(57)【要約】【課題】基本的には強度に優れる金属製のガスケット本体と、それとは別の金属製のボアシールリングを備えた構造を踏襲しながら、よりシール性に優れる高性能なシリンダヘッドガスケットを提供する。【解決手段】ボア部に対応した孔口を形成した金属製のガスケット本体２の孔口に、金属製のボアシールリング３を内嵌させて一体的に形成したシリンダヘッドガスケットにおいて、ガスケット本体２は、鋼板製の芯金４にゴム層５を被覆し、かつ、ボアシールリング３は、シールリング本体部６に、シールリング本体部６よりも薄肉に形成された外周辺部７を延設し、その外周辺部７にシール用弾性リング部８を一体的に突設した構造とされ、ボアシールリング３は、外周辺部７を、ガスケット本体２に対応して形成された孔口の内周面に溶着一体化させる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボア部に対応した孔口を形成した金属製のガスケット本体の該孔口に、金属製のボアシールリングを内嵌させて一体的に形成したシリンダヘッドガスケットにおいて、
前記ボアシールリングは、シールリング本体部に、該シールリング本体部よりも薄肉に形成された外周辺部を延設し、その外周辺部にシール用弾性リング部を一体的に突設した構造とされ、
上記ボアシールリングは、上記外周辺部を、上記ガスケット本体に形成された上記孔口の内周面に溶着一体化させているシリンダヘッドガスケット。
【請求項２】
請求項１において、
上記ガスケット本体は、鋼板製の芯金にゴム層を被覆して構成されるとともに、上記外周辺部は、上記孔口の内周面における上記芯金に溶着一体化させてあるシリンダヘッドガスケット。
【請求項３】
請求項１又は２において、
上記ボアシールリングの上記シールリング本体部には、リング溝を同心状に形成しているシリンダヘッドガスケット。
【請求項４】
請求項１又は２において、
上記ボアシールリングの上記シールリング本体部には、波状凹凸部を同心状に形成しているシリンダヘッドガスケット。
【請求項５】
請求項４において、
波状凹凸部が同心状に形成された上記シールリング本体部は、断面が波状となるように屈曲された鋼板で構成されているシリンダヘッドガスケット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
上記ボアシールリングの厚み方向の寸法は、上記ガスケット本体のそれよりも大きく形成してあるシリンダヘッドガスケット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダヘッドガスケットに係り、詳しくは、ボア部に対応した孔口を形成した金属製のガスケット本体の前記孔口に、金属製のボアシールリングを内嵌させて一体的に形成したシリンダヘッドガスケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のシリンダヘッドガスケットとしては、ステンレス鋼板等によるガスケット本体に、このガスケット本体とは別材料による金属製のボアシールリングを内嵌して溶着固定してある構造（ボアシール部分を水孔等の開口部で接合したり、ボア部のみへ溶着したりする構造を含む）のシリンダヘッドガスケットがある。これは、厳しい耐圧性、シール性の要求されるボアシールリングを高耐圧性で強度の高い金属材料から構成させることにより、ボアシールリングの面圧を高くして、それらの要求に答えられるようにしたものであり、例えば、特許文献１において開示されたものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０７−０２７２２９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術によるシリンダヘッドガスケットでは、高度のシール性を要するボアシールリング部位の締圧を高めて、ガスケットの封塞性能を向上させることが可能となる利点があった。しかしながら、ボアシールリングは金属製であって微細な隙間にまで完全に対応させるには無理があり、場合によっては所期のシール性が発揮されないばかりか材料コストも掛かり、しかも接合にも工数が掛かる等、その点では改善の余地が残されているものであった。この金属板製故に生じる不都合のおそれは、同様にガスケット本体においても存在し得ると思われる。
【０００５】
