JP7461048B2 - ガスケット及びガスケット用板材、並びに当該ガスケットが組み付けられたエンジン - Google Patents

Description

この発明は、基板の両面に膨張黒鉛シートが貼合わされてガスケット本体を形成し、エンジン本体を構成するシリンダブロックやシリンダヘッドなどの構成部品同士の接合部や、オイルポンプなどの補機とエンジン本体との接合部に介設されるガスケット及びガスケット用板材、並びに当該ガスケットが組み付けられたエンジンに関する。

一般に、エンジン本体を構成するシリンダブロックやシリンダヘッドなどの構成部品同士の接合部や、オイルポンプなどの補機とエンジン本体との接合部には、ガスケットが介設される。ガスケットとしては、シリンダヘッドガスケット、クランクケースガスケット、ヘッドカバーガスケットなどのエンジンガスケットやエキゾーストマニホールドガスケット、ターボチャージャーガスケットなどの補機ガスケットがあり、それぞれの接合部をシールしている。

例えば、シリンダヘッドガスケットは、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドの間に介設されて、シリンダブロック側のシリンダボア上端周縁とシリンダヘッド側の燃焼室下端周縁との間、並びに、シリンダブロックとシリンダヘッドとの取付け面における冷却水通路や潤滑油通路の孔縁部、さらにはシリンダヘッドボルトの周縁部などの封止箇所を封止している。

従来、エンジンは、オイルパン、シリンダブロック、シリンダヘッド、シリンダヘッドカバーが、それぞれ高剛性な鋳鉄により高剛性に形成されており、このような鋳鉄製エンジンにおいて、ガスケットは、バネ鋼板に膨張黒鉛シートを貼合わせて封止箇所に面圧発生用のビード加工が形成されたもので充分封止することができた（特許文献１参照）。
なお、従来、上述の如きガスケットにおいて、膨張黒鉛シートの厚さが１００μｍで、カーボンの坪量が１１５ｇ／ｍ^２で、かつ、カーボン密度が１．１５ｇ／ｃｍ^３のものが存在していた。

近年、車両の軽量化を目的として、オイルパン、シリンダブロック、シリンダヘッド、シリンダヘッドカバーを、アルミダイカストにより構成するいわゆるアルミエンジンが開発されており、このアルミエンジンは鋳鉄製のエンジンに対して剛性が低いため、各接合部をシールするガスケットとしては高い復元力を有するビードを備えたガスケットが必要となる。

なお、復元力の高いビードを有するガスケットを形成する場合、一般的には、その強度向上を図るために上記膨張黒鉛シートにおけるカーボンの坪量（カーボンの平方メートル当りの重量）を増加させ、カーボンを高密度化することが考えられる。

しかしながら、カーボンの坪量を増加させて高密度化すると、カーボンが多い分、油膨潤量が多くなり、油浸漬後にカーボンの圧縮破壊強度が低下し、いわゆる耐油性が悪化する。そのうえ、カーボンの坪量を増加させて高密度化すると、膨張黒鉛シートが脆性化して、靭性が低下するため、ビード加工時に、膨張黒鉛シートが剥がれ、さらには、カーボンの坪量の増加に伴って、ガスケット本体を構成するバネ鋼板に対する接着性も悪化するという問題点があった。

特開平１１－１８１４０１号公報

この発明は、膨張黒鉛シートの耐油性を確保し、シート強度の向上を図ることができるガスケット及びガスケット用板材、並びに当該ガスケットが組み付けられたエンジンの提供を目的とする。

この発明は、基板の両面に膨張黒鉛シートが貼合わされてガスケット本体を形成し、上記ガスケット本体がエンジン本体を構成する構成部品同士の接合部、あるいは補機と前記エンジン本体との接合部に介設されるとともに、当該ガスケット本体には、前記エンジン本体に設けられた内部空間に対応するメイン貫通孔と、導通する導通体を通過許容するサブ貫通孔とを少なくとも備えたガスケットであって、上記ガスケット本体において、少なくとも上記メイン貫通孔及び上記サブ貫通孔の周縁部にはビードが形成され、上記膨張黒鉛シートのカーボンの坪量を４０～７０ｇ／ｍ^２に設定し、上記膨張黒鉛シートのカーボン密度を１．４～１．７ｇ／ｃｍ^３に設定したことを特徴とする。
またこの発明は、上述のガスケットが、前記エンジン本体を構成する構成部品同士の接合部、あるいは補機と前記エンジン本体との接合部に介設されたエンジンであることを特徴とする。

さらにこの発明は、基板の両面に膨張黒鉛シートが貼合わされてガスケット本体を形成し、上記ガスケット本体がエンジン本体を構成する構成部品同士の接合部、あるいは補機と前記エンジン本体との接合部に介設されるとともに、当該ガスケット本体には、前記エンジン本体に設けられた内部空間に対応するメイン貫通孔と、導通する導通体を通過許容するサブ貫通孔とが少なくとも備えられたガスケット用板材であって、上記ガスケット本体において、少なくとも上記メイン貫通孔及び上記サブ貫通孔の周縁部にはビードが形成され、上記膨張黒鉛シートのカーボンの坪量を４０～７０ｇ／ｍ^２に設定し、上記膨張黒鉛シートのカーボン密度を１．４～１．７ｇ／ｃｍ^３に設定したことを特徴とする。

