JP4726293B2

JP4726293B2 - Cylinder head gasket

Info

Publication number: JP4726293B2
Application number: JP2000372045A
Authority: JP
Inventors: 修神野
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2020-12-06
Also published as: JP2002174142A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンに用いられる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ブロックの貫通孔にシリンダライナーを圧入したエンジンに用いて好適なシリンダヘッドガスケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用のエンジンとして、シリンダブロックに貫通孔を形成し、その貫通孔に円筒状のシリンダライナーを圧入したものは知られている。
このような従来のエンジンにおいては、シリンダブロックの貫通孔にシリンダライナーを圧入した後、そのシリンダライナーの上端面をフライス盤で切削するようにしてあり、それによって、シリンダライナーの上端面がシリンダブロックの上面と同一平面となるように配慮している。
このようなシリンダライナーを装着した従来のエンジンにおいても、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間にシリンダヘッドガスケットを介在させて、それらの間のシールを維持するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようなシリンダライナーを装着したエンジンに用いられるシリンダヘッドガスケットにおいては、次のような欠点が指摘されていたものである。
すなわち、上述したエンジンにおいては、まずシリンダヘッドガスケットの組付前の時点において、シリンダライナーの上面はシリンダブロックの上面に対して完全に同一平面上に位置しているわけではなく、シリンダライナーが突き出た状態であったり、沈み込んだ状態であったり、シリンダボア周囲で両者が混在した状態であったりすることがある。従来のシリンダヘッドガスケットではシリンダライナーの有無についてはほとんど考慮されておらず、シリンダライナーとシリンダブロックとの境界に関係なく、シリンダボア周囲にシム、グロメット、折返し等の厚肉部を設けることによって高面圧を発生させる構造であった。そのため、このようなシリンダライナーの上端面の凹凸により、凸部では面圧が高くなりすぎ、凹部では低くなりすぎるため、初期のシール性が不安定になるという問題があった。
ところで、シリンダライナーはシリンダブロックに対して、若干のテーパをもって圧入されている。一方、エンジンが運転されて加熱されると、圧入されたシリンダライナーの締付力が低下するため、この状態においてシリンダヘッドガスケットがシリンダライナーの上端面を押す力（シリンダライナー部分の面圧）が強すぎると、その強すぎる部分においてライナーが沈み込んでしまうという問題があった。この締付力の低下は、例えば鋳鉄製のシリンダライナーとアルミ製のシリンダブロックのように、材質の違いによる熱膨張差に起因するものと考えられ、温度が高くなるほど締付力は低下する。特に排気側やボア間が高温となるため、この部分にシリンダライナーの沈み込みを生じ易い。
他方、運転加熱時に低下したシリンダライナー締付力は、エンジンが停止した冷却時には増加して元へ戻ろうとする。この状態においてシリンダヘッドガスケットがシリンダライナーの上端面を押す力（シリンダライナー部分の面圧）が弱すぎると、その弱すぎる部分は加熱時とは逆にシリンダライナーがせり出してくるという問題があった。このせり出しは、シリンダライナーがシリンダブロックへに圧入するために、若干のテーパをもっていることに起因する。
そして、上記のように、エンジンの加熱によりシリンダライナーが沈み、冷却によりせり出すことが繰り返されると、シリンダライナーやシリンダブロックの摩耗によって徐々にシリンダライナー締付力が低下し、シリンダライナーががたつくことによるピストンの焼付き等の不具合を生じる可能性があった。
上記の課題に対して、シリンダボア周囲にシム、グロメット、折返し等の厚肉部を設けた従来のシリンダヘッドガスケットでは、シリンダライナーの上方側となる箇所に厚肉による高面圧を形成する構造であった。そのため、このような従来のものでは、高温部分でシリンダライナーの沈み込みを生じてしまい、ガス漏れを起こしたり、ビードストッパの効果がなくなってビードに過度の力が加わることによってビードが割れたり、沈み込みによって生じた段差の端部との干渉により、シリンダヘッドガスケットが損傷するという不具合があった。
また上下一対の基板とそれらの間にスペーサを介在させた構成の従来のガスケットでは、スペーサ部分全体に面圧を発生させ、ビードの面圧を増強すると共に、エンジンの運転によるシリンダヘッド、シリンダブロックの振動を押さえる効果を有するが、スペーサのみによって生じる面圧は絶対的に低く、シリンダライナー部分を押さえる力が弱いという欠点があった。そして面圧を上げるためにスペーサの板厚を厚くすると、今度は逆にスペーサ部分全体の面圧が上がってしまい、ボア変形を生じたり、エンジンオイルの消費が増加したり、ピストンの摩擦抵抗が増加するといった欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述した事情に鑑み、本発明は、シリンダブロックのシリンダボアに合わせて穿設した燃焼室孔を有するガスケット基板を備え、貫通孔に圧入したシリンダライナーによって上記シリンダボアを構成したシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在されるシリンダヘッドガスケットにおいて、
