JPH09303560A - 金属ガスケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 少なくとも燃焼室孔３、ボルト孔及び水
孔が形成された金属性基板１ａを備え、燃焼室孔３に対
応するシリンダボア２端部の周囲に沿って連続して開口
する冷却液通路１２が接合面に設けられたシリンダブロ
ック１０とシリンダヘッド１１との各接合面１０ａ，１
１ａ間に介装して締結ボルトで締め付けることにより、
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、基板１ａの冷却液通路１２の開口部１２ａを臨む部
分１３に該基板１ａを湾曲成形して形成した補強用ビー
ド１４を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関を構成す
る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】最近、エンジンの軽量化、小型化、高性
能化が進み、鋳鉄製エンジン（一般にシリンダヘッドが
アルミニウム製で、シリンダブロックが鋳鉄製）からシ
リンダヘッド、シリンダブロック共にアルミ化されたオ
ールアルミエンジンに移行中である。

【０００３】ところで、オールアルミエンジンは鋳鉄製
エンジンに比べて剛性に劣るため、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
して締結ボルトで締め付けた時に、燃焼室孔の周囲に形
成したビードの応力で該燃焼室孔に対応するシリンダボ
アの端部周縁に空隙が発生する場合があり、したがっ
て、この状態でエンジンの運転・停止を繰り返すと、爆
発による振動と熱膨張・熱収縮の繰り返しとでビードの
疲労破壊やフレッチングが発生し、燃焼ガスの吹き抜け
の原因になる。

【０００４】そこで、かかる不都合を補うために、金属
ガスケットの燃焼室孔の周縁部の板厚を他の部分より厚
くして該周縁部に厚肉のストッパ部を設け、該ストッパ
部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上述したビー
ドの疲労破壊の防止やフレッチングの低減を図ってい
る。なお、金属ガスケットの燃焼室孔の周縁部の厚さを
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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】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とエンジンの小型化に
起因して、互いに隣り合うシリンダボア間の間隔が狭く
なったり鋳造方法を容易にするなどの理由から、オープ
ンデッキ構造やシリンダライナーを水で直接冷却するウ
エットライナー構造が採用されてきている。これらの構
造は、いずれもシリンダブロックとシリンダヘッドとの
各接合面にシリンダボア端部の周囲に沿って連続して開
口する冷却液通路を設けたものである。

【０００６】このような冷却液通路が設けられたエンジ
ンはシリンダブロック及びシリンダヘッドのオールアル
ミ化に伴う剛性低下と相まって剛性が更に低下すること
になり、したがって、オープンデッキ構造やウエットラ
イナー構造を採用したエンジンに使用する金属ガスケッ
トは、上述した燃焼室孔の周縁に設けられるストッパ部
の板厚を更に厚くする必要が生じる。

【０００７】しかしながら、このようにストッパ部の板
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、燃焼室孔の周縁部の板厚と該周縁部の外
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、周縁部側を底辺、ボルト孔側を頂点とした基板
の変形を許容する略三角形状の空隙が発生してしまい、
しかも、かかる略三角形状の空隙の発生に加えてオープ
ンデッキやウエットライナー構造においては燃焼室孔の
周縁部とボルト孔との間に位置する冷却液通路が上述し
たようにシリンダボア端部の周囲に沿って連続して開口
しているため、エンジン運転時に冷却液通路の内側（燃
焼室孔側）と外側（ボルト孔側）の温度差による熱膨張
差により金属ガスケットに対してスラスト方向の圧縮力
が働くと、冷却液通路の開口部分で基板に変形が生じ、
この変形はエンジンの運転・停止の繰り返しで金属ガス
ケットにスラスト方向の圧縮力と引張り力が交互に作用
することでさらに大きくなり、この結果、シール機能が
短期間で低下してしまうという不都合があり、また、基
板の亀裂の発生まで進行することがある。

