(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性を有する金属板からなり少なくとも燃焼室穴とボルト穴とを有するメタルガスケットであって、
上記燃焼室穴の周りに該燃焼室穴を囲む外側ビードと、該外側ビードよりも燃焼室穴側で燃焼室穴を囲みビード高さが外側ビードよりも低い内側ビードとを備え、
該内側ビードの内部空間部に硬質合成樹脂層を充填し、その充填高さをボルト穴から離隔した部位においては高く、ボルト穴に近接した部位においては低くし、且つ前記ボルト穴に近接した部位の充填高さを内側ビードの高さよりも低くしたことを特徴とするメタルガスケット。
【請求項２】
弾性を有する金属板からなり少なくとも燃焼室穴とボルト穴とを有する第一及び第二の金属板を積層したメタルガスケットであって、
第一の金属板が上記燃焼室穴を囲む外側ビードを備え、
第二の金属板が上記外側ビードよりも燃焼室穴側において該燃焼室穴を囲み、外側ビードよりも高さが低い内側ビードを備え、
第二の金属板の内側ビードが第一の金属板に向かって突出し、また、第一の金属板の外側ビードが第二の金属板に向かって突出するように、第一の金属板と第二の金属板とを積層し、
上記の内側ビードの内部空間部に硬質合成樹脂層を充填し、その充填高さをボルト穴から離隔した部位においては高く、ボルト穴に近接した部位においては低くし、且つ前記ボルト穴に近接した部位の充填高さを内側ビードの高さよりも低くしたことを特徴とするメタルガスケット。
【請求項３】
内側ビードの高さが１００乃至１５０μｍであり、外側ビードの高さが内側ビードの高さよりも５０乃至１００μｍ高い請求項１又は２記載のメタルガスケット。
【請求項４】
内側ビードのビード幅が、ボルト穴から離隔した部位において狭く、ボルト穴に近接した部位において広幅である請求項１、２又は３記載のメタルガスケット。
【請求項５】
硬質合成樹脂層がエポキシ樹脂層である請求項１又は２記載のメタルガスケット。
【請求項６】
内側ビードの内部空間部への硬質合成樹脂層の充填高さが、ボルト穴から離隔した部位において内部空間部の高さの８０〜１００％であり、ボルト穴に近接した部位において内部空間部の高さの５０〜７０％である請求項１、２又は５記載のメタルガスケット。
【請求項７】
ボルト穴から離隔した部位における外側ビードのバネ定数がボルト穴に近接した部位における外側ビードのバネ定数より大である請求項１又は２記載のメタルガスケット。
【請求項８】
金属板が少なくとも２個の燃焼室穴を有し、燃焼室穴をそれぞれ囲む外側ビードが隣接する燃焼室穴間においては一条の共通外側ビードに合体している請求項１又は２記載のメタルガスケット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車用等のエンジンのシリンダヘッドガスケットとして用いられるメタルガスケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリンダヘッドガスケットにおいて、弾性を有する金属板からなり燃焼室穴の周りにこれを囲むビードを備えた基板と、金属板からなる副板とを積層し、副板の燃焼室穴周縁部を上記基板の燃焼室穴周縁部上に折返すことにより上記ビードよりも燃焼室穴側に厚肉部を形成することは例えば特開昭６２−１５５３７６号公報に記載されている。また、上記のように副板を積層し、副板を折返して厚肉部を形成する代りに、基板の燃焼室穴を囲むビードよりも燃焼室穴側に燃焼室穴を囲むリング状のシム板を固着することにより、燃焼室穴の周縁部に厚肉部を形成することも、例えば実開平２−６８５５号公報に記載されている。
【０００３】
上記ガスケットにおける燃焼室穴周縁部における厚肉部は、シリンダヘッドをシリンダヘッドガスケットを介在させてシリンダブロックに取付け、ボルト締結したときに、シリンダヘッドの湾曲により燃焼室周りに生じるシリンダヘッドとシリンダブロック間のギャップを補償する燃焼室穴の一次シール部を形成し、外側の上記ビード（二次シール部）とともに燃焼室穴を二重にシールすること、また、該厚肉部が、燃焼室内の燃焼ガスの圧力により上記ビードに加わる交番荷重によるビードの拡縮変形を軽減し、ビードのへたりを防止するように作用することも既によく知られている。