上記シリンダヘッドガスケットは、上記シリンダライナーの上端面の上方側となる箇所に上記燃焼室孔を囲繞して低面圧部を設けるとともに、上記低面圧部を囲繞してシリンダブロックの上面の上方側となる箇所に少なくとも１箇所の高面圧部を設けて、上記シリンダブロックとシリンダヘッドを連結した際に、上記シリンダライナーの上端面の上方側に位置する低面圧部の面圧が上記高面圧部の面圧よりも低くなるように構成してあり、
上記ガスケット基板は、積層して配置され上面側に位置する第１ガスケット基板と下面側に位置する第２ガスケット基板からなり、また、これら両ガスケット基板の間にインナー板を設けてあり、さらに、上記いずれかの一方のガスケット基板とインナー板との間で、かつ上記シリンダライナーの上面の上方側およびその隣接外方位置となるシリンダブロックの上面の上方側にわたる領域にスペーサを設けて、該スペーサを設けた領域の面圧を、その領域よりも外方側となる領域の面圧よりも所定の値だけ高くなるように構成し、
さらに、上記インナー板におけるシリンダライナーの上面の上方側となる箇所に、上記燃焼室孔を囲繞して下面側へ膨出する環状段部を形成し、この環状段部を設けた箇所を上記低面圧部として構成し、
上記第１ガスケット基板に、シリンダブロックの上面の位置で、かつ上記環状段部を囲繞する位置に環状の第１フルビード部を形成し、第２ガスケット基板に、上記第１フルビード部の位置に合わせて環状の第２フルビード部を形成して、これら両ガスケット基板の両フルビード部によって上記高面圧部を構成し、さらに上記スペーサを、上記燃焼室孔から両フルビード部に至る領域にわたって配置したものである。
【０００５】
上述した構成によれば、まず初期段階においては、シリンダライナー部分とシリンダブロック部分とのそれぞれを、ある程度独立して設計できるので、シリンダヘッドガスケットの面圧や形状（段差およびビードの高さ、立上り角度、幅）をシリンダライナー部分及びシリンダブロック部分それぞれの適正な値に設定でき、従って、シリンダライナーの上端面の凹凸に対しても十分なシール性を確保できると共に、設計の自由度が大きくなるので、様々な機種のエンジンにも対応することができる。
そして運転時においては、シリンダライナー上に設けた低面圧部が、シリンダライナーの上端面を適度な力（面圧）で押さえることによって、シリンダライナーが沈み込まないようにできると共に、冷却時におけるシリンダライナーのせり出しを防止することができる。また、この低面圧部が１次シールとして機能し、シリンダライナーの外側に設けた高面圧部が２次シールとして機能して、多重にシールすることができるため、仮に上記１次シール部として低面圧部からガスが漏れたとしても、２次シール部分である高面圧部でそれを完全にシールすることができる。
したがって、従来に比較してシール性が良好なシリンダヘッドガスケットを提供することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を直列４気筒エンジン用のシリンダヘッドガスケット１に適用した実施例について説明する。なお、図２に示すように、本実施例のシリンダヘッドガスケット１を適用するエンジンのシリンダブロック２には、ピストンの数に合わせた貫通孔２Ａを穿設してあり、これら各貫通孔２Ａに円筒形のシリンダライナー３を圧入している。つまり、本実施例のシリンダヘッドガスケット１を適用するエンジンは、シリンダライナー３の内部によってシリンダボア４を構成したものが前提となっている。
図１ないし図２において、本実施例のシリンダヘッドガスケット１は、上面側（上方側）に位置する第１ガスケット基板５および下面側（下方側）に位置する第２ガスケット基板６と、それらの間に介在させたインナー板７と、このインナー板７の上面を覆って設けたスペーサ８とから構成している。
上記両ガスケット基板５、６とインナー板７およびスペーサ８は、後述する水孔１１の位置で従来公知の連結手段（例えばランスロック等）によって相互に一体に連結されている。なお、スペーサ８とインナー板７を溶接して、そのインナー板７を両ガスケット基板５、６を水孔１１の位置でランスロック等で連結しても良い。また、必要に応じて両ガスケット基板５、６およびインナー板７のいずれか一つ以上の面にゴム層を設けても良い。
シリンダヘッドガスケット１は、従来周知のように、下方側のシリンダブロック２と図示しない上方側のシリンダヘッドとの間に介在されて、締結ボルトによってシリンダヘッドとシリンダブロック２とを一体に連結することにより、それらの間に挟持されて両者間をシールするようになっている。
上述したように、シリンダブロック２に穿設した複数の貫通孔２Ａにシリンダライナー３を圧入して、それら各シリンダライナー３によってそれぞれシリンダボア４を構成している。
図１に示すように、上記両ガスケット基板５、６とインナー板７およびスペーサ８には、シリンダブロック２のシリンダボア４に合わせて穿設した４箇所の燃焼室孔１２と、図示しない締結ボルトが貫通される複数のボルト孔１３と、さらに冷却水が流通する複数の水孔１１とをそれぞれ形成している。
【０００７】
インナー板７は全域を同一厚さとしたＺｎめっき鋼板（例えばＳＰＣＣ材＋Ｚｎめっき）から構成してあり、また、スペーサ８は全域を同一厚さとした比較的軟質のＳＵＳ材（例えばＳＵＳ３０４）から構成している。このスペーサ８はインナー板７の上面を覆っているので、インナー板７の上面と第１ガスケット基板５との間で挟持されるようになっている。このインナー板７の厚さを変更することにより、シリンダヘッドガスケット１全体の厚さを調整できるようになっている。なお、インナー板７の硬さはＨｖ９０〜２３０程度が好ましく、スペーサ８の硬さはＨｖ１７０〜２７０程度が好ましい。
さらに、本実施例のインナー板７には、上記燃焼室孔１２を囲繞して、かつ下面側へ膨出する環状段部７Ａを形成している。この環状段部７Ａの幅（放射方向の寸法）Ｄ１は、シリンダライナー３の幅２．４０ｍｍに対して１．２０ｍｍに設定してあり、また、この環状段部７Ａが下方側へ膨出する膨出量は０．０６ｍｍに設定している。なお、環状段部７Ａの幅は、シリンダライナー３の幅の３０〜７０％程度に設定するのが好ましく、５０％程度に設定するのがより好ましい。また、環状段部７Ａの膨出量は、０．０３から０．１３ｍｍ程度に設定するのが好ましい。
そして、本実施例においては、上記インナー板７に環状段部７Ａを形成する位置は、上記シリンダライナー３の上端面３Ａの上方となる位置に形成している。
