JP2014111948A - シリンダヘッドガスケット - Google Patents

Abstract

【解決手段】 シリンダヘッドガスケット１は、シリンダヘッド２とシリンダブロック４との間に挟持されるガスケット基板３、５、６と、これらガスケット基板に設けられて燃焼室孔８を囲繞する高伝熱性の金属板７とを備えている。上記金属板７には、燃焼室孔８を囲繞するフルビード７Ａが形成されており、かつ金属板の硬さはＨｖ２００以上に、また熱伝導率は１００ｗ／ｍ・ｋ以上に設定されている。
【効果】 上記金属板７は１００ｗ／ｍ・ｋ以上という優れた熱伝導率を有しているので、燃焼室内の熱を効率よく逃がすことができる。また金属板７にフルビード７Ａが形成され、かつ該金属板７の硬さはＨｖ２００以上あるので、フルビード７Ａのへたりを防止して良好なシール性を長期間維持することが可能となる。
【選択図】 図３

Description

本発明はシリンダヘッドガスケットに関し、より詳しくは、高伝熱性の金属板を備えたシリンダヘッドガスケットに関する。

従来、シリンダヘッドガスケットとして、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持されるガスケット基板と、このガスケット基板に設けられて燃焼室孔を囲繞する高伝熱性の金属板とを備えたものが知られている（特許文献１）。
このシリンダヘッドガスケットは、高伝熱性の金属板で燃焼室孔を囲繞させることにより該高伝熱性の金属板を燃焼室孔に露出させ、それによって燃焼室内から良好に熱を逃がすことができるようにしている。

特開２００６−１７７３４５号公報

上記シリンダヘッドガスケットにおいては、金属板とシリンダヘッドとの間、および金属板とシリンダブロックとの間のシール性を確保するために、それぞれの間にシール部材を設けており、各シール部材の材料は一般に熱伝導性がよくないので、金属板とシリンダヘッドとの間、および金属板とシリンダブロックとの間の熱伝導性を良好とすることについては限界があった。
他方、高伝熱性の金属板を直接シリンダヘッドとシリンダブロックとに接触させれば、該金属板とシリンダヘッド及びシリンダブロックとの間の熱伝導性は向上するが、その反面シール性が低下するという問題がある。
本発明はそのような事情に鑑み、良好なシール性を確保すると同時に、高い熱伝導性を確保することができるシリンダヘッドガスケットを提供するものである。

すなわち本発明は、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持されるガスケット基板と、このガスケット基板に設けられて燃焼室孔を囲繞する高伝熱性の金属板とを備えたシリンダヘッドガスケットにおいて、
上記金属板に燃焼室孔を囲繞するフルビードを形成するとともに、該金属板を上記シリンダヘッドとシリンダブロックとの間で挟持させ、かつ上記金属板の硬さをＨｖ２００以上に、また熱伝導率を１００ｗ／ｍ・ｋ以上に設定したことを特徴とするものである。

上記高伝熱性の金属板は、燃焼室孔を囲繞するとともにシリンダヘッドとシリンダブロックとの間で挟持されており、かつ１００ｗ／ｍ・ｋ以上という優れた熱伝導率を有しているので、燃焼室内の熱やシリンダヘッドに比べてシリンダブロック側で高くなる熱を効率よくシリンダヘッド側に逃がすことが可能となる。
そして上記金属板には燃焼室孔を囲繞するフルビードが形成され、かつ該金属板の硬さはＨｖ２００以上あるので、上記フルビードのへたりを防止して良好なシール性を長期間維持することが可能となる。

本発明の一実施例を示す平面図。 図１の要部の拡大平面図。 図２のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う断面図。

以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１〜図３において、シリンダヘッドガスケット１は、シリンダヘッド２（図３）の下面２Ａに当接する上方側の第１ガスケット基板３と、シリンダブロック４の上面４Ａに当接する下方側の第２ガスケット基板５と、さらに両第１ガスケット基板３と第２ガスケット基板５との間に配置された中間の第３ガスケット基板６とを備えている。
上記３枚のガスケット基板３、５、６の中心部側にはそれらに共通に１枚のばね性を有する金属板７を連結してあり、この金属板７には、シリンダブロック４に設けられた複数のシリンダボア４Ｂのそれぞれに対応した位置に、複数の燃焼室孔８を形成してある。
上記金属板７は、それぞれの燃焼室孔８を囲繞するリング状部分を備えており、かつ図示実施例では隣接する燃焼室孔８、８の間でそのリング状部分を相互に連結することにより、１枚の金属板７に複数の燃焼室孔８を形成してある。しかしながらかかる構成に限定されるものではなく、それぞれの燃焼室孔８を独立して囲繞するように別体のリング状に形成された金属板から構成してもよい。

