(57)【要約】  【課題】シリンダヘッドからの熱をガスケットで断ち、マニホールドに伝え難くした吸気ガスケットを提供すること。  【解決手段】シリンダヘッドとマニホールドの間に装着される吸気ガスケットであって、金属薄板１１の両面にゴム層１２、１２を形成させた３層構造の中間リブ部材１と、中間リブ部材１の両面に配置される金属板２、２と、金属板２、２の両面に配置される弾性金属基板３、３とからなり、中間リブ部材１は外周縁に形成される第１リブ１５と流体通路孔の周縁部に形成される第２リブ１４を少なくとも有するリブ構造であり、中間リブ部材１のリブと中間リブ部材１の両面に配置される金属板２、２とで空間を形成してなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドとマニホールドの間に装着される吸気ガスケットであって、金属薄板の両面にゴム層を形成させた３層構造の中間リブ部材と、該中間リブ部材の両面に配置される金属板と、該金属板の両面に配置される弾性金属基板とからなり、該中間リブ部材は外周縁に形成される第１リブと流体通路孔の周縁部に形成される第２リブを少なくとも有し、該中間リブ部材のリブと該中間リブ部材の両面に配置される金属板とで空間を形成してなることを特徴とする吸気ガスケット。
【請求項２】
前記空間の厚みが、０．３〜５．０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の吸気ガスケット。
【請求項３】
前記中間リブ部材の両面に形成されるゴム層は、発泡ゴム層であることを特徴とする請求項１又は２記載の吸気ガスケット。
【請求項４】
前記弾性金属板は、流体通路孔の周縁部にビードを形成したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の吸気ガスケット。
【請求項５】
前記中間リブ部材の流体通路孔の周縁部に形成される第２リブと、前記弾性金属板の流体通路孔の周縁部に形成されるビードは、流体が流れる方向において、対向する位置にあることを特徴とする請求項４記載の吸気ガスケット。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダヘッドとマニホールドの間に装着される吸気マニホールドの温度上昇を抑制する吸気ガスケットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のエンジンの吸気集合部マニホールド（インテークマニホールド）用ガスケット（以下、「吸気ガスケット」と言う）は、ビードを吸気孔の周縁部に形成した金属板の積層物を、シリンダヘッドとマニホールドの間に装着して使用されている。このため、シリンダヘッドの熱は、ガスケットを介してマニホールドに伝わり、マニホールド自体の温度が上昇する。その結果、マニホールドの温度はシリンダヘッドに近い温度にまで上昇する。
【０００３】
エンジンの出力を向上させるためには、吸気温度が低いことが要求される。吸気される空気はマニホールドを通ってシリンダヘッドに送り込まれるため、吸気温度を下げるには、マニホールド自体の温度下げることが必要である。
【０００４】
特開平６−３００１３９号公報には、カウンターフロー形式の吸気孔と排気孔を同一方向に備えたシリンダーヘッドのフランジ部に付設される吸排気ガスケットにおいて、吸気側は中間板の両面に弾性層をコーティングした金属薄板を設けることが開示されている。この吸排気ガスケットは、吸排気両孔に同時に対応せしめ密封性能が良好で組み付け性に優れるものである。
【特許文献１】特開平６−３００１３９号公報（請求項１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開平６−３００１３９号公報記載の吸排気ガスケットは、弾性層が補強繊維を混合し合成ゴムあるいは合成樹脂からなるものであり、金属板の積層物よりは熱伝導率が小さいものである。しかしながら、弾性層の厚みは５０〜３００μｍであり、この弾性層が介在することで、マニホールド自体の温度を下げるまでには至らないものである。
