JP2010091025A - シリンダヘッドガスケット - Google Patents

Abstract

【解決手段】 シリンダヘッドガスケット１は、シリンダヘッド２とシリンダボア４を有するシリンダブロック３との間に挟持される少なくとも１枚の第１シールプレート１１を備えている。この第１シールプレートには、少なくともウォータージャケット５の開口部よりも燃焼室孔側となる位置と該開口部の燃焼室孔側の縁部５ａを越えた位置との間に亘って、第１シールプレートの表裏面に突出する凹凸部１１ｂを形成してあり、シリンダヘッドガスケット１をシリンダヘッド２とシリンダブロック３との間で挟持した際には、上記凹凸部１１ｂを上記縁部５ａに係止させるようにしてある。
【効果】 上記凹凸部１１ｂによりシリンダヘッドとシリンダブロックとを強固に係止することができ、その係止力によりエンジンの爆発圧力によるシリンダブロックの変形を抑制することができるので、それによってシール性の低下を防止でき、またオイル消費量を低減させることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明はシリンダヘッドガスケットに関し、より詳しくは、シリンダヘッドとシリンダボアを有するシリンダブロックとの間に挟持されるシリンダヘッドガスケットに関する。

従来、シリンダヘッドガスケットとして、シリンダヘッドとシリンダボアを有するシリンダブロックとの間に挟持される少なくとも１枚の第１シールプレートを備え、該第１シールプレートに、上記シリンダボアの位置に穿設した燃焼室孔と、上記シリンダブロックの表面に開口するウォータージャケットよりも燃焼室側で、該燃焼室孔を囲む第１フルビードとを設けたものは周知である。
そして上記第１シールプレートに、上記ウォータージャケット内に突出する突出部を設け、該シリンダヘッドガスケットをシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持した際に、上記突出部をウォータージャケット内に突出させて、ウォータージャケットの開口部における燃焼室孔側の縁部を上記突出部に係止させるようにしたものが知られている。（特許文献１、特許文献２）。
特開２００３−１２９９０３号公報 特開平９−３０３５６０号公報

ところで、エンジンのシリンダブロックは、エンジン運転時の燃焼室内の爆発圧力によって僅かに弾性変形されるようになる。特に、直列に配置した複数のシリンダボアの周囲にウォータージャケットを形成し、該ウォータージャケットをシリンダブロックの上面に開口させたオープンデッキ型のシリンダブロックにおいては、オープンデッキ型ではないシリンダブロックに比較して、上記ウォータージャケットよりもシリンダボア側の弾性変形が大きくなる。
この弾性変形は、シリンダブロックの隣接するボア間において相対的に大きくなり、最悪の場合には亀裂が生じる危険性があった。

上述した突出部を設けた従来のシリンダヘッドガスケットにおいては、ウォータージャケットの開口部における燃焼室孔側の縁部を上記突出部に係止させることができるので、この突出部によってシリンダブロックの弾性変形を抑制することができる。
しかしながら特許文献１における突出部は、ウォータージャケットの開口部内にＶ字状に突出しているので、上記シリンダヘッドガスケットをシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持した際には、該突出部は殆ど平坦状に押し潰されてしまい、上記ウォータージャケットの開口部の縁部と突出部との係止状態を良好に維持することが困難となっていた。その結果、充分なシリンダブロックの弾性変形の抑制効果を期待することができなかった。

他方、特許文献２における突出部は、ウォータージャケットの開口部内に段状に突出しているので、シリンダヘッドガスケットをシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持しても、ウォータージャケットの開口部の縁部と段状の突出部との係止状態を良好に維持することができる。
しかしながら、第１シールプレートに段状に形成した突出部の段部と、ウォータージャケットの開口部における燃焼室孔側の縁部とを正確に係合させることは、実際にはかなり困難であり、両者間に製造誤差による間隙が生じると、シリンダブロックの弾性変形の抑制効果を期待することができなかった。
本発明はそのような事情に鑑み、より容易かつ確実に第１シールプレートと上記開口部の燃焼室孔側の縁部とを係止させることができるようにして、シリンダブロックの弾性変形を可及的に抑制し、それによって良好なシール性を長期間維持することができるシリンダヘッドガスケットを提供するものである。

