JP5474583B2

JP5474583B2 - シリンダーヘッドガスケット及びエンジン

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Publication number: JP5474583B2
Application number: JP2010008327A
Authority: JP
Inventors: 幹弘赤松; 賢二津川; 卓也宮下; 寿幸田中
Original assignee: Sanwa Packing Industry Co Ltd
Current assignee: Sanwa Packing Industry Co Ltd
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-01-18
Also published as: JP2011144912A

Description

この発明は、例えば、自動車等のエンジンにおけるシリンダーブロック及びシリンダーヘッド間に介装し、シリンダーブロック及びシリンダーヘッドとの間のシール性を確保するためのシリンダーヘッドガスケット及びこのシリンダーヘッドガスケットを介装したエンジンに関する。

例えば、自動車等のエンジンは、下から順に、別部材で構成されるオイルパン、シリンダーボアを有するシリンダーブロック、シリンダーヘッド及びシリンダーヘッドカバーを組付けて構成している。そして、シリンダーボアの上面部分を構成するシリンダーヘッドと、シリンダーブロックとの間には、シリンダーヘッドガスケットを介装させて、シリンダーヘッドとシリンダーブロックのシール性を向上させている。

このようなエンジンは、燃料と空気を所定の比率で混合させた混合気をシリンダーボア内で圧縮して爆発させて駆動するため、シリンダーボアを有するシリンダーブロックが高温となる。ここで、高温であるシリンダーブロックに対して、シリンダーヘッドガスケットを介して固定されるシリンダーヘッドに温度差が生じると、シリンダーブロック、シリンダーヘッドガスケット及びシリンダーヘッドの間に温度差による変位や応力が生じ、シール性が低減する惧れがある。

また、シリンダーブロックとシリンダーヘッドとの間に温度差が生じると、シリンダーブロックとシリンダーヘッド内に熱歪が生じ、カムシャフト、シリンダー及びその他の摺動部材とのフリクションロスが大きくなり、燃費が悪化するといった問題もあった。

そのような問題に対して、シリンダーヘッドガスケットにおけるボア孔同士の間に、シリンダーブロックとシリンダーヘッドの両方に接触する良熱伝導性部材を備えたシリンダーヘッドガスケットが提案されている（特許文献１参照）。

これにより、高温であるシリンダーブロックの熱を、良熱伝導性部材を介して積極的にシリンダーヘッドに熱伝導して、シリンダーブロックとシリンダーヘッドとの温度差を低減することができるとされている。

しかし、最近のエンジンは、燃費向上や排ガスのクリーン化のため、燃焼効率を向上させており、シリンダーブロックをはじめとするエンジンの高温化がさらにすすんでいる。

このように、エンジンの高温化がすすむと上記良熱伝導性部材を用いただけでは、シリンダーブロックとシリンダーヘッドの温度差を十分に低減することができないという問題があった。

これは、混合気を爆発させているシリンダーボア付近がもっとも激しく温度上昇しており、その影響はシリンダーボアから離れるとともに緩やかになっている。たしかに、良熱伝導性部材によってシリンダーブロックからシリンダーヘッドに熱伝導されるものの、良熱伝導性部材は温度上昇の影響の少ないシリンダーボア間に介装されているため、その温度差の解消効果は少なくなる。

これに対し、シリンダーブロック及びシリンダーヘッド間に介在するシリンダーヘッドガスケットによりシリンダーボア周囲のシリンダーブロックからシリンダーヘッドへの熱移動が阻害され、急激に温度上昇するシリンダーブロックとシリンダーヘッドとの間に大きな温度差が生じる。したがって、上記問題を十分に解決することはできなかった。

特開平５−３４６１７２号公報

そこでこの発明は、高温化するシリンダーブロック、シリンダーヘッドガスケット及びシリンダーヘッドの間の温度差を低減することのできるシリンダーヘッドガスケット及びこのシリンダーヘッドガスケットを介装したエンジンの提供を目的とする。

