(57)【要約】    【課題】  摩耗や亀裂の発生を防止して耐久性を向上し、長期間にわたり安定したシール性を確保することができるオープンデッキ構造のエンジンなどに使用される金属ガスケットを提供する。    【解決手段】  シリンダボアＣの外周に沿って開口する冷却液通路Ｗが接合面に設けられ、シリンダブロック２１とシリンダヘッド２０との接合面間に介装して該接合面間をシールし、前記シリンダボアＣに対応するシリンダ孔３を囲繞するボアビード７と前記冷却液通路Ｗの外周縁部を囲繞する外周ビード８とを設けた金属基板２よりなる金属ガスケット１において、前記基板２には前記冷却液通路Ｗの開口部における前記シリンダブロック２１とシリンダヘッド２０との非接合面領域Ａに中間ビード１０が設けられる。    【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアの外周に沿って開口する冷却液通路が接合面に設けられたシリンダブロックとシリンダヘッドとの接合面間に介装して該接合面間をシールするようにした金属ガスケットであって、前記シリンダボアに対応するシリンダ孔を囲繞するボアビードと前記冷却液通路の外周縁部を囲繞する外周ビードとを設けた弾性金属版からなる基板よりなる金属ガスケットにおいて、
前記基板には前記冷却液通路の開口部における前記シリンダブロックとシリンダヘッドとの非接合面領域に中間ビードが設けられている
ことを特徴とする金属ガスケット。
【請求項２】
前記基板を複数枚積層してなる
ことを特徴とする請求項１に記載の金属ガスケット。
【請求項３】
前記中間ビードが前記冷却液通路の開口部側に膨出し形成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の金属ガスケット。
【請求項４】
前記中間ビードの膨出部の少なくとも一部分が相互に接触するように形成されている
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の金属ガスケット。
【請求項５】
前記各基板に設けられる中間ビードがそれぞれ異なった形状寸法で形成されている
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の金属ガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドの接合部をシールするために用いられる金属ガスケットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンを構成するシリンダブロックとシリンダヘッドの接合部には、シリンダブロックとシリンダヘッドとの接合面のシール性を高めるために、弾性金属板からなる基板にシリンダボアに対応するシリンダ孔を囲繞する内側（ボア）ビードを設けるとともに、前記シリンダ孔の周辺に配設した締付ボルト孔、オイル孔、冷却水孔の各孔の周囲を囲繞する孔（外周）ビードを形成した基板を複数枚積層してなる金属ガスケットが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、シリンダボアの周囲に沿って連続して開口する冷却液通路を設けたオープンデッキ構造などのエンジンに用いられる金属ガスケットでは、冷却液通路の開口部分で基板に変形が生じたり、圧縮力と引張力が交互に作用することでさらに変形を大きくし、さらにエンジンの振動の影響を受け基板に亀裂の発生を生じさせることがあり、このような問題に対応するものとして、基板の冷却液通路の開口部を臨む部分に補強部を設けて剛性を大きくし、基板の変形や皺、亀裂の発生を防止する金属ガスケットが提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開平６−５８４１７号公報
【特許文献２】特開平９−３０３５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなオープンデッキ型などのエンジンでは、シリンダーヘッドとシリンダーブロックとの接合面に金属ガスケットを適用したとき、冷却液通路に対応する基板部分にガスケットがシリンダーヘッドとシリンダーブロックの一面又は両面に接合しない非接合面領域が存在するようになる。
【０００５】
