WO2017115717A1 - 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ステンレス鋼板 - Google Patents

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鉄夫 大日向
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Definitions

  • the present invention relates to a metal cylinder head gasket that is sandwiched between the joint surfaces of a cylinder block and a cylinder head of an internal combustion engine and seals between the cylinder block and the cylinder head, and a stainless steel plate for a cylinder head gasket used as a substrate thereof.
  • a metal cylinder head gasket that is sandwiched between the joint surfaces of a cylinder block and a cylinder head of an internal combustion engine and seals between the cylinder block and the cylinder head, and a stainless steel plate for a cylinder head gasket used as a substrate thereof.
  • Such a cylinder head gasket has a seal portion formed in the shape of a joint surface, and a bead is formed in the seal portion.
  • a seal portion formed in the shape of a joint surface, and a bead is formed in the seal portion.
  • the surface pressure concentrates on the cylinder head gasket bead. Adhering between the two surfaces, the air tightness is improved.
  • a rubber layer is formed on the surface of the cylinder head gasket.
  • SUS301H material is generally used for the substrate of the current cylinder head gasket, but in recent years, cost reduction of the gasket has been demanded. As one of the means, there is cost reduction by changing the type of the base material.
  • SUS403 stainless steel does not contain Ni, which increases the price, so there is a possibility that the cost can be reduced. In addition, there is an advantage that it is not affected by price fluctuations caused by Ni. For this reason, non-nickel stainless steel such as SUS403 stainless steel or low nickel stainless steel with a low Ni content can be cited as a material for cost reduction.
  • an object of the present invention is to provide a cylinder head gasket having high durability in sealing performance even when non-nickel or low nickel stainless steel is used as a base material.
  • the present inventor has intensively studied, and as a result, when the nickel content is reduced or the nickel content is eliminated, the 0.2% proof stress value of stainless steel is set to a specific range. Therefore, it is possible to make it difficult to sag the bead in the durability test, so that a cylinder head gasket using non-nickel or low-nickel stainless steel as a base material and having high sealing performance durability can be obtained. As a result, the present invention has been completed.
  • the present invention (1) is a cylinder head gasket that is sandwiched between the joint surfaces of the cylinder head and the cylinder block and seals the joint between the cylinder head and the cylinder block.
  • a composite member comprising a metal substrate and a rubber layer provided on both sides or one side of the substrate;
  • the substrate has a C content of 0 to 0.15% by mass, a Si content of 0 to 0.5% by mass, a Mn content of 0 to 2.0% by mass, and a Cr content of 11.1% by mass.
  • N content is 0 to 0.5 mass%
  • P content is 0 to 0.040 mass%
  • S content is 0 to 0.030 mass%
  • the 0.2% proof stress of the stainless steel forming the substrate is 1300 to 1500 MPa;
  • the cylinder head gasket characterized by the above is provided.
  • the C content is 0 to 0.15% by mass
  • the Si content is 0 to 0.5% by mass
  • the Mn content is 0 to 2.0% by mass
  • the content is 11.5 to 13.0 mass%
  • the N content is 0 to 0.5 mass%
  • the P content is 0 to 0.040 mass%
  • the S content is 0 to 0.030 mass%.
  • Ni content is 0-0.6% by mass
  • the balance is made of stainless steel consisting of Fe and inevitable impurities
  • 0.2% proof stress is 1300-1500 MPa
  • a stainless steel plate for a cylinder head gasket is provided.
  • a cylinder head gasket that uses non-nickel or low nickel stainless steel as a base material and has high durability in sealing performance.
  • FIG. 2 is an end view taken along line XX in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of a bead in FIG. 2.
  • It is a typical end view which shows the example of a form of the cylinder head gasket of this invention. It is a figure which shows the shape of the sample for gasket evaluation of an Example and a comparative example.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an embodiment of a cylinder head gasket according to the present invention.
  • FIG. 2 is an end view taken along the line XX in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the bead in FIG.
  • the cylinder head gasket 1a has an opening 15 whose diameter is slightly larger than the bore diameter of the cylinder bore, and the other part has a shape corresponding to the joint surface between the cylinder head and the cylinder block. .
  • a circular seal portion 6 is provided so as to surround the opening 15 in order to seal the inside and the outside of the opening 15.
  • the structure of the seal portion 6 of the cylinder head gasket 1 a shown in FIG. 1 includes a single metal thin plate 3 and two composite members 2 arranged on both sides of the metal thin plate 3. It is a three-layer structure.
  • a bead 5 is formed on the composite member 2 of the seal portion 6.
  • the center line of the bead 5 is indicated by a one-dot chain line.
  • the composite member 2 includes a stainless steel substrate 11 and rubber layers 12 provided on both surfaces of the substrate 11.
  • the cylinder head gasket 1a is installed between the joint surfaces of the cylinder head and the cylinder block, and when the cylinder head and the cylinder block are tightly sandwiched between the joint surfaces, the surface pressure is applied to the beads 5 of the seal portion 6. Since it concentrates, the seal part 6 of the cylinder head gasket 1a adheres between the joint surfaces of the cylinder head and the cylinder block. And since the composite member 2 in which the bead 5 is formed is provided with the rubber layer 12 on both surfaces, the surface roughness of the cylinder head and the cylinder block is absorbed by the rubber layer 12 and the airtightness is improved. .
