JP2004278710A - Metal gasket for cylinder head - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関のシリンダーブロックとシリンダーヘッドとの間に介挿されるシリンダーヘッド用メタルガスケットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種のメタルガスケットとしては、例えば、それぞれ金属板からなる二枚の基板と、それらの基板より薄い板厚の金属板からなり、それらの基板間に介挿される副板とを具え、前記各基板が、内燃機関のシリンダーブロックの各シリンダーボアに対応して形成されたシリンダー孔と、各シリンダー孔の周囲に形成された山形断面形状の環状ビードと、前記内燃機関のシリンダーブロックの冷却水ジャケットおよびシリンダーヘッドの冷却水孔に対応して前記各環状ビードの外側周辺部に形成された冷却水孔とを有し、前記副板が、基板と同様のシリンダー穴と冷却水穴とを有するメタルガスケットが知られており、かかるメタルガスケットにおいては、その副板に、基板の各シリンダー孔の周囲の環状ビードと重なるシリンダー孔周辺部をそれより外側の外方部よりも厚くする段差構造を設けて、基板の環状ビードの線圧を上昇させることで、シリンダー内の燃焼ガスに対するシール性能を向上させる場合がある。
【0003】
上記段差構造としては従来、例えば、図9に示すように、それぞれ鋼板(SUS301H 0.2t 等)からなる二枚の基板2間に介挿される副板3を、基板2の各シリンダー孔2aの周囲の環状ビード2bと重なるシリンダー孔周辺部3aとそれより外側に位置する外方部3bとで互いに異なる板厚の薄鋼板(SUS 301H 0.2t, 0.3t 等)で構成して所要の段差になるようにし、それらシリンダー孔周辺部3aと外方部3bとをレーザー溶接で結合した段差構造S1が知られている(例えば、特許文献1参照)。なお、図中符号1はメタルガスケット、LWはレーザー溶接部を示す。
【0004】
また例えば図10に示すように、それぞれ鋼板からなる二枚の基板2間に介挿される単一板厚の薄鋼板(SUS 301H 0.1t 等)からなる副板3の、基板2の各シリンダー孔2aの周囲の環状ビード2bと重なるシリンダー孔周辺部3aにこれも薄鋼板(SUS 301H 0.1t 等)からなるシム板4を重ねて所要の段差になるようにし、それら副板3とシム板4とをレーザー溶接で結合した段差構造S2も知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0005】
さらに、例えば図11に示すように、それぞれ鋼板からなる二枚の基板2間に介挿される単一板厚の薄鋼板(SUS 301H 0.05t等)からなる副板3の、基板2の各シリンダー孔2aの周囲の環状ビード2bと重なるシリンダー孔周辺部3aに折り返し曲げ加工により折り重ね部3cを形成して所要の段差になるようにした段差構造S3も知られている(例えば、特許文献3参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開平7−243531号公報、第3図
【特許文献2】
特開平10−61772号公報
【特許文献3】
特開平8−121597号公報、第4図
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最初に記した従来の段差構造S1では、所定のガスケット形状とするためのシリンダー孔周辺部3aと外方部3bとの位置合せが難しいため、ガスケット形状に求められている高い精度を満たすには専用の位置合せ治具と高精度のレーザー溶接装置が不可欠となり、ガスケットが高価なものになってしまうという問題があった。
【0008】
また二番目に記した従来の段差構造S2では、シム板4の板厚が段差量となり、工業的に流通している薄鋼板の板厚が現状では50μm (0.05mm) 区切りであるため、10μm (0.01mm) 単位での高精度な段差量の設定ができず、また100 μm 以下の薄板ではレーザー溶接による歪みや変形や浮きの発生で段差機能の確保が困難となり、しかも最初の段差構造と同様、専用の位置合せ治具と高精度のレーザー溶接装置が不可欠となり、ガスケットが高価なものになってしまうという問題があった。
【0009】
そして三番目に記した従来の段差構造S3では、単一板厚の薄鋼板を折り返し曲げ加工することから、その薄鋼板の板厚が段差量となるため、二番目の段差構造S2と同様、10μm (0.01mm) 単位での高精度な段差量の設定ができず、しかも折り返し曲げ加工は絞り加工を用いて行うため、折り重ね部3cの形状の自由度が低く、割れの発生なしに充分広い半径方向幅の折り重ね部3cを形成するのは、特に薄鋼板では困難であるという問題があった。
【0010】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
この発明は上記課題を有利に解決して安価で段差量の制御の自由度の高い優れたメタルガスケットを提供することを目的とするものであり、請求項1記載のこの発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットは、それぞれ金属板からなり、内燃機関のシリンダーブロックの各シリンダーボアに対応して形成されたシリンダー孔と、前記各シリンダー孔の周囲に形成された山形断面形状の環状ビードと、前記内燃機関のシリンダーブロックの冷却水ジャケットおよびシリンダーヘッドの冷却水孔に対応して前記各環状ビードの外側周辺部に形成された冷却水孔と、前記環状ビードおよび前記冷却水孔を全体的に囲繞する位置に形成された片斜面形断面形状の外周ビードとを有し、互いに重ね合わされる二枚の基板と、金属板からなり、前記二枚の基板間に介挿される副板と、前記副板の少なくとも片面上に接着されて、前記基板の前記各環状ビードと重なるとともにその環状ビードの頂部と対向するように前記環状ビードよりも半径方向内方の位置から半径方向外方の位置まで延在し、前記基板の前記各シリンダー孔を環状に囲む金属箔からなる金属箔層と、少なくとも加圧されつつ前記金属箔を前記副板に接着する接着剤からなる接着剤層と、を具えてなるものである。
