JPH0765499B2 - 排気マニホ−ルド用ガスケツト - 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ッドと排気マニホール
ドとの接合面に介装される排気マニホールド用ガスケッ
トに関する。

〔従来の技術〕

第５図から第７図までは、従来多用されていたこの種の
ガスケット１を示し、多数の爪（フック）２を両面に立
てられた薄いフック鋼板３の両面に、石綿等の耐熱性を
有する圧縮性繊維のシートを圧差し食い込ませることに
より、フック鋼板３の両面に前記圧縮性繊維の層４を一
体化させている。

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、このような従来の排気マニホールド用ガ
スケットにおいては、 （ａ）フック鋼板３を使用しているため、必然的にビー
ドのないフラットな形状とせざるを得ない。したがっ
て、ガスケットとシリンダヘッドおよび排気マニホール
ドとの接触が面接触となり、該接触面積が大きくなるた
め、十分な面圧を得るには取付ボルトの締付力を大きく
する必要がある。ところが、そのように取付ボルトの締
付力を大きすると、排気マニホールドの熱変形を必要以
上に制限してしまい、排気マニホールドに亀裂を生じさ
せる虞がある。

（ｂ）上述のようにビードのないフラットな形状とせざ
るを得ないので、排気マニホールドのシールドギャップ
充填のためにかなりの圧縮量が必要であり、圧縮性繊維
層４をかなり厚くしなければならず、結果としてガスケ
ットのへたり、トルクダウンが助長され、ガス漏れに発
展しやすい。

（ｃ）薄いフック鋼板３を使用しているため、機械的強
度が弱く、排気マニホールドの熱変形によってガスケッ
ト切れを生じやすい。

（ｄ）内燃機関の高負荷運転時に、シリンダヘッドは冷
却水により80〜100℃程度に温度上昇を抑えられるが、
排気マニホールドは800〜900℃もの高温になるので、シ
リンダヘッドと排気マニホールドとはそれぞれの熱膨脹
量の差だけ排気マニホールドの気筒列方向（排気マニホ
ールドの各気筒部分が並んでいる方向）に相対移動しよ
うとする。しかるに、第６図に示すように、シリンダヘ
ッド５と排気マニホールド６との間にガスケット１を挟
み、ボルト締めした時、シリンダヘッド５および排気マ
ニホールド６のフランジのエッジ部5a,6aがガスケット
１に食い込み、ガスケット１、シリンダヘッド５および
排気マニホールド６が相対移動しにくい状態になる。そ
して、この状態では、排気マニホールド６の温度変化に
よる気筒列方向（図では矢印Ａ方向）への膨脹、収縮が
抑制されるため、過大な力が排気マニホールド６や取付
ボルト７に作用し、甚だしい場合は排気マニホールド６
の亀裂、取付ボルト７の折損等を引き起すことがある。

等の種々の欠点があった。

〔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、取付ボルトの締付力を小さくしても良好なシー
ルを行うことができ、へたりが少なく、トルク保持力が
優れ、熱変形によるシーリングギャップの拡大があって
も安定したシールを行うことができ、しかも機械的強度
が大であり、排気マニホールドの熱変形によるガスケッ
トの切断等の不都合を生ずることがなく、またシリンダ
ヘッドと排気マニホールドとの気筒列方向の相対移動を
吸収し、排気マニホールドや取付ボルトに過大な力が作
用しないようにすることができる排気マニホールド用ガ
スケッ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ットは、 中間金属板と、一定範囲内において前記排気マニホール
ドの気筒列方向へ互いに相対移動可能なように前記中間
金属板の両面にそれぞれ重ねられた２枚のガスケット材
と、前記中間金属板および前記２枚のガスケット材に設
けられたガス通過孔と、前記ガスケット材のうちの前記
ガス通過孔の周囲にエンボス加工されたビードとを有し
てなり、 前記２枚のガスケット材はそれぞれさらに、金属板から
なる芯材と、この芯材の両面にコーティングされた、耐
熱性を有する圧縮性繊維と無機充填材とゴム等のエラス
トマーとを含有するコンパウンド層と、これらのコンパ
ウンド層の表面にコーティングされたグラファイト等の
摩擦を小さくする材料の層とを有してなるものである。

