JP2789798B2

JP2789798B2 - 金属製シリンダヘッドガスケット

Info

Publication number: JP2789798B2
Application number: JP2211262A
Authority: JP
Inventors: 猛志北村; 志郎河合
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-08-08
Filing date: 1990-08-08
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: JPH0495669A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は金属製シリンダヘッドガスケットに係り、特
に二枚の弾性基板を積層としてなる構造を有する金属製
シリンダヘッドガスケットに関する。

〔従来の技術〕

一般にシリンダブロックとシリンダヘッド間には、燃
焼室内で発生するガスの漏洩を防止するために金属製シ
リンダヘッドガスケット（以下、単に金属ガスケットと
いう）が配設されている。この金属ガスケットにも種々
の構造のものが提案されているが、その一つとして二枚
（或いはそれ以上）の弾性基板を積層すると共に、燃焼
室孔の周縁にビードを形成してなる構造の金属ガスケッ
トがある。

従来における二枚の弾性基板を積層した構造を有する
金属ガスケットとしては、特開昭64−6563号公報及び実
開昭63−84462公報に示されるものがあった。

第８図は特開昭64−6563号公報に示された金属ガスケ
ット１の概略構成図である。この金属ガスケット１は、
第１の弾性金属基板２のビード頂部3aと、第２の弾性金
属基板４のビード頂部5aとが、夫々他の弾性金属基板2,
4に形成されたビード3,5の根本部分に合致した構造とな
っていた。よって、各弾性金属基板2,4を組付けた状態
で各ビード3,5は並設された構造となる。

また、第９図は実開昭63−84462号公報に示された金
属ガスケット６の概略構成図であるが、この金属ガスケ
ット６も前記した金属ガスケット１と似た構造を有する
が、各ビード7,8間の離間寸法が広く設定されている。

一方、第10図に示されるように、各弾性金属基板9,10
に形成されたビード頂部11,12のビード11a,12aを一致す
るよう対抗配設した構造の金属ガスケット13もあった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、第８図及び第９図に示される金属ガスケッ
ト1,6では、ビード3,5及びビード7,8が並列して配され
た構造であるため、シリンダブロックとシリンダヘッド
間に金属ガスケット1,6が配設された時に圧縮される圧
縮量はビード3,5,7,8の一段分（各図にｔで示す）とな
り、この圧縮量は小さくなる。このため、シリンダブロ
ックとシリンダヘッド間の隙隙変化にし、ビード3,5,7,
8の弾性変形が追髄できずシール性が低下するという課
題があった。

また、上記構成の金属ガスケット1,6では、所定のシ
ール性能を実現するためには、シール幅を設計的に大き
く取らなければならないため（少なくともビード幅の1.
5倍）、シール幅の狭いエンジンに対しては適用するこ
とが出来ないという課題もあった。

一方、第10図に示される金属ガスケット13では、ビー
ド頂部11a,12aが小さな面で当節しているため、各弾性
金属基板9,10間にずれが生じた場合、ビード11,12は歪
んで圧縮されてしまい、面圧が不均一になりシール性が
低下するという課題があった。また、この構成の金属ガ
スケット13では、ビード11,12が縦に２段に配設された
構造であるため圧縮量は大きくなるが、各ビード11,12
の圧縮変形を抑制するものがないため、シリンダブロッ
クとシリンダヘッドの締結荷重相当の変形を生じる。こ
のため、各ビード11,12に生じる応力が高く、各ビード1
1,12に亀裂が発生するおそれがあるという課題があっ
た。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ビー
ドの圧縮量を大きくでき且つシリンダブロックとシリン
ダヘッド間の隙間変化に対し良好な追髄性を有する金属
製シリンダヘッドガスケットを提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕上記目的を解決するために、本発明では、断面山形形状を有し、燃焼室孔を環状に取り巻くよう
形成さた第１のビードが設けられた第１の弾性基板と、同じく断面山形形状を有し、燃焼室孔を環状に取り巻
くよう形成された第２のビードが設けられた第２の弾性
基板とよりなり、上記第１及び第２の弾性基板を上記第１及び第２のビ
ードが対向するよう積層した構成の金属製シリンダヘッ
ドガスケットにおいて、上記第１及び第２のビードが有するビード頂部を、各
ビードの幅方向の中央位置に対して偏心した位置に配
し、且つ、ビード頂部を偏心させることにより第１及び第
２のビードに形成される傾斜の小さな傾斜面同士を部分
的に重なり合わせた構成としてなることを特徴とするも
のである。

〔作用〕

上記構成とされた金属製シリンダヘッドガスケットに
よれば、ビード頂部が偏心した位置にあり、これにより
形成される傾斜の小なる傾斜面同士が接するため、ビー
ドの幅を特別大きく取らなくても第１及び第２のビード
の重なり面積を大きくすることができ、第１及び第２の
弾性基板にずれが発生しても各ビードが歪んで圧縮され
るようなことはない。