この発明は、シリンダーブロック及びシリンダーヘッド間に介装し、前記シリンダーブロック及び前記シリンダーヘッドとの間のシール性を確保するともに、前記ガスケット本体の平面視内側に、シリンダーボアに対応するボア孔を備えるとともに、前記ボア孔の径外側にビードを備えたシリンダーヘッドガスケットであって、前記ボア孔の周縁部における少なくとも一部に配置して前記ガスケット本体と一体構成するとともに、前記シリンダーブロック及び前記シリンダーヘッドの両方に当接する周縁部材を備え、該周縁部材を、前記ガスケット本体を構成する基材より熱伝導性の高い高熱伝導性材製の高熱伝導性周縁部材で構成するとともに、前記高熱伝導性周縁部材の厚みを、前記基材の厚み以上の厚みで形成し、前記高熱伝導性周縁部材における前記シリンダーブロック及び前記シリンダーヘッドに対向する表面のうち少なくとも一方の表面の少なくとも一部に、耐摩耗性、耐熱性及び熱伝導性の高い高熱伝導性被覆を備え、前記ガスケット本体の表面において、前記ビードを跨いでビード近傍を被覆し、シール性を向上するための、耐摩耗性及び適度な耐熱性を有するシール被覆を備え、前記高熱伝導性被覆を、前記シール被覆の厚みの半分以下の厚みで形成するとともに、前記高熱伝導性被覆で被覆した前記高熱伝導性周縁部材の厚みが、前記シール被覆で被覆した前記基材の厚み以上の厚みとなるように設定したことを特徴とする。

上記シリンダーヘッドガスケットは、ステンレスや鋼等の金属、樹脂、黒鉛、あるいはその他適宜の耐熱性を有する素材で形成したシリンダーヘッドガスケットとすることができる。

上記ボア孔の周縁部における少なくとも一部に配置して前記ガスケット本体と一体構成する周縁部材は、ガスケット本体と異部材で構成された周縁部材を、溶接やカシメ等によって一体構成した部材とすることができる。殊に、ガスケット本体と周縁部材との一体化は、振動溶接や超音波溶接のように、内部応力の生じない結合方法で結合することがより好ましい。

さらに、上記ボア孔の周縁部における少なくとも一部に配置して前記ガスケット本体と一体構成する周縁部材は、ボア孔の周縁部の全周に配置された周縁部材、あるいは、例えば、ボア孔の断面においてより高熱化される排気側部分等の部分的に配置された周縁部材、さらには、ボア孔の周縁部の全周において、高温化される側の周縁部材を熱伝導性の高い高熱伝導性材で構成し、他の部分を通常の周縁部材で構成し、一体化された周縁部材等で構成することもできる。

上記高熱伝導性周縁部材は、ガスケット本体を構成する基材より熱伝導性の高い高熱伝導性材であればよく、例えば、アルミニウムや銅、さらにはそれらの合金で構成することができる。

上記耐摩耗性、耐熱性及び熱伝導性の高い高熱伝導性被覆は、耐摩耗性、耐熱性及び熱伝導性の高いゴム、樹脂、あるいはカーボン等の被覆で構成するとともに、通常の被覆の膜厚に比べて薄膜化することによって熱伝導性を向上した高熱伝導性被覆、ミクロシール性を確保したふっ素樹脂等の高熱伝導性微細粒子分散複合材で構成する高熱伝導性被覆とすることができる。なお、上記耐摩耗性を有する被覆とは、摺動した際の摩擦に対して摩耗しにくい被覆及び摺動する際の摩擦を低減する低摩擦係数の被覆とすることができる。

上記ビードは、フルビード、ハーフビード、クォータービード或いは台形ビード等の適宜の形状のビードとすることができる。

この発明により、例えば、燃費向上や排ガスのクリーン化のために燃焼効率を向上させることで高温化がすすむシリンダーブロックであっても、高温化したシリンダーブロック、シリンダーヘッドガスケット及びシリンダーヘッドの間の温度差を低減することができる。これにより、急激な温度差が生じやすいエンジン始動時において、温度分布の早期均一化を図ることができる。

詳しくは、混合気が爆発することでもっとも激しく温度上昇するシリンダーボア付近におけるシリンダーヘッドガスケットのボア孔の周縁部の少なくとも一部に、前記ガスケット本体と一体構成され、前記シリンダーブロック及び前記シリンダーヘッドの両方に当接する周縁部材を備えたことにより、シリンダーブロックの熱を、前記周縁部材を介してシリンダーヘッドに熱伝導することができる。

さらに、周縁部材を、前記ガスケット本体を構成する基材より熱伝導性の高い高熱伝導性材製の高熱伝導性周縁部材で構成したことにより、周縁部材に比べて熱伝導性の低いガスケット本体を介さず、ガスケット本体より熱伝導性の高い高熱伝導性周縁部材を介してシリンダーブロックの熱をシリンダーヘッドに熱伝導することができる。

したがって、高温化されたシリンダーブロックと、シリンダーヘッドガスケット及びシリンダーヘッドとの間の温度差を低減できるため、温度差による変位や応力を抑制し、シリンダーブロック及びシリンダーヘッド間におけるシリンダーヘッドガスケットによるシール性を確保することができる。

また、高温化されたシリンダーブロックと、シリンダーヘッドガスケット及びシリンダーヘッドとの間の温度差を低減することによって、温度差に起因する変位や応力を抑制できるため、シリンダーヘッドガスケット自体の追随性・耐割れ性を向上することができる。

