JP3840475B2

JP3840475B2 - シリンダヘッドガスケット

Info

Publication number: JP3840475B2
Application number: JP2004028301A
Authority: JP
Inventors: 恒和宇田川; 裕一木下
Original assignee: 石川ガスケット株式会社
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2024-02-04
Also published as: EP1561976B1; KR20060042896A; EP1561976A1; DE602005000474D1; DE602005000474T2; US7014194B2; JP2005220964A; US20050167930A1; KR100692513B1

Description

本発明は、内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロック等の二つの部材の間に挟持してシールを行うシリンダヘッドガスケットに関するものである。

自動車のエンジンのシリンダヘッドとシリンダブロック（シリンダボディ）の接合面をシールする場合に、金属製のシリンダヘッドガスケットを間に挟持して燃焼ガスや冷却水や潤滑オイル等をシールしている。

このシリンダヘッドガスケットは、エンジンの軽量化および製造コストの低減等の要請から、多数の金属基板を積層した積層タイプから、一枚や二枚の金属基板で形成する単純な構造のシリンダヘッドガスケットに移行して来ており、構成板が一枚や二枚となるため、また、エンジンの軽量化の面から使用可能な材料も制限されてきており、シール手段の種類、個数も制限され、比較的単純化したシール手段を使用せざるを得なくなってきている。

また、最近のエンジンの軽量小型化の結果、エンジンの低剛性化が進み、シリンダヘッドガスケットのシーリングにおいて、シール性能を確保するためにシリンダボアの直近の周囲部分に大きなシール面圧を与えると、低剛性のシリンダボアの変形が更に促進されてしまい、ガスケットのシール手段が十分に機能しなくなり、適正なシール性能を得ることが難しいという問題がある。

一方、例えば、図９に示すように、少なくとも２枚のガスケット本体を構成する金属板６０，７０からなる内燃機関用金属ガスケット５において、１枚の金属板６０をシールすべき穴６の周囲で折り返してフランジ部６１を有するシール部を形成し、フランジ部６１に少なくとも１個のビード６１ｂを形成し、更にフランジ部６１の端縁部６１ｃと重ならない他の１枚の金属板７０を積層して成る金属積層形ガスケット５が提案されている（特許文献１参照。）。

この構成により、薄く、且つ比較的低い締付圧で適切に被シール部分をシールできて、応力がガスケットに加わった時にガスケットに接するシリンダヘッドに対して比較的容易に滑ることができ、また、密封されるべき穴の囲りに比較的広い密封領域を設けることができるようにしている。

しかしながら、この金属積層形ガスケットにおいて開示された構成では、フランジ部に形成されたビードは、内側に凸となるビードであるため、大きなシール面圧を発生できず、また、ビードの外側に帯状部が拡がるため、集中的な面圧分布の発生が妨げられ、図９に示すような構成のガスケット５では、図１０に示すような圧力分布となる。そのため、小型化と低剛性化が進んだエンジンのシリンダボアのシールに対して十分な対応ができない恐れがある。
実開平３−１９４５２号公報

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、エンジンのシリンダボアの変形を防止しながら、十分なシール性能を発揮できるシリンダヘッドガスケットを提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係るシリンダヘッドガスケットは、少なくとも２枚の金属基板からなるシリンダヘッドガスケットであって、前記金属基板の一枚の金属基板において、シリンダボア用穴の周囲で折り返してフランジ部を有するシール部を形成し、前記フランジ部において前記シリンダボア用穴の周囲に帯状部を設け、該帯状部の外側でかつ該フランジ部の外周部に外側に凸となるビードを設けて構成される。

この構成により、シリンダボア用穴の直近部分では大きなシール面圧が発生せずに、シリンダボア用穴から少し離れた部分、即ち、シリンダボア用穴の変形に大きな影響を及ぼさない部分に大きなシール面圧が発生する。

また、上記のシリンダヘッドガスケットにおいて、前記ビードの外側裾野部を前記フランジ部の外周端として構成すると、ビードの外側に帯状部が形成されないので、ビード部分に集中面圧が発生する。

