(57)【要約】      （修正有）【課題】シリンダヘッドとシリンダブロックとの接合面間の燃焼室に最も近い部分を気密にシールすることができる耐久性に優れた金属ガスケットを提供する。【解決手段】基板１１０、１２０は燃焼室孔１１１、１２１とこれを取り囲むようにして形成された環状のビード１１５、１２５とを有し且つ互いの環状のビード１１５、１２５同士を対向させた状態で配置される。副板１３０の燃焼室孔１３１の周縁部には増厚部１３２が形成されている。シリンダヘッド２１０とシリンダブロック２２０とを締結固定した際、その締結力が燃焼室孔の周縁部すなわち副板１３０の増厚部１３２と平板部１３３の外縁部１３３ｃとに集中的に作用する。これにより副板１３０の増厚部１３２の面圧ｆ１-１とその周囲に位置するビード１１５、１２５の弾性反発力と更にその外側に位置する平板部１３３ａの外縁部１３３ｃの面圧Ｆ１-２との相乗作用による多重シールがなされる。【選択図】図４
2005201337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルトで締結することにより互いに圧接させて固定されるシリンダヘッドとシリンダブロックとの接合面間をシールするべく当該接合面間に設けられる金属ガスケットであって、
燃焼室孔および当該燃焼室孔を取り囲むようにして形成された環状のビードを有し且つ互いの燃焼室孔同士および互いの環状のビード同士を対向させた状態で前記接合面間に設けられる金属製の一対のビード基板と、
前記一対のビード基板間に挟まれた状態で設けられる金属製の副板とを備え、
前記副板は、
前記一対のビード基板の前記燃焼室孔に対応させて形成された燃焼室孔と当該燃焼室孔の周縁部分を他の部分よりも厚くするべく当該燃焼室孔を縁取るようにして前記環状のビードよりも内側に形成された環状の増厚部と、
当該増厚部の外縁から前記環状のビードの外側に延びる平板部とを備え、
前記シリンダヘッドと前記シリンダブロックとを互いに締付け圧接させて固定したときに前記増厚部に均一に最大圧力もしくは略最大圧力が加わると同時に前記平板部にその内縁から外縁部にかけて漸次増大し且つ当該外縁部において最大圧力に達する面内圧力分布を有する圧力が加わるように構成したことを特徴とする金属ガスケット。
【請求項２】
前記増厚部は、
前記副板の前記燃焼室孔の周縁部を折り返すことにより、または前記副板の前記燃焼室孔の周縁部にこれを縁取る環状の部材を固定することにより形成されることを特徴とする請求項１記載の金属ガスケット。
【請求項３】
前記副板は、
前記増厚部の外縁から前記シリンダヘッドまたは前記シリンダブロックの冷却水孔の近傍に至る環状の平板部と、当該平板部から当該冷却水孔上に張り出した耳状張出部とを有することを特徴とする請求項１または２記載の金属ガスケット。
【請求項４】
前記一対のビード基板間における前記副板の外部領域にスペーサ板を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属ガスケット。
【請求項５】
前記ビード基板の両面にシール材を塗布したことを特徴とする請求項１〜４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、ボルトで締結することにより互いに圧接させて固定されるシリンダヘッドとシリンダブロックとの接合面間をシールするべく当該接合面間に設けられる金属ガスケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の金属ガスケットは、燃焼室孔の周囲に環状のビードを有しており、これをシリンダヘッドとシリンダブロックとの接合面間に介装して両者をボルトで締め付けることにより、ビードに弾性反発力を発生させて当該接合面間をシールする構造になっている。ところが燃焼室内で繰り返し発生する爆発による圧力が金属ガスケットに作用し、いわゆる面間たたかれにより金属ガスケットのシール効果が損なわれるという問題がある。
【０００３】
その対策として、燃焼室孔の周囲のビード部の厚さをボルト孔が形成されている部分の厚さよりも厚くし、くさび効果によって燃焼室孔の周囲にボルト締結による接合圧力を集中させるようにした技術が知られている。（特許文献１、特許文献２、等参照）  
