(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアに合わせて金属製のガスケット基板に穿設した燃焼室孔と、上記ガスケット基板に燃焼室孔の円周方向に連続して形成され、かつ断面コ字形に突出する環状突起とを有し、上記環状突起は、燃焼室孔側となる内側壁面と、燃焼室孔側とは反対側の外側壁面と、両壁面を連結する天面とを備える金属ガスケットにおいて、
上記外側壁面の高さを内側壁面の高さよりも小さく設定し、
また上記ガスケット基板と内側壁面の間、およびガスケット基板と外側壁面との間をそれぞれ内側基板円弧部と外側基板円弧部とを介して連結するとともに、外側基板円弧部の曲率半径を内側基板円弧部の曲率半径よりも大きく設定し、
さらに上記内側壁面と天面との間、および外側壁面と天面の間をそれぞれ内側天面円弧部と外側天面円弧部とを介して連結するとともに、外側天面円弧部の曲率半径を内側天面円弧部の曲率半径よりも大きく設定したことを特徴とする金属ガスケット。
【請求項２】
上記内側壁面の高さと外側壁面の高さとの少なくともいずれか一方は、シリンダヘッドとシリンダブロックとを連結する締結ボルトの近傍で低く、締結ボルトから離れた位置で高く設定されてい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】
上記内側基板円弧部、外側基板円弧部、内側天面円弧部および外側天面円弧部のうち少なくとも１つの曲率半径は、シリンダヘッドとシリンダブロックとを連結する締結ボルトの近傍で大きく、締結ボルトから離れた位置で小さく設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金属ガスケット。
【請求項４】
シリンダボアに合わせて金属製のガスケット基板に穿設した燃焼室孔と、上記ガスケット基板に燃焼室孔の円周方向に連続して形成され、かつ断面コ字形に突出する環状突起とを有し、上記環状突起は、燃焼室孔側となる内側壁面と、燃焼室孔側とは反対側の外側壁面と、両壁面を連結する天面とを備える金属ガスケットにおいて、
上記外側壁面の高さを内側壁面の高さよりも小さく設定し、
また上記ガスケット基板と外側壁面との間の外側角度を、ガスケット基板と内側壁面との間の内側角度よりも大きく設定したことを特徴とする金属ガスケット。
【請求項５】
上記内側壁面の高さと外側壁面の高さとの少なくともいずれか一方は、シリンダヘッドとシリンダブロックとを連結する締結ボルトの近傍で低く、締結ボルトから離れた位置で高く設定されていることを特徴とする請求項４に記載の金属ガスケット。
【請求項６】
上記外側角度および内側角度のうち少なくともいずれか一方は、シリンダヘッドとシリンダブロックとを連結する締結ボルトの近傍で大きく、締結ボルトから離れた位置で小さく設定されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の金属ガスケット。
【請求項７】
シリンダボアに合わせて金属製のガスケット基板に穿設した燃焼室孔と、上記ガスケット基板に燃焼室孔の円周方向に連続して形成され、かつ断面コ字形に突出する環状突起とを有し、上記環状突起は、燃焼室孔側となる内側壁面と、燃焼室孔側とは反対側の外側壁面と、両壁面を連結する天面とを備える金属ガスケットにおいて、
上記外側壁面の高さを内側壁面の高さよりも小さく設定し、
また上記ガスケット基板と内側壁面の間、およびガスケット基板と外側壁面との間をそれぞれ内側基板円弧部と外側基板円弧部とを介して連結するとともに、外側基板円弧部の曲率半径を内側基板円弧部の曲率半径よりも大きく設定し、
さらに上記内側壁面と天面との間、および外側壁面と天面の間をそれぞれ内側天面円弧部と外側天面円弧部とを介して連結するとともに、外側天面円弧部の曲率半径を内側天面円弧部の曲率半径よりも大きく設定し，
また上記ガスケット基板と外側壁面との間の外側角度を、ガスケット基板と内側壁面との間の内側角度よりも大きく設定したことを特徴とする金属ガスケット。
【請求項８】
上記内側壁面の高さと外側壁面の高さとの少なくともいずれか一方は、シリンダヘッドとシリンダブロックとを連結する締結ボルトの近傍で低く、締結ボルトから離れた位置で高く設定されていることを特徴とする請求項７に記載の金属ガスケット。