すなわち請求項１の発明は、シリンダヘッドとシリンダボアを有するシリンダブロックとの間に挟持される少なくとも１枚の第１シールプレートを備え、該第１シールプレートに、上記シリンダボアの位置に穿設した燃焼室孔と、上記シリンダブロックの表面に開口するウォータージャケットよりも燃焼室側で、該燃焼室孔を囲む第１フルビードとを設けたシリンダヘッドガスケットにおいて、
上記第１シールプレートに、少なくとも上記ウォータージャケットの開口部よりも燃焼室孔側となる位置と該開口部の燃焼室孔側の縁部を越えた位置との間に亘って、該第１シールプレートの表裏面に突出する少なくとも一対以上の凹凸部を形成して、該凹凸部を上記開口部の燃焼室孔側の縁部に係止させることを特徴とするものである。

上記構成によれば、上記凹凸部は第１シールプレートの表裏面に突出しているので、該第１シールプレートをシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持した際には上記凹凸部の凸部はシリンダブロック側に突出するようになり、しかも上記凹凸部はウォータージャケットの開口部よりも燃焼室孔側となる位置と該開口部の燃焼室孔側の縁部を越えた位置との間に亘って形成されているので、確実に第１シールプレートの凹凸部と上記縁部とを係止させることができる。
これによりエンジンの爆発圧力によるシリンダブロックの変形を抑制することができるので、その変形によるシリンダブロックの亀裂を防止することができるとともに、シリンダヘッドガスケットとシリンダブロックとの間や、シリンダヘッドガスケットとシリンダヘッドとの間のこすれが生じることを抑制することができる。

以下図示実施例について本発明を説明すると、図２において、本実施例のシリンダヘッドガスケット１は、シリンダヘッド２とシリンダブロック３との間に挟持されてそれらの間をシールするようになっている。
上記シリンダブロック３は、図１に示す実施例では、一直線上に直列に配置された４つのシリンダボア４を備えており、各シリンダボア４の周囲にそれらを囲繞するようにウォータージャケット５が形成され、このウォータージャケット５は、シリンダブロック３の上面に開口している。

上記シリンダヘッドガスケット１は、図２に示すように、金属製の第１シールプレート１１と第２シールプレート１２とを備えており、これらシールプレート１１、１２にはそれぞれ上記シリンダブロック３のシリンダボア４に合わせて穿設した４つの燃焼室孔１４を形成してある。
また、図１に示すように、上記各シールプレート１１、１２には、図示しない締結ボルトを挿通するための複数のボルト孔１５と、ブローバイガスを流通させるブローバイ孔１６をそれぞれ穿設してある。

上記第１シールプレート１１と第２シールプレート１２には、それぞれ各燃焼室孔１４を無端状に囲むフルビード１１ａ、１２ａを形成してあり、シリンダブロック３に当接される下方の第１シールプレート１１に形成したフルビード１１ａは、シリンダブロック３に向けて下方に突出するように形成してある。
他方、上方の第２シールプレート１２に形成したフルビード１２ａは、シリンダヘッド２に向けて上方に突出するように形成してある。

上記第１シールプレート１１及び第２シールプレート１２の各表面には、フッ素、ニトリル系等のゴム又はエラストマーの材料などのコーティング材１８をコーティングしてある。
上記コーティング材１８は、それぞれ相手材との密着性、シール性を向上させる目的で設けたものであるが、さらに必要に応じて、すべり性や非粘着性を確保するために、上記コーティング材１８の表面にグラファイトやワックスなどのトップコートを施してもよい

次に、シリンダブロック３側の第１シールプレート１１には、図１、図２に示すように、上記ウォータージャケット５の開口部よりも燃焼室孔側となる位置と該開口部の燃焼室孔側の縁部５ａを越えた位置との間に亘って、第１シールプレート１１の表裏面に突出する少なくとも一対以上の、図示実施例では４対の凹凸部１１ｂを形成してある。
またシリンダヘッド２側の第２シールプレート１２には、上記凹凸部１１ｂと重合する位置に、シリンダブロック３側に膨出する断面円弧状の押圧部１２ｂを形成してあり、該押圧部１２ｂによって上記凹凸部１１ｂをシリンダブロック３に向けて膨出させることができるようにしてある。

上記凹凸部１１ｂと押圧部１２ｂは、図１に示すように、それぞれ４つの燃焼室孔１４を共通に囲むように無端状に形成してあり、該シリンダヘッドガスケット１をシリンダヘッド２とシリンダブロック３との間に挟持した際には、上記ウォータージャケット５の縁部５ａが凹凸部１１ｂに係止するようにしてある。
この際、上記押圧部１２ｂは、凹凸部１１ｂと重合してこれをシリンダブロック３側に膨出するように押圧しているので、上記ウォータージャケット５の縁部５ａはより効果的に凹凸部１１ｂに係止されるようになる。
上記凹凸部１１ｂは、上記ウォータージャケット５の縁部５ａと係止できる形状であれば如何なる形状であっても良く、例えば燃焼室孔１４の中心を中心とする同心状の凹凸であっても、或いは格子状であっても良い。