【０００６】
従って、本発明の目的は、シリンダヘッドからの熱をガスケットで断ち、マニホールドに伝え難くした吸気ガスケットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、金属薄板の両面にゴム層を形成させた３層構造の中間リブ部材と、該中間リブ部材の両面に配置される金属板と、該金属板の両面に配置される弾性金属基板とからなり、該中間リブ部材は外周縁に形成される第１リブと流体通路孔の周縁部に形成される第２リブを少なくとも有し、該中間リブ部材のリブと両面にある金属板とで空間を形成させれば、空間内部に満たされた空気層がシリンダヘッドからの熱を断ち、マニホールドに伝え難くできること等を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、シリンダヘッドとマニホールドの間に装着される吸気ガスケットであって、金属薄板の両面にゴム層を形成させた３層構造の中間リブ部材と、該中間リブ部材の両面に配置される金属板と、該金属板の両面に配置される弾性金属基板とからなり、該中間リブ部材は外周縁に形成される第１リブと流体通路孔の周縁部に形成される第２リブを少なくとも有し、該中間リブ部材のリブと該中間リブ部材の両面に配置される金属板とで空間を形成してなることを特徴とする吸気ガスケットを提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の吸気ガスケットによれば、中間リブ部材のリブと該中間リブ部材の両面に配置される金属板とで空間が形成され、空間内部に空気層が蓄積される。標準気圧における空気の熱伝導率は０．１〜０．０１Ｗ/ｍＫであり、鉄やステンレスの１０〜１００Ｗ/ｍＫと比較すると、２桁以上も小さい。このため、金属板間に閉じ込められた空気層がシリンダヘッドからの熱を断ち、マニホールドに熱を伝え難くするため、吸気温度を従来のものと比較して下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明の実施の形態における吸気ガスケットについて図１〜図４を参照して説明する。図１は本例の吸気ガスケットの一部の断面図、図２は図１の吸気ガスケットを構成する中間リブ部材の平面図、図３は図１の吸気ガスケットを構成する金属板の平面図、図４は図１の吸気ガスケットを構成する弾性金属基板の平面図をそれぞれ示す。なお、図２〜図４中、ボルト孔などの小さな貫通孔はその記載を省略した。
【００１１】
吸気ガスケット１０は、シリンダヘッドとマニホールドの間に装着されるものであって、金属薄板１１の両面にゴム層１２、１２を形成させた３層構造の中間リブ部材１と、中間リブ部材１の両面に配置される金属板２、２と、金属板２、２の両面に配置される弾性金属基板３、３とからなり、中間リブ部材１のリブと中間リブ部材１の両面に配置される金属板２、２とで空間１３を形成したものである。
【００１２】
中間リブ部材１の両面に配置される金属板２、２は、空間１３の天板及び底板を形成すると共に、弾性金属基板３のビード３１と協働でシール性を高める役目をするものである。金属板２、２の材質としては、特に制限されないが、通常、鉄又はステンレスであり、その厚みは０．２〜２．０ｍｍ、好ましくは０．４〜１．０ｍｍである。金属板２、２の厚みが薄過ぎると剛性がなくなり空間１３が所定厚みを維持できなくなり、厚過ぎると重量増加という問題が発生してしまう。金属板２、２には、マニホールドから供給される空気が流れる空気通路孔２１、２２及び不図示のボルト挿通孔などが形成されている。またこれらの配置位置や形状は特に制限されない。
【００１３】