【請求項９】
上記内側基板円弧部、外側基板円弧部、内側天面円弧部および外側天面円弧部のうち少なくとも１つの曲率半径は、シリンダヘッドとシリンダブロックとを連結する締結ボルトの近傍で大きく、締結ボルトから離れた位置で小さく設定されていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の金属ガスケット。
【請求項１０】
上記外側角度および内側角度のうち少なくともいずれか一方は、シリンダヘッドとシリンダブロックとを連結する締結ボルトの近傍で大きく、締結ボルトから離れた位置で小さく設定されていることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の金属ガスケット。
【請求項１１】
上記ガスケット基板に、上記環状突起を囲繞して該環状突起と同方向に膨出するビード部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の金属ガスケット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属ガスケットに関し、より詳しくは、燃焼室孔を囲繞する環状突起を有する金属ガスケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスケットとして、シリンダボアに合わせて金属製のガスケット基板に穿設した燃焼室孔と、上記ガスケット基板に燃焼室孔の円周方向に連続して形成され、かつ断面コ字形に突出する環状突起とを備えたものが知られている（特開平１０−１１０８２５号公報）。
そして上記環状突起は、燃焼室孔側となる内側壁面と、燃焼室孔側とは反対側の外側壁面と、両壁面を連結する天面とを備えており、上記環状突起における内側壁面と外側壁面との高さは同一となるように設定されている。
また、燃焼室孔を囲繞して環状ビードを設け、さらに燃焼室孔の周囲に穿設された流体孔にも該流体孔を囲繞して環状ビードを設け、さらに基板の外周縁部に外周ビードを設けたガスケットも知られている（特開平６−３３７０６８号公報）。
このガスケットにおいては、上記流体孔を囲繞する環状ビードの高さの設定を、燃焼室孔側の高さを上記外周ビード側の高さよりも高くし、さらに流体孔を囲繞する環状ビードと上記外周ビードとの連結部は外周ビードに向かってその高さが漸減するようにしている。
すなわち、エンジンの組み付け時に該ガスケットがシリンダヘッドとシリンダブロックによって挟持されると、燃焼室孔を囲繞した環状ビードと流体孔を囲繞した環状ビードおよび外周ビードが弾性変形によりシリンダヘッドもしくはシリンダブロックに密着するようにしたガスケットが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平１０−１１０８２５号公報の構成を有する金属ガスケットをエンジンに組み付けた状態では、シリンダブロックとシリンダヘッドに上記環状突起が挟まれるため、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に微少な間隙が生じるようになり、この間隙は締結ボルト部を基点として燃焼室に向かって次第に大きくなる。
その結果、上記間隙が燃焼室に向かって次第に大きくなっていく一方、上記環状突起の内側壁面の高さと外側壁面との高さは同一であるため、環状突起における天面の内側部分とシリンダヘッドとの間に間隙が生じ易くなり、シリンダヘッドと環状突起の天面との接触範囲が狭くなってシール性を悪化させていた。また、これと同時に、環状突起における天面の外側部分により多くの荷重がかかるようになるので、天面の外側部分で亀裂が生じやすくなり、ひいては金属ガスケットのシール性が低下するという恐れがあった。
また上記特開平６−３３７０６８号公報の構成を有するガスケットでは、流体孔を囲繞する環状ビードの形状については考慮されているが、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間の微少な間隙については特に考慮されておらず、しかも燃焼室孔周辺には従来の断面半円形のビードしか設けられていないため、上記環状突起のように面接触でシールを行うのではなく、線接触でシールを行うためにビードとシリンダブロックもしくはシリンダヘッドとの接触面積が少なく、シール性がよくなかった。
