(57)【要約】【課題】高価なシール部材を用いることなく、構造が簡単で、且つ、シール性が高く、シール性能が長期間にわたって維持できるシリンダヘッドガスケットの提案。【解決手段】中芯材（１）のシールを必要とする領域は中芯材（１）と別体に金属製リング（４）が設けられており、該金属製リング（４）の半径方向内側の部分にはビード部（４３）が形成されており、該ビード部（４３）には、当該ビード部（４３）がシリンダブロック（５）とシリンダヘッド（６）により挟まれた際にシリンダブロック（５）とシリンダヘッド（６）の何れかと線接触をする半径方向内縁部（ａ）と変曲点部分（ｂ）が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中芯材と、中芯材の厚さ方向両面に配置されたベース板と、中芯材を包囲する様に配置されたグロメットとを有し、前記中芯材のシールを必要とする領域には中芯材と別体に金属製リングが設けられており、該金属製リングの半径方向内側の部分にはビード部が形成されており、該ビード部には、当該ビード部がシリンダブロックとシリンダヘッドにより挟まれた際にシリンダブロックとシリンダヘッドの何れかと線接触をする半径方向内縁部と変曲点部分が設けられていることを特徴とする自動車用ヘッドガスケット。
【請求項２】
前記中芯材のシールを必要とする領域は、シリンダブロック及び／又はシリンダヘッドにおける水孔及び／又は油孔に相当する領域である請求項１の自動車用ヘッドガスケット。
【請求項３】
前記ビード部は金属製リングにハーフビードを立てた形状に構成されている請求項１、２の何れかの自動車用ヘッドガスケット。
【請求項４】
前記中芯材は延性の大きな材料（例えば、ＳＵＳ３０４等）製であり、該延性の大きな材料（例えば、ＳＵＳ３０４等）の板材から打ち抜いた後に、ビードを形成する加工を行う前の段階で、平坦な状態となる様にプリセット加工を施した素材で構成されている請求項１〜３の何れか１項の自動車用ヘッドガスケット。  
【請求項５】
前記ビード部の表面に耐熱塗料（例えば、アルミニウム粉末）をコーティングする請求項１〜４の何れか１項の自動車用ヘッドガスケット。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用エンジンのシリンダヘッドガスケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、シリンダヘッドガスケット（以下、ヘッドガスケットと言う）の構造は、エンジンの高出力化に伴い、メタルタイプが主流となっている。
図１２は、メタルタイプのヘッドガスケット１１０の一部分を示しており、図１３は図１２のＸ−Ｘ断面を示している。
【０００３】
図１３において、ヘッドガスケット１１０は、中芯材１と、中芯材の上下両面を覆うベース材２と、中芯材１を包囲するように配置されたグロメット３と、中芯材１の外周部に配置されたワイヤーリング９とで構成されている。
図１２において、符号５０はシリンダボアを示し、符号５ｈは例えば水孔を示している。水孔は、冷却水を通過させるためにシリンダブロック５に形成された貫通孔である。
【０００４】
図示は省略しているが、メタルタイプのヘッドガスケットでは、水や油の通路のシールは、ヘッドガスケットの芯金や表面板にビードを形成し、そのビードによって行っているのが一般的である。
しかし、シリンダブロック上面に対するシリンダライナーの突き出し量（図１のδ）は、エンジンの熱膨張や、シリンダライナーをシリンダブロックに組込んだ際の、部品同士の寸法のばらつき等によって変化する。このような突き出し量（δ）の変化は、ヘッドガスケットがシリンダブロック及びシリンダライナーと当接する面圧に直接関係するので、突き出し量が変化することにより、水や油に対するシール性能に影響が生じる。
【０００５】
また、図示は省略するが、ハーフビードによってシールを行う場合、ハーブビードのシリンダブロック及びシリンダヘッドとの接触箇所のへたり等の経時変化によって、シール性能の劣化も考えられる。
【０００６】
