JP5136808B2 - シリンダヘッドガスケットとその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はシリンダヘッドガスケットとその製造方法に関し、より詳しくは、少なくとも上下一対の基板の間に中間基板とシムとを介在させるようにしたシリンダヘッドガスケットとその製造方法に関する。

従来、上下の基板の間に中間基板とシムとを介在させたシリンダヘッドガスケットは知られている（例えば特許文献１）。こうした中間基板とシムとを備えた従来のシリンダヘッドガスケットは、多くエンジンに採用されている。

特開平１１−２１０８８９号公報

ところで、従来のシリンダヘッドガスケットにおいては、図４に示したように、シムの外方側の位置に冷却水用の水孔が穿設されており、シリンダヘッドガスケットをエンジンに装着、運転状態においては上記水孔を冷却水が流通することになる。その際に、エンジンの爆発圧力によりシリンダヘッドとシリンダブロック間が開いて冷却水が上記水孔の縁部から各基板と中間基板との隙間に浸入し、その後、該隙間に浸入した水はシムの外周縁の隣接位置に生じた環状の空間まで浸入する。ここで、高温の燃焼室孔の熱が伝導されて上記空間内の水は加熱されて水蒸気となり、その水蒸気により隣り合う燃焼室孔間に位置するゴム皮膜が剥離したり、ゴム皮膜の劣化が進行して損傷し、そこからシール漏れが生じるという問題があった。
また、アルコール系燃料を用いるエンジンの場合には、燃焼ガス中に酸性物質が発生しやすいために、アルコール系燃料を用いるエンジンに装着されたシリンダヘッドガスケットにおいては、各基板やシム等の構成部材が酸性物質によって腐食しやすいという問題もあった。

上述した事情に鑑み、請求項１に記載した本発明は、上方側の第１基板と、下方側の第２基板と、上記第１基板と第２基板との間に配置された中間基板と、上記各基板にわたって穿設された燃焼室孔を囲繞し、かつ上記中間基板の上面に固着された環状のシムと、該シムよりも放射方向の外方側となる上記各基板にわたって穿設された水孔とを備えて、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持されて、それらの間のシールを維持するシリンダヘッドガスケットにおいて、
上記シムの外周縁よりも外方となる上記中間基板の上面をコーティング材で被覆して、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間にシリンダヘッドガスケットが挟持された際にシリンダヘッド側の基板と中間基板間の隙間を減少させ、上記シムの外周縁の隣接位置に生じる環状の空間の容積を減少させたものである。
また、請求項６に記載した本発明は、上方側の第１基板と、下方側の第２基板と、上記第１基板と第２基板との間に配置される中間基板と、上記各基板にわたって穿設された燃焼室孔を囲繞し、かつ上記中間基板の上面に固着される環状のシムと、該シムよりも外方側となる上記各基板にわたって穿設された水孔とを備えて、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持されて、それらの間のシールを維持するシリンダヘッドガスケットの製造方法であって、
上記中間基板の上面と下面の全域をコーティング材で被覆し、その後、上記シムが固着される領域について上記中間基板の上面からコーティング材を削除し、次に、該コーティング材が除去されて露出した中間基板の上面に上記シムを固着させるとともに、該シムの外周縁に上記コーティング材の内周縁を密着させるようにしたものである。

上記請求項１の構成によれば、シリンダヘッド側の基板と中間基板間の隙間を減少させ、また、シムの外周縁に隣接して生じる環状の空間を減少させることができるので、該環状の空間に浸入する水の量を従来よりも減少させることができる。そのため、上記空間内に浸入した水が加熱されて水蒸気となる量を従来よりも減少させることができる。したがって、水蒸気によってシリンダヘッドガスケットが損傷することを抑制して、寿命の長いシリンダヘッドガスケットを提供することができる。
また、請求項６の構成によれば、中間基板の上面の所定位置にシムを固着することができるとともに、シムの外周縁にコーティング材の内周縁を容易に密着させることができる。

本発明の一実施例を示す要部の平面図。 図１のＩＩ―ＩＩ線に沿う要部の拡大断面図。 図２に示したシリンダヘッドガスケットがシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持された際の要部の拡大断面図。 従来技術のシリンダヘッドガスケットがシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持された際の要部の拡大断面図。 本発明の第２実施例を示す断面図。 図５に示したシリンダヘッドガスケットがシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持された際の要部の拡大断面図。 本発明の第３実施例を示す断面図。 本発明の第４実施例を示す断面図。 本発明の第５実施例を示す断面図。 本発明の第６実施例を示す断面図。