この発明により、カーボンの坪量を４０～７０ｇ／ｍ^２に低減させたため、膨張黒鉛シートの耐油性を確保し、油浸漬後にカーボン強度が低下するという弱点を克服して、カーボンの圧縮破壊強度が向上する。
また、カーボンの坪量を低減させることで、ビード加工性が向上し、ビード形状の反力向上を図ることができる。

さらに、膨張黒鉛シートのカーボン密度を従来の１．１５ｇ／ｃｍ^３程度から１．４～１．７ｇ／ｃｍ^３に高密度化したため、摩擦係数を低減でき、エンジンの摩擦力低減に有効となり、かつ、上記範囲の密度とすることで、膨張黒鉛シートの強度が向上する。さらに、膨張黒鉛シートのカーボン密度を高密度化したため、傷付き性（傷つきにくさ）を向上することができる。

詳しくは、カーボンの坪量が７０ｇ／ｍ^２を超過すると、カーボン量が多くなり、加工性が低下するとともに、脆性化、靭性低下、接着性の悪化を招く。またカーボンの坪量が４０ｇ／ｍ^２未満の場合には、カーボン量が過小となって、シール性などの膨張黒鉛シートの効果を充分に発揮できないおそれがある。

一方で、カーボン密度が１．７ｇ／ｃｍ^３を超過すると膨張黒鉛シートの加工性が低下し、また、カーボン密度が１．４ｇ／ｃｍ^３未満の場合には、密度の過小に起因して、膨張黒鉛シートと基板の貼り合わせの加工性が低下するおそれがある。

この発明の態様として、上記膨張黒鉛シートの厚さを３０～５０μｍに設定してもよい。
この発明により、膨張黒鉛シートの厚さを３０～５０μｍに設定することで、当該膨張黒鉛シートの強度が向上し、ビード加工性がさらに向上する。

詳しくは、膨張黒鉛シートの厚さが５０μｍを超過すると、シート厚さが過大となって、ビード加工性が悪化する。また、膨張黒鉛シートの厚さが３０μｍ未満の場合には、シール性などの膨張黒鉛シートの効果を発揮することができない。
さらに、上記膨張黒鉛シートの厚さを３０～５０μｍに設定することで、膨張黒鉛シートの粉落ち性が、従来の厚みの膨張黒鉛シートに比べて改善される。

またこの発明の態様として、上記基板の板厚を０．１０～０．２５ｍｍに設定してもよい。
この発明により、基板の板厚が０．１０～０．２５ｍｍに設定されるため、ビード形成時に膨張黒鉛シートを基板に追従させることができる。

詳しくは、基板の板厚が０．１０ｍｍ未満の場合には、ビードの十分な反発力が確保できず、基板の板厚が０．２５ｍｍを超過する場合には、基板の曲げ変形時に基板変位によって膨張黒鉛シートが割れるおそれがある。

またこの発明の態様として、上記ビードは、ビード幅が１．０～１．６ｍｍ、且つビード高さが０．１～０．５ｍｍに設定したフルビードであってもよい。
この発明により、膨張黒鉛シートが割れることなく、上記フルビードを形成することができる。

詳しくは、ビード幅が１．６ｍｍを超過し、且つビード高さが０．１ｍｍ未満の場合には、反発力が不充分となり、シール性が得られない。逆に、ビード幅が１．０ｍｍ未満、且つビード高さが０．５ｍｍを超過すると、ビード形成時に膨張黒鉛シートが割れるおそれがある。

この発明により、カーボンの坪量を４０～７０ｇ／ｍ^２に低減させたため、膨張黒鉛シートの耐油性を確保し、油浸漬後にカーボン強度が低下するという弱点を克服して、カーボンの圧縮破壊強度が向上する。

この発明によれば、膨張黒鉛シートの耐油性を確保し、シート強度の向上を図ることができるガスケット及びガスケット用板材、並びに当該ガスケットが組み付けられたエンジンを提供することができる効果がある。

シリンダヘッドガスケット及びシリンダヘッドガスケット用板材の斜視図。 シリンダヘッドガスケットのボア孔周辺のフルビードを示す断面図。 シリンダヘッドガスケットを介設した状態のシリンダボア周辺の拡大断面図。 ボルト孔、冷却水孔、潤滑油孔周辺のハーフビードを示す断面図。 シリンダヘッドガスケットを介設した状態のボルト孔、冷却水孔、潤滑油孔周辺の拡大断面図。 カーボン密度に対する引張り強さの特性を示す特性図。 膨張黒鉛シートのカーボンの坪量に対する引張り強さの特性を示す特性図。 膨張黒鉛シートのカーボンの坪量に対する引張り力の特性を示す特性図。 膨張黒鉛シートのカーボンの坪量に対するビード剥がれ率の特性を示す特性図。 膨張黒鉛シートのカーボンの坪量に対する油浸漬後の破壊強度の特性を示す特性図。 膨張黒鉛シートのカーボンの坪量に対する摩擦係数の特性を示す特性図。 油浸漬を行なわない常態条件下における圧縮特性を示す特性図。 油浸漬後の圧縮特性を示す特性図。

