JPH0477834B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関のシリンダ・ヘツドと排気
マニホールドとの接合部に介装される排気マニホ
ールド用ガスケツトに関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕

第７図は、排気マニホールド用ガスケツトの装
着状況の一般的な例を示し、シリンダ・ヘツド１
の排気ポート２の周囲の端面壁と、排気マニホー
ルド３のフランジ部４との接合部に、高温の排気
ガスの漏れを防ぐために排気マニホールド用ガス
ケツト５が介装される。

さて、近年、エンジンは高馬力化、高回転化の
傾向にあり、この傾向は、燃焼圧力の増大ととも
に熱負荷の増大をもたらしている。また同時に、
近年、エンジンは軽量化の傾向にあり、この傾向
はシリンダ・ヘツド１の剛性の低下をもたらして
いる。

そして、 (a) 上述のようにシリンダ・ヘツド１にかかる熱
負荷が増大していることにより、シリンダ・ヘ
ツド１に接合される排気マニホールド３も同時
に多大なる熱負荷を受けるようになつているこ
と、 (b) シリンダ・ヘツド１に排気マニホールド３を
結合するマニホールド締付ボルト６は、一般に
比較的少数とされること、 (c) 前記エンジンの軽量化に伴い、排気マニホー
ルド３の剛性も低くなつていること、 等の理由により、排気マニホールド３の熱変形も
極めて大きくなつている（第７図の破線３′は排
気マニホールド３の熱変形、ｈはその変形量をそ
れぞれ示す）。

その上、このような排気マニホールド３の熱変
形には、静的な成分のみならず、サイクリツクな
動きをする動的な成分も多く含まれている。この
ため、シリンダ・ヘツド１と排気マニホールド３
との接合部は、ガス漏れが非常に生じやすい環境
となつている。

しかも、締付ボルト６の締付荷重を大きくし過
ぎた場合には、それによつて排気マニホールド３
の熱膨脹を制限することとなり、剛性の低い排気
マニホールド３に亀裂が発生し、なお一層のガス
漏れへと発展する危険性さえ生じている。

このような苛酷の環境下においては、次のよう
な物理特性が排気マニホールド用ガスケツトに必
要とされる。

(イ) ボルトの締付力を小さくしても、ガス・シー
ルを維持するに充分な有効締付圧を得ることが
できること。

(ロ) 排気マニホールドのフランジ部の熱変形およ
び構造的変形（熱変形以外の変形）を吸収する
能力が大きいこと。

(ハ) 排気マニホールドのフランジ部の熱変形およ
び構造的変形のサイクリツクな動きを吸収する
能力も大きいこと。

(ニ) ヘタリ（塑性変形）等の特性劣化が少ないこ
と。

しかしながら、次に説明するように、従来の一
般的なマニホールド用ガスケツトでは、上述の必
要物理特性を満足することはできず、もはや良好
なガス・シールを維持することは困難となつてい
た。

第８図は、従来最も多く使用されているタイプ
の排気マニホールド用ガスケツトを示し、両面に
爪７を立ち上げられた鋼板８の両面に、石綿とゴ
ムとの混合物からなる厚いシート材９を圧着した
ものを、排気マニホールドのフランジ部の形状に
打ち抜くことにより、本体１０を構成するととも
に、この本体１０のガス通過孔１１の周囲に金属
製のグロメツト１２を装着したものである。

このガスケツトは、グロメツト１２装着部で圧
縮応力を受け、本体１０の圧縮弾性を利用してガ
ス・シールを行なうものであるが、グロメツト１
２とシリンダ・ヘツドおよび排気マニホールドの
フランジ部との接触が面接触となるので、その接
触面積が大きくなるため、小さなボルト締付力で
充分な有効締付圧を得ることは困難であつた。

また、排気マニホールド接合部の温度は600〜
700℃程度となるため、シート材９の熱的特性劣
化が大きく、本体１０がヘタリ現象を呈し、これ
に伴い、ボルトのトルク・ダウンが生じ、結果的
にガス漏れに結びつくことが多かつた。

