JP5932213B2 - シリンダヘッドガスケットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明はシリンダヘッドガスケットの製造方法に関し、詳しくはシリンダボアを囲繞する燃焼室孔の穿設された基板と、該基板の表面に固定されたシムとを備えたシリンダヘッドガスケット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てシリンダボア内で発生する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ており、このようなシリンダヘッドガスケットにおいて、シリンダボアを囲繞する燃焼室孔の穿設された基板と、該基板の表面に固定されたシムとを備えたものが知られている。
上記シムは燃焼室孔周辺における面圧を向上させることによってシリンダボア内の燃焼ガスの漏出を防止するようになっているが、上記基板に凹部を形成して、該凹部に上記シムを嵌合させたシリンダブロックが知られている（特許文献１、２）。

特開２００１−２４１５５１号公報 国際公開ＷＯ２００８／０８４７１８号公報

しかしながら、上記特許文献１のように上記基板に形成した凹部に上記シムを嵌合させて、該基板とシムとを溶接等によって固定するには、上記基板とシムとを高精度に加工するとともに高精度に位置あわせをする必要があるため、加工コストが高くなるという問題があった。
また特許文献２では上記凹部の板厚を燃焼室孔に沿って異ならせているため、上記凹部を形成した後にシムを固定することが困難となっており、このため特許文献２では平板状の別の基板にシムを固定し、該別の基板と上記基板とを重合させることにより上記凹部とシムとの位置あわせをしなければならず、製造コストが高くなるという問題があった。
このような問題に鑑み、本発明は安価に上記基板とシムとの重合位置に凹部を形成することが可能なシリンダヘッドガスケットの製造方法を提供するものである。

すなわち、本発明におけるシリンダヘッドガスケットの製造方法は、シリンダブロックに形成されたシリンダボアの位置に穿設された燃焼室孔を有する基板と、該基板の表面に固定されて上記燃焼室孔を囲繞するシムとを備えたシリンダヘッドガスケットの製造方法において、
上記基板を構成する材料を上記シムを構成する材料よりも軟らかい材料とし、基板を構成する平板状の材料の表面にシムを構成する平板状の材料を固定した後、プレス成形装置により上記基板を構成する材料とシムを構成する材料とを圧縮することで、
上記シムを構成する材料によって基板を構成する材料を変形させ、上記基板におけるシムが重合する位置に凹部を形成して、プレス前の基板を構成する材料とシムを構成する材料との合計の板厚よりも、プレス後の基板を構成する材料とシムを構成する材料との合計の板厚を薄くすることを特徴としている。

上記発明によれば、上記基板を構成する材料を上記シムを構成する材料よりも軟らかい材料とすることで、上記シムを構成する材料によって基板を構成する材料を変形させることが可能となっており、上記基板に凹部を形成することができる。
その結果、上記凹部にシムを位置決めする必要がないばかりか、上記凹部を高精度に成形する必要がなくなり、また特許文献２のように基板とシムとの位置決めのために別途基板を備える必要もなくなることから、安価にシリンダヘッドガスケットを製造することができる。

本実施例にかかるシリンダヘッドガスケットの平面図。 シリンダヘッドガスケットの断面図を示し、（ａ）は図１のａ−ａ部を、（ｂ）はｂ−ｂ部をそれぞれ示している。 中間基板とシムとを固定して凹部を成形する工程を示した図。

以下、図示実施例について説明すると、図１はエンジンのシリンダブロック１及びシリンダヘッド２の間に介装されて、これらをシールするシリンダヘッドガスケット３の平面図を示し、図２は図１におけるａ−ａ部およびｂ−ｂ部の断面図を示している。
上記シリンダヘッドガスケット３には、エンジンのシリンダボアの位置に設けられた燃焼室孔４と、シリンダヘッド２とシリンダブロック１を締結するための締結ボルトの挿通されるボルト孔５と、冷却液の流通する水孔６と、潤滑油の流通する油孔７とがそれぞれ穿設されている。
そして図２に示すように、上記シリンダヘッドガスケット３は、シリンダブロック１に接触する第１ガスケット基板１１と、シリンダヘッド２に接触する第２ガスケット基板１２と、これら第１、第２ガスケット基板１１，１２の間に設けられた中間基板１３と、上記第１ガスケット基板１１と中間基板１３との間に設けられたリング状のシム１４とから構成されている。