次に、本実施例における両ガスケット基板５、６は、全域を同一厚さとした、比較的硬質でばね性を有するＳＵＳ材（例えばＳＵＳ３０１）によって構成しており、第１ガスケット基板５には、燃焼室孔１２とインナー板７の環状段部７Ａを囲繞して下面側（スペーサ８の上面側）にむけて膨出する断面円弧状のフルビード部５Ａを形成している。なお、両ガスケット基板５、６の硬さはＨｖ３５０〜５００程度が好ましい。
【０００８】
また、第２ガスケット基板６にも、燃焼室孔１２とインナー板７の環状段部７Ａを囲繞して上面側（インナー板７の下面７Ｂ側）にむけて膨出する断面円弧状のフルビード部６Ａを形成している。
これら両フルビード部５Ａおよび６Ａの幅（図面上の左右方向寸法）と膨出量はともに同一に設定している。両フルビード部５Ａ、６Ａの幅は、２．６０ｍｍに設定してあり、また、両フルビード部５Ａ、６Ａの膨出量は、０．１８ｍｍに設定している。また、燃焼室孔１２の周縁部からフルビード部５Ａの頂部５Ａ’までの寸法と、燃焼室孔１２の周縁部からフルビード部６Ａの頂部６Ａ’までの寸法は同じ寸法に設定している。
なお、両フルビード部５Ａ、６Ａの幅は、上記環状段部７Ａの幅Ｄ１の２倍程度の寸法であればよく、１．６０〜３．５０ｍｍ程度に設定するのが好ましい。より好ましくは２．００〜２．８０ｍｍである。また、両フルビード部５Ａ、６Ａの膨出量は、上記環状段部７Ａの膨出量の３倍程度の寸法であればよく、０．０９〜０．３０ｍｍ程度に設定するのが好ましい。さらに、両フルビード部５Ａ、６Ａの幅および膨出量は、必ずしも同じ寸法である必要はなく、必要に応じてこれらの寸法を設定すればよいことはもちろんである。
本実施例においては、上記両フルビード部５Ａ、６Ａを、環状段部７Ａの外方側で、かつシリンダブロック２の上面２Ｂの上方となる位置に形成している。
そして、本実施例のシリンダヘッドガスケット１をシリンダブロック２とシリンダヘッドとの間に介在させて、それらを連結した際に、図３に示すように、上記環状段部７Ａを設けた箇所の面圧が低くなるとともに、上記両フルビード部５Ａ、６Ａの内外の縁部となる箇所の面圧が高くなるようにしている。そして、上記環状段部７Ａによって面圧が低くなる箇所を本実施例では低面圧部とする一方、上記両フルビード部５Ａ、６Ａの内外の縁部となる箇所を高面圧部としている。図３から理解できるように、低面圧部の面圧（７Ａの領域の面圧）は、高面圧部の面圧（両フルビード部５Ａ、６Ａの内外の縁部の面圧）よりも低いが、低面圧部の分布範囲はシリンダボアの放射方向において、高面圧部よりも広くなるようにしている。
また、本実施例においては、上記スペーサ８は、燃焼室孔１２の位置から両フルビード部５Ａ、６Ａの外方側に至る領域にわたって設けている。これにより、本実施例のシリンダヘッドガスケット１においては、図３に示すように、上記低面圧部および高面圧部を含めたスペーサ８を配置した領域において、スペーサ８の外方側となる領域に比較して、所定量だけ一様に面圧が高くなるように構成している。
【０００９】
以上のように構成したシリンダヘッドガスケット１をシリンダヘッドとシリンダブロック２との間に介在させて締結ボルトによって一体に連結すると、両フルビード部５Ａ、６Ａが上下方向から圧縮されて変形するようになっている。
そして、フルビード部５Ａの頂部５Ａ’がスペーサ８の上面に密着するとともに、該スペーサ８の下面がインナー板７の上面に密着するとともに、フルビード部６Ａの頂部６Ａ’がインナー板７の下面７Ｂに密着するようになっている。また、環状段部７Ａは下方側の第２ガスケット基板６の上面に密着し、この環状段部７Ａの隣接内外の位置となるインナー板７の上面とその上方側の第１ガスケット基板５の下面とによってそれらの間のスペーサ８が挟持されるようになっている。また、第１ガスケット基板５の上面がシリンダヘッド側の下面と密着し、第２ガスケット基板６の下面がシリンダブロック２の上面２Ｂおよびシリンダライナー３の上端面３Ａと密着する様になっている。
このように、本実施例では、上記低面圧部としての環状段部７Ａを設けた箇所を１次シールとするとともに、上記高面圧部となる箇所を２次シールおよび３次シールとして機能させて、多重のシール部を形成するようにしている。このようにして、シリンダヘッドガスケット１によってシリンダヘッドとシリンダブロック２との間のシールを維持するようになっている。
また、この状態においては、図３に示すように、シリンダヘッドガスケット１の環状段部７Ａを設けた箇所（低面圧部）の面圧、すなわちシリンダライナー３の上方側となる箇所の面圧は、両フルビード部５Ａ、６Ａにおける内外の縁部の箇所（高面圧部）の面圧よりも低くなっている。また、これらの位置を含めたスペーサ８を設けた領域においては、スペーサ８よりも外方側となる領域に比較して、面圧が所定量だけ一様に高くなっている。
このような本実施例のシリンダヘッドガスケット１においては、まず初期段階においては、シリンダライナー３の上方となる部分とシリンダブロック２の上方となる部分とのそれぞれを、ある程度独立して設計できるので、シリンダヘッドガスケット１の面圧や形状（段差およびビードの高さ、立上り角度、幅）をシリンダライナー３の部分及びシリンダブロック２の部分のそれぞれの適正な値に設定できる。そのため、シリンダライナー３の上端面３Ａの凹凸に対しても十分なシール性を確保できると共に、設計の自由度が大きくなるので、様々な機種のエンジンにも対応することができる。
そして運転時においては、シリンダライナー３上に設けた低面圧部としての環状段部７Ａの箇所が、シリンダライナー３の上端面を適度な力で押さえることによって、シリンダライナー３が貫通孔２Ａ内で沈み込まないようにできると共に、エンジン冷却時におけるシリンダライナー３のせり出し（浮き上がり）を防止することができる。また、低面圧部が１次シールとして機能するとともに高面圧部が２次シールおよび３次シールとして機能するため、仮に上記１次シール部としての低面圧部からガスが漏れたとしても、２次シール部および３次シール部としての高面圧部によってそれを完全にシールすることができる。したがって、従来に比較して、シール性が良好なシリンダヘッドガスケット１を提供することができる。
