| 【発明の名称】 |
金属ガスケット |
| 【発明者】 |
【氏名】吉野 展生
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| 【要約】 |
【課題】シリンダヘッドとシリンダブロックの合わせ面に介挿した金属ガスケットが、シリンダスリーブの陥没や燃焼室孔周辺のシリンダヘッドの変形を生じないように荷重を調整すると共に、シリンダヘッドとシリンダブロックとをボルトで締付けた際に生じる隙間を補充して燃焼ガスのリークを確実に防止することができるようにした。
【解決手段】中板２の両側または片側に基板３（３ａ、３ｂ）を積層して成り、中板２の燃焼室３３周りには該燃焼室３３の周縁からシリンダブロック３２の冷却水孔３４の周縁に至る幅を有する板状のストッパ４が熱硬化性接着剤５を介して固定され、基板３（３ａ、３ｂ）にはシリンダブロック３２の燃焼室３３を囲繞するビード６ａ、６ｂがストッパ４に重合する位置に形成され、シリンダヘッド３１とシリンダブロック３２とをボルト締結した際に燃焼室３３の周囲に生じる隙間を熱硬化性接着剤５の厚さ調整によって補充すると共に、ストッパ４の荷重分布が該ストッパ４の外周にて最大となるようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロックの合わせ面に介挿してボルト締結される金属ガスケットにおいて、中板の両側または片側に基板を積層して成り、前記中板の燃焼室孔周りには該燃焼室孔の周縁から前記シリンダブロックの冷却水孔の周縁に至る幅を有する板状のストッパが熱硬化性接着剤を介して固定され、前記基板には前記シリンダブロックの燃焼室を囲繞するビードが前記ストッパに重合する位置に形成され、前記シリンダヘッドと前記シリンダブロックとをボルト締結した際に前記燃焼室の周囲に生じる隙間を前記熱硬化性接着剤の厚さ調整によって補充すると共に、前記ストッパの荷重分布が該ストッパの外周にて最大となるようにしたことを特徴とする金属ガスケット。
【請求項２】前記中板の燃焼室孔周りには前記シリンダブロックの冷却水孔の周縁に至る段差が形成され、該段差によって片側に窪んだ面に前記ストッパが固定されたことにより、該ストッパの重合による前記中板からの突出高さと前記中板の突側への突出高さとが同等の高さとなるように調整されたことを特徴とする請求項１記載の金属ガスケット。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッドとの合わせ面に介挿する金属ガスケットであって、シリンダブロックの燃焼室孔の内周に設けられたシリンダスリーブに集中荷重を及ぼすことなく、燃焼室孔周りにおけるシリンダブロックとシリンダヘッドとの合わせ面の締付け歪（隙間幅）をシールするようにした金属ガスケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、内燃機関のシリンダ材料としてはアルミ製が多用されるようになっている。この材料はピストンの往復摺動に対する耐摩耗性が低いために、シリンダブロックの燃焼室孔の内面に鋳鉄製のシリンダスリーブを設けて耐摩耗性を向上することが行われている。
【０００３】図７は、このようなアルミ製によるシリンダヘッド３１とシリンダブロック３２との合わせ間に金属ガスケット３０を介挿した断面状況を示すものである。図示のシリンダブロック３２は、燃焼室３３の外周に冷却水孔３４が環状に設けられたオープンデッキ型である。この燃焼室３３の内周には鋳鉄製のシリンダスリーブ３５が鋳込まれている。また、シリンダヘッド３１には、シリンダブロック３２の冷却水孔３４に合わせて冷却水孔３４が設けられ、シリンダヘッド３１とシリンダブロック３２とはボルト３８で締結される。
【０００４】金属ガスケットは、中板３４に形成された燃焼室孔３７を囲繞してグロメット３６が嵌合されると共に、このグロメット３６の外周の中板３４の上下面に弾性基板４０、４０が重ねられ、各弾性基板４０の燃焼室３３側と外周側とに段差ビード４１を形成して成るもので、中板３４と上下の基板４０、４０とにはシリンダブロック３２の冷却水孔３４に応じて水孔１３が形成されている。
