JP2005325885A - メタルガスケットによるシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガスケットとして要求される厳しい製造要件、組立要件及び機能要件を満たし、且つ被保護部材とは電解溶液電位が異なるメタルガスケットを用いて安定して確実にシール性を確保するとともにエンジンの腐食を防止できるメタルガスケットによるシール構造を提供する。
【解決手段】 合い面Ｐを介して結合された２つの金属材料からなる被保護部材（シリンダヘッド４１、シリンダボディ４０）を通して腐食性流体の流路（冷却水流路６０）が形成され、前記合い面Ｐに金属材料からなるメタルガスケット４３を装着したメタルガスケットによるシール構造であって、前記メタルガスケット４３の表面に絶縁弾性層（ゴム層７３）が形成され、前記メタルガスケット４３の被保護部材４０，４１への当接部に前記絶縁弾性層７３を介して電食防止剤７５を塗布した。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば船外機用エンジンの合い面に装着されるメタルガスケットによるシール構造に関する。

従来より、海水による配管フランジ面の隙間腐食を防止するため、配管フランジ面に亜鉛粉末を練り込んだゴムパッキンを装着したり、亜鉛系のペースト状防食剤を塗布する方法が用いられている。

一方、海上を航行する船舶のエンジンは、冷却水として海水をエンジン各部に循環させるため、エンジン合い面等の隙間部分に腐食の問題を生じる。エンジンは通常アルミニウム合金からなり、エンジン合い面にはステンレス鋼板のメタルガスケットが装着される。

このメタルガスケットは、冷却水流路をシールするために、エンジン形状に合せて高精度に加工され、合い面の冷却水流路内に跨って精度よく位置決めされなければならない。このため、厳しい加工要件や組立要件が必要である。また、高温エンジンに対する耐熱要件や各種使用条件における耐食要件及び安定したシール性要件などの厳しい要件が必要になる。

このようなメタルガスケットを用いたエンジンを防食するために、ガスケットに代えて、合い面に単に従来のゴムパッキンを装着したりペースト状防食剤を塗布したのでは、合い面の脱脂が不充分の場合やパッキンの締め付け力のばらつきあるいは塗布のムラが生じた場合などに、確実なシールが期待できなくなる。

一方、特許文献１に、エンジンのシリンダヘッド及びシリンダボディとの間の合い面に装着されるシリンダヘッドガスケットととして、内部にシリンダヘッド及びシリンダボディと電解溶液電位がほぼ等しい電解溶液電位を有する金属コアを備えたシリンダヘッドガスケットが記載されている。この特許文献１に記載のガスケットは、アルミニウム製のコアの上下両面に同じくアルミニウム製の表装層を設けることにより、電食効果によりエンジンの防食を図ろうとしている。

しかしながら、この特許文献１に記載のシリンダヘッドガスケットは、３層の特殊で複雑な構造になり、製造が面倒になる。また、電解溶液電位を合せて電解効果を得るために、被保護部材のエンジンと同じ材質のアルミニウムによる新たなガスケットを製造しなければならず、既存のステンレス鋼板によるガスケットを使用できない。

特開平６−１１０４２号公報

本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、ガスケットとして要求される厳しい製造要件、組立要件及び機能要件を満たし、且つ被保護部材とは電解溶液電位が異なるメタルガスケットを用いて安定して確実にシール性を確保するとともにエンジンの腐食を防止できるメタルガスケットによるシール構造の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１の発明では、合い面を介して結合された２つの金属材料からなる被保護部材を通して腐食性流体の流路が形成され、前記合い面に金属材料からなるメタルガスケットを装着したメタルガスケットによるシール構造であって、前記メタルガスケットの表面に絶縁弾性層が形成され、前記メタルガスケットの被保護部材への当接部に前記絶縁弾性層を介して電食防止剤を塗布したことを特徴とするメタルガスケットによるシール構造を提供する。

