JPS6346263B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃エンジンのヘツドガスケツト、特
に高圧縮ジーゼルエンジンのヘツドガスケツト組
立体に関する。

従来技術において様々なヘツドガスケツトが知
られている。これらガスケツトは一般的に、油及
び水開口とシリンダ開口を含む多くの孔を画成す
る薄い平らな体部を備えている。それら孔は、エ
ンジンブロツクとエンジンヘツドのシリンダボア
と水及び油ポートと整合するような位置で、ガス
ケツト体部に設けられている。ガスケツト体部自
体はこれが画成するそれら孔の周囲を緘封するこ
とによつて、それらボアとポート間の連通を防
ぎ、それらボアからの漏洩を防止する。

高温高圧状態で操作する高圧縮ジーゼルエンジ
ンでは、今日まで、ヘツドガスケツトのシリンダ
または燃焼開口と隣接する個所に防護材を備え、
これによつてシリンダ開口を緘封し、且つ、ガス
ケツトの残余部を高温高圧の影響から防護するこ
とが行われている。多くの場合ガスケツト体部そ
のものはアスベストまたは補強されたアスベスト
または含浸されたアスベストのパツキング材料で
構成され、それからその体部に防護材が取付けら
れる。全体的にそのような特徴をもつた従来技術
で知られている構造の１つが米国特許第1819694
号に示されている。この構造ではガスケツトの全
表面とガスケツトのシリンダ開口が防護材を着け
られている。

それ以後、ガスケツト体部のシリンダ開口近傍
を包囲する防護材はガスケツトを充分防護し、ま
たヘツドとブロツクのシリンダボアの個所を充分
緘封することが知られている。当該技術で知られ
ている１つの典型的な構造において、主ガスケツ
ト体部は金属シートの両側に含浸アスベストのシ
ートを固定して作られる。ガスケツト体部の燃焼
開口は、これの周縁を巡り、そしてこの周縁の上
側と下側で外方へ延在するＵ形の金属環で包囲さ
れる。このような構造は多くの場合適切である
が、そうでないこともある。それが適当とされる
ある種の構造では必ずしも正確に緘封を行わず、
従つて漏洩を許してしまうこともある。

また、燃焼開口の外方へ突出してガスケツト体
部と係合するタブから懸架される防護材付きガス
ケツト部を燃焼開口の中に設置するようなヘツド
ガスケツト組立体が示唆されている。この従来技
術で知られているものからは著しく改良された型
式のヘツドガスケツトは、米国特許第3565449号
に記載されている。

最近になつてジーゼルエンジンは自動車にます
ます多く採用されるようになつている。米国で使
用される典型的なジーゼルエンジンでは普通、各
シリンダボアに燃料を供給するのに予燃焼室が備
えられ、そしてその予燃焼室（しばしば、プレカ
ツプと称される）は防護材を跨ぐような位置でヘ
ツド内に設置される。ガスケツトを絶縁し、緘封
を効果的にし、そしてプレカツプの緘封を行うた
めに、例えば米国特許第3565449号に指示されて
いるような型式の普通のジーゼルガスケツトは、
防護材から主ガスケツト体部の上を外方向へ延び
る膨張性のタブ（プレカツプまたは予燃焼タブ）
と一緒に用いられる。

そのような変化形ガスケツトは、特にエンジン
が低温の場合、吹出しを許し易く、この結果ガス
ケツトの機能を果さなくなることが多い。不都合
なことにそのような吹出しはしばしば油及び水ポ
ートを連通させ、エンジンの冷却媒体である油ま
たは水を流出させる。このようなことが生じ、そ
して直ぐに確認されなければ、エンジン自体が焼
切れ、そして多くの場合重大な問題につながる。

プレカツプの無いヘツドで普通行われているよ
うな防護材による緘封を、ヘツドとプレカツプに
行つた場合に生じる上記のような事故の１つの可
能な理由として、プレカツプが防護材を横断また
は交差する区域において、ヘツドとプレカツプと
の間の交差が不連続になつている場合を挙げるこ
とができる。なお該区域では防護材のワイヤと防
護材鞘とが上下に重なつている。そこでもしプレ
カツプがヘツドの面より突出していたとあれば、
そのプレカツプとワイヤとの交差部においてワイ
ヤは、ヘツドによるよりも大きな圧縮荷重を、プ
レカツプにより加えられることになる。この交差
部に、鞘防護材を、ヘツド、プレカツプの突出側
部、それからプレカツプ底面に対し緘封係合させ
ない区域ができる。また、プレカツプが凹んでい
る場合、あるいはボア表面に大きな面取りがある
場合にも同様な結果が生じる。これらの場合に
は、防護材がヘツドとプレカツプの対向する面を
適正に緘封しない区域ができ、従つて高圧ガスを
シリンダから逃がす路が作られ、この結果そのガ
スによつて大きな損害が生じる可能性もでてく
る。