【０００５】このような金属ガスケット３０をシリンダヘッド３１とシリンダブロック３２との間に挟んでボルト３８で締付けると、ボルト締結位置から離れた位置ではボルト締結力が低減して燃焼室３３の近傍に合わせ面の隙間が生じるが、燃焼室３３周りに設けられたグロメット３６が弾性基板４０の厚さよりも厚く形成されているため、このグロメット３６が一次シールを成すストッパとして作用し、その外周の段差ビード４１が二次シールを成すことにより、合わせ面間の隙間を補充して燃焼ガスのリークを防止するという効果を有するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の金属ガスケット３０においては、燃焼室３３周りに作用する荷重分布をグロメット３６に集中させるようにしているため、シリンダースリーブ３５の上面に強い荷重が加わることによって、シリンダスリーブ３５を下方へ陥没させたり、燃焼室３３の周辺のシリンダヘッド３１が変形するという問題点があった。
【０００７】本発明は、上記の問題点を解消するために成されたもので、シリンダヘッドとシリンダブロックの合わせ面に介挿した金属ガスケットが、シリンダスリーブの陥没や燃焼室孔周辺のシリンダヘッドの変形を生じないように荷重を調整すると共に、シリンダヘッドとシリンダブロックとをボルトで締付けた際に生じる隙間を補充して燃焼ガスのリークを確実に防止することができるようにした金属ガスケットを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するために本発明の請求項１の金属ガスケットは、内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロックの合わせ面に介挿してボルト締結される金属ガスケットにおいて、中板の両側または片側に基板を積層して成り、前記中板の燃焼室孔周りには該燃焼室孔の周縁から前記シリンダブロックの冷却水孔の周縁に至る幅を有する板状のストッパが熱硬化性接着剤を介して固定され、前記基板には前記シリンダブロックの燃焼室を囲繞するビードが前記ストッパに重合する位置に形成され、前記シリンダヘッドと前記シリンダブロックとをボルト締結した際に前記燃焼室の周囲に生じる隙間を前記熱硬化性接着剤の厚さ調整によって補充すると共に、前記ストッパの荷重分布が該ストッパの外周にて最大となるようにしたことを特徴とする。
【０００９】また、本発明の請求項２の金属ガスケットは、請求項１の金属ガスケットにおいて、前記中板の燃焼室孔周りには前記シリンダブロックの冷却水孔の周縁に至る段差が形成され、該段差によって片側に窪んだ面に前記ストッパが固定されたことにより、該ストッパの重合による前記中板からの突出高さと前記中板の突側への突出高さとが同等の高さとなるように調整されたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１１】本発明は、図１に示すように、内燃機関のシリンダヘッド３１とシリンダブロック３２の合わせ面に介挿してボルト締結される金属ガスケットＧにおいて、中板２の両側または片側（図５参照）に基板３（上側基板３ａ、下側基板３ｂ）を積層して成り、中板２の燃焼室孔１１の周りには該燃焼室孔１１の周縁からシリンダブロック３２の冷却水孔３４の周縁に至る幅を有する板状のストッパ４が熱硬化性接着剤５を介して固定され、基板３（上側基板３ａ、下側基板３ｂ）には燃焼室３３を囲繞するビード６ａ、６ｂがストッパ４に重合する位置に形成され、シリンダヘッド３１とシリンダブロック３２とをボルト３８で締結した際に燃焼室３３の周囲に生じる隙間を熱硬化性接着剤５の厚さ調整によって補充すると共に、ストッパ４の荷重分布Ｗが該ストッパ４の外周にて最大となるようにしたものである。
【００１２】このような構成についてより詳細に述べると、図１に示す金属ガスケットＧは、図２に示すように複数の燃焼室孔１１、１１…が連続的に形成された多気筒エンジン用の金属ガスケットとして形成されている。