この発明の一実施形態を以下図面とともに説明する。
図１はシリンダヘッドガスケット及びシリンダヘッドガスケット用板材の斜視図を示し、図２はシリンダヘッドガスケットのボア孔周辺のフルビードを示す断面図であり、図３はシリンダヘッドガスケットを介設した状態のエンジンのシリンダボア周辺の拡大断面図を示している。

また、図４はボルト孔、冷却水孔、潤滑油孔周辺のハーフビードを示す断面図であり、図５はシリンダヘッドガスケットを介設した状態のボルト孔、冷却水孔、潤滑油孔周辺の拡大断面図を示している。

図１に示すように、シリンダヘッドガスケット１およびシリンダヘッドガスケット用板材１Ｂは、薄板状の平面視略長方形形状に形成され、エンジン９０（図３、図５参照）の気筒列方向に相当する長手方向に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、潤滑油孔４且つ、冷却水孔５を配置している。

なお、以下において、ボア孔２以外のボルト孔３、潤滑油孔４且つ、冷却水孔５をまとめて各種孔３，４，５とする。また、シリンダヘッドガスケット１およびシリンダヘッドガスケット用板材１Ｂにおけるボア孔２、ボルト孔３、潤滑油孔４且つ、冷却水孔５の数や配置はこれに限定されず、所望の数や配置に設定されればよい。

ボア孔２は、エンジン９０を構成するシリンダブロック９１およびシリンダヘッド９２の内部に形成されたシリンダボア９３および燃焼室９４に対応する形状に形成されている。このように３つのシリンダボア９３を備えたシリンダヘッドガスケット１およびシリンダヘッドガスケット用板材１Ｂは、３気筒のエンジン９０のシリンダヘッドガスケットおよびシリンダヘッドガスケット用板材である。

ボルト孔３は、シリンダヘッド９２とシリンダブロック９１とを固定するシリンダヘッドボルトの貫通を許容する貫通孔である。冷却水孔５は、シリンダヘッド９２とシリンダブロック９１との内部に形成されたウォータジャケット（図示省略）を連通させ、ウォータジャケット内を循環するエンジン冷却水の通過を許容する貫通孔である。同様に、潤滑油孔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。

なお、図５においては、シリンダヘッドボルト（図示省略）を挿通させる挿通孔と、エンジン冷却水を通過させる冷却水通路と、エンジンオイルを通過させるオイル通路と、を総称してシリンダブロック側孔部９５およびシリンダヘッド側孔部９６としている。

また、図１に示すように、上述の各ボア孔２、及び各種孔３，４，５の外周側には、ビード６（６Ｆ，６Ｈ）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６Ｆを形成し、各種孔３，４，５の外側にはハーフビード６Ｈを形成している。

図２に示すように、上述のフルビード６Ｆは、ボア孔２の隣接部から当該ボア孔２より離れる方向に向けて上方に立上がる傾斜部６ａと、傾斜部６ａの上端である頂点部６ｂから上記ボア孔２よりさらに離れる方向に向けて下方に下がる傾斜部６ｃとを有する。

図４に示すように、上述のハーフビード６Ｈは、各種孔３，４，５の周縁部から離れる方向に略水平に向けて延びる水平部６ｄと、この水平部６ｄの反周縁部側端部６ｅから上記周縁部に対してさらに遠ざかる方向に傾斜状に下がる傾斜部６ｆとを有する。
但し、シリンダヘッドガスケット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６Ｈを形成してもよく、各種孔３，４，５の外側にフルビード６Ｆを形成してもよい。

図２、図４に示すように、上述のボア孔２、及び各種孔３，４，５（図１参照）を備えたシリンダヘッドガスケット１は、基板７の両面に熱硬化性の接着剤を用いて膨張黒鉛シート８が貼合わされてガスケット本体１０を形成している。

シリンダヘッドガスケット１を図３、図５に示すように、エンジン９０のシリンダブロック９１とシリンダヘッド９２との間に介設し、シリンダヘッドボルト（図示せず）で、シリンダブロック９１とシリンダヘッド９２を締付ける。このとき、ボア孔２と対応する部位においては、図３に示すように、フルビード６Ｆの反発力が作用して、シリンダブロック９１とシリンダヘッド９２との間をシールする。また、各種孔３，４，５と対応する部位においては、図５に示すように、ハーフビード６Ｈの反発力が作用して、シリンダブロック９１とシリンダヘッド９２との間をシールする。

詳しくは、図３に示すように、フルビード６Ｆによりシリンダブロック９１側のシリンダボア９３の外周縁部とシリンダヘッド９２側の燃焼室９４の外周縁部との間をシールする。
また、図５に示すように、ハーフビード６Ｈによりシリンダブロック側孔部９５の外周縁部とシリンダヘッド側孔部９６の外周縁部との間をシールする。

