JP5753315B2 - 金属ガスケット - Google Patents
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Description
特許文献1に記載される金属ガスケットは、1枚の基板と、その基板よりも薄肉の副板とを積層して構成される。基板には、燃焼室孔が開口していると共にその燃焼室孔を囲繞するようにしてフルビードからなる燃焼室孔側ビードを成型している。また副板は、基板全面と対向配置していると共に、燃焼室孔側端部で基板を挟み込むように折り返されて折返し部を形成している。その折返し部の端部は、上記燃焼室側ビードよりも内周側(燃焼室孔側)の基板平坦部に設定されている。
また副板は、燃焼室孔側ビードの凹部側で基板と対向配置している。その副板の外周側端部は、燃焼室孔側ビードの外側に位置する基板平坦部と重なるように設定されている。その副板は、燃焼室孔側に延在し、燃焼室孔側端部で基板を挟み込むように折り返されて折返し部を形成している。その折返し部の端部は、上記燃焼室側ビードの凸部側よりも内周側(燃焼室孔側)の基板平坦部に設定されている。
これによって、エンジンの剛性や燃焼室径の大きさ、燃焼圧等の条件により、副板の板厚を選択して燃焼ガス圧を完全シールすると共に、冷却水、オイル孔等の面圧を確保する技術である。
そして、特許文献1及び特許文献2では、燃焼室孔側ビードよりも燃焼室孔側の平坦部の厚さが一番厚くなるように増厚する構成を採用している。これによって、当該燃焼室孔側の平坦部位置でエンジンを増厚分変形させることで燃焼室孔周囲の面圧を増大させ、エンジン稼動で起こる爆発で、燃焼室孔側ビードが振動振幅で疲労破壊するのを防止する。
すなわち、上述のように燃焼室径の拡大と冷却水領域位置が燃焼室に近づくにつれて、冷却水領域位置よりも燃焼室側のシール面幅が狭くなる。これは燃焼室孔周りに設けるシール面幅が狭くなることに繋がる。この狭くなったシール面幅内に燃焼室孔側ビードと、燃焼室孔側ビードより内側の平坦部位置に副板の折返し幅を設けることになる。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、エンジンの小型軽量化及び大排気量化に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。
燃焼室に対応した位置に開口する燃焼室孔と、その燃焼室孔を囲繞する燃焼室孔側ビードが形成される金属ガスケットにおいて、
その金属ガスケットは、燃焼室孔側からガスケット外周側に向けて、燃焼室孔端部から燃焼室孔側ビードの幅方向途中位置までの第1領域、その燃焼室孔側ビードの幅方向途中位置から上記冷却水領域内と重なる位置の途中位置までの第2領域、その第2領域よりも外周側の第3領域の3つの領域に区分され、その金属ガスケットの板厚を、第1領域が一番厚く、第2領域がその次に厚く、第3領域が一番薄くなるように構成したことを特徴とするものである。
上記副板を、外周側端部を上記冷却水領域内と重なる位置に配置して燃焼室孔側に延在し且つ燃焼室孔側で上記燃焼室孔外縁部を挟み込むように折り返されて構成し、その副板の折返し部の端部を、上記燃焼室孔側ビードと重なる位置に配置することで、金属ガスケットの板厚を、第1領域が一番厚く、第2領域がその次に厚く、第3領域が一番薄くなるように構成し、上記副板の上記燃焼室孔側ビードと対向する部分は、対向する一の基板の表面の形状に沿った形状となって当該一の基板の上記燃焼室孔側ビードに接触していることを特徴とする。
すなわち、ガスケットの板厚を、燃焼室孔側から外周に向けて、3種類の板厚に区分し、一番厚い第1領域の一部を燃焼室孔側ビードの一部に重ねている。これによって、エンジンの剛性が低く、且つエンジンの燃焼室から冷却水領域までの間のシール面幅が狭くなっても、燃焼室孔側ビードのビード幅を確保しつつ燃焼室孔周りの面圧を高く設定することが可能となる。
次に、本発明の第1実施形態について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20を一部切り欠いた状態で示す概要平面図である。図2は、図1のA−A断面図である。
まず構成について説明する。
本実施形態の金属ガスケット20は、図1及び図2に示すように、ステンレス鋼材などバネ力を発生可能な弾性金属板からなる基板1と、副板4とが積層されて構成される。副板の板厚は、例えば基板1の板厚よりも薄いとする。また、副板は、バネ力を発生不要な構成の場合には、ステンレス鋼材などの弾性金属板である必要はなく、軟鋼、アルミニウムその他の金属材料で構成しても良い。
なお、図1中、符号15はボルト孔であり、符号14は油孔である。
また、基板1の外周側には、冷却水孔13を囲うようにその外周に沿ってハーフビードからなる外周側ビード3が形成されている。また、ボルト孔15や油孔14を囲むようにしてビード17が形成されている。
