JP2013029117A - Gasket - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、互いに対向配置される一対のフランジの間に介設されるガスケットに関する。 The present invention relates to a gasket interposed between a pair of flanges arranged to face each other.
例えば特許文献1に記載のガスケットがある。特許文献1に記載のガスケットは、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設されている。
ガスケットの芯板の表面には樹脂からなるシール膜が設けられている。シリンダブロック及びシリンダヘッドの合わせ面に存在する微視的な凹凸に応じてシール膜が変形することによって、これら合わせ面とガスケットとの間の間隙が埋められることでシール性が維持されている。
For example, there is a gasket described in
A sealing film made of resin is provided on the surface of the gasket core plate. The sealing film is deformed according to microscopic irregularities present on the mating surfaces of the cylinder block and the cylinder head, and the gap between these mating surfaces and the gasket is filled, so that the sealing performance is maintained.
ところが、こうしたシール膜は当該芯板に比べて熱伝導率が低い材料(例えばニトリルゴム等の樹脂)によって形成されている。そのため、こうしたシール膜の存在に起因してシリンダブロックの熱がシリンダヘッドに伝達されにくくなることから、特にシリンダボアの温度が上昇する一因となっている。その結果、オイル消費量が増大するといった問題や、シリンダボア壁の耐久性が低下するといった問題が生じるおそれがある。また、特に燃焼熱が集中しやすいシリンダボア間の温度が高くなることで、シリンダボアが熱変形するとピストンが往復動する際のフリクションが増大するといった問題が生じるおそれがある。 However, such a sealing film is formed of a material having a lower thermal conductivity (for example, a resin such as nitrile rubber) than the core plate. Therefore, the presence of such a sealing film makes it difficult for the heat of the cylinder block to be transmitted to the cylinder head, and this is one factor that particularly increases the temperature of the cylinder bore. As a result, there may be a problem that the oil consumption increases and a problem that the durability of the cylinder bore wall decreases. In addition, since the temperature between the cylinder bores, where the combustion heat tends to concentrate, increases, there is a possibility that the friction when the piston reciprocates increases when the cylinder bore is thermally deformed.
これに対して、例えば樹脂のシール膜に代えて芯板の表面に熱伝導率の高い黒鉛からなるシートを接着することが考えられる。しかしながら、ガスケット表面から黒鉛が剥離しやすく、シール性が損なわれるといった問題が生じる。 On the other hand, for example, instead of a resin sealing film, a sheet made of graphite having high thermal conductivity may be bonded to the surface of the core plate. However, there is a problem that graphite is easily peeled off from the gasket surface and the sealing performance is impaired.
尚、こうした問題は、内燃機関のガスケットに限られるものではなく、互いに対向配置される一対のフランジの間に介設されるガスケットであれば概ね共通して生じ得るものである。 Such a problem is not limited to the gasket of the internal combustion engine, but can be caused in general if the gasket is interposed between a pair of flanges arranged to face each other.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シール性を損なうことなく放熱性を向上させることのできるガスケットを提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a situation, The objective is to provide the gasket which can improve heat dissipation, without impairing sealing performance.
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、互いに対向配置される一対のフランジの間に介設されるガスケットであって、芯板と、該芯板の表面に形成されるシール膜とを有するガスケットにおいて、前記シール膜内部には該シール膜の材料よりも高い熱伝導率を有する添加材が添加されるとともに、前記添加材はその一端が前記シール膜の表面に露出するとともに他端が前記芯板の表面に接触してなることをその要旨としている。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
The invention according to
同構成によれば、一対のフランジの間にガスケットが組み付けられると、添加材の一端がフランジ表面に接触するとともに他端がガスケットの芯板表面に接触することとなる。このため、フランジ表面とガスケットの芯板との間での熱の伝達が、シール膜の材料よりも高い熱伝導率を有する添加材によって直接的に行なわれるようになる。従って、シール性を損なうことなくガスケットの放熱性を向上させることができる。 According to this configuration, when the gasket is assembled between the pair of flanges, one end of the additive material comes into contact with the flange surface and the other end comes into contact with the core plate surface of the gasket. For this reason, the heat transfer between the flange surface and the core plate of the gasket is directly performed by the additive having a higher thermal conductivity than the material of the seal film. Therefore, the heat dissipation of the gasket can be improved without impairing the sealing performance.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のガスケットにおいて、前記添加材は略粒状をなすものであり、前記添加材の粒径は前記シール膜の厚さ以上とされてなることをその要旨としている。 According to a second aspect of the present invention, in the gasket according to the first aspect, the additive material has a substantially granular shape, and the particle size of the additive material is equal to or greater than the thickness of the seal film. This is the gist.
