JP2002054745A - ヘッドガスケット - Google Patents

ヘッドガスケット

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JP2002054745A
JP2002054745A JP2000238773A JP2000238773A JP2002054745A JP 2002054745 A JP2002054745 A JP 2002054745A JP 2000238773 A JP2000238773 A JP 2000238773A JP 2000238773 A JP2000238773 A JP 2000238773A JP 2002054745 A JP2002054745 A JP 2002054745A
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synthetic resin
resin coating
head
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Tsunekazu Udagawa
恒和 宇田川
Susumu Inamura
進 稲村
Shinichi Sato
伸一 佐藤
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Ishikawa Gasket Co Ltd
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0818Flat gaskets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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Abstract

(57)【要約】 【課題】金属板一枚の構成のヘッドガスケットであって
も、十分なシール性能を有し、しかも、シリンダヘッド
やシリンダブロックを傷付けないヘッドガスケットを提
供する。 【解決手段】エンジン用のヘッドガスケット1を1枚の
金属構成板で形成し、シリンダボア用穴2の周囲にビー
ド11を設けてシールすると共に、合成樹脂コーティン
グ20を該ビード11の全周囲に渡って該ビード11の
凸面と凹面の少なくとも一方側に、該ビード11の少な
くとも一部分を覆って塗布して形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンに適用す
る1枚の金属構成板で形成されるヘッドガスケットに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブ
ロックとの間をシールするヘッドガスケットには、図1
に示すように、シリンダボア用穴(燃焼穴)2、潤滑油
穴3、冷却水穴4、ボルト穴5等が形成されており、そ
れぞれ、燃焼室内に発生する燃焼ガス、オイルギャラリ
を循環する潤滑油、及び、ウオータジャケット内の冷却
水等をシールするために、それぞれのシール対象穴に対
して適正なシール面圧を発生するためのビードやシール
リング等のシール手段が設けられている。
【0003】特に、シリンダボア用穴の周縁部において
は、エンジンが作動した時に、高温高圧の燃焼ガスが発
生するので、この部分のシールが特に重要であり、機械
的強度や耐久性に優れた金属ガスケットを用いて、例え
ば、何枚かの金属構成板を積層すると共に、第1積層板
のシリンダボア用穴の外側全周に、ビードを配設して、
このビードによって高いシール面圧を発生する構成を取
っている。
【0004】また、このビードをへたりから保護し、ま
た、シリンダボア用穴の面圧を高めるために、様々な工
夫がなされ、ビードの内周又は外周にストッパビードを
形成した第2積層板を設けたり、あるいは、金属シムを
ストッパとして配置したり、ハーフビードやフルビード
を持つ積層板を幾つか組み合わせている。
【0005】一方、近年では、ヘッドガスケットにおい
て低コスト化が進み、何枚もの金属構成板を積層するタ
イプではこの低コスト化に対応できないので、一枚の金
属構成板のみで構成される金属ガスケットの採用が考え
られてきている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この一
枚板の構成のヘッドガスケットにおいては、複数の構成
板を使用する積層タイプのヘッドガスケットのように、
シール手段を組み合わせることができず、シール手段も
限定されるので、高度のシール性能や耐久性が要求され
るエンジンのヘッドガスケットのような場合には、シー