もちろんそのような問題に対する１つの解決策
として、プレカツプとヘツドの面を全く同一平面
とするように研磨すること、またヘツドまたはプ
レカツプ表面に全く面取りを作らないようにする
ことが考えられる。しかしこれは実際的でなく且
つ価格が高くなり、またガスケツトメーカーが実
施できることではない。別の解決策は部品を完全
に平らに組立てることであろう。しかしこの解決
策も、１インチ（25.4mm）の数千分の１の誤差が
許されず、そして量産される組立て部品対の誤差
を零に保つのは非常に困難且つ高価格になるか
ら、現実的でない。

さらに、ヘツド荷重を大きくしたり、あるいは
より厚いまたはより軟かいワイヤを使用すること
も、多くの場合、簡単にはできない。普通のヘツ
ド荷重は限定されており、そして通常、当該型式
のエンジンではその最大値以下で用いられ、また
ガスケツトの主体部と防護材の各区域の荷重配分
は既に計算されて決められている。防護材の当該
区域で支える荷重部分を実質的に大きくすれば、
主体部で受ける荷重が小さくなり、そこに漏洩が
生じることになろう。

本発明によれば、他の点では非常に好適である
在来のガスケツトのデザインを著しく変えること
なく、またガスケツト組立体の主体部と防護材に
対する荷重配分を大きく変更することなく、そし
てヘツドとプレカツプの製造と組立て技術の改変
の必要なしに、プレカツプを有するジーゼルエン
ジンの効果的な緘封を行う。そこで本発明は、内
燃エンジンの燃焼シリンダを画成するブロツク
と、その燃焼シリンダ上に部分的に重なつて設置
されて該燃焼シリンダ内へ燃料放出する予燃焼室
が嵌合されるボアを画成するヘツドとを緘封する
ためのヘツドガスケツト組立体を提示する。

このヘツドガスケツト組立体は多層ガスケツト
体部を備え、そしてこのガスケツト体部は、シリ
ンダと整列して配置される燃焼開口及びこの燃焼
開口から離間したその他の複数個の孔を画成す
る。ガスケツト体部の燃焼開口の周縁に隣接して
火炎リングがガスケツト体部に固定されている。
この火炎リングは、ガスケツト体部の上下面にそ
れぞれほぼ平行に置かれた一対の脚を有する金属
製の環と、これら一対の脚の間にあつて燃焼開口
の周縁に沿つてその内側に置かれたワイヤリング
と、一方の脚から燃焼開口の外側の方へ延びる予
燃焼タブとを備えている。このタブは、予燃焼室
が燃焼開口の上に部分的に重なるように、予燃焼
室の下側に置かれてこれを支持するようになつて
いる。また、予燃焼室は、ワイヤリングの上側に
位置したとき予燃焼室の下面の周縁が２つの離間
した交差区域においてこのワイヤリングと交差す
る。

本発明の改良されたヘツドガスケツト組立体
は、各前記交差区域において、前記一対の脚の一
方と前記ワイヤリングとの間に、前記交差区域を
横切つて前記ワイヤリングに沿つて円周方向に延
びている、シム部材を備えている。従来技術にお
けるヘツドガスケツト組立体を用いるときには、
予燃焼室の周縁と火炎リングとの交差区域におい
て不良な緘封が生じるという故障が多発してい
た。本発明によれば、上述したごときシム部材を
各交差区域において一方の脚とワイヤリングの間
に位置して備えたので、ヘツドガスケツト組立体
がヘツドとブロツク間に荷重をかけて位置決めさ
れたとき、シム部材が各交差区域における漏洩を
阻止するように緘封作用を用ない、これによつ
て、効果的で確実な緘封を行なうことができると
いう優れた効果をもたらすのである。