【０００８】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。

【０００９】なお、オープンデッキ構造やウエットライ
ナー構造のエンジンでは、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に該ピストンがシリ
ンダボアの壁面に強くぶつかって微振動が発生するが、
この微振動は上述した燃焼室孔側とボルト孔側の温度差
による熱膨張差と共働して基板にしわ、変形、疲労破壊
などを生じさせる原因になり、また、爆発による縦方向
の振動により基板面にフレッチングが発生して燃焼ガス
の吹き抜けに繋がる虞れがあるため、かかる振動に起因
する悪影響も回避することが望まれる。

【００１０】

【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、少なくとも燃
焼室孔、ボルト孔及び水孔が形成された金属性基板を備
え、前記燃焼室孔に対応するシリンダボア端部の周囲に
沿って開口する冷却液通路が接合面に設けられたシリン
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内燃機関用金属ガスケットにおい
て、前記基板の前記冷却液通路の開口部を臨む部分に補
強部を設けたことを特徴とする。

【００１１】請求項２に係る金属ガスケットは、前記補
強部は前記冷却液通路の前記燃焼室孔側及び該燃焼室孔
から離間する側にそれぞれ接することを特徴とする。請
求項３に係る金属ガスケットは、前記補強部を前記シリ
ンダブロックの前記冷却液通路の開口部を臨む部分にの
み設けたことを特徴とする。

【００１２】請求項４に係る金属ガスケットは、前記基
板を複数枚積層して、前記補強部を前記シリンダヘッド
側に配置された基板及び前記シリンダブロック側に配置
された基板にそれぞれ設けたことを特徴とする。

【００１３】請求項５に係る金属ガスケットは、前記補
強部を前記燃焼室孔の周囲に沿って所定の間隔で複数形
成したことを特徴とする。請求項６に係る金属ガスケッ
トは、前記補強部を前記燃焼室孔の中心点から放射状に
延びる線上に配置したことを特徴とする。

【００１４】請求項７に係る金属ガスケットは、前記ボ
ルト孔近傍での前記補強部の間隔を互いに隣り合う各ボ
ルト孔間での間隔より大きくしたことを特徴とする。請
求項８に係る金属ガスケットは、前記補強部は前記基板
を湾曲させることにより形成したビードであることを特
徴とする。

【００１５】

【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。なお、この実施の
形態では、金属ガスケットをオープンデッキ構造のオー
ルアルミエンジンに適用する場合を例に採る。

【００１６】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
施して形成される。基板１ａのシリンダボア２（図３参
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は燃焼室孔３の径方向外
側に空間部５を存して上方に折り曲げられて厚さ方向に
二枚配置されており、これにより、燃焼室孔３の周縁部
４の板厚が他の平坦部７より厚くされて該周縁部４にス
トッパ部が設けられている。周縁部４の空間部５には、
耐熱性を有し、且つ、厚さ方向に弾性変形可能な膨張黒
鉛などの変形部材５ａが装入されている。周縁部４の外
側にはゴム系材料からなるビード７ａ（図１では省略す
る。）が両面に設けられており、また、ビード７ａの外
側には締結ボルトのボルト孔９が周方向に所定の間隔を
存して複数形成されている。

【００１７】図３を参照して、ボルト孔９とビード７ａ
との間には、シリンダブロック１０とシリンダヘッド１
１との各接合面１０ａ，１１ａにシリンダボア２端部の
周囲に沿って連続して形成された冷却液通路１２の開口
部１２ａを臨む部分１３が、該シリンタボア２の端部に
対応する燃焼室孔３の周囲に沿って連続して設けられて
おり、該部分１３にはシリンダブロック１０とシリンダ
ヘッド１１の各冷却液通路１２に連通する図示しない水
孔が形成されている。