ル性能の確保が非常に難しいという問題がある。
【0007】そのため、シリンダボア用穴の周端部に、
金属製の補強シムを配設したり、折り返し部を設けた
り、グロメットを装着したり、溶射により厚みを増加し
たりすることが考えられるが、これらの端部処理を行う
と加工工程や工数の増加や材料の歩止まり等の問題が生
じ、コストアップとなるので、これらの端部処理も省く
必要に迫られている。
【0008】その一方で、エンジンの軽量化が進み、シ
リンダヘッドやシリンダブロックが比較的軟らかいアル
ミ合金製となってきており、そのため、ヘッドガスケッ
トを挟持して、シリンダヘッドとシリンダブロックと
を、シール性能を維持するために強い押圧力で締結する
と、エンジンの振動や熱膨張等による力が加わった時に
シリンダヘッドやシリンダブロック側が傷付いて、この
傷から燃焼ガス等の漏れが発生するという問題が生じ
る。
【0009】その上、ビードとシリンダヘッド等のエン
ジン部材との接触は、両方とも金属相互の直接接触とな
ると、金属表面のツールマーク等の凹凸やエンジンの振
動や熱変動によって僅かであるが隙間が発生してしまう
ので、この隙間から高温高圧の燃焼ガスが漏出してしま
うという問題がある。
【0010】この高温高圧の燃焼ガスが漏出すると、ヘ
ッドガスケットとエンジン部材との間を伝わって潤滑油
穴や冷却水穴に侵入する可能性が非常に大きくなる。そ
して、一旦、燃焼ガスが潤滑油穴や冷却水穴に侵入する
と、エア噛み現象により潤滑油や冷却水の循環に支障が
生じ、大きなエンジントラブルにつながるので、この燃
焼ガスの漏出を防止することが重要な課題となる。
【0011】本発明はこれらの問題を解決するためにな
されたものであり、本発明の目的は、金属板一枚の構成
のヘッドガスケットであっても、十分なシール性能を有
し、しかも、シリンダヘッドやシリンダブロックを傷付
けないヘッドガスケットを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に係るヘッドガス
ケットは、次のように構成される。
【0013】1)エンジン用のヘッドガスケットを1枚
の金属構成板で形成し、シリンダボア用穴の周囲にビー
ドを設けてシールすると共に、合成樹脂コーティングを
該ビードの全周囲に渡って該ビードの凸面と凹面の少な
くとも一方側に、該ビードの少なくとも一部分を覆って
塗布して構成される。
【0014】2)あるいは、エンジン用のヘッドガスケ
ットを1枚の金属構成板で形成し、シリンダボア用穴の
周囲にビードを設けてシールすると共に、合成樹脂コー
ティングを該ビードの全周囲に渡って該ビードの凸面と
凹面の少なくとも一方側に、該ビードの全部分を覆って
該ビードの両端側まで塗布して構成される。
【0015】そして、この合成樹脂コーティングは、面
圧調整の目的に従って均一厚さとしても良く、また、不
均等な厚さとしてもよい。不均等な厚さとする場合に
は、合成樹脂コーティングを、一層で設けて、厚さに差
を付けてもよく、多層に形成して、この層の積層数の差
によって、厚さを変えても良い。
【0016】これらの構成のヘッドガスケットによれ
ば、ビードの少なくとも一部分を覆って合成樹脂コーテ
ィングを配置したので、ビード補強の機能の他に、この
金属シムより軟らかく、ゴム被覆層より硬い合成樹脂コ
ーティングがシール性能を発揮するので、ヘッドガスケ
ットとシリンダヘッドやシリンダブロックとの間のシー
ル性が向上する。
【0017】また、この合成樹脂コーティングは、緩衝
材として作用するので、ビードの損傷及びへたりが防止
され、ヘッドガスケットの耐久性が向上する。
【0018】そして、ビードの全部分を覆ってビードの
両端側まで塗布した場合には、このビードの両端側に形
成される合成樹脂コーティングの端部による段差部が、
ビードの内周側と外周側に第2及び第3のシールライン
を形成するので、燃焼ガスに対するシール性がより向上
する。
【0019】なお、金属シムの張り付けでは、凸部を有
する主ビードを覆う加工は難しく、溶射シムでは加工精
度が悪い上に加工コストが高い。また、例え精度の良い
加工ができたとしても、金属は合成樹脂よりも硬いた
め、良いシール性能を発揮できず、また、緩衝材として
の機能も著しく劣る。
【0020】また、ゴム被覆層などの合成樹脂よりも軟
らかい材質を使用した場合は、押圧力によるフローや圧
壊が発生するので、合成樹脂のようなシール性能及び緩
衝機能を発揮することができず、また、軟らか過ぎて押
圧された時に段差部を維持できないので、ビードの内外
周に第2及び第3のシールラインを形成することもでき
ない。
【0021】3)そして、上記のヘッドガスケットにお