第９図は、従来の排気マニホールド用ガスケツ
トの他の例を示し、ガスケツト本体１３は鋼板の
みからなり、この本体１３には、該本体１３に設
けられたガス通過孔１４を取り囲むようにしてビ
ード部１５が設けられている。また、前記本体１
３のうちのガス通過孔１４の周囲には、ビード部
１５を覆うようにして金属製のグロメツト１７が
装着されている。

この種の従来のガスケツトでは、ビード部１５
の存在により、グロメツト１７とシリンダ・ヘツ
ドおよび排気マニホールドのフランジ部との接触
を線接触とし、その接触面積を小さくすることが
できるので、ボルトの締付力が小さくしても、十
分な有効締付圧を得ることができる。

また、本体１３が金属のみにより構成されてい
るため、前記第８図のガスケツトの場合のよう
に、本体１３が熱的特性劣化により、ヘタリ現象
を呈することもない。

しかしながら、このガスケツトの応力−歪曲線
は第１０図の曲線Ａで示され、これから明らかな
ように、圧縮応力を受けたときの圧縮量が少な
く、排気マニホールドの熱変形および構造的変形
を吸収する能力に乏しいという欠点があつた。

また、近年、排気マニホールド用ガスケツトと
吸気マニホールド用ガスケツトとを一体化したガ
スケツトが増加して来ているが、仮にこの第９図
の従来のガスケツトによつて上述のような排気マ
ニホールド用兼吸気マニホールド用ガスケツトを
構成しようとすると、本体１３が金属のみにより
構成されているため、吸気マニホールドとの接合
部を十分シールできず、混合気の漏れを生じてし
まうという欠点もあつた（一般に、爆発性を有す
る混合気に対するシールの場合の方が、排気ガス
に対するシールの場合よりも高いシール力が要求
される）。

〔発明の目的〕

本発明は、前記従来の問題点を解決するために
なされたもので、前述の必要物理特性をすべて十
分に満足し、しかも排気マニホールド用兼吸気マ
ニホールド用ガスケツトに適用すれば、吸気マニ
ホールドとシリンダ・ヘツドとの接合部をも良好
にシールすることができる排気マニホールド用ガ
スケツトを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による排気マニホールド用ガスケツト
は、金属板の両面の全面に、片面につき厚さ50〜
300μの、圧縮性繊維とエラストマーとの混合物
の層を被覆してなるガスケツト本体と、このガス
ケツト本体に、該ガスケツト本体に設けられた排
気ガス通過孔を取り囲むようにして設けられたビ
ード部と、少なくとも前記ビード部の凸側の面を
覆うように前記ガスケツト本体の前記排気ガス通
過孔の周囲に装着された金属製のグロメツトとを
有してなるものである。

〔作用〕

本発明による排気マニホールド用ガスケツトで
は、前記ビード部の存在により、ガスケツトとシ
リンダ・ヘツドおよび排気マニホールドのフラン
ジ部との接触が線接触となり、その接触面積が小
さくなるので、ボルトの締付力を小さくしても、
十分な有効締付圧を得ることができる。

また、本体が圧縮性繊維エラストマーとの混合
物の薄い層を有しているので、圧縮応力を受けた
ときの圧縮量が比較的に大きいため、排気マニホ
ールドのフランジ部の熱変形および構造的変形を
吸収する能力が大きく、しかも反発弾性が大きい
ので、フランジ部の熱変形および構造的変形のサ
イクリツクな動きを吸収する能力も大きい。

また、前記混合物は薄い層であるので、ガスケ
ツト全体としては、熱的特性劣化によるヘタリ現
象が少ない。

さらに、本体の表面に前記混合物の層が設けら
れているので、吸気マニホールド側のシールも極
めて良好に行われる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいてさ
らに説明する。

第１図から第３図までは、本発明を排気マニホ
ールド用兼吸気マニホールド用ガスケツトに適用
した実施例を示す。この実施例において、ガスケ
ツト本体１８は、鋼板等の金属板１９の両面に石
綿とゴムとの混合物からなる薄い層（以下、被覆
材層という）２０を被覆してなる。