本発明は以上のような事情に鑑み、環状突起の天面全体に可及的に均等に荷重をかけることができるようにして、シール性の向上を図った金属ガスケットを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１の発明は、シリンダボアに合わせて金属製のガスケット基板に穿設した燃焼室孔と、上記ガスケット基板に燃焼室孔の円周方向に連続して形成され、かつ断面コ字形に突出する環状突起とを有し、上記環状突起は、燃焼室孔側となる内側壁面と、燃焼室孔側とは反対側の外側壁面と、両壁面を連結する天面とを備える金属ガスケットにおいて、
上記外側壁面の高さを内側壁面の高さよりも小さく設定し、
また上記ガスケット基板と内側壁面の間、およびガスケット基板と外側壁面との間をそれぞれ内側基板円弧部と外側基板円弧部とを介して連結するとともに、外側基板円弧部の曲率半径を内側基板円弧部の曲率半径よりも大きく設定し、
さらに上記内側壁面と天面との間、および外側壁面と天面の間をそれぞれ内側天面円弧部と外側天面円弧部とを介して連結するとともに、外側天面円弧部の曲率半径を内側天面円弧部の曲率半径よりも大きく設定したことを特徴としている。
【０００５】
また請求項４の発明は、シリンダボアに合わせて金属製のガスケット基板に穿設した燃焼室孔と、上記ガスケット基板に燃焼室孔の円周方向に連続して形成され、かつ断面コ字形に突出する環状突起とを有し、上記環状突起は、燃焼室孔側となる内側壁面と、燃焼室孔側とは反対側の外側壁面と、両壁面を連結する天面とを備える金属ガスケットにおいて、
上記外側壁面の高さを内側壁面の高さよりも小さく設定し、
また上記ガスケット基板と外側壁面との間の外側角度を、ガスケット基板と内側壁面との間の内側角度よりも大きく設定したことを特徴としている。
【０００６】
さらに請求項７の発明は、シリンダボアに合わせて金属製のガスケット基板に穿設した燃焼室孔と、上記ガスケット基板に燃焼室孔の円周方向に連続して形成され、かつ断面コ字形に突出する環状突起とを有し、上記環状突起は、燃焼室孔側となる内側壁面と、燃焼室孔側とは反対側の外側壁面と、両壁面を連結する天面とを備える金属ガスケットにおいて、
上記外側壁面の高さを内側壁面の高さよりも小さく設定し、
また上記ガスケット基板と内側壁面の間、およびガスケット基板と外側壁面との間をそれぞれ内側基板円弧部と外側基板円弧部とを介して連結するとともに、外側基板円弧部の曲率半径を内側基板円弧部の曲率半径よりも大きく設定し、
さらに上記内側壁面と天面との間、および外側壁面と天面の間をそれぞれ内側天面円弧部と外側天面円弧部とを介して連結するとともに、外側天面円弧部の曲率半径を内側天面円弧部の曲率半径よりも大きく設定し，
また上記ガスケット基板と外側壁面との間の外側角度を、ガスケット基板と内側壁面との間の内側角度よりも大きく設定したことを特徴としている。
【００１１】
上記各請求項の発明によれば、いずれの構成においても環状突起の天面にかかる荷重を均一なものにすることができるため、従来に比較して金属ガスケットのシール性を向上させることができ、また環状突起における天面の外側部分に発生していた亀裂を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図２において、金属ガスケット１は、図示しないシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持されてそれらの間をシールするようになっている。
本実施例の金属ガスケット１は、一枚の金属製のガスケット基板２から構成してあり、このガスケット基板２には、図示しないシリンダブロックのシリンダボアに合わせて穿設した複数の燃焼室孔３と、図示しない締結ボルトを挿通するための複数のボルト孔４と、潤滑油を流通させる油孔５および冷却水を流通させるための水孔６をそれぞれ穿設している。
また、図２に示すように、ガスケット基板２には、燃焼室孔３を囲繞してその上方側に向けて膨出する無端状のビード部７と、ビード部７よりも内方側の位置で燃焼室孔３を囲繞する無端状の環状突起１１を形成している。このビード部７と環状突起１１は、それぞれガスケット基板２を下面側から上面側に向けてプレス加工することによって形成されている。