さらに本実施例では、上記第１シールプレート１１の各表面にコーティングしたコーティング材１８は、上記凹凸部１１ｂを形成した位置では省略してあり、かつ凹凸部１１ｂのシリンダブロック３側の表面に、ポリイミド系、ポリアミドイミド系、フェノール樹脂又はエポキシ樹脂などをベースとする摩擦係数の高いコート材２０を設けてある。
これにより、上記ウォータージャケット５の縁部５ａを該コート材２０に噛み込ませて、より良好にウォータージャケット５の縁部５ａと凹凸部１１ｂの凸部との間のすべりを抑制できるようにしてある。

以上の構成において、シリンダヘッドガスケット１をシリンダヘッド２とシリンダブロック３との間に挟持した際には、第１シールプレート１１の凹凸部１１ｂは、ウォータージャケット５の開口部よりも燃焼室孔側となる位置と該開口部の燃焼室孔側の縁部５ａを越えた位置との間に亘って形成されているので、ウォータージャケット５の燃焼室側となる開口部の縁部５ａは、必ず凹凸部１１ｂに係止されるようになる。
そして本実施例では、上記凹凸部１１ｂのシリンダブロック３側の表面に摩擦係数の高いコート材２０が設けられ、さらに凹凸部１１ｂは第２シールプレート１２の押圧部１２ｂによってシリンダブロック３側に膨出するように押圧されているので、上記ウォータージャケット５の縁部５ａはより強固に凹凸部１１ｂに係止されるようになる。
その結果、特にウォータージャケット５よりも内側となるシリンダブロック３がシリンダボア４側の爆発圧力によってボア４の半径方向外方に湾曲されるのを抑制することが可能となる。
そして、シリンダブロック３の局部的な変形を効果的に抑制することができれば、それに起因して生じるシリンダブロック３と第１シールプレート１１との間のこすれや、シリンダヘッド２と第２シールプレート１２との間のこすれを抑制することができ、そのこすれに起因して生じるシール性の低下を防止することができる。

さらに本実施例によれば、オイルの消費量を低減することができる。すなわち従来のように、エンジンの爆発圧力によりシリンダブロックが局部的に変形してシリンダボアの真円度が低下すると、ピストンリングのボア内面と摺動する際の面圧に強弱が発生し、面圧の低い所では、ボア表面のオイルの掻き落とし能力が低下するため、オイル消費量を増大させる要因となる。
これに対して本実施例においては、上記凹凸部１１ｂによってシリンダブロックが局部的に変形することを効果的に抑制しているので、ピストンリングの面圧に強弱が発生するのを抑制することができ、これによりピストンリングによるオイルの掻き落とし能力の低下を防止してオイル消費量を低減させることができる。

図３は本発明の第２実施例を示したもので、本実施例の第２シールプレート１２は、上記第１実施例の第２シールプレート１２から押圧部１２ｂを省略した構成を有している。そして、第１シールプレート１１と第２シールプレート１２との間に、各燃焼室孔１４の周囲の面圧を増加させるリング状の金属製シムプレート１７を設けてあり、このシムプレート１７は各シリンダボア４毎に配置してある。
上記各シリンダボア４毎に配置したリング状のシムプレート１７は、各シリンダボア４の中間位置で相互に一体的に連結してあり、それによって組み立ての容易性を向上させている。しかしながらシムプレート１７は、それぞれ別体に製造してもよい。
その他の構成は、第１実施例と同様に構成してあり、同一又は相当部分には同一の符号を付して示してある。
本実施例においても、凹凸部１１ｂは第１シールプレート１１の表裏面に突出しているので、シムプレート１７によって該凹凸部１１ｂの凸部はシリンダブロック３側に押し出されるようになり、したがってウォータージャケット５の縁部５ａを凹凸部１１ｂに係止させることができる。
また本実施例においては、シムプレート１７によって各燃焼室孔１４の周囲の面圧を最適となるように調整することができる。
なお、第１実施例においても、第２実施例の第２シールプレート１２と同様に、押圧部１２ｂを省略することができる。

