JPH0236291A - ヘッドガスケット - Google Patents

ヘッドガスケット

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JPH0236291A
JPH0236291A JP63121360A JP12136088A JPH0236291A JP H0236291 A JPH0236291 A JP H0236291A JP 63121360 A JP63121360 A JP 63121360A JP 12136088 A JP12136088 A JP 12136088A JP H0236291 A JPH0236291 A JP H0236291A
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淳 杉本
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達也 西田
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久保木 孝一
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、黒鉛質のガスケット素材及びそれを用いたヘ
ッドガスケットに関する。
(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ットは材
料として特公昭54−33799号公報に示されるよう
に、天然黒鉛、キッシュ黒鉛、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。従来の黒鉛質のヘッドガスケットの強
度を持たせるために9円形の突起を有する厚さ0.15
〜0.25m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
ケット素材を得、これをガスケット形状に打抜き、さら
に燃焼室周辺にグロメットと呼ばれる金属の薄板を・・
トメ状に付ける構成が主流である。このグロメットはグ
ロメットに囲まれる部分(グロメット部)を高密度とし
ガスケット組付時にグロメッ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、上記した従来のへラドガスケットは、ガ
スケットの強度をもたせるために使用している金属製補
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、油入周辺では油が
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、ガスケット素材としての水や油
に対するシール性が充分でなかった。更に上記へラドガ
スケットは、グロメットがシリンダヘッド及びシリンダ
ブロックに接しているため、グロメットの変形による加
工硬化の大きいわん曲部は爆発による繰返し荷重、シリ
ンダブロック及びシリンダヘッドの膨張差による剪断力
等によシ運転中にグロメット割れ、燃焼ガスの洩れ等の
不具合が発生する欠点があった。
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、グロメット割れ等のないガ
スケット素材及びヘッドガスケットを提供することを目
的とする。
(1!I!題を解決する丸めの手段) 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てなるガスケット素材および該ガ
スケット素材を用いたベツドガスケットに関する。
該ガスケット素材に用いる耐熱繊維からなる補強芯板は
、ガラス轍維、炭素繊維、フェノール樹脂繊維、アラミ
ド繊維等の布又はマットが用いられる。材質は価格的な
面でガラス繊維が好ましい。
布とマッ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
よくなシ、耐油性、耐水性もよくなるので好ましい。補
強芯板の厚さは0.05〜0.5閣が好ましい。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0.05〜0.7−のブレ
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表る。
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、フェノール樹脂、フラン樹脂。
ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂のフェスが好ましい。
接着は、前記フェスを補強芯板及び/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、フェスを
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ッド
ガスケット形状に打抜いて成形体とされる。ヘッドガス
ケットにおける開口部とは燃焼室。
油入及び水穴であり、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接着する。耐
熱性樹脂を被覆する。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フェ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ット素材に用いる
ものと同じもので本よく。
あらかじめ樹脂フェ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鋼箔が好ましく、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
、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ボ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九成
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
.15〜0.3−が好ましい。金属薄板は、プレスによ
シ燃焼室、水穴及び油入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.
5〜3ann及び高さ0゜1〜0.5M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ッ素樹脂、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ッドガスケットとされ
る。
(作用) ガスケット素材の強度は、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
りヘッドガスケッ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。
またヘッドガスケットにおける高面圧を必要とする燃焼
室、油入及び水穴の各周辺部特に燃焼室の周辺部をグロ
メットを取付ける代シに、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υ合わせて、シリンダブロック及び
シリンダヘッドに取付け、ヘッドガスケット締付時の面
圧を高くシ、燃焼ガス、油、水をシールする。
(実施例) 次に本発明の詳細な説明する。
実施例1 厚さ0.16mmの平織りガラスクロス(富士ファイバ
ーグラス製、FECR−1311)の補強芯板にフェノ
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0.38m、密度1
.0g/ai”の膨張黒鉛シート(日立化成工業製、商
品名カーボフィット)を積層し、180℃で熱圧成形し
て厚さ0.8 mmのガスケット素材を得た。このガス
