JP2015108432A - シリンダヘッドガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】内外周で異なる要求タフネスを満足させることの可能なシリンダヘッドガスケット１を提供する。【解決手段】エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在されるシリンダヘッドガスケット１であって、エンジンの各シリンダボアと対応して開設された複数のシリンダ用開口２ａを有すると共に相対的に高タフネスの材料で形成された内周シール板２と、その外周側にあって内周シール板２に結合手段４により結合され相対的に低タフネスの材料で形成された外周シール板３からなる。【選択図】図１

Description

シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在されてその互いの対向面間をシールするシリンダヘッドガスケットに関する。

従来から、例えば図５に示すように、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在されて、前記エンジンの各シリンダボアと対応して開設された複数のシリンダ用開口１０１と、前記シリンダブロックとシリンダヘッドを結合するボルトを挿通するための複数のボルト挿通孔１０２と、各シリンダ用開口１０１の周囲に形成された断面山形の環状のボアシールビード１０３と、前記各ボアシールビード１０３の外周側を取り囲むように形成された冷却水シールビード１０４と、チェーンケース側の潤滑油をシール対象とする潤滑油シールビード１０５を有するシリンダヘッドガスケット１００が知られている。

そしてこのシリンダヘッドガスケット１００は、ボアシールビード１０３や、冷却水用内周シールビード１０４、潤滑油シールビード１０５は、エンボス加工によって形成されたもので、厚さ方向への圧縮荷重に対するばね性によって、シール性を発揮するものである。

シリンダヘッドガスケット１００としては、メタル基材からなるものが多く用いられており、このようなメタルガスケットには、図６の（Ａ）に示すように、予めステンレス鋼板等の基材１１１の両面を耐熱ゴム等のゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる弾性層１１２でコーティングしてから、これを所定形状に打ち抜いてビード加工したプレコートによるものや、図６の（Ｂ）に示すように、ステンレス鋼板等の基材１１１を所定形状に打ち抜いてビード１０３〜１０５のエンボス加工をした後で、これに薄い弾性層１１２をコーティングしたアフターコートによるものがある。

このうち、（Ａ）のプレコートによるメタルガスケットは、一般的には弾性層１１２が下地層と、接着剤層と、ゴム状弾性材料による弾性層本体と、トップコート層からなる積層構造を有するものであって、強固な接着性能及び優れたタフネス性を有する反面、高コストである。一方、（Ｂ）のアフターコートによるメタルガスケットは、プレコート素材ほど強固な接着性はないが、接着剤及び粘着防止剤を配合したゴム状弾性材料のみをコーティングしたものや、あるいは下地層及びゴム状弾性材料のみからなる積層構造のものが使用されている（下記の特許文献１参照）。

また、レース用車両の高負荷エンジンや産業機械のエンジンではカーボン基材のシリンダヘッドガスケットが使用される場合もあり、このガスケットは、カーボン１１３と金属１１４の複合素材からなる本体に、シール部としてステンレス製のグロメット１１５を設けることによって、高圧縮状態でシール可能としている。

ところで、自動車のエンジンは、従来、鋳鉄製のものが一般的であったが、近年は燃費向上や軽量化を目的として、アルミニウム合金からなるものが普及してきている。このようなアルミエンジンは、それ自体の剛性が鋳鉄製のものより低い傾向があるため、アルミエンジンに用いられるシリンダヘッドガスケット１００には、その面と垂直な方向（厚さ方向）へのエンジンの挙動に対する高い追従性が求められる。追従性が悪いとシール性が損なわれるからである。

また、シリンダヘッドガスケット１００には、エンジンの熱変形等による水平方向（シリンダヘッドガスケット１００の面と平行な方向）への挙動に対する高いタフネス性も要求される。特に、シリンダボア付近（内周部）は高温でかつ挙動量が大きいため、メタル基材によるガスケットの場合は内周部で弾性層１１２が受ける負荷が大きく、したがって高いタフネス性が要求される。これに対し、冷却水シールビード１０４や潤滑油シールビード１０５付近（外周部）は、内周部に比較すると要求されるタフネス性は低い。

しかしながら、従来のシリンダヘッドガスケット１００は、内周部（シリンダボア側）から外周部まで全体が連続した材料で製作されているため、内外周の要求タフネスが異なる場合は、高タフネスが要求される箇所の材質に合わせたプレコート素材を使用する必要があり、材料コストが高くなってしまう問題があった。