さらに、本実施例のシリンダヘッドガスケット１はシリンダライナー３における上端面３Ａの上方となる箇所に上記低面圧部としての環状段部７Ａを形成しているので、シリンダヘッドとシリンダブロック２とを連結した際に、上記環状段部７Ａの面圧が低くなる。そのため、シリンダヘッドとシリンダブロック２とを連結した際に、従来のものよりもシリンダライナー３の上端面３Ａに対して作用する面圧が減少する。そのため、シリンダヘッドとシリンダブロック２の連結時において、シリンダライナー３が貫通孔２Ａ内で沈み込むことを抑制することができる。つまり、シリンダヘッドとシリンダブロック２の連結時において、シリンダライナー３の上端面と貫通孔２Ａの上端部との間に段差が生じることを抑制することができ、この点からも従来と比較して、シール性が良好なシリンダヘッドガスケット１を提供することができる。
【００１０】
（第２実施例）
次に、図４は本発明の第２実施例を示したものである。この第２実施例は、上記第１実施例においてインナー板７の上面側に配置していたスペーサ８をインナー板７の下面側に配置したものである。その他の構成は、上記第１実施例のものと同じなので、それらの構成の説明は省略する。
このような第２実施例の構成であっても上記第１実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００１１】
（第３実施例）
次に、図５は本発明の第３実施例を示したものである。この第３実施例は、両ガスケット基板５、６に設けたフルビード部５Ａ、６Ａの膨出方向を上記第１実施例のものとは逆にしたものである。すなわち、第１ガスケット基板５のフルビード部５Ａは、上面側に向けて膨出させてあり、第２ガスケット基板６のフルビード部６Ａは下面側に向けて膨出させている。その他の構成は、上記第１実施例のものと同じなので、それらの構成の説明は省略する。
このような第３実施例の構成であっても上記第１実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００１２】
（第４実施例）
次に、図６は本発明の第４実施例を示したものである。この第４実施例は、上記第１実施例の構成を前提として、両ガスケット基板５、６のフルビード部５Ａ、６Ａの隣接外方位置にハーフビード部５Ｃ、６Ｃを形成したものである。第１ガスケット基板５のハーフビード部５Ｃは、その外方側の縁部が内方側の縁部よりも低くなるように形成してあり、他方、第２ガスケット基板６のハーフビード部６Ｃは、その外方側の縁部が内方側の縁部よりも高くなるように形成している。その他の構成は上記第１実施例のものと同じなので、それらの構成の説明は省略する。
このような第４実施例の構成であっても上記第１実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００１３】
（第５実施例）
次に、図７は本発明の第５実施例を示したものである。この第５実施例は、図２に示した第１実施例における第１ガスケット基板５のフルビード部５Ａの膨出方向を図２と逆にしたものである。すなわち、この第５実施例における第１ガスケット基板５のフルビード部５Ａは、上面側に向けて膨出するように形成している。その他の構成は、上記第１実施例と同じなので、それらの構成の説明は省略する。
このような第５実施例の構成であっても上記第１実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００１４】
（第６実施例）
次に、図８は本発明の第６実施例を示したものである。この第６実施例は、上記図６に示した第４実施例におけるスペーサ８の設置領域を小さくしたものである。すなわち、この第６実施例のスペーサ８は、燃焼室孔１２から両フルビード部５Ａ、６Ａの少し外方となる位置にわたって設けてあり、スペーサ８の外方側の縁部はハーフビード５Ｃ、６Ｃの領域まで到達しないように構成している。その他の構成は、上記第４実施例と同じなので、それらの構成の説明は省略する。
このような第６実施例の構成であっても上記第１実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、従来に比較してシール性が良好なシリンダヘッドガスケットを提供することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う要部の断面図。
【図３】上記図２に示したシリンダヘッドガスケットをシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在させた際の面圧の分布状態を示す図。
【図４】本発明の第２実施例を示す断面図。
【図５】本発明の第３施例を示す断面図。
【図６】本発明の第４施例を示す断面図。
【図７】本発明の第５施例を示す断面図。
【図８】本発明の第６施例を示す断面図。
【符号の説明】
１…シリンダヘッドガスケット２…シリンダブロック
２Ａ…貫通孔３…シリンダライナー
５…第１ガスケット基板５Ａ…フルビード部
６…第２ガスケット基板６Ａ…フルビード部
７…インナー板７Ａ…環状段部
８…スペーサ１２…燃焼室孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cylinder head gasket used in an engine, and more particularly to a cylinder head gasket suitable for use in an engine in which a cylinder liner is press-fitted into a through hole of a cylinder block.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an automobile engine is known in which a through hole is formed in a cylinder block and a cylindrical cylinder liner is press-fitted into the through hole.