  • the cylinder head gasket of the present invention is a cylinder head gasket that is sandwiched between the joint surfaces of the cylinder head and the cylinder block and seals the joint between the cylinder head and the cylinder block.
  • a composite member comprising a metal substrate and a rubber layer provided on both sides or one side of the substrate; The substrate has a C content of 0 to 0.15% by mass, a Si content of 0 to 0.5% by mass, a Mn content of 0 to 2.0% by mass, and a Cr content of 11.1% by mass.
  • N content is 0 to 0.5 mass%
  • P content is 0 to 0.040 mass%
  • S content is 0 to 0.030 mass%
  • Ni content Is made of stainless steel consisting of the balance Fe and unavoidable impurities,
  • the 0.2% proof stress of the stainless steel forming the substrate is 1300 to 1500 MPa; Cylinder head gasket characterized by
  • the cylinder head gasket of the present invention is disposed between the joint surface between the cylinder head and the cylinder block, and is sandwiched between the joint surface between the cylinder head and the cylinder block by tightening the cylinder head and the cylinder block with a bolt or the like. Specifically, in the cylinder head gasket, the seal portion of the gasket is sandwiched between the joint surfaces of the cylinder head and the cylinder block to seal the seal surfaces of the cylinder head and the cylinder block.
  • the cylinder head gasket according to the present invention has openings for cylinder bores that are slightly larger in diameter than the bores of the cylinder bores for the number of cylinder bores, and the other parts have shapes corresponding to the joint surfaces of the cylinder block and the cylinder head. is doing.
  • a sealing portion is formed so as to surround the opening in order to seal the inside and the outside of the opening for the cylinder bore. The position where the seal portion is formed is appropriately selected depending on the shape of the cylinder head and the cylinder block, the engine oil hole, the position of the coolant flow path, and the like.
  • the cylinder head gasket of the present invention has a composite member composed of a stainless steel substrate and rubber layers provided on both surfaces of the substrate. That is, the cylinder head gasket of the present invention has a composite member composed of a substrate that is a formed body of a single stainless steel plate and rubber layers provided on both sides of the substrate.
  • the structure of the seal portion of the cylinder head gasket is, for example, one metal thin plate and a composite member disposed on both sides of the metal thin plate, as in the embodiment shown in FIG.
  • a cylinder head gasket having a laminated structure of thin plates can be used.
  • the structure of the seal part of the cylinder head gasket of the present invention is appropriately selected. In the embodiment shown in FIG.
  • the seal portion 6 of the cylinder head gasket 1 b is composed of one composite member 2 including a stainless steel substrate 11 and rubber layers 12 provided on both surfaces of the substrate 11. .
  • a bead 5 is formed on the seal portion 6.
  • FIG. 4 is a schematic end view of a form example of the cylinder head gasket of the present invention, and is an enlarged view of the vicinity where a bead is formed.
  • the seal portion of the composite member protrudes from the surface of the substrate at a height of about 0.08 mm, for example, and a bead is formed along the seal portion.
  • the height of the bead is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the usage environment such as the structure and rigidity of the cylinder head and the cylinder block, fastening conditions, and the head lift amount (opening amount).
  • the bead is a part that enhances the sealing performance by concentrating the surface pressure when the seal portion is sandwiched between the cylinder block and the cylinder head. Examples of the bead include a convex bead or a wavy bead.
  • the bead may be formed so as to protrude from one surface of the substrate or may be formed as protruding from both surfaces of the substrate. The formation position, shape, number, and the like of the beads are appropriately selected.
  • the substrate has a C content of 0 to 0.15% by mass, a Si content of 0 to 0.5% by mass, a Mn content of 0 to 2.0% by mass, and a Cr content of 11.5%.
  • N content is 0 to 0.5 mass%
  • P content is 0 to 0.040 mass%
  • S content is 0 to 0.030 mass%
  • Ni content is It is 0 to 0.6% by mass and is made of stainless steel composed of the balance Fe and inevitable impurities. That is, the substrate is formed of low nickel stainless steel or non-nickel stainless steel plate. Therefore, the cylinder head gasket of the present invention is low cost.
  • content may be 0 mass% in any 1 type or 2 types or more in C, Si, Mn, N, P, S, and Ni.
  • the 0.2% proof stress of the stainless steel forming the substrate is 1300 to 1500 MPa, preferably 1300 to 1400 MPa.
  • the 0.2% proof stress of the stainless steel forming the substrate is in the above range, it is repeatedly caused by explosion combustion of the engine bore, and the cylinder block and the cylinder head joint surface move up and down repeatedly. Even when a load is applied, the bead is difficult to sag and the durability of the sealing performance is increased.
  • the 0.2% proof stress of the stainless steel forming the substrate is less than the above range, the bead tends to sag, so that the durability of the sealing performance is lowered. The flexibility is lost, the plate is not good, and if it is not pulled with strong tension, smoothness cannot be obtained. If smoothness is not obtained, it is difficult to uniformly apply the rubber layer, and it becomes too hard and bead processing. It is difficult to achieve the desired shape.
  • the elongation of the stainless steel forming the substrate is preferably 2 to 10%, particularly preferably 2 to 6%.