【0011】
かかるシリンダーヘッド用メタルガスケットによれば、二枚の基板間に介挿される副板の少なくとも片面に加圧接着された金属箔からなる金属箔層がそれを接着する接着剤からなる接着剤層と一緒に、基板の各環状ビードと重なるとともにその環状ビードの頂部と対向するようにその環状ビードよりも半径方向内方の位置から半径方向外方の位置まで延在し、基板の各シリンダー孔を環状に囲んで段差構造を構成するので、二枚の基板の環状ビードの頂部に加わる線圧が高くなって、シリンダーボア内の燃焼ガス圧に対し高いシール性能を発揮することができる。しかもこのメタルガスケットによれば、接着剤層をなす接着剤が、少なくとも加圧されつつ金属箔を副板に接着するので、接着剤を押して金属箔の下で流動させあるいは金属箔の下からその一部を押し出すことにより段差構造を容易に所望の厚さにし得て、環状ビードと外周ビードとの締付力のバランスを最適にする段差量を容易に得ることができる。
【0012】
なお、この発明のメタルガスケットにおいては、請求項2に記載のように、前記副板に、前記基板の前記環状ビードと重なるとともに頂部同士が対向するように山形断面形状の環状ビードが形成されていてもよく、このようにすれば環状ビードが三段に重なるので、より高いシール性能を得ることができる。ちなみに、金属箔の接着は、環状ビードの成形前でも成形後でも良いが、成形前に行うと金属箔が環状ビードに正確に倣うので好ましい。
【0013】
また、請求項3記載のこの発明のメタルガスケットは、それぞれ金属板からなり、内燃機関のシリンダーブロックの各シリンダーボアに対応して形成されたシリンダー孔と、前記各シリンダー孔の周囲に形成された山形断面形状の環状ビードと、前記内燃機関のシリンダーブロックの冷却水ジャケットおよびシリンダーヘッドの冷却水孔に対応して前記各環状ビードの外側周辺部に形成された冷却水孔と、前記環状ビードおよび前記冷却水孔を全体的に囲繞する位置に形成された片斜面形断面形状の外周ビードとを有し、互いに重ね合わされる二枚の基板と、前記二枚の基板の一方もしくは両方の、他方の基板に向く面上に接着されて、前記基板の前記各環状ビードと重なるとともにその環状ビードの頂部と対向するように前記環状ビードよりも半径方向内方の位置から半径方向外方の位置まで延在し、前記基板の前記各シリンダー孔を環状に囲む金属箔からなる金属箔層と、少なくとも加圧されつつ前記金属箔を前記副板に接着する接着剤からなる接着剤層と、を具えてなるものである。
【0014】
このシリンダーヘッド用メタルガスケットによれば、二枚の基板の一方もしくは両方の、他方の基板に向く面に加圧接着された金属箔からなる金属箔層がそれを接着する接着剤からなる接着剤層と一緒に、基板の各環状ビードと重なるとともにその環状ビードの頂部と対向するようにその環状ビードよりも半径方向内方の位置から半径方向外方の位置まで延在し、基板の各シリンダー孔を環状に囲んで段差構造を構成するので、二枚構成のメタルガスケットでも、二枚の基板の環状ビードの頂部に加わる線圧が高くなって、シリンダーボア内の燃焼ガス圧に対し高いシール性能を発揮することができる。しかもこのメタルガスケットによれば、接着剤層をなす接着剤が、少なくとも加圧されつつ金属箔を副板に接着するので、接着剤を押して金属箔の下で流動させあるいは金属箔の下からその一部を押し出すことにより段差構造を容易に所望の厚さにし得て、環状ビードと外周ビードとの締付力のバランスを最適にする段差量を容易に得ることができる。
【0015】
この発明における金属箔としては、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄鋼、ステンレス鋼、青銅、チタン、またはニッケルからなり、硬度がHv60以上のものが好適である。かかる金属箔は耐熱性が高い上に、破損しにくく、形を保ち易いため、成形および接着時の取り扱いが容易だからである。
【0016】
またこの発明における接着剤層の接着剤は、フェノール、エポキシ、ポリイミド、またはこれらのうち少なくとも二種の混合物からなるものが好適である。かかる接着剤は耐熱性が高いからである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図1は、この発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットの第1実施例の全体を示す平面図、図2は、図1のA−A線に沿う断面図、図3(a)〜(c)は、上記第1実施例のメタルガスケットの副板に金属箔層を設ける方法を示す説明図であり、図中先の図12〜図14に示すと同様の部分はそれと同一の符号にて示す。すなわち、符号1はメタルガスケット、2は基板、3は副板をそれぞれ示す。
【0018】
上記第1実施例のシリンダーヘッド用メタルガスケット1は、それぞれ外側面(シリンダーブロックおよびシリンダーヘッドに対向する面)のみ厚さ25μm のNBRからなるラバー層のラバーコートを施された鋼板(SUS 301H 0.2t)からなり互いに重ね合わされる二枚の基板2と、それらの基板2間に介挿されるラバーコートなしの鋼板(SUS 301H 0.2t)からなる副板3とを具えている。
【0019】
ここにおける二枚の基板2はそれぞれ、図1に示すように、内燃機関のシリンダーブロックの複数のシリンダーボアにそれぞれ対応して形成された複数のシリンダー孔2aと、各シリンダー孔2aの周囲に形成された山形断面形状(いわゆるフルビード形状)の環状ビード2bと、上記内燃機関のシリンダーブロックの冷却水ジャケットおよびシリンダーヘッドの冷却水孔に対応して各環状ビード2bの外側周辺部に形成された複数の冷却水孔2cと、複数の環状ビード2bおよびそれらの周囲に位置する複数の冷却水孔2cを全体的に囲繞する位置に形成された片斜面形断面形状(いわゆるハーフビード形状)の外周ビード2dとを有している。
