(57)【要約】【課題】  ビード付近の面圧バランスを改善してエンジン性能を高め、しかもストッパー部の耐久性を向上し得るメタルガスケットを提供する。【解決手段】  エンジンの燃焼室に対応させて開口部１１を形成したガスケット構成板１０からなり、ガスケット構成板１０に開口部１１を取り囲む燃焼室ビード１５を形成したメタルガスケット１において、ガスケット構成板１０に、燃焼室ビード１５の内周側及び外周側に近接させて、燃焼室ビード１５の潰れを防止する内周側ストッパー１７及び外周側ストッパー１９を形成し、内周側ストッパー１７として、ガスケット構成板１０の開口部１１の周縁部に燃焼室ビード１５に沿って複数本の補助ビード１６を形成した。【選択図】        図２
2005207536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室に対応させて開口部を形成した１乃至複数枚のガスケット構成板からなり、少なくとも１枚のガスケット構成板に開口部を取り囲むビードを形成した単板構成又は複板構成のメタルガスケットにおいて、
前記ガスケット構成板に、ビードの内周側及び外周側に近接させて、ビードの潰れを防止する内周側ストッパー及び外周側ストッパーを形成し、
前記内周側ストッパーとして、ガスケット構成板の開口部の周縁部にビードに沿って複数本の補助ビードを形成した、
ことを特徴とするメタルガスケット。
【請求項２】
前記ガスケット構成板を開口部付近の内周側構成板とそれ以外の外周側構成板とに分割構成し、外周側ストッパーとして、内周側構成板と外周側構成板との重合部分を設けた請求項１記載のメタルガスケット。
【請求項３】
前記外周側ストッパーとして、パターン印刷又は溶射によって肉盛部を形成した請求項１記載のメタルガスケット。
【請求項４】
前記外周側ストッパーとして、リング状のストッパー板を溶接した請求項１記載のメタルガスケット。
【請求項５】
前記外周側ストッパーとして、ビードに沿って複数本の補助ビードの形成した請求項１記載のメタルガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用エンジンに好適に利用可能なメタルガスケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンのメタルガスケットとして、燃焼室孔を取り囲むようにビードを形成するとともに、ビードの内周側にストッパー部を形成し、ストッパー部によりビードの潰れを防止するように構成したものが広く採用されている。
【０００３】
ストッパー部としては、燃焼室孔の周縁を折り返してなる折り返し部を形成したり、ビードと同心状の補助ビードを形成したり（例えば、特許文献１参照。）したものが提案されている。
【０００４】
また、ビードの内周側だけにストッパー部を形成した場合には、燃焼室回りの面圧バランスが悪くなるので、ビードの内周側と外周側とにストッパー部を形成し、面圧バランスが一様になるように構成したものも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第２５１９６１２号公報
【特許文献２】特開平１１−２３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、前記特許文献２では、ビードの内周側及び外周側に形成されるストッパー部として、硬質コート材や焼結材等でコーティング、溶射、スクリーン印刷、ステンシル吹き付け等により薄板リング状のストッパー部を形成しているが、特に内周側のストッパー部は、燃焼室側に配置されることから耐熱性に対する要求が厳しく、またシリンダヘッドとシリンダブロックとの熱膨張率の差により剪断方向への荷重も作用することから、ストッパー部の剥離によるシール性能の低下が懸念される。
【０００７】
本発明の目的は、ビード付近の面圧バランスを改善してエンジン性能を高め、しかもストッパー部の耐久性を向上し得るメタルガスケットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るメタルガスケットは、エンジンの燃焼室に対応させて開口部を形成した１乃至複数枚のガスケット構成板からなり、少なくとも１枚のガスケット構成板に開口部を取り囲むビードを形成した単板構成又は複板構成のメタルガスケットにおいて、前記ガスケット構成板に、ビードの内周側及び外周側に近接させて、ビードの潰れを防止する内周側ストッパー及び外周側ストッパーを形成し、前記内周側ストッパーとして、ガスケット構成板の開口部の周縁部にビードに沿って複数本の補助ビードを形成したものである。
【０００９】
