エンジン用ヘッドガスケット

【課題】高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材に熱変形が生じたとしても、係る熱変形の影響が抑制され、ボア周辺の水孔等へ影響しない様なエンジン用ヘッドガスケットの提供。
【解決手段】中芯材（５）と、中芯材（５）の長手方向両側に配置されたワイヤーリング（７）と、中芯材（５）の厚さ方向両面に配置されたベース板（９）と、ワイヤーリング（７）を包囲する様に配置されたグロメット（１１）とを有し、前記中芯材（５）は熱膨張係数の大きい材料（例えば、ＳＵＳ３０４等）で構成されており、高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材（５）の領域に空隙部（クリアランス）（６）が形成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン用ヘッドガスケットに関する。より詳細には、本発明は、中芯材と、中芯材の長手方向両側に配置されたワイヤーリングと、中芯材の厚さ方向両面に配置されたベース板と、ワイヤーリングを包囲する様に配置されたグロメットとを有するエンジン用ヘッドガスケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
図９及び図１０では、従来のエンジン用ヘッドガスケット（ヘッドガスケット）の一例を示している。
ヘッドガスケット２１はメタルタイプの中芯材５と、ワイヤーリング７と、グロメット１１と、ベース板９、９とで構成されている。中芯材５は、耐錆性のある、熱膨張係数の大きいＳＵＳ材で形成されている。
【０００３】
図９及び図１０において、グロメット１１は、ボア２０側が閉じた横向きのＵ字に形成されている。
グロメット１１の閉じた内部の奥にワイヤーリング７が、包囲された状態で対向して配置されている。
ワイヤーリング７、７の間に、平板状の中芯材５が配置されている。
中芯材５の厚さ方向の上下両面に、ガスケットの平面強度を保持するためのベース板９が取り付けられている。
【０００４】
上記のようなヘッドガスケット２１では、中芯材５がエンジン運転時の急熱、急冷の繰り返しが作用する際に、特に収縮が追いつかない。その結果、中芯材５に永久変形を伴う変形が発生する。中芯材５の永久変形は、例えば、水穴１８におけるシール性を損ねてしまうという問題を惹起する。
【０００５】
ヘッドガスケットの熱負荷繰り返しによる劣化や破断、磨耗を防ぐ従来技術も提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
しかし上記技術（特許文献１及び特許文献２）では、金属板表面のシール材層を、高圧部位には硬質シール材を被覆し、低圧部位には軟質シール材を被覆するので（特許文献１）、製造が複雑である。
また、２層の表面板の材質を、一方はシリンダヘッドの材質と同様の材質とし、他方はシリンダブロックの材質と同様の材質として、特にアルミ合金によるシリンダヘッドと鋳鉄によるシリンダブロックに効果を発揮するので（特許文献２）、製造過程が複雑となってしまう。
【０００６】
図１１及び図１２では、従来のメタルタイプ１枚構造のヘッドガスケットの一例を示している。
図１２において、左方のボア２０にライナ１３Ａが嵌め込まれている。また、右方のボア２０にライナ１３Ｂが嵌め込まれている。左方のライナ１３Ａ上部の凹んだ座１３ｄと、右方のライナ１３Ｂ上部の凹んだ座１３ｇには、ガスケット５Ｂが配置されている。
【０００７】
ここで、座１３ｄと座１３ｇには、加工誤差による段差が生じることは避けられない。段差が大きいと、シリンダヘッド２でガスケット５を押圧するときに、矢印Ｍで示す様に、ガスケット５Ｂを捻じ曲げる力が作用する。そして、座の高さの低い側の面圧、図１２においては座１３ｄ側の面圧が、座の高さの高い側の面圧、図１２では座１３ｇの面圧よりも低圧になってしまい、所期のシール圧が得られなくなるという課題がある。
係る課題を解決する従来技術は、提案されていない。
【特許文献１】特開平８−２９１８６５号公報
【特許文献２】実開平４−９５１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材に熱変形が生じたとしても、係る熱変形の影響が抑制され、ボア周辺の水孔等へ影響しない様なエンジン用ヘッドガスケットの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のエンジン用ヘッドガスケットは、中芯材（５）と、中芯材（５）の長手方向両側に配置されたワイヤーリング（７）と、中芯材（５）の厚さ方向両面に配置されたベース板（９）と、ワイヤーリング（７）を包囲する様に配置されたグロメット（１１）とを有し、前記中芯材（５）は熱膨張係数の大きい材料（例えば、ＳＵＳ３０４等）で構成されており、高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材（５）の領域（Ｓ）に空隙部（クリアランス）（６）を形成したことを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