請求項２の発明では、前記２つの被保護部材はアルミニウム合金からなるエンジンのシリンダヘッド及びシリンダボディであり、前記腐食性流体は冷却水となる海水であり、前記メタルガスケットは鋼材からなり、前記電食防止剤は亜鉛を含有することを特徴としている。

請求項３の発明では、前記メタルガスケットは、前記冷却水の流路の両側に沿って突出するビードを有し、両ビード間に流路が形成され、各ビードの流路側に前記電食防止剤を塗布したことを特徴としている。

請求項４の発明では、前記電食防止剤は、粘着性を有することを特徴としている。

請求項１の発明によれば、メタルガスケットに絶縁弾性層を介して電食防止剤が設けられ、この電食防止剤が被保護部材と導通して被保護部材の電食を防止する。これにより、メタルガスケットのメタルが電食防止剤との間で被保護部材より電解作用が大きい場合であっても、ガスケットと電食防止剤との間は絶縁されるため、被保護部材の電解による腐食を十分確実に防止できる。これにより、腐食性流体の流路部の被保護部材の電食が防止されメタルガスケットによるシール作用が損なわれることはなく、安定した信頼性の高いシール機能が維持される。なお、この場合、メタルガスケット表面の絶縁弾性層により、メタルガスケットのメタル表面や被保護部材表面に細かい傷や凹凸があっても、弾性によりこれを吸収して確実なシール機能が得られる。

請求項２の発明によれば、電解作用による亜鉛の犠牲陽極効果により、アルミニウム合金のエンジンが有効に海水の電食から保護される。したがって、既存の鋼板のメタルガスケットを用いて、海水を冷却水とする船舶のエンジンを有効に保護できる。

請求項３の発明によれば、冷却水路（流路）の両側に沿ってビードを突出させてメタルガスケットに形成することにより、流路が確実に形成され且つ流路に沿ってシールすることができる。
この場合、両ビード間の内側、すなわち流路側に電食防止剤が塗布されるため、流路を流れる海水によりエンジン部材の電食が防止され、ビード部のシール性が安定して確保される。

請求項４の発明によれば、電食防止剤が粘着性を有するため、流路のシール性が高まり、腐食性流体の漏れが確実に防止され被保護部材の電食がさらに確実に防止できる。

図１は、本発明が適用される船外機の側面図である。
この船外機１は、クランプブラケット２によって船体の船尾板１６に取付けられる。船外機１は、チルト軸４廻りに回転可能であって、不使用時に上方に持ち上げることができる。また走行中にトリム角を調整することができる。船外機１はスイベルブラケット３に保持され、運転者のハンドル操作により、シフトリンク１８を介してほぼ垂直なスイベル軸（不図示）廻りに船外機１が回転して船体が操舵される。

船外機１は、トップカウル５ａとボトムカウル５ｂからなるカウリング５と、その下側に接続されたアッパーケース６と、ロアケース７とにより外側を覆われる。

カウリング５内には、ガイドエキゾースト１７上に載置されたエンジン８が収容される。エンジン８は、例えば水冷４気筒４サイクルエンジンであり、縦配置のクランク軸９を有し、このクランク軸９の下端にドライブ軸１０が連結される。ドライブ軸１０の下端は、前後進切換え機構１１を介してプロペラ軸１２に連結される。ロアケース７の側面には、冷却水となる海水の取水口１４が開口する。取水口１４から取り入れられた海水は、ドライブ軸１０に連結された冷却水ポンプ１５により昇圧されてエンジン８に送られ、燃焼室周囲や排気通路周囲その他エンジン各部を冷却する。

図２は、本発明が適用されるエンジンのクランク軸に垂直方向の断面図である。
このエンジン８は、水冷４サイクルの例えば４気筒エンジンである。４気筒の各気筒のクランクウェブ４４を連結するクランク軸の軸心９ｃは、縦置き配置（走行状態でクランク軸が鉛直方向）である。クランク軸の上端部に発電機を構成するフライホイール４２（図１）が装着され、下端部にドライブ軸１０（図１）が連結される。