上記とは別に、シリンダボア用孔と液体孔（例えば、水孔）に対して、夫々のシール性に合ったシール面圧を有するヘッドガスケットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
然るに、特許文献１は、ガスケットに設けたドーナツ状の嵌合溝に、ガスケットとは別体のビード部材を嵌合するように構成されている。ここで、ガスケット本体へのビード部材の嵌合がルーズであると、ビード部材が、ガスケット本体から脱落してしまう。かかる脱落を防止するためには、より高度の精度が要求される。
すなわち、特許文献１では、加工精度が高い嵌合孔を形成するための機械加工が加わり、コストを高騰させてしまうという問題を有している。
【特許文献１】特開２００２−８１５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、高価なシール部材を用いることなく、構造が簡単で、且つ、シール性が高く、シール性能が長期間にわたって維持できるシリンダヘッドガスケットの提案を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のシリンダヘッドガスケット（１０１）は、中芯材（１）と、中芯材（１）の厚さ方向両面に配置されたベース板（２）と、中芯材（１）を包囲する様に配置されたグロメット（３）とを有し、前記中芯材（１）のシールを必要とする領域は中芯材（１）と別体に金属製リング（４）が設けられており、該金属製リング（４）の半径方向内側の部分にはビード部（４３）が形成されており、該ビード部（４３）には、当該ビード部（４３）がシリンダブロック（５）とシリンダヘッド（６）により挟まれた際にシリンダブロック（５）とシリンダヘッド（６）の何れかと線接触をする半径方向内縁部（ａ）と変曲点部分（ｂ）が設けられていることを特徴としている（請求項１）。
【０００９】
前記中芯材のシールを必要とする領域は、シリンダブロック（５）及び／又はシリンダヘッド（６）における水孔（５ｈ、６ｈ）及び／又は油孔に相当する領域であるのが好ましい（請求項２）。
【００１０】
前記ビード部（４３）は金属製リング（４）にハーフビード（４３）を立てた形状に構成されているのが好ましい（請求項３）。
【００１１】
前記中芯材（１）は延性の大きな材料（例えば、ＳＵＳ３０４等）製であり、該延性の大きな材料（例えば、ＳＵＳ３０４等）の板材から打ち抜いた後に、ビードを形成する加工を行う前の段階で、平坦な状態となる様にプリセット加工（図１１）を施した素材で構成されているのが好ましい（請求項４）。
【００１２】
前記ビード部（４３）の表面に耐熱塗料（例えば、アルミニウム粉末）がコーティング（８）されているのが好ましい（請求項５）。
【発明の効果】
【００１３】
上述する構成を具備する本発明の自動車用ヘッドガスケット（１０１、１０２）によれば、シリンダブロック（５）におけるボア部（５０）のライナ突き出し量（δ）が隣接するボア（５０、５０）間で異なる場合や、熱膨張や熱収縮が発生する様な場合であっても（外乱が存在する場合であっても）、中芯材（１）と金属製リング（４）とが別体に構成されているので、中芯材（１）のシールを必要とする領域（例えば、シリンダブロック５及び／又はシリンダヘッド６における水孔５ｈ、６ｈ及び／又は油孔に相当する領域）は、係る外乱（突き出し量（δ）の相違や熱変形）の影響を受け難く、シール性に悪影響を及ぼすことが防止される。
【００１４】
また、金属製リング（４）の半径方向内側の部分にはビード部（４３）が形成されており、該ビード部（４３）には、当該ビード部（４３）がシリンダブロック（５）とシリンダヘッド（６）により挟まれた際にシリンダブロック（５）とシリンダヘッド（６）の何れかと線接触をする半径方向内縁部（ａ）と変曲点部分（ｂ）が設けられているので、ビード部（４３）の半径方向内縁部（ａ）とシリンダブロック（５）又はシリンダヘッド（６）との線接触と、ビード部の変曲点部分（ｂ）とシリンダブロック（５）又はシリンダヘッド（６）との線接触とにより、例えば、水孔（５ｈ、６ｈ）や油孔の相当する領域は完全にシールされる。
【００１５】