すなわち、上記金属ガスケット20は、エンジンを構成するシリンダブロック11の接合面とシリンダヘッド12の接合面との間に介挿されて、ボルトを締結することで装着される。
(1)冷却水孔13が形成される冷却水領域W/Jよりも燃焼室孔7側にだけ副板4を配置して増厚する。この結果、エンジンの剛性が低くても、ボルト締結時に、当該冷却水領域W/Jよりも燃焼室孔7側に高い面圧を発生することが可能となる。
ここで、エンジンの小型軽量化や高性能化等によって、エンジンは、剛性が低くなると共に締付け荷重が増加し、さらに燃焼室10と冷却水領域W/Jとの間の距離も小さくなる。つまり、この燃焼室10と冷却水領域W/Jとの間の接合面部分であるシール面幅Sが狭くなる。これに伴い、金属ガスケット20においても、冷却水孔13よりも燃焼室孔7の部分で、上記シール面幅Sに重なる、燃焼室孔外縁部8(基板平坦部)及び燃焼室孔側ビード2を形成するシール幅が狭くなる。このとき、燃焼室孔側ビード2の幅を余り狭くすることが困難なため、燃焼室孔外縁部8の幅が狭くなる傾向にある。
これに対し、折返し部5の端部6を燃焼室孔側ビード2の凹部内に位置するまで延ばすことで、燃焼室孔外縁部8の幅が狭くなっても、燃焼室孔外縁部8での接合面の陥没変形を抑えて、確実に燃焼室孔外縁部8で高い面圧を発生することが可能となる。
さらに詳説する。エンジン稼動時に燃焼室10内爆発によってシリンダブロック11とシリンダヘッド12間で振動振幅が発生する。このとき、ガスケットの反発力も協働して微小ではあるが拡縮を繰り返し、拡大時は瞬時ではあるが面圧は低下する。その低下の原因である拡大変形に上記反発潜在バネ力が追随して、面圧低下を最小に抑える。
(1)ここで、図2では、燃焼室孔7を囲繞する燃焼室孔側ビード2が1重の場合を例示しているが、図3のように、燃焼室孔側ビード2が2重になっている場合であっても良い。図3では、外周側の燃焼室孔側ビード2がハーフビードで形成される場合を例示している。そして、折返し部5の端部6を内周側のフルビードからなる燃焼室孔側ビード2の凹部内に配置する場合を例示している。
ここで、燃焼室孔側ビード2の凸部側を対向させて2枚の基板1を配置しても良い。この場合には、2枚の基板1のうち一方の基板1の凹部側に上記構成の副板4を配置すればよい。
次に、本発明の第2実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記第1実施形態と同様な部品については、同一の符号を付して説明する。
本第2実施形態の基本構成は、上記第1実施形態と同様であるが、図5に示すように、副板4を、燃焼室孔側ビード2の凸側に配置する場合の例である。
すなわち、副板4は、基板1の燃焼室孔側ビード2の凸部側の面(上面)と対向する。そして、副板4を、外周側端部を上記冷却水領域W/Jと重なる位置に配置して、その冷却水領域W/Jと重なる位置から燃焼室孔7側端部まで延在し、更に、燃焼室孔7側端部で、基板1の燃焼室孔外縁部8を挟み込むように下側に折り返されて折返し部5が形成されている。そして、その副板4の折返し部5の端部6を、上記燃焼室孔側ビード2の凹部内に位置するように配置している。
その他の構成は上記第1実施形態と同様である。
(1)第1実施形態と同様の作用効果を発生することが出来る。
(2)副板4に対して、燃焼室孔側ビード2の凸部及び凹部に沿った形状部分を持たせる。これによって、基板1に対する副板4のずれが低減する。
なお、副板4は、特に弾性金属体である必要はない。副板4が弾性金属体である場合には、副板4のバネによって燃焼室孔側ビード2のバネ力をその分大きくできる。
(1)燃焼室孔側ビード2をハーフビードで形成する場合を図6に示す。このステップ状のハーフビードからなる燃焼室孔側ビード2は、燃焼室孔外縁部8を基準として、上方に突出するように屈曲成型されて、上側に凸となって、下側に凹部を形成する。
副板4は、上記のように、燃焼室孔側ビード2の凸部側である、基板1の上面に沿って延びると共に、燃焼室孔7側端部で、基板1の燃焼室孔外縁部8を挟み込むように下側に折り返されて折返し部5が形成されている。そして、その副板4の折返し部5の端部6を、上記燃焼室孔側ビード2の凹部内に位置するように配置している。
効果は上記と同様である。
なお、燃焼室孔側ビード2の凸部を対向させて2枚の基板1を配置しても構わない。
次に、本発明の第3実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記各実施形態と同様な部品については、同一の符号を付して説明する。
本第3実施形態の基本構成は、上記第1実施形態と同様であり、図9に示すように、基板1の凹部側の面に対向するようにして副板4を配置する。
ただし、副板4における、燃焼室孔側ビード2の凹部と対向する部分に、当該凹部側に突出するフルビードからなるビードを形成している点が、第1実施形態と異なる。また、副板4を弾性金属板から構成する。
その他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