本発明の目的は、高耐圧、高シール性が要求されるシリンダヘッドガスケットを、基本的には強度に優れる金属製で、かつ、それとは別の金属材料によるボアシールリングを備えた構造を踏襲しながら、よりシール性に優れる高性能なシリンダヘッドガスケットを提供する点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の構成は、ボア部に対応した孔口を形成した金属製のガスケット本体の孔口に、金属製のボアシールリングを内嵌させて一体的に形成したシリンダヘッドガスケットにおいて、
ボアシールリングは、シールリング本体部に、シールリング本体部よりも薄肉に形成された外周辺部を延設し、その外周辺部にシール用弾性リング部を一体的に突設した構造とされ、
上記ボアシールリングは、上記外周辺部を、上記ガスケット本体に形成された上記孔口の内周面に溶着一体化させていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の構成は、請求項１の構成において、ガスケット本体は、鋼板製の芯金にゴム層を被覆して構成されるとともに、外周辺部は、孔口の内周面における芯金に溶着一体化させてあることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３の構成は、請求項１又は２の構成において、ボアシールリングのシールリング本体部には、リング溝を同心状に形成していることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４の構成は、請求項１又は２の構成において、ボアシールリングのシールリング本体部には、波状凹凸部を同心状に形成していることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５の構成は、請求項４の構成において、波状凹凸部が同心状に形成されたシールリング本体部は、断面が波状となるように屈曲された鋼板で構成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項６の構成は、請求項１〜５のいずれかの構成において、ボアシールリングの厚み方向の寸法は、ガスケット本体のそれよりも大きく形成してあることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
−第１実施形態−（請求項２に対応）
図１に、自動車等に搭載される内燃機関に適用自在なシリンダヘッドガスケット１の部分平面図が、図２には、図１におけるＡ−Ａ線断面図が、そして、図３にはガスケット本体２にボアシールリング３を組付ける作用図が夫々示されている。このシリンダヘッドガスケット１は、シリンダブロック（図示省略）とシリンダヘッド（図示省略）との間に介装されている。
【００１３】
即ち、シリンダボア部に対応した孔口２ａが形成された金属製のガスケット本体２の孔口２ａに、金属製のボアシールリング３を内嵌させて一体的に形成したシリンダヘッドガスケット１であって、ガスケット本体２は、鋼板製の芯金４の表裏の両面にゴム層５を被覆し、かつ、ボアシールリング３は、シールリング本体部６に、シールリング本体部６よりも薄肉に形成された外周辺部７を延設し、その外周辺部７の表裏の両面にシール用弾性リング部８を一体的に突設した構造とされ、ボアシールリング３は、外周辺部７を、ガスケット本体２に形成された孔口２ａの内周面に溶着一体化させている。
【００１４】
ゴム層５は、補強材としての繊維材をゴムに混入して成るコンパウンド材を、ステンレス（ＳＵＳ３０１等）鋼板による芯金４の表裏両面にコーティングして成るサンドイッチ構造に形成されている。つまり、ガスケット本体２は、基本的には、所謂両面型のラバーコートメタルガスケットに構成されている。
【００１５】
繊維材としては、ガラス繊維、セラミック繊維、岩綿、鉱滓綿、溶解石英繊維、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、炭素繊維、金属繊維、ボロン繊維等の無機繊維を用いることができる。また、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、ポリエステル系繊維、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ン系繊維、フェノール繊維、セルロース系繊維等の有機繊維を用いることもできる。また、芯金３としては、ＳＰＣＣやＳＰＨＣ等の圧延鋼板、アルミニウム板、ステンレス鋼板等の種々のものが使用できる。
