制することのできるヘッドガスケット及び多気筒内燃機関を提供する。
【解決手段】複数のボア穴１３が形成され、シリンダヘッド及びシリンダブロック１１のそれぞれに形成された水路を互いに連通させる水穴１４が、隣接するボア穴１３の間の部分に形成されたヘッドガスケット１０において、その水穴１４を、ボア穴１３の配列中心線Ｌから離間する側に対してのみ、シリンダブロック１１の頂面に開口する水路の開口部１７に対して拡張するようにした。そしてこれにより、ヘッドガスケット１０のボア穴１３と水穴１４との間の幅を縮小することなく、ヘッドガスケット１０の組付公差が大きいときの水路の部分閉塞を好適に抑制可能とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介設されるヘッドガスケット、及びそうしたヘッドガスケットを備える多気筒内燃機関に関する。

車載等の多気筒内燃機関では、そのシリンダブロックとシリンダヘッドとをヘッドガスケットを挟み込んで締結することで、燃焼ガスや冷却水、潤滑油の漏れを防止するようにしている。近年、多くの車載内燃機関では、ヘッドガスケットとして、金属板により形成されたメタルヘッドガスケットが採用されている。

さて、こうしたヘッドガスケットには、シリンダブロックに形成されたシリンダボアとシリンダヘッド底面に形成された燃焼室頂面とを連通する、気筒数分のボア穴が形成されている。またヘッドガッスケットには、シリンダブロック及びシリンダヘッドにそれぞれ形成された水路や油路を連通させるための多数の水穴、油穴が形成されてもいる。こうした水穴は、特許文献１に見られるように、ヘッドガスケットの隣接するボア穴の間の部分に形成されることもある。
特開２００２−１６８１４８号公報

ところで、図５に示すように、ヘッドガスケット５０の組付位置の公差によって、そのボア穴５１の間に形成された水穴５２の位置が、シリンダブロック頂面の水路の開口部５３の形成位置からずれてしまうと、ヘッドガスケット５０が開口部５３の一部を塞いでしまい、冷却水の流れを妨げてしまうようになる。こうしたヘッドガスケット５０の組付公差が大のときの水路の部分閉塞を抑制するための対策としては、図６に示すように、シリンダブロック頂面の水路の開口部５３よりも、ヘッドガスケット５０の水穴５２を全体的に拡張して形成することが考えられる。このようにすれば、ヘッドガスケット５０の組付位置が多少ずれたところで、開口部５３が部分的に塞がれないようにはなる。ところが、こうして水穴５２の穴径を全体的に拡大してしまえば、ボア穴５１と水穴５２との間の部分におけるヘッドガスケット５０の幅Ｗがその分狭くなり、ヘッドガスケット５０のボア穴間強度は低下してしまうようになる。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、ヘッドガスケットのボア穴間強度の低下を招くことなく、ヘッドガスケットの組付公差が大きいときの水路の部分閉塞を好適に抑制することのできるヘッドガスケット及び多気筒内燃機関を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟み込まれるヘッドガスケットであって、複数のボア穴が形成されるとともに、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックのそれぞれに形成された水路を互いに連通させる水穴が、隣接する前記ボア穴の間の部分に形成されたヘッドガスケットにおいて、前記水穴は、前記ボア穴の配列中心線から離間する側に対してのみ、前記シリンダブロックの頂面に開口する前記水路の開口部に対して拡張されてなることをその要旨としている。

上記構成では、ヘッドガスケットの隣接したボア穴の間の部分に形成される水穴が、シリンダブロックの頂面に開口する水路の開口部に対して、ボア穴の配列中心線から離間する側に対してのみ拡張されている。こうして水穴を拡張すれば、ヘッドガスケットの組付位置の公差が大きいときの水路の部分閉塞はある程度に抑制されるようになる。しかも、ここでの水穴の拡張は、ボア穴の配列中心線から離間する側に対してのみ行なわれているため、このときのヘッドガスケットのボア穴と水穴との間の部分の幅は、水穴を拡張しない場合と同じ幅に維持されることになる。したがって、上記構成によれば、ヘッドガスケットのボア穴間強度の低下を招くことなく、ヘッドガスケットの組付公差が大きいときの水路の部分閉塞を好適に抑制することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のヘッドガスケットにおいて、当該ヘッドガスケットは、金属板にて形成されたメタルヘッドガスケットであることをその要旨としている。このように請求項１に記載のヘッドガスケットは、メタルヘッドガスケットとして実施することができる。