In such a conventional engine, after the cylinder liner is press-fitted into the through hole of the cylinder block, the upper end surface of the cylinder liner is cut with a milling machine, whereby the upper end surface of the cylinder liner is Consideration is given to be flush with the top surface.
Even in a conventional engine equipped with such a cylinder liner, a cylinder head gasket is interposed between the cylinder block and the cylinder head to maintain a seal therebetween.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the following drawbacks have been pointed out in the cylinder head gasket used in the engine equipped with the cylinder liner as described above.
That is, in the above-described engine, first, before the cylinder head gasket is assembled, the upper surface of the cylinder liner is not completely flush with the upper surface of the cylinder block. In some cases, it may be in a depressed state, in a depressed state, or in a state in which both are mixed around the cylinder bore. In conventional cylinder head gaskets, the presence or absence of a cylinder liner is hardly taken into consideration. Regardless of the boundary between the cylinder liner and the cylinder block, a thick surface such as shims, grommets, and folds is provided around the cylinder bore. It was a structure that generates pressure. Therefore, due to the unevenness of the upper end surface of the cylinder liner, the surface pressure is too high at the convex portion and too low at the concave portion, so that the initial sealing performance becomes unstable.
By the way, the cylinder liner is press-fitted with a slight taper to the cylinder block. On the other hand, when the engine is operated and heated, the tightening force of the press-fitted cylinder liner decreases, and in this state, the force that the cylinder head gasket pushes the upper end surface of the cylinder liner (surface pressure of the cylinder liner portion) If it is too strong, there is a problem that the liner sinks in the part that is too strong. The decrease in the tightening force is considered to be caused by a difference in thermal expansion due to a difference in material, such as a cast iron cylinder liner and an aluminum cylinder block, and the tightening force decreases as the temperature increases. In particular, since the exhaust side and between the bores are hot, the cylinder liner is likely to sink in this portion.
On the other hand, the cylinder liner tightening force, which has decreased during operation heating, increases during cooling when the engine is stopped, and tends to return. In this state, if the force that the cylinder head gasket pushes the upper end surface of the cylinder liner (surface pressure of the cylinder liner portion) is too weak, the cylinder liner protrudes from the excessively weak portion as opposed to heating. . This protrusion is due to the fact that the cylinder liner has a slight taper in order to press fit into the cylinder block.
As described above, when the cylinder liner sinks due to the heating of the engine and repeatedly protrudes due to the cooling, the cylinder liner tightening force gradually decreases due to wear of the cylinder liner and the cylinder block, and the cylinder liner becomes loose. There was a possibility of causing problems such as seizure of the piston.
In the conventional cylinder head gasket in which thick portions such as shims, grommets, and folds are provided around the cylinder bore in response to the above-mentioned problems, a high surface pressure due to the thick wall is formed at a location above the cylinder liner. there were. Therefore, in such a conventional one, the cylinder liner sinks at a high temperature part, causing gas leakage, the bead stopper is lost and the bead breaks due to excessive force applied to the bead, There was a problem that the cylinder head gasket was damaged due to the interference with the end of the step caused by the sinking.
In addition, in the conventional gasket having a configuration in which a pair of upper and lower substrates and a spacer are interposed between them, a surface pressure is generated in the entire spacer portion to increase the surface pressure of the bead, and a cylinder head and a cylinder block by operating the engine. However, the surface pressure generated only by the spacer is absolutely low, and the force for pressing the cylinder liner portion is weak. If the spacer thickness is increased in order to increase the surface pressure, the surface pressure of the entire spacer portion will increase, resulting in bore deformation, increased engine oil consumption, and piston frictional resistance. There was a drawback of increasing.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above-described circumstances, the present invention includes a gasket substrate having a combustion chamber hole drilled in accordance with a cylinder bore of a cylinder block, and a cylinder block and a cylinder head that constitute the cylinder bore by a cylinder liner press-fitted into the through hole. In the cylinder head gasket interposed between,
The cylinder head gasket surrounds the combustion chamber hole at a location above the upper end surface of the cylinder liner to provide a low surface pressure portion, and surrounds the low surface pressure portion and above the upper surface of the cylinder block. When the cylinder block and the cylinder head are connected by providing at least one high surface pressure portion at a location on the side, the surface pressure of the low surface pressure portion located above the upper end surface of the cylinder liner is It is configured to be lower than the surface pressure of the high surface pressure part ,
The gasket substrate is composed of a first gasket substrate positioned on the upper surface side and a second gasket substrate positioned on the lower surface side, and an inner plate is provided between the two gasket substrates. A spacer is provided between one of the above gasket substrates and the inner plate, and in a region extending above the upper surface of the cylinder liner and above the upper surface of the cylinder block that is adjacent to the outer side of the cylinder liner. The surface pressure of the region provided with is configured to be higher by a predetermined value than the surface pressure of the region on the outer side of the region,
Further, an annular step portion that surrounds the combustion chamber hole and bulges to the lower surface side is formed at a location on the upper side of the upper surface of the cylinder liner in the inner plate. Configured as a surface pressure part,
An annular first full bead portion is formed on the first gasket substrate at a position on the upper surface of the cylinder block and surrounding the annular step portion, and the second gasket substrate is aligned with the position of the first full bead portion. The annular second full bead portion is formed, the high surface pressure portion is constituted by the two full bead portions of the two gasket substrates, and the spacer is disposed over the region extending from the combustion chamber hole to the two full bead portions . Is.