本発明のシリンダヘッドガスケットによれば、シリンダボア用穴の周囲で折り返してフランジ部を有するシール部を形成し、フランジ部においてシリンダボア用穴の周囲に帯状部を設けているので、シリンダボア用穴の直近部分は帯状部となり大きなシール面圧が発生しない。

また、この帯状部の外側で、かつ、このフランジ部の外周部に外側に凸となるビードを設けているので、シリンダボア用穴から少し離れた部分、即ち、シリンダボア用穴の変形に大きな影響を及ぼさない部分に、大きなシール面圧を発生できる。

また、ビードの外側裾野部をフランジ部の外周端としているので、ビードの外側に帯状部が形成されず、ビード部分に集中面圧が発生し、より適切なシール面圧を発生することができる。

従って、シリンダボア用穴に対する大きなシール面圧をシリンダボア用穴の直近の周囲に発生せずに、少し離れた周囲部分に発生することができるので、シリンダボアの変形を防止しながら、十分なシール性能を発揮できる。

次に、図面を参照して本発明に係るシリンダヘッドガスケットの実施の形態について、シリンダヘッドガスケットを例にして説明する。

図１に示すように、本発明に係る実施の形態のシリンダヘッドガスケット１は、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロック（シリンダボディ）との間に挟持される金属積層型のガスケットであって、シリンダボアの高温・高圧の燃焼ガス、及び、冷却水通路や冷却オイル通路等の冷却水やオイル等の液体をシールする。

なお、図２、図３は、模式的な説明図であり、金属積層型ガスケット１の板厚やビードや面圧補強板等の寸法及び縦横比を実際のものとは異ならせて、シール部分を誇張して示すことにより、より理解し易いようにしている。

図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１はステンレス焼鈍材（アニール材）、ステンレス調質材（バネ鋼板）、軟鋼板等の二枚の金属基板１０，２０で構成される。この金属基板１０，２０は、シリンダブロック等のエンジン部材の形状に合わせて製造され、図１に示すように、シリンダボア用穴２、冷却水用の水穴３、エンジンオイルの循環のためのオイル穴４、締結ボルト用のボルト穴５等が形成される。

このシール対象穴であるシリンダボア用穴２の周りに、シール手段として、金属基板１０，２０の内の一枚の第１の金属基板１０において、シリンダボア用穴２の周囲で折り返してフランジ部１１を有するシール部を形成し、このフランジ部１１においてシリンダボア用穴２の周囲に帯状部１１ａを設け、該帯状部１１ａの外側で、かつ、このフランジ部１１の外周端部に外側に凸となるビード１１ｂを設け、このビード１１ｂの外側裾野部をフランジ部１１の外周端１１ｃとして構成する。

このビード１１ｂは、各シリンダボア用穴２をそれぞれ一周して設けられ、また、このビード１１ｂの内側にはフランジ部１１の帯状部１１ａが設けられるが、このビード１１ｂの外周側には帯状部が無く、ビード１１ｂの外側裾野部がそのままフランジ部１１の外周端１１ｃとなる。

そして、このフランジ部１１の外周端１１ｃの外側に第２の金属基板２０が配置される。即ち、第２の金属基板２０においては、シリンダボア用穴２のために、フランジ部１１の外周端１１ｃより大きな径の内周端を有する穴２１が設けられる。

この構成によれば、図３に示すような圧力分布を得ることができる。

図３に示す本発明の第２の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１Ａは、三枚の金属基板１０，３０，４０で構成される。この金属基板１０は、第１の実施の形態と同様に形成される。この第２の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１Ａでは、金属基板１０のフランジ部１１の帯状部１１ａの内側に金属基板３０が挿入されている。この金属基板３０において、帯状部１１ａの内側部分に第２のビード３１がシリンダボア用穴２の周囲を囲んで設けられ、更に、金属基板１０のビード１１ｂの外側を囲んで、ハーフビード３２が設けられる。更に、このハーフビード３２と金属基板１０との間に、このハーフビード３２より大きな径の穴４１を有する金属基板４０が配置される。