  • the tensile strength of the stainless steel forming the substrate is preferably 1400 to 1600 MPa, and particularly preferably 1500 to 1600 MPa.
  • the beads are difficult to sag and the durability of the sealing performance is increased.
  • the 0.2% proof stress of the stainless steel plate forming the substrate is It is adjusted to 1300 to 1500 MPa, preferably 1300 to 1400 MPa, and if necessary, the elongation of the stainless steel forming the substrate is preferably 2 to 10%, particularly preferably 2 to 6%.
  • the tensile strength of the stainless steel forming the substrate is preferably 1400 to 1600 MPa, particularly preferably 1500 to 1600 MP. It is prepared by adjusting such that.
  • the composite member is provided with rubber layers on both sides or one side of the substrate.
  • the rubber layer provided on the substrate is not particularly limited as long as it is used as a rubber layer for a cylinder head gasket.
  • nitrile rubber NBR
  • H-NBR hydrogenated nitrile rubber
  • examples thereof include functional group-modified nitrile rubber (hereinafter also simply referred to as “NBR”), fluorine rubber, silicon rubber, acrylobutadiene rubber, and ethylene propylene diene rubber (EPDM).
  • a rubber solution in which a rubber material is dissolved in an appropriate solvent or a rubber dispersion in which a rubber dispersion is dispersed is applied with a skimmer coater or a roll coater. And a method of heating the coating film at 150 to 250 ° C. to form a rubber layer.
  • the rubber layer is preferably formed on both sides of the substrate from the viewpoint of improving the sealing performance.
  • a flat stainless steel plate may be provided with a rubber layer first, then punched into a predetermined shape and molded into the shape of the gasket.
  • the rubber layer may be formed by punching into the shape.
  • the thickness of the rubber layer provided on the surface of the substrate is not particularly limited, but is usually 0.025 to 0.1 mm, preferably 0.025 to 0.05 mm.
  • the composite member may have a surface treatment layer as necessary for the purpose of preventing adhesion between gasket products, reducing the friction coefficient, improving wear resistance, and the like.
  • the surface treatment layer formed on the surface of the substrate is not particularly limited as long as it can achieve the above purpose, and is appropriately selected.
  • the composite member may include, for example, polybutadienes such as polybutadiene, hydrogenated polybutadiene, and modified polybutadiene, a novolac type, in order to enhance the adhesion of the rubber layer to the substrate, if necessary. Or it can have a primer layer formed of a resol type phenol resin or the like.
  • the cylinder head gasket of the present invention is a cylinder head gasket in which the structure of the seal portion is composed of a composite member and a metal thin plate
  • the material of the metal thin plate is not particularly limited. SUS304, SUS301, etc., stainless steel similar to the substrate of the composite member, and the like can be mentioned and appropriately selected.
  • the stainless steel plate for cylinder head gasket of the present invention has a C content of 0 to 0.15% by mass, a Si content of 0 to 0.5% by mass, a Mn content of 0 to 2.0% by mass,
  • the Cr content is 11.5 to 13.0% by mass
  • the N content is 0 to 0.5% by mass
  • the P content is 0 to 0.040% by mass
  • the S content is 0 to 0. 030 mass
  • Ni content is 0-0.6 mass%
  • 0.2% proof stress is 1300-1500 MPa
  • the stainless steel plate for cylinder head gasket of the present invention is used as a material for a substrate of the cylinder head gasket of the present invention.
  • the stainless steel plate for cylinder head gasket of the present invention is molded into the shape of a predetermined cylinder head gasket substrate, and then a rubber layer is formed at a predetermined position.
  • the cylinder head gasket of the present invention can be manufactured by forming a rubber layer on both sides or one side and then forming the rubber layer into a predetermined cylinder head gasket substrate shape.
  • the chemical composition (C, Si, Mn, Cr, N, P, S, Ni) and physical properties (0.2% proof stress, elongation, tensile strength) of the stainless steel plate for cylinder head gasket of the present invention are as follows. It is the same as the chemical composition (C, Si, Mn, Cr, N, P, S, Ni) and physical properties (0.2% proof stress, elongation, tensile strength) of the stainless steel according to the cylinder head gasket of the invention.
  • Example 1 A stainless steel plate (thickness 0.2 mm) having the chemical composition and physical properties shown in Table 1 was prepared. Next, a sample for physical property test was punched from the obtained stainless steel plate to obtain a sample for physical property test, and 0.2% proof stress, elongation, and tensile strength were measured. The results are shown in Table 1.
  • the obtained stainless steel plate is made into 99 mm square, the inside is punched out into a circular shape with an inner diameter (x) of 64.85 mm, and then the central diameter (y) is 69.25 mm, the bead height is 0.08 mm, and the bead width ( A full bead with w) of 3 mm was formed in an annular shape to obtain a gasket evaluation sample having the shape shown in FIG. Subsequently, repeated fatigue tests were performed under the following conditions, and the residual bead height was measured. The results are shown in Table 1.
  • ⁇ Physical property test> In accordance with JIS Z 2241, 0.2% proof stress, elongation, and tensile strength were measured. Further, the hardness was measured in accordance with JIS Z 2244.