以下において、ガスケット本体１０を構成する基板７について説明する。
上記基板７としてはステンレスバネ鋼板が用いられている。
ステンレスバネ鋼板としては、ビッカース硬さＨｖ３５０～５００で、引張り強度が１３２０Ｎ／ｍｍ以上のＳＵＳ－３０１Ｈが好ましい。これよりも高硬度のものではビード加工が困難となり、逆に低硬度のものではビードの耐久性が劣る。

また、上記基板７の板厚ｔ２は、０．１０～０．２５ｍｍに設定される。これにより、ビード６の形成時に膨張黒鉛シート８を基板７に追従させることができる。
詳しくは、基板７の板厚ｔ２が０．１０ｍｍ未満の場合には、ビードの十分な反発力が確保できず、ビード力、つまり反発力の確保も困難となる。逆に、基板７の板厚が０．２５ｍｍを超過する場合には、基板７の曲げ変形時に基板７の変位によって膨張黒鉛シート８が割れるだけでなく、板厚ｔ２の過大に起因して適切なビード加工が困難となる。

続いて、ガスケット本体１０に形成されたフルビード６Ｆについて説明する。
基板７の両面に膨張黒鉛シート８が貼合わされたガスケット本体１０において、上記ボア孔２の周縁部にはフルビード６Ｆが形成される。

上記フルビード６Ｆは、図２に示すように、ビード幅Ｗが１．０～１．６ｍｍに設定されており、ビード高さＨが０．１～０．５ｍｍに設定されている。これにより、膨張黒鉛シート８が割れることなく、充分な反発力を備えたフルビード６Ｆを形成することができる。

詳しくは、フルビード６Ｆのビード幅Ｗが１．６ｍｍを超過すると、充分な反発力が得られず、シール性が低下する。逆に、フルビード６Ｆのビード幅Ｗが１．０ｍｍ未満の場合には、フルビード６Ｆの形成時に膨張黒鉛シート８が割れるおそれがある。

また、フルビード６Ｆのビード高さＨが０．５ｍｍを超過すると、フルビード６Ｆの形成時に膨張黒鉛シート８が割れるおそれがある。逆に、フルビード６Ｆのビード高さＨが０．１ｍｍ未満の場合には、反発力が不充分となり、シール性が確保できない。

次に、ガスケット本体１０に膨張黒鉛シート８を貼り合わせる接着剤について説明する。
基板７の両面には接着剤を用いて膨張黒鉛シート８が貼合わされる。基板７の両面に塗工される接着剤としては、フェノール樹脂、ニトリル変性フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、アラミド樹脂、フラン樹脂などの耐熱性が高い熱硬化性樹脂が用いられる。

上記接着剤の塗工量は０．５～３．０ｇ／ｍ^２とする。これにより接着力の確保と接着剤層の剥離防止との両立を図ることができる。
詳しくは、接着剤の塗工量が０．５ｇ／ｍ^２未満の場合には充分な接着力が確保できず、塗工量が３ｇ／ｍ^２を超過する場合には、熱伝導率と応力緩和率の低下を招くとともに、ビード６の加工時に接着剤層が剥離しやすくなる。

上記接着剤は溶剤で溶かしてコーティングしてもよく、あるいは、粉体形状に形成して塗装してもよいが、この実施形態では、ＶＯＣ（volatile organic compoundsの略で、揮発性有機化合物）排出量低減の観点により、基板７の両面に粉体を塗装する。

続いて、ガスケット本体１０に接着剤によって貼合わせる膨張黒鉛シート８について説明する。
膨張黒鉛シート８としては次のシートを用いる。

すなわち、天然黒鉛、キッシュ黒鉛などの高度に結晶が発達した黒鉛を、濃硫酸と硝酸、濃硫酸と過酸化水素水、濃硫酸と過マンガン酸カリ等の混溶液に浸漬処理し、黒鉛層間化合物を形成させ、水洗処理して、急速加熱処理して黒鉛結晶のＣ軸方向に膨張した虫状形の膨張黒鉛を冷間成形したシートを用いる。

上記膨張黒鉛シート８のカーボンの坪量は、４０～７０ｇ／ｍ^２に設定する。
カーボンの坪量を従来の１１５ｇ／ｍ^２から４０～７０ｇ／ｍ^２に低減させることで、膨張黒鉛シートの耐油性を確保し、油浸漬後にカーボン強度が低下するという弱点を克服して、カーボンの圧縮破壊強度が向上する。

また、カーボンの坪量を低減させることで、ビード６の加工性が向上し、ビード形状の反力向上を図ることができる。
詳しくは、カーボンの坪量が７０ｇ／ｍ^２を超過すると、カーボン量が過多となり、加工性が低下するとともに、脆性化、靭性低下、接着性の悪化を招く。また、カーボンの坪量が４０ｇ／ｍ^２未満の場合には、カーボン量が過小となって、シール性などの膨張黒鉛シート８の効果が発揮できなくなる。

上記膨張黒鉛シート８のカーボン密度は、１．４～１．７ｇ／ｃｍ^３に設定する。
膨張黒鉛シート８のカーボン密度を、従来の１．１５ｇ／ｃｍ^３程度から１．４～１．７ｇ／ｃｍ^３に高密度化することで、摩擦係数を低減でき、エンジン９０の摩擦力低減に有効となり、かつ、カーボン密度を上記範囲内とすることで、膨張黒鉛シート８のシート強度が向上する。