したがって、追随性・耐割れ性が向上していない従来のシリンダーヘッドガスケットにおいて、シリンダーヘッドガスケットとしての機能であるシール性を確保するために積層させたシリンダーヘッドガスケットを用いる場合であっても、シリンダーヘッドガスケット自体の追随性・耐割れ性を向上することによって単層で同様のシール性を確保できる。よって、シリンダーヘッドガスケットに要するコストの低減を図ることができる。

また、高温化されたシリンダーブロックと、シリンダーヘッドガスケット及びシリンダーヘッドとの間の温度差を低減できるため、シリンダーブロック及びシリンダーヘッド間の温度差に基づく熱歪によって大きくなるカムシャフト、シリンダー及びその他の摺動部材とのフリクションロスを低減させ、温度差に起因する燃費の悪化を防止することができる。

また、前記高熱伝導性周縁部材の厚みを、前記基材の厚み以上の厚みで形成することにより、シリンダーヘッドガスケットによるシール性を確保できる程度にシリンダーブロックとシリンダーヘッドとをシリンダーヘッドガスケットを介して固定させた状態において、シリンダーブロック及びシリンダーヘッドと高熱伝導性周縁部材との密着性を向上することができる。したがって、高温化したシリンダーブロックの熱をシリンダーヘッドに確実に熱伝導することができる。

また、エンジンの起動、停止、駆動状態における加減速等に起因する振動等によって、シリンダーブロックとシリンダーヘッドとのシリンダーヘッドガスケットを介した接合面において捩れ方向の力が作用した場合であっても、高熱伝導性周縁部材を基材の厚み以上の厚みで形成しているため、高熱伝導性周縁部材によるシリンダーブロック及びシリンダーヘッドへの接触を確保することができる。よって、高温化したシリンダーブロック、シリンダーヘッドガスケット及びシリンダーヘッドの間の温度差を確実に低減することができる。

さらにまた、前記高熱伝導性周縁部材における前記シリンダーブロック及び前記シリンダーヘッドに対向する表面のうち少なくとも一方の表面の少なくとも一部に、耐摩耗性、耐熱性及び熱伝導性の高い高熱伝導性被覆を備えることにより、高熱伝導性周縁部材を介したシリンダーブロック及びシリンダーヘッド間の熱伝導性を被覆によって阻害することなく、温度差を低減できるとともに、ボア孔の内周縁でのシール性を向上することができる。

したがって、シール性を確保しながら、高温化されたシリンダーブロックからシリンダーヘッドへの熱伝導が促進され、シリンダーヘッドガスケット内部における面内熱伝導量を低減することができる。
よって、ガスケット本体を構成する基材の必要耐熱性を低減できるため、基材を構成する材料の選択肢が増え、基材に関する材料コストの低減を図ることができる。

また、前記ガスケット本体の表面において、前記ビードを跨いでビード近傍を被覆し、シール性を向上するための、耐摩耗性及び適度な耐熱性を有するシール被覆を備え、前記高熱伝導性被覆を、前記シール被覆の厚みの半分以下の厚みで形成するとともに、前記高熱伝導性被覆で被覆した前記高熱伝導性周縁部材の厚みが、前記シール被覆で被覆した前記基材の厚み以上の厚みとなるように設定したことにより、確実なシール性を確保することができる。

詳述すると、前記高熱伝導性被覆を、前記シール被覆の厚みの半分以下の厚みで形成するとともに、前記高熱伝導性被覆で被覆した前記高熱伝導性周縁部材の厚みが、前記シール被覆で被覆した前記基材の厚み以上の厚みとなるように設定したことにより、ボア孔の内周縁でのシール性を向上することができるとともに、シリンダーヘッドガスケット内部における面内熱伝導量を低減することができるため、シール被覆の耐久性を向上するとともに、通常のシリンダーヘッドガスケットの表面に形成する被覆に比べて耐熱性の低い材料を用いて被覆することができる。よって、被覆材料の選択肢が増え、被覆材料に関する材料コストの低減を図ることができる。

また、この発明は、上記シリンダーヘッドガスケットを、前記シリンダーブロックと、前記シリンダーヘッドとの間に介装したエンジンであることを特徴とする。
この発明により、上記シリンダーヘッドガスケットが奏する効果を有するエンジンを構成することができる。

本発明により、高温化するシリンダーブロック、シリンダーヘッドガスケット及びシリンダーヘッドの間の温度差を低減することのできるシリンダーヘッドガスケット及びこのシリンダーヘッドガスケットを介装したエンジンを提供することができる。