本発明のその他の目的、特徴、長所は、好適な
実施例を示す添付図面を参照する以下の説明から
さらに明らかになろう。

第１図と第２図において、本発明のヘツドガス
ケツト組立体１０はエンジンブロツク１２及びエ
ンジンヘツド１４と協働できる形状に作られてい
る。いうまでもなく内燃エンジンのブロツクとヘ
ツドの形状は様々であり、従つてヘツドガスケツ
ト組立体の形状も本発明の範囲内でいろいろに変
えることができる。

ブロツク１２は、複数個の燃焼シリンダまたは
室１６と複数個の油及び水ボア（図示せず）を含
む複数個の孔を画成する。シリンダ１６はピスト
ン２２と周知のようにして協働する。ヘツド１４
は各燃焼室１６を覆うドーム形の燃焼室部分２６
を画成し、またさらに、ブロツクにある複数個の
油及び水ボアと整合する対応のボアを画成する。
ボルト（図示せず）がヘツドとブロツクを結合
し、そして上記のいろいろな孔の周囲で、ヘツド
及びブロツクにガスケツト組立体１０を緘封係合
させるように圧縮する。

図面で見られるようにガスケツト組立体１０は
ガスケツト体部４０を備える。このガスケツト体
部は感熱性の多層組立体である。体部４０は、金
属シートとすることができる中央コアまたは層４
２を備える。中央層４２の両側に、例えば常温で
耐水及び耐油剤を含浸されたアスベストの緘封層
またはシート４６が取付けられる。これらシート
は相互に重ねられ、そして周知のようにして粘着
剤をつけて一緒に圧縮されて中央層に固定され
る。

その後、適当な位置と形状寸法の孔と開口が打
抜きによつて形成される。これら開口と孔には、
ブロツクの対応のポート端部及びヘツドの油及び
水ボアを囲む寸法と位置をもつて形成された油及
び水孔４８が含まれる。これら孔４８はブロツク
とヘツドの上記諸ボア間の流通を行わせ、そして
それら孔４８から流体が漏洩するのを緘封して防
止する。体部４０にはまたボルト孔５０が設けら
れており、ヘツド１４に挿入されたボルトはそれ
ら孔５０を貫通してブロツク１２のねじ孔に差込
まれる。

最後にガスケツト組立体１０は、シリンダボア
を取囲む複数個の孔を画成する。これら孔の近傍
でシリンダはガスケツト組立体の周囲の部分から
緘封される。そのためにガスケツト体部４０は複
数個の貫通燃焼開口６０を画成する。これら燃焼
開口は図示の実施例では全体的に円形である。第
２のガスケツト、すなわち火炎リング６２が各燃
焼開口の周縁の内側に備えられる。

火炎リング６２は、全体的にＵ形の金属の防護
材または環６４（第３図参照）を備える。この環
６４は、主ガスケツト体部４０に全体的に平行に
置かれる１対の脚６６を有する。環６４は図面で
見られるように、燃焼開口６０の内側の方が閉じ
られており、そしてその燃焼開口の外側の方で開
いている。防護材または環６４の内部にワイヤリ
ング６８が鞘に収められるように備えられる。こ
のワイヤリング６８は図示の実施例では、最初は
断面が実質的に円形である、突当て溶接されたリ
ングで構成される。環６４は厚さ約0.15mm
（0.006インチ）のステンレス鋼で作られ、そして
リング６８は直径約1.04mm（0.041インチ）の焼
鈍軟鋼で作ることができよう。

米国特許第3565449号に示されているような懸
架舌７０を環６４に形成できる。そのような舌７
０は燃焼開口６０の周縁の方へ向き、その周縁を
越えて延びる。舌７０は第６図に１個しか示され
ていないが、実際には間隔を置いて複数個設けら
れ、火炎リング６２をガスケツト体部４０の燃焼
開口６０の中に懸架し位置決めする。それら舌は
環６４の両方の脚６６に備えるようにしてもよい
し、あるいは一方の脚６６にのみ備え、そして第
６図に示されるように上側は全オーバーラツプが
備えられるようにしてもよい。あるいはまた両側
とも全オーバーラツプ火炎リングにして、ガスケ
ツト体部４０の燃焼開口周縁にその火炎リングを
取付けるようにすることもできよう。

