JP5397347B2

JP5397347B2 - シリンダヘッドガスケットおよびその製造方法

Info

Publication number: JP5397347B2
Application number: JP2010177502A
Authority: JP
Inventors: 智義魚返; 栄夫清位; 一也吉島
Original assignee: Nippon Gasket Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Nippon Gasket Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2030-08-06
Also published as: DE112011102642T5; BR112013002910A2; JP2012036967A; WO2012017768A1

Description

本発明はシリンダヘッドガスケットおよびその製造方法に関し、詳しくはシリンダボアの位置にあわせて基板に複数の燃焼室孔が穿設されたシリンダヘッドガスケットおよびその製造方法に関する。

従来、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持され、シリンダボア内の燃焼ガスをシールするシリンダヘッドガスケットが知られ、このシリンダヘッドガスケットはシリンダボアの位置にあわせて基板に複数の燃焼室孔が穿設された構成を有している。
このようなシリンダヘッドガスケットでは、隣接する燃焼室孔と燃焼室孔とが接近していることから、これらの間のシール性が悪いという問題があり、このため上記燃焼室孔と燃焼室孔との間にシムを設けて、これらの間の荷重を増大させるようにしたシリンダヘッドガスケットが知られている（特許文献１）。

特開２００１−２８０５０２号公報

しかしながら特許文献１の構成の場合、上記シムによって燃焼室孔と燃焼室孔との中間部分に荷重が集中してしまい、燃焼室孔の開口部におけるシール性が得られず、また荷重の集中によってシリンダヘッドにシムの圧痕が発生するという問題があった。
このような問題に鑑み、本発明は燃焼室孔と燃焼室孔との間のシール性を良好なものとするシリンダヘッドガスケットおよびその製造方法を提供するものである。

すなわち請求項１おけるシリンダヘッドガスケットは、シリンダボアの位置にあわせて基板に複数の燃焼室孔が穿設されたシリンダヘッドガスケットにおいて、
上記基板は、シリンダヘッド側またはシリンダブロック側のいずれか一方に設けた第１基板と、シリンダヘッド側またはシリンダブロック側のいずれか他方に設けた第２基板と、これら第１基板と第２基板との間に位置する中間基板とから構成され、
上記中間基板における上記第２基板側に上記燃焼室孔を囲繞するシムを固定するとともに、
隣接する燃焼室孔と燃焼室孔との間であって、かつ上記中間基板およびシムの表面に増圧部材を設け、
燃焼室孔の整列方向において、上記増圧部材は両燃焼室孔の開口部に露出し、かつ一方の燃焼室孔から他方の燃焼室孔にかけて厚さが均一であることを特徴としている。

また請求項６おけるシリンダヘッドガスケットの製造方法は、シリンダボアの位置にあわせて基板に複数の燃焼室孔を穿設するシリンダヘッドガスケットの製造方法において、
上記基板における燃焼室孔が接近する位置に、少なくとも外縁部より内側の厚さが均一となるように軟質材料を付着させ、その後上記軟質材料および基板を貫通するように燃焼室孔を穿設して、
燃焼室孔の整列方向において、上記軟質材料が両燃焼室孔の開口部に露出し、かつ一方の燃焼室孔から他方の燃焼室孔にかけて該軟質材料の厚さが均一に形成された増圧部材を得ることを特徴としている。

上記請求項１のシリンダヘッドガスケットによれば、隣接する燃焼室孔の間に設けた増圧部材が両燃焼室孔の開口部に露出し、かつ一方の燃焼室孔から他方の燃焼室孔にかけて厚さが均一に形成されることから、燃焼室孔が隣接する部分における燃焼室孔の開口部を良好にシールすることができる。

上記請求項６のシリンダヘッドガスケットの製造方法によれば、隣接する燃焼室孔の間に増圧部材を得ることができるとともに、該増圧部材が両燃焼室孔の開口部に露出し、かつ一方の燃焼室孔から他方の燃焼室孔にかけて厚さが均一に形成されることとなる。
このような構成を有するシリンダヘッドガスケットによれば、燃焼室孔が隣接する部分における燃焼室孔の開口部を良好にシールすることができる。

第１実施例を示すシリンダヘッドガスケットの平面図。図１におけるＩＩ―ＩＩ部の拡大断面図。図１におけるＩＩＩ―ＩＩＩ部の拡大断面図。製造方法を説明する図。第２実施例にかかるシリンダヘッドガスケットの平面図。