いて、前記合成樹脂コーティングを、硬度F〜6Hの硬
さで形成する。
【0022】硬度Fより軟らかいとフローや圧壊等が発
生し、硬度6Hより大きいとシール性が悪く、また、緩
衝機能も劣るので、この硬度F〜6Hの硬さで形成する
のが好ましい。
【0023】4)また、上記のヘッドガスケットにおい
て、前記合成樹脂コーティングを、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂、フェノキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド
イミド樹脂のいずれか又はその組み合わせで形成する。
【0024】この合成樹脂コーティングは、多様な合成
樹脂で形成することができるが、硬さや塗布の容易さ等
から、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹
脂、フッ素樹脂、ポリアミドイミド樹脂のいずれか一
つ、又は、二つ以上の組み合わせを使用するのが好まし
い。特に、フェノキシ樹脂は200℃以上の耐熱性があ
り、作業性や塗膜物性等の面を考えても、このフェノキ
シ樹脂の使用が最も好ましい。
【0025】5)また、上記のヘッドガスケットにおい
て、前記合成樹脂コーティングを、スクリーン印刷によ
る塗布で形成する。
【0026】この合成樹脂コーティングは、マスクを利
用した吹きつけ等で自由な形状に塗布して積層できる
が、スクリーン印刷等の印刷を使用すると、複雑な形状
であっても容易に形成でき、しかも、多重印刷により、
簡単に層厚を変更して形成できるので、各部位に応じた
適切な厚さの合成樹脂コーティングを容易に形成でき
る。
【0027】そして、多重印刷によれば、合成樹脂コー
ティングを多様な形状や厚さに形成することや材質を変
えた多重構造とすることも容易となる。
【0028】なお、このヘッドガスケットは、構成板に
上記の合成樹脂コーティングの上にシリンダヘッド及び
シリンダブロックとの密着性を向上させるためゴム被膜
を設けることもできる。
【0029】そして、通常は、ビードの凸部がシリンダ
ブロック側にビードの凹部がシリンダヘッド側になるよ
うにヘッドガスケットが形成されるが、逆にビードの凹
部がシリンダブロック側にビードの凸部がシリンダヘッ
ド側になるようにヘッドガスケットを形成してもよい。
【0030】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態のヘッドガスケットについて説明する。
【0031】このヘッドガスケット1は、内燃機関のシ
リンダヘッドとシリンダブロックとの間をシールするも
のであり、図1に示すように機械的強度や耐久性に優れ
た一枚の金属製の構成板10で構成され、シリンダボア
用穴(燃焼穴)2、潤滑油穴3、冷却水穴4、ボルト穴
5等が形成されている。
【0032】このヘッドガスケット1の金属構成板10
の材料としては、軟鋼板、ステンレス、バネ鋼等の硬質
金属、あるいは、銅、アルミニウム等の塑性金属等を適
宜使用できる。
【0033】そして、シリンダボア用穴2の周縁部にシ
ールのために、金属構成板10のシリンダボア用穴2の
周端部2bの外周の全周に渡って、ビード11を配設し
て高いシール面圧を発生し、第1シールラインAとなる
主シール部を形成する。
【0034】そして、このビード11を補強すると共に
シール性能を強化するために、合成樹脂コーティング2
0をビード11の凸面と凹面の少なくとも一方側に、ビ
ード11の少なくとも一部分を覆って塗布して、あるい
は、ビード11の全部分を覆ってビード11の両端側ま
で塗布する。この合成樹脂コーティング20はビード1
1の全周に渡って穴開き円盤状に設けられる。
【0035】この合成樹脂コーティング20のビード1
1の一部を覆った例を図2〜図4に示すが、図2は、合
成樹脂コーティング20が凸面と凹面の両方に、図3は
凸面側のみに、図4は凹面側のみに、それぞれ形成され
た状態を示す。
【0036】また、合成樹脂コーティング20でビード
11の両端側まで覆った例を図5〜図7に示すが、図5
は、合成樹脂コーティング20が凸面と凹面の両方に、
図6は凸面側のみに、図7は凹面側のみに、それぞれ形
成された状態を示す。
【0037】この合成樹脂コーティング20は、押圧さ
れた時には、破損せずに、変形する程度の硬さの硬度F
〜6H程度の硬さで形成し、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂、フェノキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリアミドイミド
樹脂等のいずれか一つ又はその組み合わせでスクリーン
印刷による塗布で形成する。なお、作業性や塗膜物性を
考えると、フェノキシ樹脂を使用するのが最適である。
【0038】この合成樹脂コーティング20の厚さは、
エンジンの種類や大きさにもよるが、一例を上げると、
シリンダボア用穴2の大きさが80mmφで、金属構成
板10が150μm〜500μm程度ステンレスバネ鋼
板の板厚の時に、合成樹脂コーティング20は5μm〜
150μm程度の層厚に形成され、特にビードの凹部で
は厚めの10μm〜250μm程度の層厚に形成され
る。
【0039】また、この合成樹脂コーティング20は、
必ずしも均一厚さで形成する必要はなく、必要に応じ
て、厚さを変化することもできる。例えば、図8に示す
ように、合成樹脂コーティング20を多層20a,20
bに形成し、ビード11の外側のみ2層にしてビード1
外側の段差部21を大きく形成し、この段差部21で形
成するシールラインBのシール面圧を大きくすることが
できる。
【0040】また、合成樹脂コーティング20の端部に
関しては、内周端部はシリンダボア用穴2の端部2bに
合わせてもよく、外側に設けてもよい。また、多層に設
ける場合は、上側の合成樹脂コーティング20a,20
bの端部を下側の合成樹脂コーティング20の端部に揃
えてもよく、階段状に段差を設けて形成しても良い。
【0041】そして、合成樹脂コーティング20をビー
ド11の凸面側と凹面側の両方に設けた場合には、凸面
側と凹面側の端部を一致させると段差部の厚みが増加
し、シール面圧を高くすることができるが、必要なシー
ル面圧やシールライン数に応じて、必ずしも、一致した
場合に限定する必要はない。
【0042】これらの合成樹脂コーティング20の幅と
位置と厚みはそれぞれのヘッドガスケットによって必要
とされる面圧分布に合わせて適宜決定されるものであ
る。
【0043】また、オイルギャラリを循環する潤滑油、
及び、ウオータジャケット内の冷却水等をシールするた
めに、それぞれのシール対象穴である潤滑油穴3や冷却
水穴4の周囲に適正なシール面圧を発生するフルビード
やハーフビードによるシール手段を設ける。
【0044】また、必要に応じて、図9に示すように、
合成樹脂コーティング20を形成した後、ヘッドガスケ
ット1の表面を覆う表面コート30を設けることもでき
るが、この表面コート30の材料としては、シールする
燃焼ガスや液体(潤滑オイル、水)等に対する耐久性や
耐熱性に優れ、しかも、柔軟性を有し、圧縮変形に対す
る復元性が良い材料が好ましく、NBRゴム、フッ素ゴ
ム、シリコーンゴム、水素添加ニトリル・ブタジエンゴ
ム等のゴム系材料を使用できる。
【0045】このゴム系の材料を使用した場合には、弾
力性があるので、構成板の表面に塗布した時に、当接す
るシリンダブロックやシリンダヘッドのツールマーク等
を吸収できる。
【0046】以上の構成のヘッドガスケット1によれ
ば、ヘッドガスケット1の構成を1枚の金属構成板10
とし、ビード11や合成樹脂コーティング20でシール
しているので、低コストで製造できる。
【0047】また、この一枚の金属構成板10に形成さ
れたビード11の少なくとも一部分を覆って合成樹脂コ
ーティング20を配置したので、このビード11を補強
できると共に、金属シムより軟らかく、ゴム被覆層より
硬い合成樹脂コーティング20のシール効果を利用でき
るので、シール性能を向上させることができ、それとと
もに、このヘッドガスケット1が当接するシリンダヘッ
ドやシリンダブロックの損傷を防止できる。
【0048】そして、この合成樹脂コーティング20
は、緩衝材として作用し、ビード11の損傷及びへたり
を防止できるので、ヘッドガスケット1の耐久性を向上
することができる。
【0049】更に、合成樹脂コーティング20をビード
11の全部分を覆ってビード11の両端側まで塗布した
場合には、このビード11を覆って形成される合成樹脂
コーティング20の端部による段差部で、ビード11の
外周側に第2のシールラインB等を形成して、より燃焼
ガスに対するシール性を向上させることができる。
【0050】なお、この合成樹脂コーティング20は、
スクリーン印刷やマスクを利用した吹きつけ等でより簡
単に塗布できるので、部品の管理や加工が容易で、工数
の増加も少なく、製造コストの上昇も少なくて済むとい
う利点がある。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のヘッドガ
スケットによれば、次のような効果を奏することができ
る。
【0052】先ず、ヘッドガスケットの構成を1枚の金