【0020】
またここにおける副板3は、図3(a)に示すように、上記基板2の各シリンダー孔2aに対応するシリンダー孔3dと、上記基板2の冷却水孔2cのうちの幾つかに対応する冷却水孔3eとを有している。
【0021】
この第1実施例のシリンダーヘッド用メタルガスケット1はさらに、図2に示すように、副板3の片面(図では上側の面)上に厚さ50μm の金属箔層5を、接着剤層7を介して具えており、この金属箔層5は、図3(b)に示す如く副板のシリンダー孔3dの周辺部の平面形状に対応する平面形状に切り抜いた厚さ50μmで硬度Hv60以上のアルミニウム箔6(日本軽金属株式会社製A3005(JIS H4000))を、裏面にフェノール接着剤(株式会社東洋化学研究所製メタロックN23)を塗布した状態で副板3の片面上に押しつけて、そのフェノール接着剤を挟んで熱板プレス等で加圧しつつ加熱して接着することで形成されたもので、副板3とともに二枚の基板2間に介挿されると、フェノール接着剤からなる接着剤層7と一緒に、基板2の各環状ビード2bと重なるとともにその環状ビード2bの頂部と対向するように環状ビード2bよりも半径方向内方の位置から半径方向外方の位置まで延在し、副板3の各シリンダー孔3dひいてはそれが対応する基板2の各シリンダー孔2aを環状に囲むものである。
【0022】
かかる第1実施例のメタルガスケット1によれば、二枚の基板2間に介挿される副板3の片面に加圧加熱接着されたアルミニウム箔6からなる金属箔層5がそれを接着するフェノール接着剤からなる接着剤層7と一緒に、基板2の各環状ビード2bと重なるとともにその環状ビード2bの頂部と対向するようにその環状ビード2bよりも半径方向内方の位置から半径方向外方の位置まで延在し、基板2の各シリンダー孔2aを環状に囲んで段差量50μm (接着剤層7は含まず)の段差構造S4を構成するので、二枚の基板2の環状ビード2bの頂部に加わる線圧が高くなって、後述の如く、シリンダーボア内のガス圧に対し高いシール性能を発揮することができる。
【0023】
しかもこの第1実施例のメタルガスケット1によれば、接着剤層7をなすフェノール接着剤が、加熱および加圧されつつアルミニウム箔6を副板3に接着するので、硬化前のフェノール接着剤を押してアルミニウム箔6の下で流動させあるいはアルミニウム箔6の下からその一部を押し出すことにより段差構造を容易に所望の厚さにし得て、環状ビード2bと外周ビード2dとの締付力のバランスを最適にする段差量を容易に得ることができる。
【0024】
さらにこの第1実施例のメタルガスケット1によれば、金属箔として、アルミニウムからなり、硬度がHv60以上のものを用いており、かかるアルミニウム箔6は耐熱性が高い上に、破損しにくく、形を保ち易いので、金属箔の成形および接着時の取り扱いを容易ならしめることができる。
【0025】
またこの第1実施例のメタルガスケット1によれば、接着剤層7の接着剤として、フェノール接着剤を用いており、フェノール接着剤は耐熱性が高いので、ガスケットの耐熱性を高く維持することができる。
【0026】
そしてこの第1実施例のメタルガスケット1によれば、二枚の基板2がそれぞれ鋼板の外側面をラバー層で被覆するラバーコートを施されているので、それらのラバー層がシリンダーブロックおよびシリンダーヘッドのデッキ面の微細な傷や加工痕を埋めてミクロシールの機能を果たすことで、シール性能を高めることができる。
【0027】
図4は、この発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットの第2実施例の、図1と同様の位置での断面図であり、この第2実施例のメタルガスケット1は、副板3の両面上に厚さ25μm のアルミニウム箔6(日本軽金属株式会社製A3005)をフェノール接着剤を挟んで加圧しつつ加熱接着することで副板3の両面上にそれぞれ厚さ25μm の金属箔層5を接着剤層7を介して具えて段差量50μm (接着剤層7は含まず)の段差構造S5を構成している点のみが先の第1実施例と異なっており、それ以外は第1実施例と同一の構成とされている。この第2実施例によっても、先の第1実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【0028】
なお、平坦な副板3の片面上に接着剤層7および金属箔層5を具える第1実施例と同様の構成で、接着剤をフェノール接着剤とするとともに、厚さ50μm の金属箔層5の金属箔6をそれぞれ硬度がHv60以上の鉄鋼(SPCC)およびステンレス鋼(SUS304)としたものをこの発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットの第3実施例および第4実施例とする。これら第3および第4実施例によっても後述の如く、先の実施例と同様の高いシール性能を発揮することができる。
【0029】
また、平坦な副板3の片面上に接着剤層7および金属箔層5を具える第1実施例と同様の構成で、接着剤をフェノール接着剤とするとともに厚さ50μm の金属箔層5の金属箔6をそれぞれ硬度がHv60以上の真鍮およびチタンとしたものをこの発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットの第5実施例および第6実施例とする。これら第5および第6実施例によっても後述の如く、先の実施例と同様の高いシール性能を発揮することができる。
【0030】
さらに、平坦な副板3の片面上に接着剤層7および金属箔層5を具える第1実施例と同様の構成で、厚さ50μm の金属箔層5の金属箔6を硬度がHv60以上のアルミニウムとするとともに、接着剤をそれぞれエポキシ接着剤およびポリイミド接着剤としたものをこの発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットの第7実施例および第8実施例とする。これら第7および第8実施例によっても後述の如く、先の実施例と同様の高いシール性能を発揮することができる。