  • ⁇ Repetitive fatigue test> The gasket evaluation sample was repeatedly sandwiched between the compression surfaces of the fatigue tester (outer diameter 80 mm), and the gasket evaluation sample was subjected to repeated compression in which the bead was restored to 7 ⁇ m from full bending with a load of 80 kN at a frequency of 30 Hz ( 1 ⁇ 10 6 times at 30 times per second). Subsequently, the bead height of the sample for gasket evaluation after the repeated fatigue test was measured to obtain the residual bead height.
  • Example 1 The same procedure as in Example 1 was performed except that a stainless steel plate having the chemical composition and physical properties shown in the column of Comparative Example 1 in Table 1 was prepared. The results are shown in Table 1.
  • Example 1 The same procedure as in Example 1 was performed except that a stainless steel plate having the chemical composition and physical properties shown in the column of Reference Example 1 in Table 1 was prepared. The results are shown in Table 1.
  • the chemical composition of the stainless steel of Reference Example 1 corresponds to SUS301.
  • the gasket evaluation samples of Examples 1 and 2 have a higher residual bead height than the gasket evaluation samples of Comparative Examples 1 to 5, and therefore the bead sag due to repeated loading is small.
  • the degree of bead sag due to repeated loading is the same.
  • a rubber layer is not provided in order to make it easy to strictly measure the height of the bead, but the gasket evaluation sample may be provided with a rubber layer. Even if the rubber layer is not provided, if the stainless steel used as the substrate is the same, the remaining bead height, that is, the degree of bead sag due to repeated loading is the same.
  • the gasket evaluation sample in which the rubber layer is formed in Examples 1 and 2 has a smaller bead sag due to repeated loading than the gasket evaluation sample in which the rubber layer is formed in Comparative Examples 1 to 5.
  • the degree of bead sag is equivalent to that of the gasket evaluation sample in which the rubber layer is formed in Reference Example 1.
  • a non-nickel or low-nickel stainless steel material is used as a substrate, and the bead sag is small when subjected to repeated loads. Can be provided at.

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Abstract

