(57)【要約】【課題】エンジン停止後に排気マニホールドの熱収縮に起因した異音が発生することを、ガスケットの工夫によって防止する。【解決手段】ガスケット５は複数のリング部７ａ〜７ｄを有しており、隣り合ったリング７ａ〜７ｄを連結するジョイント部８ａ〜８ｃに関し、第１及び第３ジョイント部８ａ，８ｃは上下幅が大きい広幅ジョイント部に設定し、第２ジョイント部８ｂは、切除部９によって細幅に形成された細幅ジョイント部になっている。排気マニホールド１のフランジ１４が熱収縮すると、ガスケット５は、第２ジョイント部８ｂの変形によって、シリンダヘッドに対して容易に滑り移動する。このため、排気マニホールド１のフランジ１４の内部応力が増大することはない。従って、ガスケットがシリンダヘッドに対して瞬間的に滑ることに起因した異音の発生を防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気側面に複数の排気ポートが水平方向に並んで開口しているシリンダヘッドと、前記排気ポートと連通する複数の枝管を有する排気マニホールドと、前記シリンダヘッドと排気マニホールドとの間に挟み込まれた金属板製のガスケットとを備えており、
前記排気マニホールドの各枝管はリング状のメインフランジを備えており、隣り合ったメインフランジはブリッジ状フランジで繋がっている一方、
前記ガスケットは、前記排気マニホールドのメインフランジに対応した複数のリング部と、隣り合ったリング部を繋ぐ複数のジョイント部とを有している、
という構成の内燃機関における前記ガスケットであって、
前記複数のジョイント部は、前記リング部の中心を結ぶ横長中心線を挟んだ上下両側に広がる広幅ジョイント部と、前記横長中心線の箇所まで広がる切除部が形成された細幅ジョイント部とで構成されている、
内燃機関の排気マニホールド用ガスケット。
【請求項２】
前記細幅ジョイント部の切除部は、下方又は上方のいずれか一方に切り開かれた形態になっている、
請求項１に記載した内燃機関の排気マニホールド用ガスケット。
【請求項３】
前記細幅ジョイント部の上部又は下部に第１ボルト挿通穴が形成されており、前記切除部は、前記横長中心線を挟んで前記第１ボルト挿通穴と反対側に切り開かれている一方、
前記細幅ジョイント部を挟んだ両側は広幅ジョイント部になっており、前記広幅ジョイント部には、前記横長中心線を挟んで前記細幅ジョイント部の第１ボルト挿通穴と反対側に第２ボルト挿通穴が形成されている、
請求項１又は２に記載した内燃機関の排気マニホールド用ガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、内燃機関の排気マニホールド用メタルガスケットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多気筒内燃機関の排気態様としては、シリンダヘッドの排気側面に各気筒に対応した複数の排気ポートを開口させる一方、排気マニホールドを、各気筒に対応した枝管とこれらを纏める集合部とを有する形態に形成することが行われており、シリンダヘッドと排気マニホールドとの合わせ面には、シールのためにガスケットを挟み込んでいる。
【０００３】
この場合、取り扱いの容易性や耐久性向上等のために、ガスケットを単層式又は複層式の金属板で構成することが行われている。そして、排気マニホールドを構成する各枝管は、当該枝管の並び方向（クランク軸線方向）に一連に延びるフランジに一体に設けており、従って、ガスケットもクランク軸線方向に長く一連に延びる形態になっている。
【０００４】
ガスケットは排気ガスの漏洩を防止するためのシール手段であるので、シール性について従来から改良が施されている。すなわち、排気マニホールドのガスケットについては、排気マニホールドとシリンダヘッドとの熱膨張率の違いに起因して、シリンダヘッドとの間の密着性や排気マニホールドとの間の密着性が低下することがあり、そこで、ガスケットについて、シール性向上の点から改良案が提示されている。
【０００５】
例えば特許文献１では、積層タイプのガスケットにおいて、隣り合ったリング状のフランジを繋ぐブリッジ状フランジを上下幅が小さい線状に形成すると共に、積層構造についても改良を加えている。また、特許文献２，３では、積層タイプにおいて、ブリッジ状フランジを、ガスケットの横長中心線に沿って延びるやや細幅に形成しつつ、積層構造に改良を加えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−８９１１３号公報
【特許文献２】特開２００５−３０８１６０号公報
【特許文献３】実開昭６２−８８８５８号のマイクロフィルム
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