エンジン８は、アルミニウム合金の鋳造体からなるシリンダボディ４０とシリンダヘッド４１を、合い面にメタルガスケット４３を挟んで結合したものである。シリンダボディ４０は、各気筒のピストン４５が摺動するシリンダ４６とクランクウェブ４４収容されたクランクケース４７とからなる。各ピストン４５は、ピストンピン５６及びクランクピン７２を介してクランク軸に連結される。シリンダヘッド４１は、各気筒のシリンダ４６の頂部に燃焼室４８を形成する。各燃焼室４８に臨んで吸気ポート５４及び排気ポート５５が形成され、それぞれ吸気弁４９及び排気弁５０が設けられる。吸気ポート５４に連通する吸気管５９に気化器５７が装着される。排気ポート５５に連通して排気通路５８が形成される。５３はカムである。

燃焼室４８周り、シリンダ４６周り及び排気通路５８周りには、これらを連続した冷却水流路（冷却水ジャケット）６０が形成される。この冷却水流路６０を通して、冷却水ポンプ１５（図１）により冷却水（海水）が循環する。シリンダヘッド４１及びシリンダボディ４０の合い面に設けられたメタルガスケット４３は、冷却水流路６０内に跨って通路内に露出して設けられ、海水にさらされる。

図３は本発明の実施形態に係るメタルガスケットを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ部の拡大断面を示す模式図である。

メタルガスケット４３は、４気筒の各気筒に対応した開口６１及び排気通路５８（図２）に対応した開口６２その他冷却水路の上下を連通する開口（不図示）が形成される。４気筒の開口６１の周囲１０ヵ所に、シリンダボディ４０とシリンダヘッド４１を結合するためのヘッドボルト挿通孔６３が形成される。このメタルガスケット４３のシリンダ及び排気通路の開口６１，６２の周囲には、前述（図２）のシリンダヘッド４１及びシリンダボディ４０の冷却水流路６０に対応する冷却水通路６４が形成される。６７は電気コードである。

メタルガスケット４３は、（Ｂ）に示すように、シリンダボディ４０とシリンダヘッド４１の間の合い面Ｐに挟まれる。このメタルガスケット４３は、２枚のステンレス鋼板材４３ａ，４３ｂを合せたものである。各鋼板材４３ａ，４３ｂには、表面にゴム層７３（又はその他の樹脂材料からなる絶縁弾性層）がコーティングされる。また、各鋼板材４３ａ，４３ｂには、冷却水流路６０の両側に沿ったビード７４が突出して形成され、これらのビード７４の位置を合せて２枚の鋼板材４３ａ，４３ｂが貼り合わされる。

メタルガスケット４３の上下面それぞれの２列のビード７４間に、冷却水流路６０に対応した冷却水通路６４が形成される。これら上下面の冷却水通路６４に電食防止剤７５が塗布される。電食防止剤７５は、例えば合成樹脂ポリマーを基材とし、炭化水素系その他の溶剤に亜鉛（Ｚｎ）微粒子を分散させた粘着性を有するペースト状のシール材である。あるいは、亜鉛微粒子を分散混合して含む液状の塗料を用いてもよい。あるいは、このような亜鉛微粒子を含む塗布剤層を接合面に有する粘着シールテープを用いてもよい。

このような電食防止剤７５を、メタルガスケット４３の上下両面の冷却水通路６４上に塗布する。この場合、海水が流れるのは両ビード７４間の冷却水流路６０の部分であるため、シリンダヘッド４１及びシリンダボディ４０の腐食を防止するためには、少なくとも冷却水通路６４の両縁に沿って２列のビード７４の内側部分（流路側）に電食防止剤７５を塗布すれば十分である。しかし、図示した例では、塗布の作業向上のため、及び亜鉛量を増やして電食効果の持続性を延ばすために、ビード７４の外側を含め冷却水通路６４全体に電食防止剤７５を塗布している。