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図２において、１はシリンダヘッドガスケットであり、このシリンダヘッドガスケット１は、エンジンのシリンダヘッド２とシリンダブロック３との間に挟持されて両者の間をシールするようになっている。
本実施例のシリンダヘッドガスケット１は、上方側に配置されてシリンダヘッド２の下面２Ａと当接する第１基板６と、下方側に配置されてシリンダブロック３の上面３Ａと当接する第２基板７と、それら両基板６、７の間に配置された中間基板８と、各燃焼室孔９を囲繞して上記中間基板８上に固着された複数の環状をしたシム１１とを備えている。
本実施例では、各基板６〜８の材料としてＳＵＳ３０１−Ｈを用いており、シム１１の材料としてＳＵＳ３０４-１／２を用いている。

上記第１基板６、第２基板７および中間基板８には、シリンダブロック３の各シリンダボア３Ｂの位置に合わせて上記各燃焼室孔９が穿設されており、各燃焼室孔９の内径は、シリンダーボア３Ｂの内径と略同じ寸法に設定されている。
図１に示すように、各基板６〜８には、締結ボルトを挿通するための複数のボルト孔１２と、冷却水を流通させるための複数の水孔１３とが穿設されており、さらに、各基板６〜８の所要位置には潤滑油を流通させるための油孔１４が穿設されている。
第１基板６と第２基板７および中間基板８の板厚は同一に設定されている。また、シム１１の板厚は、両基板６，７および中間基板８の０．５倍程度の厚さになっている。

上方の第１基板６と下方の第２基板７には、上記環状のシム１１が配置された範囲内においてそれぞれフルビード６ａ、７ａが形成されている。シリンダヘッド２の下面２Ａに当接する第１基板６のフルビード６ａは、シリンダヘッド２の下面２Ａに向けて突出するように形成されており、他方、シリンダブロック３の上面３Ａに当接する第２基板７のフルビード７ａは、シリンダブロック３の上面３Ａに向けて突出するように形成されている。上記各フルビード６ａ、７ａは、それぞれ各燃焼室孔９を無端状に囲繞して環状に形成されている。
上記水孔１３は、フルビード６ａ、７ａよりも放射方向外方側の位置に形成されており、本実施例のシム１１は燃焼室孔９の位置から水孔１３の隣接内方側の位置にわたって設けられている。
さらに、第１基板６および第２基板７には、それらの輪郭に沿って、つまり、シリンダヘッドガスケット１の略輪郭に沿って無端状の外側ハーフビード６ｂ、７ｂが突設されている。
第１基板６の上面と下面の全域は、同一厚さのゴムのコーティング材１５によって被覆されている。このコーティング材１５の材料としては、フッ素、ニトリル系等のゴムを用いている。また、第２基板７の上面と下面の全域も、第１基板６のものと同様にコーティング材１６によって被覆されている。上記コーティング材１５、１６は、それぞれ両基板６，７のヘタリを防止し、シール性を向上させるために設けられている。

しかして、本実施例の特徴は、シリンダヘッドガスケット１を締結ボルトによってシリンダヘッド２とシリンダブロック３との間に挟持した際に、シム１１の外周縁１１ａの隣接箇所に生じる環状の空間２１を減少させるために、シム１１よりも放射方向外方となる中間基板８の上面８ａをコーティング材１７で被覆したものである（図３参照）。
すなわち、中間基板８は全域を同一厚さで平坦に形成されており、前述したように各燃焼室孔９を囲繞して中間基板８の上面８ａには環状のシム１１が予め固着されている。そして、中間基板８の下面８ｂの全域はコーティング材１７によって同一厚さで被覆されている。また、中間基板８の上面８ａにおける各シム１１の外周縁１１ａよりも外方側となる領域は、下面側と同様にコーティング材１７によって被覆されている。コーティング材１７の材質は前述したコーティング材１５、１６と同じゴムを採用している。本実施例においては、シム１１の外周縁１１ａに対して上面８ａのコーティング材１７の内周縁１７’が隙間なく当接する構成となっている。
シム１１の下面は露出した状態の中間基板８の上面８Ａに直接重合させた状態で固着されている。また、シム１１の上面の全域は、均一の肉厚でゴム製のコーティング材１８によって被覆されている。このコーティング材１８は、上方側の第１基板６との密着性とシール性の向上のために配置されている。シム１１のコーティング材１８の厚さは、前述した中間基板８側のコーティング材１７の厚さよりも薄いものを採用している。
そして、図２に示した各基板６〜８とシム１１とを重合させた状態において、各基板６〜８の所要位置を例えばかしめ、溶接、グロメット等の所要の連結手段により一体に連結することで本実施例のシリンダーヘッドガスケット１が完成するようになっている。