上記金属板７には、各燃焼室孔８を囲繞するフルビード７Ａを形成してあり、該フルビード７Ａを形成した金属板７は、上記シリンダヘッド２の下面２Ａとシリンダブロック４の上面４Ａとの間で挟持されるようになっている。
そして上記フルビード７Ａがへたるのを防止するために、金属板７の硬さをＨｖ２００以上に設定してあり、またエンジンで発生した熱を良好に逃がすために、金属板７の熱伝導率を１００ｗ／ｍ・ｋ以上となるように設定してある。
上記金属板７の具体的材料の一例として、ばね用リン青銅Ｃ５２１０やベリリウム銅２５合金Ｃ１７２０相当を用いることができる。上記ばね用リン青銅Ｃ５２１０は、硬さＨｖ２３０、熱伝導率１６０ｗ／ｍ・ｋであり、ベリリウム銅２５合金Ｃ１７２０相当のものは、硬さＨｖ３５０〜４００程度、熱伝導率１０９〜１３０ｗ／ｍ・ｋである。
なお、参考として、純銅の硬さはＨｖ１００以下、熱伝導率は３９８ｗ／ｍ・ｋであり、またステンレス材であるＳＵＳ３０４の硬さはＨｖ２００以下、熱伝導率は１７ｗ／ｍ・ｋである。

上記フルビード７Ａは、図示実施例ではそれぞれの燃焼室孔８を無端状に独立して囲繞するように形成してある。しかしながらかかる構成に限定されるものではなく、隣接する燃焼室孔８、８の間においてフルビード７Ａを相互に合流させた状態で、各フルビード７Ａによりそれぞれの燃焼室孔８を無端状に囲繞するように形成してもよい。
また上記金属板７の上下の表面には、約１０μｍの厚さでＳｎなどの軟質金属メッキを施してあり、該メッキにより上記シリンダヘッド２の下面２Ａやシリンダブロック４の上面４Ａとの密着性を向上させて、シール性の向上と伝熱性の向上とを図っている。上記軟質金属メッキには、それ自身よりも高伝熱性の材料、例えば黒鉛、ナノカーボン、ダイヤモンド等を添加するのが好ましく、これによってさらに伝熱性が向上する。

上下の第１ガスケット基板３および第２ガスケット基板５の内周側には、金属板７の外周輪郭に沿って該金属板７の表面に重合する開口３Ａ、５Ａを形成してある。他方、金属板７の上下面には、上記第１ガスケット基板３の開口３Ａが重合する部分と第２ガスケット基板５の開口５Ａが重合する部分とに段部７Ｂを形成してあり、各段部７Ｂによって重合部分の全体の厚さ調整と位置決めとを測っている。
上記シリンダブロック４はウォータージャケット１１を有するオープンデッキとして構成してあり、上記金属板７と第１ガスケット基板３および第２ガスケット基板５との重合部分は、上記ウォータージャケット１１内に位置するように設定してある。図２においては、ウォータージャケット１１の内周縁を符号１１Ａで、外周縁を符号１１Ｂでそれぞれ示してある。
そして金属板７と第１ガスケット基板３および第２ガスケット基板５との重合部分を、ウォータージャケット１１の範囲内において、図示しないリベットなどの適宜の連結手段によって相互に一体的に連結してある。

これに対し、金属板７と中間の第３ガスケット基板６とは、嵌合によって一体に連結してある。すなわち図３に示すように、金属板７の外周面に沿って、該金属板７の厚さ方向の中間位置に浅い係合溝７Ｃを形成してある。
他方、第３ガスケット基板６の内周側には上記金属板７の外周輪郭に沿う開口６Ａを形成してある。この開口６Ａは、金属板７の外周輪郭に僅かに重合する寸法を有しており、この開口６Ａ内に上記金属板７を圧入して該開口６Ａの内周縁部を上記係合溝７Ｃに係合させることにより、両者を一体に連結している。

上記各ガスケット基板３、５、６は例えばＳＵＳ３０１Ｈから構成してあり、上下の第１ガスケット基板３および第２ガスケット基板５には、上記ウォータージャケット１１を無端状に囲繞する環状のハーフビード３Ｂ、５Ｂを形成してある。第１ガスケット基板３のハーフビード３Ｂはシリンダヘッド２に向けて膨出させて形成してあり、第２ガスケット基板５のハーフビード５Ｂはシリンダブロック４に向けて膨出させて形成してある。
また、上下のガスケット基板３，５のそれぞれの両面は、シール材としてのグラファイトのコーティング１２によって被覆してある。グラファイトは伝熱性が良好であるため、本実施例ではコーティング１２としてグラファイトを採用している。このコーティング１２は、ヘタリ防止とシール性向上のために設けられており、コーティング１２の厚さは０．１ｍｍに設定してある。

