JP2005315417A - Metal gasket - Google Patents

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Michio Fujino
道夫 藤野
Shiyunichi Searashi
俊一 瀬嵐
Hironobu Imanaka
博信 今中
Takeshi Murata
猛 村田
Katsumi Watanabe
勝美 渡邉
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Nichias Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal gasket free of setting of its foaming rubber layer at a high temperature and with high pressure, free of contraction of the foaming rubber layer at a low temperature, and capable of sealing a cylinder block in good performance even if it involves blowhole(s) or asperity on the surface. <P>SOLUTION: The metal gasket to be interposed between a cylinder head and the cylinder block for sealing the two surfaces in between is composed of a pair of resilient base boards of metal where beads are formed at the peripheral edges of a plurality of openings for cylinder and a metal sheet having openings mating with the cylinder openings, wherein a foaming rubber layer whose thickness before foaming is 15-50 μm and foaming magnification is 2-4 times as large, is formed on each surface of at least one of the resilient base boards which is located on the cylinder block side. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装される金属ガスケットの改良に関する。   The present invention relates to an improvement in a metal gasket interposed between a cylinder block and a cylinder head of an internal combustion engine.

内燃機関では、シリンダブロックとシリンダヘッドとの接合面に金属ガスケットを介装して締め付けることにより、シール機能を付与している。特にシリンダ用開口に囲繞する領域でのシールは重要であり、この部分のシールが不十分であると、燃焼室内部の圧力低下およびオーバーヒートとなって現れる。そこで、金属ガスケットとして、弾性金属基板に、シリンダ用開口と同心円状のビードを設け、金属ガスケットがボルトと締め付けられたときに発生するビードの反発力を利用して、シリンダ用開口を囲繞する周縁部のシール機能を高めるように構成したガスケットが多用されている。   In an internal combustion engine, a sealing function is imparted by tightening a joint surface between a cylinder block and a cylinder head with a metal gasket interposed therebetween. In particular, the seal in the region surrounding the cylinder opening is important. If the seal in this portion is insufficient, the pressure in the combustion chamber is reduced and overheating appears. Therefore, as a metal gasket, a bead that is concentric with the cylinder opening is provided on an elastic metal substrate, and the peripheral edge surrounding the cylinder opening is made by utilizing the repulsive force of the bead generated when the metal gasket is tightened with a bolt. Gaskets configured to enhance the sealing function of the part are often used.

また、シリンダブロックやシリンダヘッドの表面には、鋳巣(鋳造時の気泡に基づく表面の微細な凹部)が形成されていることが多く、これらを通じてのリークを防ぐために、弾性金属基板に発泡ゴム層を形成した金属ガスケットも知られている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。   In addition, the surface of the cylinder block or the cylinder head is often formed with a cast hole (a fine concave portion of the surface based on bubbles at the time of casting). In order to prevent leakage through these, foamed rubber is formed on the elastic metal substrate. A metal gasket having a layer is also known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

実開平5−86070号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-86070 実開平6−32836号公報Japanese Utility Model Publication No. 6-32836

しかし、発泡ゴム層を備える弾性金属基板では、一般に発泡前のゴム層(未発泡ゴム層)が約70μm以上の厚さがないと、発泡すること(特に発泡倍率が2倍以上)が困難となる。また、発泡前のゴム層が厚いため、高温・高圧下で発泡ゴム層がへたり、ボルトの軸力が低下してしまう。尚、発泡倍率とは、発泡前のゴム層の厚さに対する発泡後のゴム層の厚さの比率である。更に、発泡ゴム層を得るには、一般にマイクロカプセル法、化学発泡剤を用いた加熱分解法があるが、マイクロカプセル法で得られた発泡ゴム層は発泡倍率が小さいため、鋳巣シールへの効果は小さく、また発泡ゴム層の多くが独泡(発泡セルが独立した気泡)であることから、低温(マイナス温度下)で独泡の収縮があり、ボルトの軸力低下を引き起こしたり、シール面圧が低いときは、発泡ゴム層が完全に漬れ切らないために、使用中に発泡ゴム層がへたってボルトが応力緩和するという問題がある。   However, in an elastic metal substrate having a foamed rubber layer, it is generally difficult to foam (particularly, the foaming ratio is twice or more) unless the rubber layer before foaming (unfoamed rubber layer) has a thickness of about 70 μm or more. Become. Further, since the rubber layer before foaming is thick, the foamed rubber layer sags under high temperature and high pressure, and the axial force of the bolt decreases. The expansion ratio is the ratio of the thickness of the rubber layer after foaming to the thickness of the rubber layer before foaming. Furthermore, in order to obtain a foamed rubber layer, there are generally a microcapsule method and a thermal decomposition method using a chemical foaming agent. However, since the foamed rubber layer obtained by the microcapsule method has a low foaming ratio, The effect is small, and most of the foamed rubber layer is closed-celled (bubbles with independent foamed cells), so the closed-cell shrinkage occurs at low temperature (under minus temperature), causing a decrease in the axial force of the bolt, and sealing. When the surface pressure is low, the foamed rubber layer is not completely immersed, so that there is a problem that the foamed rubber layer falls during use and the bolts relieve stress.