[0005]
According to the above-described configuration, in the initial stage, each of the cylinder liner part and the cylinder block part can be designed independently to some extent, so that the surface pressure and shape of the cylinder head gasket (step height and bead height, rise) (Angle, width) can be set to appropriate values for the cylinder liner part and cylinder block part, and therefore sufficient sealing performance can be secured against unevenness of the upper end surface of the cylinder liner, and the degree of freedom in design is increased. Therefore, it can support various types of engines.
During operation, the low surface pressure portion provided on the cylinder liner presses the upper end surface of the cylinder liner with an appropriate force (surface pressure) to prevent the cylinder liner from sinking, and at the time of cooling. The cylinder liner can be prevented from protruding. In addition, since the low surface pressure portion functions as a primary seal and the high surface pressure portion provided outside the cylinder liner functions as a secondary seal, multiple sealing can be performed. Even if gas leaks from the low surface pressure portion, it can be completely sealed by the high surface pressure portion which is the secondary seal portion.
Therefore, it is possible to provide a cylinder head gasket having better sealing performance than conventional ones.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a cylinder head gasket 1 for an in-line four-cylinder engine will be described. As shown in FIG. 2, the cylinder block 2 of the engine to which the cylinder head gasket 1 of this embodiment is applied is provided with through holes 2A corresponding to the number of pistons. A cylindrical cylinder liner 3 is press-fitted. In other words, the engine to which the cylinder head gasket 1 of the present embodiment is applied is premised on the cylinder bore 4 formed by the inside of the cylinder liner 3.
1 and 2, the cylinder head gasket 1 of the present embodiment includes a first gasket substrate 5 located on the upper surface side (upper side), a second gasket substrate 6 located on the lower surface side (lower side), and their The inner plate 7 is interposed between the inner plate 7 and a spacer 8 that covers the upper surface of the inner plate 7.
The gasket substrates 5, 6 and the inner plate 7 and the spacer 8 are integrally connected to each other by a conventionally known connecting means (for example, a lance lock) at a position of a water hole 11 to be described later. The spacer 8 and the inner plate 7 may be welded, and the inner plate 7 may be connected to the gasket substrates 5 and 6 at the positions of the water holes 11 by a lance lock or the like. Moreover, you may provide a rubber layer in any one or more surfaces of both the gasket substrates 5 and 6 and the inner board 7 as needed.
As is well known, the cylinder head gasket 1 is interposed between a lower cylinder block 2 and an upper cylinder head (not shown), and integrally connects the cylinder head and the cylinder block 2 with fastening bolts. By this, it is clamped between them and seals between both.
As described above, the cylinder liner 3 is press-fitted into the plurality of through holes 2 </ b> A formed in the cylinder block 2, and the cylinder bores 4 are configured by the cylinder liners 3.
As shown in FIG. 1, the gasket substrates 5, 6, the inner plate 7, and the spacer 8 have four combustion chamber holes 12 drilled in accordance with the cylinder bore 4 of the cylinder block 2 and fastening bolts (not shown). A plurality of bolt holes 13 to be penetrated and a plurality of water holes 11 through which cooling water flows are formed.
[0007]
The inner plate 7 is made of a Zn-plated steel sheet (for example, SPCC material + Zn plating) having the same thickness in the entire area, and the spacer 8 is made of a relatively soft SUS material (for example, SUS304) having the same thickness in the entire area. ing. Since the spacer 8 covers the upper surface of the inner plate 7, the spacer 8 is sandwiched between the upper surface of the inner plate 7 and the first gasket substrate 5. By changing the thickness of the inner plate 7, the thickness of the entire cylinder head gasket 1 can be adjusted. The hardness of the inner plate 7 is preferably about Hv 90 to 230, and the hardness of the spacer 8 is preferably about Hv 170 to 270.
Further, the inner plate 7 of this embodiment is formed with an annular step portion 7A that surrounds the combustion chamber hole 12 and bulges to the lower surface side. The width (radial dimension) D1 of the annular step 7A is set to 1.20 mm with respect to the width 2.40 mm of the cylinder liner 3, and the annular step 7A bulges downward. The amount of bulging is set to 0.06 mm. In addition, it is preferable to set the width | variety of 7 A of annular step parts to about 30 to 70% of the width | variety of the cylinder liner 3, and it is more preferable to set to about 50%. Moreover, it is preferable to set the bulging amount of the annular stepped portion 7A to about 0.03 to 0.13 mm.
In this embodiment, the position where the annular step 7A is formed on the inner plate 7 is formed above the upper end surface 3A of the cylinder liner 3.
Next, both gasket substrates 5 and 6 in the present embodiment are made of a relatively hard and springy SUS material (for example, SUS301) having the same thickness in the entire region. A full bead portion 5A having an arcuate cross section is formed surrounding the combustion chamber hole 12 and the annular step portion 7A of the inner plate 7 and bulging toward the lower surface side (the upper surface side of the spacer 8). The hardness of both gasket substrates 5 and 6 is preferably about Hv 350 to 500.
[0008]
Further, the second gasket substrate 6 also has a full bead portion having an arcuate cross section that surrounds the combustion chamber hole 12 and the annular step portion 7A of the inner plate 7 and bulges toward the upper surface side (the lower surface 7B side of the inner plate 7). 6A is formed.
Both the full bead portions 5A and 6A have the same width (dimension in the left-right direction on the drawing) and bulge amount. The widths of both full bead portions 5A and 6A are set to 2.60 mm, and the bulge amounts of both full bead portions 5A and 6A are set to 0.18 mm. The dimension from the peripheral edge of the combustion chamber hole 12 to the top 5A 'of the full bead part 5A and the dimension from the peripheral part of the combustion chamber hole 12 to the top 6A' of the full bead part 6A are set to the same dimension.