他方、中間の第３ガスケット基板６にはハーフビードを形成せずに平坦に形成してあり、かつその上面は、上方の第１ガスケット基板３の下面に形成したコーティング１２に密着し、また下面は、下方の第２ガスケット基板５の上面に形成したコーティング１２に密着するので、該第３ガスケット基板６の両面のいずれにもコーティング１２は施していはいない。
しかしながら、該中間の第３ガスケット基板６の両面にコーティング１２を施してもよい。この場合には、上方の第１ガスケット基板３の下面に形成したコーティング１２と、下方の第２ガスケット基板５の上面に形成したコーティング１２とを省略することが可能となる。要するに、各基板３、５、６の相互に重合する表面には、少なくともいずれか一方にコーティング１２が施されていればよい。

なお、図１に示すように、上記シリンダヘッドガスケット１には、図示しない締結ボルトを挿通するための複数のボルト孔１５や、冷却水を流通させるための水孔１６、およびブローバイガスを流通させるための複数のブローバイ孔１７が穿設されている。

以上の構成によれば、シリンダボア４Ｂ内や燃焼室孔８内で発生した熱は、金属板７を介してシリンダヘッド２やシリンダブロック４側に逃げるようになり、金属板７やシリンダブロック４側に逃げた熱は、更にウォータージャケット内の冷却水によって冷却されるようになる。
またシリンダブロック４側に逃げた熱は、金属板７を介して相対的に低温となるシリンダヘッド２側にも逃げるようになる。
このとき、金属板７はその熱伝導率を１００ｗ／ｍ・ｋ以上に設定してあるので、上記シリンダボア４Ｂ内や燃焼室孔８内で発生した熱を良好にウォータージャケット内の冷却水やシリンダヘッド２側に逃がすことが可能となる。
また、上記金属板７にはフルビード７Ａを形成してあるので、このフルビード７Ａによって良好なシール性を確保することができ、さらに金属板７の硬さをＨｖ２００以上に設定してあるので、上記フルビード７Ａのへたりを防止して良好なシール性を長期間維持することが可能となる。
ところで、金属板７の材質を純銅とし、かつこの金属板にフルビードを形成したシリンダヘッドガスケットを用いた実験では、熱を良好に逃がすことはできたが、フルビードが容易にへたってしまうことから、良好なシール性を長時間確保することは困難であった。

なお、上記実施例では３枚のガスケット基板３、５、６を用いているが、これに限定されるわけではなく、例えば中間のガスケット基板６を省略してもよい。また必要に応じて、ガスケット基板の枚数は適宜の枚数とすることができる。
さらに上記実施例ではガスケット基板をＳＵＳ３０１Ｈから構成してあるが、これに限定されるものではなく、例えばより熱伝導率に優れた材料のガスケット基板を用いることができる。そのような熱伝導率に優れた材料として上述したような金属材料などを用いることができることは勿論であるが、その他、例えば熱伝導性に優れたグラファイトシートなどをガスケット基板として用いることも可能である。
このようにガスケット基板を熱伝導率に優れた材料から構成すれば、ガスケット基板によって良好に熱を逃がすことが可能となる。
さらに、シール材としてゴム材を用いてもよい。

１ シリンダヘッドガスケット ２ シリンダヘッド
３、５、６ ガスケット基板 ３Ｂ、５Ｂ ハーフビード
４ シリンダブロック ７ 金属板
７Ａ フルビード ８ 燃焼室孔
１１ ウォータージャケット １２ コーティング

Claims (6)

1. シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持されるガスケット基板と、このガスケット基板に設けられて燃焼室孔を囲繞する高伝熱性の金属板とを備えたシリンダヘッドガスケットにおいて、
   上記金属板に燃焼室孔を囲繞するフルビードを形成するとともに、該金属板を上記シリンダヘッドとシリンダブロックとの間で挟持させ、かつ上記金属板の硬さをＨｖ２００以上に、また熱伝導率を１００ｗ／ｍ・ｋ以上に設定したことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
2. 上記金属板の表裏面に、Ｓｎなどの軟質金属のメッキが施されていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッドガスケット。
3. 上記シリンダブロックはウォータージャケットを有するオープンデッキとして構成されており、上記金属板とガスケット基板とは、上記ウォータージャケットと重合する位置で連結手段によって一体に連結されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリンダヘッドガスケット。
4. 上記ガスケット基板には、上記ウォータージャケットを無端状に囲繞するハーフビードが形成されていることを特徴とする請求項３に記載のシリンダヘッドガスケット。
5. 上記燃焼室孔は複数形成されており、上記金属板はそれぞれの燃焼室孔を囲繞するとともに、隣接する燃焼室孔間で相互に一体的に連結されており、さらに上記フルビードはそれぞれの燃焼室孔を囲繞していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
6. 上記金属板は、ばね用リン青銅Ｃ５２１０又はベリリウム銅２５合金Ｃ１７２０相当の材料から構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。

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