前記、高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材（５）の前記領域（Ｓ）は、シリンダブロック（１、１）のボア（２０、２０）間に相当する領域であることが好ましい（請求項２）。
上記の高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材（５）の前記領域（Ｓ）は、隣接するボア（２０、２０）間の領域であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の実施に際して、前記グロメット（１１）はシリンダブロック（１）のライナ（１３）とシリンダヘッド（２）との間に挟持されており、前記中芯材（５）のシリンダブロック（１、１）のボア（２０、２０）間に相当する領域にスリット（１５）を形成することが好ましい（請求項３）。
【００１２】
本発明のエンジン用ヘッドガスケットは、中芯材（５）と、中芯材（５）の長手方向両側に配置されたワイヤーリング（７）と、中芯材（５）の厚さ方向両面に配置されたベース板（９）と、ワイヤーリング（７）を包囲する様に配置されたグロメット（１１）とを有し、前記グロメット（１１）はシリンダブロック（１）のライナ（１３）とシリンダヘッド（２）との間に挟持されており、前記中芯材（５）のシリンダブロック（１、１）のボア（２０、２０）間に相当する領域にスリット（１５）を形成したことを特徴とする（請求項４）。
【００１３】
本発明の実施に際して、前記中芯材（５）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、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ことが好ましい（請求項５）。
【発明の効果】
【００１４】
上述する構成を具備する本発明のエンジン用ヘッドガスケットによれば、高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材（５Ａ）の領域（例えば、シリンダブロック（１）のボア（２０、２０）間に相当する領域）に空隙部（クリアランス）（６）を形成したので、熱膨張或いは熱収縮による熱変形が生じたとしても、係る熱変形の影響は空隙部（クリアランス）（６）によって吸収される。
そのため、ガスケットの熱変形によるボア（２０）周辺の水孔（１８）等への影響が、極力抑制される。
【００１５】
本発明において、前記グロメット（１１）がシリンダブロック（１）のライナ（１３）とシリンダヘッド（２）との間に挟持され、前記中芯材（５）のシリンダブロック（１）のボア（２０、２０）間に相当する領域にスリット（１５）を形成すれば（請求項３又は請求項４）、ボア（２０、２０）間のライナ（１３）に段差が存在しても、ガスケットを捩り、曲げる力が最小に抑えられるので、係る段差が存在してもガスケットのシール性に影響を与えることがなくなる。
【００１６】
また、本発明において、中芯材（５Ｄ）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、平坦な状態となる様にプリセット加工を施せば（請求項５）、中芯材（５Ｄ）が湾曲した形状となることが防止され、湾曲した中芯材（５Ｄ）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利用することが出来る。
【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。
最初に本発明の第１実施形態について、図１、図２、図３を参照して説明する。
図１は、ヘッドガスケット２１Ａの構成を示す局部を示している。
図１及び図２において、ヘッドガスケット２１Ａは、メタルタイプの中芯材５Ａと、ワイヤーリング７と、グロメット１１と、ベース板９、９とにより構成されている。係る構成において、図１〜図３では図示しないシリンダヘッドとシリンダブロックにより狭持され、シリンダヘッドとシリンダブロックの境界をシールする。
【００１８】
図２において、グロメット１１は横向きのＵ字形状に形成されており、該横向きのＵ字形状においては、ボア２０側が閉じている。
グロメット１１の内部にはワイヤーリング７が配置されている。ワイヤーリング７は、図示しないシリンダヘッドにより押圧された際に、高圧ガスあるいは高圧冷却水をシールする主要部材となる。
【００１９】
ワイヤーリング７、７の間に、平板状の中芯材５Ａが配置されている。中芯材５Ａは、延性と耐錆性のある材料、例えば熱膨張係数の大きいＳＵＳ３０４材で形成されている。