添加材が略粒状をなすものにあっては、上記構成のように、添加材の粒径をシール膜の厚さ以上とすれば、添加材の一端がシール膜の表面に露出するとともに他端が芯板の表面に接触してなるといった請求項1に係る発明を容易に具現化することができる。
When the additive is substantially granular, as in the above configuration, if the additive has a particle size equal to or greater than the thickness of the seal film, one end of the additive is exposed on the surface of the seal film and the other end The invention according to
ちなみに、添加材としてその粒径がシール膜の厚さよりも極めて小さいものを添加した場合には、熱伝導率の高い添加材が添加されることによってある程度はシール膜全体としての放熱性が高められる。しかしながら、膜厚方向に熱が移動する際に低熱伝導率のシール材と高熱伝導率の添加材とを交互に通過する構造となることから、ガスケット全体としての放熱性を更に向上させようとすると自ずと限界がある。 Incidentally, when an additive whose particle size is extremely smaller than the thickness of the seal film is added, the heat dissipation of the entire seal film is enhanced to some extent by adding the additive having high thermal conductivity. . However, when heat is transferred in the film thickness direction, it becomes a structure that alternately passes a sealing material with a low thermal conductivity and an additive with a high thermal conductivity, so when trying to further improve the heat dissipation as a whole gasket Naturally there is a limit.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載のガスケットにおいて、前記添加材は、前記一対のフランジ及び芯板よりも低い硬度を有する材料からなり、前記一対のフランジの間に当該ガスケットが組み付けられた状態において変形可能とされてなることをその要旨としている。 According to a third aspect of the present invention, in the gasket according to the first or second aspect, the additive is made of a material having a lower hardness than the pair of flanges and the core plate, and between the pair of flanges. The gist is that the gasket can be deformed in a state where the gasket is assembled.
同構成によれば、一対のフランジの間にガスケットが組み付けられると、添加材はガスケットの芯板とフランジとによって圧縮荷重を受けることで変形するようになる。このため、フランジとガスケットとの間に添加材を配置することに起因して間隙が生じることを抑制することができる。また、一対のフランジ及び芯板に比べて添加材の硬度が低いため、添加材によってフランジや芯板が変形することもない。従って、フランジとガスケットとの間におけるシール性についてもこれを良好に維持することができる。 According to this configuration, when the gasket is assembled between the pair of flanges, the additive material is deformed by receiving a compressive load by the core plate and the flange of the gasket. For this reason, it can suppress that a gap | interval arises by arrange | positioning an additive between a flange and a gasket. Moreover, since the hardness of the additive is lower than that of the pair of flanges and the core plate, the flange and the core plate are not deformed by the additive. Accordingly, it is possible to maintain good sealing performance between the flange and the gasket.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のガスケットにおいて、前記添加材は黒鉛とされてなることをその要旨としている。
黒鉛は高い熱伝導率を有するとともに圧縮荷重に対して容易に変形する材料であることから、請求項3に記載の発明を好適に具現化することができる。
The gist of the invention of claim 4 is that, in the gasket of claim 3, the additive is made of graphite.
Since graphite has a high thermal conductivity and is a material that easily deforms against a compressive load, the invention according to claim 3 can be suitably embodied.
