JP3974788B2

JP3974788B2 - シリンダヘッドガスケットおよびその製造方法

Info

Publication number: JP3974788B2
Application number: JP2002016324A
Authority: JP
Inventors: 浩和長谷川
Original assignee: Nippon Reinz Co Ltd
Current assignee: Nippon Reinz Co Ltd
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2022-01-25
Also published as: JP2003214254A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、自動車用等のエンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックの間に挟持され使用されるシリンダヘッドガスケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリンダブロックとシリンダヘッドの間の気密及び液密を保持するためのシリンダヘッドガスケットとして、弾性を有する金属板から成り、エンジンのシリンダボア孔（単にボア孔と称することがある）の周りにこれを囲むビードが形成されたビード板を、単板あるいは他の板と共に複数枚積層したメタルガスケットが広く用いられるようになっている。
【０００３】
上記のメタルガスケットは、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックの間に挟持され、ボルトによりシリンダヘッドとシリンダブロックが締め付けられることによりビードが圧縮され、このビードが当接している箇所の面圧が他の場所よりも高くなることで、燃焼ガスなどの流体をシールするものである。しかしながら、ビードのみで流体をシールしようとすると、締付けによりビードが全圧縮に近い状態で使用されることになるため、エンジンの運転時における繰返しの振動などによってビードの復元力が時間の経過と共に低下する所謂へたりを生じ、シール性が低下してしまうことがある。このへたりの防止もしくは低減を目的として、ビードが全圧縮されないようにビードの圧縮量を制限するためのストッパが設けられる場合が多い。このようなストッパとしては、例えばビード板とは別の金属板から成る副板のボア孔周縁を折り返した折返し板や、ボア孔周縁に金属シムを溶接したもの、或いは硬質合成樹脂をコートしたものなどが開発され、既に実施されている。
【０００４】
とりわけ、硬質合成樹脂コートは、当接するヘッドやブロックなどの相手面となじみ易く、相手面に微小な傷や凹凸があっても、これを埋めることができるため、前記の折返しや金属シムのような剛性の高いストッパに比べ、エンジンに適合させ易いという利点がある。また、この硬質合成樹脂コートは、ビード近傍だけでなく、例えば特開平９−１４４８８７号公報に記載のように、ビードの凹部の空間内に充填して形成することも可能であり、なおかつその厚さを部位によって変化させることができるため、設計上の自由度も高く、種々の状況に適応したガスケットを製造することが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この硬質合成樹脂コートをビード凹部の空間内に充填する場合には、次に述べるような問題がある。ビード凹部空間内に硬質合成樹脂コートのストッパを形成する手順としては、ビード形成前に、ビード凹部となる領域に予めコーティングを行なってからビードを形成する場合と、ビード形成後に、その凹部空間内にコーティングを行なう場合とがあるが、いずれの方法も、硬化前の液状の合成樹脂を基板に塗布した後、加熱や紫外線照射などにより硬化させるものである。そのため、コートを厚肉に形成しようとする場合、前者のビード形成前の平坦な板に予めコーティングを行なう方法では、塗布した液状のコート材が広がってしまい易く、硬化させるまで所定の厚さを保持させることが難しい。
【０００６】
従って、コートを厚肉に形成する場合は、一般的に後者のビード形成後にビードの凹部空間内にコーティングする方法が用いられる。しかし、ビードの凹部空間内にコーティングを行なう場合でも、従来のような通常のビード形状ではコート厚さが大きくなってくると、コート材の粘度やコーティング装置からの吐出圧などの条件によって、図８に示すようにコート材がビードの外へ押し出されて流出してしまう場合が生じる。また、コーティングの後、硬化させるまでの間に基板が傾いてしまった場合にも同様にコート材がビードの外へ流出してしまう場合がある。図８のようなコート材の流出４６が生じると、硬質合成樹脂コート４５において所定のコート厚さが得られないだけでなく、流出した部分４６もシール性低下の原因につながる恐れがあるため、このようなガスケット基板は不良品として排除せざるを得ず、問題となっていた。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決し、厚肉のコートを行なう場合であっても、コート材がビードの外へ流出せず、優れた性能のガスケットを安定して製造できるようにすることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、弾性を有する金属板から成り、エンジンのシリンダボア孔に対応するシリンダボア孔を有し、前記シリンダボア孔の周囲に該シリンダボア孔を囲むように形成された一つないし複数の凸状のビードを備えたビード板を有するシリンダヘッドガスケットであって、前記ビードのうちの少なくとも一つのビードにおいて、該ビードの両側端部の裾部が該ビードの突出方向と反対側に突出するように形成された小突出部を有し、該ビードの凹部空間内に硬質合成樹脂からなるコート材が所望の厚さに充填されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明におけるガスケットは、ビードおよび該ビード両側端部の裾部における小突出部をプレス成型により形成した後、硬質合成樹脂からなるコート材をスクリーンコーティングにより塗布することを特徴とする製造方法により製造される。