The widths of the full bead portions 5A and 6A may be about twice the width D1 of the annular step portion 7A, and are preferably set to about 1.60 to 3.50 mm. More preferably, it is 2.00-2.80 mm. Further, the bulging amount of the full bead portions 5A, 6A may be about three times the bulging amount of the annular stepped portion 7A, and is preferably set to about 0.09 to 0.30 mm. Furthermore, the width and the bulging amount of the full bead portions 5A and 6A are not necessarily the same dimensions, and it is needless to say that these dimensions may be set as necessary.
In the present embodiment, both the full bead portions 5A and 6A are formed on the outer side of the annular step portion 7A and above the upper surface 2B of the cylinder block 2.
When the cylinder head gasket 1 of this embodiment is interposed between the cylinder block 2 and the cylinder head and connected to each other, as shown in FIG. 3, the surface of the portion where the annular step portion 7A is provided. While the pressure is lowered, the surface pressure of the portions serving as the inner and outer edges of the full bead portions 5A and 6A is increased. In the present embodiment, the portion where the surface pressure is lowered by the annular step portion 7A is defined as a low surface pressure portion, while the portions serving as the inner and outer edges of the full bead portions 5A, 6A are defined as the high surface pressure portion. As can be understood from FIG. 3, the surface pressure of the low surface pressure portion (surface pressure in the region of 7A) is higher than the surface pressure of the high surface pressure portion (surface pressure of the inner and outer edges of the full bead portions 5A and 6A). Although low, the distribution range of the low surface pressure portion is set to be wider than that of the high surface pressure portion in the radial direction of the cylinder bore.
In the present embodiment, the spacer 8 is provided over a region extending from the position of the combustion chamber hole 12 to the outer side of the full bead portions 5A and 6A. Thereby, in the cylinder head gasket 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, in the region where the spacer 8 including the low surface pressure portion and the high surface pressure portion is disposed, it is on the outer side of the spacer 8. Compared to the region, the surface pressure is uniformly increased by a predetermined amount.
[0009]
When the cylinder head gasket 1 configured as described above is interposed between the cylinder head and the cylinder block 2 and integrally connected by a fastening bolt, the full bead portions 5A and 6A are compressed and deformed in the vertical direction. ing.
The top portion 5A ′ of the full bead portion 5A is in close contact with the upper surface of the spacer 8, the lower surface of the spacer 8 is in close contact with the upper surface of the inner plate 7, and the top portion 6A ′ of the full bead portion 6A is in contact with the lower surface 7B of the inner plate 7. It comes to adhere closely. Further, the annular step portion 7A is in close contact with the upper surface of the second gasket substrate 6 on the lower side, and the upper surface of the inner plate 7 that is located inside and outside the annular step portion 7A and the lower surface of the first gasket substrate 5 on the upper side thereof. Thus, the spacer 8 between them is clamped. Further, the upper surface of the first gasket substrate 5 is in close contact with the lower surface on the cylinder head side, and the lower surface of the second gasket substrate 6 is in close contact with the upper surface 2B of the cylinder block 2 and the upper end surface 3A of the cylinder liner 3.
As described above, in this embodiment, the location where the annular step portion 7A as the low surface pressure portion is provided serves as a primary seal, and the location that serves as the high surface pressure portion functions as a secondary seal and a tertiary seal. In this way, multiple seal portions are formed. In this way, a seal between the cylinder head and the cylinder block 2 is maintained by the cylinder head gasket 1.
Further, in this state, as shown in FIG. 3, the surface pressure of the portion (low surface pressure portion) where the annular step portion 7 </ b> A of the cylinder head gasket 1 is provided, that is, the surface pressure of the portion on the upper side of the cylinder liner 3. Is lower than the surface pressure of the inner and outer edge portions (high surface pressure portions) in the full bead portions 5A and 6A. Further, in the region where the spacer 8 including these positions is provided, the surface pressure is uniformly increased by a predetermined amount as compared with the region on the outer side of the spacer 8.
In such a cylinder head gasket 1 of this embodiment, first, in the initial stage, each of the portion above the cylinder liner 3 and the portion above the cylinder block 2 can be designed to some extent independently. The surface pressure and shape (step and bead height, rising angle, and width) of the cylinder head gasket 1 can be set to appropriate values for the cylinder liner 3 portion and the cylinder block 2 portion, respectively. For this reason, sufficient sealing performance can be ensured against the unevenness of the upper end surface 3A of the cylinder liner 3, and the degree of freedom in design is increased, so that it can be applied to various types of engines.
During operation, the location of the annular stepped portion 7A as the low surface pressure portion provided on the cylinder liner 3 presses the upper end surface of the cylinder liner 3 with an appropriate force, so that the cylinder liner 3 is in the through hole 2A. The cylinder liner 3 can be prevented from protruding (raising) when the engine is cooled. In addition, since the low surface pressure portion functions as a primary seal and the high surface pressure portion functions as a secondary seal and a tertiary seal, even if gas leaks from the low surface pressure portion as the primary seal portion, It can be completely sealed by the high surface pressure portion as the secondary seal portion and the tertiary seal portion. Therefore, it is possible to provide the cylinder head gasket 1 having better sealing performance than the conventional one.
Further, the cylinder head gasket 1 of the present embodiment is formed with the annular step portion 7A as the low surface pressure portion at a location above the upper end surface 3A of the cylinder liner 3, so that the cylinder head and the cylinder block 2 are connected to each other. When connected, the surface pressure of the annular stepped portion 7A is lowered. Therefore, when the cylinder head and the cylinder block 2 are connected, the surface pressure acting on the upper end surface 3A of the cylinder liner 3 is reduced as compared with the conventional one. Therefore, when the cylinder head and the cylinder block 2 are connected, the cylinder liner 3 can be prevented from sinking in the through hole 2A. That is, when the cylinder head and the cylinder block 2 are connected, it is possible to suppress the occurrence of a step between the upper end surface of the cylinder liner 3 and the upper end portion of the through hole 2A. The cylinder head gasket 1 with good sealing performance can be provided.