また、従来の発泡ゴム層は一般に、シール面にφ1.5mm以下の鋳巣が存在したり、面粗度が12.5Ra(JIS B0601−1994による十点平均粗さ)以下のときに、優れたシール性を発揮するが、それ以上では十分なシール性を確保できないことがある。   Also, conventional foam rubber layers are generally excellent when there is a cast hole of φ1.5 mm or less on the seal surface or when the surface roughness is 12.5 Ra (10-point average roughness according to JIS B0601-1994) or less. However, it may not be possible to secure sufficient sealing performance.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、高温・高圧下で発泡ゴム層のヘタリがなく、且つ低温での発泡ゴム層の収縮がなく、鋳巣や面粗度の粗いシリンダブロックでも良好にシールし得る金属ガスケットを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and there is no settling of the foamed rubber layer under high temperature and high pressure, and there is no shrinkage of the foamed rubber layer at low temperature, and the cast block and the cylinder block with rough surface roughness are provided. However, an object is to provide a metal gasket that can seal well.

上記目的を達成するために、本発明は下記に示す金属ガスケットを提供する。
(1)シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介在されて両面間をシールする金属ガスケットであって、複数のシリンダ用開口周縁部にビードを形成した一対の弾性金属基板と、前記一対の弾性金属基板により前記ビードを介して挟持され、前記シリンダ用開口に対応する開口を有する金属薄板とからなる金属ガスケットにおいて、
前記一対の弾性金属基板のうち、少なくともシリンダブロック側に配置される弾性金属基板の両面に、発泡前におけるゴム層厚さが15〜50μmで、かつ2〜4倍の発泡倍率で発泡された発泡ゴム層が形成されていることを特徴とする金属ガスケット。
(2)シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介在されて両面間をシールする金属ガスケットであって、複数のシリンダ用開口周縁部にビードを形成した一対の弾性金属基板と、前記一対の弾性金属基板により前記ビードを介して挟持され、前記シリンダ用開口に対応する開口を有する金属薄板とからなる金属ガスケットにおいて、
前記一対の弾性金属基板のうち、少なくともシリンダブロック側に配置される弾性金属基板のシリンダブロックと当接する側の面に、発泡前におけるゴム層厚さが15〜50μmで、かつ2〜4倍の発泡倍率で発泡された発泡ゴム層が形成され、かつ、前記金属薄板と当接する側の面に未発泡ゴムからなる層が形成されていることを特徴とする金属ガスケット。
(3)前記発泡ゴム層が、ムーニー値10〜70のポリマーをゴムコンパウンド全量の20〜70質量%、加熱分解型の化学発泡剤を20〜60質量%の割合で含有するゴムコンパウンドを発泡させてなり、かつ該発泡ゴム層の80%以上が連泡であることを特徴とする上記(1)または(2)記載の金属ガスケット。尚、連泡とは発泡セルが連続で繋がった気泡である。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following metal gasket.
(1) A metal gasket that is interposed between a cylinder head and a cylinder block and seals between both surfaces, and a pair of elastic metal substrates each having a bead formed at a peripheral edge of a plurality of cylinder openings, and the pair of elastic metals In a metal gasket composed of a thin metal plate sandwiched by a substrate via the bead and having an opening corresponding to the cylinder opening,
Foam foamed with a rubber layer thickness of 15 to 50 μm before foaming at a foaming ratio of 2 to 4 times on at least both surfaces of the elastic metal substrate disposed on the cylinder block side among the pair of elastic metal substrates. A metal gasket characterized in that a rubber layer is formed.
(2) A metal gasket that is interposed between the cylinder head and the cylinder block and seals between both surfaces, and a pair of elastic metal substrates each having a bead formed on a plurality of opening peripheral edges of the cylinder, and the pair of elastic metals In a metal gasket composed of a thin metal plate sandwiched by a substrate via the bead and having an opening corresponding to the cylinder opening,
Of the pair of elastic metal substrates, at least the surface of the elastic metal substrate disposed on the cylinder block side that contacts the cylinder block has a rubber layer thickness of 15 to 50 μm before foaming and is 2 to 4 times larger A metal gasket, wherein a foamed rubber layer foamed at a foaming ratio is formed, and a layer made of unfoamed rubber is formed on a surface in contact with the metal thin plate.
(3) The foamed rubber layer foams a rubber compound containing 20 to 70% by mass of a polymer having a Mooney value of 10 to 70 at a ratio of 20 to 70% by mass of a total amount of the rubber compound and 20 to 60% by mass of a thermal decomposition type chemical foaming agent. The metal gasket according to (1) or (2), wherein 80% or more of the foamed rubber layer is open-celled. The open cell is a bubble in which foam cells are continuously connected.

本発明の金属ガスケットは、高温・高圧下で発泡ゴム層のヘタリがなく、且つ低温での発泡ゴム層の収縮がなく、更に鋳巣や面粗度の粗いシリンダブロックでも良好にシールし得る。   The metal gasket of the present invention does not have a foamed rubber layer settling under high temperature and high pressure, does not shrink the foamed rubber layer at low temperature, and can be well sealed even in a cast block or a cylinder block with rough surface roughness.