上記環状突起１１は断面コ字形に形成され、燃焼室孔３側となる内側壁面１１Ａと、燃焼室孔３とは反対側に形成された外側壁面１１Ｂと、さらに内側壁面１１Ａと外側壁面１１Ｂとを連結する天面１１Ｃとを備えている。
【００１３】
ここで、上述したように従来の内側壁面１１Ａと外側壁面１１Ｂとの高さが同一である環状突起１１を備えた金属ガスケット１をエンジンに組み付けると、環状突起によってシリンダブロックとシリンダヘッドの間隙が燃焼室に向かって次第に大きくなっていくために、環状突起における天面の内側部分とシリンダヘッドとの間に間隙が生じ、シリンダヘッドと環状突起の天面との接触範囲が狭くなる。また、天面１１Ｃの外側部分にその内側部分より多くの荷重がかかるので、シール性の悪化や金属ガスケットの破損につながっていた。
そこで本実施例では、天面１１Ｃの全体でエンジン組み付け時の荷重を受けることができるようにするため、以下の３種の構成を組み合わせて環状突起１１を形成している。
【００１４】
すなわち第１の構成は、ガスケット基板２を基準にした内側壁面１１Ａの高さをｔ１とし、ガスケット基板２を基準にした外側壁面１１Ｂの高さをｔ２としたときに、外側壁面の高さｔ２を内側壁面の高さｔ１よりも小さくしている。これにより環状突起１１の断面形状をシリンダブロックとシリンダヘッドの間隙の形状に合わせることができ、したがってシリンダヘッドと天面１１Ｃの接触範囲を天面１１Ｃ全体とすることができるとともに、天面１１Ｃの外側部分に加えられる荷重を緩和することが可能となる。
【００１５】
次に、第２の構成としては、環状突起１１を形成する際に環状突起１１に形成されるコーナー部に円弧部を持たせている。すなわち、ガスケット基板２と内側壁面１１Ａとの間の円弧部を内側基板円弧部Ｒ１ａ、ガスケット基板２と外側壁面１１Ｂとの間の円弧部を外側基板円弧部Ｒ１ｂとし、かつ、内側基板円弧部Ｒ１ａの曲率半径を内側基板曲率半径ｒ１ａ、外側基板円弧部Ｒ１ｂの曲率半径を外側基板曲率半径ｒ１ｂとしている。
また、天面１１Ｃと内側壁面１１Ａとの間の円弧部を内側天面円弧部Ｒ２ａ、天面１１Ｃと外側壁面１１Ｂとの間の円弧部を外側天面円弧部Ｒ２ｂとし、かつ、内側天面円弧部Ｒ２ａの半径を内側天面曲率半径ｒ２ａ、外側天面円弧部Ｒ２ｂの半径を外側天面曲率半径ｒ２ｂとしている。
そして、外側基板曲率半径ｒ１ｂを内側基板曲率半径ｒ１ａよりも大きくし、また外側天面曲率半径ｒ２ｂを内側天面曲率半径ｒ２ａよりも大きく設定することで、環状突起１１の外側の円弧部Ｒ１ｂ，Ｒ２ｂの剛性を内側の円弧部Ｒ１ａ，Ｒ２ａの剛性よりも低くすることができる。
これにより、環状突起１１の外側部分が内側部分よりも変形し易くなるため、シリンダヘッドと天面１１Ｃの接触範囲を天面１１Ｃの全体とすることができるとともに、天面１１Ｃの外側部分に加えられる荷重を緩和することが可能となる。
【００１６】
さらに第３の構成においては、ガスケット基板２と内側壁面１１Ａとの間の角度を内側角度θ１とし、ガスケット基板２と外側壁面１１Ｂの間の角度を外側角度θ２としている。そして、外側角度θ２を内側角度θ１よりも大きく設定することにより、環状突起１１の外側部分の剛性を内側部分の剛性よりも低くすることができる。
これにより、環状突起１１の外側部分が内側部分よりも変形し易くなるため、シリンダヘッドと天面１１Ｃの接触範囲を天面１１Ｃの全体とすることができるとともに、天面１１Ｃの外側部分に加えられる荷重を緩和することが可能となる。
【００１７】
次に、エンジンの組み付け時、すなわちシリンダブロックとシリンダヘッドが金属ガスケット１を介して締結ボルトによって締結された際には、ガスケット基板２における燃焼室孔３の周囲では締結ボルトの位置によって荷重の強弱が発生する。この荷重の強弱は、図１における締結ボルトの近傍部１２で大きくなり、締結ボルトの中間部１３で小さくなる。
そこで本実施例では、締結ボルトの近傍部１２と中間部１３とのそれぞれの領域で上記第１から第３の構成について、それぞれの寸法を変化させることで天面１１Ｃにかかる面圧分布を均一なものとしている。
【００１８】