金属板２の両面に配置される弾性金属基板３、３の材質としては、特に制限されないが、通常、鉄又はステンレスであり、その厚みは０．２〜０．８ｍｍである。金属板２、２の厚みが薄過ぎると締め付けによるビードの反発力が低下してシール性が悪くなり、厚過ぎると重量増加という問題が発生してしまう。弾性金属基板３、３には、同様に空気通路孔２１、２２及び不図示のボルト挿通孔などが形成されている。また、弾性金属基板３、３の流体通路孔の周縁部には流体通路孔と相似形のビード３１、３２が形成されている。これにより、ボルトの締付により発生するビードの反発力により流体通路孔の周縁部を囲む領域にシール機能を付与している。弾性金属基板３、３は、更に同じ形状のものを両側にそれぞれ１つ以上更に付設してもよい。
【００１４】
中間リブ部材１で使用される金属薄板１１の材質としては、特に制限されないが、鉄又はステンレスが挙げられる。金属薄板１１の厚みは、０．１〜２．０ｍｍ、好ましくは０．２〜１．０ｍｍである。金属薄板１１の厚みが薄すぎると空間１３の厚みが小さくなり、所望の熱遮断効果が得られなくなる。空気層の両側を金属板とした積層構造のモデル解析によれば、熱遮断効果が発揮される熱通過率１００Ｗ/ｍ２Ｋ以下とするには空気層厚みを０．３ｍｍ以上にする必要がある。金属薄板１１の厚みが厚過ぎると重量増加という問題が発生してしまう。
【００１５】
金属薄板１１の両面に形成されるゴム層１２、１２としては、特に制限されず、未発泡ゴム層又は発泡ゴム層が挙げられ、このうち、発泡ゴム層が熱伝導率を下げることができる点で好ましい。未発泡ゴム層には従来よりゴム層を積層したガスケットに使用されている公知のＮＢＲ、ＨＮＢＲ、フッ素ゴム、ＥＰＤＭ、アクリルゴム等が使用でき、このうち、ＮＢＲ、ＨＮＢＲ、フッ素ゴムが好ましい。
【００１６】
発泡ゴム層を形成する方法としては、例えば熱分解型発泡剤を含有するゴムコンパウンドを金属薄板１１の両面に所定の膜厚に塗布し、その後加熱処理して発泡剤を発泡させ、発泡ゴム層を形成する方法が挙げられる。熱分解型発泡剤としては、特に制限されないが、発泡温度が１２０℃以上のものが好ましく、特に１５０〜２１０℃のものが好ましい。また、配合量はゴムコンパウンド中、２０〜６０質量％が好ましく、特に１５〜３５質量％が好ましい。具体的な熱分解型発泡剤としては、熱分解型アゾジカルボンアミド系、マイクロカプセル型塩化ビニリデン・アクリロニトリル共重合物が挙げられる。
【００１７】
ゴムコンパウンドに配合されるゴム類としては、ムーニー粘度１０〜７０のＮＢＲ、ＨＮＢＲ、フッ素ゴム、ＥＰＤＭ、アクリルゴム等が使用でき、このうち、ＮＢＲ、ＨＮＢＲ、フッ素ゴムが好ましい。また、配合量はムーニー粘度１０〜７０のゴムの場合、ゴムコンパウンド中、２０〜７０質量％が好ましく、ムーニー粘度２０〜６０のゴムの場合、２０〜６０質量％が好ましい。これらのゴム類の配合により、発泡ゴム層のヘタリを効果的に抑制することができる。また、ＮＢＲを用いる場合、ＡＮ値が３９〜５２までのものを用いることが耐油性を付与することができる点で好ましい。
【００１８】
また、ゴムコンパウンドには、通常、加硫剤及び加硫促進剤が配合される。加硫剤は加硫密度が高くなるように多量に配合されることが好ましく、硫黄加硫の場合、１．５〜４．５ｐｈｒで用いられることが好ましい。また、加硫促進剤は、キュラストデータ（１５０℃）でＴ５０までの時間が４分以内で立ち上がる高速のものを用いることが好ましい。
【００１９】
上記のゴムコンパウンドは、トルエンなどの芳香族炭化水素系溶剤やエステル系溶剤などの有機溶剤に溶解させて塗布液とする。ゴムコンパウンドは、通常、有機溶剤に固形分濃度１０〜６０質量％となるように溶解させる。
【００２０】
発泡させる際の加熱処理条件は、通常、約１５０〜２４０℃で５〜１５分間である。得られる発泡ゴム層の発泡倍率は２〜４倍で、８０％以上が連泡となるように、使用する加硫剤、加硫促進剤及び発泡剤を選定し、また加熱温度や加熱時間などの発泡条件を適宜調整して行う。金属薄板の両面に形成されるゴム層の厚みは、一方の側で、３０〜２００μｍが好ましい。ゴム層の厚みが薄過ぎると積層層間のシール性が低下するばかりでなく、第１リブ及び第２リブを経路とする熱伝達により所望の熱遮断効果が得られなくなり、厚過ぎるとヘタリが生じ易くなる。金属薄板の両面に上記厚みの発泡性のゴム層を形成することで、高温、高圧下でもへたりがなく、その外側両面に付設される金属板とのシール性が格段によくなる。