以下、本発明に関して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の金属ガスケットは、複数のシリンダ用開口周縁部にビードを形成した一対の弾性金属基板と、前記一対の弾性金属基板により前記ビードを介して挟持され、シリンダ用開口に対応する開口が形成された金属薄板とから概略構成される。具体例を図1及び図2(図1のXX断面図)に示すが、金属ガスケットは、多気筒エンジンの各シリンダ用開口1の周縁部に沿って形成された凸形ビード2を備えた2枚の弾性金属基板A1,A2と、各シリンダ用開口1の周縁部をそれぞれ所要の幅で囲繞し、かつ弾性金属基板A1,A2のビード凸部側に対向して形成された環状部からなる金属薄板Bとで構成されている。尚、金属薄板Bは、ステンレス鋼製が好ましく、その厚さは、0.05〜0.15mmが好ましい。   The metal gasket of the present invention includes a pair of elastic metal substrates each having a bead formed at a peripheral edge of a plurality of cylinder openings, and the pair of elastic metal substrates sandwiched by the beads to form an opening corresponding to the cylinder opening. And a thin metal plate. Specific examples are shown in FIG. 1 and FIG. 2 (XX sectional view of FIG. 1). The metal gasket is provided with a convex bead 2 formed along the peripheral edge of each cylinder opening 1 of a multi-cylinder engine. Each of the elastic metal substrates A1 and A2 and an annular portion that surrounds the peripheral edge of each cylinder opening 1 with a required width and is opposed to the bead convex side of the elastic metal substrates A1 and A2. It consists of a thin metal plate B. In addition, the metal thin plate B is preferably made of stainless steel, and the thickness is preferably 0.05 to 0.15 mm.

金属薄板Bは、隣り合う部分で一体に連結する構成とされており、その際シリンダ用開口周縁部の金属部位の複数箇所(図中、符号6;図の例では4箇所)で一方の弾性金属基板A2に固定される。   The metal thin plate B is configured to be integrally connected at adjacent portions, and at that time, one of the elastic portions at a plurality of metal portions (symbol 6 in the figure; four places in the example in the figure) of the peripheral edge of the cylinder opening. It is fixed to the metal substrate A2.

本発明の金属ガスケットでは、一対の弾性金属基板A1,A2のうち、少なくともシリンダヘッド側(図2では図中下側)の弾性金属基板A2に発泡ゴム層10を形成する。発泡ゴム層10を形成するゴムコンパウンドには、ムーニー値10〜70のポリマーがゴムコンパウンド全量の20〜70質量%の割合で配合されることが好ましい。より好ましくは、ムーニー値が20〜60で、配合量がゴムコンパウンド全量の20〜60質量%である。このようなポリマーの配合により、発泡ゴム層10のへたりを効果的に抑えることができる。   In the metal gasket of the present invention, the foamed rubber layer 10 is formed on the elastic metal substrate A2 at least on the cylinder head side (the lower side in FIG. 2) of the pair of elastic metal substrates A1 and A2. The rubber compound forming the foamed rubber layer 10 is preferably blended with a polymer having a Mooney value of 10 to 70 in a proportion of 20 to 70 mass% of the total amount of the rubber compound. More preferably, the Mooney value is 20 to 60, and the blending amount is 20 to 60% by mass of the total amount of the rubber compound. By blending such a polymer, it is possible to effectively suppress the sag of the foamed rubber layer 10.

また、図示は省略するが、弾性金属基板A1、A2のビードの屈曲部を、曲率半径(R)が0.5mm以上の湾曲部を起点とするように形成してもよい。シリンダヘッドやシリンダブロックの表面には、鋳巣が形成されることが多く(図4参照)、中にはφ1.5mmを越える大きな鋳巣が存在する。ビードの屈曲部が直線状に折れ曲がって角部が形成されていると、この角部と鋳巣との隙間によりシール性が低下するが、ビードに湾曲を設けると、装着時にビードの湾曲部の湾曲状の起点が鋳巣を覆うように弾性変形してシールを確保する。このような湾曲部は、従来のガスケットに比べ同一締め付け条件で得られるシリンダヘッドあるいはシリンダブロック表面との接触幅を1.5〜2.0倍以上に拡大できる点で有効である。ここで、一般的な弾性金属基板A1,A2は、板厚0.2〜0.3mmのステンレス鋼板製であり、弾性変形によりφ1.5mmを越えるような鋳巣を確実に覆うためには、湾曲状の起点の曲率半径(R)を0.5mm以上、好ましくは1.5mm以上とする。このような屈曲部を形成するには、Rを付与しながら曲げ加工を行うことにより容易に実施できる。弾性金属基板A1,A2に湾曲部を形成することにより、発泡ゴム層10と相俟ってより鋳巣や面密度の粗いシリンダブロックやシリンダヘッドに対して発泡ゴム層10のみの場合と比較してより一層シール効果が高まる。   Although not shown in the drawings, the bends of the elastic metal substrates A1 and A2 may be formed starting from a bent portion having a radius of curvature (R) of 0.5 mm or more. A cast hole is often formed on the surface of the cylinder head or cylinder block (see FIG. 4), and a large cast hole exceeding φ1.5 mm exists therein. If the bent part of the bead is bent in a straight line to form a corner, the sealing performance is reduced due to the gap between the corner and the cast hole. The seal is secured by elastic deformation so that the curved starting point covers the casting cavity. Such a curved portion is effective in that the contact width with the cylinder head or the cylinder block surface obtained under the same tightening conditions can be increased by 1.5 to 2.0 times or more as compared with the conventional gasket. Here, the general elastic metal substrates A1 and A2 are made of stainless steel plates having a thickness of 0.2 to 0.3 mm, and in order to reliably cover a cast hole exceeding φ1.5 mm by elastic deformation, The curvature radius (R) of the curved starting point is set to 0.5 mm or more, preferably 1.5 mm or more. Such a bent portion can be easily formed by bending while applying R. By forming curved portions on the elastic metal substrates A1 and A2, in combination with the foamed rubber layer 10, compared to the case where only the foamed rubber layer 10 is used for a cylinder block or a cylinder head having a larger cast hole or surface density. This further increases the sealing effect.

