(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室孔の周縁部に金属製基板の厚さ方向の最も厚い部分を設けると共に、前記周縁部の前記燃焼室孔から離間する側の周囲に前記基板を湾曲成形してなるフルビードを設け、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締結ボルトで締め付けることにより、前記接合面間をシールするようにした金属ガスケットにおいて、
前記フルビードの凹面側にストッパ部材を設け、そのストッパ部材は、ゴム系弾性材で形成し且つ当該凹面側の基板平坦面よりも窪んだ状態でフルビードの凹面内に配置されていることを特徴とする金属ガスケット。
【請求項２】
前記ストッパ部材を前記締結ボルト近傍を除く部分に設けた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】
前記ストッパ部材の量を周方向に沿って連続して変化させた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４】
前記基板にゴムシール剤を塗布すると共に、該ゴムシール剤の上に前記ゴム系弾性材からなるストッパ部材を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項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、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該接合部間をシールする金属ガスケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の金属ガスケットとしては、図１１〜図１３に示すものが知られている。これらの金属ガスケットは、燃焼室孔ａの周縁部ｂの板厚を他の部分より厚くし、該周縁部ｂと他の部分との板厚差により締結ボルトで締め付ける際に該周縁部ｂに最も面圧が集中するようにしてシリンダボア端部周縁に最大荷重をかけ、これにより、シリンダボア端部周縁に空隙が生じるのを防止して周縁部ｂの燃焼室孔ａから離間する側の周囲に設けられたフルビードｃの保護と燃焼ガスの進入を防止するようにしている。燃焼室孔ａの周縁部ｂの厚さを他の部分より厚くする方法としては、例えば、シム板を併設して燃焼室孔の周縁部を折り返す方法、該周縁部にシム板リングを溶接する方法、又は該周縁部を金属溶射で肉盛りする方法などが挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近、シリンダブロック及びシリンダヘッドのオールアルミ化等に伴うエンジンの剛性低下により、上述した燃焼室孔ａの周縁部ｂの板厚を更に厚くする傾向にある。
【０００４】
しかしながら、このように周縁部ｂの板厚を厚くすると、シリンダブロックとシリンダヘッドとの各接合面間に金属ガスケットを介装して締付ボルトで締結した際に、燃焼室孔ａの周縁部ｂの板厚とフルビードｃの外側に位置するボルト孔近傍の板厚との差が大きくなりすぎて、シリンダブロックとシリンダヘッドとの各接合面の間に、周縁部ｂ側を底辺、ボルト孔側を頂点としたフルビードｃの変形を許容する略三角形状の空隙が発生してしまう。
【０００５】
このため、燃焼室孔ａ側とボルト孔側の温度差による熱膨張差、及び上下運動するピストンが上死点から下方に運動の方向を変える時或いは爆発圧力によって該ピストンがシリンダボアの壁面に強くぶつかって生じる微振動等によるスラスト方向の振動振幅や、エンジン運転時の爆発による縦方向の振動振幅が金属ガスケットに対して作用すると、上述した略三角形状の空隙内でフルビードｃが変形して該フルビードｃに疲労破壊やフレッチングが生じ、この結果、シール機能が低下してしまうという不都合がある。
【０００６】
この場合、周縁部ｂの板厚を薄くして上述したフルビードｃの変形を許容する略三角形状の空隙を小さくすることが考えられるが、周縁部ｂ及びフルビードｃの両方のシール機能を満足するように該周縁部ｂの板厚を調整するのは困難である。
【０００７】
本発明はかかる不都合を解消するためになされたものであり、長期間にわたり安定したシール機能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。
【０００８】
なお、締結ボルトによる締付時に、該締結ボルト近傍にかかる荷重と各締結ボルト間にかかる荷重との差も大きく、荷重の大きいボルト近傍部は特に変形してシリンダボアの真円度を著しく損ない、上述したシール機能の低下を助長することになるため、かかる不都合についても解消することが望まれる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１に係る金属ガスケットは、燃焼室孔の周縁部に金属製基板の厚さ方向の最も厚い部分を設けると共に、前記周縁部の前記燃焼室孔から離間する側の周囲に前記基板を湾曲成形してなるフルビードを設け、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締結ボルトで締め付けることにより、前記接合面間をシールするようにした金属ガスケットにおいて、前記フルビードの凹面側にストッパ部材を設け、そのストッパ部材は、ゴム系弾性材で形成し且つ当該凹面側の基板平坦面よりも窪んだ状態でフルビードの凹面内に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る金属ガスケットは、前記ストッパ部材を前記締結ボルト近傍を除く部分に設けたことを特徴とする。