図７に示すように、従来の金属ガスケット５０の非接合面領域Ａにおける部分は、シリンダブロック２１とシリンダヘッド２０との接合面で挟持されない変形可能な領域となり、エンジンの運転によってガスケット５０の横方向には応力ｆ１とｆ２が逆方向に繰り返し作用し、またピストンの上下運動によって縦方向の微振動Ｓがかかることで、ガスケット５０とシリンダヘッド２０或いはシリンダブロック２１との接触部でフレッチングを生じ基板５１やビード部５２，５３が摩耗したり、さらに弾性金属板の疲労現象により亀裂等の損傷を発生し、また基板５１，５１間にズレを生じることでシール性を損なうとともにガスケット５０の耐久性を低下させるという問題がある。
【０００６】
本発明は、オープンデッキ構造のエンジンなどに適用される金属ガスケットにおいて、シリンダブロックとシリンダヘッドとの接合部での非接合面領域でガスケットにかかる応力や微振動を吸収する緩衝部を設けることで、ガスケットの摩耗や亀裂の発生を防止して耐久性を向上し、長期間にわたり安定したシール性を確保することができる金属ガスケットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の金属ガスケットは、シリンダボアの外周に沿って開口する冷却液通路が接合面に設けられたシリンダブロックとシリンダヘッドとの接合面間に介装して該接合面間をシールするようにした金属ガスケットであって、前記シリンダボアに対応するシリンダ孔を囲繞するボアビードと前記冷却液通路の外周縁部を囲繞する外周ビードとを設けた弾性金属版からなる基板よりなる金属ガスケットにおいて、前記基板には前記冷却液通路の開口部における前記シリンダブロックとシリンダヘッドとの非接合面領域に中間ビードが設けられていることを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、前記基板を複数枚積層し金属ガスケットを構成することができ、また、前記中間ビードが前記冷却液通路の開口部側に膨出し形成されているものでもよい。
【０００９】
さらに、本発明の金属ガスケットにおいては、前記中間ビードの膨出部の少なくとも一部分が相互に接触するように形成されていてもよく、また前記各基板に設けられる中間ビードがそれぞれ異なった形状寸法で形成することもできる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の金属ガスケットによれば、シリンダブロックの冷却液通路の開口部におけるシリンダブロックとシリンダヘッドとの非接合面領域に中間ビードが設けられた基板を用いることで、中間ビードがエンジンの運転によりガスケットにかかる応力や微振動を緩衝して吸収し基板本体やビード部分の摩耗、亀裂の発生を抑えるとともに、締め付けによる中間ビードの反力がボアビードと外周ビードに作用しビード部の面圧を確保しシール性を向上する。また、ビード部の面圧向上は、ビード自体の振動発生を抑えてシリンダボア壁に対する応力を低減するものとなる。また中間ビードは開口部の非接合面領域での基板剛性を高めて締め付け時の基板の変形を防止するものとなる。
【００１１】
さらに、前記基板に設けられる中間ビードの膨出部に少なくとも一部分が相互に接触することで、エンジン運転中の基板のズレを防止し、そのうえ基板積層時のかしめ加工などの固定個所を減少できるようになりガスケットの組み立て加工効率の向上が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施形態に係る金属ガスケットの平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図であり、図２（ａ）はビード断面が台形状１０で、（ｂ）はビード断面が半円形状１０’の例を示す。図３は金属ガスケットをオープンデッキ構造のエンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドの接合面間に介装させ締付ボルトにより締め付けた状態を示す概略断面図である。
【００１４】
一般に、オープンデッキ構造エンジンのシリンダブロックは、並列に一列に並べられた複数のシリンダボアＣと、シリンダボアＣの列を挟んでその両側に配されシリンダボアＣを囲繞するようにシリンダブロックの長手方向に延びる冷却液通路Ｗと、締付ボルトがねじ込まれるボルト穴、及びオイル流通孔を有している。
【００１５】
図において、符号１は金属ガスケットであり、この金属ガスケット１は、例えば耐熱性ゴムや二硫化モリブデン含有樹脂などがコーティングされたステンレス鋼板などの弾性金属板からなる基板２にシリンダボアＣに対応してシリンダ孔３が開設され、さらにこのシリンダ孔３の周辺には複数の締付ボルト孔４、冷却水孔５、オイル孔６のそれぞれが穿設されている。
【００１６】