【００１８】基板１ａの冷却液通路１２の開口部１２ａ
を臨む部分１３には、シリンダブロック１０の冷却液通
路１２の開口部１２ａ側に向けて突出するビード（補強
部）１４が燃焼室孔３の周囲に沿って所定の間隔で複数
設けられている。このビード１４は、基板１ａを湾曲成
形して形成される。また、ビード１４は燃焼室孔３の中
心点Ｏから放射状に延びる線Ｌ上に位置しており、その
形状は平面視すると該線Ｌ上に沿って長い長方形状をな
している。さらに、ビード１４の線Ｌ方向の両端部は冷
却液通路１２の燃焼室孔３側の内壁１５及び燃焼室孔３
から離間する側の内壁１６にそれぞれ接するようにされ
ている。

【００１９】ボルト孔９より外側の基板１ａの外縁端部
１ｂは、上方に折り曲げて該基板１ａを厚さ方向に二枚
配置すると共に、厚さ方向に二枚配置された基板１ａを
互いに密着させている。基板１ａの外縁端部１ｂの内側
には、ゴム系材料からなるビード７ｂ（図１では省略す
る。）が両面に設けられている。

【００２０】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か、又は折り返された燃焼室孔
周りと外縁部のみに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効果と滑
りを助けている。

【００２１】図３は、オールアルミエンジンのシリンダ
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
た鋳鉄製シリンダスリーブ１７と、該スリーブ１７の上
端部外周に形成されたフランジ部１７ａを保持する段差
状保持面１８を有するアルミ製のシリンダブロック本体
１９とを備える。

【００２２】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１７のフランジ部１７ａの
上面に配置し、この状態で該締め付けを行う。

【００２３】この時、燃焼室孔３の周縁部４にストッパ
部を設けて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、該周縁部のシールがな
される。

【００２４】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１
ｂ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
とした基板１ａの変形を許容する略三角形状の空隙が発
生してしまい、しかも、オープンデッキ構造においては
シリンダブロック１０の冷却液通路１２がシリンダボア
２端部の周囲に沿って連続して開口しているため、エン
ジン運転時に冷却液通路１２の燃焼室孔３側とボルト孔
９側の温度差による熱膨張差によって金属ガスケット１
に働くスラスト方向の圧縮力が冷却液通路１２の開口部
分１２で基板１ａを変形をさせようとする。

【００２５】しかしながら、この実施の形態では、基板
１ａの冷却液通路１２の開口部１２を臨む部分１３に、
該開口部１２に向けて突出する補強用のビード１４を設
けているため、該部分１３の剛性が大きくなって上述し
たスラスト方向の圧縮力による変形や皺、亀裂などの発
生を良好に防止することができ、この結果、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。

【００２６】また、ビード１４の放射状の線Ｌ方向の両
端部は冷却液通路１２の燃焼室孔３側の内壁１５及び燃
焼室孔３から離間する側の内壁１６にそれぞれ接してい
るため、上下運動するピストンが上死点から下方に運動
の方向を変える時に該ピストンがシリンダボアの壁面に
強くぶつかって発生する微振動や、爆発による縦方向の
振動に起因する悪影響を回避することが可能になる。

【００２７】更に、燃焼室孔３の周囲に沿って所定の間
隔で設けられた複数のビード１４がそれぞれ放射状の線
Ｌ上、すなわち、上述したスラスト方向の圧縮力が作用
する方向に沿って配置されているため、該圧縮力による
基板１ａの変形をより効果的に防止することができる。

【００２８】更に、基板１ａを湾曲成形してビード１４
を形成してこれを補強部としているので、補強部の形成
を容易に行うことができる。なお、上記実施の形態で
は、ビード１４を燃焼室孔３の周囲に沿って略等間隔で
複数形成しているが、これに代えて、締結ボルトによる
締め付け時に面圧が高くなるボルト孔９近傍のビード１
４の間隔を大きくすると共に、該ボルト孔９近傍より比
較的面圧が低い互いに隣り合う各ボルト孔９間のビード
１４の間隔を小さくすることにより、上述したスラスト
方向の圧縮力による基板１ａ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る。