【００２１】
中間リブ部材１のリブ構造は、外周縁に形成される第１リブ１５と、流体通路孔２１、２２の周縁部に形成される第２リブ１４を少なくとも有するものであり、また、第１リブ１５と第２リブ１４を連結する不図示の第３リブを有していてもよい。第１リブ１５及び第２リブ１４は流体をシールする上で必須であり、第３リブにより、容積形状が安定した空間１３を随意形成することができる。中間リブ部材１の第２リブ１４は、弾性金属基板３、３に形成されたビード３１に沿った形状と概ね一致している。すなわち、中間リブ部材１の第２リブ１４は、流体が流れる方向において弾性金属基板３、３に形成されたビード３１と対向した位置にあり、ビード３１の幅を覆うような幅で形成されている。これにより、中間リブ部材１、金属板２及び弾性金属基板３を積層し締め付けると、中間リブ部材１（リブ）が柱の役目をし、リブの存在しない部分では２枚の金属板の間に空間１３が形成されて空気層となる。図２の中間リブ部材１においては、符号ａ〜ｄが中間リブ部材１と２枚の金属板で形成された空間１３である。この符号ａ〜ｄは、図２の状態、すなわち、中間リブ部材１が単独の部材として取り出した場合は貫通孔として表れるものであり、中間リブ部材１の両面に金属板２、２が配置されて初めて空間１３を形成する。なお、符号１６及び１７は中間リブ部材１における流体通路孔である。
【００２２】
第１リブ１５と第２リブ１４あるいは第１リブ１５〜第３リブで形成される空間の数としては、特に制限されないが、２〜１４が好ましく、特に４〜１０とすることが、空間の容積を減らすことなく、安定な空間構造を形成することができる点で好ましい。また、中間リブ部材１中に占める空間の面積は、中間リブ部材１の大きさにより異なるが、概ね２０％以上、好ましくは３０％以上、７０％以下である。また、空間１３（空気層）の厚みとしては、中間リブ部材１の厚みに概ね一致し、０．２ｍｍ以上、特に０．３〜１．０ｍｍの範囲にすることが好ましい。空気層の厚みが０．２ｍｍ以上あれば、空気層を挟んだ金属板間の熱通過率を１００Ｗ/ｍ２Ｋ以下とすることができ、熱遮断効果が顕著に高まる。また、空気層以外のリブを挟んだ金属板間は、空気層に比較するとその占める割合が小さく、且つ当該部分の熱通過率も、中間リブ部材１の金属薄板１１の両側に付設されるゴム層の熱伝導率が金属と比較して小さいため、金属板同士に比べて熱遮断効果が得られる。３層構造の中間リブ部材１は、通常、シート状の３層構造物を切断して、例えば図２に示すような所定形状のリブ部材とする。
【００２３】
本発明の吸気ガスケットは、通常、中間リブ部材１、金属板２及び弾性金属基板を積層し、カシメて一体構造物とし、この一体物をシリンダヘッドとマニホールドの間に置き、ボルト締めにより装着される。吸気ガスケットは吸気マニホールドと排気マニホールドがエンジンの反対側となるクロスフロータイプにおける吸気マニホールド側で使用されるものであるが、カウンターフロー形式の吸気孔と排気孔を同一方向に備えたシリンダーヘッドのフランジ部に付設される吸排気ガスケットの吸気側のガスケット構造に適用してもよい。この場合、排気側と連結する部材は、中間リブ部材１であっても、中間リブ部材１を構成する金属薄板１１であってもよい。
【００２４】
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】
【００２５】
