JP4361096B2 - 金属製ガスケット - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのシリンダヘッドやシリンダブロック等の二つの部材の間に挟持してシールを行う金属製ガスケットに関し、より詳細には、シール対象の流体の圧力をシール面圧に利用できて、優れたシール性能を発揮できる金属製ガスケットに関する。

シリンダヘッドガスケットは、自動車のエンジンのシリンダヘッドとシリンダブロック（シリンダボディ）の間に挟まれた状態で、ヘッドボルトにより締結され、燃焼ガス、オイル、冷却水等の流体をシールする役割を持っている。

このシリンダヘッドガスケットでは、高温で腐食性がある燃焼ガスがガスケットの金属構成板の間に入るのを防止するために、Ｕ字形状のリングであるグロメットや、金属構成板を折り返した折り返し部がシリンダボア用穴側に凸となるように配置され使用されてきた（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、このグロメットの場合には、グロメットが金属構成板を挟持した状態でシリンダボア用穴の周辺部に配置されるので、このグロメット部材がシリンダヘッドやシリンダブロックに直接当接して、最内周側のシールラインを形成するので、最近の剛性が低く傷が付き易いアルミニウム合金製のエンジン部材においては、このシールラインの部分に傷が発生し、この傷によりシール性能が劣化して、適正なシール性能を得ることができなくなるという問題がある。また、折り返し構造においても、折り返し部分がシリンダヘッドやシリンダブロックに直接当接して、最内周側のシールラインを形成するので、同様の問題がある。
特開２００６−１３２７１４号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、シール対象の流体の圧力を利用して、エンジンのシリンダボア等のシール対象穴周りのシール性能を高めることができる金属製ガスケットを提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る金属製ガスケットは、２枚以上の金属構成板を有し、２部材の間に挟持してシールを行う金属製ガスケットのシール対象穴に面した部分において、前記２枚の金属構成板の少なくとも一方に、シール対象穴側が開くハーフビードを設け、該ハーフビードの内側にシール対象穴の外周側に凸となるＵ字形状のリングを前記金属構成板とは別体に形成して配設して構成される。この構成によれば、エンジンの燃焼ガス等のシール対象の流体の圧力が高くなると、Ｕ字形状のリング内に入った流体がＵ字形状のリングを開いて、Ｕ字形状のリングを挟持している両側の金属構成板を部材方向に押圧する。そのため、金属構成板の間にシール対象の流体がより入り難くなると共に、シール対象の流体の圧力をシール用面圧に利用できるので、シール性能が向上する。

上記の金属製ガスケットにおいて、前記２枚の金属構成板の少なくとも一方に、シール対象穴側が開くハーフビードを設け、該ハーフビードの内側に前記Ｕ字形状のリングを配設して構成する。このハーフビードを設けるとＵ字形状のリングを配設し易くなると共に、シール対象穴側の平坦部で比較的広い幅でシールラインを形成することができるので、エンジン部材の傷や圧痕の発生を抑制できると共に、ハーフビードのシール機能も加わり、シール性能がより向上する。

上記の金属製ガスケットにおいて、前記ハーフビードのシール対象穴側部分に外側に凸となるフルビードを配設して構成する。この構成によれば、ハーフビードの押圧力に加えて、フルビードの押圧力を加えることができるので、強い押圧力のシールラインを形成することができる。

更に、上記の金属製ガスケットにおいて、前記Ｕ字形状のリングの内側にシールリングを配設して構成する。この構成によれば、Ｕ字形状のリングの開放側が押圧された場合であっても、ワイヤーリング等のシールリングによりＵ字形状のリングの開放側が押し潰されるのを防止できる。従って、Ｕ字形状のリングの開放側が押し潰されて、シール対象穴側で、Ｕ字形状のリングとこのリングを挟持する金属構成板との間に隙間が生じてシール対象の流体がこの隙間に入るのを回避できる。従って、よりシール性能を向上できる

本発明の金属製ガスケットによれば、Ｕ字形状のリングをシール対象穴の外周側に凸に配設したことにより、シール対象の流体の圧力が高くなると、Ｕ字形状のリング内に入った流体がＵ字形状のリングを開いて、Ｕ字形状のリングを挟持している両側の金属構成板を部材方向に押圧する。そのため、金属構成板の間にシール対象の流体がより入り難くなると共に、シール対象の流体の圧力をシール用面圧に利用できるので、シール面圧が高くなりシール性能を向上できる。