ここで、上述したようにシム１１を中間基板８の上面８ａに固着し、かつシム１１よりも外方の上面８ａをコーティング材１７で被覆するための製造工程を説明する。
すなわち、先ず、中間基板８の上面８ａ、下面８ｂの全域をコーティング材１７によって被覆する。
次に、中間基板８の上面８ａにおけるシム１１が重合される予定の領域について、上記コーティング材１７をウォータージェット、レーザー等で環状に除去する。それにより、そのコーティング材１７を除去した上面８ａの部分が環状に露出する。
その後、上面に予めコーティング１８を固着したシム１１の下面を、上記露出した上面８ａの環状の部分に上から重合させて溶接する。
これにより、シム１１が中間基板８の上面８ａに燃焼室１１を囲繞した状態で一体に固着される。そして、それにより、シム１１の外周縁１１ａにコーティング材１７の内周縁１７’が当接して密着する。本実施例では、このようにしてシム１１を中間基板８の上面８ａに一体に固着するようにしている。本実施例では、上述した製造工程を採用することにより、シム１１を中間基板８の上面８ａの所定位置に容易にかつ正確に固着することができる。
上述したようにして、シム１１を中間基板８の上面８ａに固着した後に、各基板６〜８を前述したように連結手段により一体に連結することにより、本実施例のシリンダヘッドガスケット１が完成する。

以上のようにして製造されたシリンダヘッドガスケット１をシリンダヘッド２とシリンダーブロック３との間に介在させて図示しない締結ボルトによってそれらを締結すると、シリンダヘッドガスケット１が強く上下から挟持されるので、該シリンダヘッドガスケット１によってシリンダヘッド２とシリンダブロック３との間のシールが維持されるようになっている。
そして、このようにシリンダヘッド２とシリンダブロック３との間に挟持された状態におけるシリンダヘッドガスケット１は、図４の従来技術でも指摘したように、シム１１の外周縁１１ａの隣接箇所に断面が三角形で円周方向に連続する環状の空間２１が生じる（図３参照）。
このとき、本実施例では、シム１１よりも外方となる中間基板８の上面８ａにコーティング材１７が設けられているので、少なくともコーティング材１７の厚さ分だけ中間基板８の上面８ａと第１基板６の下面との隙間を減少させることができる。それにより、本実施例によれば、図４に示した従来よりも空間２１の断面積を減少させることができる。つまり、本実施例によれば、空間２１の容積を従来のものよりも減少させることができる（図３、図４参照）。
そのため、第１基板６と中間基板８との隙間を介して水孔１３内の水が上記環状の空間２１内に浸入した際に、該空間２１内に浸入する水の量を従来よりも減少させることができる。それはつまり、空間２１内の水が加熱されて水蒸気となる量が従来よりも減少したことになり、該水蒸気によってシリンダヘッドガスケット１における隣合う燃焼室孔９、９の間の箇所等が腐食したり、損傷することを抑制することができる。したがって、本実施例によれば、従来と比較して寿命の長いシリンダヘッドガスケット１を提供することができる。
なお、上記実施例においては、シム１１の外周縁１１ａとコーティング材１７の内周縁１７’とが密着するように構成して、それらの間に間隙が生じないように構成しているが、コーティング材１７の内周縁１７’をシム１１の外周縁１１ａから離隔させるように構成しても良い。その場合には、コーティング材１７の内周縁１７’とシム１１の外周縁１１ａとの間に位置する中間基板８の上面８ａが細い環状に露出した状態となる。

次に図５ないし図６は本発明の第２実施例を示したものであり、この第２実施例は上述した第１実施例のシリンダヘッドガスケット１においてシム１１の上面のコーティング材１８を省略したものである。その他の構成は上記第１実施例と同一であり、上記第１実施例と対応する部材には同一の番号を付している。この第２実施例のシリンダヘッドガスケット１においても、上記第１実施例と同様の作用・効果を得ることができる。しかも、この第２実施例においては、中間基板８の上面８ａのコーティング材１７の厚さを、シム１１の上面のコーティング材１８を省略した分だけ実質的に減少させることが出来る。