しかし、この従来技術では、ボルト締結による締め付け圧力が最大となる領域が燃焼室から遠く離れた冷却水孔の近傍となるため、シリンダヘッドとシリンダブロックとの接合面間の燃焼室に最も近い部分である燃焼室孔周縁部における圧接力が不足し、この部分に若干隙間が生じる。その結果、燃焼室周りのシリンダヘッドとシリンダブロック間の熱伝導が損なわれる。また、微小な面間たたかれの発生により、やはり金属ガスケットのシール効果が損なわれることになる。
【特許文献１】特開平１０−６１７７１号公報
【特許文献２】特開２０００−２３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、シリンダヘッドとシリンダブロックとの接合面間の燃焼室に最も近い部分を気密にシールすることができる耐久性に優れた金属ガスケットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の金属ガスケットは、内燃機関を構成するシリンダヘッドとシリンダブロックとの締結による接合面間をシールするべく当該接合面間に設けられる金属ガスケットであり、燃焼室孔および当該燃焼室孔を取り囲むようにして形成された環状のビードを有し且つ互いの燃焼室孔同士および互いの環状のビード同士を対向させた状態で前記接合面間に設けられる金属製の一対のビード基板と、前記一対のビード基板間に挟まれた状態で設けられる金属製の副板とを備え、前記副板は、前記一対のビード基板の前記燃焼室孔に対応させて形成された燃焼室孔と当該燃焼室孔の周縁部分を他の部分よりも厚くするべく当該燃焼室孔を縁取るようにして前記環状のビードよりも内側に形成された環状の増厚部と、当該増厚部の外縁から前記環状のビードの外側に延びる平板部とを備え、前記シリンダヘッドと前記シリンダブロックとを互いに締付け圧接させて固定したときに前記増厚部に均一に最大圧力もしくは略最大圧力が加わると同時に前記平板部にその内縁から外縁部にかけて漸次増大し且つ当該外縁部において最大圧力に達する面内圧力分布を有する圧力が加わるように構成したことを特徴としている。
【０００６】
上記のように構成したことにより、シリンダヘッドとシリンダブロックとを締結固定した際、その締結力が燃焼室孔の周縁部すなわち副板の増厚部の領域と平板部の外縁部の領域とに集中的に作用する。これにより、副板の増厚部の面圧とその周囲に位置する環状のビードの弾性反発力と更にその外側に位置する平板部の外縁部の面圧との相乗作用による多重シールがなされる。また、副板の増厚部の存在によりにより当該ビードのへたりが防止される。
【０００７】
前記増厚部は、たとえば、前記副板の前記燃焼室孔の周縁部を折り返すことにより、または前記副板の前記燃焼室孔の周縁部にこれを縁取る環状の部材を固定することにより形成される。
【０００８】
前記副板には、前記増厚部の外縁から前記シリンダヘッドまたは前記シリンダブロックの冷却水孔の近傍に至る環状の平板部と、当該平板部から当該冷却水孔上に張り出した耳状張出部とを有する物が含まれる。
【０００９】
前記一対のビード基板間における前記副板の外部領域に必要に応じてスペーサ板を設けてもよい。
【００１０】
前記ビード基板の両面にシール材を塗布しておくことが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の金属ガスケットは、ボルトによる締結力を燃焼室孔の周縁部すなわち副板の増圧部の部分に集中的に作用させてシリンダヘッドとシリンダブロックとの接合面間の燃焼室に最も近い部分を気密にシールすることができる。しかも副板の増厚部の面圧とその周囲に位置する環状のビードの弾性反発力と更にその外側に位置する平板部の外縁部の面圧との相乗作用による多重シール構造とすることができるので、極めて高いシール性能を有する。また、シリンダヘッドとシリンダブロックとの接合面間の燃焼室に最も近い部分を気密にシールできることにより面間たたかれの発生を防止でき、かつ副板の増厚部の存在によりにより前記ビードのへたりを防止できるので、耐久性が大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１３】
［第１形態例］