シリンダーヘッドガスケットの斜視図。シリンダーヘッドガスケットのボア孔周辺の拡大端面図を用いた説明図。シリンダーヘッドガスケットを介装した状態のシリンダーボア周辺の拡大端面図。シリンダーヘッドガスケットにおける高熱伝導性周縁部材による熱伝導についての概念図。別の実施形態のシリンダーヘッドガスケットのボア孔周辺の拡大端面図を用いた説明図。

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
図１はシリンダーヘッドガスケット１の斜視図を示し、図２はシリンダーヘッドガスケット１のボア孔２周辺の拡大端面図を用いた説明図を示している。また、図３はシリンダーヘッドガスケット１を介装した状態のシリンダーボア１１０周辺の拡大端面図を示し、図４はシリンダーヘッドガスケット１における高熱伝導性周縁部材１０による熱伝導についての概念図を示している。

図１に示すように、シリンダーヘッドガスケット１は、薄板状の平面視略長方形形状で形成され、長手方向に３つのボア孔２を隣接させて配置するとともに、その周囲に複数のボルト孔３、潤滑油口４及び冷却水口５を配置している。

ボア孔２は、エンジン１００を構成するシリンダーヘッド１０１とシリンダーブロック１０２の内部に形成されたシリンダーボア１１０に対応する形状及び配置で形成し、内周縁２ａ（図２）に高熱伝導性周縁部材１０を備えている。このように３つのシリンダーボア１１０を備えたシリンダーヘッドガスケット１は、３気筒のエンジン１００用のシリンダーヘッドガスケットである。

ボルト孔３は、シリンダーヘッド１０１とシリンダーブロック１０２とを固定するボルトの貫通を許容する貫通孔である。冷却水口５は、シリンダーヘッド１０１とシリンダーブロック１０２との内部に形成されたウォータジャケット（図示省略する）を連通させ、ウォータジャケット内を循環する冷却水の通過を許容する貫通孔である。同様に、潤滑油口４は、潤滑油であるエンジンオイルの通過を許容する貫通孔である。

また、各ボア孔２、ボルト孔３、潤滑油口４及び冷却水口５の外周側には、ビード６（６ａ，６ｂ）を形成している。
詳しくは、ボア孔２の径外側にはフルビード６ａを形成し、ボルト孔３、潤滑油口４及び冷却水口５の外側にはハーフビード６ｂを形成している。しかし、シリンダーヘッドガスケット１の要求性能に応じて、ボア孔２の径外側にハーフビード６ｂを形成してもよく、ボルト孔３、潤滑油口４及び冷却水口５の外側にフルビード６ａを形成してもよい。

さらには、各ボア孔２、ボルト孔３、潤滑油口４及び冷却水口５の外周側におけるシリンダーヘッドガスケット１の表面は、ビード６を跨ぐ態様のシール膜２１によって被覆されている。なお、図１において、斜線のハッチングで示す部分がシール膜２１に被覆された部分を示している。

上記構成について、図２とともに、さらに詳しく説明する。
シリンダーヘッドガスケット１は、鉄鋼板で構成する基材１ａを上記形状に形成している。そして、ボア孔２の径外側にはフルビード６ａを形成し、ボルト孔３、潤滑油口４及び冷却水口５の外側にハーフビード６ｂを形成している。さらには、ビード６を跨ぐ態様でシリンダーヘッドガスケット１を構成する基材１ａの両表面をシール膜２１で被覆している。
なお、基材１ａは、鉄鋼板に限定されず、ステンレス鋼板やアルミ板等の金属、樹脂、黒鉛等の適宜の耐熱性を有する材料で構成することができる。

なお、シール膜２１のボア孔２、ボルト孔３、潤滑油口４及び冷却水口５側の端部は、ボア孔２、ボルト孔３、潤滑油口４及び冷却水口５におけるそれぞれの内周縁２ａからわずかに控えた位置となり、ボア孔２、ボルト孔３、潤滑油口４及び冷却水口５の内周縁２ａ近傍では、基材１ａが露出している。なお、シール膜２１は、耐摩耗性と適度な耐熱性能を有する樹脂製で構成している。

高熱伝導性周縁部材１０は、基材１ａより熱伝導性の高い銅合金製のリング状に形成され、ボア孔２の内周縁２ａに溶接によって結合されて一体構成となっている。また、高熱伝導性周縁部材１０は、基材１ａの厚みＴａより厚い厚みＴｂで形成しているため、基材１ａの両表面から上下方向に突出厚みＴｃ分突出している。さらにまた、銅合金製の高熱伝導性周縁部材１０は適宜の弾性及び変形性を有している。