さて、ガスケットを金属板製とした場合の問題の一つとして、エンジンを停止した後に、異音が発生する問題がある。つまり、シリンダヘッドと排気マニホールドとの熱膨張率の違いに起因して、排気マニホールドが、その一部がシリンダヘッドから離れるように反り変形することがあり、これに追従してガスケットも変形することがあるが、機関停止後の収縮によって排気マニホールドが元の形状に戻るに際して、ガスケットとシリンダヘッドとの間の滑りによって残留応力が一気に開放されて、変形した状態から瞬間的に元の状態に戻る現象があり、このときに、「カキン」といった異音が発生することがあった。
【０００８】
この点について本願発明者が分析したこところ、排気マニホールドが熱収縮して元の形状に戻るに際して、ガスケットも排気マニホールドと一緒に戻り変形しており、この戻り変形はガスケットがシリンダヘッドに対して滑ることによって許容されているが、ガスケットが滑りによってシリンダヘッドに密着した状態で元の状態に戻るにおいて、ガスケットがシリンダヘッドに瞬間的に振動を発生させることにより、既述の「カキン」といった異音が発生することが判った。つまり、カキンという異音は、ガスケットがシリンダヘッドに強く押し付けられた状態で滑ることで発生する振動に起因した音であることが判明した。
【０００９】
本願発明は、このような分析・知見を基礎にしてなされたものであり、エンジン停止後に発生する異音の問題を、簡単な構造によって解消しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、
「排気側面に複数の排気ポートが水平方向に並んで開口しているシリンダヘッドと、前記排気ポートと連通する複数の枝管を有する排気マニホールドと、前記シリンダヘッドと排気マニホールドとの間に挟み込まれた金属板製のガスケットとを備えており、
前記排気マニホールドの各枝管はリング状のメインフランジを備えており、隣り合ったメインフランジはブリッジ状フランジで繋がっている一方、
前記ガスケットは、前記排気マニホールドのメインフランジに対応した複数のリング部と、隣り合ったリング部を繋ぐ複数のジョイント部とを有している」
という構成の内燃機関における前記ガスケットを対象にしている。
【００１１】
そして、本願発明のガスケットは、請求項１のとおり、
「前記複数のジョイント部は、前記リング部の中心を結ぶ横長中心線を挟んだ上下両側に広がる広幅ジョイント部と、前記横長中心線の箇所まで広がる切除部が形成された細幅ジョイント部とで構成されている」
という構成になっている。
【００１２】
本願発明は、様々に展開することができる。その例として請求項２では、請求項１において、
「前記細幅ジョイント部の切除部は、下方又は上方のいずれか一方に切り開かれた形態になっている」
という構成になっている。
【００１３】
また、請求項３の発明は、請求項１又は２において、
「前記細幅ジョイント部の上部又は下部に第１ボルト挿通穴が形成されており、前記切除部は、前記横長中心線を挟んで前記第１ボルト挿通穴と反対側に切り開かれている一方、
前記細幅ジョイント部を挟んだ両側は広幅ジョイント部になっており、前記広幅ジョイント部には、前記横長中心線を挟んで前記細幅ジョイント部の第１ボルト挿通穴と反対側に第２ボルト挿通穴が形成されている」
という構成になっている。
【発明の効果】
【００１４】
上記のとおり、エンジン停止後の異音は、排気マニホールドとシリンダヘッドとの熱膨張率の違いに起因して、熱変形した排気マニホールドのフランジが残留応力によって元の状態に瞬間的に戻ることによって発生しているが、本願発明者が更に分析したところ、排気マニホールドは、隣り合ったリング状部を繋ぐブリッジ状フランジの箇所を頂点として曲がるように変形する現象が見られ、これに伴って、ガスケットも、隣り合ったリング部を繋ぐジョイント部を頂点として曲がる現象が見られた。
【００１５】
この場合、エンジンの運転によって排気マニホールドのフランジ及びガスケットがどのように曲がるかは気筒数と密接に関連しており、４気筒内燃機関の場合は、排気マニホールドについて見ると、第２気筒と第３気筒との間のブリッジ状フランジの箇所を頂点にて大きく曲がており、従って、ガスケットについて見ると、第２気筒と第３気筒との間に位置した中間部のジョイント部を頂点にして曲がっていた。
【００１６】
そして、従来は、ガスケットにおける各ジョイント部の強度が一定であることにより、排気マニホールドが熱収縮しようとすると、ガスケットとシリンダヘッドとの間に大きな摩擦が発生して、排気マニホールドのフランジに熱収縮による応力が増大していき、これが一気に開放されて異音の発生に至っているのであるが、本願発明では、複数のジョイント部が、広幅ジョイント部と細幅ジョイント部とに分かれているため、エンジン停止後の排気マニホールドの熱収縮によって、ガスケットに、これを滑らそうとする力が発生しても、細幅ジョイント部が容易に変形することにより、排気マニホールドの熱収縮を吸収して、排気マニホールドのフランジに応力が増大すること、延いてはガスケットがシリンダヘッドとフランジとの間に強く挟まれて大きな摩擦が発生することを防止できる。これにより、ガスケットがシリンダヘッドに強く押し付けられた状態で滑ることで発生する振動を防止して、異音の発生を防止できる。