図１は本発明にかかる金属ガスケットの第１形態例を示す分解斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図、図４は図１のＣ−Ｃ線断面図である。
【００１４】
金属ガスケット１００は、シリンダヘッド側ビード基板１１０と、シリンダブロック側ビード基板１２０と、両ビード基板１１０、１２０間に配置された副板１３０とを重ね合わせてなる。
【００１５】
図１に示すように、シリンダヘッド側ビード基板１１０には、シリンダヘッド２１０の構造に応じて、燃焼室孔１１１、オイル孔１１２、冷却水孔１１３およびボルト孔１１４が形成されている。シリンダブロック側ビード基板１２０には、シリンダブロック２２０の構造に応じて、燃焼室孔１２１、オイル孔１２２、冷却水孔１２３およびボルト孔１２４が形成されている。
【００１６】
図２〜図４に示すように、両ビード基板１１０、１２０には、各燃焼室孔１１１、１２１を取り囲むようにして環状のビード１１５、１２５が各々形成されている。また、図４に示すように、両ビード基板１１０、１２０の各ボルト孔１１４、１２４の部分にもビード１１６、１２６が各々形成されている。各燃焼室孔１１１、１２１を取り囲むようにして形成された環状のビード１１５、１２５は、互いの頂部同士が対向状態となるように形成されている。各ボルト孔１１４、１２４の部分のビード１１６、１２６は、互いの頂部同士が反対向状態となるように形成されている。
【００１７】
両ビード基板１１０、１２０は、シリンダヘッド２１０およびシリンダブロック２２０の接合面の形状・寸法に合わせて形成された、弾性を有する硬質の金属（たとえばステンレス）からなる略長方形の板状部材である、両ビード基板１１０、１２０の厚みは、たとえば０．２ｍｍである。
【００１８】
両ビード基板１１０、１２０は、各々両面にシール材１３９が塗布されている。シール材１３９は、ニトリルまたはフッ素形ゴムからなる。
【００１９】
副板１３０は、両ビード基板１１０、１２０間に挟まれた状態で設けられる軟質または硬質の金属からなる一枚板であり、両ビード基板１１０、１２０の燃焼室孔に対応させて形成された燃焼室孔１３１を有する複数の円環状の部分を連結した形状を有している。副板１３０の硬度は、両ビード基板１１０、１２０の硬度と同等以下に選定されている。
【００２０】
副板１３０の各燃焼室孔１３１には、その周縁部分を縁取るようにして環状の増厚部１３２が形成されている。増厚部１３２の内径は、両ビード基板１１０、１２０の燃焼室孔１１１、１２１の内径と等しくなるように選定されている。
【００２１】
図２〜図４に示すように、増厚部１３２は、副板１３０の燃焼室孔１３１の周縁部を折り返すことによって形成されており、両ビード基板１１０、１２０の環状のビード１１５、１２５よりも内側に形成されている。増厚部１３２の存在により、副板１３０の燃焼室孔１３１の周縁部は、それ以外の部分１３３よりも厚くなっている。この場合、増厚部１３２が板の折り返しにより形成されるため、増厚部１３２は当初は増厚部１３２以外の部分１３３の２倍の厚さを有しているが、圧力成形により厚さを変化させることも可能である。したがって、副板１３０の厚さを適宜選定し、必要に応じて圧力成形を行うことにより、締め付け歪みによるシリンダヘッド２１０とシリンダブロック２２０との接合面間の開きに応じた金属ガスケット１００の緒元調整を行うことができる。
【００２２】
副板１３０の増厚部１３２以外の部分１３３は、増厚部１３２の外周縁から冷却水孔１１３の近傍に至る環状の平板部１３３ａと、平板部１３３ａから冷却水孔１１３上に張り出した耳状張出部１３３ｂとからなる。平板部１３３ａは、図１に示すように、副板１３０の円環状の各要素に一箇所ずつ互い違いの位置関係となるように設けられている。耳状張出部１３３ｂの数と位置は、両ビード基板１１０、１２０の間に副板１３０または副板１３０とスペーサ板（図示省略）とを挟んで重ね合わせた後におけるかしめ結合が安定になされるように選定される。図３に示すように耳状張出部１３３ｂのかしめ長Ｌ１１をかしめ幅Ｌ１０の半分程度に選定すれば、耳状張出部１３３ｂの厚さがボルト直下の締め付け部の厚さに近すぎ、面圧分布が不均一になる虞がなくなり、且つ耳状張出部１３３ｂを最も安定にかしめることができる。
【００２３】