次に、図面を参照して本発明に係る金属製ガスケットの実施の形態についてシリンダヘッドガスケットを例にして説明する。なお、図１及び図２は、模式的な説明図であり、構成をより理解し易いように、板厚、シール対象穴の大きさ、折り返し部の大きさ、ビードの大きさ等の寸法を実際のものとは異ならせて、誇張して示している。

本発明に係る実施の形態の金属ガスケットは、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロック（シリンダボディ）のエンジン部材の間に挟持されるシリンダヘッドガスケットであって、シリンダボアの高温・高圧の燃焼ガス、及び、冷却水通路や冷却オイル通路等の冷却水やオイル等の流体をシールする。

このシリンダヘッドガスケットは、軟鋼板、ステンレス焼鈍材（アニール材）、ステンレス調質材（バネ鋼板）等で形成される金属構成板（金属基板）を複数有して構成される。また、シリンダブロック等のエンジン部材の形状に合わせて製造され、シリンダボア用穴（燃焼室用穴）、冷却水やエンジンオイルの循環のための液体穴、締結ヘッドボルト用のボルト穴等が形成される。

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１は、２枚の金属構成板１０，２０と、外周側に凸となるＵ字形状のリング３０とからなる。この第１金属構成板１０と第２金属構成板２０は、ステンレス焼鈍材で形成され、Ｕ字形状のリング３０はステンレスバネ鋼板で形成される。

シリンダボア用穴２の周縁部において、第１金属構成板１０には、シリンダボア用穴２側が開くハーフビード１１が設けられ、第２金属構成板２０には、シリンダボア用穴２側が開くハーフビード２１が設けられる。この２つのハーフビード１１、２１の間に、外周側に丸み部（折り返し部）３１を持つＵ字形状のリング３０を配設する。なお、水穴３側にも、第１金属構成板１０では水穴３側が開くハーフビード１２が設けられ、第２金属構成板２０では水穴３側が開くハーフビード２２が設けられる。

この構成により、エンジンの燃焼ガスの圧力が高くなると、Ｕ字形状のリング３０内に入った燃焼ガスの圧力によりＵ字形状のリング３０が開く方向に圧力が作用して、Ｕ字形状のリング３０を挟持している両側の金属構成板１０，２０を部材方向に押圧する。そのため、金属構成板１０，２０の間に燃焼ガスが入り難くなると共に、燃焼ガスの圧力をシール用面圧に利用できるので、シール性能が向上する。

また、ハーフビード１１，２１により、Ｕ字形状のリング３０が配設し易くなると共に、シール対象穴側の比較的広い幅の平坦部でシールラインを形成することができるので、エンジン部材の傷や圧痕の発生を抑制できる。さらに、ハーフビード１１，２１のシール機能も加わるので、よりシール性能が向上する。

図２に示すように、本発明の第２の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１Ａは、３枚の金属構成板１０Ａ，２０Ａ，４０と、外周側に凸となるＵ字形状のリング３０とからなる。この第２の実施の形態では、第１の実施の形態において第１金属構成板１０と第２金属構成板２０の間に、第３の金属構成板４０が挟持される。この構成以外は第１の実施の形態と同じである。

この第３の金属構成板４０を配設すると、ガスケット１Ａの厚み調整が容易となるため、Ｕ字形状のリング３０が配設し易くなる。また、ハーフビード１１、２１を急傾斜で設けなくてもよくなり、ハーフビード１１，２１によるシール面圧の調整が容易となる。

図３に示すように、本発明の第３の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１Ｂは、３枚の金属構成板１０Ｂ，２０Ｂ，４０Ｂと、外周側に凸となるＵ字形状のリング３０とからなる。この第３の実施の形態では、第２の実施の形態のように第２金属構成板２０Ａに設けたハーフビード２１を設けずに、第２金属構成板２０Ｂはシリンダボア用穴２の周縁部においては平坦に形成される。そして、第１の金属構成板１０Ｂのハーフビード１１と第２金属構成板２０Ｂの平坦部との間にＵ字形状のリング３０が配設される。この構成以外は第２の実施の形態と同じである。この第３の実施の形態では、第２の実施の形態よりもハーフビード１１が一つとなるので、シールラインの面圧を低くできる。