特開平５−１３３４７３号公報

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、内外周で異なる要求タフネスを満足させることの可能なシリンダヘッドガスケットを提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係るシリンダヘッドガスケットは、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在されるシリンダヘッドガスケットであって、前記エンジンの各シリンダボアと対応して開設された複数のシリンダ用開口を有すると共に相対的に高タフネスの材料で形成された内周シール板と、その外周側にあって前記内周シール板に結合され相対的に低タフネスの材料で形成された外周シール板からなることを特徴とするものである。

請求項２の発明に係るシリンダヘッドガスケットは、請求項１に記載された構成において、相対的に高タフネスの材料が、金属製基材をゴム状弾性材料でコーティング後に所定形状に加工したプレコート材、又はカーボンを基材とする材料からなるものである。

請求項３の発明に係るシリンダヘッドガスケットは、請求項１又は２に記載された構成において、相対的に低タフネスの材料が、所定形状に加工した金属製基材をゴム状弾性材料でコーティングしたアフターコート材からなるものである。

本発明によれば、高温でかつ挙動量が大きいために高負荷となるシリンダボア付近は、相対的に高タフネス性を有する材料からなる内周シール板でシールし、シリンダボア付近に比較して要求されるタフネス性が低い外周側は、相対的に低タフネス材料からなる外周シール板でシールするため、要求機能を満足したシリンダヘッドガスケットを提供することができる。

しかも、プレコート材、又はカーボンを基材とする材料からなる相対的に高タフネス性を有する材料は高価であるが、この材料は内周シール板のみに使用されるため、コストを低減することができる。

また、内周シール板のみにプレコート材を使用することで、プレコート材が冷却水ジャケットに露出しなくなるため、コーティングが剥がれて流路を詰まらせたりすることもなく、材料自体も耐水性を考慮する必要がなくなるといった利点がある。

本発明に係るシリンダヘッドガスケットの好ましい実施の形態を示す部分的な平面図である。 本発明に係るシリンダヘッドガスケットの好ましい実施の形態を、図１におけるI−I線で切断して示す断面図である。 本発明に係るシリンダヘッドガスケットの好ましい実施の形態における内周シール板を構成するプレコート板の構造を示す断面斜視図である。 本発明に係るシリンダヘッドガスケットの好ましい実施の形態における外周シール板を構成するアフターコート板の構造を示す断面斜視図である。 従来のシリンダヘッドガスケットの一例を示す部分的な平面図である。 従来のシリンダヘッドガスケットのうちメタル基材からなるものを、図５におけるII−II線で切断して示す断面図である。 従来のシリンダヘッドガスケットのうちカーボン基材からなるものを、図５におけるII−II線で切断して示す断面図である。

以下、本発明に係るシリンダヘッドガスケットの好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

まず図１及び図２に参照符号１で示すシリンダヘッドガスケットは、不図示の自動車用エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドの間に介在されてその間をシールするものであり、内周シール板２と、その外周側にあって内周シール板２に結合された外周シール板３からなる。

内周シール板２には、エンジンの各シリンダボアに対応して直列に並んだ複数のシリンダ用開口２ａが開設されると共に、各シリンダ用開口２ａを包囲するフルビードからなるボアシールビード２ｂが形成されている。

外周シール板３は、外周の輪郭がシリンダブロックとシリンダヘッドの接合面の投影形状とほぼ一致する形状を有するものであって、エンジンの各シリンダボアに対応して直列に並んだ複数のシリンダ用開口３ａが開設され、このシリンダ用開口３ａは、内周シール板２のボアシールビード２ｂより大径かつ内周シール板２の外径より小径であり、したがって外周シール板３の内周部は内周シール板２の内周部と互いに密接状態で重合している。また、この外周シール板３には、不図示の冷却水ジャケットの周縁に沿って延びるハーフビードからなる冷却水シールビード３ｂや、チェーンケース側の潤滑油をシール対象とする潤滑油シールビード３ｃなどが形成されると共に、冷却水シールビード３ｂの外周側に位置して、シリンダブロックとシリンダヘッドを結合するボルトを挿通するための複数のボルト挿通孔３ｄや、冷却水ジャケット内の冷却水を流通させる不図示の複数の冷却水孔なども開設されている。