【0031】
図5は、この発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットの第9実施例の、図1と同様の位置での断面図であり、この第9実施例のメタルガスケット1は、副板3に、基板2の環状ビード2bと重なるとともに下側の基板2の環状ビード2bと頂部同士が対向するように山形断面形状の環状ビード3fが形成されていて、その副板3の片面(環状ビード3fの突出側の面)上に厚さ50μm のアルミニウム箔6をフェノール接着剤を挟んで加圧しつつ加熱接着することで副板3の片面上に厚さ50μm の金属箔層5を接着剤層7を介して具えて段差量50μm (接着剤層7は含まず)の段差構造S6を構成する点のみが先の第1実施例と異なっており、それ以外は第1実施例と同一の構成とされている。この第9実施例によれば環状ビード2b,3fが三段に重なるので、後述の如く、先の第1実施例よりも高いシール性能を得ることができる。
【0032】
図6は、この発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットの第10実施例の、図1と同様の位置での断面図であり、この第10実施例のメタルガスケット1は二枚の基板2の間に副板3を具えていないが、各基板2自体は先の実施例と同様のものである。そしてこの実施例では、片側(図では上側)の基板2の、他方の基板(図では下側の基板)2に向く面(内側面)上に厚さ50μm の金属箔層5を接着剤層7を介して具えており、この金属箔層5は、基板2のシリンダー孔2aの周辺部の平面形状に対応する平面形状に切り抜いた厚さ50μm のアルミニウム箔6を、基板2の片面(環状ビード2bの突出側の面)上に接着剤としてのポリイミドフィルムを挟んで加圧しつつ加熱接着することで形成されたもので、二枚の基板2が重ね合わされると、ポリイミドフィルムからなる接着剤層7と一緒に、他方の基板2の各環状ビード2bと重なるとともにその環状ビード2bの頂部と対向するように環状ビード2bよりも半径方向内方の位置から半径方向外方の位置まで延在し、基板2の各シリンダー孔2aを環状に囲んで段差量50μm の段差構造S7を構成するものである。
【0033】
かかる第10実施例のメタルガスケット1によれば、副板3がないのでガスケットを安価に製造でき、しかも後述の如く、先の第1実施例と概ね同等のシール性能を得ることができる。
【0034】
以下の表1は、上記第1実施例〜第10実施例のメタルガスケットおよび、第1実施例から金属箔層5と接着剤層7とを除いた比較例のメタルガスケットについて、構成およびシール性能を対比して示すものであり、ここにおけるシール性能は、図7に示すように上記各メタルガスケット1を自動車用エンジンのシリンダーブロックSBとシリンダーヘッドSHとの間に装着してヘッドボルトHBを規定軸力(34.4kN/本)にて締付け、シリンダーボア内のピストンと燃焼室のバルブとを密閉処理した供試体につき、オーブン中で熱劣化温度200 ℃、劣化時間400 時間の熱劣化試験を行い、その熱劣化試験の前の初期と熱劣化後とに室温雰囲気中で点火プラグ孔からシリンダーボア内にエアーを注入してシリンダーボア内を加圧して限界シール圧力を測定した結果を示すものである。
【0035】
【表1】
この表1から、上記各実施例のメタルガスケットのシール性能および耐熱性能が比較例と比べて大幅に高いことが判る。
【0036】
図8は、上記第1実施例と、上記比較例と同一の比較例1と、上記第1実施例と同一構造で金属箔層5の材質のみ異なる比較例2〜4とについての、熱劣化温度200 ℃、劣化時間400 時間の熱劣化後のシール性能を対比して示す説明図である。この図8から、アルミニウム箔6を金属箔層5に用いた上記実施例のメタルガスケットは、銅箔を金属箔層5に用いた比較例2や、マグネシウム箔を金属箔層5に用いた比較例3や、銀箔を金属箔層5に用いた比較例4と比較して、耐熱性能が大幅に高いことが判る。
【0037】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、基板2や副板3の、金属箔層5を設けられる面は、ラバーコートを施されていても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットの第1実施例の全体を示す平面図である。
【図2】上記第1実施例のメタルガスケットの、図1のA−A線に沿う断面図である。
【図3】(a)〜(c)は、上記第1実施例のメタルガスケットの副板に樹脂層を設ける方法を示す説明図である。
【図4】この発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットの第2実施例の、図1と同様の位置での断面図である。
【図5】この発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットの第9実施例の、図1と同様の位置での断面図である。
【図6】この発明のシリンダーヘッド用メタルガスケットの第10実施例の、図1と同様の位置での断面図である。
【図7】上記実施例および比較例のメタルガスケット1の限界シール圧力の測定方法を示す説明図である。
【図8】この発明の実施例および金属箔層の材質が異なる比較例についての熱劣化後シール性能を対比して示す説明図である。
【図9】従来のシリンダーヘッド用メタルガスケットの段差構造の一例を示す、図1と同様の位置での断面図である。
【図10】従来のシリンダーヘッド用メタルガスケットの段差構造の他の一例を示す、図1と同様の位置での断面図である。
【図11】従来のシリンダーヘッド用メタルガスケットの段差構造のさらに他の一例を示す、図1と同様の位置での断面図である。
【符号の説明】
1 メタルガスケット
2 基板