また本発明において、中芯材（１）を構成する素材に対して、延性の大きな材料（例えば、ＳＵＳ３０４等）の板材から打ち抜いた後に、ビードを形成する加工を行う前の段階で、平坦な状態となる様にプリセット加工（図１１）を施せば（請求項４）、中芯材（１）が湾曲した形状となることが防止され、湾曲した中芯材（１）を平坦にすることにボルトの軸力を費やしてしまう必要がなくなる。換言すれば、ボルトの軸力を、ガスケットに面圧を作用させるのに必要な力として、十分に利用することが出来る。
【００１６】
さらに本発明において、前記ビード部（４３）の表面に耐熱塗料（例えば、アルミニウム粉末）をコーティング（８）すれば（請求項５）、耐熱塗料を塗布することにより面圧が向上するのでビードシール性が向上する。
それに加えて、当該耐熱塗料が衝撃緩和材として作用するので、ビード部周辺の摩耗が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図１〜図５に基づいて第１実施形態を説明する。
【００１８】
図１は、全体を符号１０１で示すシリンダヘッドガスケット（ヘッドガスケット）を、シリンダブロック５およびシリンダヘッド６の間に配置した状態を示している。
シリンダブロック５は、シリンダボア５０にシリンダライナー７を貫入している。シリンダライナー７の上端７ｔの外周側（図１では左側）には、上端７ｔより低い位置に段部７ｓが形成されている。そして、段部７ｓの上面にヘッドガスケット１０１のグロメット３が載置されている。
【００１９】
図１では、シリンダブロック５の上面は、段部７ｓの上面よりも図１において下方に位置している。ここで、段部７ｓの上面とシリンダブロック５上面の高さ方向における段差δが、シリンダライナー突き出し量である。
【００２０】
図１において、全体を符号１０１で示すシリンダヘッドガスケットは、中芯材１と、１対のベース板２と、グロメット３と、金属製リング４とにより構成されている。
１対のベース板２は、中芯材１の上下両面をカバーしている。また、中芯材１の外周部にグロメット３が装着されている。
【００２１】
シリンダブロック５およびシリンダヘッド６には、冷却水用の水の通路である水孔５ｈや、エンジンオイルの通路である油孔が形成されている。
中芯材１における水孔５ｈ、６ｈや図示しない油孔の投影部分には、流体通過孔１０が形成されている。１対のベース板２においても、流体通過孔１０と対応する位置には、流体通過孔１０よりも径の小さな孔２０が形成されている。
【００２２】
主として図２を参照して説明すると、金属製リング４は全体として円環状をしており、保持部４１とハーフビード４３と、傾斜部４２とで構成されている。保持部４１は外周４ｏに近い領域であり、１対のベース板２によって挟持されるようにして保持されている。ハーフビード４３は、内周４ｉを含む領域である。傾斜部４２はテーパ状の領域であり、保持部４１とハーフビード４３とを連続せしめている。
【００２３】
図２において、符号ａは内周４ｉの下面側コーナーを示しており、本明細書では「半径方向内縁部」と記載する。また、符号ｂは傾斜部４２とハーフビード４３の境界部分であり、変曲点部分でもある。
半径方向内縁部ａと変曲点部分ｂは、図３を参照して後述するように、シール機能を発揮するための要部である。
【００２４】
図３は、図２の状態から、図示しないヘッドボルトによって、シリンダヘッド６をシリンダブロック５に取り付けた状態を示している。
図３の状態では、ヘッドガスケット１０１全体が、シリンダブロック５およびシリンダヘッドによって圧縮されている。
ヘッドガスケット１０１が圧縮されると、傾斜部４２およびハーフビード４３が変形する。傾斜部４２およびハーフビード４３が変形すると、半径方向内縁部ａはシリンダブロック５の上面５ｔに線接触して、シール機能を発揮する。同様に、変曲点部分ｂはシリンダヘッド６の下面６ｂに線接触して、シールの機能を発揮する。
【００２５】
図４は、シリンダブロック５の上面５ｔにおいて、半径方向内縁部ａが線接触している状態を、接触痕として示している。
図５は、シリンダヘッド６の下面６ｂにおいて、変曲点部分ｂが線接触している状態を、接触痕として示している。
【００２６】
