JP2003028300A - シリンダヘッドガスケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃焼ガスに対して強い一次シール部と、適度な
硬さのシールラインを形成する二次シール部を設けるこ
とにより、シール性能と耐久性能に優れた一枚の金属基
板で構成されたシリンダヘッドガスケットを提供する。 【解決手段】一枚の金属基板１０で構成されるシリンダ
ヘッドガスケット１，１Ａを、シリンダボア用穴２の周
縁部にボアグロメット１１又はボアシム４１からなる一
次シール部Ｓ１と、このの外側のビード１２と該ビード
１２の片側又は両側に該ビード１２の少なくとも一部を
覆って帯状に塗布した発泡コーティング層２２で形成し
た二次シール部Ｓ２を設けて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のシリン
ダヘッドとシリンダブロック等の二つの部材の間に挟持
してシールを行う、金属基板が一枚で構成されるシリン
ダヘッドガスケットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車のエンジンのシリンダヘッドとシ
リンダブロック（シリンダボディ）の接合面をシールす
る場合に、シリンダヘッドガスケットを間に挟持して燃
焼ガスや冷却水等をシールしている。

【０００３】このシリンダヘッドガスケットは、エンジ
ンの軽量化および製造コストの低減等の要請から、多数
の金属板を積層した積層タイプから、一枚の金属基板で
形成する非常に単純な構造のシリンダヘッドガスケット
に移行して来ており、構成板が一枚となるため、使用可
能な材料も制限されてきている。

【０００４】そのため、多数枚の金属板の積層タイプで
行われてきた、シール手段として採用できるビードやグ
ロメットやシム等を自由に組み合わせたり、シール手段
を二重に設けたりすることは難しく、この一枚構成のタ
イプでは、シール手段の種類や数が制限され、単純化し
たシール手段を使用せざるを得なくなってきている。そ
の上、シール手段に使用できる面積もエンジンの小型化
のために減少してきている。

【０００５】そして、このシリンダヘッドガスケット
は、図５に示す例のように、シリンダブロック等のエン
ジン部材の形状に合わせて製造され、シリンダボア用穴
２、冷却水やエンジンオイルの循環のための液体穴３，
４、締結ボルト用のボルト穴５等が形成されており、そ
れぞれのシール対象穴２，３に対してビード１２，１３
等のシール手段が設けられている。

【０００６】このシールは、同じエンジン部材間で同じ
ガスケットで行うシールであっても、対象とするシール
穴によって要求されるシール性能には大きな差異があ
り、シリンダボア用穴２では、シリンダ内の高温で高圧
の燃焼ガスをシールする必要があるのに対して、液体穴
３では、比較的低温で低圧の液体に対するシールが要求
される。

【０００７】そして、シリンダボア用穴２に対しては、
弾力性があり、隙間の変動に対する追従性が良い円弧形
状や幅狭のビード１２を設けると共に、シリンダヘッド
とシリンダブロックを締結する締結ボルト用のボルト穴
５で囲んで、締結による圧着力により、大きな面圧を得
てシールしている。

【０００８】一方、液体穴３に対しては、ビード１３等
を設けてシールしているが、エンジンの構造上の理由か
ら、液体穴３が締結ボルト用のボルト穴５で囲まれる領
域よりも外側に形成される場合が生じる。この場合に
は、この液体穴３をシールする部分には締結ボルトによ
る圧着力が片側にしか作用せず、面圧が小さくなってし
まうために、ビードの高さを大きくしたり、ビードの幅
を狭くしたり、ビードの形状を尖らせる等して対処して
いる。

【０００９】そして、更に、エンジンのシリンダヘッド
やシリンダブロック等のエンジン部材にシール面の表面
に形成されたツールマーク等の微小な凹凸に対するシー
ルのために、ガスケットの両面にＮＢＲゴムやフッ素ゴ
ム等のゴム系のミクロシールコーティングを全面に塗布
している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このミ
クロシールコーティングは、通常は硬度２Ｈ〜４Ｂ程度
で、１０μｍ〜３０μｍ程度の薄膜に形成されるため
に、エンジン部材のシール表面に残されたツールマーク
等の微小な深さ５μｍ〜１５μｍ程度の凹凸に対しては
シール効果を発揮できるが、Ｖノッチや段差等の深さ２
０μｍ〜５０μｍ程度のやや大き目のキズに対しては、
充分にシール効果を発揮できないという問題がある。