【００１６】
そして、ゴム（ゴム材料）としては、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）、プチルゴム（ＩＩＲ）、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）、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）、ニトリロイソプレンゴム（ＮＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）等を用いることができる。また、これらのゴム材、例えばＳＢＲにナフテン系のプロセス油が添加された油展ゴムを用いることもできる。
【００１７】
図１、図２に示すシリンダヘッドガスケット１において、９はボア口（シリンダボア口）、１０は冷却水路用孔、１１はボルト孔である。このシリンダヘッドガスケット１の製造方法としては、以下のようである。先ず、芯金４の両面にゴム層５がコーティングされたサンドイッチ構造（ラバーコートメタル）のガスケット基材を用意し、図示しないプレス工程により、孔口２ａ、冷却水路用孔１０、及びボルト孔１１が形成され、かつ、所定の外郭形状に切断されたガスケット本体２を作成する（図３参照）。
【００１８】
先のプレス工程とは別に、予め作成されているボアシールリング３の外周辺部７の表裏の両面に、金型成形（射出成形）によってシール用弾性リング部８を一体的に形成するボアシール成形工程を行う。これら表裏のシール用弾性リング部８は上下対称に作られていおり、その全高ｄ３はシールリング本体部６の厚みｄ２よりも大に設定されている。尚、弾性リング部８を射出成形以外の方法で形成しても良く、その作成方法は問わないとともに、上下の弾性リング部８，８は上下対称でなくても良い。
【００１９】
次に、シール用弾性リング部８が一体化されたボアシールリング３を、その外周辺部７を孔口２ａに圧入又は密着的に嵌入させることでガスケット本体２に装填し（図３参照）、芯金４の内周端部と外周辺部７の外周端部とをレーザ溶接による溶着部ｙでもって溶着一体化することにより、シリンダヘッドガスケット１が作成される。尚、溶着部ｙはレーザ溶接以外の溶接であっても良い。
【００２０】
このシリンダヘッドガスケット１では、ガスケット本体２の厚みｄ１と、シールリング本体部６の厚みｄ２とは互いに等しい値に設定してあるが、ｄ１をｄ２よりも僅かに厚くして、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間で締付けられたときに、ゴム層５によるシール作用も確実に発揮されるようにしても良い。ガスケット本体２はその両面にゴム層５があるので、シリンダブロック１４とシリンダヘッド１５（図５参照）との間において締め付けられた場合の単位面積当りの圧力（荷重）は、ガスケット本体２よりもシールリング本体部６の方が明確に大となり、より厳しい条件となるボア部を有効にシールすることができる。
【００２１】
このように、図１、図２に示すシリンダヘッドガスケット１は、金属製のガスケット本体２に、金属製のボアシールリング３を内嵌して溶着固定して成るシリンダヘッドガスケット１において、ガスケット本体２を、鋼板製の芯金４にゴム材５をコーティングした複合基材に構成し、ボアシールリング３を、ボアシール部（シールリング本体部）６と、このボアシール部６よりも厚みを薄くした状態でボアシール部６の外周端に一体形成された薄肉の外周部（外周辺部）７と、ボアシール部６よりも厚さ方向で突出する状態で外周部７に固着されたゴム製のリングシール部（シール用弾性リング部）８とから構成し、外周部７と芯金４とを溶着してあることを特徴とする。
【００２２】
つまり、ボアシールリング３による一次シール部と、ゴム材製のリングシール部８による二次シール部とにより、厳しい条件下で用いられるシリンダヘッドガスケット１に高いシール性能を付与することに成功している。さらに、ゴム層５がコーティングされたガスケット本体２が、言わば三次シール部として作用し、より高いシール性能が得られる効果がある。
【００２３】
−第２実施形態−（請求項３に対応）