ポリマーの種類は、ムーニー値が前記の範囲であれば制限されず、従来からゴム層を積層したガスケットに使用されているNBR、HNBR、フッ素ゴム、EPDM、アクリルゴム等を使用でき、NBR、HNBR、フッ素ゴムを用いるのが好ましい。また、NBRは、耐油性を持たせるため、AN値(NBR中のアクリロニトリル基の含有量)が39〜52までのものを用いるのが好ましく、40〜48までのものがより好ましい。   The type of polymer is not limited as long as the Mooney value is in the above range, and NBR, HNBR, fluororubber, EPDM, acrylic rubber, etc. that have been used for gaskets laminated with rubber layers can be used. NBR, HNBR Fluorine rubber is preferably used. Moreover, in order to give oil resistance to NBR, it is preferable to use an AN value (content of acrylonitrile group in NBR) of 39 to 52, more preferably 40 to 48.

また、ゴムコンパウンドには、加熱分解型の化学発泡剤が配合される。この加熱分解型の発泡剤の種類は限定されないが、発泡温度が120℃以上のものがよい。更に、150〜210℃のものが最良である。また、配合量はゴムコンパウンド全量の20〜60質量%の割合で配合されることが好ましく、より好ましくは15〜35質量%である。   The rubber compound is blended with a heat decomposable chemical foaming agent. The kind of the heat decomposable foaming agent is not limited, but a foaming temperature of 120 ° C. or higher is preferable. Furthermore, the thing of 150-210 degreeC is the best. Moreover, it is preferable to mix | blend the compounding quantity in the ratio of 20-60 mass% of rubber compound whole quantity, More preferably, it is 15-35 mass%.

また、ゴムコンパウンドには加硫剤及び加硫促進剤が添加される。加硫剤は、加硫密度が高くなるように多量に配合されるのが好ましく、硫黄加硫の場合、1.5〜4.5phrで用いられるのが好ましい。また、加硫促進剤は、キュラストデータ(150℃)でT50までの時間が4分以内で立ち上がる高速のものを用いるのが好ましい。尚、キュラストデータ(150℃)でT50までの時間とは、キュラスト試験機を用い150℃で加硫を行った際に、ゴムの加硫程度がT50に達するまでに要する時間である。   Moreover, a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator are added to the rubber compound. The vulcanizing agent is preferably blended in a large amount so as to increase the vulcanization density. In the case of sulfur vulcanization, it is preferably used at 1.5 to 4.5 phr. As the vulcanization accelerator, it is preferable to use a high-speed vulcanization accelerator that rises within 4 minutes until T50 in the curast data (150 ° C.). The time to T50 in the curast data (150 ° C.) is the time required for the degree of rubber vulcanization to reach T50 when vulcanized at 150 ° C. using a curast tester.

上記のゴムコンパウンドは、有機溶剤に溶解させて塗布液とされ、弾性金属基板A2に塗布される。有機溶剤は上記のゴムコンパウンドを溶解できるものであれば制限されるものではないが、トルエン等の芳香族炭化水素系溶剤(ケトン系も可)10〜90質量%に対し、エステル系溶剤を10〜90質量%の割合で混合したものを例示できる。そして、この有機溶剤に上記のゴムコンパウンドを固形分濃度10〜60質量%となるように溶解する。   The above rubber compound is dissolved in an organic solvent to form a coating solution, which is applied to the elastic metal substrate A2. The organic solvent is not limited as long as it can dissolve the above rubber compound, but 10 to 90% by mass of the ester solvent with respect to 10 to 90% by mass of an aromatic hydrocarbon solvent (such as ketone) such as toluene. What mixed in the ratio of -90 mass% can be illustrated. And said rubber compound is melt | dissolved in this organic solvent so that it may become solid content concentration 10-60 mass%.