2a, 3d シリンダー孔
2b, 3f 環状ビード
2c, 3e 冷却水孔
2d 外周ビード
3 副板
3a シリンダー孔周辺部
3b 外方部
3c 折り重ね部
4 シム板
5 金属箔層
6 アルミニウム箔
7 接着剤層
HB ヘッドボルト
LW レーザー溶接部
S1〜S7段差構造
SB シリンダーブロック
SH シリンダーヘッド[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cylinder head metal gasket inserted between a cylinder block and a cylinder head of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
This type of metal gasket includes, for example, two substrates each made of a metal plate, and a sub-plate made of a metal plate having a thickness smaller than those substrates and interposed between the substrates. A substrate, a cylinder hole formed corresponding to each cylinder bore of the cylinder block of the internal combustion engine, an annular bead having a mountain-shaped cross section formed around each cylinder hole, and a cooling water jacket of the cylinder block of the internal combustion engine And a cooling water hole formed in the outer peripheral portion of each of the annular beads corresponding to the cooling water hole of the cylinder head, wherein the sub-plate has a cylinder hole and a cooling water hole similar to the substrate. A gasket is known. In such a metal gasket, a peripheral portion of a cylinder hole overlapping with an annular bead around each cylinder hole of a substrate is provided on a sub-plate. A step structure to be thicker than the outer portion of the outwardly disposed from Re, by raising the line pressure of the annular beads of the substrate, which may improve the sealing performance for the combustion gas in the cylinder.
[0003]
Conventionally, as the step structure, for example, as shown in FIG. 9, a
[0004]
For example, as shown in FIG. 10, each cylinder of the
[0005]
Further, as shown in FIG. 11, for example, each of the
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. Hei 7-243535, FIG. 3 [Patent Document 2]
JP-A-10-61772 [Patent Document 3]
JP-A-8-121597, FIG. 4
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional step structure S1 described first, it is difficult to align the
[0008]
Also, in the second conventional step structure S2, the thickness of the
[0009]
In the third conventional step structure S3, since a thin steel plate having a single thickness is folded back and processed, the thickness of the thin steel plate corresponds to the amount of the step, and thus, like the second step structure S2, It is not possible to set a highly accurate level difference in units of 10 μm (0.01 mm), and since the folding process is performed by drawing, the degree of freedom in the shape of the folded
[0010]
[Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an excellent metal gasket which solves the above problems advantageously and is inexpensive and has a high degree of freedom in controlling the amount of step. The gasket is made of a metal plate, and has a cylinder hole formed corresponding to each cylinder bore of the cylinder block of the internal combustion engine, an angular bead having a chevron-shaped cross section formed around each cylinder hole, A cooling water hole formed in an outer peripheral portion of each annular bead corresponding to a cooling water jacket of the cylinder block and a cooling water hole of the cylinder head; and a position entirely surrounding the annular bead and the cooling water hole. An outer bead having a single-slope cross-sectional shape formed on the two substrates and a metal plate, which are superimposed on each other, A sub-plate interposed between the plates, and bonded to at least one surface of the sub-plate, radially inside the annular bead so as to overlap with each of the annular beads of the substrate and face the top of the annular bead. A metal foil layer extending from one position to a radially outward position and surrounding the cylinder holes of the substrate in a ring shape, and bonding the metal foil to the sub-plate while being pressed at least. An adhesive layer made of an adhesive.
[0011]
According to such a metal gasket for a cylinder head, a metal foil layer made of a metal foil pressure-bonded to at least one surface of a sub-plate inserted between two substrates has an adhesive layer made of an adhesive bonding the metal foil layer. Together, each of the cylinder holes of the substrate overlaps with each of the annular beads of the substrate and extends from a position radially inward of the annular bead to a position radially outward of the annular bead so as to face the top of the annular bead. Since the step structure is formed so as to surround the ring, the linear pressure applied to the top of the ring bead of the two substrates is increased, and high sealing performance against the combustion gas pressure in the cylinder bore can be exhibited. Moreover, according to this metal gasket, the adhesive forming the adhesive layer adheres the metal foil to the sub-plate while being pressed at least, so that the adhesive is pressed to flow under the metal foil or the metal foil is pressed from under the metal foil. By extruding a part, the step structure can be easily made to have a desired thickness, and a step amount that optimizes the balance of the tightening force between the annular bead and the outer bead can be easily obtained.