中芯材５の厚さ方向（図２では上下方向）の両面にベース板９が取り付け、ベース板９はヘッドガスケット２１Ａの平面強度を保持している。
【００２０】
図１では、ベース板９を省略した状態が示されている。
図１において、隣接するボア２０、２０の間の領域Ｓには、クリアランス６が形成されている。図示の実施形態では、クリアランス６は鋸歯状に形成されている。そしてクリアランス６は、図１における中芯材５Ａの上下を分割するように形成されている。
【００２１】
なお、ヘッドガスケット２１Ａに形成されたクリアランス６は、図２においても示されている。
クリアランス６の隙間の巾は、図３の矢印Ｆｃで示す様に中芯材５Ａが熱膨張をしても、隙間がなくなってしまわないような寸法、すなわち、熱膨張が生じても余裕のある様な幅に設定されている。
なお、クリアランスは図１で示す様な鋸歯状でなくても良い。例えば、平行な隙間でも構わない。
【００２２】
クリアランス６を設けることにより、エンジン運転時の急激な加熱、急激な冷却に曝されても、ヘッドガスケット２１Ａにおいて、中芯材５Ａの膨張、収縮による永久変形は生じない。その結果、ヘッドガスケット２１Ａのシール性が悪化することはなく、高圧の流体（例えばガスや水）が漏洩することが防止される。
【００２３】
図４及び図５は、本発明の第２実施形態を示している。
図１〜図３に示した第１実施形態と異なる部位を主体に説明する。
図４及び図５において、ヘッドガスケット２１Ｂは、メタルタイプの中芯材５Ｂと、ワイヤーリング７と、グロメット１１と、図示しないベース板で構成されている。中芯材５Ｂは、例えば、耐錆性があり、熱膨張係数の大きいＳＵＳ３０４材で形成されている。
【００２４】
図４において、隣接するボア２０、２０の間の領域Ｓに、空隙を形成するスリット１５が設けられている。スリット１５は、図４の上下方向へ延在する溝状に形成されている。そして、図４のＸ１−Ｘ１方向において、中芯材５Ｂを不連続にするように形成されている。なお、図４のＸ−Ｘ断面を示す図５においても、スリット１５を示す。
スリット１５を形成することによって、中芯材５Ｂの断面積が減少され、曲げ剛性が低減されるようになっている。それと共に、図１２で示すＭが作用してヘッドガスケット５Ｂを曲げたとしても、シール性を損なわずに済む。
【００２５】
図１２で説明した様に、従来のヘッドガスケット５Ｂでは、座１３ｄと座１３ｇとの間で、図１２中の上下方向について段差が存在する場合には、シリンダヘッド２でヘッドガスケット５Ｂを押圧する際に、ヘッドガスケット５Ｂを捻じ曲げる力Ｍが作用してしまう。その結果、図１２において、上下方向（高さ方向）について低い方の座１３ｄ側の領域において、ヘッドガスケット５Ｂは水平状態が維持されなくなり、その面圧は、座１３ｇ側の領域の面圧よりも低圧となり、所期のシール圧が得られなくなる。
【００２６】
しかし、図４で示す様なスリット１５を形成すれば、ヘッドガスケット５Ｂの曲げ剛性が低減するので、図１２において符号Ｍで示す様な力が作用すると、ヘッドガスケット５Ｂはスリット１５の部分で急激に曲がり、座１３ｄにおけるヘッドガスケット５Ｂは水平な状態が維持される。そのため、座１３ｄにおける面圧は座１３ｇにおける面圧と同一の値を保ち、ヘッドガスケット５Ｂにおける面圧の均一化がはかられる。
なお、上記のヘッドガスケット２１Ｂはワイヤーリング７が含まれているが、ワイヤーリング７のないメタルタイプのガスケットについても同様である。
【００２７】
図６及び図７は、本発明の第３実施形態を示している。
図１〜図３に示した第１実施形態と、図４、図５に示した第２実施形態とを参照し、第１実施形態及び第２実施形態と異なる箇所を主体に説明する。
図６及び図７において、ヘッドガスケット２１Ｃは、メタルタイプの中芯材５Ｃと、ワイヤーリング７と、グロメット１１と、ベース板（図示せず）とで構成されている。
中芯材５Ｃは、例えば、耐錆性のある熱膨張係数の大きいＳＵＳ３０４材で形成されている。
【００２８】
図６において、隣接するボア２０、２０の間の領域Ｓには、空隙を形成するスリット１５Ａが形成されている。スリット１５Ａの構造は、図４のスリット１５と同様である。
スリット１５の上下方向中央部には、図６の左右方向へ延在するクリアランス６Ａが形成されている。クリアランス６Ａの構造は、図１のクリアランス６Ａと同様であり、中芯材５Ｃを、図６の上下方向について分離にするように形成されている。
【００２９】
係るヘッドガスケット２１Ｃによれば、図１〜図３の第１実施形態における作用効果と、図４、図５の第２実施形態における作用効果とを、同時に奏することが出来る。
図６、図７の第３実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図５の実施形態と同様である。
【００３０】
図８は、本発明の第４実施形態を示す。
図１３及び図１４で示す従来のメタルタイプ１枚構造のヘッドガスケット５Ｄを、材料的に「延び」の大きいＳＵＳ３０４などを打ち抜くと、特に隣接するボア２０、２０の領域は、図１４のように弓なりに「反った」形状になる。