ゴムコンパウンドを含有する塗布液の塗布方法にも制限がないが、塗布厚を制御できる方法が好ましく、スキマコーターやロールコーター等が好適である。塗布厚は15〜50μmであり、その後、約150〜240℃で5〜15分間熱処理して発泡剤を発泡させ、発泡ゴム層を形成する。このとき、得られる発泡ゴム層の発泡倍率は2〜4倍で、80%以上が連泡となるように、用いる加硫剤や発泡剤、加熱時間等の発泡条件を調整する。発泡倍率を2〜4倍に自由に変えるには、上記したムーニー値を有するポリマーと、上記した加硫剤及び発泡剤とを上記で規定した配合とすることにより達成することができ、特に、この発泡倍率はポリマーのムーニー値と加硫速度に依存する。これは、ポリマーのムーニー値が低いと発泡ガスによるポリマーの変形が大きくなり、逆にムーニー値が高いと発泡ガスによるポリマーの変形が小さくなるためである。加硫速度に関しては速度が速いと、発泡ガスによってポリマーが膨張変形する前に加硫が進行する為、発泡倍率が抑えられる。逆に加硫速度が遅いと加硫によるゴムの硬化速度より、発泡ガスによるポリマーの変形が優先する為発泡倍率が大きくなる。例えば、ムーニー値20〜40のポリマーと、速度の遅い加硫促進剤(キュラストデータ:150℃加硫でT50までの立ち上がり時間が5〜6分程度)と、発泡分解温度の低い発泡剤とを組み合わせると発泡倍率が大きくなり、逆にムーニー値が40〜60のポリマーと加硫速度が速い加硫促進剤(キュラストデータ:150℃加硫でT50までの立ち上がり時間が1〜3分程度)と、発泡分解温度の高い発泡剤とを組み合わせると発泡倍率が小さくなる。このように、ポリマー、加硫促進剤及び発泡剤の組み合わせにより、発泡倍率を自由にコントロールすることができる。   Although there is no restriction | limiting in the application | coating method of the coating liquid containing a rubber compound, The method which can control application | coating thickness is preferable and a skimmer coater, a roll coater, etc. are suitable. The coating thickness is 15 to 50 μm, and then the foaming agent is foamed by heat treatment at about 150 to 240 ° C. for 5 to 15 minutes to form a foamed rubber layer. At this time, the foaming ratio of the foamed rubber layer to be obtained is 2 to 4 times, and the foaming conditions such as the vulcanizing agent, the foaming agent, and the heating time to be used are adjusted so that 80% or more is open-celled. In order to freely change the expansion ratio to 2 to 4 times, it can be achieved by blending the polymer having the Mooney value described above, the vulcanizing agent and the foaming agent described above, and in particular, This expansion ratio depends on the Mooney value of the polymer and the vulcanization rate. This is because when the Mooney value of the polymer is low, the deformation of the polymer due to the foaming gas increases, and conversely, when the Mooney value is high, the deformation of the polymer due to the foaming gas decreases. With regard to the vulcanization speed, if the speed is high, vulcanization proceeds before the polymer expands and deforms by the foaming gas, so that the expansion ratio can be suppressed. Conversely, if the vulcanization rate is low, the foaming ratio increases because the deformation of the polymer by the foaming gas has priority over the curing rate of the rubber by vulcanization. For example, a polymer having a Mooney value of 20 to 40, a slow vulcanization accelerator (curast data: rise time to T50 by vulcanization at 150 ° C. of about 5 to 6 minutes), a foaming agent having a low foaming decomposition temperature, When combined, the expansion ratio becomes large, and conversely, a polymer having a Mooney value of 40 to 60 and a vulcanization accelerator with a fast vulcanization rate (curast data: rise time to T50 with vulcanization at 150 ° C. is about 1 to 3 minutes. ) And a foaming agent having a high foaming decomposition temperature, the foaming ratio is reduced. Thus, the expansion ratio can be freely controlled by the combination of the polymer, the vulcanization accelerator and the foaming agent.

このような発泡ゴム層10は、高温・高圧下でもへたりが抑えられ、長期にわたり良好なシール性を維持する。また、シリンダブロックの表面にφ1.5mmを越える鋳巣が存在したり、面粗度が12.5Raを越える場合でも十分なシール性を維持できるようになる。   Such a foamed rubber layer 10 is prevented from sagging even under high temperature and high pressure, and maintains a good sealing property over a long period of time. In addition, sufficient sealing performance can be maintained even when there is a cast hole exceeding φ1.5 mm on the surface of the cylinder block or the surface roughness exceeds 12.5 Ra.