【０００４】
然し、上記のシム板を固着するものでは特別なシムリング板を必要とし、かつこれを溶接するのでコスト高になる。薄いシム板の溶接も容易ではない。また、上記の副板の折返しにより厚肉部を形成するものでは、副板を必要とし、コスト高になるとともにガスケットの長期使用中に折返し部にクラックや割れを生じ、シール性を損なうという問題がある。
【０００５】
かかる問題がないシール構造として実開昭６４−８５５７号公報に記載のメタルガスケットが提案されている。このガスケットは燃焼室穴の周りにこれを囲むビードを設けるとともに、該ビードよりも燃焼室穴側において燃焼室穴を囲む環状の突起部（突起部の断面形状が例えば台形）を打出し成形し、この突起部の内側の空間部に環状のシムを埋設したものである。このガスケットにおいては、シムを埋設した環状突起部が一次シール部である厚肉部に該当し、上記した所と同様に作用する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
シリンダヘッドをシリンダブロックに取付けボルト締結したときに、燃焼室穴周りに生じるシリンダヘッドとシリンダブロックとの間のギャップの大きさは、燃焼室穴周りにおいて一様ではなく、大きい締付力が加わるボルト穴近傍と加わる締付力が比較的小さいボルト穴から離隔した部位とではギャップの大きさが異なり、ボルト穴から離隔した部位においてはギャップが大きい。
【０００７】
従って、上記した従来のメタルガスケットのように、燃焼室穴に対する一次シール部を形成する厚肉部の厚さが燃焼室穴周りにおいて一定である場合は、上記のギャップが大きい、ボルト穴から離隔した部位においては厚肉部のシール面圧が低くなり、燃焼室内の高圧ガスをシールできない場合がある。この場合は、燃焼室内の高温高圧のガスが二次シール部であるビードを直撃するので、ガスケットを長期使用する間に、ビードがへたり、或はビードに割れが発生し、ガス洩れを生じる。
【０００８】
本発明は従来のガスケットにおける上記の問題点を解決するもので、メタルガスケットをシリンダヘッドとシリンダブロックとの接合面間に挟着し、締付けたときに燃焼室周りに生じる接合面間のギャップを補償する一次シール部におけるシール面圧を燃焼室周り全体にわたり均等化し、燃焼室周りの全部位において燃焼室内のガスをシールするに充分な高いシール面圧を得ることを目的とするものである。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、かかる一次シール部におけるシール面圧の均等化を容易に実現できるメタルガスケットを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、弾性を有する金属板からなり少なくとも燃焼室穴とボルト穴とを有するメタルガスケットであって、上記燃焼室穴の周りに該燃焼室穴を囲む外側ビードと、該外側ビードよりも燃焼室穴側で燃焼室を囲み高さが外側ビードより低い内側ビードとを備え、該内側ビードの内部空間部に硬質合成樹脂層を充填し、その充填高さをボルト穴に近接した部位においては低くし、ボルト穴から離隔した部位においては高くしたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明は弾性を有する金属板からなり少なくとも燃焼室穴とボルト穴とを有する第一及び第二の金属板を積層したメタルガスケットであって、第一の金属板が上記燃焼室穴を囲む外側ビードを備え、第二の金属板が上記外側ビードよりも燃焼室穴側において該燃焼室穴を囲み、外側ビードよりも高さが低い内側ビードを備え、第二の金属板の内側ビードが第一の金属板に向かって突出し、また、第一の金属板の外側ビードが第二の金属板に向かって突出するように、第一の金属板と第二の金属板とを積層し、上記の内側ビードの内部空間部に硬質合成樹脂層を充填し、その充填高さをボルト穴に近接した部位においては低くし、ボルト穴から離隔した部位においては高くしたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明のメタルガスケットは上記の通りに構成され、燃焼室穴の周縁部に外側ビードよりも高さが低い内側ビードを備え、該内側ビードの内部空間部に硬質合成樹脂層が充填されているので、ガスケットがシリンダヘッドとシリンダブロックとの接合面間で締付けられ、圧縮されたとき、内側ビードは硬質合成樹脂層の充填高さに金属板の板厚を加算した高さ（厚さ）まで圧縮変形されるが、硬質合成樹脂層がストッパーとなってこれ以上は圧縮されない。外側ビードの拡縮変形の大きさも内側ビードのこの圧縮限度によって制限される。
【００１３】
そして、上記のように圧縮された内側ビード部は、ガスケットをシリンダヘッドとブロックとの接合面間に挟着し締付けたときに燃焼室周縁に生じるシリンダヘッドとシリンダブロックとのギャップを補償し、燃焼室穴に対する一次シール部として機能する。すなわち本発明における内部空間部が硬質合成樹脂層により充填された内側シール部は、ガスケットが締付けられ圧縮されたとき、前記した従来のガスケットにおける燃焼室穴周縁の厚肉部と同様に機能する。
【００１４】
しかも、本発明のメタルガスケットにおいては、内側ビードの内部空間部への硬質合成樹脂層の充填高さが、上記のとおり、ボルト穴から離隔している部位すなわち燃焼室周縁のシリンダヘッドとシリンダブロックとのギャップが大きい部位においては高く、ボルト穴に近接している部位すなわち燃焼室周縁のシリンダヘッドとシリンダブロックとのギャップが小さい部位においては低く調整されているので、本発明のメタルガスケットをシリンダヘッドとシリンダブロックとの接合面間に挟着し、ボルト締結して締付けたとき、内側ビード部すなわち一次シール部におけるシール面圧は燃焼室穴周りにおいて均等化され、燃焼室穴周りの各部位において燃焼室内の燃焼ガスをシールするに充分な高いシール面圧が得られる。
【００１５】
従って、本発明のメタルガスケットにおいては、燃焼室内の高温高圧のガスが二次シール部である外側ビードを直撃するおそれがないので、長期使用中に外側ビードにへたりや割れを生じ、ガス洩れを発生する危険がない。ガスケットの寿命、信頼性が向上する。
【００１６】
ガスケットをシリンダヘッドとシリンダブロックとの接合面間に挟着し、ボルト締結したときに燃焼室穴に対する一次シール部のシール面圧を燃焼室穴周り全体にわたって均等化するための燃焼室穴周り各部位における一次シール部の厚さ（高さ）の調整が、本発明によれば、内側ビードの内部空間部に対する硬質合成樹脂層の充填高さをボルト穴に近接した部位においては低く、ボルト穴から離隔した部位においては高くなるように調整することによりきわめて容易に実現できる。
【００１７】
内側ビードの内部空間部に充填する硬質合成樹脂層には溶剤を用いずにかつ気泡を残すことなく厚肉に塗布でき、ガスケットの締付け時（常温）に実質的に変形しない硬さを有し、しかも、耐熱性、耐ＬＬＣ性、耐油性等に優れるエポキシ樹脂が最も好ましく用いられる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を実施例の図面に基づき以下に説明する。図面における同一の符号は同一の部分を示している。図１乃至図３に示す本発明の第一実施例のシリンダヘッドガスケットＧは、ステンレス鋼板等の弾性を有する金属板１からなり、複数個の燃焼室穴４を有し、シリンダヘッドをシリンダブロックに締結するボルトを挿通するボルト穴５を備えている。また、ガスケットＧは上記燃焼室穴４の周りに燃焼室穴４を囲む外側ビード７を備え、更に、外側ビード７より燃焼室穴側の燃焼室穴周縁部において燃焼室穴４を囲み外側ビード７より高さが低い内側ビード６を備えている。なお、図１においては、図を簡単化するために、水孔、油孔等の液体通路孔の図示を省略し、また、内側ビード６及び外側ビード７をそれぞれ頂点を示す一点鎖線で代表させて図示している。後記の図５においても同様である。