これらの第１〜第３の実施の形態の構造では、ガス圧を利用してボア面圧を発生することができるが、高面圧は望めないと考えられる。従って、アルミニウム合金製のエンジン部材のボア部分の圧痕を減少できる。更に、燃焼ガスの圧力を利用できるので、ガスシール能力のみならず、追従性も向上する。そのため、特に、アルミニウム合金製のオープンデッキタイプのガソリンエンジンの場合に適している。

図４〜図６に示すように、本発明の第４〜第６の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１Ｃ、１Ｄ，１Ｅは、それぞれ第１〜第３の実施の形態のシリンダヘッドガスケット１、１Ａ，１Ｂにおいて、第１金属構成板１０，１０Ａ，１０Ｂのハーフビード１１のシリンダボア用穴２側と、第２金属構成板２０、２０Ａのハーフビード２１のシリンダボア用穴２側に、フルビード１３，２３を設けて構成する。このフルビード１３，２３で、シール面圧の高いシールラインを形成することにより、ディーゼルエンジン等の燃焼ガスの圧力が高いエンジンに適用できるようになる。

なお、図４及び図５の実施の形態では、第１金属構成板１０Ｃ，１０Ｅと第２金属構成板２０Ｃ，２０Ｅの両方にフルビード１３、２３を設けたが、何方か一方のみに設けて、シール面圧を低下させることもできる。これらのハーフビード１１，２１やフルビード１３，２３の構成は、必要とされるシール面圧に応じて適宜選択される。なお、上記では、フルビード１３，２３を断面形状が円弧形状のビードで説明したが、このビード形状は、本発明では特に限定されず、断面形状が、円弧形状、正弦形状（コサイン）、台形形状、三角形（山形）形状などであってもよい。

更に、図７に示すように、第７の実施の形態の金属製ガスケット１Ｆでは、第１の実施の形態の金属製ガスケット１において、Ｕ字形状のリング３０の内側にワイヤーリング等のシールリング５０を配設して構成する。この構成によれば、Ｕ字形状のリングの開放側が押圧された場合であっても、シールリング５０によりＵ字形状のリング３０の開放側が押し潰されるのを防止できる。従って、Ｕ字形状のリング３０の開放側が押し潰されて、シール対象穴２側で、Ｕ字形状のリング３０とこのリング３０を挟持する金属構成板１０，２０との間に隙間が生じて燃焼ガスがこの隙間に入るのを回避できる。そのため、よりシール性能を向上できる。

なお、このＵ字形状のリング３０の内側にワイヤーリング等のシールリング５０を配設する構成は、第２〜第６の実施の形態においても実施でき、第７の実施の形態と同様な効果を奏することができる。

本発明の第１の実施の形態のシリンダヘッドガスケットを示す部分断面図である。 本発明の第２の実施の形態のシリンダヘッドガスケットを示す部分断面図である。 本発明の第３の実施の形態のシリンダヘッドガスケットを示す部分断面図である。 本発明の第４の実施の形態のシリンダヘッドガスケットを示す部分断面図である。 本発明の第５の実施の形態のシリンダヘッドガスケットを示す部分断面図である。 本発明の第６の実施の形態のシリンダヘッドガスケットを示す部分断面図である。 本発明の第７の実施の形態のシリンダヘッドガスケットを示す部分断面図である。

符号の説明

１，１Ａ〜１Ｆ シリンダヘッドガスケット
２ シリンダボア用穴
３ 水穴
１０，１０Ａ〜１０Ｆ 第１金属構成板
１１，１２ ハーフビード
１３ フルビード
２０，２０Ａ〜２０Ｆ 第２金属構成板
２１，２２ ハーフビード
２３ フルビード
３０ Ｕ字形状のリング
４０ 第３金属構成板（副板）
５０ シールリング（ワイヤーリング）

Claims (2)

1. ２枚以上の金属構成板を有し、２部材の間に挟持してシールを行う金属製ガスケットのシール対象穴に面した部分において、前記２枚の金属構成板の少なくとも一方に、シール対象穴側が開くハーフビードを設け、該ハーフビードの内側にシール対象穴の外周側に凸となるＵ字形状のリングを前記金属構成板とは別体に形成して配設し、前記Ｕ字形状のリングの開放側が押し潰されるのを防止するために、前記Ｕ字形状のリングの開放側の内側にシールリングを配設したことを特徴とする金属製ガスケット。
2. 前記ハーフビードのシール対象穴側部分に外側に凸となるフルビードを配設したことを特徴とする請求項１記載の金属製ガスケット。

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