シリンダヘッドとシリンダブロックの接合面の間に挟まれてシリンダヘッドとシリンダブロックの接合部をシールするシリンダヘッドガスケットであり、金属製の基板と、該基板の両面に設けられるゴム層と、からなる複合部材を有し、該基板は、Ｃの含有量が０～０．１５質量％、Ｓｉの含有量が０～０．５質量％、Ｍｎの含有量が０～２．０質量％、Ｃｒの含有量が１１．５～１３．０質量％、Ｎの含有量が０～０．５質量％、Ｐの含有量が０～０．０４０質量％、Ｓの含有量が０～０．０３０質量、Ｎｉの含有量が０～０．６質量％であり、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなるステンレス鋼からなり、該基板を形成するステンレス鋼の０．２％耐力が１３００～１５００ＭＰａであること、を特徴とするシリンダヘッドガスケット。　本発明によれば、非ニッケル又は低ニッケルのステンレス鋼を基材の材質として用いても、シール性能の耐久性が高いシリンダヘッドガスケットを提供することができる。

Description

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ステンレス鋼板
　本発明は、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッドの接合面の間に挟まれて、シリンダブロックとシリンダヘッドの間をシールする金属製のシリンダヘッドガスケット及びその基板として用いられるシリンダヘッドガスケット用ステンレス鋼板に関する。
　従来、シリンダブロックとシリンダヘッドとの接合面間に挟持されてシール性を発揮する金属製のガスケット、すなわち、シリンダヘッドガスケットが知られている。
　このようなシリンダヘッドガスケットは、接合面の形状に形成されたシール部を有し、シール部にはビードが形成されている。シリンダヘッドガスケットでは、ボルトの締め付けにより、シリンダヘッドガスケットのシール部が、シリンダブロックとシリンダヘッドとで強く挟まれると、シリンダヘッドガスケットのビードに面圧が集中するので、ガスケットのシール部が接合部の二面間に密着し、気密性が高められる。
　また、シリンダヘッドガスケットの表面には、ゴム層が形成されている。このゴム層により、シリンダブロック及びシリンダヘッドの接合面の面粗さが吸収されて、シール性が確保されている。
　現在のシリンダヘッドガスケットの基板には、ＳＵＳ３０１Ｈ材が一般的に用いられているが、近年、ガスケットの低コスト化が求められている。その手段の一つとして、基材の種類の変更による低コスト化がある。
　ＳＵＳ４０３系のステンレス鋼には、価格の高くする要因となるＮｉが含まれていないので、低コスト化を図れる可能性がある。また、Ｎｉによる価格変動の影響を受けないとの利点も有する。そのため、ＳＵＳ４０３系のステンレス鋼のような非ニッケル系ステンレス鋼又はＮｉの含有量が少ない低ニッケル系のステンレス鋼が、低コスト化のための材質として挙げられる。
　しかしながら、本発明者らが、ＳＵＳ４０３系等の非ニッケル又は低ニッケルのステンレス鋼を、シリンダヘッドガスケットの基材用の材質として用いることを検討したところ、シール性能の耐久性が低いという問題があることがわかった。
　従って、本発明の目的は、非ニッケル又は低ニッケルのステンレス鋼を基材の材質として用いても、シール性能の耐久性が高いシリンダヘッドガスケットを提供することにある。
　かかる実情において、本発明者は、鋭意検討を行った結果、ニッケルの含有量を少なくし又はニッケルの含有をなくした場合には、ステンレス鋼の０．２％耐力値を、特定の範囲とすることにより、耐久試験において、ビードをへたり難くすることができるので、非ニッケル又は低ニッケルのステンレス鋼を基材として用いるシリンダヘッドガスケットでありながら、シール性能の耐久性が高いシリンダヘッドガスケットが得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
　すなわち、本発明（１）は、シリンダヘッドとシリンダブロックの接合面の間に挟まれてシリンダヘッドとシリンダブロックの接合部をシールするシリンダヘッドガスケットであり、
　金属製の基板と、該基板の両面又は片面に設けられるゴム層と、からなる複合部材を有し、
　該基板は、Ｃの含有量が０～０．１５質量％、Ｓｉの含有量が０～０．５質量％、Ｍｎの含有量が０～２．０質量％、Ｃｒの含有量が１１．５～１３．０質量％、Ｎの含有量が０～０．５質量％、Ｐの含有量が０～０．０４０質量％、Ｓの含有量が０～０．０３０質量、Ｎｉの含有量が０～０．６質量％であり、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなるステンレス鋼からなり、
　該基板を形成するステンレス鋼の０．２％耐力が１３００～１５００ＭＰａであること、
を特徴とするシリンダヘッドガスケットを提供するものである。
　また、本発明（２）は、Ｃの含有量が０～０．１５質量％、Ｓｉの含有量が０～０．５質量％、Ｍｎの含有量が０～２．０質量％、Ｃｒの含有量が１１．５～１３．０質量％、Ｎの含有量が０～０．５質量％、Ｐの含有量が０～０．０４０質量％、Ｓの含有量が０～０．０３０質量、Ｎｉの含有量が０～０．６質量％であり、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなるステンレス鋼からなり、
　０．２％耐力が１３００～１５００ＭＰａであること、
を特徴とするシリンダヘッドガスケット用ステンレス鋼板を提供するものである。
本発明によれば、非ニッケル又は低ニッケルのステンレス鋼を基材の材質として用いた、シール性能の耐久性が高いシリンダヘッドガスケットを提供することができる。
本発明のシリンダヘッドガスケットの形態例を示す模式的な平面図である。 図１中、Ｘ－Ｘ線で切った端面図である。 図２中、ビードの近傍の拡大図である。 本発明のシリンダヘッドガスケットの形態例を示す模式的な端面図である。 実施例及び比較例のガスケット評価用サンプルの形状を示す図である。
　本発明のシリンダヘッドガスケットの形状について、図１～図３を参照して説明する。図１は、本発明のシリンダヘッドガスケットの形態例の模式的な平面図である。図２は、図１中、Ｘ－Ｘ線で切った端面図である。図３は、図２のビード近傍の拡大図である。