シリンダヘッドガスケット１は、図４に示すように、シールリング本体部６に、円形のボア口９の（即ち、ボア用孔２ａの）中心Ｐと同心状で複数のリング溝１２，１３が形成されたシリンダヘッドガスケット１でも良い。それ以外は、図２に示すものと同じである。ここで、ボア口９の半径をｒ１とすると、内側の第１リング溝１２の半径はｒ２、外側の第２リング溝１３の半径はｒ３とすると、ｒ３＞ｒ２＞ｒ１である。
【００２４】
各リング溝１２，１３の断面形状は、Ｖ形、台形、矩形、Ｕ形等、種々の形状が可能である。ガスケット本体２の厚みｄ１と、シールリング本体部６の厚みｄ２とは互いに等しい値であるが、ｄ１をｄ２よりも僅かに厚くして、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間で締付けられたときに、ゴム層５によるシール作用も確実に発揮できるようにしても良い。
【００２５】
このシリンダヘッドガスケット１をシリンダブロック１４とシリンダヘッド１５との間に介装されて締め付けられた組付け状態において、シリンダブロック１４及びシリンダヘッド１５夫々とシールリング本体部６との間に隙間ｍが存在している状況を誇張して描いたものを図５に示す。隙間ｍが存在していれば、爆発圧力が隙間を伝ってボア口９外へ逃げようとするが、隙間ｍとリング溝１２，１３との体積変化により、漏れ出る圧力はリング溝１２，１３で減衰される作用が生じ、圧力の漏洩を軽減又は阻止できるようになるという、好ましい効果を得ることができる。
【００２６】
−第３実施形態−（請求項４，５に対応）
シリンダヘッドガスケット１を、図６に示すように、ボアシールリング３のシールリング本体部６には、波状凹凸部１６を同心状に形成された構造に構成しても良い。即ち、シールリング本体部６を、鋼板をその断面が波状となるように屈曲して成る波状凹凸鋼板で形成してあり、波状凹凸部１６とは、尾根形状の凸波１６ａと谷形状の凹波１６ｂとの総称である。従って、外周辺部７の厚みは、鋼板の板厚そのものになる。それ以外は、図２に示されるものと同じである。
【００２７】
尚、これら凸波１６ａ、凹波１６ｂは、図示は省略するが、ボア口９の中心Ｐと同心円となる状態（互いに同心状となる状態）に形成されている。ガスケット本体２の厚みｄ１よりも、シールリング本体部６の厚みｄ４を厚くする（ｄ１＜ｄ４）のが望ましいが、互いに等しい値にすることも可能である。
【００２８】
このように、ボアシールリング３を波状凹凸鋼板で構成とすれば、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に組み付けられた状態では、波状凹凸部１６が弾性変形（又は塑性変形）して、シリンダブロックやシリンダヘッドの挟持面に沿うようになり、それによって高いシール性（一次シール性）を発揮するのである。また、波状凹凸鋼板として、硬度の高い鋼板（又は引張り強度の高い鋼板）を用いることで高いバネ定数に設定できるので、薄い板厚のものを用いて廉価にシールリング本体部６を構成できる利点がある。また、外周辺部７の厚みをシールリング本体部６よりも薄くするための加工は不要となる点も好ましい。
【００２９】
−第４実施形態−（請求項１に対応）
シリンダヘッドガスケット１を、図７に示すように、ガスケット本体２を、鋼板製芯金１枚のみから構成した構造としても良い。それ以外は、図２に示すものと同じである。尚、ガスケット本体２の厚みｄ１と、シールリング本体部６の厚みｄ２とは互いに等しい値である。
【００３０】
〔別実施形態〕
〈１〉（請求項６に対応）
図１、図２や図４、或いは図７に示すシリンダヘッドガスケット１において、シールリング本体部６の厚みｄ２を、ガスケット本体２の厚みｄ１よりも若干大きい構成（ｄ２＞ｄ１）として、ボア部のシール性をより強化させるようにしたシリンダヘッドガスケットでも良い。
【００３１】
〈２〉  ボアシールリング３の厚みｄ２を、ガスケット本体２の厚みｄ１よりも厚くする場合、上下の双方に突出させて厚くする、下側にのみ突出させて厚くする、上側にのみ突出させて厚くする、の三通りが可能である。リング溝１２，１３の中心は、ボア口９の中心Ｐに合致させなくても、要は、シールリング本体部６上下の平面部の範囲内に形成しておけば良いから、複数の円形のリング溝１２，１３が互いに同心状でも良く、偏心（非同心状）させる構成も可能である。
【００３２】