〔作用〕

本発明においては、ガス通過孔の周囲にビードが形成さ
れているので、ガスケットとシリンダヘッドおよび排気
マニホールドとの接触が線接触となり、該接触面積が制
限されるため、取付ボルトの締付力を小さくしても、良
好にシールを行うことができる。したがって、従来のよ
うに取付ボルトの締付力を大きくする必要がなく、大き
な締付力によって排気マニホールドの熱変形を必要以上
に制限し、排気マニホールドに亀裂を生じさせたりすよ
うな不都合を防止できる。

また、熱変形によるシーリングギャップの拡大があって
も、ビードの有する圧縮弾性により、極めて安定したシ
ールが可能である。

また、ガスケット材にコーティングされたコンパウンド
層は薄いため、高いトルク保持力を有し、これにより必
要以上の熱変形を防止し、シーリングギャップの拡大を
防止できる。

また、ガスケット材を構成する芯材が爪を設けられてい
ないフラットな金属板であるので、機械的強度が大とな
るため、排気マニホールドの熱変形によってガスケット
が切断する等の不都合を生じない。

さらに、中間金属板およびガスケット材が互いに排気マ
ニホールドの気筒列方向に相対移動可能なように結合さ
れており、しかもガスケット材の表面にグラファイト層
が設けられていて、ガスケット材、中間金属板およびガ
スケット材相互間の摩擦係数が小さくされているので、
排気マニホールドの気筒列方向への熱変形に対し中間金
属板およびガスケット材間の相対移動が容易であるた
め、シリンダヘッドと排気マニホールドとの気筒列方向
の相対移動を吸収し、過大な力が排気マニホールドや取
付ボルトに作用しないようにすることができる。

さらに、前記グラファイト層は、シリンダヘッド、排気
マニホールドおよび中間金属板に対するガスケット材の
粘着を防止する機能をも果す。

〔実施例〕 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図から４図までは本発明の一実施例を示す。本実施
例のガスケットは、基本的には、SPCC鋼板（冷間圧延鋼
板）等からなるフラットな中間金属板11の両面に、ガス
ケット材12,13を積層することにより構成されている。

前記ガスケット材12,13は、それぞれ、SPCC鋼板あるい
はステンレス鋼板等の金属板からなる芯材12a,13aの両
面に耐熱性接着剤14を塗布した後、その両面に耐熱性圧
縮繊維と、無機充填材と、少量のゴム材と、ゴム薬品と
よりなるコンパウンド層12b,13bを薄くコーティング
し、さらにそれらのコンパウンド層1b,13bの表面にグラ
ファイト層15をコーティングし、しかる後に所定時間加
熱炉内で適当温度に加熱することにより製作されてい
る。

なお、前記加熱処理は、前記ゴム材およびゴム薬品や、
グラファイト層15に混入されている合成樹脂（この合成
樹脂は、グラファイト単独の層をコンパウンド層12b,13
bに定着させることが不可能なので、グラファイト層15
に混入されているものである）等を反応させて架橋させ
るために行うものである。

ガスケットのへたりおよび附髄し発生するトルクダウン
を最大限防止するため、前記コンパウンド層12b,13bの
厚みは片面で50〜200μとするのが好ましい。特に、200
μ以上とすると、後述するビード20〜24を成型する際、
コンパウンド層12b,13bに金型の凸部が吸収され、それ
らのビード成型が困難となる。また、前記グラファイト
層15は２〜３μ程度とされる。

前記コンパウンド層12b,13bを構成する圧縮性繊維とし
ては、例えば、 （ｉ）アラミド繊維（芳香族ポリアミド繊維）、ポリア
ミド系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリエステル系繊
維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリビニルアルコー
ル系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリ尿素系繊維、ポ
リウレタン系繊維、ポリフルオロカーボ系繊維、フェノ
ール繊維、セルロース系繊維等の有機繊維や、 （ii）ガラス繊維、セラミック繊維、岩綿、鉱滓綿、溶
融石英繊維、化学処理高シリカ繊維、溶融硅酸アルミナ
繊維、アルミナ連続繊維、安定化ジルコニア繊維、窒化
ホウ素繊維、チタン酸アルカリ繊維、ウィスカー、ボロ
ン繊維、炭素繊維、金属繊維、石綿等の無機繊維を、 単独で、または複数種類組み合わせて用いることができ
る。