一方、シリンダヘッド側(図2では図中上側)の弾性金属基板1Aには、未発泡のゴム層11を形成する。シリンダヘッドはシリンダブロックに比べて低温であるため、熱の影響を受け難く、未発泡ゴム層11でも十分なシール性が得られる。しかし、シリンダヘッドもシリンダブロックと同様に鋳造により作製されるため、鋳巣や粗面が存在してシール性能を低下させるおそれがある。そこで、本発明の金属ガスケットでは、図示は省略するが、シリンダヘッド側の弾性金属基板1Aにも上記と同様の発泡ゴム層を形成することが好ましい。   On the other hand, an unfoamed rubber layer 11 is formed on the elastic metal substrate 1A on the cylinder head side (upper side in FIG. 2). Since the cylinder head is at a lower temperature than the cylinder block, it is not easily affected by heat, and a sufficient sealing property can be obtained even with the unfoamed rubber layer 11. However, since the cylinder head is also produced by casting in the same manner as the cylinder block, there is a possibility that a casting hole or a rough surface exists and the sealing performance is deteriorated. Therefore, in the metal gasket of the present invention, although not shown, it is preferable to form a foamed rubber layer similar to the above on the elastic metal substrate 1A on the cylinder head side.

また、発泡ゴム層10は、上記したように、シリンダブロックあるいはシリンダヘッドの鋳巣や粗面に対するシール性に特に有効であるが、金属薄板Bとの圧接によりへたりが生じ、シール性能が徐々に低下することが懸念される。そこで、図3に示すように、弾性金属基板A2の金属薄板B側の面には、発泡ゴム層に代えて未発泡ゴム層11を形成してもよい。尚、シリンダヘッド側の弾性金属基板1Aにも発泡ゴム層を形成する場合は、同様に、弾性金属基板1Aの金属薄板B側の面に未発泡ゴム層11を形成する。   Further, as described above, the foamed rubber layer 10 is particularly effective for sealing performance against a cast hole or a rough surface of a cylinder block or a cylinder head, but sag occurs due to pressure contact with the metal thin plate B, and the sealing performance gradually increases. It is feared that it will drop. Therefore, as shown in FIG. 3, an unfoamed rubber layer 11 may be formed on the surface of the elastic metal substrate A2 on the metal thin plate B side instead of the foamed rubber layer. In the case where the foamed rubber layer is also formed on the elastic metal substrate 1A on the cylinder head side, similarly, the unfoamed rubber layer 11 is formed on the surface of the elastic metal substrate 1A on the metal thin plate B side.

以下に実施例および比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。   Examples The present invention will be further described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited thereto.

(実施例1〜3、比較例1〜7)
[試料の作製]
表1に示すようにポリマー及び発泡剤を配合したゴムコンパウンドを、固形分濃度40質量%となるようにトルエンと酢酸エチルとの混合有機溶剤に溶解し、塗布液を調製した。そして、ノンクロム処理したステンレス鋼板にプライマー処理を施し、塗布液をロールコーターで塗布した後(塗布厚は表1の通り)、210℃で10分間熱処理して試料を得た。
各試料について、以下の評価を行った。
(Examples 1-3, Comparative Examples 1-7)
[Preparation of sample]
As shown in Table 1, a rubber compound containing a polymer and a foaming agent was dissolved in a mixed organic solvent of toluene and ethyl acetate so as to have a solid concentration of 40% by mass to prepare a coating solution. And the primer process was given to the stainless steel plate which carried out the chromium-free process, and after apply | coating a coating liquid with a roll coater (application thickness is as Table 1), it heat-processed for 10 minutes at 210 degreeC, and obtained the sample.
Each sample was evaluated as follows.

Figure 2005315417
Figure 2005315417

[評価方法]
1.発泡倍率
発泡倍率の測定は、発泡前のゴム層の厚さと発泡後のゴム層の厚さをマイクロメーターで測定し、以下の式から発泡倍率を算出した。
[Evaluation methods]
1. Foaming ratio The foaming ratio was measured by measuring the thickness of the rubber layer before foaming and the thickness of the rubber layer after foaming with a micrometer, and calculating the foaming ratio from the following formula.

Figure 2005315417
Figure 2005315417

2.連泡率の測定
試料を水中に浸漬し、これを真空脱気して発泡ゴム層のセル中に水を置換させる。水中置換後の重量が一定になるまで試験を行い、以下の式から連泡率を算出した。
2. Measurement of open cell ratio A sample is immersed in water and vacuum degassed to replace water in the foam rubber layer cell. The test was conducted until the weight after substitution in water was constant, and the open cell ratio was calculated from the following formula.

Figure 2005315417
Figure 2005315417

3.耐熱フロー性
試料を、面圧100MPa、150℃×22Hrの条件で放置し、試験後の試料の外観をマイクロスコープで観察し、下記基準で評価した。
評価基準
○:ゴムフローなし
×:ゴムフローあり
3. Heat-resistant flow property The sample was allowed to stand under conditions of a surface pressure of 100 MPa and 150 ° C. × 22 Hr, and the appearance of the sample after the test was observed with a microscope and evaluated according to the following criteria.
Evaluation criteria ○: No rubber flow ×: With rubber flow