請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のガスケットにおいて、前記一対のフランジは内燃機関のシリンダヘッド及びシリンダブロックとされてなることをその要旨としている。
The gist of the invention according to claim 5 is that, in the gasket according to any one of
同構成によれば、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間における熱の移動をガスケットを通じて好適に促進することができる。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載のガスケットにおいて、前記内燃機関は複数の気筒を有する多気筒内燃機関とされ、前記添加材は当該ガスケットにおけるシリンダボア間に対応する部位にのみ添加されてなることをその要旨としている。
According to the configuration, the movement of heat between the cylinder block and the cylinder head can be preferably promoted through the gasket.
According to a sixth aspect of the present invention, in the gasket according to the fifth aspect, the internal combustion engine is a multi-cylinder internal combustion engine having a plurality of cylinders, and the additive material is added only to a portion corresponding to between the cylinder bores in the gasket. It is the gist of what has been done.
複数の気筒を有する多気筒内燃機関にあっては、特に燃焼熱が集中しやすいシリンダボア間の温度が高くなりやすい。そのため、ガスケット表面全体に添加材を添加した場合には、ガスケットの放熱性を全体にわたって高めることはできるものの、シリンダボア間に対応する部位が他の部位に比べて高温となることには変わりがなく、これら部位間での温度差を小さくすることができないおそれがある。 In a multi-cylinder internal combustion engine having a plurality of cylinders, the temperature between the cylinder bores, where the combustion heat tends to concentrate, tends to increase. Therefore, when an additive is added to the entire gasket surface, the heat dissipation of the gasket can be enhanced over the entire surface, but the part corresponding to the space between the cylinder bores will remain at a higher temperature than other parts. The temperature difference between these parts may not be reduced.
この点、上記構成によれば、添加材がガスケットにおけるシリンダボア間に対応する部位にのみ添加されていることから、当該部位の放熱性を高めてシリンダボア間における温度上昇を好適に抑制することができる。また、当該部位以外の部位には添加材が添加されていないことから、上記部位間での温度差についてもこれを好適に小さくすることができる。 In this respect, according to the above configuration, since the additive material is added only to the portion corresponding to the space between the cylinder bores in the gasket, the heat dissipation of the portion can be improved and the temperature rise between the cylinder bores can be suitably suppressed. . In addition, since no additive is added to any part other than the part, the temperature difference between the parts can be suitably reduced.
以下、図1〜図3を参照して、本発明に係るガスケットを直列4気筒式ガソリン機関のシリンダヘッドガスケット(以下、単にガスケット1と称する)として具体化した一実施形態について詳細に説明する。 1 to 3, an embodiment in which the gasket according to the present invention is embodied as a cylinder head gasket of an in-line four-cylinder gasoline engine (hereinafter simply referred to as gasket 1) will be described in detail.