【００１１】特に、このエンジン部材の表面のやや大き
目のキズが、ビード等で形成されるシールラインを横切
る形で形成されている場合には、このキズの部分のシー
ルが不十分になるため、この部分から僅かではあるが、
燃焼ガスや冷却水、オイル等が漏出するので、このシー
ルが問題となっている。

【００１２】このＶノッチ等のエンジン部材のシール表
面のキズ痕による漏出問題は、エンジンの軽量化のため
に、エンジン部材がアルミニウム合金等の比較的柔らか
く疵が発生し易い材料で製造されるようになってから、
また、僅かの燃焼ガスや冷却水やオイルの漏れも無くす
という要請から、重要視されてきている。

【００１３】本発明はこれらの問題を解決するためにな
されたものであり、本発明の目的は、２部材の接合面を
一枚の金属基板で構成されたシリンダヘッドガスケット
でシールする場合に、燃焼ガスに対して強い一次シール
部と、適度な硬さのシールラインを形成する二次シール
部を設けることにより、シール性能と耐久性能に優れた
シリンダヘッドガスケットを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るヘッドガスケットは、つぎのように構成
される。

【００１５】１）一枚の金属基板で構成され、エンジン
のシリンダヘッドとシリンダブロックの間をシールする
シリンダヘッドガスケットであって、シリンダボア用穴
の周縁部にボアグロメット又はボアシムからなる一次シ
ール部を設けると共に、該一次シール部の外側に二次シ
ール部を設け、該二次シール部をビードと該ビードの片
側又は両側に該ビードの少なくとも一部を覆って帯状に
塗布した発泡コーティング層で形成して構成される。

【００１６】この金属基板は、ステンレス焼鈍材（アニ
ール材）、ステンレス調質材（バネ材）、軟鋼等の材料
で形成され、ボアグロメット又はボアシムは、ステンレ
ス焼鈍材（アニール材）、軟鋼板、銅等の材料で形成さ
れる。

【００１７】この二次シール部のビードは、通常は、円
弧状や台形状のフルビードで形成するが、エンジンによ
って要求されるシール性能が異なるのでハーフビード等
の他の形状のビードを用いてもよい。

【００１８】この発泡コーティング層は、マイクロカプ
セルを含有したシリコン等の発泡性の合成樹脂の材料を
スクリーン印刷等により塗布し、２００％〜３００％の
発泡率で、厚さ１００μｍ〜２００μｍ程度、幅１ｍｍ
〜５ｍｍ程度に形成される。この発泡コーティング層は
一次シール部のボアグロメット又はボアシムと間に僅か
な隙間を設けて配設されるが、これらに連続するように
配設してもよく、また、スペース的な余裕があれば適当
な距離をおいて配設してもよい。

【００１９】この構成によれば、この一次シール部を形
成するボアグロメット又はボアシムは、燃焼ガスの高温
によく耐え、しかも硬いのでトルクダウンやへたりを防
止でき、二次シール部では、ビードと発泡コーティング
層とにより二次シールラインを構成し、シール効果を向
上させることができる。

【００２０】また、二次シール部に、ミクロシールコー
ティング層等よりも厚みのある発泡コーティング層を設
けることにより、一次シール部で生じる段差を吸収で
き、しかも、ビードを覆ってエンジン部材に接触するガ
スケットの表面部分に設けているので、この比較的柔ら
かく馴染み性に優れた発泡コーティング層で、ガスケッ
トが当接するシリンダヘッド等の部材のシール面に形成
されたツールマーク等よりも大きなＶノッチ等のキズに
対しても、十分なシール効果を発揮させることができ
る。

【００２１】また、この一次シール部を、ボアグロメッ
ト又はボアシム等の幅が狭いシール手段で形成している
ので、エンジンの小型化に伴うシールに使用できる面積
の減少に対応でき、更に、この一次シール部で、高温の
燃焼ガスが、二次シール部に触れることを防止できるの
で、二次シール部を保護できる。

【００２２】２）また、上記のシリンダヘッドガスケッ
トにおいて、前記シリンダヘッドガスケットの液体穴の
周囲に設けた液体穴シール部を、ビードと該ビードの片
側又は両側に該ビードの少なくとも一部を覆って帯状に
塗布した発泡コーティング層で形成する。