[0010]
(Second embodiment)
Next, FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the spacer 8 arranged on the upper surface side of the inner plate 7 in the first embodiment is arranged on the lower surface side of the inner plate 7. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description of those configurations is omitted.
Even with the configuration of the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
[0011]
(Third embodiment)
Next, FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the bulging directions of the full bead portions 5A and 6A provided on the gasket substrates 5 and 6 are reversed from those in the first embodiment. That is, the full bead portion 5A of the first gasket substrate 5 is bulged toward the upper surface side, and the full bead portion 6A of the second gasket substrate 6 is bulged toward the lower surface side. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description of those configurations is omitted.
Even with the configuration of the third embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
[0012]
(Fourth embodiment)
Next, FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, on the premise of the configuration of the first embodiment, half bead portions 5C and 6C are formed at the outer positions adjacent to the full bead portions 5A and 6A of the gasket substrates 5 and 6, respectively. The half bead portion 5C of the first gasket substrate 5 is formed such that the outer edge portion thereof is lower than the inner edge portion, while the second bead portion 6C of the second gasket substrate 6 is The outer edge is formed to be higher than the inner edge. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description of those configurations is omitted.
Even with the configuration of the fourth embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
[0013]
(5th Example)
Next, FIG. 7 shows a fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, the bulging direction of the full bead portion 5A of the first gasket substrate 5 in the first embodiment shown in FIG. 2 is reversed from that in FIG. That is, the full bead portion 5A of the first gasket substrate 5 in the fifth embodiment is formed so as to bulge toward the upper surface side. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description of those configurations is omitted.
Even with the configuration of the fifth embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained.
[0014]
(Sixth embodiment)
Next, FIG. 8 shows a sixth embodiment of the present invention. In the sixth embodiment, the installation area of the spacer 8 in the fourth embodiment shown in FIG. 6 is reduced. That is, the spacer 8 of the sixth embodiment is provided over a position slightly outside the full bead portions 5A, 6A from the combustion chamber hole 12, and the outer edge of the spacer 8 is the half bead 5C, 6C. It is configured not to reach the area. Since other configurations are the same as those of the fourth embodiment, description of those configurations is omitted.
Even with the configuration of the sixth embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
[0015]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a cylinder head gasket that has better sealing performance than conventional ones.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a main part taken along line II-II in FIG.
FIG. 3 is a view showing a distribution state of surface pressure when the cylinder head gasket shown in FIG. 2 is interposed between a cylinder block and a cylinder head.
FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view showing a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a sectional view showing a sixth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cylinder head gasket 2 ... Cylinder block 2A ... Through-hole 3 ... Cylinder liner 5 ... 1st gasket board | substrate 5A ... Full bead part 6 ... 2nd gasket board | substrate 6A ... Full bead part 7 ... Inner board 7A ... Annular step part 8 ... Spacer 12 ... combustion chamber hole

Claims

In a cylinder head gasket provided with a gasket substrate having a combustion chamber hole drilled in accordance with a cylinder bore of a cylinder block, and interposed between a cylinder block and a cylinder head constituting the cylinder bore by a cylinder liner press-fitted into a through hole.
The cylinder head gasket surrounds the combustion chamber hole at a location above the upper end surface of the cylinder liner to provide a low surface pressure portion, and surrounds the low surface pressure portion and above the upper surface of the cylinder block. When the cylinder block and the cylinder head are connected by providing at least one high surface pressure portion at a location on the side, the surface pressure of the low surface pressure portion located above the upper end surface of the cylinder liner is It is configured to be lower than the surface pressure of the high surface pressure part ,
The gasket substrate is composed of a first gasket substrate positioned on the upper surface side and a second gasket substrate positioned on the lower surface side, and an inner plate is provided between the two gasket substrates. A spacer is provided between one of the above gasket substrates and the inner plate, and in a region extending above the upper surface of the cylinder liner and above the upper surface of the cylinder block that is adjacent to the outer side of the cylinder liner. The surface pressure of the region provided with is configured to be higher by a predetermined value than the surface pressure of the region on the outer side of the region,
Further, an annular step portion that surrounds the combustion chamber hole and bulges to the lower surface side is formed at a location on the upper side of the upper surface of the cylinder liner in the inner plate. Configured as a surface pressure part,
An annular first full bead portion is formed on the first gasket substrate at a position on the upper surface of the cylinder block and surrounding the annular step portion, and the second gasket substrate is aligned with the position of the first full bead portion. The annular second full bead portion is formed, the high surface pressure portion is constituted by the two full bead portions of the two gasket substrates, and the spacer is disposed over the region extending from the combustion chamber hole to the two full bead portions . Cylinder head gasket characterized by that.

2. The cylinder head gasket according to claim 1, wherein the radial width of the cylinder bore in the low surface pressure portion is set larger than the radial width of the cylinder bore in the high surface pressure portion.

The first full bead bulges toward the lower surface side, the second full bead portion bulges toward the upper surface side, and surrounds the first full bead portion adjacent to the first gasket substrate. A first half bead portion is formed at an outer position, and a second half bead portion is formed at an adjacent outer position surrounding the second full bead portion on the second gasket substrate. The cylinder head gasket according to claim 1 or 2, wherein the high surface pressure portion is constituted by the both half bead portions.

The cylinder head gasket according to claim 3 , wherein the spacer is disposed in a region from the combustion chamber hole to the half bead portion.