上記課題を解決するため、請求項３に記載の発明では、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間にヘッドガスケットが挟み込まれた多気筒内燃機関において、複数のボア穴の形成された前記ヘッドガスケットには、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックのそれぞれに形成された水路を互いに連通させる水穴がその隣接する前記ボア穴の間の部分に形成されるとともに、前記水穴が、前記ボア穴の配列中心線から離間する側に対してのみ、前記シリンダブロックの頂面に開口する前記水路の開口部に対して拡張されてなることをその要旨としている。

上記構成では、ヘッドガスケットの隣接したボア穴の間の部分に形成される水穴が、シリンダブロックの頂面に開口する水路の開口部に対して、ボア穴の配列中心線から離間する側に対してのみ拡張されている。こうして水穴を拡張すれば、ヘッドガスケットの組付位置の公差が大きいときの水路の部分閉塞はある程度に抑制されるようになる。しかも、ここでの水穴の拡張は、ボア穴の配列中心線から離間する側に対してのみ行なわれているため、このときのヘッドガスケットのボア穴と水穴との間の部分の幅は、水穴を拡張しない場合と同じ幅に維持されることになる。したがって、上記構成によれば、ヘッドガスケットのボア穴間強度の低下を招くことなく、ヘッドガスケットの組付公差が大きいときの水路の部分閉塞を好適に抑制することができるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の多気筒内燃機関において、前記シリンダブロックの水路は、同シリンダブロックの頂面から下方に向うにつれ、前記ボア穴の配列中心線から離間する側に向うように傾斜して形成されてなることをその要旨としている。

上記のようにシリンダブロックの水路が傾斜して形成されていると、その水路の開口部近傍の部分の強度が弱くなってしまうようになる。その点、上記のように、ヘッドガスケットの水穴が、シリンダブロック頂面からの水路の延伸方向に拡張されていれば、強度の弱い水路開口部近傍の直上の部分では、シリンダブロック締結のための締め付けによる面圧が直接印加されないようになり、応力が低減されるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の多気筒内燃機関において、前記ヘッドガスケットは、金属板にて形成されたメタルヘッドガスケットであることをその要旨としている。このように請求項３、４に記載の多気筒内燃機関は、メタルヘッドガスケットを採用するものとして実施することができる。

以下、本発明のヘッドガスケット及び多気筒内燃機関を具体化した一実施の形態を、図１〜図４を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態の多気筒内燃機関についてヘッドガスケット１０が設置された状態のシリンダブロック１１の平面構造を部分的に示したものである。本実施の形態では、シリンダヘッド１２（図２参照）とシリンダブロック１１との間に挟み込まれるヘッドガスケット１０として、金属板にて形成されたメタルヘッドガスケットを採用している。そして同図に示すように、そうしたヘッドガスケット１０には、多気筒内燃機関のシリンダ数と同数のボア穴１３（同図ではそのうちの２つが表示されている）が形成されている。そして隣接するボア穴１３の間の部分には、２つの水穴１４が形成されている。これらの水穴１４は、シリンダヘッド１２及びシリンダブロック１１のそれぞれに形成された水路を互いに連通させるために設けられたものとなっている。

図２は、こうした多気筒内燃機関のヘッドガスケット１０近傍の断面構造を示している。同図に示すように、シリンダブロック１１には、シリンダボアを囲むように形成されたウォータジャケット１５が形成されている。またシリンダブロック１１のシリンダボアの間の部分には、このウォータジャケット１５をシリンダヘッド１２に形成された水路に接続するための２本の水路１６が形成されている。この水路１６は、ヘッドガスケット１０に形成された上記水穴１４を介してシリンダヘッド１２の水路に連通されている。なお、これらの水路１６は、シリンダブロック１１の頂面１１ａから下方に向うにつれ、ボア穴１３の配列中心線Ｌ（図１参照）から離間する側に向うように傾斜して形成されている。すなわち、同図に示されるように、これら２本の水路１６は、下方に向うほど間隔が広がるハの字形に形成されている。

さて図３に示すように、本実施の形態のヘッドガスケット１０では、その水穴１４は、ボア穴１３の配列中心線Ｌから離間する側に対してのみ、シリンダブロック１１の頂面１１ａに開口する上記水路１６の開口部１７に対して拡張されている。すなわち、ボア穴１３の配列中心線Ｌに近づく側（内側）では、水穴１４の外縁は、開口部１７の外縁と一致するように形成されているのに対し、ボア穴１３の配列中心線Ｌから離間する側（外側）では、水穴１４の外縁は、開口部１７の外縁よりも外側となるように形成されている。