(1)第1実施形態と同様の作用効果を発生することが出来る。
(2)基板1に成型したフルビードからなる燃焼室孔側ビード2を圧縮変形させた時、凹面側の立ち上がり部分(角部2a、2b)は下側の接合面に接触する面積が狭く高い面圧が発生する。一方、燃焼室孔側ビード2のおける断面円弧状の凸面側は、R部で上側の接合面に当たるため接触面積も広く、単位当たりの面圧は上記角部2a、2b側よりも弱い。
この凸面側の下側に、副板4のビードが配置されていることで、当該副板4のビードのバネ力で燃焼室孔側ビード2のおける断面円弧状の凸面側の面圧を稼いで、上側の接合面に対するシール性を大きくする。
(1)図10に基板1は2枚の場合を例示する。この例では、燃焼室孔側ビード2の凹部側を対向させて2枚の基板1を配置し、その2枚の基板1の間に、上記構成の副板4を配置した例である。
ここで、燃焼室孔側ビード2の凸部側を対向させて2枚の基板1を配置しても良い。この場合には、2枚の基板1のうち一方の基板1の凹部側に上記構成の副板4を配置すればよい。
しかし、副板4の折返し部5の端部6を、燃焼室孔側ビード2の凸部側に対向するように配置しても良い。
その例を図11に示す。この例では、副板4を燃焼室孔側ビード2の凹部側に配置し、燃焼室孔7側端部で基板1を挟み込むように上側に折返し、折返し部5の端部6を、燃焼室孔側ビード2の凸部の凸面の途中位置に配置する。
さらに、この例では、燃焼室孔側ビード2の凹部側、つまり基板1の他方の面側に位置する副板4の部分も、対向する基板の表面の形状に沿った形状としている。これによって、エンジンとガスケット材質の熱膨張差でずれが発生しても、更に基板1と副板4との間のずれを低減することが可能となる。
また、折返し部5の端部6の位置は、燃焼室孔側ビード2の凸部頂部2dを外す位置に設定することが好ましい。特に、燃焼室孔側ビード2の凸部頂部2dよりも燃焼室孔7側が好ましい。特に、折返し部5の端部6の高さは燃焼室孔側ビード2の凸部頂部2d以下の高いことが好ましい。
または、基板1や副板4自体の肉厚を調整して上記構成を達成するようにしても良い。
2 燃焼室孔側ビード
2a、2b 角部
2c 凸部
4 副板
5 折返し部
6 折返し部の端部
7 燃焼室孔
8 燃焼室孔外縁部
9 副板のビード
10 燃焼室
11 シリンダブロック
12 シリンダヘッド
13 冷却水孔
15 ボルト孔
16 副板の外周端部
20 金属ガスケット
R1 第1領域
R2 第2領域
R3 第3領域
S シール面幅
W/J 冷却水領域
Claims (3)
- 燃焼室及びその外周側に形成されて冷却水が通過する冷却水領域を備えるシリンダブロックの接合面と、シリンダヘッドの接合面との間に介装される金属ガスケットであって、
1枚又は2枚以上の基板と、副板とを積層して構成し、
上記基板は、燃焼室に対応した位置に開口する燃焼室孔と、その燃焼室孔に連続する燃焼室孔外縁部と、その燃焼室孔及び燃焼室孔外縁部を囲繞する燃焼室孔側ビードと、を備え、
上記金属ガスケットは、燃焼室孔側からガスケット外周側に向けて、燃焼室孔端部から燃焼室孔側ビードの幅方向途中位置までの第1領域、その燃焼室孔側ビードの幅方向途中位置から上記冷却水領域内と重なる位置の途中位置までの第2領域、その第2領域よりも外周側の第3領域の3つの領域に区分され、
上記副板は、外周側端部を上記冷却水領域内と重なる位置に配置して燃焼室孔側に延在し且つ燃焼室孔側で上記燃焼室孔外縁部を挟み込むように折り返されて構成され、その副板の折返し部の端部を、上記燃焼室孔側ビードと重なる位置に配置することで、金属ガスケットの板厚を、第1領域が一番厚く、第2領域がその次に厚く、第3領域が一番薄くなるように構成し、
上記副板の上記燃焼室孔側ビードと対向する部分は、対向する一の基板の表面の形状に沿った形状となって当該一の基板の上記燃焼室孔側ビードに接触していることを特徴とする金属ガスケット。 - 上記燃焼室孔側ビードは、燃焼室孔外縁部を基準として、基板を構成する金属板を基板の一方の面側に凸となるように屈曲加工して成型されて、ビード幅の両端にそれぞれ燃焼室孔の外周に沿って延びるビードの角部が形成され、
その幅方向で並ぶ2つのビードの角部の間に、上記副板の折返し部の端部が位置すると共に、その折返し部は、基板の他方の面側に配置され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。 - 上記燃焼室孔側ビードは、燃焼室孔外縁部を基準として、基板を構成する金属板を基板の一方の面側に凸となるように屈曲加工して成型されて、ビード幅の両端にそれぞれ燃焼室孔の外周に沿って延びるビードの角部が形成され、
その幅方向で並ぶ2つのビードの角部の間に、上記副板の折返し部の端部が位置すると共に、その折返し部は基板の一方の面側に配置され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。
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