なお、高熱伝導性周縁部材１０をボア孔２の内周縁２ａに結合する溶接方法としては、結合により内部応力の生じない振動溶接や超音波溶接等の溶接方法を用いることができる。
また、高熱伝導性周縁部材１０は、銅合金製に限定されず、アルミ合金等の所望の熱伝導性並びに、適宜の弾性及び変形性を有する材料で構成することができる。

また、高熱伝導性周縁部材１０におけるシリンダーヘッド１０１及びシリンダーブロック１０２に対向する両表面１０ａ，１０ａを、耐摩耗性、耐熱性及び熱伝導性の高い高熱伝導性シール膜２０で被覆している。

高熱伝導性シール膜２０は、ミクロシール性を有する高熱伝導性微細粒子分散配合樹脂で構成することによって、高熱伝導性、耐熱性及び耐摩耗性を有している。なお、高熱伝導性シール膜２０は上記シール膜２１より半分以下の厚みで形成している。したがって、材質及び厚み共に、シール膜２１に比べて高い熱伝導性を有している。

このように構成したシリンダーヘッドガスケット１は、図３に示すようにシリンダーヘッド１０１とシリンダーブロック１０２との接合部分１００ａにおいて、上下から挟まれた状態でエンジン１００に介装される。

このとき、シリンダーヘッドガスケット１は、シリンダーヘッド１０１とシリンダーブロック１０２に上下から押圧されているため、ビード６は略平坦な扁平状になるとともに、高熱伝導性周縁部材１０及び高熱伝導性シール膜２０は圧密され、図３におけるｂ部の拡大図である図４に示すように、高熱伝導性シール膜２０を介した高熱伝導性周縁部材１０の表面が、接合部分１００ａにおけるシリンダーヘッド１０１及びシリンダーブロック１０２の接合面に密着して接触することとなる。

また、基材１ａは、ビード６付近において、シール膜２１を介して、接合部分１００ａにおけるシリンダーヘッド１０１やシリンダーブロック１０２の接合面と接触しているため、シリンダーヘッド１０１及びシリンダーブロック１０２の接合部分１００ａにおける接合面内のシール性を確保している。

この状態で、エンジン１００が始動すると、シリンダーボア１１０内の混合気の爆発によりシリンダーブロック１０２から加熱されるため、シリンダーヘッドガスケット１を介して固定された上方のシリンダーヘッド１０１との間に温度差が生じる。しかし、熱伝導性の高い高熱伝導性周縁部材１０をボア孔２の内周縁２ａに備えているため、加熱されたシリンダーブロック１０２からシリンダーヘッド１０１に矢印Ａで示すように熱伝導される。

また、高熱伝導性周縁部材１０は基材１ａより熱伝導性が高いため、シリンダーブロック１０２の熱は矢印Ａで示すように積極的に高熱伝導性周縁部材１０によってシリンダーヘッド１０１に熱伝導される。

また、高熱伝導性周縁部材１０は、基材１ａの厚みＴａより厚い厚みＴｂに形成し、シリンダーヘッド１０１とシリンダーブロック１０２との挟み込みによって押圧されているため、接合部分１００ａにおけるシリンダーヘッド１０１とシリンダーブロック１０２の接合面と確実に接触し、確実に矢印Ａに示す熱伝導が行われる。

さらにまた、シリンダーボア１１０内の混合気の爆発による熱もシリンダーヘッドガスケット１を直接加熱するが、その際には、ボア孔２の内周縁２ａに配置した高熱伝導性の高熱伝導性周縁部材１０から加熱される。

そこで、シリンダーボア１１０側から直接加熱された高熱伝導性周縁部材１０の熱は、高熱伝導性周縁部材１０に比べて熱伝導性の低い基材１ａに熱伝導されず、矢印Ｂに示すように、高熱伝導性周縁部材１０を介して、シリンダーブロック１０２に比べて低温である上方のシリンダーヘッド１０１に熱伝導される。

したがって、高熱伝導性周縁部材１０を加熱した熱は基材１ａに面内熱伝導せず、シリンダーボア１１０側からの熱によるシリンダーヘッドガスケット１の温度上昇を抑制することができる。よって、基材１ａやシール膜２１に要求される必要耐熱性を低減でき、基材１ａやシール膜２１を構成する材料の選択肢が増え、基材１ａやシール膜２１に関する材料コストの低減を図ることができる。

詳しくは、高温化するシリンダーブロック１０２、シリンダーヘッドガスケット１及びシリンダーヘッド１０１の間の温度差を低減することができる。
また、このように、ボア孔２の内周縁２ａに高熱伝導性周縁部材１０を備えるとともに、両表面１０ａ，１０ａを高熱伝導性シール膜２０で被覆したことにより、矢印Ａ，Ｂで示すように、シリンダーブロック１０２からシリンダーヘッド１０１へ伝達される熱や、シリンダーボア１１０からの熱を積極的にシリンダーヘッド１０１へ熱伝達することができる。したがって、基材１ａでの面内熱伝導量を低減することができるとともに、高温化されたシリンダーブロック１０２からシリンダーヘッド１０１への基材１ａを介した熱伝導量（矢印Ｃ参照）を、高熱伝導性周縁部材１０を備えない通常のシリンダーヘッドガスケットに比べて同等以下にすることができる。