また、このシリンダヘッドガスケット１は、シリンダブロック及びシリンダヘッドがアルミニウム合金からなるアルミエンジンに用いられるものである場合、シリンダブロック及びシリンダヘッドの接合面と垂直な方向への挙動に対する高い追従性を確保するため、内周シール板２は、ステンレス鋼板等からなるメタル基材２１の両面を弾性層２２でコーティングしてから、これを所定形状に打ち抜いてビード加工したプレコート板からなり、外周シール板３は、ステンレス鋼板等のメタル基材３１を所定形状に打ち抜いてビード加工した後で、これに弾性層３２をコーティングしたアフターコート板からなる。

詳しくは、内周シール板２を構成するプレコート板は、図３に示すように、メタル基材２１の両面に、下地層２２ａと、接着剤層２２ｂと、耐熱性を有するゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる弾性層本体２２ｃと、トップコート層２２ｄを順次コーティングした積層構造を有するものであって、強固な接着性能及び優れたタフネス性を有する。しかも、内周シール板２は小面積であるため、シリンダヘッドガスケット１全体をプレコート板で製作する場合に比較して材料の歩留まりが良く、したがって低コストで生産することができる。

一方、外周シール板３を構成するアフターコート板は、図４に示すように、メタル基材３１に、接着剤層３２ａと弾性層本体３２ｂのみをコーティングしたもの、あるいは接着剤及び粘着防止剤を配合したゴム状弾性材料からなる弾性層本体のみをコーティングしたものであるため、内周シール板２に比較してタフネス性は低いが、外周シール板３によるシール部はシリンダボア付近のような高い追従性は要求されないため、十分なシール性や耐久性を確保することができ、しかも低コストで製作することができる。

図１及び図２に示すように、内周シール板２の外周縁には、所定間隔で複数の舌片状突起２ｃが形成されており、この舌片状突起２ｃは、それぞれ結合手段４を介して外周シール板３のメタル基材３１の内周部と一体的に結合されている。なお、図２では結合手段４がピン状のものとして示されているが、好ましくは塑性加工による結合、例えばメタル基材３１の内周部と内周シール板２の舌片状突起２ｃを重合した状態で、この重合部分の中央部をパンチで切り込みを入れながらそれによる舌片状の打ち抜き部分をダイに押し付けてつぶすことにより横に拡張させて連結するタガーかしめ、あるいはランスロックによる手法や、リベットによる結合などが採用可能である。

したがって、上記構成のシリンダヘッドガスケット１によれば、高温でかつ挙動量が大きいために高負荷となるシリンダボア付近は、相対的に高タフネス性を有するプレコート板からなる内周シール板２でシールし、シリンダボア付近に比較して要求されるタフネス性が低い外周側は、相対的に低タフネスのアフターコート板からなる外周シール板でシールするため、要求機能を満足することができる。

しかも、内周シール板２のみにプレコート材を使用することで、プレコート材が冷却水ジャケットに露出しなくなるため、コーティングした弾性層２２（下地層２２ａ〜トップコート層２２ｄ）がメタル基材２１から剥がれて流路を詰まらせたりすることもなく、前記弾性層２２（下地層２２ａ〜トップコート層２２ｄ）などの耐水性を考慮する必要もなくなる。

また、このシリンダヘッドガスケット１は、例えばシリンダブロック及びシリンダヘッドが鋳鉄からなる高負荷エンジンに用いられるものである場合、内周シール板２は、高圧縮状態でシール可能とするために、例えば先に説明した図７のような、カーボンを基材とするものを採用することができる。

なお、このシリンダヘッドガスケット１は、単層で用いても良いが、厚さ方向に対して対称のものを、各ビードが互いに対向するように２枚以上重ねて用いることもできる。

１ シリンダヘッドガスケット
２ 内周シール板
２ａ シリンダ用開口
２ｃ 舌片状突起
２１ メタル基材
２２ 弾性層
３ 外周シール板
３１ メタル基材
３２ 弾性層
４ 結合手段

Claims (3)

1. エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在されるシリンダヘッドガスケットであって、前記エンジンの各シリンダボアと対応して開設された複数のシリンダ用開口を有すると共に相対的に高タフネスの材料で形成された内周シール板と、その外周側にあって前記内周シール板に結合され相対的に低タフネスの材料で形成された外周シール板からなることを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
2. 相対的に高タフネスの材料が、金属製基材をゴム状弾性材料でコーティング後に所定形状に加工したプレコート材、又はカーボンを基材とする材料からな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. 相対的に低タフネスの材料が、所定形状に加工した金属製基材をゴム状弾性材料でコーティングしたアフターコート材からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のシリンダヘッドガスケット。

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