JP3864162B2

JP3864162B2 - シリンダヘッドガスケット

Info

Publication number: JP3864162B2
Application number: JP2004028313A
Authority: JP
Inventors: 恒和宇田川
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: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2024-02-04
Also published as: US20050179211A1; JP2005220967A; KR100692515B1; KR20060042916A; DE602005000544T2; US6997462B2; DE602005000544D1; EP1561975B1; EP1561975A1

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、二枚の少数となるため、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いるため、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、シール性能を確保しようとして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、低剛性のため、シリンダボアの変形が促進され、ガスケットのシール手段が十分に機能しなくなって、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５に示すように、シールする穴Ｈの周囲を囲む複数の第１フルビード６と第２フルビード２Ｘを互いに前記穴Ｈから順次外側にずらせて、各フルビード６Ｘ，２Ｘの頂部が交互に逆向きとするごとく、即ち、それぞれが内側に凸となるように配置した２枚の第１ビード板８Ｘと第２ビード板４Ｘを互いに重ね合わせると共に、一方の第１ビード板８Ｘの前記穴側Ｈを折り返してもう一方の第２ビード板４Ｘの上に重ね合わせた金属積層ガスケット１Ｘが提案されている（特許文献１参照。）。

この構成により、ビードによる面圧発生箇所を容易に所望の幅に広くすることができ、これによりガスケット厚さを薄くし、しかも、シール性能を向上することができるようにしている。

しかしながら、この構成では、第１ビード板８Ｘの折り返し部内に、第２ビード板４Ｘの第２フルビード２Ｘが入り込んでいるため、第２ビード板４Ｘと第１ビード板８Ｘが発生する圧力の間で干渉が生じてしまう。そのため、シールする穴Ｈの周囲に第１フルビード６Ｘと折り返し部で形成する一次シール部と第２フルビード２Ｘで形成する二次シール部とを、それぞれ所望の面圧分布にしようとすると、相互干渉を考慮せざるを得ないので、設計及び工作が難しくなるという問題がある。そのため、この構造のシリンダヘッドガスケットでは、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。
実公平４−３３４９０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、シリンダボア用穴の周囲に形成した２つのフルビードで形成する一次シールと二次シールにおいて、一次シールに大きな影響を与えることなく、二次シールの強化を図ることができる、低剛性、高Ｐｍａｘ用エンジン向けの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、シリンダボア用穴の周囲の折り返し部の下側に、前記シリンダボア用穴を囲む第１ビードを設けた第１金属板と、前記第１フルビードを囲む第２フルビードを有する第２金属板とからなるシリンダヘッドガスケットにおいて、前記第２金属板を前記第１金属板よりも弾力性のある別材料で形成すると共に、前記折り返し部と重ならないように、前記折り返し部の外周端部との間に隙間を設けて配置し、更に、前記第１フルビードと前記第２フルビードの頂点が互いに反対になるように形成し、前記第２金属板に設けられた前記第２フルビードの高さが、前記第１フルビードの高さより高く形成したことを特徴とする。
あるいは、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、シリンダボア用穴の周囲の折り返し部の下側に、前記シリンダボア用穴を囲む第１ビードを設けた第１金属板と、前記第１フルビードを囲む第２フルビードを有する第２金属板とからなるシリンダヘッドガスケットにおいて、前記第２金属板を前記第１金属板よりも弾力性のある別材料で形成すると共に、前記折り返し部と重ならないように、前記折り返し部の外周端部との間に隙間を設けて配置し、更に、前記第１フルビードと前記第２フルビードの頂点が互いに反対になるように形成し、前記第２金属板に設けられた前記第２フルビードの幅が、前記第１フルビードの幅より狭く形成したことを特徴とする。

この構成によれば、第２金属板が折り返し部内に入っていないので、第２フルビードで形成する二次シールを強化しても、第１フルビードで形成する一次シールに大きな影響を与えることがない。そして、第２金属板を第１金属板よりも弾力性のある別金属で形成すると、第２フルビードの弾力性及圧縮性が第１フルビードより著しく大きくなり、多様な条件に対応することができるようになる。