これにより、例えば、シリンダーブロック１０２からシリンダーヘッド１０１への基材１ａを介した熱伝導量（矢印Ｃ参照）が、高熱伝導性周縁部材１０を備えない通常のシリンダーヘッドガスケットに比べて低減する場合は、基材１ａの面内熱伝導量低減による必要耐熱性低減効果に加えて、高熱伝導性周縁部材１０を備えない通常のシリンダーヘッドガスケットの表面を被覆するシール膜に比べて、シール膜２１の必要耐熱性をさらに低減することができる。よって、シール膜２１を構成する被覆材料の選択肢が増え、被覆材料に関する材料コストの低減を図ることができる。

このようなシリンダーヘッドガスケット１の作用効果について詳述すると、シリンダーブロック１０２及びシリンダーヘッド１０１の間に介装し、シリンダーブロック１０２及びシリンダーヘッド１０１との間のシール性を確保するともに、基材１ａの平面視内側に、シリンダーボア１１０に対応するボア孔２を備えたシリンダーヘッドガスケット１を、ボア孔２の周縁部における少なくとも一部に配置して基材１ａと一体構成するとともに、シリンダーブロック１０２及びシリンダーヘッド１０１の両方に当接する周縁部材を備え、周縁部材を、基材１ａを構成する基材より熱伝導性の高い高熱伝導性材製の高熱伝導性周縁部材１０で構成したことにより、例えば、燃費向上や排ガスのクリーン化のために燃焼効率を向上させることで高温化がすすむシリンダーブロック１０２であっても、高温化したシリンダーブロック１０２、シリンダーヘッドガスケット１及びシリンダーヘッド１０１の間の温度差を低減することができる。これにより、急激な温度差が生じやすいエンジン１００の始動時において、温度分布の早期均一化を図ることができる。

詳しくは、混合気が爆発することでもっとも激しく温度上昇するシリンダーボア１１０付近におけるシリンダーヘッドガスケット１のボア孔２の周縁部に、基材１ａと一体構成され、シリンダーブロック１０２及びシリンダーヘッド１０１の両方に当接する周縁部材として高熱伝導性周縁部材１０を備えたことにより、シリンダーブロック１０２の熱を、周縁部材を介してシリンダーヘッド１０１に熱伝導することができる。

さらに、高熱伝導性周縁部材１０を、シリンダーヘッドガスケット１を構成する基材１ａより熱伝導性の高い高熱伝導性材で構成したことにより、周縁部材に比べて熱伝導性の低い基材１ａを介さず、基材１ａより熱伝導性の高い高熱伝導性周縁部材１０を介してシリンダーブロック１０２の熱をシリンダーヘッド１０１に熱伝導することができる。

したがって、高温化されたシリンダーブロック１０２と、シリンダーヘッドガスケット１及びシリンダーヘッド１０１との間の温度差を低減できるため、温度差による変位や応力を抑制し、シリンダーブロック１０２及びシリンダーヘッド１０１の間におけるシリンダーヘッドガスケット１によるシール性を確保することができる。

また、高温化されたシリンダーブロック１０２と、シリンダーヘッドガスケット１及びシリンダーヘッド１０１との間の温度差を低減することによって、温度差に起因する変位や応力を抑制できるため、シリンダーヘッドガスケット１自体の追随性・耐割れ性を向上することができる。

したがって、追随性・耐割れ性が向上していない従来のシリンダーヘッドガスケットでは、シリンダーヘッドガスケットしての機能であるシール性を確保するために積層させたシリンダーヘッドガスケットを用いる場合であっても、シリンダーヘッドガスケット１自体の追随性・耐割れ性を向上することによって単層で同様のシール性を確保できる。よって、シリンダーヘッドガスケット１に要するコストの低減を図ることができる。

また、高温化されたシリンダーブロック１０２と、シリンダーヘッドガスケット１及びシリンダーヘッド１０１との間の温度差を低減できるため、シリンダーブロック１０２及びシリンダーヘッド１０１間の温度差に基づく熱歪によって大きくなるカムシャフト、シリンダー及びその他の摺動部材（図示省略）とのフリクションロスを低減させ、温度差に起因する燃費の悪化を防止することができる。