【００１３】また、図１に示すように、シリンダブロック３２における各燃焼室３３の内周にはシリンダスリーブ３５が固定され、各燃焼室３３の外周近傍に沿って複数の冷却水孔３４、３４…が形成されている。
【００１４】本発明による金属ガスケットＧは、図２に示すように、中板２の両側に上側基板３ａと下側基板３ｂとを積層して成り、その外周付近をリベット１０で固定すると共に、これらの中板２と上側基板３ａと下側基板３ｂとには、シリンダブロック３２とシリンダヘッド３１の形成状況に応じて、燃焼室孔１１、オイル孔１２、水孔１３、ボルト孔１４等が形成されている。
【００１５】なお、図１に示すように、上側基板３ａと下側基板３ｂの両面にはゴム被覆７が施され、シリンダヘッド３１の下面、シリンダブロック３２の上面、或は中板２とストッパ４に対するシール性能を向上するようにしている。
【００１６】中板２の燃焼室孔１１の周りには該燃焼室孔１１の周縁からシリンダブロック３２の冷却水孔３４の周縁に至る幅を有する板状のストッパ４が熱硬化性接着剤５を介して固定されると共に、上側基板３ａと下側基板３ｂとには、シリンダブロック３２の燃焼室３３を囲繞するビード６ａ、６ｂがストッパ４に重合する箇所に形成されている。また、上側基板３ａと下側基板３ｂの外周側には段差ビード６ｃ、６ｃが上下対象に形成されている。
【００１７】このような構成において、図２に示すように、シリンダヘッド３１とシリンダブロック３２とを結合するボルト締結は、金属ガスケットＧの外周付近に設けられたボルト孔３９に挿通して行われる。即ち、図１に示すボルト３８から延長した一点鎖線で示す位置でボルト３８を締結すると、ボルト３８の近接位置ほどボルト３８の締付け力が大となるため、ストッパ４による荷重分布Ｗは、ボルト締結位置に近い冷却水孔３４側において最大荷重Ｆ１を発揮し、それから遠ざかるに従って徐々に低減してボルト締結位置から遠い燃焼室３３側にて最小荷重Ｆ２を発揮することとなり、シリンダスリーブ３５の上面に作用する荷重を低減することができる。
【００１８】しかも、このストッパ４は中板２の燃焼室孔１１の周縁からシリンダブロック３２の冷却水孔３４の周縁に至る範囲に設けられているため、シリンダスリーブ３５の上面にも最小荷重Ｆ２側の荷重が作用する。ちなみに、このストッパ４の内周をシリンダスリーブ３５の外周に形成すると、シリンダブロック３２の上面にストッパ４の荷重が集中するため、シリンダブロック３２の上面が部分的に陥没するおそれがあるが、上記のようにストッパ４の最小荷重Ｆ２側の荷重がシリンダスリーブ３５の上面にも分散的に作用することによって、シリンダブロック３２の陥没とシリンダスリーブ３５の陥没とを同時に防止することが可能となっている。
【００１９】また、ストッパ４の最大荷重Ｆ１が燃焼室３３から遠い側に作用するため、燃焼室３３の熱作用を直接受けるシリンダヘッド３１の燃焼室３３近傍の変形をも回避することができる。
【００２０】さらに、上記のボルト３８の締結によって、シリンダヘッド３１とシリンダブロック３２の合わせ面の隙間は、ボルト３８の締結位置から遠ざかるに従って拡大し、燃焼室３３付近で最大の隙間を有することとなるが、本発明においては、この隙間を上側基板３ａと下側基板３ｂに設けたビード６ａ、６ｂの荷重ｆ１、ｆ２によって補充することによって、燃焼室３３からの燃焼ガスの吹き抜けをシールするようにしてある。また、上側基板３ａと下側基板３ｂの外周側に形成された段差ビード６ｃがビード荷重ｆ３を有することによって金属ガスケットＧの外周側のシールを補充するようにしている。
【００２１】ところで、図１に示す金属ガスケットＧのビード６ａ、６ｂは断面が非対称な円弧形であり、ビード６ａ、６ｂの頂部が冷却水孔３４側に片寄って形成されているため、ボルト３８の締結時に、ストッパ４の最大荷重Ｆ１をより強くすると共に、シリンダブロック３２の燃焼室３３側においてより拡大するシリンダヘッド３１とシリンダブロック３２の合わせ面の隙間を埋めることができる。