弓なりに反ったヘッドガスケット５Ｄをシリンダヘッドとシリンダガスケットで挟持すると、締結ボルトで締め付ける際に、面圧或いはシール性を向上するために使用されるべき締結ボルトの軸力は、ヘッドガスケット５Ｄの弓なりに反った形状を平坦にすることに費やされてしまう。その結果、シール性が低下してしまう。
【００３１】
図８で示す第４実施形態によれば、図１３、図１４で示す従来技術の問題を解消することが出来る。
すなわち、図８で示す様に、プレス台Ｐｂ上に、弓なりに反ってしまったヘッドガスケット５Ｄを載置し、押し型Ｐｕで押圧して平坦にするプリセット加工を実行する。
【００３２】
ヘッドガスケット５Ｄにビード（図示せず）を形成する場合には、図８で示すプリセット加工は、下記の（１）〜（３）の手順によって行なわれる。
（１）ヘッドガスケット５Ｄを平坦な板材から打ち抜く。打ち抜かれた直後には、特にヘッドガスケット５Ｄのボア２０、２０間の領域には、図１４で示す様な「反り」（符号ｈ）が生じている
（２）図８に示すプリセット加工によって、そりｈをゼロにする。換言すれば、ヘッドガスケット５Ｄを平坦にする。
（３）プリセット加工により平坦になったヘッドガスケット５Ｄに、ビードを形成する。ビードを形成する加工については、図示は省略する。
【００３３】
図８で示す様にプリセット加工を施すことにより、上記のヘッドガスケット５Ｄにおいては、特にボア２０、２０間のシール性が向上する。
図８の第４実施形態は、図１〜図７の実施形態と組み合わせることが可能である。
そして、図８の第４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７の実施形態と同様である。
【００３４】
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】
【００３５】
【図１】本発明のエンジン用ヘッドガスケットの第1実施形態を示す平面図。
【図２】図１のＸ−Ｘ変位断面図。
【図３】第1実施形態の作用を示す平面図。
【図４】第２実施形態を示す平面図。
【図５】図２のＸ１−Ｘ１断面図。
【図６】第３実施形態を示す平面図。
【図７】図６のＸ２―Ｘ２変位断面図。
【図８】第４実施形態を示す説明図。
【図９】従来のエンジン用ヘッドガスケットの例を示す平面図。
【図１０】図９のＹ―Ｙ断面図。
【図１１】従来のエンジン用ヘッドガスケットの別の例を示す平面図。
【図１２】図１１のＹ１―Ｙ１断面における不具合を説明する断面図。
【図１３】従来のエンジン用ヘッドガスケットのさらに別の例を示す平面図。
【図１４】図１３のＹ２―Ｙ２断面における不具合を説明する断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・・・・・・シリンダブロック
２・・・・・・・・シリンダヘッド
５・・・・・・・・中芯材
６・・・・・・・・クリアランス
７・・・・・・・・ワイヤーリング
９・・・・・・・・ベース板
１１・・・・・・・グロメット
１３・・・・・・・ライナ
１５・・・・・・・スリット
２０・・・・・・・ボア
２１・・・・・・・ヘッドガスケット

【特許請求の範囲】
【請求項１】
中芯材と、中芯材の長手方向両側に配置されたワイヤーリングと、中芯材の厚さ方向両面に配置されたベース板と、ワイヤーリングを包囲する様に配置されたグロメットとを有し、前記中芯材は熱膨張係数の大きい材料で構成されており、高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材の領域に空隙部を形成したことを特徴とするエンジン用ヘッドガスケット。
【請求項２】
高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材の前記領域は、シリンダブロックのボア間に相当する領域である請求項１のエンジン用ヘッドガスケット。
【請求項３】
前記グロメットはシリンダブロックのライナとシリンダヘッドとの間に挟持されており、前記中芯材のシリンダブロックのボア間に相当する領域にスリットを形成した請求項２のエンジン用ヘッドガスケット。
【請求項４】
中芯材と、中芯材の長手方向両側に配置されたワイヤーリングと、中芯材の厚さ方向両面に配置されたベース板と、ワイヤーリングを包囲する様に配置されたグロメットとを有し、前記グロメットはシリンダブロックのライナとシリンダヘッドとの間に挟持されており、前記中芯材のシリンダブロックのボア間に相当する領域にスリットを形成したことを特徴とするエンジン用ヘッドガスケット。
【請求項５】
前記中芯材は延性の大きな材料製であり、該延性の大きな材料の板材から打ち抜いた後に、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１〜４の何れか１項のエンジン用ヘッドガスケット。

【図１】