ここで、前記被覆材層２０の厚さは、片面につ
き50〜300μとされる。また、前記被覆材層２０
を構成するゴムと石綿との混合比率は、例えば、
ゴム１重量部に対して石綿５〜13重量部程度とす
ることが好ましい。

前記本体１８には、排気ガス通過孔２１、混合
気通過孔２２およびボルト孔２３が設けられてい
る。前記本体１８のうち排気ガス通過孔２１の周
囲の部分には、全体として環状で横断面円弧状の
２本のビード部２４，２５がプレス加工により同
心円状に形成されており、これらのビード部２
４，２５は排気ガス通過孔２１を取り囲んでい
る。また、前記本体１８のうちの排気ガス通過孔
２１の周囲の部分には、熱が直接本体１８に作用
しないようにして本体１８の熱的劣化を防止する
べく、ステンレス鋼等の金属製のグロメツト２６
の装着されており、このグロメツト２６はビード
部２４，２５の凸側の面２４ａ，２５ａを覆つて
いる。

前記本体１８のうちの２個ずつ並べられた混合
気通過孔２２の周囲の部分には、横断面円弧状の
２本のビード部２７，２８がプレス加工により形
成されており、これらのビード部２７，２８は混
合気通過孔２２をまとめて２個ずつの取り囲んで
いる。

このガスケツトでは、ビード部２４，２５の存
在により、ガスケツトとシリンダ・ヘツドおよび
排気マニホールドのフランジ部との接触が線接触
となり、その接触面積が小さくなるので、ボルト
の締付力を小さくしても、十分な有効締付圧を得
ることができる。

また、本体１８は、圧縮性繊維である石綿とゴ
ムとの混合物からなる被覆材層２０を有している
ので、第１０図の曲線Ｂに示されるように、圧縮
応力を受けたときの圧縮量が比較的に大きいた
め、排気マニホールドのフランジ部の熱変形およ
び構造的変形を吸収する能力が大きく、しかも反
発弾性が大きいので、フランジ部の熱変形および
構造的変形のサイクリツクな動きを吸収する能力
も大きい。

また、被覆材層２０は薄い層であるので、ガス
ケツト全体としては、熱的特性劣化によるヘタリ
現象が少ない。

さらに、このガスケツトでは、本体１８の表面
に圧縮性繊維である石綿とゴムとの混合物からな
る被覆材層２０が設けられているので、吸気マニ
ホールド側のシールも良好に行われる。特に、本
実施例では、ビード部２７，２８の存在により、
ガスケツトとシリンダ・ヘツドおよび吸気マニホ
ールドのフランジ部との接触が線接触となり、そ
の接触面積が小さくなるので、ボルトの締付力を
小さくしても、充分な有効締付圧を得ることがで
きるため、一層良好に吸気マニホールド側のシー
ルが行われる。

第４図は本発明の他の実施例を示す。なお、こ
の第４図以下の実施例において、前記実施例の場
合と同一の部品または相当する部品は同一符号を
もつて示してある。

前記第１図から第３図までに示された実施例で
は、グロメツト２６はビード部２４，２５の凸部
側の面２４ａ，２５ａのみを覆つており、ビード
部２４，２５の凹部側の面２４ｂ，２５ｂは覆つ
ていないが、この第４図の実施例では、グロメツ
ト２６は凹部側の面２４ｂ，２５ｂをも覆つてい
る。他の構成は前記実施例と同様である。

第５図は本発明のさらに他の実施例を示す。こ
の実施例においては、本体１８のうちの排気ガス
通過孔２１の周囲に、ビード部２９が１つのみ設
けられており、グロメツト２６はこのビード部２
９の凸部側の面２９ａおよび凹部側の面２９ｂを
覆つている。他の構成は前記第１図から３図まで
に示された実施例と同様である。