また、高熱伝導性周縁部材１０を、厚みＴａ以上の厚みＴｂで形成しているため、シリンダーヘッドガスケット１によるシール性を確保できる程度にシリンダーブロック１０２とシリンダーヘッド１０１とをシリンダーヘッドガスケット１を介して固定させた状態において、シリンダーブロック１０２及びシリンダーヘッド１０１と高熱伝導性周縁部材１０との密着性を向上することができる。したがって、高温化したシリンダーブロック１０２の熱をシリンダーヘッド１０１に確実に熱伝導することができる。

また、エンジン１００の起動、停止、駆動状態における加減速等に起因する振動等によって、シリンダーブロック１０２とシリンダーヘッド１０１とのシリンダーヘッドガスケット１を介した接合面において捩れ方向の力が作用した場合であっても、高熱伝導性周縁部材１０を厚みＴａ以上の厚みＴｂで形成しているため、高熱伝導性周縁部材１０によるシリンダーブロック１０２及びシリンダーヘッド１０１への接触を確保することができる。よって、高温化したシリンダーブロック１０２、シリンダーヘッドガスケット１及びシリンダーヘッド１０１の間の温度差を低減することができる。

したがって、シリンダーブロック１０２、シリンダーヘッドガスケット１及びシリンダーヘッド１０１の間の温度差による変位や応力を抑制し、シリンダーブロック１０２及びシリンダーヘッド１０１の間におけるシリンダーヘッドガスケット１によるシール性を確保することができる。

また、シール性を向上するための高熱伝導性周縁部材１０の両表面１０ａ，１０ａを被覆する高熱伝導性シール膜２０の厚みをシール膜２１の厚みの半分以下の厚みで形成するとともに、耐摩耗性、耐熱性及び熱伝導性の高い、ミクロシール性を有する高熱伝導性微細粒子分散配合樹脂で構成したことにより、高熱伝導性周縁部材１０を介したシリンダーブロック１０２及びシリンダーヘッド１０１の間の熱伝導性を被覆によって阻害することなく、温度差を低減できるとともに、ボア孔２の内周縁２ａでのシール性を向上することができる。

したがって、例えば、シリンダーボア１１０内部の爆発圧が高くなる過給器付きのエンジンであっても、シール性を確保しながら、高温化されたシリンダーブロック１０２からシリンダーヘッド１０１への熱伝導が促進され、シリンダーヘッドガスケット１内部における面内熱伝導量を低減することができる。これにより、基材１ａに要求される耐熱性を低減でき、基材１ａを構成する材料の選択肢が増え、基材１ａに関する材料コストの低減を図ることができる。

また、高熱伝導性周縁部材１０によって、高温化されたシリンダーブロック１０２からシリンダーヘッド１０１への熱伝導が促進され（矢印Ａ，Ｂ参照）、シリンダーヘッドガスケット１内部における面内熱伝導量が低減し、矢印Ｃに示す基材１ａを介したシリンダーブロック１０２からシリンダーヘッド１０１への熱伝導量が同等以下となるため、シール膜２１の耐久性を向上するとともに、通常のシリンダーヘッドガスケットの表面に形成する被覆に比べて耐熱性の低い材料を用いて被覆することができる。よって、シール膜２１の選択肢が増え、シール膜２１に関する材料コストの低減を図ることができる。

また、ボア孔２の径外側にビード６を備え、シール膜２１が、ビード６を跨ぐ態様で基材１ａの表面におけるビード６近傍を被覆するため、確実なシール性を確保することができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明のガスケット本体は、基材１ａに対応し、
以下同様に、
基材の厚みは、厚みＴａに対応し、
高熱伝導性周縁部材の厚みは、厚みＴｂに対応し、
高熱伝導性被覆は、高熱伝導性シール膜２０に対応し、
シール被覆は、シール膜２１に対応し、
ビードは、ビード６，フルビード６ａ及びハーフビード６ｂに対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

例えば、高熱伝導性周縁部材１０をボア孔２の周縁部における全周に配置したが、その一部にのみ配置してもよい。また、高熱伝導性周縁部材１０はボア孔２の周縁部に溶接によって結合させたが、図５に示すように、ボア孔２の内周縁２ａに形成したカシメ凸部２ｂに高熱伝導性周縁部材１０をカシメて一体構成してもよい。このとき、基材１ａと高熱伝導性周縁部材１０との一体化は内部応力の生じない結合方法で結合することがより好ましい。

さらにまた、ビード６は、フルビード６ａやハーフビード６ｂだけでなく、クォータービードや台形ビード等のシリンダーヘッドガスケット１に要求される要求性能に応じた適宜のビード形状で構成してもよい。