　図１に示すように、シリンダヘッドガスケット１ａは、シリンダボアのボア径より少し径が大きい開口１５を有し、その他の部分は、シリンダヘッドとシリンダブロックの接合面に対応した形状を有している。このシリンダヘッドガスケット１ａでは、開口１５の内側と外側を密閉するために、開口１５を囲むように円形のシール部６が設けられる。
　図２に示すように、図１に示すシリンダヘッドガスケット１ａのシール部６の構造は、一つの金属薄板３と、金属薄板３の両面側に配置されている２つの複合部材２と、で構成されている三層構造である。そして、シール部６の複合部材２には、ビード５が形成されている。なお、図１では、ビード５の中心線を一点鎖線で示した。
　図３に示すように、複合部材２は、ステンレス鋼製の基板１１と、基板１１の両面に設けられるゴム層１２と、からなる。
　シリンダヘッドガスケット１ａは、シリンダヘッドとシリンダブロックの接合面の間に設置されて、シリンダヘッドとシリンダブロックの締め付けにより、接合面の間に強く挟まれると、シール部６のビード５に面圧が集中するので、シリンダヘッドガスケット１ａのシール部６が、シリンダヘッドとシリンダブロックの接合面間に密着する。そして、ビード５が形成されている複合部材２には、両面にゴム層１２が設けられているので、シリンダヘッド及びシリンダブロックの表面粗さがゴム層１２により吸収されて、気密性が高められる。
　本発明のシリンダヘッドガスケットは、シリンダヘッドとシリンダブロックの接合面の間に挟まれてシリンダヘッドとシリンダブロックの接合部をシールするシリンダヘッドガスケットであり、
　金属製の基板と、該基板の両面又は片面設けられるゴム層と、からなる複合部材を有し、
　該基板は、Ｃの含有量が０～０．１５質量％、Ｓｉの含有量が０～０．５質量％、Ｍｎの含有量が０～２．０質量％、Ｃｒの含有量が１１．５～１３．０質量％、Ｎの含有量が０～０．５質量％、Ｐの含有量が０～０．０４０質量％、Ｓの含有量が０～０．０３０質量、Ｎｉの含有量が０～０．６質量％であり、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなるステンレス鋼からなり、
　該基板を形成するステンレス鋼の０．２％耐力が１３００～１５００ＭＰａであること、
を特徴とするシリンダヘッドガスケット。
　本発明のシリンダヘッドガスケットは、シリンダヘッドとシリンダブロックの接合面の間に配置され、ボルト等によりシリンダヘッドとシリンダブロックが締め付けされることにより、シリンダヘッドとシリンダブロックの接合面の間に挟まれて、具体的にはガスケットのシール部がシリンダヘッドとシリンダブロックの接合面の間に挟まれて、シリンダヘッドとシリンダブロックのシール面をシールするシリンダヘッドガスケットである。
　本発明のシリンダヘッドガスケットには、シリンダボアのボア径より少し径が大きいシリンダボア用の開口を、シリンダボアの数分有し、その他の部分は、シリンダブロックとシリンダヘッドの接合面に対応する形状を有している。そして、本発明のシリンダヘッドには、シリンダボア用の開口の内側と外側を密閉するために、開口を囲むようにシール部が形成される。シール部が形成される位置は、シリンダヘッド及びシリンダブロックの形状、エンジンオイル穴、冷却水流路位置等により、適宜選択される。
　本発明のシリンダヘッドガスケットは、ステンレス製の基板と、基板の両面に設けられるゴム層と、からなる複合部材を有する。つまり、本発明のシリンダヘッドガスケットは、１枚のステンレス鋼板の成形体である基板と、基板の両面に設けられるゴム層と、からなる複合部材を有する。
　本発明のシリンダヘッドガスケットとしては、シリンダヘッドガスケットのシール部の構造が、例えば、図３に示す形態例のように、一つの金属薄板と、金属薄板の両面側に配置される複合部材と、で構成される三層構造であるシリンダヘッドガスケットや、図４に示す形態例のように、一つの複合部材で構成されている一層構造であるシリンダヘッドガスケットや、複数の複合部材と複数の金属薄板の積層構造であるシリンダヘッドガスケット等が挙げられる。本発明のシリンダヘッドガスケットのシール部の構造は、適宜選択される。図４に示す形態例では、シリンダヘッドガスケット１ｂのシール部６は、ステンレス製の基板１１と、基板１１の両面に設けられるゴム層１２と、からなる複合部材２の一つで構成されている。シール部６には、ビード５が形成されている。なお、図４は、本発明のシリンダヘッドガスケットの形態例の模式的な端面図であり、ビードが形成されている近傍の拡大図である。
　複合部材のシール部には、基板の表面から例えば０．０８ｍｍ程度の高さで突出し、シール部に沿ってビードが形成されている。なお、ビードの高さは、特に制限されず、シリンダヘッド及びシリンダブロックの構造や剛性、締結条件やヘッドリフト量（口開き量）等の使用環境によって、適宜選択される。ビードは、シール部がシリンダブロックとシリンダヘッドに挟み込まれたときに、面圧が集中することにより、シール性を高める部位である。ビードとしては、凸状ビード又は波状ビードが挙げられる。ビードは、基板のいずれか一方の面に突出して形成されていても、基板の両方の面に突出して形成されていてもよい。ビードの形成位置、形状、数等は、適宜選択される。
　基板は、Ｃの含有量が０～０．１５質量％、Ｓｉの含有量が０～０．５質量％、Ｍｎの含有量が０～２．０質量％、Ｃｒの含有量が１１．５～１３．０質量％、Ｎの含有量が０～０．５質量％、Ｐの含有量が０～０．０４０質量％、Ｓの含有量が０～０．０３０質量、Ｎｉの含有量が０～０．６質量％であり、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなるステンレス鋼からなる。つまり、基板は、低ニッケルのステンレス鋼又は非ニッケルのステンレス鋼板で形成されている。そのため、本発明のシリンダヘッドガスケットは、低コストである。なお、基板を形成するステンレス鋼には、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎ、Ｐ、Ｓ及びＮｉのうちのいずれか１種又は２種以上に、含有量が０質量％の場合もある。