【００２９】また、上記実施の形態では、独立したビー
ド１４を燃焼室孔３の周囲に沿って複数設けているが、
必ずしもこのようにする必要はなく、例えば燃焼室孔３
の周囲に沿って連続するビードを設けてもよい。

【００３０】更に、上記実施の形態では、シリンダブロ
ック１０の冷却液通路１２の開口部１２ａ側に向けて突
出するビード１４のみを設けているが、図４に示すよう
に、基板１ａを二枚或いはそれ以上積層して、シリンダ
ブロック１０側に配置された基板１ａに該シリンダブロ
ック１０の冷却液通路１２の開口部１２ａ側に向けて突
出するビード１４を設けると共に、シリンダヘッド１１
側に配置された基板１ａに該シリンダヘッド１１の冷却
液通路１２の開口部１２ａ側に向けて突出するビード１
４を設けてもよい。

【００３１】更に、上記実施の形態では、補強部として
基板１ａを湾曲成形して形成したビード１４を採用して
いるが、必ずしもこれに限定する必要はなく、例えば、
冷却液通路１２の開口部１２ａを臨む部分１３に補強用
の板部材などを積層して該部分１３の剛性を増すように
してもよい。

【００３２】更に、上記実施の形態では、本発明の金属
ガスケットをオープンデッキ構造のオールアルミエンジ
ンに適用した場合を例に採ったが、ウエットライナー構
造のオールアルミエンジンにも適用できるのは勿論であ
る。

【００３３】図５〜図７にビードの変形例を示す。図５
は該ビードを説明するための説明的平面図、図６は図５
のＶＩ−ＶＩ線断面図、図７は図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線
断面図である。なお、ビードの形状以外は上記実施の形
態と同一であるので、同一部分には同一符号を付してそ
の説明を省略する。

【００３４】このビード２０は、基板１ａの冷却液通路
１２の開口部１２ａを臨む部分１３に、燃焼室孔３側及
びボルト孔９側に向けて交互に蛇行しながら燃焼室孔３
の周囲に沿って連続して設けられている。ビード２０は
基板１ａを湾曲成形することにより形成したもので、冷
却液通路１２の開口部１２ａ側に向けて突出している。
また、ビード２０の燃焼室孔３側に蛇行した部分は冷却
液通路１２の燃焼室孔３側の内壁１５に接しており、一
方、ボルト孔９側に蛇行した部分は冷却液通路１２の燃
焼室孔３から離間する側の内壁１６に接している。

【００３５】図８及び図９にビードの他の変形例を示
す。図８は該ビードを説明するための説明的平面図、図
９は図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。なお、ビードの
形状以外は上記実施の形態と同一であるので、同一部分
には同一符号を付してその説明を省略する。

【００３６】このビード３０は、基板１ａの冷却液通路
１２の開口部１２ａを臨む部分１３に、燃焼室孔３の周
囲に沿って所定の間隔で複数設けられている。ビード３
０は、平面視して円形状をなしており、基板１ａを湾曲
成形することにより形成されて冷却液通路１２の開口部
１２ａ側に向けて突出している。また、ビード３０の燃
焼室孔３側の側部は冷却液通路１２の燃焼室孔３側の内
壁１５に接しており、一方、ボルト孔９側の側部は冷却
液通路１２の燃焼室孔３から離間する側の内壁１６に接
している。

【００３７】なお、上記各実施の形態では、ビードを冷
却液通路１２の燃焼室孔３側の内壁１５及び燃焼室孔３
から離間する側の内壁１６にそれぞれ接するようにして
いるが、図１０に示すように、ビードを冷却液通路１２
の燃焼室孔３側の内壁１５エッヂ及び燃焼室孔３から離
間する側の内壁１６エッヂにそれぞれ交差して接するよ
うにしてもよい。

【００３８】

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、基板の冷却液通路の開口部を臨む部分に補強
部を設けているため、該部分の剛性が大きくなってスラ
スト方向の圧縮力による変形や皺，亀裂などの発生を良
好に防止することができ、この結果、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。