以下図示実施例について説明すると、図１ないし図３はシリンダヘッドガスケット１を示し、図１はシリンダヘッドガスケット１の平面図を、図２は図１におけるＩＩ―ＩＩ部の断面図を、図３は図１におけるＩＩＩ―ＩＩＩ部の断面図をそれぞれ示している。
上記シリンダヘッドガスケット１は、シリンダヘッド２に当接する第１基板３と、シリンダブロック４に当接する第２基板５と、これら第１、第２基板３，５の間に配置された中間基板６と、上記第２基板５と中間基板６との間に設けられた環状のシム７とを備えている。
また図１に示すように、上記第１、第２基板３，５および中間基板６には、シリンダブロック４に形成されたシリンダボア４ａの位置に形成された燃焼室孔８と、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９と、冷却液を流通させるための複数の水孔１０と、潤滑油を流通させるための油孔１１が穿設されている。

上記第１、第２基板３，５および中間基板６はＳＵＳ３０１−Ｈにより製造され、これらの板厚は同一に設定され、本実施例ではそれぞれ約０．２ｍｍの板厚となっている。また上記第１、第２基板３，５の上面と下面の全域には、ヘタリ防止やシール性向上のため、フッ素、ニトリル系等の樹脂からなる約２５μｍのコーティングが施されている（図示せず）。
上記第１基板３および第２基板５には、それぞれ各燃焼室孔８を無端状に囲繞するように環状にフルビード３ａ、５ａが形成され、上記第１基板３のフルビード３ａはシリンダヘッド２に向けて突出し、第２基板５のフルビード５ａはシリンダブロック４に向けて突出するように形成されている。
また第１基板３および第２基板５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、上記フルビード３ａ、５ａと同じ方向に突出する無端状のハーフビード３ｂ、５ｂが形成されている。
上記シム７はＳＵＳ３０４-１／２により製造されるとともに第１、第２基板３，５および中間基板６の半分程度の板厚ｔ１となっており、シム７の内周縁には上記燃焼室孔８が穿設され、その外周縁は上記フルビード３ａ、５ａの外周側の基部よりも外周側に突出しており、上記フルビード３ａ、５ａよりも幅広となるように設けられている。
さらに本実施例のシム７は、図１に示すように隣接する燃焼室孔８と燃焼室孔８との接近した位置で合流しており、上記合流する部分は円弧状に滑らかに接続されるようになっている。

そして本実施例のシリンダヘッドガスケット１には、上記中間基板６における第２基板５側、すなわち上記シム７が設けられている側に、隣接する燃焼室孔８と燃焼室孔８との間をシールする増圧部材１２を備えている。
この増圧部材１２はシリコンなどの軟質材料からなり、本実施例ではその厚さｔ２は約３０μｍとなっている。なお図２〜図４において、上記シム７の板厚ｔ１や増圧部材１２の厚さｔ２は説明のため誇張したものとなっている。
そして図２に示す燃焼室孔８の整列方向において、上記増圧部材１２は両燃焼室孔８の開口部に露出し、かつ一方の燃焼室孔８の開口部から他方の燃焼室孔８の開口部にかけて厚さが均一となるように形成されている。
さらに、図３に示す燃焼室孔８の整列方向に直交する方向において、上記増圧部材１２は上記水孔１０よりも中間基板６の中央側に形成され、ここでもシム７の表面における増圧部材１２の厚さｔ２は均一の厚さとなっている。
そして図３に示すように、増圧部材１２の端部、詳しくは上記シム７よりも外側には、厚さが徐々に薄くなるように傾斜部１２ａが形成されており、該傾斜部１２ａはその先端がシム７の端部と上記水孔１０との略中間まで形成されるようになっている。