本発明においては、排気ガス通過孔の周囲に設
けるビードの本数は任意であり、この第５図の実
施例のように１つの排気ガス通過孔につきそれぞ
れビード部を１本ずつ設けてもよい。ただし、前
記第１図〜３図、４図、および後述する第６図の
実施例のように、１つのガス通過孔につきそれぞ
れ２本のビード部を設ければ、荷重部が２箇所に
なるので、ボルトの締付力が小さく、排気マニホ
ールドのフランジ部の剛性が低く、かつ多大な熱
負荷が作用する苛酷な環境下でも、排気マニホー
ルドおよびガスケツトの熱変形および構造的変形
をより効果的に防止することができる。

第６図は本発明のさらに別の実施例を示す。こ
の実施例は、本発明を、吸気マニホールド用ガス
ケツトを一体化されていない、排気マニホールド
用のみのガスケツトに適用した例であり、本体１
８の一方の面（ビード部２４，２５が凸となる側
の面）はグロメツト２６ａにより、また、本体１
８の他方の面（ビード部２４，２５が凹となる
面）はグロメツト２６ｂにより、それぞれ全面的
に覆われている。これにより本体１８の両面全体
が、グロメツト２６ａ，２６ｂによつて熱的劣化
を防止される。

なお、前記各実施例では、被覆材層を石綿とゴ
ムとの混合物により構成しているが、本発明で
は、前記石綿の代わりにこれを同等の機能を果た
すアラミド繊維等の他の種の圧縮性繊維を、ま
た、前記ゴムの代わりに、これと同等の機能を果
たす他の種のエラストマーをそれぞれ用いること
も可能である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明による排気マニホールド用
ガスケツトは、 (イ) ボルトの締付力を小さくしても、十分な有効
締付圧を得ることができる。

(ロ) 圧縮応力を受けたときの圧縮量が大きく、排
気マニホールドのフランジ部の熱変形および構
造的変形を吸収する能力が大である。

(ハ) 反発弾性が大きく、排気マニホールドのフラ
ンジ部の熱変形および構造的変形のサイクリツ
クな動きを吸収する能力も大である。

(ニ) ヘタリ等の特性劣化が少なく、長期間安定し
てガス・シールを維持できる。

(ホ) 排気マニホールド用兼吸気マニホールド用ガ
スケツトに適用すれば、吸気マニホールドとシ
リンダ・ヘツドとの接合部をも良好にシールす
ることができる。

等の優れた効果を得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図の−線における断面図、第
２図は本発明による排気マニホールド用ガスケツ
トの一実施例を示す平面図、第３図は第２図の
−線における断面図、第４図は本発明の他の実
施例を示す断面図、第５図は本発明のさらに他の
実施例を示す断面図、第６図は本発明のさらに別
の実施例を示す断面図、第７図は排気マニホール
ド用ガスケツトの装着状況の一例を示す断面図、
第８図は従来の排気マニホールド用ガスケツトの
一例を示す断面図、第９図は従来の排気マニホー
ルド用ガスケツトの他の例を示す断面図、第１０
図は前記第９図の従来のガスケツトおよび前記第
１図〜３図の実施例のガスケツトにおける圧縮応
力−歪線図である。 １８……ガスケツト本体、１９……金属板、２
０……被覆材層、２１……排気ガス通過孔、２
４，２５……ビード部、２６……グロメツト、２
７，２８，２９……ビード部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関のシリンダ・ヘツドと排気マニホー
   ルドとの接合部に介装される排気マニホールド用
   ガスケツトにおいて、金属板の両面の全面に、片
   面につき厚さ50〜300μの、圧縮性繊維とエラス
   トマーとの混合物の層を被覆してなるガスケツト
   本体と、このガスケツト本体に、該ガスケツト本
   体に設けられた排気ガス通過孔を取り囲むように
   して設けられたビード部と、少なくとも前記ビー
   ド部の凸側の面を覆うように前記ガスケツト本体
   の前記排気ガス通過孔の周囲に装着された金属製
   のグロメツトとを有してなる排気マニホールド用
   ガスケツト。