JP2508802B2 - ヘッドガスケット - Google Patents

ヘッドガスケット

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JP2508802B2 JP63121360A JP12136088A JP2508802B2 JP 2508802 B2 JP2508802 B2 JP 2508802B2 JP 63121360 A JP63121360 A JP 63121360A JP 12136088 A JP12136088 A JP 12136088A JP 2508802 B2 JP2508802 B2 JP 2508802B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は，ヘツドガスケツトに関する。
（従来の技術） 一般に内燃機関等に使用される黒鉛質のガスケツトは
材料として特公昭54−33799号公報に示されるように，
天然黒鉛，キツシユ黒鉛，熱分解黒鉛などの高度に結晶
構造の発達した黒鉛を濃硫酸と硝酸，濃硫酸と過マンガ
ン酸カリウム混液などの強酸化性の処理液で酸処理して
黒鉛層間化合物を生成させ，水洗してから急速加熱して
黒鉛結晶のＣ軸方向に膨張処理した虫状形で圧縮復元性
を有する黒鉛粒子を冷間加工した膨張黒鉛シートが用い
られている。従来の黒鉛質のヘツドガスケツトの強度を
持たせるために，円形の突起を有する厚さ0.15〜0.25mm
の金属製補強芯板の両面に膨張黒鉛シートをロール加工
などで上記の突起を利用し，固着してガスケツト素材を
得，これをガスケツト形状に打抜き，さらに燃焼室周辺
にグロメツトと呼ばれる金属の薄板をハトメ状に付ける
構成が主流である。このグロメツトはグロメツトに囲ま
れる部分（グロメツト部）を高密度としガスケツト組付
時にグロメツト部が高面圧となり，燃焼ガスをシールす
る働き，さらに燃焼室への黒鉛の流入を防止する働きが
ある。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら，上記した従来のヘツドガスケツトは，
ガスケツトの強度をもたせるために使用している金属製
強芯板の円形突起に面圧が集中し，苛酷な条件下で水洩
れを起こしたり，油穴周辺では油が黒鉛質部に浸透し黒
鉛質部の崩れ（油崩れともいう）等を生ずる場合がある
等，ガスケツト素材としての水や油に対するシール性が
充分でなかつた。更に上記ヘツドガスケツトは，グロメ
ツトがシリンダヘツド及びシリンダブロツクに接してい
るため，グロメツトの変形による加工硬化の大きいわん
曲部は爆発による繰返し荷重，シリンダブロツク及びシ
リンダヘツドの膨張差による剪断力等により運転中にグ
ロメツト割れ，燃焼ガスの洩れ等の不具合が発生する欠
点があつた。
本発明は上記した欠点を解消し，耐水性，耐油性が良
好でシール性に優れ，油崩れ，グロメツト割れ等のない
ヘツドガスケツトを提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明は、耐熱繊維からなる補強芯板の両側に膨張黒
鉛シートを樹脂で接着したガスケット素材をヘッドガス
ケット形状に打ち抜いた成形体の開口部の周辺部に、膨
張黒鉛シート又は金属箔を樹脂で接着してなるヘッドガ
スケット、耐熱繊維からなる補強芯板の両側に膨張黒鉛
シートを樹脂で接着したガスケット素材をヘッドガスケ
ット形状に打ち抜いた成形体の開口部の周辺部に、耐熱
性樹脂を被覆してなるヘッドガスケット及び耐熱繊維か
らなる補強芯板の両側に膨張黒鉛シートを樹脂で接着し
たガスケット素材をヘッドガスケット形状に打ち抜いた
成形体の片側の面に、開口部の周辺部に凸部を設け、該
凸部を設けた面又は両面に耐熱性の樹脂を被覆した金属
薄板を凸部を外側にして取付けてなるヘッドガスケット
に関する。
該ガスケツト素材に用いる耐熱繊維からなる補強芯板
は，ガラス繊維，炭素繊維，フエノール樹脂繊維，アラ
ミド繊維等の布又はマツトが用いられる。材質は価格的
な面でガラス繊維が好ましい。布とマツトでは布の方が
膨張黒鉛シートとの接着において布目に黒鉛が入り込む
ので膨張黒鉛シートとの結合がよくなり，耐熱性，耐水
性もよくなるので好ましい。補強芯板の厚さは0.05〜0.