【００１０】
ビード凹部の空間内に塗布する硬質合成樹脂のコート材としては、ガスケット締付け時に実質的に変形しない剛性を有し、なおかつ耐熱性、耐ＬＬＣ性、耐油性などに優れる材料が好ましく、その一例としてエポキシ樹脂が好適である。また、該硬質合成樹脂中に、必要に応じて、金属粉末やセラミック粉末などのバインダーを含んでいても良い。
【００１１】
上記構成を備える本発明のガスケットは、硬質合成樹脂をコーティングする工程においてスクリーンを当接させた際、ビード両側裾部の小突起部に面圧が集中するため、コーティング時の吐出圧によってコート材がビードの外へ押し出されることを防ぐことができる。また、この裾部の小突起部が、液状のコート材に対して堤防の役割を果たすため、コート材硬化までの間に基板が傾いてしまうようなことがあっても、コート材が流出しにくくなる。この作用により、厚肉のコート材が確実に形成でき、安定したシール性能を有するガスケットが歩留まり良く製造できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を実施例の図面に基づき以下に説明する。図１及び図２は本発明の第一の実施例を示すもので、図１はこの第一の実施例におけるシリンダヘッドガスケットの平面図、図２は図1のＡ−Ａ線における断面形状を示す図である。シリンダヘッドガスケット１のビード基板１ａは、弾性を有するステンレス鋼板から成り、複数個のボア孔２とボルト孔３を有し、ボア孔２の周囲にはこれを取り囲むようにシールビード4が形成されている。なお、このビード基板１ａには水孔、油孔などの流体孔や他のビードなども必要に応じて形成されているが、図面簡略化のためここでは省略している。この点は他の実施例でも同様である。
【００１３】
このビード基板１ａにおけるビード４の両端の裾部には、図２に示すように小突起部６ａ、６ｂがそれぞれ形成されている。この小突起部６ａ、６ｂは、ビード形成時のプレス加工の際にビードと同時に形成されたものである。このビード４の凹部の空間内には、硬質合成樹脂からなるコート材５（以下、硬質コートと称する）が充填されている。
【００１４】
この硬質コート５は、硬化前の液状の合成樹脂材がスクリーンコーティングにより塗布され、その後加熱されて硬化することにより形成される。スクリーンコーティングは、スクリーンをビード基板１ａに当接させ、その上からスキージにより硬化前の液状の樹脂を押し出すことにより所定の箇所に塗布する方法であるが、本発明ではスクリーンＳがビード基板１ａに当接した際の面圧を、図２の上部に示すように小突起部６ａ、６ｂの直上に面圧Ｐａ、Ｐｂのような形で集中させることができるため、スキージにより押し出された液状の樹脂がビード凹部から押し出されてしまうことがない。また、小突起６ａ、６ｂが液状の樹脂に対する堤防の役割も果たすため、コート材を硬化させるまでの間に基板が傾いてしまうようなことがあってもコート材の凹部空間内からの流出を防ぐことができる。このようにしてコート材の流出が防止できるため、厚さの大きい硬質コートが安定して形成できる。更にまた、小突起部６ａ、６ｂの部分が強加工になるため、ビード４にへたりを生じにくく、長期間にわたって優れたシール性を維持できる。
【００１５】
図３および図４は、本発明の第二の実施例を示すものである。図３は、この第二の実施例におけるガスケットの平面図、図４は図３のＢ−Ｂ線における断面形状を示す図である。この第二の実施例では、ビード基板１１ａのボア孔１２の周りに第一のビード１４と第二のビード１７の２つのビードを形成しており、第二のビード１７において、その両端の裾部に小突起部１６ａ、１６ｂを形成し、この第二のビード１７の凹部空間内に硬質コート１５を充填したものである。この硬質コート１５を充填したビード１７における作用、効果は第一の実施例と同様であるため、詳細説明は省略するが、この第二の実施例では一つのボアの周囲を２つのビードで囲んでおり、締付けによる荷重が分担されるため、各ビードへの負担が減ると共に、一次シールと二次シール部を備えた構成となり、第一の実施例と同等以上に安定したシール性を有するガスケットとすることができる。
【００１６】
図５および図６は、本発明の第三の実施例を示すものである。図５は、この第三の実施例のガスケットの平面図、図６は図５のＣ−Ｃ線における断面形状を示すものである。この第三の実施例は、第二の実施例と同様にボア孔２２の周りを２本のビードで囲むようにしたものであるが、図６に示すように二枚のビード板を積層しており、第一のビード基板２１ａに第一のビード２４が、第二のビード基板２１ｂに第二のビード２７がそれぞれ形成されたものである。図５はこのガスケット２１を第二のビード基板２１ｂの方向から見た状態を示しているため、第一のビード基板２１ａに形成された第一のビード２４を破線で示している。第二のビード２７の構成は、第二の実施例におけるビード１７と同様であり、この構成により得られる作用、効果も第二の実施例と同等であるが、この第三の実施例では、第一、第二のビードを別々の板に形成するため、例えば第一のビード基板を硬質の金属板に、第二のビード基板をそれよりも軟質の金属板とする、といった構成が可能となり、エンジンへの適合性を更に向上させることができる。