こうして拡張された水穴１４では、その輪郭が、上記水路１６の開口部１７の輪郭よりも大きくなっている。そのため、ヘッドガスケット１０が多少ずれて組み付けられたとしても、上述したような水路１６の部分閉塞は生じないようになる。しかも、そうした水穴１４の拡張は、ボア穴１３の配列中心線Ｌから離間する側に対してのみ行なわれているため、水穴１４をその全周囲に対して拡張した場合とは異なり、このときのヘッドガスケット１０のボア穴１３と水穴１４との間の部分の幅は、水穴１４を拡張しない場合と同じ幅に維持されることになる。そのため、こうしたヘッドガスケット１０では、そのボア穴１３間の強度低下を招くことなく、ヘッドガスケット１０の組付公差が大きいときの水路１６の部分閉塞を好適に抑制することができるようになる。

また、こうしたヘッドガスケット１０の採用によっては、次のような副次的な効果が得られるようにもなる。次にこれらの副次的な効果について、図４を参照して説明する。なお図４は、上記水穴１４の近傍のシリンダブロック１１の頂面１１ａにおける面圧分布を示している。また同図には、水穴１４を拡張しなかったときのシリンダブロック１１の頂面１１ａにおける面圧分布が一点鎖線にて併せ示されてもいる。

上記のようにシリンダブロック１１の水路１６は、傾斜して形成されているため、図４の破線円で示される水路１６の開口部１７近傍のエッジ部分は、その直上の肉厚が薄く、強度が弱くなってしまっている。その点、上記のように本実施の形態では、ヘッドガスケット１０の水穴１４が、シリンダブロック１１の頂面１１ａからの水路１６の延伸方向に拡張されているため、強度の弱い水路１６の開口部１７近傍の直上の部分では、シリンダブロック締結のための締め付けによる面圧が直接印加されないようになり、応力が低減されるようになる。

また上記のように水穴１４を拡張すれば、その分、ヘッドガスケット１０とシリンダブロック１１との接地面積が減少するようになり、水穴１４を拡張しなかった場合に比して、ボア間部分の面圧が高まるようにもなる。そのため、上記のようなヘッドガスケット１０の採用によっては、ボア間のシール性が向上するようにもなる。

以上説明した本実施の形態のヘッドガスケット及び多気筒内燃機関によれば、次の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態では、ヘッドガスケット１０の隣接したボア穴１３の間の部分に形成される２つの水穴１４が、シリンダブロック１１の頂面１１ａに開口する水路１６の開口部１７に対して、ボア穴１３の配列中心線Ｌから離間する側に対してのみ拡張されている。こうして水穴１４を拡張すれば、ヘッドガスケット１０の組付位置の公差が大きいときの水路１６の部分閉塞はある程度に抑制されるようになる。しかも、ここでの水穴１４の拡張は、ボア穴１３の配列中心線Ｌから離間する側に対してのみ行なわれているため、このときのヘッドガスケット１０のボア穴１３と水穴１４との間の部分の幅は、水穴１４を拡張しない場合と同じ幅に維持されることになる。したがって、本実施の形態によれば、ヘッドガスケット１０のボア穴１３間の強度低下を招くことなく、ヘッドガスケット１０の組付公差が大きいときの水路１６の部分閉塞を好適に抑制することができるようになる。

（２）本実施の形態では、シリンダブロック１１の水路１６は、同シリンダブロック１１の頂面１１ａから下方に向うにつれ、ボア穴１３の配列中心線Ｌから離間する側に向うように傾斜して形成されている。このようにシリンダブロック１１の水路１６が傾斜して形成されていると、その水路１６の開口部１７近傍の部分の強度が弱くなってしまうようになる。その点、上記のようにヘッドガスケット１０の水穴１４が、シリンダブロック１１の頂面１１ａからの水路１６の延伸方向に拡張されていれば、強度の弱い水路１６の開口部１７近傍の直上の部分では、シリンダブロック１１を締結するための締め付けによる面圧が直接印加されないようになり、応力が低減されるようになる。

（３）本実施の形態では、ヘッドガスケット１０の水穴１４が拡張されており、その分、ヘッドガスケット１０とシリンダブロック１１との接地面積が減少されている。そのため、水穴１４を拡張しなかった場合に比してボア間部分の面圧が高まるようになり、ボア間のシール性が向上するようにもなる。