5mmが好ましい。薄すぎると取扱い及び膨張黒鉛シート
との貼合せが困難となり，厚すぎると膨張黒鉛シートと
の接着性が向上せず，気密性も向上しない。
膨張黒鉛シートは，膨張黒鉛を原料とするものであれ
ばよく特に制限はないが，厚さ0.05〜0.7mmのプレーン
のものが好ましい。薄すぎると取扱いが困難で厚すぎる
と高価な上，シート間で剥離を起こし易くなる。
補強芯板と膨張黒鉛シートとの接着に用いる樹脂はエ
ポキシ樹脂，フエノール樹脂，フラン樹脂，ポリイミド
樹脂等の熱硬化性樹脂のワニスが好ましい。接着は，前
記ワニスを補強芯板及び／又は膨張黒鉛シートに塗布し
たのちプレスで圧着してもよいが，ワニスをあらかじめ
補強芯板に含浸したプリプレグの両面に膨張黒鉛シート
を積層し，熱圧ロールを通すか熱圧プレスで圧着すれば
接着も充分で接着作業も容易になり好ましい。
上記のようにして得たガスケット素材をプレスでヘツ
ドガスケツト形状に打抜いて成形体とされる。ヘツドガ
スケツトにおける開口部とは燃焼室，油穴及び水穴であ
り，これらの開口部の周辺部特に燃焼室周辺部に，膨張
黒鉛シート又は金属箔を樹脂で接着するか、耐熱性樹脂
を被覆するか若しくは成形体の片側面における開口部の
周辺部等に凸部を有する面又は両面に耐熱性の樹脂を被
覆した金属薄板を凸部を外側にして取付け、ヘッドガス
ケットとされる。
燃焼室等の周辺部に膨張黒鉛シート又は金属箔を貼着
するには例えば前記した樹脂ワニスを用いて接着する。
貼着に使用する膨張黒鉛シートはガスケツト素材に用い
るものと同じものでもよく，あらかじめ樹脂ワニスを含
浸しておいたものを熱圧着するのが好ましい。膨張黒鉛
シートの厚さは燃焼室等の周辺部の設計面圧に応じて適
宜設定する。金属箔は特に制限はないがアルミ箔又は銅
箔が好ましく，厚さは25〜100μｍが好ましい。
また，燃焼室等の周辺部に耐熱性樹脂を被覆する場合
は，フツ素樹脂，シリコン樹脂，ポリイミド樹脂等の熱
硬化性樹脂を用いるのが好ましく，被覆の方法は燃焼室
等の周辺部以外をマスキングした成形体に前記樹脂の溶
液又は分散液をエアースプレーで塗装後熱処理するのが
好ましい。被覆する厚さは燃焼室等の周辺部の設計面圧
に応じて適宜選定する。
成形体の片側に取付ける金属薄板は，ばね性及び耐食
性を有する点からステンレスの鋼板が好ましく，板厚は
0.15〜0.3mmが好ましい。金属薄板は，プレスにより燃
焼室，水穴及び油穴が打抜かれると共に，絞り加工によ
りそれらの穴の周辺部が第３図の６に示されるように凸
部（ビードと呼ぶ）に形成される。ビードは幅1.5〜3mm
及び高さ0.1〜0.5mmが好ましい。金属薄板のビードのあ
る面又は両面に被覆してシール性を良好にする耐熱性の
樹脂はフツ素樹脂，シリコン樹脂等の熱硬化性樹脂が好
ましい。この金属薄板の端部の一部又は全部をビードと
反対の方向に折り返し，折り返し部で成形体に固定して
ヘツドガスケツトとされる。
（作用） ガスケツト素材の強度は，従来の金属製補強芯板の円
形突起に代えて，耐熱繊維からなる補強芯板に膨張黒鉛
シートを樹脂で接着することにより保持される。これに
よりヘツドガスケツトとして用いる場合に面圧が平均化
されて水洩れがなくなる等シール性能が改善される。
またヘツドガスケツトにおける高面圧を必要とする燃
焼室，油穴及び水穴の各周辺部特に燃焼室の周辺部をグ
ロメツトを取付ける代りに，膨張黒鉛シートもしくは金
属箔を接着するか，耐熱性樹脂を被覆するか又はビード
を有する金属薄板を貼り合わせて，シリンダブロツク及
びシリンダヘツドに取付け，ヘツドガスケツト締付時の
面圧を高くし，燃焼ガス，油，水をシールする。
（実施例） 次に本発明の実施例を説明する。
実施例１ 厚さ0.16mmの平織りガラスクロス（富士フアイバーグ
ラス製,FECR−1311）の補強芯板にフエノール樹脂ワニ
ス（日立化成工業製,VP231）を塗布したプリプレグの上
下両面に，厚さ0.38mm,密度1.0g/cm3の膨張黒鉛シート
（日立化成工業製，商品名カーボフイツト）を積層し,1
80℃で熱圧成形して厚さ0.8mmのガスケツト素材を得
た。このガスケツト素材を打抜きプレスにより第１図に
示す形状に打抜いた後，燃焼室３の周辺部から0.4mm離
れた位置に4mm幅で前記VP231を２重量％含浸した厚さ0.