【００１９】
内側ビード６の高さｈ1 は通常１００乃至１５０μｍの範囲に選ばれ、外側ビードの高さｈ2 は通常内側ビードの高さｈ1 よりも５０乃至１００μｍ高い値に選ばれる。内側ビード６の内部空間部６０には非圧縮性（圧縮しても体積が減じない）の硬質合成樹脂層８が後記する通り燃焼室穴周りの部位によって充填高さを異ならせるように充填される。該硬質合成樹脂層にはエポキシ樹脂が好ましく用いられ、またエポキシ樹脂にはタルク、クレー、ガラス、シリカ、アルミナ等の無機質充填材が好ましく配合される。
【００２０】
内側ビード６の内部空間部６０への硬質合成樹脂層８の充填高さは、燃焼室穴周りにおいて一様ではなく、ボルト穴５からの離隔、近接の度合に応じて充填高さが調整される。すなわち、ボルト穴５から離隔した部位においては図２に示すとおり硬質合成樹脂層８の充填高さを高くし、好ましくは内部空間部６０の高さＨ（内側ビードの高さｈ1 に等しい）の８０〜１００％の充填高さとする。ボルト穴５に近接する部位においては図３に示すとおり硬質合成樹脂層８の充填高さを低くし、好ましくは内部空間部６０の高さＨの５０〜７０％の充填高さとする。
【００２１】
金属板１の両面には、燃焼室穴４の周縁から外側ビード７の外側にわたり環状に、ふっ素ゴム等の耐熱性、柔軟性を有するシール材９を被覆している。このシール材９はシリンダヘッド及びシリンダブロックの接合面における粗さ、歪み、微小傷等を補償するものであり、金属板１の両面の全体にわたり被覆しても差支えはないが、図示実施例のように燃焼室穴の周りに環状に、また図示していない液体通路穴の周りに環状に被覆することによってもその機能を果たすことができ、高価なシール材の使用を節減できる。
【００２２】
上記したシリンダヘッドガスケットＧをシリンダヘッドとシリンダブロックとの接合面の間に挟着してボルト締結し、ガスケットＧを締付けたとき、硬質合成樹脂層８の充填高さに板厚（通常０．１５〜０．３ｍｍ）を加算した厚さに圧縮された内側ビード部が燃焼室周りに生じるシリンダヘッドとシリンダブロック間のギャップを補償し燃焼室穴４の一次シール部を形成し、二次シール部を形成する外側ビード７とともに燃焼室穴を二重にシールする。かかる内側ビード６の内部空間部６０への硬質合成樹脂層８の充填高さが前記のように調整されているので、締付けられ圧縮された内側ビード部すなわち一次シール部において生じるシール面圧は内側ビード部の全周にわたって均等化され、内側ビード部の全周にわたって高いシール面圧が得られる。
【００２３】
従って、一次シール部である内側ビード部におけるシール性能が向上し、二次シール部である外側ビードは燃焼室内の高温高圧ガスの直撃を免れるので、長期使用しても外側ビードにへたりや割れを生じることがなく、ガスケットの寿命、信頼性が向上する。内側ビード６の断面形状は図示する山形に限られず、台形等の形状であってもよいが、内側ビード６が前記の硬質合成樹脂層の充填高さの調整に加えて、更に、内側ビード６がボルト穴５に近接する部位においてビード幅が広くバネ定数が小さい断面形状に形成され、ボルト穴５から離隔する部位においてビード幅が狭くバネ定数が大きい断面形状に形成されているときは、内側ビード部におけるシール面圧を更に均等化することができる。
【００２４】
なお、二次シール部を形成する外側ビードにおいても、ビードの断面形状を、ボルト穴に近接した部位ではバネ定数が小さくなるようにビード高さを低く或はビード幅を広く形成し、ボルト穴から離隔した部位ではバネ定数が大きくなるようにビード高さを高く或はビード幅を狭く形成すれば、外側シール部において生じるシール面圧を外側ビードの全周にわたって均等化することができ、外側ビードのシール性能が向上する。
【００２５】
図４は第二の実施例の一部断面図を示し、金属板１からなるガスケットＧの燃焼室穴４の周りには、上記第一実施例と同様に、外側ビード７と内部空間部６０に硬質合成樹脂層８を充填した内側ビード６とが設けられている。ただ第二実施例においては、内側ビード６の突出方向と外側ビード７の突出方向とが互いに逆方向になるように形成されている。この点以外は上記の第一実施例と同様である。