図４は本発明の第３実施例を示したもので、本実施例は上記第１実施例の簡素化を図ったものである。
すなわち本実施例では、上述した第１実施例からシリンダヘッド２側の第２シールプレート１２を省略するとともに、第１シールプレート１１からコート材２０を省略して、そのコート材２０を省略した部分に、他の部分と同様にコーティング材１８をコーティングしたものである。
その他の構成は第１実施例と同様に構成してあり、同一又は相当部分には同一の符号を付して示してある。
本実施例においても、ウォータージャケット５の縁部５ａを凹凸部１１ｂに係止させることができる。

図５は本発明の第４実施例を示したもので、第１実施例では、凹凸部１１ｂは４つの燃焼室孔１４を共通に囲むように無端状に形成しているが、本実施例においては弾性変形が大きくなる位置を考慮して部分的に凹凸部１１ｂを形成したものである。
本実施例では、上述したようにシリンダブロック３の弾性変形は隣接するボア４、４間において相対的に大きくなるので、それを抑制するためにその隣接するボア４、４に近接した複数箇所に凹凸部１１ｂを形成し、さらに一直線上に直列に配置された４つのシリンダボア４の直列方向両側となる外側位置にも凹凸部１１ｂ’を形成してある。
そして第２シールプレート１２に形成した押圧部１２ｂも、上記各凹凸部１１ｂ、１１ｂ’に重合するようにそれらを形成した位置に設けてある。
その他の構成は、第１実施例と同様に構成してあり、同一又は相当部分には同一の符号を付して示してある。
このような構成においても、シリンダブロック３の弾性変形を良好に抑制することができる。

なお、第２ないし第３実施例においても、第４実施例のように部分的に凹凸部１１ｂを形成しても良いことは勿論である。
また、上記凹凸部１１ｂの形成範囲は、上記ウォータージャケット５の開口部における燃焼室孔１４側の縁部の手前から、反対側の縁部を越える位置までの範囲に亘って設けてもよい。

本発明の第１実施例を示す平面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う拡大断面図。 本発明の第２実施例を示す断面図。 本発明の第３実施例を示す断面図。 本発明の第４実施例を示す平面図。

符号の説明

１ シリンダヘッドガスケット ２ シリンダヘッド
３ シリンダブロック ４ シリンダボア
５ ウォータージャケット １１、１２ シールプレート
１１ａ、１２ａ フルビード １１ｂ 凹凸部
１２ｂ 押圧部 １４ 燃焼室孔
１７ シムプレート １８ コーティング材
２０ コート材

Claims (8)

1. シリンダヘッドとシリンダボアを有するシリンダブロックとの間に挟持される少なくとも１枚の第１シールプレートを備え、該第１シールプレートに、上記シリンダボアの位置に穿設した燃焼室孔と、上記シリンダブロックの表面に開口するウォータージャケットよりも燃焼室側で、該燃焼室孔を囲む第１フルビードとを設けたシリンダヘッドガスケットにおいて、
   上記第１シールプレートに、少なくとも上記ウォータージャケットの開口部よりも燃焼室孔側となる位置と該開口部の燃焼室孔側の縁部を越えた位置との間に亘って、該第１シールプレートの表裏面に突出する少なくとも一対以上の凹凸部を形成して、該凹凸部を上記開口部の燃焼室孔側の縁部に係止させることを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
2. 上記第１シールプレートのシリンダヘッド側に第２シールプレートが積層され、該第２シールプレートの上記第１フルビードと重合する位置に、上記燃焼室孔を囲む第２フルビードが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッドガスケット。
3. 上記第２シールプレートの上記凹凸部と重合する位置に、該凹凸部をシリンダブロックに向けて膨出させる押圧部を設けたことを特徴とする請求項２に記載のシリンダヘッドガスケット。
4. 上記第１シールプレートと第２シールプレートとの間に、上記燃焼室孔から凹凸部を越えた位置まで伸びて燃焼室孔の周囲の面圧を増加させるシムプレートが設けられていることを特徴とする請求項２に記載のシリンダヘッドガスケット。
5. 上記凹凸部は、シリンダボアを囲んで無端状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
6. 上記凹凸部は、シリンダボアを囲む所要位置に部分的に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
7. 上記シールプレートの表面に、フッ素、ニトリル系等のゴム又はエラストマーの材料などのコーティング材がコーティングされていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
8. 上記凹凸部のシリンダブロック側表面に、ポリイミド系、ポリアミドイミド系、フェノール樹脂又はエポキシ樹脂などをベース材とする摩擦係数の高いコート材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。

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