また、前記コンパウンド層12b,13bを構成するゴム材と
しては、例えばニトリルゴム（NBR）、スチレンブタジ
エンゴム（SBR）、イソプレンゴム（IR）、クロロプレ
ンゴム（CR）、ブタジエンゴム（BR）、ブチルゴム（II
R）、エチレン−プロピレンゴム（EPM）、フッ素ゴム
（FPM）、シリコーンゴム（Si）、クロロスルフォン化
ポリエチレン（CSM）、エチレン酢ビゴム（EVA）、塩化
ポリエチレン（CPE）、塩化ブチルゴム（CIR）、エビク
ロルヒドリンゴム（ECO）、ニトリルイソプレンゴム（N
IR）、天然ゴム（NR）等を用いることができ、ゴム以外
のエラストマーを用いることもできる。

また、前記コンパウンド層12b,13bを構成するゴム薬品
としては、例えば硫黄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、
過酸化物、ジニトロリベンゼン等の加硫剤、およびチア
ゾール系化合物、ポリアミン系化合物、スルフェンアミ
ド系化合物、ジチオカルバメート系化合物、アルデヒド
アミン系化合物、グアニジン系化合物、チオ尿素系化合
物、キサンテート系化合物等の加硫促進剤を用いること
ができる。

さらに、前記コンパウンド層12b,13bを構成する充填材
としては、例えばクレー、タルク、硫酸バリウム、重炭
酸ナトリウム、グラファイト、硫酸鉛、トリポリ石、ウ
ォラストナイト等を用いることができる。

本実施例は、２気筒分のガスケットが一体化された構造
となっており、各気筒部においてシリンダヘッド（図示
せず）と排気マニホールド（図示せず）との接合面に介
装される２つの主体部16と、この２つの主体部16間を連
続させる接続部17とを有している。前記接続部17におい
ては、中間金属板11およびガスケット材12はそれぞれ排
気マニホールドの気筒列芳香（矢印Ａ方向）に沿って帯
状とされている。また、前記接続部15においては、ガス
ケット材13も実質的には帯状とされているが、その一部
に折り返し部18を両側に突出して設けられており、かつ
この折り返し部18は第３図および第４図に示されるよう
にガスケット材12側に折り返されて、該折り返し部18と
ガスケット材13の他の部分との間に中間金属板11および
ガスケット材12を挟み込んおり、これにより中間金属板
11およびガスケット材12,13は一定範囲内において排気
マニホールドの気筒列方向に相対移動可能な状態で結合
されている。

前記各主体部16の中央部には、ガス通過孔19がそれぞれ
貫通されている。また各主体部16においてガスケット材
12には、ガス通過孔19を取り囲むようにして、２本のビ
ード20,21がエンボス加工されている（第３図において
は、これらのビード20,21および後述するビード22,23,2
5は、便宜上それぞれ１本の一点鎖線で示されてい
る）。これらのビード20,21は、第１図に示されるよう
に横断面円弧状の形状をなしており、ガスケットの外側
方向に突出している。同様にしてガスケット材13にも、
前記ビード20,21の裏側の対応する位置において、ビー
ド22,23がガス通過孔19を取り囲むようにしてエンボス
加工されている。

また、各主体部16において、中間金属板11およびガスケ
ット材12,13には取付ボルト（図示せず）を挿通するた
めのボルト孔24が設けられている。そして、ガスケット
材12,13には、前記ボルト孔24付近にビード25がエンボ
ス加工されている。

このガスケットでは、ガス通過孔19の周囲にビード20〜
23が形成されているので、ガスケットとシリンダヘッド
および排気マニホールドとの接触が線接触となり、該接
触面積が制限されるため、取付ボルトの締付力を小さく
しても、良好にシールを行うことができる。したがっ
て、従来のように取付ボルトの締付力を大きくする必要
がなく、大きな締付力により排気マニホールドの熱変形
を必要以上に制限し、排気マニホールドに亀裂を生じさ
せたりするような不都合を防止できる。

また、熱変形によるシーリングギャップの拡大があって
も、ビード20〜23の有する圧縮弾性により、極めて安定
したシールが可能である。

また、ガスケット材12,13にコーティングされたコンパ
ウンド層12b,13bは薄いため、高いトルク保持力を有
し、それにより必要以上の熱変形を防止し、シーリング
ギャップの拡大を防止できる。