この構成によれば、シリンダボア用穴２の直近部分にもシールラインを形成でき、シールラインを多重に設けることができ、図５に示すような圧力分布を得ることができる。

そして、その他の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１Ｂ〜１Ｄを、図６〜図８に示す。

図６の第３の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１Ｂは、第２の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１Ａにおいて、第２の金属基板３０Ａのハーフビード３２を設けずに、この部分において、第１の金属基板１０Ｂの上に第２の金属基板３０Ｂと第３の金属基板４０Ｂを順に積層したものである。この構成によれば、ビード１１ｂの外側では比較的穏やかな面圧分布となる。

図７の第４の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１Ｃは、第２の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１Ａにおいて、第２の金属基板３０Ａのフルビード３１をハーフビード３１Ｃにしたものである。この構成では、このシリンダボア用穴２直近の部分に発生する面圧を第２の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１Ａより小さくすることができる。

図８の第５の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１Ｄは、第１の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１の構成に加えて、第１の金属基板１０Ｄのビード１１ｂの反対側に外側が凸となるビード１２を設けたものであり、この部分に著しく強いシール面圧を発生することができる。

上記の構成のシリンダヘッドガスケット１，１Ａ〜１Ｄによれば、シリンダボア用穴２の周囲で折り返してフランジ部１１を有するシール部を形成し、フランジ部１１においてシリンダボア用穴２の周囲に帯状部１１ａを設けているので、シリンダボア用穴２の直近部分には大きなシール面圧が発生しない。

また、この帯状部１１ａの外側で、かつ、このフランジ部１１の外周部に外側に凸となるビード１１ｂを設けているので、シリンダボア用穴２から少し離れた部分、即ち、シリンダボア用穴２の変形に大きな影響を及ぼさない部分に、大きなシール面圧を発生できる。

また、ビード１１ｂの外側裾野部をフランジ部１１の外周端１１ｃとしているので、ビード１１ｂの外側に帯状部が形成されず、ビード１１ｂ部分に集中面圧が発生し、より適切なシール面圧を発生することができる。

従って、シリンダボア用穴２に対する大きなシール面圧をシリンダボア用穴２の直近の周囲に発生せずに、少し離れた周囲部分に発生することができるので、シリンダボアの変形を防止しながら、十分なシール性能を発揮できる。

なお、上記では、二枚又は三枚の金属基板で構成されるシリンダヘッドガスケットについて説明したが、本発明は、これに限定されることなく、四枚以上の金属基板で構成されるシリンダヘッドガスケットにも適用できる。

本発明に係る第１の実施の形態のシリンダヘッドガスケットを示す平面図である。本発明に係る第１の実施の形態のシリンダヘッドガスケットの構成を示す断面を含む部分斜視図である。図２のシリンダヘッドガスケットにおける面圧分布の例を示す図である。本発明に係る第２の実施の形態のシリンダヘッドガスケットの構成を示す断面を含む部分斜視図である。図４のシリンダヘッドガスケットにおける面圧分布の例を示す図である。本発明に係る第３の実施の形態のシリンダヘッドガスケットの構成を示す断面を含む部分斜視図である。本発明に係る第４の実施の形態のシリンダヘッドガスケットの構成を示す断面を含む部分斜視図である。本発明に係る第５の実施の形態のシリンダヘッドガスケットの構成を示す断面を含む部分斜視図である。従来技術のシリンダヘッドガスケットの構成を示す断面を含む部分斜視図である。図９のシリンダヘッドガスケットにおける面圧分布の例を示す図である。

符号の説明

１，１Ａ〜１Ｄシリンダヘッドガスケット
２シリンダボア用穴
１０，１０Ａ〜１０Ｄ第１の金属基板
１１フランジ部
１１ａ帯状部
１１ｂビード
１１ｃフランジ部の外周端
２０第２の金属基板

Claims

少なくとも２枚の金属基板からなるシリンダヘッドガスケットであって、前記金属基板の一枚の金属基板において、シリンダボア用穴の周囲で折り返してフランジ部を有するシール部を形成し、前記フランジ部において前記シリンダボア用穴の周囲に帯状部を設け、該帯状部の外側でかつ該フランジ部の外周部に外側に凸となるビードを設けたことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
前記ビードの外側裾野部を前記フランジ部の外周端として構成したことを特徴とする請求項１記載のシリンダヘッドガスケット。