属構成板とし、グロメットや折り返し等の端部処理を省
略しているので、低コストで製造できる。
【0053】また、この一枚の金属構成板に形成された
ビードの少なくとも一部分を覆って合成樹脂コーティン
グを配置したので、このビードを補強できると共に、金
属シムより軟らかく、ゴム被覆層より硬い合成樹脂コー
ティングのシール効果を利用できるので、シール性能を
向上させることができる。
【0054】そして、この合成樹脂コーティングは、緩
衝材として作用し、ビードの損傷及びへたりを防止でき
るので、ヘッドガスケットの耐久性を向上することがで
き、それとともに、このヘッドガスケットが当接するシ
リンダヘッドやシリンダブロックの損傷も防止できる。
【0055】更に、ビードの全部分を覆ってビードの両
端側まで塗布した場合には、このビードを覆って形成さ
れる合成樹脂コーティングの端部による段差部で、ビー
ドの外周側に第2のシールラインを形成して、より燃焼
ガスに対するシール性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のヘッドガスケットの平面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態のヘッドガスケット
の一部断面を含む模式的な部分斜視図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態のヘッドガスケット
の一部断面を含む模式的な部分斜視図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態のヘッドガスケット
の一部断面を含む模式的な部分斜視図である。
【図5】本発明の第4の実施の形態のヘッドガスケット
の一部断面を含む模式的な部分斜視図である。
【図6】本発明の第5の実施の形態のヘッドガスケット
の一部断面を含む模式的な部分斜視図である。
【図7】本発明の第6の実施の形態のヘッドガスケット
の一部断面を含む模式的な部分斜視図である。
【図8】本発明の第7の実施の形態のヘッドガスケット
の一部断面を含む模式的な部分斜視図である。
【図9】本発明の第8の実施の形態のヘッドガスケット
の一部断面を含む模式的な部分斜視図である。
【符号の説明】
1 ヘッドガスケット 2 シリンダボア用穴 10 金属構成板 11 ビード 20 合成樹脂コーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 伸一 栃木県宇都宮市清原工業団地21−3 石川 ガスケット株式会社技術研究所内 Fターム(参考) 3J040 AA01 AA12 BA01 EA07 EA15 EA17 EA48 FA01 FA06 FA07 HA01 HA17

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン用のヘッドガスケットを1枚の
    金属構成板で形成し、シリンダボア用穴の周囲にビード
    を設けてシールすると共に、合成樹脂コーティングを該
    ビードの全周囲に渡って該ビードの凸面と凹面の少なく
    とも一方側に、該ビードの少なくとも一部分を覆って塗
    布したことを特徴とするヘッドガスケット。
  2. 【請求項2】 エンジン用のヘッドガスケットを1枚の
    金属構成板で形成し、シリンダボア用穴の周囲にビード
    を設けてシールすると共に、合成樹脂コーティングを該
    ビードの全周囲に渡って該ビードの凸面と凹面の少なく
    とも一方側に、該ビードの全部分を覆って該ビードの両
    端側まで塗布したことを特徴とするヘッドガスケット。
  3. 【請求項3】 前記合成樹脂コーティングを、硬度F〜
    6Hの硬さで形成したことを特徴とする請求項1又は2
    に記載のヘッドガスケット。
  4. 【請求項4】 前記合成樹脂コーティングを、エポキシ
    樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、フッ素樹脂、
    ポリアミドイミド樹脂のいずれか又はその組合わせで形
    成したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に
    記載のヘッドガスケット。
  5. 【請求項5】 前記合成樹脂コーティングを、スクリー
    ン印刷による塗布で形成したことを特徴とする請求項1
    〜4のいずれか1項に記載のヘッドガスケット。
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