[0012]
In the metal gasket of the present invention, as described in
[0013]
The metal gasket according to the third aspect of the present invention is formed of a metal plate, and is formed around a cylinder hole formed corresponding to each cylinder bore of a cylinder block of an internal combustion engine, and around the cylinder hole. An annular bead having a chevron-shaped cross section, a cooling water hole formed in an outer peripheral portion of each annular bead corresponding to a cooling water jacket of a cylinder block and a cooling water hole of a cylinder head of the internal combustion engine, and the annular bead and An outer peripheral bead having a single-slope cross-sectional shape formed at a position surrounding the cooling water hole as a whole, two substrates overlapped with each other, and one or both of the two substrates, the other The annular bead is adhered on the surface facing the substrate and overlaps with each of the annular beads of the substrate and faces the top of the annular bead. A metal foil layer extending from a radially inner position to a radially outer position and surrounding the respective cylinder holes of the substrate in a ring shape, the metal foil layer being pressed at least while being pressed against the sub-foil. An adhesive layer made of an adhesive to be adhered to the plate.
[0014]
According to this cylinder head metal gasket, a metal foil layer made of a metal foil pressure-bonded to one or both of two substrates and a surface facing the other substrate is an adhesive made of an adhesive bonding the metal foil layer to the other substrate. Each cylinder of the substrate, together with the layer, extends from a position radially inward from the annular bead to a position radially outward from the annular bead so as to overlap each annular bead of the substrate and face the top of the annular bead. Since the hole is annularly surrounded to form a stepped structure, even with a two-piece metal gasket, the linear pressure applied to the top of the annular bead of the two boards increases, and a high seal against the combustion gas pressure in the cylinder bore Performance can be demonstrated. Moreover, according to this metal gasket, the adhesive forming the adhesive layer adheres the metal foil to the sub-plate while being pressed at least, so that the adhesive is pressed to flow under the metal foil or the metal foil is pressed from under the metal foil. By extruding a part, the step structure can be easily made to have a desired thickness, and a step amount that optimizes the balance of the tightening force between the annular bead and the outer bead can be easily obtained.
[0015]
The metal foil in the present invention is preferably made of aluminum, an aluminum alloy, steel, stainless steel, bronze, titanium, or nickel, and has a hardness of Hv 60 or more. This is because such a metal foil has high heat resistance, is hardly damaged, and is easy to maintain its shape, so that it is easy to handle during molding and bonding.
[0016]
The adhesive in the adhesive layer according to the present invention is preferably made of phenol, epoxy, polyimide, or a mixture of at least two of them. This is because such an adhesive has high heat resistance.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail by way of examples with reference to the drawings. Here, FIG. 1 is a plan view showing the entire first embodiment of the metal gasket for a cylinder head of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1, and FIGS. c) is an explanatory view showing a method of providing a metal foil layer on the sub-plate of the metal gasket of the first embodiment, in which parts similar to those shown in FIGS. 12 to 14 are denoted by the same reference numerals. Shown. That is,
[0018]
The
[0019]
As shown in FIG. 1, each of the two
[0020]
As shown in FIG. 3A, the
[0021]
As shown in FIG. 2, the
[0022]
According to the
[0023]
Moreover, according to the
[0024]
Further, according to the
[0025]
Further, according to the
[0026]
According to the
[0027]
FIG. 4 is a cross-sectional view of the second embodiment of the metal gasket for a cylinder head according to the present invention at the same position as that of FIG. 1. An
[0028]
The same structure as in the first embodiment having the
[0029]
The same structure as in the first embodiment in which the
[0030]
Further, the
[0031]
FIG. 5 is a sectional view of a ninth embodiment of a metal gasket for a cylinder head according to the present invention at the same position as that of FIG. 1. An
[0032]
FIG. 6 is a cross-sectional view of a tenth embodiment of a metal gasket for a cylinder head according to the present invention at the same position as that of FIG. 1. A
[0033]
According to the
[0034]
Table 1 below shows the configuration and sealing performance of the metal gaskets of the first to tenth embodiments and the metal gasket of the comparative example in which the
[0035]
[Table 1]
From Table 1, it can be seen that the sealing performance and the heat resistance of the metal gasket of each of the above embodiments are significantly higher than those of the comparative example.
[0036]
FIG. 8 shows the thermal degradation of the first embodiment, the first comparative example that is the same as the first comparative example, and the second to fourth comparative examples that have the same structure as the first embodiment but differ only in the material of the
[0037]
Although the present invention has been described based on the illustrated examples, the present invention is not limited to the above-described examples. May be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an entire first embodiment of a metal gasket for a cylinder head according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the metal gasket according to the first embodiment, taken along line AA of FIG.