25mm,密度1g/cm3のリング状のカーボフイツトを熱圧プ
レスで接着し，第２図の断面図に示す接着部４を設けた
ヘツドガスケツトを得た。尚第２図において１は補強芯
板,2は膨張黒鉛シートである。
実施例２ 実施例１におけるガラスクロツクの代りに厚さが0.1m
mのガラスケツト（日本バイリーン製,EP4012）を用いた
以外は実施例１と同様にして厚さ0.8mmのガスケツト素
材を得た。
実施例３ 実施例１で得られたガスケツト素材を打抜きプレスに
より第１図に示すガスケツト形状に打抜いた後，燃焼室
３の周辺部から0.4mm離れた位置の4mm幅の部分を残して
他の部分をマスキングして，四フツ化エチレン樹脂の分
散液（ダイキン工業製，商品名ポリフロンTC−7400）を
エアースプレーで塗装し，次いで180℃で熱処理して厚
さ40μｍの被覆層を設けたヘツドガスケツトを得た。
比較例１ 厚さ0.1mmのアルミ箔を補強芯板とし，このアルミ箔
の上下両面にアクリル酸エステルの接着剤（日立化成工
業製,BT−１）を塗布し，次に厚さ0.38mm,密度1.0g/cm3
のカーボフイツトを積層し熱圧成形で圧着して，厚さ0.
8mmのガスケツト素材を得た。
比較例２ 2.5mmピツチで多数の円形突起を設けた厚さ0.2mmの金
属薄板（SPCC材）の両側に，厚さ0.7mm,密度1.0g/cm3の
カーボフイツトを積層し,300kg/cm2の圧力でプレス圧着
し，厚さ1.2mmのガスケツト素材を得た。このガスケツ
ト素材を打抜きプレスで第５図に示す形状に打抜いた
後，燃焼室３の周辺部に第６図にも示すように0.2mmの
金属薄板（SUS310S）を4mm幅ではと目状に取付けたグロ
メツト５を有するヘツドガスケツトを得た。
実施例４ 厚さ0.2mmのガラスクロス−エポキシ樹脂プリプレグ
（日立化成モールド（株）製,GE−61NS）の両面に，厚
さ0.3mm,密度1.5g/cm3のカーボフイツトを積層し,150℃
で熱圧成形して厚さ0.8mmのガスケツト素材を得た。こ
のガスケツト素材を打抜きプレスにより第１図に示す形
状に打抜いた後，燃焼室３の周辺部から1mm離れた位置
に5mm幅で厚さ50μｍのアルミ箔を前記フエノール樹脂V
P231により熱圧接着して第２図に示す接着部４を設けた
ヘツドガスケツトを得た。
実施例５ 実施例１で得られたガスケツト素材を打抜プレスでヘ
ツドガスケツト形状に打抜いた後，第３図に示すように
燃焼室3,油穴８及び水穴７を有する成形体とした。一
方，厚さ0.2mmのステンレス板（SU−301）をプレス加工
して燃焼室，油穴及び水穴を打抜くと共に，それらの穴
の周辺部に幅2mm及び高さ0.3mmのビードを形成し，板の
端部をビードと反対の方向に180゜折返した。次いでビ
ードを有する面に四フツ化エチレン樹脂の分散液（ダイ
キン工業製，ポリフロンTC−7400）を吹きつけたのち,1
80℃で熱処理して厚さ0.05mmの被覆層を形成した。次に
被覆層を有しない面を内側にして成形体に積層し，端部
折曲げ部を更に内側に折返し成形体にステンレス板を固
定しヘツドガスケツトを得た。第３図はこのヘツドガス
ケツトの平面図，第４図は第３図のＢ−Ｂ断面図であ
る。図において９はステンレス板,6はそのビード,1は補
強芯板及び２は膨張黒鉛シートである。
上記実施例1,実施例2,実施例4,比較例１及び比較例２
で得られたガスケツト素材について，耐油特性，耐水特
性及びリーク特性を測定し，第１表に示す値を得た。
第１表において，耐油特性とはガスケツト素材から作
成した50×50（mm）のテストピースをASTMのNo.3オイル
に150℃で５時間浸漬後の復元率を表わし，また耐水特
性とは50×50（mm）のテストピースを50重量％のエチレ
ングリコール水溶液中に100℃で時間浸漬後の復元率を
表わす。復元率は，上記したNo.3オイル又はエチレング
リコール水溶液に含浸後のテストピースを22.6mmφのペ
ネトレータで圧縮して求めるもので，予荷重7kg/cm2を
かけたときの圧縮部分の厚さをT1,主荷重350kg/cm2をか
けたときの厚さをT2,次に再度7kg/cm2の荷重をかけたと
きの厚さをT3とし，次式より復元率Ｒを算出する。
リーク特性は，実施例，比較例について第７図に示す
内径ｄ＝34mm,外径Ｄ＝50mmのテストピース12を各５個
作成し，これを治具13,13′で挟んでM10のボルト14で80
kg/cm2の面圧で締めつけ，液導入口15から50重量％のエ
チレングリコール水溶液を空間16へ送入して内圧をか
け，洩れやにじみの有無を確認した。内圧は0.5kg/cm2
間隔で8kg/cm2まで上昇し，各圧力での30分保持した。
第１表から，実施例のものは比較例のものよりも,NO.