次に、図７は本発明の第３実施例としてのシリンダヘッドガスケット１を示したものである。この第３実施例は、上記第１実施例のシリンダヘッドガスケット１において、中間基板８における下面８ｂのコーティング材１７を省略し、下面８ｂを露出させたものである。その他の構成は上記第１実施例と同じであり、第１実施例と対応する部材には同一番号を付している。このような第３実施例のシリンダヘッドガスケット１であっても、上記第１実施例と同様の作用・効果を得ることができる。

次に図８は本発明の第４実施例としてのシリンダヘッドガスケット１を示したものである。この第４実施例は、図７に示した第３実施例のシリンダヘッドガスケット１において、シム１１の上面のコーティング材１８を省略したものであり、その他の構成は上記第３実施例と同じである。この第４実施例において第３実施例と対応する部材には同一番号を付している。このような第４実施例のシリンダヘッドガスケット１であっても、上記第１実施例と同様の作用・効果を得ることができる。

次に図９は本発明の第５実施例を示したものである。この第５実施例は、シム１１の幅（外径）を上記第１実施例のものよりも大きくして、シム１１の外周縁１１ａが水孔１３まで到達するように構成したものである。その他の構成は上記第１実施例と同じであり、第１実施例と対応する部材には同一番号を付している。このような第５実施例のシリンダヘッドガスケット１であっても、上記第１実施例と同様の作用・効果を得ることができる。
しかも、この第５実施例においては、シム１１の幅（外径）は上記第１実施例から第４実施例のものよりも大きいので、燃焼室孔９を囲繞する各基板６〜８の間への水孔１３からの水の浸入を防止しやすくなり、それによってシリンダヘッドガスケット１のシール性を一層向上させることができる。

さらに、図１０は本発明の第６実施例としてのシリンダヘッドガスケット１を示したものである。この第６実施例は、図９に示した第５実施例のシリンダヘッドガスケット１において、シム１１の上面のコーティング材１８を省略したものであり、その他の構成は上記第５実施例と同じである。なお、この第６実施例において第５実施例と対応する部材には同一番号を付している。このような第６実施例のシリンダヘッドガスケット１であっても、上記第１実施例および第５実施例と同様の作用・効果を得ることができる。

１‥シリンダヘッドガスケット ２‥シリンダヘッド
３‥シリンダブロック ６‥第１基板
７‥第２基板 ８‥中間基板
９‥燃焼室孔 １１‥シム
１１ａ‥外周縁 １３‥水孔
１７‥コーティング材 １８‥コーティング材

Claims (6)

1. 上方側の第１基板と、下方側の第２基板と、上記第１基板と第２基板との間に配置された中間基板と、上記各基板にわたって穿設された燃焼室孔を囲繞し、かつ上記中間基板の上面に固着された環状のシムと、該シムよりも放射方向の外方側となる上記各基板にわたって穿設された水孔とを備えて、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持されて、それらの間のシールを維持するシリンダヘッドガスケットにおいて、
   上記シムの外周縁よりも外方となる上記中間基板の上面をコーティング材で被覆して、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間にシリンダヘッドガスケットが挟持された際にシリンダヘッド側の基板と中間基板間の隙間を減少させ、上記シムの外周縁の隣接位置に生じる環状の空間の容積を減少させたことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
2. 上記シムの外方となるコーティング材の内周縁を上記シムの外周縁に密着させた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. 上記シムの上面はコーティング材によって被覆されており、該シムの上面のコーティング材の厚さは、上記中間基板の上面のコーティング材の厚さよりも薄くなっ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. 上記シムは、上記燃焼室孔から上記水孔に到達する位置にわたって配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
5. 上記第１基板及び第２基板の上面と下面の全域は、ゴム製のコーティング材によって被覆されていることを特徴とする請求項１〜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. 上方側の第１基板と、下方側の第２基板と、上記第１基板と第２基板との間に配置される中間基板と、上記各基板にわたって穿設された燃焼室孔を囲繞し、かつ上記中間基板の上面に固着される環状のシムと、該シムよりも外方側となる上記各基板にわたって穿設された水孔とを備えて、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持されて、それらの間のシールを維持するシリンダヘッドガスケットの製造方法であって、
   上記中間基板の上面と下面の全域をコーティング材で被覆し、
   その後、上記シムが固着される領域について上記中間基板の上面からコーティング材を削除し、
   次に、該コーティング材が除去されて露出した中間基板の上面に上記シムを固着させるとともに、該シムの外周縁に上記コーティング材の内周縁を密着させることを特徴とするシリンダヘッドガスケットの製造方法。

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