請求項３に係る金属ガスケットは、前記ストッパ部材の量を周方向に沿って連続して変化させたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る金属ガスケットは、前記基板にゴムシール剤を塗布すると共に、該ゴムシール剤の上に前記ゴム系弾性材からなるストッパ部材を施したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の一例である金属ガスケットを説明するための説明的平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、図４は該金属ガスケットをシリンダブロックとシリンダヘッドとの各接合面間に介装した状態を示す断面図である。
【００１３】
図１及び図２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は例えばステンレス鋼板などの金属板からなる一枚の基板１ａに曲げ加工を施して形成されたものである。基板１ａのシリンダボア２（図４参照）の端部に対応する部分には、燃焼室孔３が形成されている。燃焼室孔３の周縁部４には、基板１ａより板厚の薄いリング状の副板１ｂが溶接等により固着されており、これにより、燃焼室孔３の周縁部４の板厚が他の平坦部５より厚くされている。周縁部４の外側には副板１ｂ側に膨らむように湾曲成形されたフルビード６が形成されており、該フルビード６の外側には締結ボルトのボルト孔７が周方向に所定の間隔を存して複数形成されている。
【００１４】
フルビード６の凹面６ａ側には、弾性且つ耐熱性を有するゴムビード（ストッパ部材）８が充填されている。ゴムビード８は、周方向に充填量の多い部分と少ない部分、即ち、充填深さの深い部分８ａと浅い部分８ｂ（図３参照）とが交互に連続して設けられている。
【００１５】
図示は省略するが、エンジン側のシール面の面粗さを吸収するために、基板１ａの片面又は両面には、耐熱性を有するゴム被膜又は二硫化モリブデンに樹脂を混入させたものを焼き付けるなどして表面ミクロシール処理がなされている。
【００１６】
図４は、シリンダブロック１０の接合面１０ａとシリンダヘッド１１の接合面１１ａとの間に金属ガスケット１を介装して締結ボルトで締め付けた後の状態を示す断面図である。シリンダブロック１０は、シリンダボア２の内周部に設けられた鋳鉄製のシリンダスリーブ１２と、該スリーブ１２の上端部外周に形成されたフランジ部１２ａを保持する段差状保持面１３を有するアルミ製のシリンダブロック本体１４とを備える。
【００１７】
そして、締結ボルトによる締め付けに際しては、金属ガスケット１の周縁部４をシリンダボア２の端部周縁に相当するスリーブ１２の端部上面に配置すると共に、フルビード６をスリーブ１２のフランジ部１２ａの上面に配置し、この状態で該締め付けを行う。
【００１８】
この時、燃焼室孔３の周縁部４の板厚を他の部分より厚くしているので、該周縁部４に最も面圧が集中してシリンダボア２端部周縁に最大荷重がかかり、これにより、該周縁部４のシールがなされる。
【００１９】
この場合、従来例で説明したように、燃焼室孔３の周縁部４の板厚を厚くすると、該周縁部４の板厚と該周縁部４の外側に位置する基板１ａの外端縁部の板厚との差が大きくなりすぎて、シリンダブロック１０とシリンダヘッド１１との各接合面１０ａ，１１ａの間に、周縁部４側を底辺、基板１ａの外端部側を頂点としたフルビード６の変形を許容する略三角形状の空隙が発生してしまう。このため、燃焼室孔３側とボルト孔７側の温度差による熱膨張差、及び上下運動するピストンが上死点から下方に運動の方向を変える時或いは爆発圧力によって該ピストンがシリンダボア２の壁面に強くぶつかって生じる微振動等によるスラスト方向の振動振幅や、エンジン運転時の爆発による縦方向の複雑な振動振幅が上述した略三角形状の空隙内でフルビード６を変形させようとする。
【００２０】
しかしながら、この実施の形態では、フルビード６の凹面６ａ側にゴムビード８を充填しているため、該ゴムビード８がフルビード６自体のスラスト方向及び縦方向の振動振幅を制限するストッパとして機能し、これにより、スラスト方向及び縦方向の振動振幅に起因するフルビード６の変形が良好に防止されて短期間で該フルビード６に疲労破壊やフレッチングが生じるのが回避される。この結果、周縁部４で第１次シールを行い、フルビード６で第２次シールを行う二重シール構造が長期間維持されて安定したシール機能を確保することができる。
【００２１】
また、フルビード６の疲労破壊が長期間延命されることから、フランジ部１２ａ（段差上保持面１３）上に位置するフルビード６に対して作用する荷重が、スリーブ１２の端部上面に位置する周縁部４の最大荷重によるモーメント力をバランスさせるように作用するため、該モーメント力によるシリンダボア２の変形を良好に防止することができる。
【００２２】
さらに、締結ボルトによる締め付け時に該ボルト孔７近傍の方が各ボルト孔７間より大きな荷重がかかるが、この実施の形態では、周方向に充填深さの深い部分８ａと浅い部分８ｂとが交互に連続して設けられたゴムビード８を用いているため、荷重が大きいボルト孔７近傍では充填深さの深い部分８ａが大きく変形してその変形分が隣接する浅い部分８ｂに移動し、一方、ボルト孔７近傍より荷重が小さい各ボルト孔７間では充填深さの深い部分８ａがボルト孔７近傍より小さく変形してその変形分が隣接する浅い部分８ｂに移動する。
【００２３】
これにより、面圧及びゴムビード８によるフルビード６の変形防止効果を燃焼室孔３の周方向において平均化することができ、この結果、上述したシール機能の向上をより助長することができる。
【００２４】