上記第１、第２ガスケット基板１１，１２は、それぞれ上記シリンダブロック１及びシリンダヘッド２の接合面とほぼ一致する形状を有しており、各燃焼室孔４を無端状に囲繞するフルビード１１ａ，１２ａと、上記フルビード１１ａ，１２ａのさらに外周を無端状に囲繞するハーフビード１１ｂ、１２ｂとが形成されている。
また上記第１、第２ガスケット基板１１，１２は、例えば厚さ０．２〜０．２５ｍｍ程度のＳＵＳ３０１やＳＵＳ３０４等から製造され、また表面および裏面にはそれぞれ図示しない耐熱ゴム等のコーティングが施されている。
上記第１ガスケット基板１１のフルビード１１ａおよびハーフビード１１ｂは、それぞれ上記シリンダブロック１に向けて突出するとともに、上記第２ガスケット基板１２のフルビード１２ａおよびハーフビード１２ｂは上記シリンダヘッド２に向けて突出するようになっている。

上記中間基板１３は、上記第１、第２ガスケット基板１１，１２とほぼ一致する形状を有するとともに、上記フルビード１１ａ，１２ａやハーフビード１１ｂ、１２ｂの形成されていない平板状の部材となっており、ＳＥＣＣやＳＵＳ３０４等からなる厚さ０．２〜１．０ｍｍ程度の鋼板から製造されている。
そしてこの中間基板１３と第２ガスケット基板１２との間に設けられる上記シム１４は、例えば厚さ０．０５〜０．１５ｍｍ程度のＳＵＳ３０１やＳＵＳ３０４等からなるリング状の部材となっており、上記中間基板１３より薄く、かつ硬質の素材からなっている。
上記シム１４の内周端は上記燃焼室孔４を形成しており、外終端は上記第１、第２ガスケット基板１１，１２に形成されたフルビード１１ａ，１２ａの外周側の縁部よりもさらに外側に位置し、シム１４全体が上記フルビード１１ａ，１２ａと重合するようになっている。
そして、上記中間基板１３における上記シム１４と重合した位置には、上記シム１４側の表面に凹部１３ａが形成されており、上記シム１４はこの凹部１３ａに隙間なく嵌合した状態で固定され、その上部は若干第２ガスケット基板１２側に突出するようになっている。

そして、上記凹部１３ａにおける上記中間基板１３の板厚は、燃焼室孔４の周方向で変化するように形成されている。
具体的に説明すると、図２（ｂ）に示すボルト孔５に接近した位置Ａが最も薄く形成されており、そこから図２（ａ）に示す燃焼室孔４間などのボルト孔５より離れた位置Ｂに向けて、徐々に板厚が厚くなるように形成されている。
そして、最も厚い燃焼室孔４間の位置Ｂの板厚ｈ１と、最も薄いボルト孔５に近接した位置Ａの板厚ｈ２との差は、５〜５０μｍ程度の範囲内で設定することができる。
なお、この凹部１３ａの板厚については、燃焼室孔４の径方向で変化するように形成してもよい。たとえば、上記ボルト孔５に近接した位置Ａにおいて、燃焼室孔４側の内周の板厚を厚く、ボルト孔５側の板厚を薄くすれば、燃焼室孔の径方向におけるボルトによる締付荷重の均一化を図ることができる。

上記構成を有するシリンダヘッドガスケット３によれば、上記シム１４をフルビード１１ａ，１２ａに重合させて配置しているので、上記燃焼室孔４の周囲における面圧を高くすることが可能となっており、上記シリンダボアからの燃焼ガスの漏出を良好に阻止することが可能となっている。
しかも、上記中間基板１３に形成した上記シム１４の固定された凹部１３ａの板厚を、燃焼室孔４の周方向で変化させ、ボルト孔５に近接する位置Ａが最も薄く、ボルト孔５から離れた位置Ｂが最も厚くなるように設定しているので、フルビード１１ａ，１２ａのシリンダブロック１やシリンダヘッド２に対する周方向の圧接力を実質的に均一になるように調整することができる。
以上のことから、圧接力が不足した部分におけるフルビード１１ａ，１２ａからのシール洩れや、圧接力が過度となってフルビード１１ａ，１２ａが損傷されることを防止することができるので、長期間安定したシール作用を得ることができる。
そして、中間基板１３における厚さが変化する凹部１３ａには、これに重合するように一対のフルビード１１ａ，１２ａ及びシム１４が設けられているので、締結ボルトの締付荷重が集中し易くなり、したがって厚さの変化に対しての締付荷重を調整することが容易となるので、締付荷重の均一化を容易に図ることができる。

次に、図３を用いて上記シリンダヘッドガスケット３の製造方法について説明する。ここでは上記中間基板１３とシム１４とについての製造方法について説明し、上記第１、第２ガスケット基板１１，１２の製造方法は従来と同様であるので説明を省略する。
まず、上記中間基板１３を構成する平板状の材料に対し、上記燃焼室孔４やボルト孔５などの孔加工を行う。このとき、上記凹部１３ａの加工は行わず、中間基板１３を構成する材料は平坦状となっている（図３（ａ））。
次に、所要の治具に上記中間基板１３を構成する材料を設置したら、該中間基板１３の表面に上記シム１４を構成する平板状でリング状の材料を設置し、上記中間基板１３を構成する材料とシム１４を構成する材料との燃焼室孔４の位置あわせを行った状態で、レーザ溶接などの方法によりこれらを固定する（図３（ｂ））。