火炎リング６２はまた予燃焼タブ７２を備え
る。このタブ７２は周知のように、環６４と一体
に且つ一方の脚６６と連続的に形成できる。図面
で見られるように、予燃焼タブ７２は、予燃焼室
１８の下に置かれてこれを動かさないように支持
し且つガスケツト体部４０を室１８から防護する
に充分な広さを有する。予燃焼室１８はこれに合
つた適当な形状のヘツド内のボア２０の中に設置
される。ボア２０は第２図に示されるごとく幾つ
かの異なる断面の部分を備える。予燃焼室は当該
技術で周知なようにして燃焼室１６内へ燃料を送
る。

ガスケツト体部４０と火炎リング６２を備える
ヘツドガスケツト組立体１０は周知のものであ
り、そして多くの場合、エンジンのヘツドとブロ
ツクの緘封を非常に良好に行うものであるが、し
かしまた、しばしば、ジーゼルエンジン、特に自
家用車で使われるジーゼルエンジンの場合のよう
に予燃焼室と予燃焼タブが備えられるときには、
不良な緘封から生じる故障がでてくるのである。
このような事故は、予燃焼室周縁と火炎リングと
の交差区域、すなわち第１図において全体的に区
域ｚで示される個所に多く発生することが知られ
ている。多くの場合、予燃焼室の下面１９はこれ
に隣接するヘツドの全体的に平らな面と同一平面
に整合せず、場合によりその下面１９は該ヘツド
面を越えて突出し、また場合により該ヘツド面の
上方へ凹こむことが解かつている。また場合によ
つては上記両面は同一平面になり、従つて予燃焼
室１８と火炎リング６２との交差部に、非同一平
面状態のときのような段が付かないこともある。

段付きの非同一平面状態によつて作られる段
は、燃焼室から火炎リングの外側へ抜ける通路を
画成し易いのであるが、このような通路は本発明
によつて漏洩を防ぐよう緘封され、これによつて
潜在的エンジン事故が少なくされるのである。

このために、シム部材８０が一方の脚６６とワ
イヤリング６８との間に設けられる。火炎リング
６２と予燃焼室１８との間の２つの交差区域ｚの
各々に１個のシム部材８０が備えられ、交差区域
Ｚを横切つてワイヤリング６８に沿つて延びてい
る。シム部材８０は好適には、予燃焼タブ７２か
ら離れている方の脚６６とワイヤリング６８との
間に設けられる。図面に示されるようにシム部材
８０は、予燃焼室から離れている方の脚６６と一
体に形成され、そしてこの脚６６とワイヤリング
６８との間でこのワイヤリングの下に置かれるよ
うに折返される。

環６４の一方の脚６６にシム部材８０を形成す
るため、最初、第６図の鎖線で示されるように突
出部分８０′が備えられる。次いでシム部材は第
７図の実線で示されるように折曲げられ、それか
ら第７図の鎖線で示される形状に折返される。そ
の後、火炎リング６２はシム部材８０のある区域
Ｚにおいて予圧縮され、これによつて第８図に示
されるようにワイヤリング６８のそれら区域にお
ける厚さが小さくされてもよい。その後で、内燃
エンジンのブロツクとヘツド（及びこれらに備え
られている燃焼室）の間にヘツドガスケツト組立
体１０が取付けられるのである。

こうして、ヘツドガスケツト組立体がこれの緘
封を確実にする荷重を掛けるようにして内燃エン
ジンに組付けられ、そして例えば予燃焼室１８が
第２図から第５図までに示されるように突出する
場合には、その予燃焼室１８は予燃焼タブ７２を
凹こます。この状態は第３図、第４図、第５図
に、図面を明瞭にするため誇張して示される。そ
れと関連してシム部材８０は、火炎リング６２が
それらシム部材８０を備えない場合よりも幾分大
きな力を両交差区域Ｚに加える。

そこでワイヤリングはそれら交差区域２におい
て、脚６６の防護材と予燃焼タブ７２とを、予燃
焼室１８とヘツド１４とに対してよりぴつたりと
緘封係合させる。シム部材８０とワイヤリング６
８によつて加えられるそのより大きな局所的力
は、シム部材を持たない場合の同類の構造より、
ずつと効果的且つ確実な緘封を作るのである。し
かも区域ｚで荷重が若干大きくされても、シム部
材８０は交差区域Ｚを横切つてワイヤリング６８
に沿つてわずかな長さだけ延びているに過ぎない
ので、これによつてガスケツト組立体１０に対す
る荷重分配が著しく変えられることはなく、シム
部材８０，８０が交差区域Ｚ，Ｚに配置されてい
ることで、ガスケツト組立体１０全体に対する荷
重分配の減少はごくわずかであるとともに、シム
部材８０，８０のところにおいては、荷重分配は
増大し、交差区域における緘封特性は向上され
る。従つて、燃焼開口近傍の緘封、ガスケツトの
主体部に亘る緘封、及び予燃焼室と火炎リング６
２間の交差区域における緘封を効果的にするため
に余分な荷重を追加することの必要はない。