【００２６】
図５及び図６に示す本発明の第三実施例においては、隣接する燃焼室穴４、４をそれぞれ囲む２条の外側ビード７、７が燃焼室穴間において合体して１条の共通外側ビード７′に形成されている。この点以外は前記の第一実施例と同様である。
【００２７】
図７及び図８に示す本発明の第四実施例においては、シリンダヘッドガスケットＧは、ステンレス鋼等の弾性を有する金属板からなり、燃焼室穴４を囲む外側ビード７を備えた第一の金属板２と、同じくステンレス鋼等の弾性を有する金属板からなり、外側ビードよりも燃焼室穴側の燃焼室周縁部において燃焼室穴４を囲みビード高さが外側ビードよりも低い内側ビード６を備えた第二の金属板とを、第一の金属板の外側ビード７が第二の金属板に向かって突出し、第二の金属板の内側ビード６が第一の金属板に向かって突出するように積層して形成されている。
【００２８】
第二金属板の内側ビード６の内部空間部６０には、前記の第一実施例におけると同様に、非圧縮性の硬質合成樹脂層８が充填され、その充填高さはボルト穴５から離隔した部位において高く（図８）、ボルト穴５に近接した部位において低く（図７）調整されている。硬質合成樹脂層８の充填高さを上記のように調整することにより、燃焼室穴４に対する一次シール部である内側ビード部におけるシール面圧を燃焼室穴周り全体にわたって均等化し、シール性能が向上することは前述した所と同様である。
【００２９】
上記説明した本発明の実施の形態は種々の変形が可能であり、例えば図１乃至図６に示す第一乃至第三実施例において金属板１に表面がフラットな副板或は表面板を積層してもよく、また、図７及び図８に示す積層メタルガスケットの表面に更に表面がフラットな副板或は表面板を積層してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のメタルガスケットにおいては、上記説明した通り、燃焼室穴に対する一次シール部を形成する内側ビード部におけるシール面圧が燃焼室穴周り全体にわたって均等化され、内側ビード部の全部位において高いシール面圧を得ることができるので、二次シール部である外側ビードが燃焼室内の高温高圧の燃焼ガスの直撃を受けるおそれがない。従って、長期使用中に外側ビードにへたりや割れを生じるのが防止され、ガスケットの寿命、信頼性が向上する。
【００３１】
また、一次シール部のシール面圧の均等化が、本発明によれば、内側ビード部の内部空間部への硬質合成樹脂層の充填高さをボルト穴に近接した部位で低く、ボルト穴から離隔した部位で高くなるように調整するだけできわめて容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例のガスケットの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線による拡大断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線による拡大断面図である。
【図４】本発明の第二実施例のガスケットについての図２と同様な拡大断面図である。
【図５】本発明の第三実施例のガスケットの平面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線による拡大断面図である。
【図７】本発明の第四実施例のガスケットについての図５のＤ−Ｄ線断面に相当する拡大断面図である。
【図８】本発明の第四実施例のガスケットについての図６と同様な拡大断面図である。
【符号の説明】
４  燃焼室穴
５  ボルト穴
６  内側ビード
７  外側ビード
８  硬質合成樹脂層
【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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