【００２３】この液体穴シール部のビードは、通常は、
圧力が高くなく、水や油に対するシールであるのでハー
フビードで形成するが、エンジンによって要求されるシ
ール性能が異なるのでフルビード等の他の形状のビード
を用いてもよい。

【００２４】この構成により、シリンダボア用穴の二次
シール部と同じ工程で、液体穴シール部も形成できるの
で、製造工程の増加を避けることができ、製造コストを
減少できる。

【００２５】３）上記のシリンダヘッドガスケットにお
いて、前記二次シール部の発泡コーティング層の厚さ
を、前記液体穴シール部の発泡コーティング層の厚さよ
りも厚く形成する。

【００２６】この発泡コーティング層の厚さの変化は重
ね塗り等の手法により、簡単に行うことができ、この厚
さの変化により、シリンダボア用穴と液体穴に対する異
なったシール性能の要請に対して、きめ細かく対応でき
る。

【００２７】また、上記のシリンダヘッドガスケットに
おいて、前記発泡コーティング層のある少なくとも一方
の表面の該シリンダヘッドガスケットの略全面にミクロ
シールコーティング層を塗布する。

【００２８】このミクロシールコーティングは、ＮＢＲ
ゴム、フッ素ゴム等を材料にして、スクリーン印刷等に
よりガスケットの表面の略全面に塗布して硬さＨ〜２Ｂ
の１０μｍ〜３０μｍ程度の薄膜で形成される。

【００２９】そして、このミクロシールコーティングに
より、エンジン部材のシール表面に残されたツールマー
ク等の微小な深さ５μｍ〜１５μｍ程度の凹凸に対して
シール効果を発揮できる。また、発泡コーティングを固
定できるので、発泡コーティングのフロー及びこのフロ
ーに起因するトルクダウンを防止できる。

【００３０】そして、上記のシリンダヘッドガスケット
において、前記発泡コーティング層を、シリコンを材料
とする発泡コーティングで、前記ミクロシールコーティ
ング層を、フッ素又はＮＢＲを材料とするゴムコーティ
ングで、それぞれ形成する。

【００３１】この発泡コーティング層やミクロシールコ
ーティング層の材料には多くの材料を使用できるが、特
にこの組合せがシール性能面及び製造面等から好まし
い。

【００３２】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明のシ
リンダヘッドガスケットの実施の形態について説明す
る。

【００３３】図５の平面図に示すように、本発明に係る
実施の形態のシリンダヘッドガスケット１は、エンジン
のシリンダヘッドとシリンダブロック（シリンダボデ
ィ）との間に挟持されるシリンダヘッドガスケットであ
って、シリンダボアの高温・高圧の燃焼ガス、及び、冷
却水通路や冷却オイル通路等の冷却水やオイル等の液体
をシールするものである。

【００３４】なお、図１〜図４は、模式的な説明図であ
り、シリンダヘッドガスケットの板厚やビードやシール
溝の寸法及び縦横比を実際のものとは異ならせて、シー
ル部分を誇張して示すことにより、より理解し易いよう
にしている。

【００３５】図１及び図５に示すように、この本発明の
第１実施の形態のシリンダヘッドガスケット１はステン
レス焼鈍材（アニール材）、ステンレス調質材（バネ
材）、軟鋼板等の一枚の金属基板１０で構成され、この
金属基板１０は、シリンダブロック等のエンジン部材の
形状に合わせて製造され、シリンダボア用穴２、冷却水
やエンジンオイルの循環のための液体穴３，４、締結ボ
ルト用のボルト穴５等が形成される。

【００３６】そして、本発明では、この金属基板１０の
シリンダボア用穴２の周縁部に、板厚が０．１ｍｍ〜
０．１５ｍｍ程度のステンレス焼鈍材（アニール材）や
軟鋼板や銅板等の材料で形成されるボアグロメット１１
を設け、一次シール部Ｓ１を形成する。