【００１７】
なお、上記の各実施例では、ビードの内周側と外周側の小突起部を、その断面形状においてほぼ対称の形状となるように形成しているが、エンジンの変形や突起部の成形スペースなどを考慮して、内周側と外周側の高さや幅を適宜変えても良い。例えば、もしビード内周側端部とボア孔端部の間の距離が短いような場合には、図７に示すように、この領域全体を３６ａのような突起状にしても良い。また、これらの小突起部の高さｈ１は図２に示すようにビードの高さｈ２より低くても良いが、状況に応じてビードと同等以上の高さとしても良い。
【００１８】
上記に説明した本発明の実施の形態は種々の変形が可能である。例えば、本発明のガスケット基板を、他のビード板や、調整板のような副板などと積層しても良い。また、基板自体についても、例えばソフトガスケットのようにその両面にコンパウンド層を形成したものであっても良い。また、第二、第三の実施例のように一つのボア孔周囲を複数のビードで囲む構成の場合、小突起部および硬質合成樹脂コートを施すビードは、いずれのビードであっても、あるいは全てのビードであっても良い。
【００１９】
ビードの突出方向についても、前記各実施例とは異なっていても良い。例えば第二の実施例のように一枚の基板に複数のビードを有するガスケットにおいて、各ビードの突出方向が互いに逆向きであっても良い。また第三の実施例のように異なる基板にそれぞれビードが形成される場合には、各々のビードを同一の突出方向としても、あるいは図６の構成とは全く逆に各々のビードの凹部側が相手側の基板と当接するような形態としても良い。ビードの形状についても、前記各実施例の形態には限定されず、幅や高さの設定は適宜変えても良い。また、前記実施例ではボア間で一本の共通ビードを形成するタイプのビードを用いた例を示したが、このような共通ビードを形成せず、それぞれのビードが各ボアを個別に囲むように形成されたものであっても良い。
【００２０】
硬質コートの厚さについては、全周にわたって一定としても良いが、例えばボルト孔からの距離やシリンダヘッドのたわみの影響などによる、シリンダヘッドとシリンダブロックの間隔の変化を考慮してコート厚さを変化させても良い。更に、これらの基板の表面に必要に応じてフッ素ゴムなどのシール用コート材を適宜コーティングしても良い。
【００２１】
【発明の効果】
本発明のメタルガスケットでは、以上に説明した通り、コーティングの際にスクリーンとの当接による面圧をビード両側の小突起部上に集中できるため、コーティング時にコート材がビードの外へ流れ出すことを防ぐことができる。また、この裾部の小突起部が、液状のコート材に対して堤防の役割を果たすため、コート材硬化までの間に基板が傾いてしまうようなことがあっても、コート材が流出しにくくなる。これらの作用により、厚肉のコート材が確実に形成でき、安定したシール性能を有するガスケットが歩留まりよく製造できる。
【００２２】
また、このようにビードの両端に小突起部を設けることにより、この小突起部が強加工となるため、このビード自体のへたりの抑制にもつながる。その結果、長期間の使用においてもビードにへたりが生じにくくなるため、ビードへたりに伴うコート材のフローを防げることになり、長期間にわたって安定したシール性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例のガスケットの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線による拡大断面ならびにスクリーンコーティングが行なわれる際の面圧発生状態を示す図である。
【図３】本発明の第二の実施例のガスケットの平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線による拡大断面図である。
【図５】本発明の第三の実施例のガスケットの平面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線による拡大断面図である。
【図７】本発明の更に他の実施例のガスケットの平面図である。
【図８】従来のガスケットの図２に相当する断面図である。
【符号の説明】
１、１１、２１ガスケット
１ａ、１１ａ、３１ａ、４１ａビード基板
２、１２、２２、３２ボア孔
３、１３、２３ボルト孔
４、３４、４４ビード
５、１５、２５、３５、４５硬質合成樹脂のコート材
６ａ、６ｂ、１６ａ、１６ｂ、２６ａ、２６ｂ、３６ａ、３６ｂ小突起部
１４、２４第一のビード
１７、２７第二のビード
２１ａ第一のビード基板
２１ｂ第二のビード基板
４６コート材の流出

Claims

弾性を有する金属板から成り、エンジンのシリンダボア孔に対応するシリンダボア孔を有し、前記シリンダボア孔の周囲に該シリンダボア孔を囲むように形成された一つないし複数の凸状のビードを備えたビード板を有するシリンダヘッドガスケットであって、前記ビードのうちの少なくとも一つのビードにおいて、該ビードの両側端部の裾部が該ビードの突出方向と反対側に突出するように形成された小突出部を有し、該ビードの凹部空間内に硬質合成樹脂からなるコート材が所望の厚さに充填されていることを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
ビードおよび該ビード両側端部の裾部における小突出部をプレス成型により形成し、その後で硬質合成樹脂からなるコート材をスクリーンコーティングにより塗布することを特徴とする請求項１記載のシリンダヘッドガスケットの製造方法。