このメタルガスケットにおいては、ビードの内周側と外周側とに内周側ストッパーと外周側ストッパーとが形成されるので、ビード付近の面圧バランスを良好に設定して、シール性能を十分に確保しつつ、シリンダ孔の真円度を高めてエンジン性能を向上できる。しかも、内周側ストッパーとして、ガスケット構成板の開口部の周縁部にビードに沿って複数本の補助ビードを形成しており、内周側ストッパーがガスケット構成板から剥離するという不具合を確実に防止できるので、内周側ストッパーの剥離によるシール性能の低下を確実に防止できる。また、外周側ストッパーに関しては、任意に構成可能なので経年変化等により剥離することも考えられるが、万一剥離したとしても、内周側ストッパーによりシール性能が十分に確保されるので、致命的な問題になることはない。
【００１０】
ここで、前記ガスケット構成板を開口部付近の内周側構成板とそれ以外の外周側構成板とに分割構成し、外周側ストッパーとして、内周側構成板と外周側構成板との重合部分を設けること、前記外周側ストッパーとして、パターン印刷又は溶射によって肉盛部を形成すること、前記外周側ストッパーとして、リング状のストッパー板を溶接すること、前記外周側ストッパーとして、ビードに沿って複数本の補助ビードの形成すること、などが好ましい実施例である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るメタルガスケットによれば、ビードの内周側に設けた内周側ストッパーと外周側に設けた外周側ストッパーとにより、ビード付近の内周側及びが外周側の面圧バランスを良好に設定できるので、シール性能を十分に確保しつつ、シリンダ孔の真円度を高めてエンジン性能を向上できる。しかも、内周側ストッパーがガスケット構成板から剥離することを確実に防止して、内周側ストッパーの剥離によるシール性能の低下を確実に防止できる。
【００１２】
前記ガスケット構成板を開口部付近の内周側構成板とそれ以外の外周側構成板とに分割構成し、外周側ストッパーとして、内周側構成板と外周側構成板との重合部分を設けたり、前記外周側ストッパーとして、ビードに沿って複数本の補助ビードの形成すると、外周側ストッパーの剥離も確実に防止できる。また、外周側ストッパーとして補助ビードを形成すると、内周側及び外周側のストッパーをプレス成形などにより同時に成形することが可能となり、ガスケット構成板の成形性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１に示すメタルガスケット１は、多気筒直列エンジン用のメタルガスケットで、このメタルガスケット１は、図２、図３に示すように、シリンダブロック２とシリンダヘッド３の結合面４、５間に介装されて、燃焼室６やウォータージャケット（図示略）や潤滑油通路（図示略）などに臨む結合面４、５をシールするように構成したものである。本発明に係るメタルガスケット１は、鋳鉄製のシリンダブロック２を備えたエンジンに適用することも可能であるが、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３をアルミニウム合金やマグネシウム合金などの軽合金を主体として構成したものに好適である。特に、ウォータジャケット７の上面を開放させたオープンデッキタイプのエンジンにおいては、燃焼室６を構成するシリンダブロック２のシリンダ内周壁２ａの真円度が低下し易いので、これを防止するために本発明を好適に採用できる。
【００１４】
メタルガスケット１は、図１〜図４に示すように、シリンダブロック２とシリンダヘッド３との結合面４、５の略全面にわたって介装される１枚もののガスケット構成板１０で構成されている。
【００１５】
ガスケット構成板１０は、ＳＵＳ３０１などのステンレス鋼板で構成され、ガスケット構成板１０の外縁形状はシリンダブロック２の結合面４と略同じ形状に形成されている。ガスケット構成板１０の厚さは、0．１５ｍｍ未満であるとビードの剛性が低下して十分な面圧が得られず、０．４ｍｍを越えると加工による材料の変質やヘッドボルトの過締結により、クラックが発生する恐れがあり、０．１５〜０．４ｍｍに設定することが好ましく、より好ましくは０．１５〜０．３５ｍｍ、特に好ましくは０．２〜０．２５ｍｍに設定することになる。このガスケット構成板１０は、金属板単体で構成することも可能であるが、メタルガスケット１のシール性を向上するため、ガスケット構成板１０の少なくとも一方の表面に対してゴムコーティング層等を形成したコーティング金属板で構成することも可能である。
【００１６】
ガスケット構成板１０の幅方向の略中央部には長さ方向に間隔をあけて複数の開口部１１が燃焼室６に対応させて形成され、各開口部１１の外側にはシリンダブロック２のウォータージャケット７に対応させて複数の冷却水孔（図示略）が所定配列で形成されている。冷却水孔の外側にはシリンダヘッド３をシリンダブロック２に固定するためのヘッドボルト（図示外）が挿通する複数のボルト挿通孔１２が開口部１１を取り囲むように略等間隔で形成され、シリンダヘッド３をシリンダブロック２に対してバランスよく締結できるように構成されている。特定のボルト挿通孔１２の外側には潤滑油が流通する油孔１３が形成され、シリンダブロック２からシリンダヘッド３側へ潤滑油を供給して、動弁機構等を潤滑できるように構成されている。