【００１７】
また、ガスケットは広幅ジョイント部も備えているため、取り扱いに際して変形しやすくなることを防止できるし、ジョイント部の形態を工夫するだけであるため、コストアップや重量増大を招来することはなく、むしろ、軽量化によって燃費の向上に貢献できる。
【００１８】
細幅ジョイント部の切除部は刳り抜き穴を採用することも可能であるが、請求項２のように切り開きの態様を採用すると、細幅ジョイント部の変形を確実化して異音の発生防止効果を確実化できると共に、軽量化による燃費向上効果も促進できる。
【００１９】
排気マニホールドはボルトによってシリンダヘッドに締結されているため、ガスケットにも複数のボルト挿通穴が空いているが、請求項３の構成を採用すると、第１ボルト挿通穴と第２ボルト挿通穴とが上下に交互に配置されていると共に、第１ボルト挿通穴に挿通されたボルトによる締結力を、隣り合った抜き穴の箇所に及ぼすことができるため、ガスケットの全体にボルトの締結力を均等に及ぼして、排気マニホールドを均等かつ強固に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態を示す図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は膨張状態を併記した平面図、（Ｃ）は熱変形状態を示すグラフ、（Ｄ）は排気マニホールドにおけるフランジの変形状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
(1).構造の説明
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、４気筒内燃機関のガスケット５に適用している。図示は省略するが、シリンダヘッドの排気側面には、横長小判形の４つの排気ポートが水平方向に並んで開口している。一方、排気マニホールド１は、小判形の排気ガス流入穴が空いた第１〜第４の４つの枝管２ａ〜２ｄと、枝管２ａ〜２ｄとを１本に集める集合部（図示せず）とを備えている。各枝管２ａ〜２ｄの基端にはリング状のメインフランジ３ａ〜３ｄが設けられており、隣り合ったメインフランジ３ａ〜３ｄは、第１〜第３のブリッジ状フランジ４ａ〜４ｃで繋がっている。
【００２２】
従って、ガスケット５には、シリンダヘッドの４つの排気ポート及び排気マニホールドの４つの枝管２ａ〜２ｄに対応した第１〜第４の抜き穴６ａ〜６ｄが、第１〜第４の４つのリング部７ａ〜７ｄによって形成されており、隣り合ったリング部７ａ〜７ｄ、第１〜第３のジョイント部８ａ〜８ｃによって繋がっている。従って、ガスケット５は、全体として水平方向に一連に長く延びている。ガスケット５は、ステンレス板のような薄い金属板で構成されている。
【００２３】
そして、第１ジョイント部８ａと第３ジョイント部８ｃとは、請求項に記載した広幅ジョイント部になっていて、抜き穴６ａ〜６ｄ（各リング部７ａ〜７ｄ）の中心を結ぶ横長中心線Ｏの上下に広がる広幅になっている一方、第２リング部７ｂと第３リング部７ｃとを繋ぐ第２ジョイント部８ｂは、請求項に記載した細幅ジョイント部になっており、横長中心線Ｏの上方に位置した細い帯状に形成されている。
【００２４】
第２ジョイント部８ｂは下向きに切り開かれた切除部９を有しており、この切除部９の存在により、第２ジョイント部８ｂは、ガスケット５の上端部において細い帯状に形成されている。他方、第１及び第３ジョイント部８ａ，８ｃの上下幅は各リング部７ａ〜７ｄの上下幅よりも少し小さい寸法であり、下部には、ひずみ防止等のため略台形の窓穴１０を形成している。
【００２５】
第２ジョイント部８ｂのうち第３リング部７ｃに寄った部位には第１ボルト挿通穴１１が形成されて、第１ジョイント部８ａ及び第３ジョイント部８ｃの下部には、第２ボルト挿通穴１２が形成されている。また、第１リング部７ａと第４リング部７ｄとの外端部は広幅に形成されており、広幅部の上端に第３ボルト挿通穴１３が空いている。
【００２６】
(2).まとめ
さて、図１（Ｂ）に点線で誇張して示すように、エンジンの運転により、ガスケット５は実線の状態から一点鎖線の状態に熱膨張し、エンジンを停止すると、熱収縮して一点鎖線から実線の状態に戻る。
【００２７】
この場合、シリンダヘッドと排気マニホールドとガスケット５とが同一素材である場合は、三者は同じ割合で膨張・収縮するため問題はないが、排気マニホールド１は鋳鋼製や鋼製である一方、シリンダヘッドは一般にアルミ製であって排気マニホールド１よりも熱膨張率が低いため、エンジン運転による熱膨張により、図１（Ｄ）に示すように、ボルトによって複数箇所が拘束されていることに起因して、排気マニホールド１のフランジ１４は、第２ブリッジ状フランジ４ｂを１つの大きな頂点とするジグザグ形状に曲がり変形する。