詳しくは、カーボン密度が１．７ｇ／ｃｍ^３を超過すると加工性が低下し、逆に、カーボン密度が１．４ｇ／ｃｍ^３未満の場合には、カーボン密度の過小に起因して、膨張黒鉛シート８と基板７の貼り合わせの加工性が低下する。
さらに、膨張黒鉛シート８のカーボン密度を高密度化したため、傷付き性（傷つきにくさ）を向上することができる。

上記膨張黒鉛シート８の厚さｔ１は、３０～５０μｍに設定することで、当該膨張黒鉛シート８の強度が向上し、ビード６の加工性がさらに向上するとともに、従来のシート厚さ１００μｍに対して厚さｔ１を３０～５０μｍと成すことで、圧延ロール方式の量産装置によりシリンダヘッドガスケット１を形成することができる。

詳しくは、膨張黒鉛シート８の厚さｔ１が５０μｍを超過すると、シート厚さが過大となって、ビード加工性が悪化し、逆に、膨張黒鉛シート８の厚さｔ１が３０μｍ未満の場合には、シール性などの膨張黒鉛シート８の効果を発揮することができなくなる。
さらに、膨張黒鉛シート８の厚さを３０～５０μｍに設定することで、膨張黒鉛シート８の粉落ち性が、従来の厚みの膨張黒鉛シート８に比べて改善される。

次に、ガスケット本体１０に対する各種の測定結果について説明する。
図６はカーボン密度（ｇ／ｃｍ^３）が異なる複数のサンプルに対して引張り強さ（ＭＰａ）を測定した結果を示している。なお、カーボン密度以外の各条件（カーボンの坪量、膨張黒鉛シートの厚さｔ１、基板の板厚ｔ２）については同等とした。

図６に示すように、カーボン密度の増加に伴って、引張り強さが強くなる。カーボン密度が１．４ｇ／ｃｍ^３の時、引張り強さは３．９３ＭＰａとなり、このカーボン密度１．４ｇ／ｃｍ^３以上で充分な引張り強さが確保できた。

図７はカーボンの坪量（ｇ／ｍ^２）が異なる複数のサンプルに対して引張り強さ（ＭＰａ）を測定した結果を示している。なお、カーボンの坪量以外の各条件（カーボン密度、膨張黒鉛シートの厚さｔ１）については同等とした。
図７に示すように、カーボンの坪量の増加に伴って、引張り強さは漸増するものの、大きな変化がないことが確認できる。

図８はカーボンの坪量（ｇ／ｍ^２）が異なる複数のサンプルに対して引張り力（Ｋｇ）を測定した結果を示している。なお、カーボンの坪量以外の各条件（カーボン密度、膨張黒鉛シートの厚さｔ１）については同等とした。
図８に示すように、カーボンの坪量が多い程、引張り力が強くなるが、カーボンの坪量が４０ｇ／ｍ^２未満の場合には、充分な引張り力が確保できないことが確認できる。

図９はカーボンの坪量（ｇ／ｍ^２）が異なる複数のサンプルに対してビード６の剥がれ率（％）を測定した結果を示している。なお、カーボンの坪量以外の各条件（カーボン密度、膨張黒鉛シートの厚さｔ１、基板の板厚ｔ２、フルビードのビード幅Ｗおよびビード高さＨ）については同等とした。

カーボンの坪量が多い程、図７、図８で示したように、引張り強さ、および、引張り力が向上する反面、カーボンの坪量が過多の場合には、ビード剥がれ率（フルビード６Ｆ部における膨張黒鉛シート８の剥がれ率）が大きくなることが確認できる。

すなわち、図９に示すように、カーボンの坪量が１１７ｇ／ｍ^２の場合には、ビード剥がれ率が５０％と大きいが、カーボンの坪量を６２ｇ／ｍ^２に低減させると、ビード剥がれ率は１２％に減少し、カーボンの坪量を５０ｇ／ｍ^２にさらに低減させると、ビード剥がれ率は０％となることが確認できる。

図１０はカーボンの坪量（ｇ／ｍ^２）が異なる複数のサンプルに対して油浸漬後の破壊強度（ＭＰａ）を測定した結果を示している。測定に際しては、サンプルを１５０℃のエンジンオイルに５時間浸漬し、浸漬後のサンプルに対して破壊強度を測定した。なお、カーボンの坪量以外の各条件（カーボン密度、膨張黒鉛シートの厚さｔ１、基板の板厚ｔ２）については同等とした。

図１０に示すように、カーボンの坪量が１１７ｇ／ｍ^２と過多の場合には、油浸漬後の破壊強度は５０ＭＰａと低い値であった。これに対して、カーボンの坪量が６２ｇ／ｍ^２の場合、並びに、カーボンの坪量が５０ｇ／ｍ^２の場合には、２００ＭＰａで破壊せず、図１０において矢印で示すように、油浸漬後の破壊強度は何れも２００ＭＰａ以上の充分高い値であることが確認できる。

