JPH09286972A - シリンダヘッドガスケット - Google Patents

シリンダヘッドガスケット

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JPH09286972A
JPH09286972A JP9970696A JP9970696A JPH09286972A JP H09286972 A JPH09286972 A JP H09286972A JP 9970696 A JP9970696 A JP 9970696A JP 9970696 A JP9970696 A JP 9970696A JP H09286972 A JPH09286972 A JP H09286972A
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JP
Japan
Prior art keywords
expanded graphite
cylinder head
head gasket
graphite sheet
cylinder
Prior art date
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Pending
Application number
JP9970696A
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English (en)
Inventor
Yoshito Ishii
義人 石井
Atsushi Fujita
藤田  淳
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Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フランジ面への面粗度吸収性、耐熱性を保ち
つつ、膨張黒鉛シートのシリンダボア内への剥離脱落の
ないシリンダヘッドガスケットを提供する。 【解決手段】 シリンダボアの周辺に山形ビードが設け
られ、しかもバネ弾性を有する金属芯板をリン元素を含
有させた膨張黒鉛シートで被覆してなるシリンダヘッド
ガスケット。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のシリン
ダに用いるシリンダヘッドガスケットに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の金属積層タイプのシリンダヘッド
ガスケットは、特開平2−38760号公報、特開平3
−229069号公報に示されるように、ステンレス鋼
板、普通鋼板等の鋼板の表面にゴム層を被覆した素材、
又は膨張黒鉛シートを接着剤で貼り合わせた素材を一層
又は数層積層したものが知られている。しかしながら、
鋼板の表面にゴム層を形成したシリンダヘッドガスケッ
トでは、ゴムの層が5〜30μmと薄いためシリンダヘ
ッドやシリンダブロックに付着した深さが10μm以上
の傷、ツールマークをシールすることが難しい。また、
被覆層のゴムは耐熱温度が150℃と低いため、高温で
長時間使用されるシリンダヘッドガスケットではゴム層
が劣化して寿命が短くなり、長時間使用出来ない。
【0003】そこで、鋼板に膨張黒鉛を貼り合わせたガ
スケットが、特開平6−147326号公報、特開平6
−147325号公報に提案されている。特開平6−1
47326号公報には、ガスをシールするためにシリン
ダーボア周辺に凸状ビードを設けた弾性金属板及び段差
状ビードを設けた弾性金属板であって膨張黒鉛シートで
被覆したものを複合したシリンダヘッドガスケットが、
また、特開平6−147325号公報には、シリンダー
ボア周辺に凸状ビードを設けた弾性金属板からなるビー
ド板及びシリンダーボア周縁に折り返しを設けた弾性金
属板からなる副板であって膨張黒鉛シートで被覆したも
のを組み合わせた構成の金属板ガスケットが提案されて
いる。
【0004】これらのガスケットは、膨張黒鉛シートの
被覆により、シリンダヘッドとシリンダブロックとのデ
ッキ面におけるツールマーク、キズ等の粗さや不整を吸
収、補償するミクロシール機能(フランジ面への面粗度
吸収性)、耐熱性等が向上する。しかし、長時間の耐久
試験で判明したことであるが、燃焼室に接したシリンダ
ーボア部の膨張黒鉛シートが、高温及び酸化性ガスによ
り強度低下を起こし、シリンダーボア内に剥離脱落する