このような電食防止剤７５の層をゴム層４３ａ，４３ｂを介してメタルガスケット４３上に設けることにより、亜鉛微粒子が犠牲電極（アノード）として作用し、被保護部材であるアルミニウム合金のシリンダヘッド４１及びシリンダボディ４０の海水による電食が防止される。これにより、冷却水流路からの海水の漏れが確実に防止され、メタルガスケットによるシール構造の信頼性が高まり、被保護部材に対する電食防止効果が確保できる。

電食防止剤７５が粘着性を有するものであれば、被保護部材に対し確実に粘着接触して被保護部材との間のシール性が向上し、電食防止効果を確実に達成するとともに、海水の漏れを確実に防いで冷却水通路６４の外側での漏洩海水による電食を防止することができる。

なお、メタルガスケット４３の形状は図示した２枚の貼り合せの例に限定されない。１枚の鋼板材で形成してもよい。その場合には、１枚の鋼板材の上下両面にゴム層をコーティングする。ビードの突出部同士を突き合わせて２枚の鋼板材を貼り合せてもよい。ビードは段差状に形成してもよい。その場合には、２枚の鋼板材を貼り合せた場合、両端部の鋼板材間の間隔が広くなる。

本発明は、海上を航行する船舶のエンジンや船体の金属部分の腐食を防止するシール構造として適用することができる。

本発明が適用される船外機の側面図。 図１の船外機のエンジンの断面図。 本発明に係るメタルガスケットの形状説明図。

符号の説明

１：船外機、２：クランプブラケット、３：スイベルブラケット、４：チルト軸、５：カウリング、５ａ：トップカウル、５ｂ：ボトムカウル、６：アッパーケース、７：ロアケース、８：エンジン、９：クランク軸、９ｃ：クランク軸心、１０：ドライブ軸、１１：前後進切換え機構、１２：プロペラ軸、１４：取水口、１５：冷却水ポンプ、１６：船尾板、１７：ガイドエキゾースト、１８：シフトリンク、４０：シリンダボディ、４１：シリンダヘッド、４２：フライホイール、４３：メタルガスケット、４３ａ，４３ｂ：ステンレス鋼板材、４４：クランクウェブ、４５：ピストン、４６：シリンダ、４７：クランクケース、４８：燃焼室、４９：吸気弁、５０：排気弁、５３：カム、５４：吸気ポート、５５：排気ポート、５６：ピストンピン、５７：気化器、５８：排気通路、５９：吸気管、６０：冷却水流路、６１：シリンダに対応する開口、６２：排気通路に対応する開口、６３：ヘッドボルト挿通孔、６４：冷却水通路、６７：電気コード、７２：クランクピン、７３：ゴム層、７４：ビード、７５：電食防止剤、Ｐ：合い面。

Claims (4)

1. 合い面を介して結合された２つの金属材料からなる被保護部材を通して腐食性流体の流路が形成され、前記合い面に金属材料からなるメタルガスケットを装着したメタルガスケットによるシール構造であって、
   前記メタルガスケットの表面に絶縁弾性層が形成され、
   前記メタルガスケットの被保護部材への当接部に前記絶縁弾性層を介して電食防止剤を塗布したことを特徴とするメタルガスケットによるシール構造。
2. 前記２つの被保護部材はアルミニウム合金からなるエンジンのシリンダヘッド及びシリンダボディであり、
   前記腐食性流体は冷却水となる海水であり、
   前記メタルガスケットは鋼材からなり、
   前記電食防止剤は亜鉛を含有することを特徴とする請求項１に記載のメタルガスケットによるシール構造。
3. 前記メタルガスケットは、
   前記冷却水の流路の両側に沿って突出するビードを有し、
   両ビード間に流路が形成され、
   各ビードの流路側に前記電食防止剤を塗布したことを特徴とする請求項２に記載のメタルガスケットによるシール構造。
4. 前記防食剤は、粘着性を有することを特徴とする請求項１に記載のメタルガスケットによるシール構造。
   

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