3オイル及びエチレングリコール浸漬後の復元率が優
れ，また実施例1,2,3の比較では補強芯板はマツトより
クロスの方が優れることが示される。またリーク特性で
は実施例のものは全く問題のないことが明らかである。
次に実施例1,3,4,5及び比較例２で得られたヘツドガ
スケツトをエンジンに組み込んで，全負荷をかけ200時
間連続のベンチ耐久試験を２回行つたところ，比較例２
のヘツドガスケツトは第１回目にグロメツト割れ１個
所，不凍液のにじみ１個所，第２回目にグロメツト割れ
２個所，油のにじみ１個所が見られたが，実施例のもの
はガス，不凍液，油の洩れや不具合は全くなかつた。
（発明の効果） 本発明によれば，補強芯板に耐熱繊維を用いること
で，面圧の当りが均一となり，水に対するシール効果が
高められる。また補強芯板と膨張黒鉛シートの接着に樹
脂を用いることで補強芯板と膨張黒鉛シートとの結合性
が保持され，耐油・耐水性も向上できる。さらに，ガス
ケツトにおける燃焼室等の周辺部に，膨張黒鉛シートも
しくは金属箔を接着したり，耐熱性樹脂を被覆したり，
又はビードを設けた金属薄板を貼り合わせたりすること
で，燃焼ガス，水及び油に対するシール性が改善され
る。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第３図は本発明の実施例によるヘツドガスケ
ツトの平面図，第２図及び第４図はそれぞれ第１図のＡ
−Ａ断面図及び第３図のＢ−Ｂ断面図，第５図は従来の
ヘツドガスケツトの平面図，第６図は第５図のＣ−Ｃ断
面図，第７図はリーク特性の試験法を示す概略図であ
る。 符号の説明 １……補強芯板、２……膨張黒鉛シート ３……燃焼室、４……接着部 ５……グロメツト、６……ビード ７……水穴、８……油穴 ９……ステンレス板、12……テストピース 13……治具、14……ボルト 15……液導入口、16……空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 達也 茨城県日立市鮎川町３丁目３番１号 日 立化成工業株式会社桜川工場内 (72)発明者 久保木 孝一 茨城県日立市鮎川町３丁目３番１号 日 立化成工業株式会社桜川工場内 (56)参考文献 特開 昭52−92216（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−81769（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭59−22276（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】耐熱繊維からなる補強芯板の両側に膨張黒
    鉛シートを樹脂で接着したガスケット素材をヘッドガス
    ケット形状に打ち抜いた成形体の開口部の周辺部に、膨
    張黒鉛シート又は金属箔を樹脂で接着してなるヘッドガ
    スケット。
  2. 【請求項２】耐熱繊維からなる補強芯板の両側に膨張黒
    鉛シートを樹脂で接着したガスケット素材をヘッドガス
    ケット形状に打ち抜いた成形体の開口部の周辺部に、耐
    熱性樹脂を被覆してなるヘッドガスケット。
  3. 【請求項３】耐熱繊維からなる補強芯板の両側に膨張黒
    鉛シートを樹脂で接着したガスケット素材をヘッドガス
    ケット形状に打ち抜いた成形体の片側の面に、開口部の
    周辺部に凸部を設け、該凸部を設けた面又は両面に耐熱
    性の樹脂を被覆した金属薄板を凸部を外側にして取付け
    てなるヘッドガスケット。
JP63121360A 1987-05-20 1988-05-18 ヘッドガスケット Expired - Lifetime JP2508802B2 (ja)

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JP12275587 1987-05-20
JP62-239197 1987-09-24
JP23919787 1987-09-24
JP63-82071 1988-04-01
JP8207188 1988-04-01

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