以上の説明及び図面から明らかなように、本発
明の精神及び目的から逸脱することなく、なお多
くの変化形が可能である。例えば、一体ではなく
別個に作られたシム部材を当該個所に挿入するよ
うにしても、同様な結果を得ることができよう。
従つて本発明は図示の特定の実施例に制約される
ものではなく、特許請求の範囲にのみ限定される
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従つて製造されるガスケツト
組立体の部分平面図、第２図は、内燃エンジンの
ヘツドとブロツクの間に設置された第１図のガス
ケツト組立体の、第１図の２−２線における断面
図、第３図は、第２図の部分の、エンジンから予
燃焼室を取外してガスケツトを示す分解斜視図、
第４図は第３図の４−４線における拡大断面図、
第５図は第４図の部分拡大斜視断面図、第６図は
第４図の６−６線における拡大底面図で、その仮
想線は防護材を形成する前の火炎リング組立体の
部分を示し、そして第７図と第８図は、第１図の
ガスケツト組立体の火炎リングの部分を形成する
方法を示す図面である。 １０……ヘツドガスケツト組立体、１２……エ
ンジンブロツク、１４……エンジンヘツド、１６
……燃焼シリンダ、１８……予燃焼室、１９……
同下面、２０……予燃焼室ボア、２２……ピスト
ン、４０……ガスケツト体部、４２……中央層、
４６……緘封層、４８……油及び水孔、５０……
ボルト孔、６０……燃焼開口、６２……火炎リン
グ、６４……金属防護材（環）、６６……脚、６
８……ワイヤリング、７０……懸架舌、７２……
予燃焼タブ、８０……シム部材、ｚ……交差区
域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃エンジンの燃焼シリンダ１６を画成する
   ブロツク１２と、該燃焼シリンダ１６上に部分的
   に重なるように配置されて該燃焼シリンダ１６内
   へ燃料を放出する予燃焼室１８が嵌合されるボア
   ２０を画成するヘツド１４との間に配置されるヘ
   ツドガスケツト組立体１０であつて、前記燃焼シ
   リンダ１６と整列して置かれるようにされた燃焼
   開口６０とこの燃焼開口６０から離間したその他
   の複数個の孔４８，５０とを画成する多層のガス
   ケツト体部４０と、前記燃焼開口６０の周縁に隣
   接して該ガスケツト体部４０に固定された火炎リ
   ング６２であつて、該ガスケツト体部４０の上下
   面にそれぞれほぼ平行に置かれた一対の脚６６，
   ６６を有する金属製の環６４と、これら一対の脚
   ６６，６６の間にあつて前記燃焼開口６０の周縁
   に沿つてその内側に置かれたワイヤリング６８
   と、一方の前記脚６６から前記燃焼開口６０の外
   側の方へ延びる予燃焼タブ７２とを備えた前記火
   炎リング６２とを有し、前記予燃焼タブ７２は、
   前記予燃焼室１８が前記燃焼開口６０の上に部分
   的に重なるように、前記予燃焼室１８の下側に置
   かれてこれを支持するようになつており、また、
   前記予燃焼室１８は前記ワイヤリング６８の上側
   に位置したとき前記予燃焼室１８の下面の周縁が
   ２つの離間した交差区域Ｚ，Ｚにおいて前記ワイ
   ヤリング６８と交差するようになつている、ヘツ
   ドガスケツト組立体１０において、各前記交差区
   域Ｚ，Ｚにおいて、前記一対の脚の一方６６と前
   記ワイヤリング６８との間に、シム部材８０，８
   ０を備え、各該シム部材８０は前記交差区域Ｚを
   横切つて前記ワイヤリング６８に沿つて円周方向
   に延びていることを特徴とするヘツドガスケツト
   組立体。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のヘツドガスケツ
   ト組立体において、前記シム部材８０が前記金属
   製の環６４と一体形成されていて且つ前記ワイヤ
   リング６８の下側に折返えされていることを特徴
   とするヘツドガスケツト組立体。