上記のように構成された金属ガスケット１００を、シリンダヘッド２１０とシリンダブロック２２０との接合面間に介装し、シリンダヘッド２１０とシリンダブロック２２０とをボルト４００で締め付けると、両ビード基板１１０、１２０に形成された全てのビード１１５、１１６、１２５、１２６が圧縮されて変形する。図４中には、この時にシリンダヘッド２１０とシリンダブロック２２０との接合面間に作用する面圧分布が縦線のハッチングを施した囲み領域Ｆ１およびＦ２として示されている。囲み領域Ｆ１およびＦ２の高さは力の大きさに対応している。Ｆ１-１は増厚部１３２に加わる圧力であり、Ｆ１-２は平板部１３３ａの外縁部１３３ｃに加わる圧力である。
【００２４】
締め付けが完了した時には、副板１３０の増厚部１３２と他の部分１３３との板厚差とビード１１５、１２５間の弾性反発力とにより、増厚部１３２には均一に圧力Ｆ１-１が加わり平板部１３３ａにはその内縁から外縁部１３３ｃにかけて漸次増大し且つ外縁部１３３ｃにおいて圧力Ｆ１-２に達する面内圧力分布を有する圧力が加わる。外縁部１３３ｃにに加わる圧力Ｆ１-２はシリンダヘッド２１０とシリンダブロック２２０との接合面内における最大圧力であり、増厚部１３２に加わる圧力Ｆ１-１は最大圧力Ｆ１-２もしくはそれと同等の大きさの圧力である。
【００２５】
このような面内圧力分布を有する圧力が副板１３０の増厚部１３２から平板部１３３ａの外縁部１３３ｃに作用することにより、副板１３０の増厚部１３２の面圧Ｆ１-１とその周囲に位置する環状のビード１１５、１２５の弾性反発力と更にその外側に位置する平板部１３３ａの外縁部１３３ｃの面圧Ｆ１-２との相乗作用による多重シールがなされる。このとき、副板１３０の増厚部１３２の存在により環状のビード１１５、１２５のへたりが防止される。一方、両ビード基板１１０、１２０のボルト孔１１４、１２４およびその周辺の領域には副板１３０が存在しないので、ボルト孔１１４、１２４の周囲に形成されたビード１１６、１２６が弾性変形することによって、締め付けによる力が均一に分散して作用し、この均一な力によって金属ガスケット１００が周りから安定に固定される。
【００２６】
上記のように、第１の形態例の金属ガスケット１００は、シリンダヘッド２１０とシリンダブロック２２０との接合面間の燃焼室に最も近い部分を気密にシールすることができ、しかも副板１３０の増厚部１３２の面圧とその周囲に位置する環状のビード１１５、１２５の弾性反発力と更にその外側に位置する平板部１３３ａの外縁部１３３ｃの面圧による多重シール構造とすることができるので、極めて高いシール性能を有する。シリンダヘッド２１０とシリンダブロック２２０との接合面間の燃焼室に最も近い部分を気密にシールできることにより面間たたかれの発生を防止でき、かつ副板１３０の増厚部１３２の存在によりにより燃焼室孔周りの環状のビード１１５、１２５のへたりを防止できるので、極めて高い耐久形を有する。
【００２７】
［第２形態例］
図５は本発明にかかる金属ガスケットの第２形態例を示す分解斜視図、図６は図５のＡ−Ａ線断面図である。図１〜図４に示した第１形態例と共通の構成要素については同じ符号が付けられている
図５および図６に示す金属ガスケット１００は、副板１３０の各燃焼室孔１３１の周縁部をそれ以外の部分１３３よりも厚くするための複数の増厚部材１３５を備えている。すなわち、第１形態例では、副板１３０の各燃焼室孔１３１の周縁部を折り返すことにより増厚部１３２が形成されているのに対し、第２形態例では、副板１３０の各燃焼室孔１３１の周縁部にこれを縁取る環状の増厚部材１３５を重ねて固定することにより増厚部１３２が形成されている。増厚部材１３５の内径寸法は副板１３０の燃焼室孔１３１の径と一致するように選定されている。
【００２８】
増厚部材１３５の厚さを適宜選定することにより、両ビード基板１１０、１２０の燃焼室孔１１１、１２１の周縁部に作用する面圧の調節を行うことができる。したがって、増厚部材１３５の厚さを適切に選定することにより、両ビード基板１１０、１２０間の十分なシール性を確保することができる。
【００２９】
この例では、増厚部材１３５が副板１３０とシリンダヘッド側ビード基板１１０との間に設けられているが、副板１３０とシリンダブロック側ビード基板１２０との間に設けてもよいことは無論である。
【００３０】