また、第１フルビードも第２フルビードを、内側に凸、即ち、外側に凹のフルビードにすると、フルビードの頂点が直接エンジン部材に当接しなくなり、エンジン部材の振動によってビードが叩かれて座屈するブリネリングの発生をより良く回避できる。

なお、第１金属板をスチールで形成し、第２金属板をＳＵＳで形成することも可能であるが、前記第２金属板をスプリング材で形成すると、二次シール部の追従性が向上する。更に前記第２金属板に設けられた前記第２フルビードの高さを前記第１フルビードの高さよりも高く形成したり、前記第２金属板に設けられた前記第２フルビードの幅を、前記第１フルビードの幅より狭く形成することにより、第２フルビードが発生する面圧を高めて、より二次シールを強化して、シール性能を向上させることができる。

本発明のシリンダヘッドガスケットによれば、第１フルビードを有する第１金属板の折り返し部内に第２フルビードを有する第２金属板が入っていないので、第１フルビードによって形成される一次シールに大きな影響を与えずに、第２フルビードによって形成される二次シールの強化を図ることができる。

そして、第２金属板を第１金属板よりも弾力性のある別金属で形成すると、第２フルビードの弾力性及圧縮性を第１フルビードより著しく大きくできるので、異なった材料に基づく異なった特性を有する第１フルビードと第２フルビードの組み合わせにより、多様なシール条件に対応することができ、総合的にシール性能を向上できる。

また、第１フルビードも第２フルビードも共に内側に凸即ち外側に凹のフルビードにすると、ビードの頂点が直接エンジン部材に当接しなくなる。そのため、エンジン部材の振動によってビードが叩かれて座屈するブリネリングが生じ難くなる。

更に、第２フルビードを有する第２金属板をスプリング材を用いて形成すると、二次シール部の追従性が向上し２次シールを強化できる。

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説明する。

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４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は二枚の第１及び第２金属板１０，２０で構成される。第１金属板１０は、ステンレス焼鈍材（アニール材）や軟鋼板等で形成され、第２金属板２０は、第１金属板１０より弾力性があるスプリング材（バネ鋼板：ステンレス調質材）で形成される。

この金属板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、第１金属板１０にシリンダボア用穴２の周囲で折り返して折り返し部１１を形成し、更に、この折り返し部１１の下側に内側に凸即ち外側に凹の第１フルビード１２を設ける。

また、第２金属板２０を、折り返し部１１と重ならないように、折り返し部１１の外側に隙間Ｓを設けて第１金属板１０に積層する。即ち、第２金属板２０に折り返し部１１の外周端１１ａより大きな径の内周端を有する穴２１を設ける。

そして、この第２金属板２０に、折り返し部１１の外周端１１ａを囲む、内側に凸即ち外側に凹の第２フルビード２２を設ける。この第１フルビード１２も第２フルビード２２も共に内側に凸のフルビードにする構成により、フルビード１２、２２の頂点が直接エンジン部材に当接しなくなるので、エンジン部材の振動によってビードが叩かれて座屈するブリネリングの発生を回避することができる。

この構成によれば、シリンダボア用穴２を囲んで、第１フルビード１２とその上の折り返し部１１による一次シールが形成され、この一次シールの周囲に第２フルビード２２による二次シールが形成される。そして、図３に例示するような圧力分布を得ることができる。

そして、第１フルビード１２を有する第１金属板１０の折り返し部１１内に第２フルビード２２を有する第２金属板２０が入っていないので、つまり、折り返し部１１が第２金属板２０及び第２フルビード２２に重なっていないので、第１金属板１０が第２フルビード２２が形成する二次シールへ及ぼす影響は少ない。