上述した構成の第１実施形態によれば、中芯材１と金属製リング４とが別体に構成されているので、シリンダブロック５におけるボア部５０のシリンダライナー突き出し量δ（図１参照）が隣接するボア５０、５０間で異なる場合や、熱膨張や熱収縮が発生する様な場合であっても、中芯材１のシールを必要とする領域、例えばシリンダブロック５及び／又はシリンダヘッド６における水孔５ｈ、６ｈは、金属製リング４によって確実にシールされる。そして、中芯材１と別体に構成された金属製リング４は、突き出し量δの相違による影響が小さく、また、熱変形の様な外乱の影響を受け難い。
【００２７】
また、金属製リング４の半径方向内側の部分にはハーフビード４３が形成されており、ハーフビード４３には、当該ビード４３がシリンダブロック５とシリンダヘッド６により挟まれた際に、シリンダブロック５とシリンダヘッド６の何れかと線接触をする半径方向内縁部ａ及び変曲点部分ｂが設けられている。したがって、例えば、ハーフビード４３の半径方向内縁部ａとシリンダブロック５との線接触により、及び／又は、変曲点部分ｂとシリンダヘッド６との線接触により、水孔５ｈ、６ｈや図示しない油孔の相当する領域は完全にシールされる。
【００２８】
次に、図６〜図８を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
なお、図６、図７では、第２実施形態に係るヘッドガスケット１０２の全体形状を省略して、金属製リング４Ａのみを示している。
【００２９】
図６において、金属製リング４Ａは、内周４ｉに近い側に概略半円弧状のフルビード４４が形成されている。フルビード４４において、図６の上方側頂部が変曲点部分ｂとなっており、フルビード４４の図６における下端ａ１、ａ２が、図１〜図５の第１実施形態における半径方向内縁部ａに相当している。
以下、下端ａ１、ａ２は、「半径方向内縁部相当部分」と記載する。
【００３０】
図７は、図６の状態から、図示しないヘッドボルトによって、シリンダヘッド６をシリンダブロック５に取り付けた状態を示している。
図７の状態では、金属製リング４Ａがシリンダブロック５およびシリンダヘッドによって圧縮されている状態が示されている。
金属製リング４Ａが圧縮されると金属製リング４Ａ全体が変形し、半径方向内縁部ａ１、ａ２はシリンダブロック５の上面５ｔに線接触して、シール性を発揮する。それと共に、変曲点部分ｂがシリンダヘッド６の下面６ｂに線接触して、シールの機能を果たす。
【００３１】
図８は、シリンダブロック５の上面５ｔにおいて、半径方向内縁相当部分ａ１、ａ２が線接触している状態を、接触痕として示している。
図６〜図８の第２実施形態に係るヘッドガスケット１０２は、図１〜図５の第１実施形態のヘッドガスケット１０１に比較して、半径方向内縁部相当部分ａ１、ａ２が２箇所設けられており、図１〜図５の第１実施形態における半径方向内縁部ａよりも１箇所増えているので、シール性が向上している。
【００３２】
図６〜図８の第２実施形態に係るヘッドガスケット１０２において、上述した以外の構成及び作用効果は、図１〜図５の第１実施形態と同様である。
【００３３】
次に、図９を参照して、第３実施形態を説明する。
図９の第３実施形態のシリンダヘッドガスケット１０３は、図１の第１実施形態のガスケット１０１を部分的に、耐熱性塗料であるアルミニウム粉末でコーティング（８）した実施形態である。
図９において、中芯材１のハーフビード４３及びその近傍に、耐熱性塗料であるアルミニウム粉末でコーティング（８）している。
【００３４】
第３実施形態では、中芯材１のビード４３の表面に耐熱塗料（例えば、アルミニウム粉末）をコーティング（８）することにより、面圧が向上して、シール性が向上する。
それに加えて、当該耐熱塗料が衝撃緩和材として作用するので、ビードを設けた部分周辺の摩耗が抑制される。
【００３５】
図９の第３実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図８の実施形態と同様である。
【００３６】
次に、図１０、図１１を参照して、第４実施形態を説明する。
図１０、図１１では、ガスケットには符号を付してはいない。