【００３９】また、補強部を冷却液通路の燃焼室孔側の
内壁及び燃焼室孔から離間する側の内壁にそれぞれ接触
させることにより、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に該ピストンがシリンダボ
アの壁面に強くぶつかって発生する微振動や、爆発によ
る縦方向の振動に起因する悪影響を回避することが可能
になる。

【００４０】更に、燃焼室孔の周囲に沿って所定の間隔
で設けられた複数の補強部をそれぞれ燃焼室孔の中心点
から放射状に延びる線上に配置することにより、上述し
たスラスト方向の圧縮力による基板の変形をより効果的
に防止することができる。

【００４１】更に、補強部を燃焼室孔の周囲に沿って所
定の間隔で複数形成する際に、締結ボルトによる締め付
け時に面圧が高くなるボルト孔近傍の補強部の間隔を大
きくすると共に、該ボルト孔近傍より比較的面圧が低い
互いに隣り合う各ボルト孔間の補強部の間隔を小さくす
ることにより、上述したスラスト方向の圧縮力による基
板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。

【００４２】更に、基板を湾曲成形してビードを形成
し、これを補強部とすることにより、、該補強部の形成
を容易に行うことができる。

【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】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４】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５】ビードの変形例を説明するための説明的平面図
である。

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。

【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。

【図８】ビードの他の変形例を説明するための説明的平
面図である。

【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。

【図１０】ビードの他の変形例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 ２…シリンダボア ３…燃焼室孔 ９…ボルト孔 １０…シリンダブロック １０ａ…シリンダブロックの接合面 １１…シリンダヘッド １１ａ…シリンダヘッドの接合面 １２…冷却液通路 １２ａ…開口部 １３…基板の冷却液通路の開口部を臨む部分 １４…ビード（補強部） １５…燃焼室孔側の内壁 １６…燃焼室孔から離間する側の内壁 Ｏ…燃焼室孔の中心点 Ｌ…燃焼室孔の中心点から放射状に延びる線

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも燃焼室孔、ボルト孔及び水孔
   が形成された金属性基板を備え、前記燃焼室孔に対応す
   るシリンダボア端部の周囲に沿って開口する冷却液通路
   が接合面に設けられた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内燃機
   関用金属ガスケットにおいて、 前記基板の前記冷却液通路の開口部を臨む部分に補強部
   を設けたことを特徴とする金属ガスケット。
2. 【請求項２】 前記補強部は前記冷却液通路の前記燃焼
   室孔側及び該燃焼室孔から離間する側にそれぞれ接する
   ことを特徴とする請求項１記載の金属ガスケット。
3. 【請求項３】 前記補強部を前記シリンダブロックの前
   記冷却液通路の開口部を臨む部分にのみ設けたことを特
   徴とする請求項１又は２記載の金属ガスケット。
4. 【請求項４】 前記基板を複数枚積層して、前記補強部
   を前記シリンダヘッド側に配置された基板及び前記シリ
   ンダブロック側に配置された基板にそれぞれ設けたこと
   を特徴とする請求項１又は２記載の金属ガスケット。
5. 【請求項５】 前記補強部を前記燃焼室孔の周囲に沿っ
   て所定の間隔で複数形成したことを特徴とする請求項１
   〜４のいずれか一項に記載の金属ガスケット。
6. 【請求項６】 前記補強部を前記燃焼室孔の中心点から
   放射状に延びる線上に配置したことを特徴とする請求項
   ５記載の金属ガスケット。
7. 【請求項７】 前記ボルト孔近傍での前記補強部の間隔
   を互いに隣り合う各ボルト孔間での間隔より大きくした
   ことを特徴とする請求項５又は６記載の金属ガスケッ
   ト。
8. 【請求項８】 前記補強部は前記基板を湾曲させること
   により形成したビードであることを特徴とする請求項１
   〜７のいずれか一項に記載の金属ガスケット。