また、第２フルビード２２を有する第２金属板２０と折り返し部１１との間には、隙間Ｓが設けてあるので、ガスケット１が押圧されて圧縮され、第２フルビード２２が圧縮された場合でも、折り返し部１１に影響を及ぼさないので、第２金属板２０が折り返し部１１と第１フルビード１２が形成する一次シールへ及ぼす影響は少ない。

つまり、第１フルビード１２と第２フルビード２２相互間の干渉は著しく小さくなるので、第１フルビード１２によって形成される一次シールに大きな影響を与えずに、第２フルビード２２によって形成される二次シールの強化を図ることができる。

そして、第２金属板２０を第１金属板１０よりも弾力性のあるスプリング材で形成しているので、第２フルビード２２の弾力性、圧縮性及び追従性を第１フルビード１２より著しく大きくできる。そのため、異なった材料に基づく異なった特性を有する第１フルビード１２と第２フルビード２２の組み合わせにより、多様なシール条件に対応することができ、総合的なシール性能を向上できる。

従って、この構成によれば、シリンダボア用穴２の直近の周囲部分に配置した適正なシール面圧を発生できる第１フルビード１２と、シリンダボア用穴２から少し離れた周囲部分に配置した、エンジン部材の振動によるエンジン部材間の隙間の変動に対して十分に追従してシールを確保できる第２フルビードにより、十分なシールをすることができる。

また、第２フルビード２２は弾力性及び圧縮性が大きい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。

更に、第２金属基板２０に設けられた第２フルビード２２の高さを、第１フルビード１２の高さより高く形成したり、第２金属基板２０に設けられた第２フルビード２２の幅を、第１フルビード１２の幅より狭く形成することにより、第２フルビード２２が発生する面圧をより高めて二次シールをより強化して、シール性能を向上させることができる。

次に、図４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について説明する。この第２の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１Ａは、第１の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１と略同じであるが、折り返し部１１の下側の第１フルビード１２が、内側に凹即ち外側に凸となり、第２フルビード２２が内側に凹即ち外側に凸となっている点が異なる。この場合には、フルビード１２、２２の頂点が直接エンジン部材に当接するが、第１の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１と同様に、第１フルビード１２と第２フルビード２２相互間の干渉が著しく小さくなるので、第１フルビード１２によって形成される一次シールに大きな影響を与えずに、第２フルビード２２によって形成される二次シールの強化を図ることができる。

本発明に係る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。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。

符号の説明

１，１Ａシリンダヘッドガスケット
２，２Ａシリンダボア用穴
１０，１０Ａ第１金属板
１１，１１Ａ折り返し部
１１ａ，１１Ａａ外周端部
１２，１２Ａ第１フルビード
２０，２０Ａ第２金属板
２１，２１Ａ穴
２２，２２Ａ第２フルビード

Claims

シリンダボア用穴の周囲の折り返し部の下側に、前記シリンダボア用穴を囲む第１ビードを設けた第１金属板と、前記第１フルビードを囲む第２フルビードを有する第２金属板とからなるシリンダヘッドガスケットにおいて、前記第２金属板を前記第１金属板よりも弾力性のある別材料で形成すると共に、前記折り返し部と重ならないように、前記折り返し部の外周端部との間に隙間を設けて配置し、更に、前記第１フルビードと前記第２フルビードの頂点が互いに反対になるように形成し、前記第２金属板に設けられた前記第２フルビードの高さが、前記第１フルビードの高さより高く形成したことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
シリンダボア用穴の周囲の折り返し部の下側に、前記シリンダボア用穴を囲む第１ビードを設けた第１金属板と、前記第１フルビードを囲む第２フルビードを有する第２金属板とからなるシリンダヘッドガスケットにおいて、前記第２金属板を前記第１金属板よりも弾力性のある別材料で形成すると共に、前記折り返し部と重ならないように、前記折り返し部の外周端部との間に隙間を設けて配置し、更に、前記第１フルビードと前記第２フルビードの頂点が互いに反対になるように形成し、前記第２金属板に設けられた前記第２フルビードの幅が、前記第１フルビードの幅より狭く形成したことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。