また、ガスケット材12,13を構成する芯材12a,13aが爪を
設けられていないフラットな金属板であるので、機械的
強度が大となるため、排気マニホールドの熱変形によっ
てガスケットが切断する等の不都合を生じない。

さらに、中間金属板11およびガスケット材12,13が互い
に排気マニホールドの気筒列方向に相対移動可能なよう
に結合されており、しかもガスケット材12,13の表面に
グラファイト層15が設けられていて、ガスケット材12、
中間金属板11およびガスケット材13相互間の摩擦係数が
小さくされているので、排気マニホールドの気筒列方向
への熱変形に対し中間金属板11およびガスケット材12,1
3間の相対移動が容易であるため、シリンダヘッドと排
気マニホールドとの気筒列方向の相対移動を吸収し、過
大な力が排気マニホールドや取付ボルトに作用しないよ
うにすることができる。

さらに、前記グラファイト層15は、シリンダヘッド、排
気マニホールドおよび中間金属板11に対するガスケット
材12,13の粘着を防止する機能をも果す。

なお、本発明においては、中間金属板およびガスケット
材を結合する構造は、それらの部材間の気筒列方向の相
対移動を妨げないような構造であれば、前記実施例のよ
うな構造に限られず、他の構造であってもよい。

また、前記実施例では、２気筒分のガスケットが一体化
された構造となっているが、本発明においては３気筒分
以上のガスケットを一体化してもよいし、１気筒分すつ
ガスケットを独立させてもよい。

〔発明のの効果〕

以上のように本発明による排気マニホールド用ガスケッ
トは、 （イ）取付ボルトの締付力を小さくしても良好なシール
を行うことができる。

（ロ）熱変形によるシーリングギャップの拡大があって
も、ビードの有する圧縮弾性により、極めて安定したシ
ールが可能である。

（ハ）へたりが少なく、トルク保持力が優れ、熱変形に
よるシーリングギャップの拡大があっても安定したシー
ルを行うことができる。

（ニ）機械的強度が大であり、排気マニホールドの熱変
形によるガスケットの切断等の不都合を生ずることがな
い。

（ホ）シリンダヘッドと排気マニホールドとの気筒列方
向の相対移動を吸収し、排気マニホールドや取付ボルト
に過大な力が作用しないようにすることができる。

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図は本発明による排気マニホールド用ガスケットの
一実施例の一部を示す断面図（断面位置は第３図のＩ−
Ｉ線に相当する）、第２図は前記実施例の他の部分を示
す断面図（断面位置は第３図のII−II線に相当する）、
第３図は前記実施例を示す平面図、第４図は第３図のIV
−IV線における断面図、第５図は従来の排気マニホール
ドガスケットを示す断面図、第６図は前記従来のガスケ
ットをシリンダヘッドおよび排気マニホールドと共に示
す斜視図、第７図はシリンダヘッドと排気マニホールド
との間に介装された状態における前記従来のガスケット
を示す断面図である。 11……中間金属板、12,13……ガスケット材、12a,13a…
…芯材、12b,13b……コンパウンド層、15……グラファ
イト層、18……折り返し部、19……ガス通過孔、20〜2
3,25……ビード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のシリンダヘッドと排気マイホー
   ルドとの接合面に介装される排気マニホールド用ガスケ
   ットにおいて、 中間金属板と、一定範囲内において前記排気マニホール
   ドの気筒列方向へ互いに相対移動可能なように前記中間
   金属板の両面にそれぞれ重ねられた２枚のガスケット材
   と、前記中間金属板および前記２枚のガスケット材に設
   けられたガス通過孔と、前記ガスケット材のうちの前記
   ガス通過孔の周囲にエンボス加工されたビートとを有し
   てなり、 前記２枚のガスケット材はそれぞれさらに、金属板から
   なる芯材と、この芯材の両面にコーティングされた、耐
   熱性を有する圧縮性繊維と充填材とエラストマーとを含
   有するコンパウンド層と、これらのコンパウンド層の表
   面にコーティングされた摩擦を小さくする材料の層とを
   有してなる排気マニホールド用ガスケット。