図1に示すように、ガスケット1には機関の4つのシリンダボアにそれぞれ対応して4つのシリンダボア用孔1aが形成されている。
図2に示すように、ガスケット1は、ステンレス鋼により形成されたインナープレート11と、このインナープレート11の両面全体にそれぞれ塗布されるニトリルゴムからなるコーティング層12とを有している。ここで、インナープレート11の厚さは200μmであるのに対し、片側のコーティング層12の厚さtは25μmとされている。
As shown in FIG. 1, the
As shown in FIG. 2, the
また、特に図1において斜線にて示す部位、すなわちガスケット1の孔縁部1bにおいてシリンダボア間に対応する添加部位1cには、図3(a),(b)に併せ示すように、コーティング層12内部に該コーティング層12の材料(ニトリルゴム)の熱伝導率λcよりも高い熱伝導率λfを有する添加材13が添加されている。この添加材13は球状をなす黒鉛(グラファイト)であり、シリンダブロック30及びシリンダヘッド40(いずれもアルミニウム合金)よりも低い硬度を有している。
Further, in particular, in the portion indicated by oblique lines in FIG. 1, that is, the
図3(a)に示すように、ガスケット1に圧縮荷重が作用していない状態において、添加材13の粒径dはコーティング層12の厚さt以上とされている(d≧t)。具体的には、添加材13の粒径dは25〜30μmとされており、コーティング層12の厚さt(25μm)の約1.0〜1.2倍とされている。
As shown in FIG. 3A, the particle size d of the
コーティング層12に対する添加材13の添加量を増やしていくと、これに伴ってガスケット1全体としての放熱性が高められる。ただし、ペースト状態であるときのニトリルゴム(コーティング層12)に対して重量比で15%以上の黒鉛(添加材13)を添加してもガスケット1としての放熱性がそれ以上高くならないことが発明者によって実験を通じて確かめられている。従って、本実施形態のガスケット1では、ペースト状態であるときのコーティング層12に対して重量比で15%の添加材13が添加されたものを採用している。
As the amount of the
次に、本実施形態の作用について説明する。
シリンダブロック30の上面31とシリンダヘッド40の下面41との間にガスケット1が組み付けられると、ガスケット1にはこれらシリンダブロック30及びシリンダヘッド40から圧縮荷重を受けることになる。この場合、図3(b)に示すように、添加材13は上記圧縮荷重を受けることで塑性変形するようになる。これにより、シリンダブロック30側のコーティング層12では添加材13の下端がシリンダブロック30の上面31に接触するとともに上端がインナープレート11の下面に接触することとなる。また、シリンダヘッド40側のコーティング層12では添加材13の上端がシリンダヘッド40の下面41に接触するとともに下端がインナープレート11の上面に接触することとなる。このため、シリンダブロック30の上面31とガスケット1のインナープレート11の下面との間での熱の伝達及びインナープレート11の上面とシリンダヘッド40の下面41との間での熱の移動がそれぞれ添加材13によって直接的に行なわれるようになる。
Next, the operation of this embodiment will be described.
When the
以上説明した本実施形態に係るガスケットによれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
(1)ガスケット1は、インナープレート11と、該インナープレート11の表面(上面及び下面)に形成されるコーティング層12とを有している。コーティング層12内部には該コーティング層12の材料(ニトリルゴム)よりも高い熱伝導率を有する添加材13が添加されている。添加材13は球状をなすものであり、添加材13の粒径dはコーティング層12の厚さt以上とされている。すなわち、添加材13はその一端がコーティング層12の表面に露出するとともに他端がインナープレート11の表面に接触している。
According to the gasket which concerns on this embodiment demonstrated above, the effect shown below comes to be acquired.
(1) The
こうした構成によれば、シール性を損なうことなくガスケット1の放熱性を向上させることができ、シリンダブロック30の熱をガスケット1を通じて速やかにシリンダヘッド40に伝達することができる。
According to such a configuration, the heat dissipation performance of the
(2)添加材13は、シリンダブロック30及びシリンダヘッド40(いずれもアルミニウム合金)よりも低い硬度を有する材料である黒鉛からなる。
こうした構成によれば、シリンダブロック30の上面31とガスケット1の下面との間、及びシリンダヘッド40の下面41とガスケット1の上面との間に添加材13を配置することに起因して間隙が生じることを抑制することができる。また、シリンダブロック30及びシリンダヘッド40、並びにインナープレート11に比べて添加材13の硬度が低いため、添加材13によってシリンダブロック30の上面31やシリンダヘッド40の下面41が変形することもない。従って、シリンダブロック30或いはシリンダヘッド40とガスケット1との間におけるシール性についてもこれを良好に維持することができる。
(2) The additive 13 is made of graphite, which is a material having lower hardness than the
According to such a configuration, there is a gap due to the
(3)添加材13はガスケット1におけるシリンダボア間に対応する添加部位1cにのみ添加されている。
多気筒内燃機関にあっては、特に燃焼熱が集中しやすいシリンダボア間の温度が高くなりやすい。そのため、ガスケット表面全体に添加材を添加した場合には、ガスケットの放熱性を全体にわたって高めることはできるものの、シリンダボア間に対応する部位が他の部位に比べて高温となることには変わりがなく、これら部位間での温度差を小さくすることができないおそれがある。
(3) The additive 13 is added only to the
In a multi-cylinder internal combustion engine, the temperature between cylinder bores, where combustion heat tends to concentrate, tends to increase. Therefore, when an additive is added to the entire gasket surface, the heat dissipation of the gasket can be enhanced over the entire surface, but the part corresponding to the space between the cylinder bores will remain at a higher temperature than other parts. The temperature difference between these parts may not be reduced.