　基板を形成するステンレス鋼の０．２％耐力は、１３００～１５００ＭＰａ、好ましくは１３００～１４００ＭＰａである。基板を形成するステンレス鋼の０．２％耐力が、上記範囲にあることにより、エンジンボアの爆発燃焼で、繰り返し、シリンダブロックとシリンダヘッドの接合面が上下に動くことにより、ビードに対して繰り返し荷重が掛けられても、ビードがへたり難く、シール性能の耐久性が高くなる。一方、基板を形成するステンレス鋼の０．２％耐力が、上記範囲未満だと、ビードがへたり易くなるので、シール性能の耐久性が低くなり、また、上記範囲を超えると、ステンレス鋼の柔軟性が失われ、板クセが悪く、強いテンションで引っ張らないと平滑性が得られず、平滑性が得られないと、ゴム層を均一に塗布し難く、また、硬くなり過ぎて、ビード加工し難く、狙い形状が得られない。
　基板を形成するステンレス鋼の伸びは、好ましくは２～１０％、特に好ましくは２～６％である。基板を形成するステンレス鋼の伸びが上記範囲にあることにより、ビードがへたり難くなり、シール性能の耐久性が高くなる。また、基板を形成するステンレス鋼の引張強度は、好ましくは１４００～１６００ＭＰａ、特に好ましくは１５００～１６００ＭＰａである。基板を形成するステンレス鋼の引っ張り強度が上記範囲にあることにより、ビードがへたり難くなり、シール性能の耐久性が高くなる。
　基板を形成するステンレス鋼板は、上記の所定の組成のステンレス合金鋳塊を鋳造し、得られる鋳塊に種々の加工及び熱処理を行って鋼板に加工する製造工程において、例えば、各化学成分の配合比を選択して合金組成を調節すること、冷間加工での加工強度や工程の途中に行われる熱処理の条件を選択すること等により、基板を形成するステンレス鋼板の０．２％耐力が、１３００～１５００ＭＰａ、好ましくは１３００～１４００ＭＰａとなるように調節すること、また、必要に応じて、基板を形成するステンレス鋼の伸びが、好ましくは２～１０％、特に好ましくは２～６％となるように調節したり、また、基板を形成するステンレス鋼の引張強度が、好ましくは１４００～１６００ＭＰａ、特に好ましくは１５００～１６００ＭＰａとなるように調節することにより製造される。
　複合部材には、基板の両面又は片面にゴム層が設けられている。基板に設けられるゴム層としては、特に制限されず、シリンダヘッドガスケット用のゴム層として用いられているものであればよく、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ-ＮＢＲ）又は官能基変性ニトリルゴム（以下、単に「ＮＢＲ」とも言う。）、フッ素ゴム、シリコンゴム、アクリロブタジエンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）が挙げられる。
　基板となるステンレス鋼板の表面にゴム層を設ける方法としては、例えば、ゴム材料を適当な溶剤に溶解させたゴム溶液又は溶剤に分散させたゴム分散液を、スキマコーターやロールコーター等で塗布し、塗膜を１５０～２５０℃で加熱してゴム層を形成させる方法が挙げられる。ゴム層は、基板の両側に形成されていることが、シール性が高くなる点で好ましい。本発明のシリンダヘッドガスケットの製造では、平らなステンレス鋼板に、先に、ゴム層を設け、次いで、所定の形状に打ち抜き、ガスケットの形状に成形してもよいし、先に、ステンレス鋼板を所定の形状に打ち抜いて成形し、次いで、ゴム層を設けてもよい。
　基材の表面に設けられるゴム層の厚みは、特に制限されないが、通常、０．０２５～０．１ｍｍ、好ましくは０．０２５～０．０５ｍｍである。
　複合部材は、基板及びゴム層の他に、必要に応じて、ガスケット製品同士の固着防止、摩擦係数の低減、耐摩耗性の向上等を目的として、表面処理層を有することができる。基板の表面に形成される表面処理層は、上記目的を達することができるものであれば、特に制限されず、適宜選択される。また、複合部材は、基板及びゴム層の他に、必要に応じて、ゴム層の基板への密着性を高めるために、例えば、ポリブタジエン、水素添加型ポリブタジエン、変性ポリブタジエン等のポリブタジエン類、ノボラック型又はレゾール型のフェノール樹脂等で形成されるプライマー層を有することができる。
　図４に示す形態例のように、本発明のシリンダヘッドガスケットが、シール部の構造が複合部材と金属薄板で構成されているシリンダヘッドガスケットの場合、金属薄板の材質としては、特に制限されず、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０１等のステンレス鋼、複合部材の基板と同様のステンレス鋼等が挙げられ、適宜選択される。
　本発明のシリンダヘッドガスケット用ステンレス鋼板は、Ｃの含有量が０～０．１５質量％、Ｓｉの含有量が０～０．５質量％、Ｍｎの含有量が０～２．０質量％、Ｃｒの含有量が１１．５～１３．０質量％、Ｎの含有量が０～０．５質量％、Ｐの含有量が０～０．０４０質量％、Ｓの含有量が０～０．０３０質量、Ｎｉの含有量が０～０．６質量％であり、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなるステンレス鋼からなり、
　０．２％耐力が１３００～１５００ＭＰａであること、
を特徴とするシリンダヘッドガスケット用ステンレス鋼板である。
　本発明のシリンダヘッドガスケット用ステンレス鋼板は、本発明のシリンダヘッドガスケットの基板用の素材として用いられる。例えば、本発明のシリンダヘッドガスケット用ステンレス鋼板を、所定のシリンダヘッドガスケットの基板の形状に成形し、次いで、ゴム層を所定の位置に形成させることや、本発明のシリンダヘッドガスケット用ステンレス鋼板の両面又は片面に、ゴム層を形成させ、次いで、所定のシリンダヘッドガスケットの基板の形状に成形することにより、本発明のシリンダヘッドガスケットを製造することができる。