前記シリンダ孔３の周囲には、図２（ａ）に示すような基板２の外側に向けて膨出するフルビードからなるボアビード７がシリンダ孔３を囲繞して形成され、シリンダ孔３をシールしてガスの漏れを防止するとともに冷却水の浸入を阻止するように形成されている。
【００１７】
冷却液通路Ｗの外周部には、冷却液通路Ｗを囲繞する外側に膨出するハーフビードからなる外周ビード８が基板２の外周縁部との間に設けられ、ガスケット１の内側をシールし冷却水やオイルの外部への洩出を防止するとともに、外周部からの水分や塵埃の浸入を阻止している。
【００１８】
また、ボアビード７と外周ビード８の間でシリンダブロック２１の冷却液通路Ｗの開口部に対応する基板２の部分には、前記ボアビード７を囲繞するシリンダブロック２１側に膨出するフルビードからなる中間ビード１０が形成されている。中間ビード１０は図に示すように並列するシリンダ孔３，３間の幅狭部３ａ、及び冷却水孔５に重複する部分では不連続に設けられている。
【００１９】
上記のシリンダ孔３や締付ボルト孔４、冷却水孔５，オイル孔６の穿設及びボアビード７や外周ビード８、中間ビード１０の形成は、基板２をプレス成形加工して形成され、２枚の基板２，２が積層され周縁部の固定部１１でかしめ加工により固定されている。
【００２０】
ここで、フルビードとは図８（ａ）に示すような断面山形に基板面から膨出した断面形状を有するビード２７で、ハーフビードとは図８（ｂ）に示すように片面にスロープ状の斜面を持って膨出した断面形状のビード２８をいう。
【００２１】
本実施形態の金属ガスケット１は、図２（ａ）に示す２枚の基板２，２を金属補強板９を介在させて積層し構成され、ボアビード７と外周ビード８が、ビード膨出部の向きが逆方向になるようにそれぞれ対向させてガスケット１の接合面のシール性を確保し、また中間ビード１０がその膨出部が重ね合わせ状に係合するようにシリンダブロック２１側に向けて膨出し形成されている。
【００２２】
図３に示すように、金属ガスケット１がシリンダブロック２１とシリンダヘッド２０の間に介装され締付ボルトで締め付けられると、金属ガスケット１はシリンダブロック２１とシリンダヘッド２０の間で押圧されて２枚の基板２，２の平担面部分が密着し、ボアビード７がシリンダボアＣをシールし、外周ビード８がガスケット１の内側部をシールする。
【００２３】
オープンデッキ型エンジンでは、シリンダボアＣの外周に沿って冷却液通路Ｗがシリンダブロック２１の接合面２２に開口して設けられているので、図に示すように、ガスケット１にはシリンダボアＣを囲繞するボアビード７と外周ビード８の間の冷却液通路Ｗに対応する部分に、ガスケット１がシリンダブロック２１とシリンダヘッド２０との接合部に接面しない非接合面領域Ａが存在するようになり、この非接合面領域Ａのシリンダブロック２１とシリンダヘッド２０の間に中間ビード１０が位置するようになる。
【００２４】
そして、非接合面領域Ａにある中間ビード１０は、シリンダブロック２１とシリンダヘッド２０と非接触状態にあり、ボアビード７と外周ビード８との間である程度の動きが許容されるようになり、ビード膨出部分が応力や振動を緩衝する作用を発揮することでガスケット１の非接合面領域Ａにかかるエンジンの運転により繰り返し発生する横方向逆向きの応力ｆ１とｆ２、及びピストンの上下運動による縦方向の振動Ｓを緩衝することでその応力や振動を吸収するものとなる。
【００２５】
これによりガスケット１への応力歪みの蓄積や繰り返し振動による弾性金属板の疲労現象を抑制し基板２の亀裂やさらには破断等の損傷発生を防止するとともに、ガスケット１とシリンダヘッド２０或いはシリンダブロック２１と接触部でフレッチングを低減し基板２本体やビード部７，８が摩耗することを防止し、ガスケット１のシール性を確保し耐久性を向上することができる。
【００２６】
なお、上記の緩衝効果を得るために、中間ビード１０はシリンダブロック２１やシリンダーヘッド２０と非接触状態を保つように形成される。
【００２７】
また、締付ボルトによる締め付けによって動きが許容される中間ビード１０に反力が発生し、この反力がボアビード７と外周ビード８に作用してビード部の面圧を上昇させシール性を向上する。
【００２８】
さらに、基板２に設けられる中間ビード１０の膨出部がそれぞれ相互に接触することで、エンジン運転中の基板２，２間のズレを防止してガスケット１のシール性を維持し、この基板２のズレが防止されることでガスケット１積層時の基板２，２同士のかしめ加工などの固定部１１を減少することができるようになり、ガスケット１の組み立て加工効率の向上が図られる。
【００２９】
また、中間ビード１０は非接合面領域Ａでの基板２の剛性を高める作用があり、締め付け時の基板２の非接合面領域Ａでの変形防止の効果も得られる。