第４実施形態は、製造工程に関する実施形態である。
ＳＵＳ板材の様な材料を打ち抜く場合、図１４で示すように、例えばガスケットにおける２つのシリンダボア５０間の部位Ｅは弓状に反ってしまう。部位Ｅが弓状に反った状態でガスケットを使用すると、シリンダブロックにシリンダヘッドをボルトにより締結した際に、ボルトの軸力が当該弓状に沿った部分を平坦にするのに用いられてしまい、その分だけ面圧が低下し、シール性が損なわれてしまう。
【００３７】
ここで、従来工法では、打ち抜き工程の後、ビード成型工程を経て、全ての材料を一つのガスケットに組み立ていた。
それに対して、図１０、図１１で示す第４実施形態では、打ち抜き工程とビード成型工程の間に、図１１で示すプリセット加工を追加している。そして、図１０においてボア５０、５０間の領域１１に反り（湾曲）が生じたとしても、プリセット加工を行うことにより、当該領域の素材は平坦になる。ここでプリセット加工は、例えば図１１で示す様に、打ち抜いた板材のボア間１１にプレス機にかけて、平らに矯正することで行われる。
図１１における符号Ｐは、プリセット荷重の作用する方向を示している。
【００３８】
上記工程を有する第４実施形態によれば、ビードを設ける部材を比較的延性の大きな材料（例えば、ＳＵＳ３０４等）で構成した場合でも、比較的延性の大きな材料の板材から打ち抜いた後に、ビードを形成する加工を行う前の段階で、平坦な状態となる様にプリセット加工（図１１）を施すので、ビードを設ける部材が（図１０の符号１１で示す部材のような）湾曲した形状とならない。
【００３９】
そして、湾曲した部材を平坦にすることにより、締結用ボルトの軸力を湾曲した部材を平坦にすることで費やしてしまう必要がなくなる。
換言すれば、締結用ボルトの軸力を、ガスケットに面圧を作用させるのに必要な力として、十分に利用することが出来る。
【００４０】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を説明する断面図。
【図２】第１実施形態において、シリンダヘッドガスケットをシリンダブロックとシリンダヘッドの間に配置した状態の断面図。
【図３】第１実施形態において、シリンダブロックとシリンダヘッドの間に介装したシリンダヘッドガスケットを圧縮した状態の断面図。
【図４】第１実施形態において、シリンダブロック上面にヘッドガスケットの金属製リングの半径方向内縁部が線接触してできたシール痕を示した平面図。
【図５】第１実施形態において、シリンダヘッド下面にヘッドガスケットの金属製リングの変曲点部分が線接触してできたシール痕を示した平面図。
【図６】第２実施形態における金属製リングの構造を説明する断面図。
【図７】第２実施形態において、金属製リングがシリンダブロックとシリンダヘッドの挟まれて圧縮されて変形した状態を示した断面図。
【図８】図７の状態でシリンダブロック上面のシール痕を示した平面図。
【図９】第３実施形態の断面図。
【図１０】第４実施形態の断面図。
【図１１】第４実施形態の製造工程におけるプリセット加工工程図。
【図１２】従来技術のシリンダヘッドガスケットの一例を示す断面図。
【図１３】図１２のＸ−Ｘ断面矢視図。
【図１４】従来技術でボア間に湾曲部が生じることを説明する平面図。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・中芯材
２・・・ベース板
３・・・グロメット
４、４Ａ・・・金属製リング
４ｉ・・・内周
４ｏ・・・外周
５・・・シリンダブロック
５ｈ・・・水孔
６・・・シリンダヘッド
６ｈ・・・水孔
７・・・シリンダライナー
８・・・耐熱塗料のコーティング
１０・・・流体通過孔
２０・・・孔
４１・・・保持部
４２・・・傾斜部
４３・・・ビード／ハーフビード
４４・・・ビード／フルビード
５０・・・ボア
１０１〜１０３・・・シリンダヘッドガスケット／ヘッドガスケット
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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