【００１７】
ガスケット構成板１０には、燃焼室６を取り囲む燃焼室ビード１５と、燃焼室ビード１５の内側に配置される複数の内側補助ビード１６からなる内周側ストッパー１７と、燃焼室ビード１５の外側に配置される複数の外側補助ビード１８からなる外周側ストッパー１９と、ボルト挿通孔１２を取り囲むボルト孔ビード２０と、ボルト挿通孔１２と油孔１３とを併せて取り囲むボルト油孔ビード２１と、これら複数のボルト孔ビード２０やボルト油孔ビード２１全体を取り囲む外周ビード２２が形成されている。尚、外周ビード２２は、冷却水孔を取り囲むように配置されていれば、ボルト孔ビード２０やボルト油孔ビード２１を取り囲まないように配置することも可能である。また、ボルト孔ビード２０とボルト油孔ビード２１と外周ビード２２とは円弧状の丸ビードで構成してもよいし、段状のステップビードで構成してもよい。
【００１８】
ガスケット構成板１０における、開口部１１や冷却水孔やボルト挿通孔１２や油孔１３の形状や個数や配置、燃焼室ビード１５やボルト孔ビード２０やボルト油孔ビード２１や外周ビード２２の形状や個数や配置はエンジンの構成等に応じて任意に設定することになる。
【００１９】
内周側ストッパー１７及び外周側ストッパー１９は３つの補助ビード１６、１８をそれぞれ燃焼室ビード１５と略同心状に設けた断面三角波状に形成され、補助ビード１６、１８の波の振幅は燃焼室ビード１５の幅よりも小さく設定されるとともに、波の高さは自然状態における燃焼室ビード１５よりも低く設定され、両補助ビード１６、１８はシリンダヘッド３をシリンダブロック２にヘッドボルトにて締結したときの荷重ではほとんど圧縮変形しないように構成されている。
【００２０】
両ストッパー１７、１９と燃焼室ビード１５とはウォータジャケット７よりも燃焼室６側に配置される、シリンダブロック２における円筒状のシリンダ内周壁２ａの上面に対面させて配置され、燃焼室ビード１５はシリンダ内周壁２ａの厚さ方向の略中央部に配置され、内周側ストッパー１７と外周側ストッパー１９とは燃焼室ビード１５から略同じ間隔をあけて配置されている。
【００２１】
両ストッパー１７、１９の断面形状は三角波状以外に、サイン波状や矩形波状など、任意の断面形状の波形状に形成することができる。両補助ビード１６、１８の個数は任意に設定できるが、ストッパーとしての機能を確保するため、少なくとも２個以上設けることが好ましい。両補助ビード１６、１８の高さは同じに設定してもよいが、燃焼室６の気密性を高めるため、内側補助ビード１６の高さを外側補助ビード１８の高さよりもやや高く設定することが好ましい。両補助ビード１６、１８の突出方向は、燃焼室ビード１５の突出方向とは反対側に設定してもよいが、燃焼室ビード１５に対するストッパーとしての機能を十分に発揮できるように、燃焼室ビード１５と同じ側に突出させることが好ましい。
【００２２】
このメタルガスケット１においては、シリンダブロック２とシリンダヘッド３間にメタルガスケット１を介装した状態で、シリンダヘッド３をシリンダブロック２にヘッドボルトにて締結してエンジンに組み付けることになるが、燃焼室ビード１５付近には両ストッパー１７、１９により補助ビード１６、１８の略高さ分の隙間が形成され、燃焼室ビード１５が密着するまで圧縮されないので、エンジン駆動時の燃焼室ビード１５の応力振幅が減少するため、燃焼室室ビード１５のヘタリやクラックによるシール性能の低下が防止される。また、ヘッドボルトの締結荷重が、燃焼室ビード１５と両ストッパー１７、１９によりシリンダ内周壁２ａの上面に分散してバランスよく作用することになるので、シリンダ内周壁２ａの半径方向への変形を少なくして、シリンダ孔の真円度を向上し、エンジン性能を向上できる。更に、このようなストッパー１７、１９は、プレス成形等によりガスケット構成板１０に一体的に形成できるので、容易に設けることができる。しかも、剥離等の問題が発生することもないので、エンジンの耐久性を向上できる。
【００２３】
尚、図５（ａ）に示すメタルガスケット１Ａのように、前記ストッパー１７、１９に代えて、ガスケット構成板１０Ａの厚さを調整することにより、一方の面をフラットに形成し、他方の面を波形状に形成した内周方ストッパー１７Ａ及び外周側ストッパー１９Ａを設けることもできる。また、外周側ストッパー１９は、内周側ストッパー１７と比較して耐熱性等の要求が低いので、図５（ｂ）に示すメタルガスケット１Ｂにように、外周側ストッパー１９を省略したガスケット構成板１０Ｂを設け、このガスケット構成板１０Ｂにパターン印刷又は溶射によって肉盛部を形成したり、リング状のストッパー板を溶接したりしてなる外周側ストッパー１９Ｂを設けてもよい。
【００２４】