【００３７】また、この一次シール部Ｓ１の外側にフル
ビード１２を設けると共に、このフルビード１２の両側
に、マイクロカプセルを含有した発泡性のシリコン樹脂
をスクリーン印刷により帯状に塗布し、２００％〜３０
０％の発泡率で、片面の厚さｔ２が１００μｍ〜２００
μｍ程度、幅１ｍｍ〜５ｍｍ程度の発泡コーティング層
２０をフルビード１２を覆うように形成する。このフル
ビード１２とこのフルビード１２の両側の発泡コーティ
ング層２２とで、２次シール部Ｓ２を形成する。

【００３８】また、冷却水穴やオイル穴等の液体穴３の
一部に対しては、ハーフビード１３を設けると共に、こ
のハーフビード１３の両側に、マイクロカプセルを含有
した発泡性のシリコン樹脂をスクリーン印刷により帯状
に塗布し、２００％〜３００％の発泡率で、片面の厚さ
ｔ３が６０μｍ〜１５０μｍ程度、幅１ｍｍ〜５ｍｍ程
度の発泡コーティング層２３をハーフビード１３を覆う
ように形成する。このハーフビード１３とこのハーフビ
ード１３の両側の発泡コーティング層２３とで、液体穴
シール部Ｓ３を形成する。

【００３９】そして、この二次シール部Ｓ２の発泡コー
ティング層２２の厚さｔ２を、液体穴シール部Ｓ３の発
泡コーティング層２３の厚さｔ３よりも厚く形成する。

【００４０】更に、第２の実施の形態のシリンダヘッド
ガスケット１Ａでは、図１のシリンダヘッドガスケット
１の構成に追加して、図２に示すように、ＮＢＲゴム、
フッ素ゴム等を材料にして、スクリーン印刷等によりガ
スケット１の両側表面の略全面に塗布して硬さＨ〜２Ｂ
のミクロシールコーティング層３０を形成する。

【００４１】なお、板厚等の寸法例を示すと、例えば、
シリンダボア径が８０ｍｍφの場合で、金属基板１０の
厚さｔ１は０．１５〜０．４ｍｍ程度、シリンダボア穴
２用のフルビード１２の高さｈ１は０．２〜０．３ｍｍ
程度、液体穴３用のハーフビード１３の高さｈ２は０．
２〜０．４ｍｍ程度であり、発泡コーティング２２の厚
さｔ２は１００μｍ〜２００μｍ程度、発泡コーティン
グ２２の厚さｔ３は６０μｍ〜１５０μｍ程度、ミクロ
シールコーティング３０の厚さｔ４は１０μｍ〜３０μ
ｍ程度である。

【００４２】次に、その他の実施の形態を図３〜図５に
示す。

【００４３】図３は、一次シール部Ｓ１の実施の形態を
示す図であり、図３（ａ）と図３（ｂ）は、グロメット
１１，１１Ａを、図３（ｃ）と図３（ｄ）は片側のシム
４１を、図３（ｅ）と図３（ｆ）は両側のシム４１，４
１を設けて構成する。このシム４１は、ステンレス焼鈍
材（アニール材）や軟鋼板や銅板等を材料とし、板厚が
０．０３ｍｍ〜０．１ｍｍ程度に形成される。

【００４４】図４は、二次シール部Ｓ２及び液体穴シー
ル部Ｓ３の実施の形態を示す図であり、図４（ａ）は、
フルビード１５と両面の発泡コーティング２５，２５の
構成を、図４（ｂ）と図４（ｃ）はフルビード１５と片
面の発泡コーティング２５の構成を示し、図４（ｄ）
は、ハーフビード１６と両面の発泡コーティング２６，
２６の構成を、図４（ｅ）と図４（ｆ）はハーフビード
１６と片面の発泡コーティング２６の構成を示す。

【００４５】なお、フルビード１５の形状を円弧形状で
代表して例示しているが、台形状やその他の形状であっ
てもよく、ハーフビード１６も図示した形状以外の形状
で合ってもよい。

【００４６】これらの例示した構成及びその他の構成の
一次シール部Ｓ１と二次シール部Ｓ２と液体穴シール部
Ｓ３とを適宜組み合わせ、更に、ミクロシールコーティ
ング３０の塗布無し、片面塗布、両面塗布を組み合わせ
て、エンジンの種類によってそれぞれ要求されるシール
性能を満足するようなシリンダヘッドガスケットを形成
する。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のシリンダ
ヘッドガスケットによれば、次のような効果を奏するこ
とができる。