なお上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、シリンダブロック１１の頂面１１ａに開口してヘッドガスケット１０に形成された水穴１４に連結される水路１６が、シリンダブロック１１の頂面１１ａから下方に向うにつれ、ボア穴１３の配列中心線Ｌから離間する側に向うように傾斜して形成されたものとなっていた。もっとも、水路１６がこのように傾斜して形成されていないものであっても、上記（１）及び（３）に記載の効果は得ることができる。

・上記実施の形態では、シリンダヘッド１２及びシリンダブロック１１のそれぞれに形成された水路を互いに連通させる水穴１４が、隣接するボア穴１３の間の部分に２つ形成されたヘッドガスケット１０を説明した。もっとも、そうしたボア穴１３の間の部分に１つのみ、或いは３つ以上の水穴の形成されたヘッドガスケット、及びそうしたヘッドガスケットを採用する多気筒内燃機関にも本発明は同様に適用することができる。すなわち、水穴の数に拘わらず、そうした水穴を、ボア穴１３の配列中心線Ｌから離間する側に対してのみ、シリンダブロック１１の頂面１１ａに開口する水路１６の開口部１７に対して拡張するようにすれば、上記（１）及び（３）に記載の効果が得られるようになる。

・上記実施の形態では、シリンダヘッド１２とシリンダブロック１１との間に挟み込まれるヘッドガスケット１０として、金属板により形成されたメタルガスケットを採用する場合について説明したが、本発明は、それ以外のタイプのヘッドガスケット及びそうしたヘッドガスケットを採用する多気筒内燃機関にも同様に適用することができる。

本発明の一実施形態についてそのヘッドガスケット及びシリンダブロックの平面構造を部分的に示す平面図。 同実施形態の多気筒内燃機関についてそのヘッドガスケット近傍の断面構造を示す断面図。 同実施形態についてそのヘッドガスケット及びシリンダブロックのボア穴間に形成された水穴近傍の平面構造を拡大して示す平面図。 同実施形態の多気筒内燃機関についてヘッドガスケットのボア穴間に形成された水穴近傍のシリンダブロック頂面の面圧分布を示す図。 従来のヘッドガスケットを備える多気筒内燃機関についてヘッドガスケットの組付位置がずれた状態でのボア穴間の水穴近傍の平面構造を示す平面図。 水穴が拡張して形成されたヘッドガスケットについてその水穴近傍の平面構造を示す平面図。

符号の説明

１０…ヘッドガスケット、１１…シリンダブロック（１１ａ…頂面）、１２…シリンダヘッド、１３…ボア穴、１４…水穴、１５…ウォータジャケット、１６…水路、１７…開口部、５０…ヘッドガスケット、５１…ボア穴、５２…水穴、５３…開口部、Ｌ…ボア穴１３の配列中心線。

Claims (5)

1. シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟み込まれるヘッドガスケットであって、複数のボア穴が形成されるとともに、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックのそれぞれに形成された水路を互いに連通させる水穴が、隣接する前記ボア穴の間の部分に形成されたヘッドガスケットにおいて、
   前記水穴は、前記ボア穴の配列中心線から離間する側に対してのみ、前記シリンダブロックの頂面に開口する前記水路の開口部に対して拡張されてなる
   ことを特徴とするヘッドガスケット。
2. 当該ヘッドガスケットは、金属板にて形成されたメタルヘッドガスケットである
   請求項１に記載のヘッドガスケット。
3. シリンダヘッドとシリンダブロックとの間にヘッドガスケットが挟み込まれた多気筒内燃機関において、
   複数のボア穴の形成された前記ヘッドガスケットには、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックのそれぞれに形成された水路を互いに連通させる水穴がその隣接する前記ボア穴の間の部分に形成されるとともに、
   前記水穴が、前記ボア穴の配列中心線から離間する側に対してのみ、前記シリンダブロックの頂面に開口する前記水路の開口部に対して拡張されてなる
   ことを特徴とする多気筒内燃機関。
4. 前記シリンダブロックの水路は、同シリンダブロックの頂面から下方に向うにつれ、前記ボア穴の配列中心線から離間する側に向うように傾斜して形成されてなる
   請求項３に記載の多気筒内燃機関。
5. 前記ヘッドガスケットは、金属板にて形成されたメタルヘッドガスケットである
   請求項３又は４に記載の多気筒内燃機関。

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