【００２８】
また、ガスケット５も、特段の工夫を施していない場合は、図１（Ｃ）の点線で表示するように、排気マニホールド１のフランジ１４の変形に倣って、第２ジョイント部８ｂを大きな頂点するジグザグ状に変形する（シリンダヘッドに向けて大きく突出するように曲がっている。）。
【００２９】
なお、図１（Ｃ）について述べると、図１（Ｃ）のうちの点線は、全てのジョイント部８ａ〜８ｃが広幅ジョイント部になっている場合の変形の態様を大まかに示したものであり、第１抜き穴６ａ及び第４抜き穴６ｄの箇所で排気マニホールド１の側への突出寸法が最も大きくなって、第２ジョイント部８ｂの箇所では、シリンダヘッドの側への突出寸法が最も大きくなるように変形しており、第１及び第２ジョイント部８ａ，８ｂの箇所では、変形量はほぼゼロになっている。
【００３０】
他方、図１（Ｃ）の実線は本実施形態に類似したガスケット５の曲がり状態を示しており、ガスケット５は、第２抜き穴６ｂ及び第３抜き穴６ｃの箇所において排気マニホールド１の側への突出量が最も大きくなるように変形しつつ、第２ジョイント部８ｂの箇所では変形量はほぼゼロになっている。従って、ジグザグ状に曲がってはいるが、点線の形状に比べて、変形の振幅は遥かに小さくなっている。
【００３１】
このことは、エンジン停止後に、排気マニホールド１のフランジ１４が収縮しても、ガスケット５に過大な圧縮応力が生じないことを意味している。換言すると、排気マニホールド１のフランジ１４が収縮すると、ガスケット５がシリンダヘッドに対して滑り移動して、排気マニホールド１のフランジ１４に大きな内部応力は生じないことを意味しており、従って、ガスケット５がシリンダヘッドに対して強く押し付けられた状態で瞬間的に滑って異音を発生させることもない。
【００３２】
そして、本実施形態では、第２ジョイント部８ｂは細幅ジョイント部になっているため、排気マニホールド１のフランジ１４が熱収縮により、ガスケット５にこれをシリンダヘッドに押し付けようとする外力が作用した場合、第２ジョイント部８ｂが容易に変形することにより、ガスケット５とシリンダヘッドとの間には大きな押し付け力が発生しない。従って、排気マニホールド１のフランジ１４は、内部応力を増大させことなく収縮していく。従って、排気マニホールド１のフランジ１４がシリンダヘッドに対して瞬間的に滑ることはなくて、異音の発生を防止できる。また、シリンダヘッド及び排気マニホールド１に対するガスケット５の密着性も向上できるため、シール性も向上できる。
【００３３】
第１及び第３ジョイント部８ａ，８ｃは広幅であるため、ガスケット５が全体として過剰に変形することはない。従って、取り扱いに手間がかることはないし、切除部９の分だけ軽量化できるため、軽量化によって燃費を向上できる。
【００３４】
切除部９は、図１（Ａ）に一点鎖線で示すように透かし穴の形態に形成することも可能であるが、実線のような切り開き態様を採用すると、第２ジョイント部８ｂの変形が一層容易になるため、排気マニホールド１の収縮促進効果を助長できる。また、実施形態のように切除部９を下向き開口した状態に形成すると、切除部９の箇所にゴミが溜まることを防止できる利点もある。
【００３５】
本実施形態では、隣り合ったボルト挿通穴１１，１２，１３は高さが相違しているため（千鳥配列されているため）、ボルトで締結すると、ガスケット５の全体に略均等な面圧が作用する。従って、高いシール性を確保することができる。
【００３６】
上記の実施形態は、４気筒内燃機関用のガスケット５において第２ジョイント部８ｂを細幅ジョイント部と成したが、第１ジョイント部８ａ及び第３ジョイント部８ｃを細幅ジョイント部と成すことも可能である。また、３気筒内燃機関のガスケットの場合は、２つのジョイント部のうち一方を細幅ジョイント部と成したらよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本願発明は、実際に内燃機関の排気マニホールド用ガスケットに具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１  排気マニホールド１
２ａ〜２ｄ  枝管
３ａ〜３ｄ  メインフランジ
４  ブリッジ状フランジ
５  ガスケット
６ａ〜６ｄ  抜き穴
７ａ〜７ｄ  リング部
８ａ  第１ジョイント部（広幅ジョイント部）
８ｂ  第２ジョイント部（細幅ジョイント部）
８ｃ  第３ジョイント部（広幅ジョイント部）
９  切除部
１１  第１ボルト挿通穴
１２  第２ボルト挿通穴
１３  第３ボルト挿通穴
Ｏ  横長中心線
【図１】
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