FIGS. 3A to 3C are explanatory views showing a method of providing a resin layer on a sub-plate of the metal gasket of the first embodiment.
FIG. 4 is a sectional view of a second embodiment of the metal gasket for a cylinder head according to the present invention at the same position as in FIG. 1;
FIG. 5 is a sectional view of a ninth embodiment of a metal gasket for a cylinder head according to the present invention at the same position as in FIG. 1;
FIG. 6 is a sectional view of a tenth embodiment of a metal gasket for a cylinder head according to the present invention at a position similar to that of FIG. 1;
FIG. 7 is an explanatory view showing a method of measuring a critical seal pressure of the
FIG. 8 is an explanatory diagram for comparing the sealing performance after thermal deterioration of the embodiment of the present invention and a comparative example in which the material of the metal foil layer is different.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a step structure of a conventional metal gasket for a cylinder head at a position similar to FIG.
FIG. 10 is a sectional view showing another example of the step structure of the conventional metal gasket for a cylinder head at a position similar to FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing still another example of the step structure of the conventional metal gasket for a cylinder head at a position similar to FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
金属板からなり、前記二枚の基板間に介挿される副板(3)と、
前記副板の少なくとも片面上に接着されて、前記基板の前記各環状ビードと重なるとともにその環状ビードの頂部と対向するように前記環状ビードよりも半径方向内方の位置から半径方向外方の位置まで延在し、前記基板の前記各シリンダー孔を環状に囲む金属箔(6)からなる金属箔層(5)と、
少なくとも加圧されつつ前記金属箔を前記副板に接着する接着剤からなる接着剤層(7)と、
を具えてなる、シリンダーヘッド用メタルガスケット。A cylinder hole (2a) formed of a metal plate and corresponding to each cylinder bore of the cylinder block of the internal combustion engine, and an annular bead (2b) having a chevron cross section formed around each cylinder hole; A cooling water hole (2c) formed in an outer peripheral portion of each annular bead corresponding to a cooling water jacket of a cylinder block and a cooling water hole of a cylinder head of the internal combustion engine; and the annular bead and the cooling water hole. Two substrates (2) having an outer peripheral bead (2d) having a single-slope cross-sectional shape formed at a position surrounding the whole, and superimposed on each other;
A sub-plate (3) made of a metal plate and inserted between the two substrates;
A position radially outward from a position radially inward of the annular bead from the position radially inward of the annular bead so as to be bonded to at least one surface of the sub-plate and overlap with each of the annular beads of the substrate and face the top of the annular bead. A metal foil layer (5) comprising a metal foil (6) extending in a circular manner and surrounding each of the cylinder holes of the substrate;
An adhesive layer (7) made of an adhesive for bonding the metal foil to the sub-plate at least while being pressed;
A metal gasket for cylinder heads.
前記二枚の基板の一方もしくは両方の、他方の基板に向く面上に接着されて、前記基板の前記各環状ビードと重なるとともにその環状ビードの頂部と対向するように前記環状ビードよりも半径方向内方の位置から半径方向外方の位置まで延在し、前記基板の前記各シリンダー孔を環状に囲む金属箔(6)からなる金属箔層(5)と、
少なくとも加圧されつつ前記金属箔を前記副板に接着する接着剤からなる接着剤層(7)と、
を具えてなる、シリンダーヘッド用メタルガスケット。A cylinder hole (2a) formed of a metal plate and corresponding to each cylinder bore of the cylinder block of the internal combustion engine, and an annular bead (2b) having a chevron cross section formed around each cylinder hole; A cooling water hole (2c) formed in an outer peripheral portion of each annular bead corresponding to a cooling water jacket of a cylinder block and a cooling water hole of a cylinder head of the internal combustion engine; and the annular bead and the cooling water hole. Two substrates (2) having an outer peripheral bead (2d) having a single-slope cross-sectional shape formed at a position surrounding the whole, and superimposed on each other;
One or both of the two substrates are adhered on a surface facing the other substrate, and are more radially than the annular bead so as to overlap with the annular beads of the substrate and face the top of the annular bead. A metal foil layer (5) comprising a metal foil (6) extending from an inner position to a radially outer position and annularly surrounding each of the cylinder holes of the substrate;
An adhesive layer (7) made of an adhesive for bonding the metal foil to the sub-plate at least while being pressed;
A metal gasket for cylinder heads.
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