下記に示す中間リブ部材、金属板及び弾性金属基板をそれぞれ作製し、中間リブ部材を２枚の金属板で挟持し、この金属板で挟持された中間リブ部材を更に２枚の弾性金属基板で挟持し、全体をカシメて各部材が一体化した積層物Ａを作製した。得られた積層物Ａを下記に示す温度差測定方法により、シリンダヘッドとインテークマニホールドの温度差を測定した。その結果、空間の空気層の厚みは０．４ｍｍの場合、シリンダヘッドとインテークマニホールドの温度差は、１３℃であった。
【００２６】
（中間リブ部材の作製）
厚さ０．２ｍｍの鉄鋼板ＳＰＣＣの両側に厚さ２００μｍ（片側の厚さ）の発泡ゴム層を下記の方法により形成させ、切断加工により図２に準じた形状物を得た。
（発泡ゴム層の形成方法）
ムーニー値５０のＮＢＲ５０質量％、熱分解型アゾジカルボンアミド系２５質量％、加硫剤及び加硫促進剤２５質量％を配合したゴムコンパウンドを、固形分濃度４０質量％となるようにトルエンと酢酸エチルとの混合有機溶剤に溶解し、塗布液を調製した。これをステンレス鋼板にプライマー処理を施し、塗布液をロールコーターで塗布厚３５μｍで塗布した後、２１０℃で１０分間熱処理し、両側に発泡ゴム層を有する中間リブ部材を得た。
【００２７】
（金属板）
厚さ０．４ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ４３０）２枚を、それぞれ切断加工し、図１に準じた形状物を得た。
【００２８】
（弾性金属基板）
厚さ０．２ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ３０１Ｈ）の両側に厚さ５０μｍ（片側の厚さ）の固形ゴム層を形成させ、それぞれ曲げ加工及び切断加工し、図４に準じた形状物を得た。
【００２９】
（温度差測定方法）
温度測定用実機エンジンモデルを用い、吸気ガスケット（試料）をシリンダヘッドとインテークマニホールド間に装着し、シリンダヘッドをヒーターで温度上昇させた時のインテークマニホールドの温度を測定して、両者の温度差を算出した。
【実施例２】
【００３０】
中間リブ部材を、厚さ１．０ｍｍの鉄鋼板（ＳＰＣＣ）の両側に厚さ２００μｍ（片側の厚さ）の発泡ゴム層を下記の方法により形成させ、空間の空気層の厚みを１．２ｍｍとした以外は実施例１と同様の方法により中間リブ部材を得た。この中間リブ部材を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、積層物Ｂを作製した。その結果、空間の空気層の厚みは１．２ｍｍの場合、シリンダヘッドとインテークマニホールドの温度差は、１６℃であった。
【００３１】
（比較例１）
厚さ０．２ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ３０１Ｈ）の両側に厚さ５０μｍ（片側の厚さ）の固形ゴム層を形成させ、それぞれ曲げ加工及び切断加工し、図４に準じた弾性金属基板を作製し、これを２枚積層して積層物Ｃを作製した。その結果、シリンダヘッドとインテークマニホールドの温度差は、９℃であった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施例の形態例の吸気ガスケットの一部の断面図である。
【図２】図１の吸気ガスケットを構成する中間リブ部材の平面図である。
【図３】図１の吸気ガスケットを構成する金属板の平面図である。
【図４】図１の吸気ガスケットを構成する弾性金属基板の平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１      中間リブ部材
２      金属板
３      弾性金属基板
１０      吸気ガスケット
１１      金属薄板
１２      ゴム層
１３、ａ〜ｄ      空間（空気層）
１４      第２リブ
１５      第１リブ
２１、２２      空気通路孔
３１      ビード領域
【図１】
2007010099.tif 000003
【図２】
2007010099.tif 000004
【図３】
2007010099.tif 000005
【図４】
2007010099.tif 000006