　本発明のシリンダヘッドガスケット用ステンレス鋼板に係るステンレス鋼の化学組成（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｎｉ）及び物性（０．２％耐力、伸び、引張強度）は、本発明のシリンダヘッドガスケットに係るステンレス鋼の化学組成（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｎｉ）及び物性（０．２％耐力、伸び、引張強度）と同様である。
　次に、実施例を挙げて本発明を更に、具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
（実施例１）
　表１に示す化学組成及び物性のステンレス鋼板（厚さ０．２ｍｍ）を用意した。次いで、得られたステンレス鋼板から、物性試験用サンプルを型抜きし、物性試験用サンプルを得、０．２％耐力、伸び、引っ張り強度を測定した。その結果を表１に示す。
　次いで、得られたステンレス鋼板を９９ｍｍ角にし、内径（ｘ）が６４．８５ｍｍの円形に内側を打ち抜き、次いで、中央径（ｙ）が６９．２５ｍｍ、ビード高さが０．０８ｍｍ、ビード幅（ｗ）が３ｍｍのフルビードを円環状に形成させて、図５に示す形状のガスケット評価用サンプルを得た。
　次いで、下記の条件で繰り返し疲労試験を行い、残存ビード高さを測定した。その結果を、表１に示す。
＜物性試験＞
　ＪＩＳ　Ｚ　２２４１に準拠して、０．２％耐力、伸び、引っ張り強度を測定した。また、ＪＩＳ　Ｚ　２２４４に準拠して、硬度を測定した。
＜繰り返し疲労試験＞
　ガスケット評価用サンプルを繰り返し疲労試験器の圧縮面（外径８０ｍｍ）間に挟み込んで設置し、ガスケット評価用サンプルに対し、８０ｋＮの荷重でビードが全屈から７μｍ復元の繰り返し圧縮を、周波数３０Ｈｚ（毎秒３０回）で１×１０６回行った。次いで、繰り返し疲労試験後のガスケット評価用サンプルのビード高さを測定し、残存ビード高さとした。残存ビード高さの測定を、図４に示すガスケット評価用サンプルを中心角で９０°毎の４か所で行い、それらの測定値を平均して、残存ビード高さとした。なお、「ビードが全屈するまで圧縮する」とは、ビードの高さが０ｍｍとなるまで圧縮することを指す。残存ビード高さが高いほど、繰り返し負荷によるビードのへたりが小さいと評価される。
（比較例１）
　表１の比較例１の欄に示す化学組成及び物性のステンレス鋼板を用意すること以外は、実施例１と同様に行った。その結果を表１に示す。
（参考例）
　表１の参考例１の欄に示す化学組成及び物性のステンレス鋼板を用意すること以外は、実施例１と同様に行った。その結果を表１に示す。なお、参考例１のステンレス鋼の化学組成は、ＳＵＳ３０１に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１及び２のガスケット評価用サンプルは、比較例１～５のガスケット評価用サンプルに比べ、残存ビード高さが高いので、繰り返し負荷によるビードのへたりは小さく、且つ、参考例１と、繰り返し負荷によるビードのへたり度合が同等である。なお、上記実施例、比較例及び参考例では、ビードの高さを厳密に測定し易くするために、ゴム層を設けていないが、ガスケット評価用サンプルには、ゴム層が設けられていても、ゴム層が設けられていなくても、基板となるステンレス鋼が同じであれば、残存ビード高さ、つまり、繰り返し負荷によるビードのへたり度合は同様になる。よって、上記実施例１及び２にゴム層を形成せたガスケット評価用サンプルは、上記比較例１～５にゴム層を形成させたガスケット評価用サンプルに比べ、繰り返し負荷によるビードのへたりは小さく且つ上記参考例１にゴム層を形成させたガスケット評価用サンプルと同等のビードのへたり度合となる。
　本発明によれば、非ニッケル又は低ニッケルのステンレス鋼材を基板として用いていながら、繰り返し負荷を受けたときのビードのへたりが小さいので、シール性能の耐久性に優れるシリンダヘッドガスケットを、低コストで提供できる。

Claims (4)

  1. 　シリンダヘッドとシリンダブロックの接合面の間に挟まれてシリンダヘッドとシリンダブロックの接合部をシールするシリンダヘッドガスケットであり、
    　金属製の基板と、該基板の両面又は片面に設けられるゴム層と、からなる複合部材を有し、
    　該基板は、Ｃの含有量が０～０．１５質量％、Ｓｉの含有量が０～０．５質量％、Ｍｎの含有量が０～２．０質量％、Ｃｒの含有量が１１．５～１３．０質量％、Ｎの含有量が０～０．５質量％、Ｐの含有量が０～０．０４０質量％、Ｓの含有量が０～０．０３０質量、Ｎｉの含有量が０～０．６質量％であり、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなるステンレス鋼からなり、
    　該基板を形成するステンレス鋼の０．２％耐力が１３００～１５００ＭＰａであること、
    を特徴とするシリンダヘッドガスケット。
  2. 　前記シリンダヘッドガスケットのシール部の構造が、一つの前記複合部材で構成されている一層構造であることを特徴とする請求項１記載のシリンダヘッドガスケット。
  3. 　前記シリンダヘッドガスケットのシール部の構造が、一つの金属薄板と、該金属薄板の両面側に配置されている２つの前記複合部材と、で構成されている三層構造であることを特徴とする請求項１記載のシリンダヘッドガスケット。
  4. 　Ｃの含有量が０～０．１５質量％、Ｓｉの含有量が０～０．５質量％、Ｍｎの含有量が０～２．０質量％、Ｃｒの含有量が１１．５～１３．０質量％、Ｎの含有量が０～０．５質量％、Ｐの含有量が０～０．０４０質量％、Ｓの含有量が０～０．０３０質量、Ｎｉの含有量が０～０．６質量％であり、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなるステンレス鋼からなり、
    　０．２％耐力が１３００～１５００ＭＰａであること、
    を特徴とするシリンダヘッドガスケット用ステンレス鋼板。
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