図１１はカーボンの坪量（ｇ／ｍ^２）が異なる複数のサンプルに対して摩擦係数を測定した結果を示している。なお、カーボンの坪量以外の各条件（カーボン密度、膨張黒鉛シートの厚さｔ１、基板の板厚ｔ２）については同等とした。

図１１に示すように、カーボンの坪量が１１７ｇ／ｍ^２と過多の場合には、摩擦係数は０．２８と高い値であった。これに対して、カーボンの坪量が６２ｇ／ｍ^２の場合には、摩擦係数は０．２５と低い値になり、カーボンの坪量を５０ｇ／ｍ^２にすると、摩擦係数は０．２３とさらに低い値になることが確認できる。

このように、摩擦係数が低下すると、シリンダヘッドボルトで締結されたシリンダブロック９１、シリンダヘッド９２の応力が下がり、変形が小さくなって、ピストンやシリンダボア９３の変形が小さくなり、フリクションロス（friction loss、摩擦損失）の低減を図ることができることが確認できる。

図１２はカーボンの坪量（ｇ／ｍ^２）が異なる複数のサンプルに対して常態時（サンプルをエンジンオイルに浸漬しない状態下）の圧縮特性を確認した結果を示している。なお、カーボンの坪量以外の各条件（カーボン密度、膨張黒鉛シートの厚さｔ１、基板の板厚ｔ２）については同等とした。

同図の特性は、横軸を圧縮量（ｍｍ）に設定し、縦軸を面圧（ＭＰａ）に設定して、カーボン坪量が５０ｇ／ｍ^２のもの（特性ａ）と、カーボン坪量が６５ｇ／ｍ^２のもの（特性ｂ）と、カーボン坪量が１１５ｇ／ｍ^２のもの（特性ｃ）との圧縮特性を示している。
図１２に示すように、カーボン坪量が５０、６５、１１５ｇ／ｍ^２の何れのシリンダヘッドガスケット１においても、特性上の差異はあるものの、特に、問題点はなかった。

図１３はカーボンの坪量（ｇ／ｍ^２）が異なる複数のサンプルに対して油浸漬後の圧縮特性を確認した結果を示している。なお、カーボンの坪量以外の各条件（カーボン密度、膨張黒鉛シートの厚さｔ１、基板の板厚ｔ２）については同等とした。

同図の特性は、横軸に圧縮量（ｍｍ）をとり、縦軸に面圧（ＭＰａ）をとって、カーボン坪量が５０ｇ／ｍ^２のもの（特性ｄ）と、カーボン坪量が６５ｇ／ｍ^２のもの（特性ｅ）と、カーボン坪量が１１５ｇ／ｍ^２のもの（特性ｆ）との圧縮特性を示している。

油浸漬の条件は、サンプルを１５０℃のエンジンオイルに５時間浸漬する条件とした。
図１３に示すように、カーボン坪量が１１５ｇ／ｍ^２のものは、特性ｆで示すように、面圧５０ＭＰａ付近で材料の座屈破壊が発生した。これに対して、カーボン坪量が５０ｇ／ｍ^２、６５ｇ／ｍ^２のもの（特性ｄ、ｅ）は、何れも、面圧が２００ＭＰａを超えても、破壊の変曲点が確認されず、材料の座屈破壊が認められない好ましい結果となった。

なお、膨張黒鉛シート８に用いるカーボンの粒径は従来の粒径（５０メッシュ、２９７μｍ）に対して、６０～６５％の微小粒径に設定されており、これにより、膨張黒鉛シート８の厚さｔ１を、充分薄く形成して、カーボン坪量の低減を図るように構成している。

ここで、カーボンの粒径が従来の粒径２９７μｍに対して６５％を超える場合には、膨張黒鉛シート８の厚さｔ１を充分薄くすることができず、カーボンの坪量の確実な低減が困難となる。
逆に、カーボンの粒径が従来の粒径２９７μｍに対して６０％未満の場合には、シール性などの膨張黒鉛シート８の効果を充分に発揮できないおそれがある。

上記構成のシリンダヘッドガスケット１はエンジン９０のシリンダブロック９１とシリンダヘッド９２との間に介設される。エンジン９０の燃焼室９４で、混合気が爆発し、高温に温度上昇するシリンダボア９３付近においては、シリンダヘッドガスケット１のボア孔２の周縁部に、基板７と一体構成され、シリンダブロック９１およびシリンダヘッド９２の両方に当接する膨張黒鉛シート８を備えることで、シリンダブロック９１の熱を、膨張黒鉛シート８を介してシリンダヘッド９２に熱伝達するものである。

このような、シリンダヘッドガスケット１及びシリンダヘッドガスケット用板材１Ｂの作用効果について詳述すると、シリンダヘッドガスケット１は、基板７の両面に膨張黒鉛シート８が貼合わされてガスケット本体１０を形成し、上記ガスケット本体１０がシリンダブロック９１とシリンダヘッド９２との間に介設されるとともに、当該ガスケット本体１０には、シリンダボア９３に対応するボア孔２と、シリンダヘッドボルトが貫通されるボルト孔３と、エンジン冷却水を通過許容する冷却水孔５と、導通する潤滑油を通過許容する潤滑油孔４とを備えている。