4.トルクダウン率
各サンプルを下記の試験を行い、トルクダウン率を評価した。
(1)サンプルをフランジにセットし、ボルトをトルクレンチを用いて締め込み、締め込んだ時のトルク値(初期のトルク値)を測定した。
(2)(1)の状態でサンプルを−35℃に冷却した。 その状態で、ボルトとフランジの接面にマーキングを施し、ボルトを外した。
(3)再度、ボルトをトルクレンチを用いて、マーキング部まで締め込み、その時のトルク値(−35℃まで冷却した時のトルク値)を測定した。
また、試料の初期(常温)のトルク値と、−35℃まで冷却した時のトルク値とを比較し、以下の式からトルクダウン率を算出した。
4). Torque down rate Each sample was subjected to the following test to evaluate the torque down rate.
(1) The sample was set on the flange, the bolt was tightened with a torque wrench, and the torque value (initial torque value) when tightened was measured.
(2) The sample was cooled to −35 ° C. in the state of (1). In that state, markings were made on the contact surfaces of the bolt and flange, and the bolt was removed.
(3) The bolt was tightened to the marking part again using a torque wrench, and the torque value at that time (torque value when cooled to -35 ° C.) was measured.
Further, the initial torque value (normal temperature) of the sample was compared with the torque value when cooled to -35 ° C., and the torque down rate was calculated from the following equation.

Figure 2005315417
Figure 2005315417

5.シール試験
配合1〜10を用いて、以下の表2に示す形状を有する実施例1〜3及び比較例1〜7のガスケットを作成した。そして、それぞれのガスケットを表2に示すフランジに組み込み、以下に記す評価を行った。
・鋳巣シール試験
(1)図4に示すように、試料をハーフビード形状が高さ0.2mm×幅1.5mmで、ハーフビードのセンター径がφ51.5mmに加工してガスケットとし、これを鋳巣(φ2.5mm×深さ2.5mm)を設けたフランジに鋳巣位置がハーフビードセンターの位置になるよう組み付け、ビード線圧10N/mmの条件で締め込む。
(2)(1)の状態で、フランジの中央にあるノズルから空気(200KPa)を送り込み、漏れ量を測定した。
・面粗度シール試験
(1)試料をハーフビード形状が高さ0.2mm×幅1.5mmで、ハーフビードのセンター径がφ51.5mmに加工してガスケットとし、これを面粗度50Raのフランジに、鋳巣位置がφ51.5mmの箇所になるよう組み付け、ビード線圧10N/mmの条件で締め込む。
(2)(1)の状態で、フランジの中央にあるノズルから空気(200KPa)を送り込み、漏れ量を測定した。
5). Seal Test Using Examples 1 to 10, gaskets of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 having the shapes shown in Table 2 below were created. Each gasket was incorporated in the flange shown in Table 2 and evaluated as follows.
Cast hole seal test (1) As shown in FIG. 4, the sample was processed into a half bead shape having a height of 0.2 mm × width of 1.5 mm and a half bead having a center diameter of φ51.5 mm to form a gasket. It is assembled to a flange provided with a nest (φ2.5 mm × depth 2.5 mm) so that the cast hole is positioned at the half bead center, and tightened under the condition of a bead linear pressure of 10 N / mm.
(2) In the state of (1), air (200 KPa) was sent from the nozzle at the center of the flange, and the amount of leakage was measured.
・ Surface roughness seal test (1) The sample was processed into a half bead shape with a height of 0.2 mm × width of 1.5 mm and a half bead center diameter of φ51.5 mm to form a gasket, which was used as a flange with a surface roughness of 50 Ra. Then, the cast hole is assembled so that the position of the casting hole is φ51.5 mm and tightened under the condition of a bead linear pressure of 10 N / mm.
(2) In the state of (1), air (200 KPa) was sent from the nozzle at the center of the flange, and the amount of leakage was measured.

Figure 2005315417
Figure 2005315417

上記各測定及び各試験の結果を、表3にまとめて示す。尚、各シール試験の評価は、空気漏れが無い場合を「○」、空気漏れが発生した場合を「×」とした。   The results of the above measurements and tests are summarized in Table 3. In the evaluation of each seal test, “◯” indicates that there is no air leak, and “X” indicates that there is an air leak.

Figure 2005315417
Figure 2005315417

表3から、本発明に従う発泡ゴム層を有する実施例の試料は、耐熱フロー製、トルクダウン率、シール試験の何れに対しても良好な結果が得られることがわかる。これに対し、発泡前のゴム層厚が過大である比較例1の試料は耐熱フロー性が悪く、トルクダウン率も若干劣る。比較例2の試料はマイクロカプセル型の発泡剤を用いたことから、連泡率が低く、トルクダウン率も劣っている。ムーニー値が過大の比較例3の試料は、発泡倍率が低く、シール性能に劣っている。発泡剤量が過小の比較例4の試料も発泡倍率が低く、シー性能に劣っている。ポリマー量が過小の比較例5の試料は連泡率が低く、耐熱フロー性に劣り、トルクダウン率が最も大きい。比較例6の試料はマイクロカプセル型の発泡剤を用い、かつ発泡前のゴム層が過大であることから、発泡倍率及び連泡率が最低で、シール性能にも劣っている。比較例7の試料は発泡剤を使用しないため、シール性に劣っている。   From Table 3, it can be seen that the sample of the example having the foamed rubber layer according to the present invention gives good results for any of heat-resistant flow, torque down rate, and seal test. On the other hand, the sample of Comparative Example 1 in which the rubber layer thickness before foaming is excessive has poor heat resistance flow properties, and the torque down rate is slightly inferior. Since the sample of Comparative Example 2 used a microcapsule-type foaming agent, the open cell rate was low and the torque down rate was also inferior. The sample of Comparative Example 3 having an excessive Mooney value has a low expansion ratio and inferior sealing performance. The sample of Comparative Example 4 having an excessively small amount of foaming agent also has a low foaming ratio and is inferior in sea performance. The sample of Comparative Example 5 having an excessively small amount of polymer has a low open cell ratio, inferior heat-resistant flow properties, and the largest torque-down rate. Since the sample of Comparative Example 6 uses a microcapsule type foaming agent and the rubber layer before foaming is excessive, the foaming ratio and the open cell ratio are the lowest and the sealing performance is poor. Since the sample of Comparative Example 7 does not use a foaming agent, it has poor sealing properties.