そして、シム１４を構成する材料の固定された中間基板１３を構成する材料をプレス成形装置１５に投入し、該プレス成形装置１５によってこれらの材料を上下からプレスして、上記中間基板１３に凹部１３ａを形成する（図３（ｃ））。
本工程に用いる上記プレス成形装置１５の下型１５ｂは、上記中間基板１３にあわせて平坦に形成されており、上型１５ａにおける上記シム１４と接触しない部分とのクリアランスは、上記中間基板１３を構成する材料の板厚とほぼ同じか、もしくはそれ以上に設定されている。
一方、上記上型１５ａおよび下型１５ｂとにおける上記シム１４と接触する部分のクリアランスは、上記中間基板１３を構成する材料とシム１４を構成する材料とを合計した板厚よりも狭いクリアランスに設定されている。
このような構成により、上記中間基板１３を構成する材料には、シム１４を構成する材料に比べて厚く、かつ軟質の材料を使用していることから、この中間基板１３を構成する材料とシム１４を構成する材料とを上型１５ａと下型１５ｂとによって圧縮することで、上記シム１４を構成する材料が上記中間基板１３を構成する材料を変形させ、上記凹部１３ａが形成されるようになっている。
さらに、上記上型１５ａと下型１５ｂとのクリアランスを、上記燃焼室孔４の周方向に増減させることで、上述したようにボルト孔５近傍の位置Ａにおいて、中間基板１３の凹部１３ａにおける板厚を他の部分よりも薄くすることが可能となる。

このような上記製造方法に対し、最初に上記中間基板１３の表面に凹部１３ａを形成し、その後該凹部１３ａにシム１４を嵌合させて溶接する場合、上記凹部１３ａとシム１４とを精度良く加工しなければならないという問題がある。
特に、上述したように上記中間基板１３における凹部１３ａの板厚を燃焼室孔４の周方向および径方向に増減させる場合、あらかじめ凹部１３ａを形成した中間基板１３にシム１４を固定することは、溶接する際にこれら中間基板１３とシム１４との間に隙間が生じやすく、溶接不良が発生する恐れがある。
このため、従来は上記中間基板１３における凹部１３ａの板厚を増減する場合、特許文献２のように上記中間基板１３とは別に上記シム１４を固定した基板を設ける必要があるため、製造コストが高くなるという問題があった。
これに対し、本実施例の製造方法によれば、プレス加工によって上記シム１４の形状に合わせて中間基板１３の凹部１３ａが形成されるため、凹部１３ａを高精度に加工する必要がなく、しかもシム１４の外周縁と凹部１３ａの外周縁とを隙間なく形成することができる。
さらに、あらかじめシム１４を構成する材料を中間基板１３を構成する材料に固定してから上記凹部１３ａの形成を行うため、上記凹部１３ａにおける板厚の増減を設けたとしても、シム１４が中間基板１３より離脱することはなく、特許文献２のようなシム１４を固定するための基板は不要となる。

３ シリンダヘッドガスケット ４ 燃焼室孔
５ ボルト孔 １３ 中間基板
１３ａ 凹部 １４ シム

Claims (3)

1. シリンダブロックに形成されたシリンダボアの位置に穿設された燃焼室孔を有する基板と、該基板の表面に固定されて上記燃焼室孔を囲繞するシムとを備えたシリンダヘッドガスケットの製造方法において、
   上記基板を構成する材料を上記シムを構成する材料よりも軟らかい材料とし、基板を構成する平板状の材料の表面にシムを構成する平板状の材料を固定した後、プレス成形装置により上記基板を構成する材料とシムを構成する材料とを圧縮することで、
   上記シムを構成する材料によって基板を構成する材料を変形させ、上記基板におけるシムが重合する位置に凹部を形成して、プレス前の基板を構成する材料とシムを構成する材料との合計の板厚よりも、プレス後の基板を構成する材料とシムを構成する材料との合計の板厚を薄くす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。
2. 上記基板における上記凹部の板厚を上記燃焼室孔の周方向に沿って増減させ、
   上記基板に穿設したボルト穴近傍における板厚を他の部分よりも薄くす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の製造方法。
3. 上記プレス成形装置における上記基板を構成する材料およびシムを構成する材料を押圧する部分の上型と下型とのクリアランスを、該基板を構成する材料とシムを構成する材料とを合計した板厚よりも狭く設定する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の製造方法。

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