【００４８】優れたシール性能が要求されるシリンダボ
ア用穴の周囲に耐熱性に優れてへたりに強い硬い一次シ
ール部と、柔軟で馴染み性のある二次シール部を組み合
わせて設けているので、高いシール性能が得られる。

【００４９】つまり、燃焼室側の一次シール部を、金属
材料で形成されるボアグロメット又はボアシムで形成し
ているので耐熱性に優れ、また、硬い金属材料であるた
め、へたりに強くトルクダウンを防止でき、その上、こ
の一次シール部で、二次シール部を保護できる。

【００５０】また、一次シール部から漏出した燃焼ガス
を、二次シール部のビードと発泡コーティングでシール
できるので、優れたシール性能を得ることができる。

【００５１】特に、二次シール部に、ミクロシールコー
ティング層等よりも厚く形成できる発泡コーティング層
を設けることにより、一次シール部により生じる段差を
吸収でき、この比較的柔らかく馴染み性に優れた発泡コ
ーティング層で、ガスケットが当接するシリンダヘッド
等の部材のシール面に形成されたツールマーク等よりも
大きなＶノッチ等のキズも吸収してシールできるので、
優れたシール性能を発揮できる。

【００５２】また、液体穴シール部も、二次シール部と
同じビードと発泡コーティング層で構成しているので、
シリンダボア用穴の二次シール部を形成するのと同じ工
程で、同時に液体穴シール部も形成でき、製造工程の増
加を避けて製造コストを減少できる。

【００５３】従って、シール性能が良く、しかも、耐熱
性及び耐久性に優れた一枚板構成のシリンダヘッドガス
ケットを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態のシリンダヘッ
ドガスケットを示す断面を含む部分斜視図である。

【図２】本発明に係る第２の実施の形態のシリンダヘッ
ドガスケットを示す部分断面図である。

【図３】本発明に係るシリンダヘッドガスケットの第１
シール部の実施の形態を示す断面を含む部分斜視図であ
り、（ａ）と（ｂ）は、グロメットの構成を、（ｃ）と
（ｄ）は片側のシムの構成を、（ｅ）と（ｆ）は両側の
シムの構成をそれぞれ示す。

【図４】本発明に係るシリンダヘッドガスケットの第２
シール部及び液体穴シール部の実施の形態を示す断面を
含む部分断面図であり、（ａ）は、フルビードと両面の
発泡コーティングの構成を、（ｂ）と（ｃ）は、フルビ
ードと片面の発泡コーティングの構成を示し、また、
（ｄ）は、ハーフビードと両面の発泡コーティングの構
成を、（ｅ）と（ｆ）はハーフビードと片面の発泡コー
ティングの構成をそれぞれ示す。

【図５】シリンダヘッドガスケットの平面図である。

【符号の説明】

１，１Ａ シリンダヘッドガスケット ２ シリンダボア用穴 ３，４ 液体穴 ５ ボルト穴 １０ 金属基板 １１ グロメット １２，１５ フルビード １３，１６ ハーフビード ２２，２３，２５，２６ 発泡コーティング ３０ ミクロシールコーティング ４１ シム Ｓ１ 一次シール部 Ｓ２ 二次シール部 Ｓ３ 液体穴シール部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一枚の金属基板で構成され、エンジンの
   シリンダヘッドとシリンダブロックの間をシールするシ
   リンダヘッドガスケットであって、シリンダボア用穴の
   周縁部にボアグロメット又はボアシムからなる一次シー
   ル部を設けると共に、該一次シール部の外側に二次シー
   ル部を設け、該二次シール部をビードと該ビードの片側
   又は両側に該ビードの少なくとも一部を覆って帯状に塗
   布した発泡コーティング層で形成したことを特徴とする
   シリンダヘッドガスケット。
2. 【請求項２】 前記シリンダヘッドガスケットの液体穴
   の周囲に設けた液体穴シール部を、ビードと該ビードの
   片側又は両側に該ビードの少なくとも一部を覆って帯状
   に塗布した発泡コーティング層で形成したことを特徴と
   する請求項１記載のシリンダヘッドガスケット。
3. 【請求項３】 前記二次シール部の発泡コーティング層
   の厚さを、前記液体穴シール部の発泡コーティング層の
   厚さよりも厚く形成することを特徴とする請求項２記載
   のシリンダヘッドガスケット。