【００３０】
そして、上記シール性や耐久性の向上により、金属ガスケットの積層枚数を減らすことが可能となり、金属ガスケットのコストダウンも図られる。
【００３１】
本発明の金属ガスケットは、図４に示すように、１枚の基板からなるガスケット１２であってもよい。また図５に示すように中間ビード１４がシリンダヘッド２０側に膨出したガスケット１３でもよく、この場合はビード１４の上端部１４ａとシリンダヘッド２０との間が接触しないように間隔Ｋを設けることで実施される。
【００３２】
また、複数枚の基板を積層してなる金属ガスケットでは、通常は図３に示されるように中間ビード１０の断面形状が同一形状で形成された基板２，２を重ね合わせることによって実施できる。同じ形状の基板を用いることは、基板成形型コストの低減や、積層加工時のビードの向きが同じであるため組み立て加工効率を向上することができる。
【００３３】
一方、図６は、複数枚の基板の積層構造（図では基板が２枚）からなるガスケットの別の例を示す図で、積層される各基板毎に異なった寸法形状の中間ビード１５，１６を有する金属ガスケット１９である。このように異なるビード形状を用いるガスケット１９は、使用される基板１７，１８の材質や板厚、或いはボアビード７や外周ビード８の寸法形状等の要因によって、使用時の基板１７，１８の非接合面領域Ａにおける変形量が相互に異なるような場合に有効である。この場合も、中間ビード１５，１６の膨出部がそれぞれ１個所以上で相互に接触していることが好ましく、エンジン運転中の基板１７，１８のズレを防止することができる。
【００３４】
なお、上記実施形態においては、各中間ビードの断面形状を図２（ａ）に示す台形状断面のもので説明したが、中間ビードは断面が図２（ｂ）に示すような半円形状や半楕円状、或いは斜面の一方が直線状で他方が曲線状のビードなどが使用され、中間ビードの断面形状には何ら制限されるものではない。
【００３５】
例えば、図９に示す２枚の基板を積層したものでは、平坦部３２を挟み間隔を設けて上下方向にそれぞれ膨出する断面台形状のフルビード３１，３１を形成した中間ビード１０ａ（図９（ａ））、平坦部３４を挟み間隔を設けて上下方向にそれぞれ膨出量の少ないフルビード３３，３３を形成した中間ビード１０ｂ（図９（ｂ））、上下方向にそれぞれ膨出する断面台形状のフルビード３５，３５が斜面部３６で連続して断面略Ｓ字形状に形成した中間ビード１０ｃ（図９（ｃ））、また上下方向にそれぞれ膨出量の異なるフルビード３７，３８を連続して形成した非対称形状の中間ビード１０ｄ（図９（ｄ））、また上記中間ビード１０ａ，１０ｂ，１０ｃにおいても、上下方向にそれぞれ突出するフルビード３１，３１、３３，３３、３５，３５の膨出高さを互いに異ならせて非対称形状の中間ビードに形成するなど、様々な断面形状の中間ビードを採用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の金属ガスケットは、自動車エンジン等の内燃機関用のシール材として使用することができるが、特にオープンデッキ構造、セミオープンデッキ構造、ウエットライナー構造等を採用したエンジンに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態に係る金属ガスケットの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】金属ガスケットをシリンダブロックとシリンダヘッドの接合面間に締め付けた使用状態を示す断面図である。
【図４】他のガスケットの使用状態を示す断面図である。
【図５】他の第２例のガスケットの使用状態を示す断面図である。
【図６】他の第３例のガスケットの使用状態を示す断面図である。
【図７】従来例のガスケットの使用状態を示す断面図である。
【図８】ビード形状を説明するビード断面図である。
【図９】中間ビードの各実施形態を説明するビード断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１……金属ガスケット
２……基板
３……シリンダ孔
７……ボアビード
８……外周ビード
１０……中間ビード
２０……シリンダーヘッド
２１……シリンダーブロック
Ａ……非接合面領域
Ｃ……シリンダボア
Ｗ……冷却液通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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