なお、上記実施の形態では、面圧及びゴムビード８によるフルビード６の変形防止効果を燃焼室孔３の周方向において平均化すべく、周方向に充填深さの深い部分８ａと浅い部分８ｂとが交互に連続して設けられたゴムビード８を採用しているが、これに代えて、図５に示すように、周方向に充填深さの均一なゴムビード２０をボルト孔７近傍を除く各ボルト孔７間に設けてフルビード６に作用する面圧を周方向において平均化することによっても、上記同様の効果を得ることができる。
【００２５】
また、上記実施の形態では、ストッパ部材として、ゴムビード８を例に採ったが、これに限定されず、弾性且つ耐熱性を有する限りにおいて、金属その他の素材を用いてもよい。
【００２６】
図６〜図１０に本発明の他の実施の形態を示す。なお、上記実施の形態と重複する部分には同一符号を付して説明を簡略化する。図６は周縁部４にリング状の副板１ｂを固着すると共に該副板１ｂの外側にフルビード６を湾曲成形した基板１ａの全面にゴムシール剤２１を塗布し、フルビード６の凹面６ａに塗布されたゴムシール剤２１の上にゴムビード８を充填したものである。このようにすると、ゴムシール剤２１とゴムビード８とがゴム系素材であるため、ゴムビード８を接着或いは溶着等によりフルビード６の凹面６ａ側に簡単に充填することが可能になる。
【００２７】
図７は周縁部４の外側にフルビード６を湾曲成形した二枚の基板１ａを互いにフルビード６の凸部６ｂが向かい合うように対称配置し、一方の基板１ａの周縁部４の凸部６ｂ側にリング状の副板１ｂを固着すると共に、他方の基板１ａのフルビード６の凹面６ａ側にゴムビード８を充填したものである。このようにすると、副板１ｂが固着された基板１ａと、ゴムビード８が充填された基板１ａとを別々に製作することで、各基板１ａの製作時間に開きがでないようにすることができ、結果的に金属ガスケットの製作時間の短縮化を図ることができる。
【００２８】
図８及び図９はフルビード６の凹面６ａ側にゴムビード８が充填された基板１ａに副板１ｂを併設し、該副板１ｂの燃焼室孔３側の端部を折り返して厚肉部を形成したものであり、図１０はフルビード６の凹面６ａ側にゴムビード８が充填された基板１ａに副板１ｂを積層し、副板１ｂの燃焼室孔３側の端部を基板１ａの周縁部４を覆うように折り返して厚肉部を形成したものである。なお、作用効果は上記実施の形態と同一であるのでその説明を省略する。
【００２９】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、請求項１の発明では、スラスト方向及び縦方向の振動振幅に起因するフルビードの変形を防止して短期間で該フルビードに疲労破壊やフレッチングが生じるのを回避することができるので、周縁部で第１次シールを行い、フルビードで第２次シールを行う二重シール構造を長期間維持することが可能になって安定したシール機能を確保することができるという効果が得られる。
【００３０】
請求項２又は３の発明では、請求項１の発明に加えて、面圧及びストッパ部材によるフルビードの変形防止効果を燃焼室孔の周方向において平均化することができるので、上述したシール機能の向上をより助長することができるという効果が得られる。
【００３１】
請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれか一項の発明に加えて、ストッパ部材をゴム系弾性材で形成することにより、該ストッパ部材を簡易且つ安価なものとすることができる。
【００３２】
請求項５の発明で、請求項４の発明に加えて、フルビードの凹面側にストッパ部材を接着あるいは溶着等によって簡単に充填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】本発明の実施の形態の一例である金属ガスケットを説明するための説明的平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】該金属ガスケットを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た状態を示す断面図である。
【図５】ストッパ部材の変形例を説明するための説明的断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態を説明するための説明的断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態を説明するための説明的断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態を説明するための説明的断面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態を説明するための説明的断面図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態を説明するための説明的断面図である。
【図１１】従来の金属ガスケットを説明するための説明的断面図である。
【図１２】従来の金属ガスケットを説明するための説明的断面図である。
【図１３】従来の金属ガスケットを説明するための説明的断面図である。
【符号の説明】
１…金属ガスケット
１ａ…基板
３…燃焼室孔
４…周縁部
６…フルビード
６ａ…凹面側
７…ボルト孔
８…ゴムビード（ストッパ部材）
１０…シリンダブロック
１１…シリンダヘッド
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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