この点、上記実施形態によれば、添加材13がガスケット1におけるシリンダボア間に対応する添加部位1cにのみ添加されていることから、当該添加部位1cの放熱性を高めてシリンダボア間における温度上昇を好適に抑制することができる。また、当該添加部位1c以外の部位には添加材13が添加されていないことから、上記部位間での温度差についてもこれを好適に小さくすることができる。
In this regard, according to the above-described embodiment, since the additive 13 is added only to the
尚、本発明に係るガスケットは、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記実施形態ではアルミニウム合金製のシリンダブロック30及びシリンダヘッド40について例示したが、これらシリンダブロック及びシリンダヘッドを鋳鉄製のものとしてもよい。
In addition, the gasket which concerns on this invention is not limited to the structure illustrated in the said embodiment, For example, it can also implement as the following forms which changed this suitably.
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、コーティング層12に対して重量比で15%の添加材13を添加するようにした。しかしながら、本発明に係る添加材の添加割合は上記割合に限定されるものではない。添加材の好ましい添加割合はコーティング層(シール膜)の材料や添加材の材料によって異なることから、ガスケットに要求される放熱性を加味して適宜設定することが望ましい。
In the above embodiment, 15% of the additive 13 is added to the
・上記実施形態では、シリンダボア間に対応する添加部位1cのみに添加材13が添加されるガスケット1、換言すれば添加部位1c以外の部位には添加材13が添加されないガスケット1について例示した。これに代えて、ガスケットの表面全体に添加材を添加する一方、シリンダボア間に対応する部位から離間するほど添加材の濃度が低くなるように添加材の分布を設定してもよい。こうしたガスケットによれば、ガスケットの温度が低い部位ほど添加材の濃度が低くされることから、ガスケットの各部位間での温度差を的確に小さくすることができる。また、シリンダボア間の温度上昇がそれほど問題にならない場合には、ガスケットの表面全体において添加材の添加濃度を均一に設定してもよい。この場合、ガスケットにシール膜及び添加材を形成することが容易にできる。
In the above-described embodiment, the
・上記実施形態では、インナープレート11と、その両面(上面及び下面)に形成されるコーティング層12によってガスケット1が構成されている。しかしながら、本発明に係るガスケットはこのようにガスケット1を1層のみで用いるものに限定されるものではなく、こうしたガスケットを複数枚積層して用いることも可能である。またこの場合には、各ガスケットの間に熱伝導率の高い板材(例えばステンレス鋼等の金属板)を介設することが望ましい。
In the above embodiment, the
・本発明に係るガスケットはガソリン機関のシリンダヘッドガスケットに限定されるものではない。他に例えばディーゼル機関のシリンダヘッドガスケットに対しても本発明を適用することはできる。また、本発明に係るガスケットはシリンダヘッドガスケットに限定されるものではない。要するに一対のフランジの間に介設されるものであれば、任意のガスケットに対して本発明を適用することが可能である。 -The gasket which concerns on this invention is not limited to the cylinder head gasket of a gasoline engine. In addition, the present invention can be applied to, for example, a cylinder head gasket of a diesel engine. The gasket according to the present invention is not limited to the cylinder head gasket. In short, the present invention can be applied to any gasket as long as it is interposed between a pair of flanges.