ケッ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0.4 m離れた位置
に4−幅で前記VP231を2重量%含浸した厚さ0.
25 am。
密度1g/c!ff3のリング状のカーボッイツトを熱
圧プレスで接着し、第2図の断面図に示す接着部4を設
けたヘッドガスケットを得た。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J、におけるガラスクロスの代りに厚さが0.1
−のガラスマント(日本バイリーン製、  EP401
2)を用いた以外は実施例1と同様にして厚さ0.8 
[mI+のガスケット素材を得た。
実施例3 実施例1で得られたガスケット素材を打抜きプレスによ
り第1図に示すガスケット形状に打抜いた後、燃焼室3
0周辺部から0.4 am離れた位置の4−幅の部分を
残して他の部分をマスキングして。
四フッ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2次いで180℃で熱処理して厚さ40μmの被
覆層を設けたへラドガスケットを得た。
比較例1 厚さ0.1園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fi、BT−1)を塗布し1次に厚さ0.38閣、密
度1.0 g/am”のカーボッイツトを積層し熱圧成
形で圧着して、厚さ0.8閣のガスケット素材を得た。
比較例2 Z5agピッチで多数の円形突起を設けた厚さ0、2 
onの金属薄板(SPCC材)の両側に、厚さ0、7 
trm、密度1.0 g/am”のカーボッイツトを積
層し、 300kg/am”の圧力でプレス圧着し、厚
さ1.2−のガスケット素材を得た。このガスケット素
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、2 onの
金属薄板(SUS310S)を4閣幅ではと目状に取付
けたグロメット5を有するヘッドガスケットを得た。
実施例4 厚さ0.2 on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■製、GE−61NS)の両面
に、厚さ0.3 am、密度1.5 a/at?のカー
ボッイツトを積層し、150℃で熱圧成形して厚さ0.
8mのガスケット素材を得た。このガスケット素材を打
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1=離れた位置に5−@で厚さ50μ
mのアルミ箔を前記フェノール樹脂VP231により熱
圧接着して第2図に示す接着部4を設けたヘッドガスケ
ットを得た。
実施例5 実施例1で得られ九ガスケット素材を打抜プレスでヘッ
ドガスケット形状に打抜いた後、第3図に示すように燃
焼室3.油入8及び水穴7を有する成形体とした。一方
、厚さ0.2−のステンレス板(8US−301)をプ
レス加工して燃焼室。
油入及び水穴を打抜くと共に、それらの穴の周辺部に@
2IIlu+及び高さ0.3閣のビードを形成し、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ッ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、180℃で熱処理して厚さ0.05−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ッドガスケットを得た。
第3図はこのヘッドガスケットの平面図、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で得られたガスケット素材について。
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ット素材から作成
した5oxso(W)のテストピースをA8TMの魔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50X50(IIIII)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5時間浸漬後の復元率を表わす。復元率は、上記し
九N113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2Z6mmφのペネトレータで圧縮
して求めるもので、予荷重7 kg/an”をかけたと
きの圧縮部分の厚さをTl p主荷重350kg/cr
rPをかけたときの淳さをT!2次に再度7 kg/c
m”の荷重をかけたときの厚さをT3とし9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=34ann、外径D=50−のテストピース12
を各5個作成し、これを治具13,13’で挾んでMI
Oのポルト14で80kg/am”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、 s kg/am”間隔で8
kg/am2まで昇圧し、各圧力での30分保持した。
第1表 第1表から、実施例のものは比較例のものよシも、麹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ット
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。
次に実施例の1. 3. 4. 5及び比較例2で得ら
れたヘッドガスケットをエンジンに組み込んで。
全負荷をかけ200時間連続のペンチ耐久試験を2回行
ったところ、比較例2のへソドガスケットは第1回目に
グロメット割れ1個所、不凍液のにじみ1個所、第2回
目にグロメット割れ2個所。
油のにじみ1箇所が見られたが、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った。
(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9
面圧の轟りが均一となり、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、ガスケッ
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シ、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なるヘッドガスケ
ットの平面図、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
ヘッドガスケットの平面図。 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 3・・・燃焼室 5・・・グロメット 7・・・水穴 9・・・ステンレス板 13・・・治具 15・・・液導入口 2・・・膨張黒鉛シート 4・・・接着部 6・・・ピード 8・・・油入 12・・・テストピース 14・・・ボルト 16・・・空間 第 / 囚 鴇・3 目 第 70 g44 圀

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、耐熱繊維からなる補強芯板の両側に膨張黒鉛シート
    を樹脂で接着してなるガスケット素材。 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、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
    。 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。 4、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。
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