また、第１及び第２の弾性基板に形成された各ビード
が部分的に重なり合うため、総圧縮量は一枚のビード圧
縮量より大きくとれるため、隙間追髄性を向上させるこ
とができる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面と共に説明する。

第１図は本発明の一実施例である金属ガスケット20
（金属ガスケットと略称する）の部分縦断面図である。
同図において、21は第１の弾性基板であり、また22は第
２の弾性基板である。この第１及び第２の弾性基板21,2
2は共にステレス製のばね板より形成されており、両基
板21,22を重ね合わせることにより金属ガスケット20は
構成される。尚、図中23は燃焼室孔を示している。

また、第２図は金属ガスケット20の平面図を示してい
る（尚、上記の第１図は第２図におけるＡ−Ａ線に沿う
断面図である）。同図に示されるように、金属ガスケッ
ト20には、シリンダブロックとシリンダヘッド間に装着
された状態においてボルトが挿通されるボルト孔26,冷
却水を通す冷却水孔27,潤滑油を通す潤滑油孔28,そして
燃焼室孔23等が形成されている。また、燃焼室孔23を取
り囲むようにビード24,25が形成されている。

再び第１図に戻り説明する。第１の弾性基板21には燃
焼室孔23を環状に取り巻くように山形形状の第１のビー
ド24が形成されている。また、第２の弾性基板22にも同
様に、燃焼室孔23を環状に取り巻くように山形形状の第
２のビード25が形成されている。この第１及び第２の弾
性基板21,22は、同図に示されるように重ね合わされて
一つの金属ガスケット20を形成している。

第１及び第２のビード24,25は、本実施例では上下対
称な形状とされている。また、各ビード24,25の山形形
状は、各ビード頂部24a,25aがビード24,25の幅方向の中
央位置に対して偏心した位置にあるよう構成されてい
る。

即ち、ビード24,25の幅寸法をＷとし、またビード24,
25の一縁部（図中、矢印Ｘで示す部位）からビード頂部
24a,25aまでの寸法をｗとした場合、ｗ＜（W/2）となる
ようビード24,25の山形形状は構成されている。

この構成とすることにより、ビード24,25には、傾斜
の小さな傾斜面24b,25bと、傾斜の大きな傾斜面24c,25c
とが形成されることになる。

上記のように、金属ガスケット20は第１及び第２の弾
性基板21,22を重ね合わせることにより構成されるが、
この際、各ビード24,25の傾斜の小さな傾斜面24b,25b同
士が重なり合うよう各弾性基板21,22は重ね合わせれ
る。また、傾斜面24b,25bはその全体が重なり合うので
はなく、部分的に重なり合うよう構成されている。従っ
て、傾斜面24b,25bの重なり合った部分（以下、この部
分を重畳部という）の長さをｄとすると、ｄ＜（Ｗ−
ｗ）となる。

また、傾斜面24b,25b同士を部分的に重ねた構成とす
ることにより、金属ガスケット20の総圧縮量（この総圧
縮量は各弾性基板21,22の間の離間距離Ｈに対応する）
は、ビード24,25の各高さ寸法ｈよりも大きくなり、ま
たビード頂部24a,25aを一致させた場合（第10図のよう
な場合）の高さ寸法２×ｈよりも小さくなる。

続いて上記構成を有する金属ガスケット20の作用につ
いて以下説明する。

前記したように、各ビード頂部24a,25aがビード24,25
の幅方向の中央位置に対して偏心した位置にあり、且つ
傾斜の小さな傾斜面24b,25bが部分的に重なり合うよう
構成されている。このため、ビード幅Ｗを特に大きくと
らなくても、各ビード24,25の重畳部ｄを大きく確保す
ることができ、各弾性基板21,22にずれが発生しても各
ビード24,25が歪んでしまうようなことはない。よっ
て、ビード24,25の配設位置に生じる面圧は均一化しシ
ール性を向上させることができる。

また、金属ガスケット20の総圧縮量Ｈは、ビード24,2
5の各ひとつの高さ寸法ｈよりも大きくなるため、隙間
追随性を良好とすることができる。即ち、金属ガスケッ
ト20は総圧縮量Ｈに渡って変形できるため、シリンダブ
ロックとシリンダヘッド間に生じる隙間が温度変化によ
り大きく変化しても、これに追随して金属ガスケット20
は変形しすため、これによってもシール性を向上するこ
とができる。

第３図（Ａ）は、ボルト締め付け前におけるシリンダ
ブロック29とシリンダヘッド30間に金属ガスケット20が
介装された状態を示している。また、第３図（Ｂ）はボ
ルト締め付け後における金属ガスケット20を、面圧分布
と共に示している。金属ガスケット20はビード頂部24a,
25aが偏心した特殊形状を有しているため、同図（Ｂ）
に示されるように、圧縮時においては各ビード24,25に
圧縮により形成される細かな複数ビードが重なり合いな
がら変形してゆく。よって、各ビード24,25は互いの圧
縮を抑制し合い、またシリンダブロック29とシリンダヘ
ッド30との接触面積も増加し、面圧が均一化するため、
シール性が向上する。