また、図７に示すように、環状の増厚部材１３６を副板１３０の燃焼室孔１３１の内壁に嵌め付けて設けてもよい。ただしこのようにする場合は、副板１３０の燃焼室孔１３１の径を図６の場合よりも増厚部材１３６の幅の分だけ大きく選定する必要がある。
【００３１】
［第３形態例］
図８は本発明にかかる金属ガスケットの第３形態例を示す分解斜視図、図９は図８のＡ−Ａ線断面図、図１０は図８のＢ−Ｂ線断面図、図１１は図８のＣ−Ｃ線断面図である。図１〜図４に示した第１形態例と共通の構成要素については同じ符号が付けられている。
【００３２】
図８〜図１１に示す金属ガスケット１００は、シリンダヘッド側ビード基板１１０とシリンダブロック側ビード基板１２０との間に、副板１３０を収容し得る構造のスペーサ板１４０を備えている。スペーサ板１４０の副板収容部１３７は、副板１３０の面積よりも若干大きめに形成されている。すなわち、副板１３０の外側面とスペーサ板１４０の副板収容部１３７の内周壁との間には若干の隙間が形成されている。スペーサ板１４０の外周部の形状及び寸法は、両ビード基板１１０、１２０の外周部のそれに一致させてある。スペーサ板１４０には、両ビード基板１１０、１２０のオイル孔１２２、冷却水孔１２３およびボルト孔１２４に対応させてオイル孔１４５、冷却水孔１４６およびボルト孔１４７が形成されている。スペーサ板１４０の厚さは、副板１３０の増厚部１３２以外の部分１３３の厚さよりも薄く選定されている。このスペーサ板１４０の厚さを適切に選定することにより、シリンダヘッド２１０とシリンダブロック２２０の締結による変形量を適切に制御して両者の接合面間のシール性を向上させることができる。
【００３３】
なお、図９〜図１１の例では、環状の増厚部材１３６を副板１３０の燃焼室孔１３１の内壁に嵌め付けて設けることにより増厚部１３２が形成されているが、図６と同様に環状の増厚部材１３５を副板１３０の各燃焼室孔１３１の周縁部に重ねて固定することにより増厚部１３２を形成してもよい。また図２〜図４と同様に副板１３０の燃焼室孔１３１の内周部を折り返すことにより増厚部１３２を形成してもよいことは無論である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明にかかる金属ガスケットの第１形態例を示す分解斜視図
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図
【図４】図１のＣ−Ｃ線断面図
【図５】本発明にかかる金属ガスケットの第２形態例を示す分解斜視図
【図６】図５のＡ−Ａ線断面図
【図７】増圧部材を使用した場合における別の形態例を示す図５のＡ−Ａ線断面図
【図８】本発明にかかる金属ガスケットの第３形態例を示す分解斜視図
【図９】図８のＡ−Ａ線断面図
【図１０】図８のＢ−Ｂ線断面図
【図１１】図８のＣ−Ｃ線断面図
【符号の説明】
【００３５】
１００  金属ガスケット
１１０  シリンダヘッド側ビード基板
１１１  燃焼室孔
１１３  冷却水孔
１１４  ボルト孔
１１５  環状のビード
１１６  ビード
１２０  シリンダブロック側ビード基板
１２１  燃焼室孔
１２３  冷却水孔
１２４  ボルト孔
１２５  環状のビード
１２６  ビード
１３０  副板
１３１  燃焼室孔
１３２  増厚部
１３３  増厚部以外の部分
１３３ａ  平板部
１３３ｂ  耳状張出部
１３３ｃ  外縁部
１３５  増厚部材
１３６  増厚部材
１３７  副板収容部
１３９  シール材
２１０  シリンダヘッド
２２０  シリンダブロック
２２１  冷却水通路
１４０  スペーサ板
【図１】
2005201337.tif 000003
【図２】
2005201337.tif 000004
【図３】
2005201337.tif 000005
【図４】
2005201337.tif 000006
【図５】
2005201337.tif 000007
【図６】
2005201337.tif 000008
【図７】
2005201337.tif 000009
【図８】
2005201337.tif 000010
【図９】
2005201337.tif 000011
【図１０】
2005201337.tif 000012
【図１１】
2005201337.tif 000013