【００２２】なお、上側基板３ａと下側基板３ｂの夫々のビード６ａ、６ｂの内周を平坦部９としてあり、ビード荷重がシリンダスリーブ３５の上面に作用しないようにしている。
【００２３】また、中板２の燃焼室３３周りにはシリンダブロック３２の冷却水孔３４の周縁に至る段差８が形成され、該段差８によって片側（図１の金属ガスケットＧにおいては下側）に窪んだ面（図１においてはその上面）８ａにストッパ４が熱硬化性接着剤５を介して固定されている。このような構成によって、ストッパ４の重合による中板２からの突出高さＨo （図１において中板２の最上面から上側に突出したストッパ４の高さ）と中板２の突側の突出高さＨu （図１において中板２の下側へ突出した高さ）とが同等の高さとなるように調整することが可能であり、図１の金属ガスケットＧのように、上側基板３ａと下側基板３ｂに同一のビード荷重を有するビード６ａ、６ｂが形成された場合においては、ボルト締結されたシリンダヘッド３１とシリンダブロック３２の合わせ面間において、上側基板３ａと下側基板３ｂのビード６ａ、６ｂは均等なビード荷重を発揮することが可能となる。
【００２４】また、上記のように中板２の段差８によって窪んだ面８ａにストッパ４を固定する際、このストッパ４の位置決めが容易となる。
【００２５】さらに、本発明においては、上記のストッパ４と中板２との間にはアクリル樹脂またはエポキシ樹脂等による熱硬化性接着剤５が介在され、この熱硬化性接着剤５の厚さ調整を行うことによって任意位置における中板２の高さを調整するようにしている。
【００２６】熱硬化性接着剤５の厚さ調整を行うには、ボルト締結位置からの距離に応じて変化するシリンダヘッド３１とシリンダブロック３２との間の隙間に対応して熱硬化性接着剤５の厚さを調整することによって行う。
【００２７】即ち、ボルト締結状態におけるシリンダヘッド３１とシリンダブロック３２との間の隙間を計測しておき、これに基づいて熱硬化性接着剤５の厚さ調整を行うための治具を用いて熱硬化性接着剤５を挟み込んで厚さ調整を行い、この熱硬化性接着剤５を温度を上げることにより硬化させると共に、熱硬化性接着剤５の厚さに応じてストッパ４を変形させて接着するという方法による。
【００２８】また、他の方法としては、図１に示すような金属ガスケットＧの中板２とストッパ４との間に硬化前の熱硬化性接着剤５を任意の厚さで介挿し、この金属ガスケットＧをシリンダヘッド３１とシリンダブロック３２との間に介挿してボルト締結すると、シリンダヘッド３１とシリンダブロック３２との間にボルト締結位置からの距離に応じた隙間（例えば、図６における熱硬化性接着剤５の厚さ変化ｔ１、ｔ２に対応する）が発生し、この隙間に応じて熱硬化性接着剤５の厚さが変化すると共に、これに追従してストッパ４もまた変形し、エンジンを始動した直後の熱によって熱硬化性接着剤５を硬化させるという方法を用いてもよい。
【００２９】このような熱硬化性接着剤５を介したストッパ４の固定によって、図２のＡ−Ａ断面位置における熱硬化性接着剤５は、図６(a) に示すようにボルト締結位置から遠ざかるに従って厚さｔ１＞ｔ２の変化を示し、この厚さ変化に応じてストッパ４は面変形を行いながら中板２に接着される。
【００３０】また、図２のＢ−Ｂ断面位置における熱硬化性接着剤５は、図６(b) に示すように、ボルト締結位置から遠ざかるに従って、即ち燃焼室孔１１側に接近するに従って厚さｔ４＜ｔ３の変化を有し、この厚さ変化に応じてストッパ４の面変形を行いながら中板２に接着されることとなる。
【００３１】本発明による金属ガスケットＧの他の例が、図３〜図５に示してある。
【００３２】図３に示す金属ガスケットＧは、図１に示す金属ガスケットＧの上側基板３ａに形成されたビード６ａの断面形状が対称的な円弧形とされ、下側基板３ｂに形成されたビード６ｂは図１の場合と同様に断面形状が非対称に形成されたものであり、他の構成は同様である。
【００３３】図４に示す金属ガスケットＧは、図３の上側基板３ａと下側基板３ｂとに形成されたビード６ａ、６ｂの形状を上下反対にしたものであり、他の構成は同様である。