一方、第４図は締め付け時において金属ガスケット20
に印加される荷重方向を示している。同図において、Ｆ
はガスケット締め付け荷重であり、f_hは各ビード24,25
がかみ合おうとする力であり、またf_vは各ビード24,25
に垂直に加わる垂直面圧を示している。ビード24,25は
前記のように、傾斜面24b,25bが部分的に重なり合った
構造となっており、よって同図に示されるようにガスケ
ット締め付け荷重Ｆは、重畳部において分力される。こ
の分力の内、f_hは、各ビード24,25をかみ合わせよう作
用する力となり、この力f_hにより各弾性基板21,22のず
れの発生を防止することができる。

また、各ビード24,25の重畳部ｄの寸法は、燃焼室孔2
3の周囲において同一寸法とする必要はなく、場所によ
り変化させることもでき、この構成とすることにより、
燃焼室孔23の周囲におけるビード24,25の面圧の均一化
を図ることができる。これについて、第５図乃至第７図
を用いて説明する。

周知のように、金属ガスケットの面圧はボルト締め付
け位置近傍で大きく、これから離れるに従い小さくな
る。よってビード24,25の重畳部ｄの寸法を全周にわた
り同一寸法とすると、面圧の分布は第７図（Ａ）に示さ
れるような分布となる。この構成では、ボルト締め付け
位置から離間した位置における面圧が小さいため、この
部分からガスの漏洩が発生するおそれがある。

そこで、ビード24,25の重畳部ｄの寸法をボルト締め
付け近傍位置と、これから離間した位置とで変化させ、
ビード24,25の実質的なバネ定数を変化させることによ
り、面圧の均一化を図る構成としてもよい。

具体的には、第５図に矢印Ａ−Ａで示すボルト締め付
け位置から離間するに従い、ビード24,25の重畳部の寸
法を第６図（Ａ）に示すように小さい値d₃とし、実質的
にバネ定数を大きくすることにより面圧を大きく設定す
る。また、第５図に矢印Ｂ−Ｂで示すボトル締め付け位
置近傍位置では、ビード24,25の重畳部の寸法を第６図
（Ｂ）に示すように大きい値d₄とし、実質的にバネ定数
を小さくすることにより面圧を小さく設定する。この構
成とすることにより、各ビード24,25の燃焼室孔23近傍
の面圧は、第７図（Ｂ）に示されるように全周にわたり
均一化し、各ビード24,25の配置位置全体にわたりシー
ル性も均一化することができる。

尚、上記した実施例では第１及び第２の弾性基板21,2
2に形成される各ビード24,25の形状を上下で対称形状と
したが、これに限るものではなく、上下で非対称の形状
としてもよい。この非対称部分を適宜配設することによ
り、局所的にシール性に強弱を設けることができ、より
シール部位に対応した適切なシールを実現することもで
きる。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、ビードの幅を特別大き
く取らなくても第１及び第２のビードの重なり面積を大
きくすることができるため、第１及び第２の弾性基板に
ずれが発生しても各ビードが歪んで圧縮されるようなこ
とはない。

また、第１及び第２の弾性基板に形成された各ビード
が部分的に重なり合うため、総圧縮量は一枚のビード圧
縮量より大きくとれるため、隙間追随性を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である金属ガスケットの部分
縦断面図、第２図は本発明の一実施例である金属ガスケ
ットの平面図、第３図はシリンダブロックとシリンダヘ
ッド間に金属ガスケットが介装された状態を示す図、第
４図は締め付け時において金属ガスケットに印加される
荷重方向を示す図、第５図乃至第７図は燃焼空孔の周囲
におけるビードの面圧の均一化を図る構成を説明するた
めの図、第８図乃至第10図は従来における金属ガスケッ
トの構成を説明するための図である。 20……金属ガスケット、21……第１の弾性基板、22……
第２の弾性基板、23……燃焼空孔、24……第１のビー
ド、24a,25a……ビード頂部、24b,25b……傾斜面、25…
…第２のビード。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】断面山形形状を有し、燃焼室孔を環状に取
り巻くよう形成された第１のビードが設けられた第１の
弾性基板と、同じく断面山形形状を有し、燃焼室孔を環状に取り巻く
よう形成された第２のビードが設けられた第２の弾性基
板とよりなり、該第１及び第２の弾性基板を該第１及び第２のビードが
対向するような積層した構成と金属製シリンダヘッドガ
スケットにおいて、該第１及び第２のビードが有するビード頂部を、各ビー
ドの軸方向の中央位置に対して偏心した位置に配し、且つ、該ビード頂部を偏心させることにより該第１及び
第２のビードに形成される傾斜の小さい傾斜面同士を部
分的に重なり合わせた構成としてなることを特徴とする
金属製シリンダヘッドガスケット。