上記ガスケット本体１０の上記ボア孔２および、各種孔３，４，５の周縁部には、ビード６が形成され、上記膨張黒鉛シート８の坪量を４０～７０ｇ／ｍ^２に設定し、上記膨張黒鉛シート８のカーボン密度を１．４～１．７ｇ／ｃｍ^３に設定している。

上記シリンダヘッドガスケット用板材１Ｂは、基板７の両面に膨張黒鉛シート８が貼合わされてガスケット本体１０を形成し、上記ガスケット本体１０がシリンダブロック９１とシリンダヘッド９２との間に介設されるとともに、当該ガスケット本体１０には、シリンダボア９３に対応するボア孔２と、シリンダヘッドボルトが貫通されるボルト孔３と、エンジン冷却水を通過許容する冷却水孔５と、導通する潤滑油を通過許容する潤滑油孔４とが設けられる。

またシリンダヘッドガスケット用板材１Ｂは、上記ガスケット本体１０の上記ボア孔２、各種孔３，４，５の周縁部には、ビード６が形成され、上記膨張黒鉛シート８の坪量を４０～７０ｇ／ｍ^２に設定し、上記膨張黒鉛シート８のカーボン密度を１．４～１．７ｇ／ｃｍ^３に設定している。

上記構成により、カーボンの坪量を従来の１１５ｇ／ｍ^２から４０～７０ｇ／ｍ^２に低減させ、これにより、膨張黒鉛シート８の耐油性を確保し、油浸漬後にカーボン強度が低下するという弱点を克服して、カーボンの圧縮破壊強度が向上する。

詳しくは、上記カーボンは油に弱く、カーボンの坪量が過多の場合には、カーボンが多くの油を吸うことで、油浸漬後にカーボン強度が低下し、カーボンの圧縮破壊強度が低下するが、カーボンの坪量を１１５ｇ／ｍ^２から４０～７０ｇ／ｍ^２に低減させることで、カーボンが多くの油を吸いにくくし、圧縮破壊強度を向上させることができる。

また、カーボンの坪量を低減させることで、ビード６の加工性が向上し、ビード形状の反力向上を図ることができる。
さらに、膨張黒鉛シート８のカーボン密度を従来の１．１５ｇ／ｃｍ^３程度から１．４～１．７ｇ／ｃｍ^３に高密度化したため、摩擦係数を低減でき、エンジン９０の摩擦力低減に有効となり、かつ、上記範囲のカーボン密度とすることで、膨張黒鉛シート８の強度が向上する。

詳しくは、カーボンの坪量が７０ｇ／ｍ^２を超過すると、カーボン量が多くなり、加工性が低下するとともに、脆性化、靭性低下、接着性の悪化を招く。またカーボンの坪量が４０ｇ／ｍ^２未満の場合には、カーボン量が過小となって、シール性などの膨張黒鉛シート８の効果を充分に発揮できないおそれがある。

一方で、カーボン密度が１．７ｇ／ｃｍ^３を超過すると膨張黒鉛シート８の加工性が低下し、また、カーボン密度が１．４ｇ／ｃｍ^３未満の場合には、カーボン密度の過小に起因して、膨張黒鉛シート８と基板７の貼り合わせの加工性が低下するおそれがある。

さらに、膨張黒鉛シート８のカーボン密度を高密度化したため、傷付き性（傷つきにくさ）を向上することができる。

また、上記膨張黒鉛シート８の厚さｔ１を３０～５０μｍに設定したことにより、当該膨張黒鉛シート８の強度が向上し、ビード６の加工性がさらに向上する。
詳しくは、膨張黒鉛シート８の厚さｔ１が５０μｍを超過すると、シート厚さが過大となって、ビード６の加工性が悪化する。また、膨張黒鉛シート８の厚さｔ１が３０μｍ未満の場合には、シール性などの膨張黒鉛シート８の効果を発揮することができない。
さらに、膨張黒鉛シート８の厚さを３０～５０μｍに設定することで、膨張黒鉛シート８の粉落ち性が、従来の厚みの膨張黒鉛シート８に比べて改善される。

さらに、上記基板７の板厚ｔ２を０．１０～０．２５ｍｍに設定したことにより、ビード６の形成時に膨張黒鉛シート８を基板７に追従させることができる。
詳しくは、基板７の板厚ｔ２が０．１０ｍｍ未満の場合には、基板７の強度が確保できないため、充分な反発力を有するビード６が形成できず、基板７の板厚ｔ２が０．２５ｍｍを超過する場合には、基板７の曲げ変形時に基板７の変位によって膨張黒鉛シート８が割れるおそれがある。

さらにまた、上記ビード６はフルビード６Ｆであって、当該フルビード６Ｆのビード幅Ｗを１．０～１．６ｍｍに設定し、ビード高さＨを０．１～０．５ｍｍに設定したことにより、膨張黒鉛シート８が割れることなく、上記フルビード６Ｆを形成することができる。

詳しくは、ビード幅Ｗが１．６ｍｍを超過し、且つビード高さＨが０．１ｍｍ未満の場合には、反発力が不充分となり、シール性が得られない。逆に、ビード幅Ｗが１．０ｍｍ未満、且つビード高さＨが０．５ｍｍを超過すると、フルビード６Ｆの形成時に膨張黒鉛シート８が割れるおそれがある。