【００３４】また、図５に示す金属ガスケットＧは、図１に示す金属ガスケットＧをより薄く形成したもので、上側基板３ａを無くして下側基板３ｂのみとし、しかも下側基板３ｂに形成されたビード６ｂの裾側をストッパ４の下面に接触させる方向としたものである。
【００３５】また、中板２は燃焼室孔１１側で上側に突出した段差８を形成し、その下側の窪んだ面８ａに熱硬化性接着剤５を介してストッパ４を固定したものであり、ストッパ４の厚さは段差８の段差高さと同様とすることによって、下側基板３ｂのビード６ｂ以外の面がストッパ４と中板２に密着したものとしている。
【００３６】このような図５の金属ガスケットＧにおいては、中板２の段差８によって上方に突出した燃焼室孔１１側の面８ｂが中板２の他の部分よりも突出した厚さを有する構成となる。従って、上記と同様にストッパ４が設けられた範囲の荷重分布は、ボルト締結位置に近い水孔１３側において最大荷重を有し、ボルト締結位置から遠い燃焼室孔１１側にて最小荷重を発揮するうえ、下側基板３ｂに形成されたビード６ｂによって燃焼室孔１１側に生じるボルト締結時のシリンダヘッド３１とシリンダブロック３２間の隙間を補充することが可能となる。
【００３７】なお、上記した本発明の金属ガスケットにおいては、ボルト締結時のシリンダヘッド３１とシリンダブロック３２間の隙間に応じて厚さ調整された熱硬化性接着剤５によってストッパ４が固定された状態にあり、しかもこのストッパ４に重合する位置に基板３（３ａ、３ｂ）のビード６ａ、６ｂが形成されているため、ビード６ａ、６ｂはストッパ４を補充する程度の荷重とすることができる。
【００３８】従って、エンジンの燃焼爆発による叩かれによってへたりの生じやすいビード形状とは異なり、叩かれによっても変化しない熱硬化性接着剤５によって接着されたストッパ４によって、耐久性に富んだ金属ガスケットを得ることが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、中板の燃焼室孔周りには該燃焼室孔の周縁からシリンダブロックの冷却水孔の周縁に至る幅を有する板状のストッパが熱硬化性接着剤を介して固定され、中板の両側または片側に積層された基板には燃焼室孔を囲繞するビードがストッパに重合する位置に形成されているため、シリンダヘッドとシリンダブロックとをボルト締結した際に燃焼室孔の周囲に生じる隙間を熱硬化性接着剤の厚さ調整によって補充すると共に、ストッパの荷重分布が該ストッパの外周にて最大となる金属ガスケットを得ることができる。
【００４０】従って、シリンダブロックの燃焼室の内周にシリンダスリーブを有するエンジンの場合、従来のようにストッパの最大荷重がシリンダスリーブの上面に作用しない状態とすることができるため、シリンダスリーブの陥没或は燃焼室孔近傍のシリンダヘッドの変形等を回避した状態で、燃焼室孔周りのシリンダヘッドとシリンダブロックの最大隙間をビードによってシールすることが可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９１００３１８５
【氏名又は名称】株式会社ケットアンドケット
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| 【出願日】 |
平成１１年９月１０日（１９９９．９．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６５２６０
【弁理士】
【氏名又は名称】谷山 守
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| 【公開番号】 |
特開２００１−８２６１０（Ｐ２００１−８２６１０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月３０日（２００１．３．３０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２５７２３０ |
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