すなわち第１の構成に対しては、締結ボルトの近傍部１２と締結ボルトの中間部１３とで内側壁面高さｔ１と外側壁面高さｔ２の値を変化させている。
より具体的には、締結ボルトの近傍部１２における壁面高さｔ１、ｔ２を締結ボルトの中間部１３での壁面高さｔ１、ｔ２よりもそれぞれ低くすることで、締結ボルトの近傍部１２での天面１１Ｃにかかる面圧を締結ボルトの中間部１３にかかる面圧と略等しくすることが可能となり、これにより天面１１Ｃにかかる面圧分布を均一なものとすることができる。この場合、内側壁面高さｔ１と外側壁面高さｔ２とのいずれか一方のみの高さを異ならせるようにしてもよい。
【００１９】
また、第２の構成に対しては、締結ボルトの近傍部１２と中間部１３とで内側基板曲率半径ｒ２ａ、外側基板曲率半径ｒ２ｂ、内側天面曲率半径ｒ２ａおよび外側天面曲率半径ｒ２ｂの値を変化させている。
すなわち、締結ボルトの近傍部１２での環状突起１１の内側基板曲率半径ｒ２ａ、外側基板曲率半径ｒ２ｂ、内側天面曲率半径ｒ２ａおよび外側天面曲率半径ｒ２ｂの大きさを締結ボルトの中間部１３でのそれぞれの値よりそれぞれ大きくすることで、締結ボルトの近傍部１２での環状突起１１の剛性を締結ボルトの中間部１３での剛性よりも低くしている。したがって、締結ボルトの近傍部１２での天面１１Ｃにかかる面圧を締結ボルトの中間部１３にかかる面圧と等しくすることが可能となるので、天面１１Ｃにかかる面圧分布を均一なものとすることができる。
この場合においても、上記内側基板円弧部、外側基板円弧部、内側天面円弧部および外側天面円弧部のうち少なくとも１つの曲率半径を締結ボルトの近傍で大きく、締結ボルトから離れた位置で小さく設定してもよい。
【００２０】
さらに第３の構成に対しては、締結ボルトの近傍部１２と中間部１３とで内側角度θ１と外側角度θ２の値を変化させるものである。
すなわち、締結ボルトの近傍部１２での内側角度θ１と外側角度θ２の大きさを締結ボルトの中間部１３での内側角度θ１と外側角度θ２の値よりもそれぞれ大きくすることで、締結ボルトの近傍部１２での環状突起１１の剛性を締結ボルトの中間部１３での剛性よりも低くすることができる。
これにより、締結ボルトの近傍部１２での天面１１Ｃにかかる面圧を締結ボルトの中間部１３にかかる面圧と等しくすることが可能となるので、天面１１Ｃにかかる面圧分布を均一なものとすることができる。
そしてこの場合においても、上記外側角度および内側角度のうち少なくともいずれか一方を締結ボルトの近傍で大きく、締結ボルトから離れた位置で小さく設定してもよい。
【００２１】
なお、上記実施例では上記第１から第３の構成を複合的に用い、しかもその形状を締結ボルトの近傍部１２と締結ボルトの中間部１３との間で変化させているが、第１ないし第３の構成を単独で用いてもよく、或いは２種の構成を組み合わせてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、環状突起の天面にかかる荷重を均一なものにすることができるため、従来に比較して金属ガスケットのシール性を向上させることができ、また環状突起における天面の外側部分に発生していた亀裂を防止することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属ガスケットを示す平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う拡大断面図。
【符号の説明】
１  金属ガスケット            ２  ガスケット基板
３  燃焼室孔                  １１  環状突起
１１Ａ  内側壁面              １１Ｂ  外側壁面
１１Ｃ  天面                  ｔ１、ｔ２  壁面高さ
Ｒ１ａ  内側基板円弧部        Ｒ１ｂ  外側基板円弧部
Ｒ２ａ  内側天面円弧部        Ｒ２ｂ  外側天面円弧部
ｒ１ａ  内側基板曲率半径      ｒ１ｂ  外側基板曲率半径
ｒ２ａ  内側天面曲率半径      ｒ２ｂ  外側天面曲率半径
θ１  内側角度                θ２  外側角度
【図１】
0004631170.tif 000002
【図２】
0004631170.tif 000003