・上記実施形態では、コーティング層12がニトリルゴムによって形成されるものについて例示した。しかしながら、本発明に係るシール膜の材料はこれに限定されない。すなわち、他のゴム材料を含む樹脂材料を採用することもできる。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、黒鉛からなる添加材について例示したが、添加材の材料はこれに限定されるものではない。要するにシール膜の材料よりも高い熱伝導率を有するものであればよい。例えば、シール膜が樹脂材料である場合には、炭素の同素体(例えばダイヤモンド)、金属材料(例えば銅、アルミニウム)、セラミック材料(例えば酸化アルミニウム)等を採用すればよい。 -In the said embodiment, although illustrated about the additive which consists of graphite, the material of an additive is not limited to this. In short, any material having a higher thermal conductivity than the material of the sealing film may be used. For example, when the seal film is a resin material, a carbon allotrope (for example, diamond), a metal material (for example, copper or aluminum), a ceramic material (for example, aluminum oxide), or the like may be employed.
・添加材の形状は上記実施形態において例示した球状(粒状)に限られるものではない。例えば黒鉛であれば片状黒鉛を採用することもできる。この場合も、添加材の一端がシール膜の表面に露出するとともに他端が芯板の表面に接触する形状を有していればよい。 -The shape of an additive is not restricted to the spherical shape (granular shape) illustrated in the said embodiment. For example, flake graphite can be used for graphite. Also in this case, it is sufficient that one end of the additive is exposed on the surface of the sealing film and the other end is in contact with the surface of the core plate.
1…ガスケット、1a…シリンダボア用孔、1b…孔縁部、1c…添加部、11…インナープレート(芯板)、12…コーティング層(シール膜)、13…添加材、30…シリンダブロック、31…上面、40…シリンダヘッド、41…下面。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記シール膜内部には該シール膜の材料よりも高い熱伝導率を有する添加材が添加されるとともに、前記添加材はその一端が前記シール膜の表面に露出するとともに他端が前記芯板の表面に接触してなる
ことを特徴とするガスケット。 In a gasket interposed between a pair of flanges arranged to face each other, having a core plate and a seal film formed on the surface of the core plate,
An additive having a higher thermal conductivity than the material of the seal film is added inside the seal film, and one end of the additive is exposed on the surface of the seal film and the other end of the core plate. A gasket characterized by being in contact with the surface.
前記添加材は略粒状をなすものであり、
前記添加材の粒径は前記シール膜の厚さ以上とされてなる
ことを特徴とするガスケット。 The gasket according to claim 1,
The additive is substantially granular,
The gasket according to claim 1, wherein a particle diameter of the additive is equal to or greater than a thickness of the seal film.
前記添加材は、前記一対のフランジ及び芯板よりも低い硬度を有する材料からなり、前記一対のフランジの間に当該ガスケットが組み付けられた状態において変形可能とされてなる
ことを特徴とするガスケット。 The gasket according to claim 1 or 2,
The additive material is made of a material having a lower hardness than the pair of flanges and the core plate, and is deformable in a state where the gasket is assembled between the pair of flanges.
前記添加材は黒鉛とされてなる
ことを特徴とするガスケット。 The gasket according to claim 3,
The gasket, wherein the additive is made of graphite.
前記一対のフランジは内燃機関のシリンダヘッド及びシリンダブロックとされてなることをその要旨としている
ことを特徴とするガスケット。 In the gasket according to any one of claims 1 to 4,
A gasket characterized in that the pair of flanges are formed as a cylinder head and a cylinder block of an internal combustion engine.
前記内燃機関は複数の気筒を有する多気筒内燃機関とされ、
前記添加材は当該ガスケットにおけるシリンダボア間に対応する部位にのみ添加されてなる
ことを特徴とするガスケット。 The gasket according to claim 5,
The internal combustion engine is a multi-cylinder internal combustion engine having a plurality of cylinders;
The gasket is characterized in that the additive material is added only to a portion corresponding to between the cylinder bores in the gasket.
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