また、一つのリング溝１２だけや、３つ以上のリング溝を形成させても良い。波状凹凸部１６は、図５に示すリング溝１２，１３において対をなす上下のものを左右にずらせて、結果的に断面形状が波状となるものでも良い。また、波の数は１及び複数が可能である。芯金４の表面にコーティングするゴム層５や外周辺部７に一体形成されたシール用弾性リング部は、上下いずれか一方の面だけに存在する構造も可能である。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１に記載のシリンダヘッドガスケットでは、条件の厳しいシリンダボア部は、別材料で形成されたボアシールリングによる一次シール部と、その外側の弾性リング部による二次シール部とを設けて、トータルとしてより高いシール性能を発揮させることができた。また、金属性のガスケット本体とボアシールリングとが溶着によって強固に一体化されており、部品としての移送や運搬時等において両者が分離する不都合が生じない点も好ましい。
【００３４】
請求項２に記載のシリンダヘッドガスケットでは、鋼板製の芯金にゴム層をコーティングして成る金属ガスケット本体を、基本的にラバーコートメタルガスケット構造として、金属のみのガスケットに比べて高い密封性を得ながら、請求項１の構成による前記効果を奏することができる利点がある。
【００３５】
請求項３に記載のシリンダヘッドガスケットでは、燃焼ガスを堰き止めるシールリング本体部６に同心状に形成されたリング溝により、圧力の減衰作用が促進できる。これにより、シリンダブロックやシリンダヘッドとの間に万が一隙間が生じていても、そこに作用する漏洩ガス圧力はリング溝によって速やかに減衰されるので、ボアシールリングにおけるその外側部分で、或いは、二次シール部との協働によってシールできるようになる。従って、良好なシール性能を維持し得るシリンダヘッドガスケットを提供することができた。尚、同心状のリング溝は、完全閉鎖リング形状でも、開口リング形状（Ｃ形リング）であっても良い。
【００３６】
請求項４に記載のシリンダヘッドガスケットでは、同心円状に形成された波状凹凸部によって燃焼ガスを堰き止めるとともに、圧力の減衰作用も促進できる。尚、同心状の波状凹凸は、完全閉鎖リング形状でも、開口リング形状（Ｃ形リング）であっても良い。
【００３７】
請求項５に記載のシリンダヘッドガスケットでは、請求項４による前記効果を奏するとともに、ボアシールリングを波状に凹凸形成された鋼板で構成してあるので、鋼板を、その硬度や張力を高くしてバネ定数を大とすることで、比較的薄い厚みのものが使用可能となり、コストダウンできる利点があるとともに、外周周辺部を薄肉とするための加工が不要になる点もコスト上で有利である。
【００３８】
請求項６に記載のシリンダヘッドガスケットでは、高度のシール性が要求されるボア部は、ガスケット本体よりも厚肉に形成することによって、シリンダヘッドガスケットの締付け装着時におけるボアシールリング部分の締付圧を無理無く高くすることができ、ガスケットの封塞性能を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態によるシリンダヘッドガスケットの部分平面図
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】ボアシールリングをガスケット本体へ組付ける作用図
【図４】第２実施形態によるシリンダヘッドガスケットの要部を示す断面図
【図５】図４のボアシールリングの拡大断面図
【図６】第３実施形態によるシリンダヘッドガスケットの要部を示す断面図
【図７】第４実施形態によるシリンダヘッドガスケットの要部を示す断面図
【符号の説明】
１              シリンダヘッドガスケット
２              ガスケット本体
２ａ            孔口
３              ボアシールリング
４              芯金
５              ゴム層
６              シールリング本体部
７              外周辺部
８              弾性リング部
１２            リング溝
１６            波状凹凸部
ｄ１            ボアシールリングの厚み方向の寸法
ｄ２            ガスケット本体２の厚み方向の寸法
【図１】
2004340254.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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