以下、上記構成を有するシリンダヘッドガスケット１の上記中間基板６に上記シム７および増圧部材１２を設ける際の製造方法について、図４を用いて説明する。
まず、中間基板６および上記シム７の材料には上記燃焼室孔８が穿設されておらず、少なくとも上記燃焼室孔８よりも内側に残材６ａ，７ａとなる部分を有している。そしてこの状態で上記中間基板６の材料の上面に上記シム７の材料を重ね合わせ、レーザ溶接などの手段によりこれらを固定する。
このようにして中間基板６の材料にシム７の材料を固定したら、上記中間基板６の表面および裏面に上記コーティングを塗布し、このとき中間基板６に固定されたシム７の表面にもコーティングが塗布される。
続いて、このシム７の材料が固定された中間基板６の材料の表面にマスキング（図示せず）を重合し、該マスキングの範囲内にシリコンなどの軟質材料を塗布する。
このとき、上記マスキングによる軟質材料の塗布範囲は、隣接する燃焼室孔８と燃焼室孔８との間をまたいで各燃焼室孔８の内側まで入り込むようにし、かつ少なくとも隣接する燃焼室孔８をまたぐ部分の厚さが均一となるような範囲に設定する。
ここで、軟質材料をスクリーン印刷によって塗布する場合、燃焼室孔８の整列方向に直交する方向において、端部におけるスクリーンの目の粗さを細かくするか、もしくは線径を細くすることにより、軟質材料の厚さを徐々に薄くすることができ、図３に示すような上記傾斜部１２ａとすることができる。
その他スプレーによって軟質材料を吹き付ける場合、軟質材料を吹き付けた後、燃焼室孔８の整列方向に直交する方向の端部を上方から押圧すれば、軟質材料の端部の厚さを徐々に薄くすることができる。
このようにして中間基板６の材料およびシム７の材料の表面に軟質材料を付着させたら、上記燃焼室孔８の位置で軟質材料ごと中間基板６の材料およびシム７の材料を切断する。
その結果、中間基板６およびシム７に燃焼室孔８が穿設され、該燃焼室孔８の開口部には所定厚さの軟質材料が露出することとなり、一方の燃焼室孔８から他方の燃焼室孔８にかけて厚さが均一に形成された増圧部材１２を得ることができ、また該増圧部材１２の外側に図３に示す上記傾斜部１２ａを得ることができる。

このような構成を有するシリンダヘッドガスケット１をシリンダヘッド２とシリンダブロック４との間に介在させ、図示しないボルトによってこれらを締結すると、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。
このとき本実施例のシリンダヘッドガスケット１は、上記燃焼室孔８と燃焼室孔８との間に上記増圧部材１２を備えているため、当該部分に荷重を集中させてシール性を良好なものとすることができる。
ここで、冷却液の流通する冷却液通路がシリンダブロック４の上面に開口したいわゆるオープンデッキタイプのエンジンに対し、上記冷却液通路が開口していないいわゆるクローズドデッキタイプのエンジンの場合、上記燃焼室孔８と燃焼室孔８との間のシール性が悪いという傾向があることから、上記増圧部材１２を有する本実施例のシリンダヘッドガスケット１は、このようなクローズドデッキタイプのエンジンに対して特に好適なものとなっている。
また、上記増圧部材１２を一方の燃焼室孔８から他方の燃焼室孔８にかけて厚さを均一に形成しているので、両燃焼室孔８の開口部にも荷重を集中させることができ、当該部分のシール性を良好にすることができる。
さらに燃焼室孔８の整列方向に直交する方向において、上記増圧部材１２の外側に厚さを徐々に薄くなるように形成した傾斜部１２ａを設けることから、上記シリンダヘッドガスケット１をシリンダヘッド２とシリンダブロック４との間で挟持した際に、ボルト孔９近傍の浮き上がりを防止して、シール性を良好とすることができる。
そして、上記中間基板６に設けたシム７は第１、第２基板３、５に設けたフルビード３ａ、５ａよりも幅広となっていることから、シリンダヘッドガスケット１をシリンダヘッド２とシリンダブロック４との間で挟持した際に、上記シム７による圧痕の発生を防止することができる。
さらに、燃焼室孔８の整列方向に直交する方向において、上記増圧部材１２を水孔１０よりも基板の中央側に設けることで、第１基板３と中間基板６とシム７とによって形成される断面略三角形の空間を増圧部材１２によってなくすことができる。
その結果、上記水孔１０より第１基板３と中間基板６との間に流入した冷却液が上記空間に侵入してしまうのを阻止して、該空間で冷却液が蒸発し、第１基板３や中間基板６に形成したコーティングを損傷させてしまうのを防止することができる。

図５は第２実施例にかかるシリンダヘッドガスケット１の平面図を示したものであり、以下の説明において上記第１実施例のシリンダヘッドガスケットと共通する部分については説明を省略し、また第１実施例で用いた符号を用いて説明する。
第１実施例および第２実施例のシリンダヘッドガスケット１において、上記ボルト孔９は上記整列する燃焼室孔８を挟むような位置に穿設されており、相対する５組のボルト孔９は上記燃焼室孔８の整列方向に対して略直交する方向に整列している。
そして整列した４つの燃焼室孔のうち、両端に位置する燃焼室孔のさらに外側に隣接した位置に穿設された２組のボルト孔（図５では図示左方の１組のボルト孔を示す）の間には、上記中間基板６における第１基板３側、すなわち上記シム７が設けられている側に、上記増圧部材１２が設けられている。
この増圧部材１２は燃焼室孔８の開口部に露出するとともに、その反対側は上記第１、第２基板３、５に形成したハーフビード３ｂ、５ｂに重合しない程度の範囲で形成されている。
また、増圧部材１２における燃焼室孔８の整列方向では、その厚さが均一となるように形成され、整列方向に直交する方向では、その端部の厚さが徐々に薄くなるように上記傾斜部が形成されている。