また、基材１ａを複数積層させてシリンダーヘッドガスケット１を構成してもよい。この場合、上記効果に加え、積層された基材１ａの厚みより高熱伝導性周縁部材１０を厚く形成するため、従来の積層したシリンダーヘッドガスケットの場合に用いる、ボア孔２の内周面における接触圧を確保するためのシムを備えずとも同様の効果を得ることができる。

さらにまた、上記説明では、ボア孔２を３つ配置したシリンダーヘッドガスケット１について説明したが、気筒数はこれに限定されず、２つ、４つ等のボア孔２を配したシリンダーヘッドガスケット１であってもよい。

また、燃費向上を図るために軽量化されたアルミ製シリンダーブロック及びアルミ製シリンダーヘッドで構成するエンジンに、上記シリンダーヘッドガスケット１を介装させてもよい。

このように、熱伝導性の高いアルミ製シリンダーブロック及びアルミ製シリンダーヘッドの間に、通常のシリンダーヘッドガスケットを介装させると、熱伝導性の悪いシリンダーヘッドガスケットが、アルミ製シリンダーブロック及びアルミ製シリンダーヘッドの間の熱伝導性の阻害因子となり、アルミ製シリンダーブロック及びアルミ製シリンダーヘッドの間に温度差が生じ、上述したように、シリンダーブロック、シリンダーヘッドガスケット及びシリンダーヘッドの間に温度差による変位や応力が生じ、シール性が低減したり、熱歪によるカムシャフト等の摺動部材とのフリクションロスが大きくなり、燃費が悪化したりする。なお、アルミ製シリンダーブロック及びアルミ製シリンダーヘッドの場合、通常の鉄製のシリンダーブロックやシリンダーヘッドに比べて変形性が高く、温度差による熱歪みの影響は大きくなる。

しかし、熱伝導性の高いアルミ製シリンダーブロック及びアルミ製シリンダーヘッドの間に、シリンダーヘッドガスケット１を介装させることで、基材１ａより熱伝導性の高い銅合金製のリング状に形成され、ボア孔２の内周縁２ａに配置された高熱伝導性周縁部材１０によって、アルミ製シリンダーブロック及びアルミ製シリンダーヘッドの間の熱伝導性を向上させて、アルミ製シリンダーブロックとアルミ製シリンダーヘッドとの温度差を低減することができる。

したがって、アルミ製シリンダーブロック及びアルミ製シリンダーヘッドの温度差による変位や応力に起因するシール性の低減や、熱歪によるフリクションロスの増大に起因する燃費の悪化等を防止することができる。
このように、シリンダーヘッドガスケット１は、シリンダーブロック及びシリンダーヘッドを構成する材質によらず上記効果を奏することができる。

１…シリンダーヘッドガスケット
１ａ…基材
２…ボア孔
６…ビード
６ａ…フルビード
６ｂ…ハーフビード
１０…高熱伝導性周縁部材
２０…高熱伝導性シール膜
２１…シール膜
１００…エンジン
１０１…シリンダーヘッド
１０２…シリンダーブロック
１１０…シリンダーボア

Claims

シリンダーブロック及びシリンダーヘッド間に介装し、前記シリンダーブロック及び前記シリンダーヘッドとの間のシール性を確保するともに、前記ガスケット本体の平面視内側に、シリンダーボアに対応するボア孔を備えるとともに、前記ボア孔の径外側にビードを備えたシリンダーヘッドガスケットであって、
前記ボア孔の周縁部における少なくとも一部に配置して前記ガスケット本体と一体構成するとともに、前記シリンダーブロック及び前記シリンダーヘッドの両方に当接する周縁部材を備え、
該周縁部材を、前記ガスケット本体を構成する基材より熱伝導性の高い高熱伝導性材製の高熱伝導性周縁部材で構成するとともに、
前記高熱伝導性周縁部材の厚みを、
前記基材の厚み以上の厚みで形成し、
前記高熱伝導性周縁部材における前記シリンダーブロック及び前記シリンダーヘッドに対向する表面のうち少なくとも一方の表面の少なくとも一部に、
耐摩耗性、耐熱性及び熱伝導性の高い高熱伝導性被覆を備え、
前記ガスケット本体の表面において、前記ビードを跨いでビード近傍を被覆し、シール性を向上するための、耐摩耗性及び適度な耐熱性を有するシール被覆を備え、
前記高熱伝導性被覆を、前記シール被覆の厚みの半分以下の厚みで形成するとともに、
前記高熱伝導性被覆で被覆した前記高熱伝導性周縁部材の厚みが、前記シール被覆で被覆した前記基材の厚み以上の厚みとなるように設定した
シリンダーヘッドガスケット。
請求項１に記載のシリンダーヘッドガスケットを、前記シリンダーブロックと、前記シリンダーヘッドとの間に介装した
エンジン。