また、メタルガスケット１を複数のガスケット構成板１０により構成することも可能で、例えば２枚のガスケット構成板を用いてメタルガスケット１を構成する場合には、前記ガスケット構成板１０を他のガスケット構成板にそのまま積層状に重ね合わせることも可能であるが、図６（ａ）に示すメタルガスケット３０のように、燃焼室ビード１５及び内周側ストッパー１７を形成し、外周側ストッパー１９を省略した第１ガスケット構成板１０Ｃと、外周側ストッパー１９を形成した第２ガスケット構成板３１とを重ね合わせてもよいし、図６（ｂ）に示すメタルガスケット３２のように、燃焼室ビード１５及び外周側ストッパー１９を形成し、内周側ストッパー１７を省略した第１ガスケット構成板１０Ｄと、内周側ストッパー１７を設けた第２ガスケット構成板３３とを重ね合わせてもよいし、図６（ｃ）に示すメタルガスケット３４のように、燃焼室ビード１５を有し、内周側ストッパー１７及び外周側ストッパー１９を省略した第１ガスケット構成板１０Ｅと、内周側ストッパー１７及び外周側ストッパー１９を設けた第２ガスケット構成板３５とを重ね合わせてもよい。
【００２５】
更に、このように２枚のガスケット構成板を重ね合わせる場合には、前記実施例と同様に、外周側ストッパー１９に関しては、一方の面をフラットに形成し、他方の面を波形状に形成した外周側ストッパー１９Ａを設けたり、パターン印刷又は溶射によって肉盛部を形成したり、リング状のストッパー板を溶接したりしてなる外周側ストッパー１９Ｂを設けたりすることができる。更にまた、第２ガスケット構成板１０に外周側ストッパー１９を形成する場合には、図６（ｄ）に示すメタルガスケット３６のように、第１ガスケット構成板１０Ｅ又は１０Ｃと、燃焼室６を取り囲む内周側構成板３７とそれ以外の外周側構成板３８とに分割構成し、外周側ストッパー１９に代えて、両構成板３７、３８の重合部分３９を設けた第２ガスケット構成板４０とを重ね合わせてもよい。
【００２６】
尚、本実施例では、１枚構成及び２枚構成のメタルガスケットについて説明したが、３枚以上のガスケット構成板を積層状に設けたメタルガスケットに対しても本発明を同様に適用することができる。また、このように複数枚のガスケット構成板を用いたメタルガスケットにおいては、シリンダブロック２とシリンダヘッド３との結合面４、５よりも外側部分や、例えばウォータジャケット７が配置される部分などのようにシリンダブロック２とシリンダヘッド３との結合面４、５が存在しない部分において、これら複数枚のガスケット構成板を重ね合わせた状態で、はとめやメカニカルクリンチ等によりに一体的に結合することになる。
【００２７】
また、本実施例では、多気筒直列エンジンのシリンダブロック２とシリンダヘッド３に装着されるメタルガスケット１に本発明を適用したが、単気筒エンジンやＶ型エンジンに対しても本発明を同様に適用することが可能である。また、エンジン以外のエアポンプなどに対しても本発明を同様に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】メタルガスケット要部の平面図
【図２】シリンダブロックに対するシリンダヘッドの組付直前のストッパー付近のエンジンの縦断面図
【図３】シリンダブロックに対するシリンダヘッドの組付後のストッパー付近のエンジンの縦断面図
【図４】図１のIV-IV線断面図
【図５】（ａ）（ｂ）は他の構成のメタルガスケットの図４相当図
【図６】（ａ）〜（ｄ）は他の構成のメタルガスケットの図４相当図
【符号の説明】
【００２９】
１      メタルガスケット  ２      シリンダブロック
２ａ    シリンダ内周壁    ３      シリンダヘッド
４      結合面            ５      結合面
６      燃焼室            ７      ウォータジャケット
１０    ガスケット構成板  １１    開口部
１２    ボルト挿通孔      １３    油孔
１５    燃焼室ビード      １６    内側補助ビード
１７    内周側ストッパー  １８    外側補助ビード
１９    外周側ストッパー
２０    ボルト孔ビード  ２１    ボルト油孔ビード
２２    外周ビード
１Ａ    メタルガスケット  １０Ａ  ガスケット構成板
１７Ａ  内周側ストッパー  １９Ａ  外周側ストッパー
１Ｂ    メタルガスケット  １０Ｂ  ガスケット構成板
１９Ｂ  外周側ストッパー
１０Ｃ  第１ガスケット構成板
３０    メタルガスケット
３１    第２ガスケット構成板
１０Ｄ  第１ガスケット構成板
３２    メタルガスケット
３３    第２ガスケット構成板
１０Ｅ  第１ガスケット構成板
３４    メタルガスケット
３５    第２ガスケット構成板
３６    メタルガスケット  ３７    内周側構成板
３８    外周側構成板      ３９    重合部分
４０    第２ガスケット構成板
【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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