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は、シリンダヘッドガスケット１に対応し、
以下同様に、
構成部品は、シリンダブロック９１及びシリンダヘッド９２に対応し、
内部空間は、シリンダボア９３に対応し、
メイン貫通孔は、ボア孔２に対応し、
ボルト孔は、ボルト孔３に対応し、
サブ貫通孔あるいは第１サブ貫通孔は、潤滑油孔４に対応し、
第２サブ貫通孔は、冷却水孔５に対応し、
ビードは、フルビード６Ｆ，ハーフビード６Ｈに対応し、
基板は、基板７に対応し、
膨張黒鉛シートは、膨張黒鉛シート８に対応し、
ガスケット本体は、ガスケット本体１０に対応し、
固定ボルトはシリンダヘッドボルトに対応し、
膨張黒鉛シートの厚さは、厚さｔ１に対応し、
基板の板厚は、板厚ｔ２に対応し、
フルビードの幅は、ビード幅Ｗに対応し、
フルビードの高さは、ビード高さＨ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、上述の説明では、シリンダブロック９１とシリンダヘッド９２との接合部に介在させるシリンダヘッドガスケット１について説明したが、ガスケットとして、シリンダヘッド９２とシリンダヘッドカバー（図示省略）との接合部に介在させるヘッドカバーガスケットや、シリンダブロック９１とクランクケース（図示省略）との接合部に介在させるクランクケースガスケットであってもよい。

さらには、ガスケットとして、エンジン９０に装着されるエキゾーストマニホールドとエンジン９０との間に介在させるエキゾーストマニホールドガスケットや、エンジン９０に装着されるターボチャージャーとエンジン９０との間に介在させるターボチャージャーガスケット等の補機ガスケットとして用いてもよい。

殊に、補機ガスケットはエンジンガスケットに比べて傷付き性（傷つきにくさ）や粉落ち性が重要視されるが、膨張黒鉛シート８のカーボン密度を１．４～１．７ｇ／ｃｍ３に高密度化するとともに、膨張黒鉛シート８の厚さを３０～５０μｍに設定したガスケットの場合、膨張黒鉛シート８の傷付き性及び粉落ち性が向上するため、より好ましい。

１…シリンダヘッドガスケット
１Ｂ…シリンダヘッドガスケット用板材
２…ボア孔
３…ボルト孔
４…潤滑油孔
５…冷却水孔
６…ビード
６Ｆ…フルビード
６Ｈ…ハーフビード
７…基板
８…膨張黒鉛シート
１０…ガスケット本体
９１…シリンダブロック
９２…シリンダヘッド
９３…シリンダボア

Claims (6)

1. 基板の両面に膨張黒鉛シートが貼合わされてガスケット本体を形成し、
   上記ガスケット本体がエンジン本体を構成する構成部品同士の接合部、あるいは補機と前記エンジン本体との接合部に介設されるとともに、
   当該ガスケット本体には、前記エンジン本体に設けられた内部空間に対応するメイン貫通孔と、導通する導通体を通過許容するサブ貫通孔とを少なくとも備えたガスケットであって、
   上記ガスケット本体において、少なくとも上記メイン貫通孔及び上記サブ貫通孔の周縁部にはビードが形成され、
   上記膨張黒鉛シートのカーボンの坪量を４０～７０ｇ／ｍ^２に設定し、
   上記膨張黒鉛シートのカーボン密度を１．４～１．７ｇ／ｃｍ^３に設定した
   ガスケット。
2. 上記膨張黒鉛シートの厚さを３０～５０μｍに設定した
   請求項１に記載のガスケット。
3. 上記基板の板厚を０．１０～０．２５ｍｍに設定した
   請求項１または２に記載のガスケット。
4. 上記ビードは、
   ビード幅が１．０～１．６ｍｍ、且つビード高さが０．１～０．５ｍｍに設定したフルビードである
   請求項１～３の何れか一項に記載のガスケット。
5. 請求項１～４の何れか一項に記載のガスケットが、
   前記エンジン本体を構成する構成部品同士の接合部、あるいは補機と前記エンジン本体との接合部に介設された
   エンジン。
6. 基板の両面に膨張黒鉛シートが貼合わされてガスケット本体を形成し、
   上記ガスケット本体がエンジン本体を構成する構成部品同士の接合部、あるいは補機と前記エンジン本体との接合部に介設されるとともに、
   当該ガスケット本体には、前記エンジン本体に設けられた内部空間に対応するメイン貫通孔と、固定ボルトが貫通されるボルト孔と、
   導通する第１導通体を通過許容する第１サブ貫通孔と、導通する第２導通体を通過許容する第２サブ貫通孔とが設けられるガスケット用板材であって、
   上記ガスケット本体において、少なくとも上記メイン貫通孔及び上記サブ貫通孔の周縁部にはビードが形成され、
   上記膨張黒鉛シートのカーボンの坪量を４０～７０ｇ／ｍ^２に設定し、
   上記膨張黒鉛シートのカーボン密度を１．４～１．７ｇ／ｃｍ^３に設定した
   ガスケット用板材。

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