本発明の金属ガスケットの一実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows one Embodiment of the metal gasket of this invention. 図1のXX断面図である。It is XX sectional drawing of FIG. 本発明の金属ガスケットの他の実施形態を、図1のXX断面に沿って示す図である。It is a figure which shows other embodiment of the metal gasket of this invention along the XX cross section of FIG. 実施例で実施した鋳巣シール試験の試験方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the test method of the cast hole seal test implemented in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

A1,A2 弾性金属基板
B 金属薄板
1 シリンダ用開口
2 ビード
3 開口部
6 固定部
10 発泡ゴム層
11 未発泡ゴム層
A1, A2 Elastic metal substrate B Metal thin plate 1 Cylinder opening 2 Bead 3 Opening 6 Fixing part 10 Foamed rubber layer 11 Unfoamed rubber layer

Claims (3)

シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介在されて両面間をシールする金属ガスケットであって、複数のシリンダ用開口周縁部にビードを形成した一対の弾性金属基板と、前記一対の弾性金属基板により前記ビードを介して挟持され、前記シリンダ用開口に対応する開口を有する金属薄板とからなる金属ガスケットにおいて、
前記一対の弾性金属基板のうち、少なくともシリンダブロック側に配置される弾性金属基板の両面に、発泡前におけるゴム層厚さが15〜50μmで、かつ2〜4倍の発泡倍率で発泡された発泡ゴム層が形成されていることを特徴とする金属ガスケット。
A metal gasket that is interposed between a cylinder head and a cylinder block and seals between both surfaces, wherein a pair of elastic metal substrates each having a bead formed at a peripheral edge of a plurality of cylinder openings, and the pair of elastic metal substrates In a metal gasket composed of a thin metal plate sandwiched between beads and having an opening corresponding to the cylinder opening,
Foam foamed with a rubber layer thickness of 15 to 50 μm before foaming at a foaming ratio of 2 to 4 times on at least both surfaces of the elastic metal substrate disposed on the cylinder block side among the pair of elastic metal substrates. A metal gasket characterized in that a rubber layer is formed.
シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介在されて両面間をシールする金属ガスケットであって、複数のシリンダ用開口周縁部にビードを形成した一対の弾性金属基板と、前記一対の弾性金属基板により前記ビードを介して挟持され、前記シリンダ用開口に対応する開口を有する金属薄板とからなる金属ガスケットにおいて、
前記一対の弾性金属基板のうち、少なくともシリンダブロック側に配置される弾性金属基板のシリンダブロックと当接する側の面に、発泡前におけるゴム層厚さが15〜50μmで、かつ2〜4倍の発泡倍率で発泡された発泡ゴム層が形成され、かつ、前記金属薄板と当接する側の面に未発泡ゴムからなる層が形成されていることを特徴とする金属ガスケット。
A metal gasket that is interposed between a cylinder head and a cylinder block and seals between both surfaces, wherein a pair of elastic metal substrates each having a bead formed at a peripheral edge of a plurality of cylinder openings, and the pair of elastic metal substrates In a metal gasket composed of a thin metal plate sandwiched between beads and having an opening corresponding to the cylinder opening,
Of the pair of elastic metal substrates, at least the surface of the elastic metal substrate disposed on the cylinder block side that contacts the cylinder block has a rubber layer thickness of 15 to 50 μm before foaming and is 2 to 4 times larger A metal gasket, wherein a foamed rubber layer foamed at a foaming ratio is formed, and a layer made of unfoamed rubber is formed on a surface in contact with the metal thin plate.
前記発泡ゴム層が、ムーニー値10〜70のポリマーをゴムコンパウンド全量の20〜70質量%、加熱分解型の化学発泡剤を20〜60質量%の割合で含有するゴムコンパウンドを発泡させてなり、かつ該発泡ゴム層の80%以上が連泡であることを特徴とする請求項1または2記載の金属ガスケット。   The foamed rubber layer is obtained by foaming a rubber compound containing a polymer having a Mooney value of 10 to 70 in a proportion of 20 to 70% by mass of the total amount of the rubber compound and a thermal decomposition type chemical foaming agent in a proportion of 20 to 60% by mass. 3. The metal gasket according to claim 1, wherein 80% or more of the foamed rubber layer is open-celled.
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