上記構成を有する増圧部材１２を設ける際の製造方法については、上記第１実施例と同様、上記燃焼室孔８が穿設されていない中間基板６および上記シム７の表面に軟質材料を塗布し、その後燃焼室孔８を穿設すればよい。
そして上記構成を有するシリンダヘッドガスケット１によれば、上記整列方向の端部に位置する燃焼室孔８のさらに外側に隣接した位置に穿設した２組のボルト孔９の中央部分に荷重を集中させて、当該部分のシール性を良好なものとすることができる。
つまり、ボルトによりシリンダヘッドガスケット１をシリンダヘッド２とシリンダブロック４とで挟持した場合に、上記ボルト孔９とボルト孔９との中央部分が変形して浮き上がってしまう場合があるため、そのような場合に上記増圧部材１２を設けることで当該部分のシール性を良好なものとすることができる。

なお、上記実施例における上記増圧部材１２はシリコンなどの樹脂となっているが、これに代えてメッキや所定厚さの金属製のシム７としても良い。
また第１基板３をシリンダブロック４側に設け、第２基板５をシリンダヘッド２側に設けてもよい。

１シリンダヘッドガスケット２シリンダヘッド
３第１基板４シリンダブロック
５第２基板６中間基板
７シム８燃焼室孔
１０水孔１２増圧部材
１２ａ傾斜部

Claims

シリンダボアの位置にあわせて基板に複数の燃焼室孔が穿設されたシリンダヘッドガスケットにおいて、
上記基板は、シリンダヘッド側またはシリンダブロック側のいずれか一方に設けた第１基板と、シリンダヘッド側またはシリンダブロック側のいずれか他方に設けた第２基板と、これら第１基板と第２基板との間に位置する中間基板とから構成され、
上記中間基板における上記第２基板側に上記燃焼室孔を囲繞するシムを固定するとともに、
隣接する燃焼室孔と燃焼室孔との間であって、かつ上記中間基板およびシムの表面に増圧部材を設け、
燃焼室孔の整列方向において、上記増圧部材は両燃焼室孔の開口部に露出し、かつ一方の燃焼室孔から他方の燃焼室孔にかけて厚さが均一であることを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
燃焼室孔の整列方向に直交する方向において、上記増圧部材の外側に厚さが徐々に薄くなるように形成した傾斜部を設け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。
燃焼室孔の整列方向に直交する方向において、上記増圧部材を上記基板に穿設した水孔よりも基板の中央側に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
上記第１基板および第２基板に上記燃焼室孔を囲繞するフルビードを設けるとともに、上記シムをこれらフルビードよりも幅広に形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケット。
上記整列した燃焼室孔のうち、両端に位置する燃焼室孔のさらに外側に隣接した位置に、上記燃焼室孔の整列方向に対して略直交する方向に少なくとも２つのボルト孔を穿設し、
該ボルト孔とボルト孔との間に、上記増圧部材を設けた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。
シリンダボアの位置にあわせて基板に複数の燃焼室孔を穿設するシリンダヘッドガスケットの製造方法において、
上記基板における燃焼室孔が接近する位置に、少なくとも外縁部より内側の厚さが均一となるように軟質材料を付着させ、その後上記軟質材料および基板を貫通するように燃焼室孔を穿設して、
燃焼室孔の整列方向において、上記軟質材料が両燃焼室孔の開口部に露出し、かつ一方の燃焼室孔から他方の燃焼室孔にかけて該軟質材料の厚さが均一に形成された増圧部材を得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。
軟質材料の外縁部が徐々に薄くなるように該軟質材料を上記基板に付着させ、
上記燃焼室孔を穿設することにより、燃焼室孔の整列方向に直交する方向において、上記増圧部材の外側に厚さが徐々に薄くなる傾斜部を形成することを特徴とする請求項６に記載のシリンダヘッドガスケットの製造方法。
上記基板に上記燃焼室孔の位置にあわせてシムを固定し、その後該基板およびシムの表面に軟質部材を付着させてから、上記軟質部材、シム、基板を貫通するように燃焼室孔を穿設することを特徴とする請求項６または請求項７のいずれかに記載のシリンダヘッドガスケットの製造方法。