不具合を発生する場合がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】請求項1〜2における
発明は、前記の問題点を解決するものであり、フランジ
面への面粗度吸収性、耐熱性を保ちつつ、膨張黒鉛シー
トのシリンダボア内への剥離脱落のないシリンダヘッド
ガスケットを提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリンダボア
の周辺に山形ビードが設けられ、しかもバネ弾性を有す
る金属芯板をリン元素を膨張黒鉛シートで被覆してなる
シリンダヘッドガスケットに関する。また、本発明は、
このシリンダヘッドガスケットにおいて、膨張黒鉛シー
トのリン元素含有率が80ppm以上であるシリンダヘッ
ドガスケットに関する。
【0007】
【発明の実施の形態】まず、本発明おけるシリンダヘッ
ドガスケットを図面を用いて説明する。図1は、本発明
のシリンダヘッドガスケットの一例を示す平面図であ
り、図2は図1のA−A断面図である。シリンダヘッド
ガスケットには、シリンダボア1が形成されており、そ
の周縁に山形ビード2が形成されている。また、水穴
3、油穴4及びボルト穴5を備えており、油穴4の周縁
並びに水穴3とボルト穴5の間を縫うようにして段差ビ
ード6が形成されている。図2に示すように芯板7は、
膨張黒鉛8により片面を被覆されており、及び芯板9
は、膨張黒鉛シート10、10′により両面を被覆され
ている。膨張黒鉛シートは芯板7及び芯板9に接着剤に
(図示せず)より接着されている。膨張黒鉛シートによ
り被覆された上記芯板7と芯板9を積層することにより
シリンダヘッドガスケットが形成されている。
【0008】本発明において、芯板は、弾性、特に、バ
ネ特性を有する金属板であり、厚さが0.1〜0.3mm
のバネ鋼板を用いることがビードの弾性(特に、バネ特
性)及び山形のビードが形成し易いので好ましい。な
お、本発明におけるシリンダボアー、山形ビード等は、
例えばバネ鋼板をプレス加工によって形成することがで
きる。水穴及び油穴の周辺には段差のビードを設けるの
が好ましい。これらのビードにより、ガスケットが締め
付けられた状態でビード部の反発で面圧を集中させ、ガ
ス、水及び油をシールすることができる。
【0009】芯板は、少なくともシリンダヘッド及びシ
リンダブロックと接触する部分にの表面が膨張黒鉛シー
トで被覆される。また、芯板を2枚以上使用するとき
は、それらが接触する部分の少なくとも一方の表面を膨
張黒鉛で被覆することが好ましい。芯板は1枚でもよ
く、2〜5枚を重ねてもよい。
【0010】膨張黒鉛シート中に含有させるリン元素濃
度は、80ppm以上であり、100ppm以上であることが
好ましく、特に200ppm以上であることが好ましい。
リン元素の量が少なすぎると、燃焼ガスによる膨張黒鉛
シートの耐酸化性が不充分になる。
【0011】リン元素を含有した膨張黒鉛シートの作製
方法は、硫酸−黒鉛層間化合物にリン化合物を添加後、
例えば、硫酸-黒鉛層間化合物をリン化合物の水溶液に
浸漬した後濾過して硫酸−黒鉛層間化合物を回収し、好
ましくは100〜150℃で乾燥した後、また、硫酸−
黒鉛層間化合物と粉末状のリン化合物を混合した後、5
00℃以上の高温で熱処理を行いリン元素を含有した膨
張黒鉛を作製し、さらにこれを加圧成形してシート状に
する方法を採用することができる。また、前記の硫酸−
黒鉛層間化合物を500℃以上の高温で熱処理して膨張
黒鉛とした後、これをリン化合物の水溶液に浸漬し、濾
過して膨張黒鉛を回収し、200℃以上、好ましくは3
00℃以上で熱処理してリン元素を含有した膨張黒鉛を
作製し、さらにこれを加圧成形してシート状にする方
法、上記と同様の膨張黒鉛を加圧成形した膨張黒鉛シー
トにした後このシートをリン化合物の水溶液に浸漬した
後、200℃以上、好ましくは300℃以上で熱処理し
て乾燥する方法を採用することができる。
【0012】硫酸−黒鉛層間化合物または膨張黒鉛また
は膨張黒鉛シートに添加するリン化合物としては、オル
トリン酸(H3PO4)、メタリン酸(HPO3)、ピロ
リン酸(H424)、無水リン酸(P25)、リン酸
水素二ナトリウム(Na2HPO4)、リン酸二水素カリ
ウム(KH2PO4)、リン酸二水素アンモニウム(NH
42PO4)、第一リン酸アルミニウム(Al(H2
4)2)等が好ましく、エンジンの燃焼ガスによる耐酸
化性の点でリン酸二水素アンモニウムが特に好ましい。
これらは、添加時には水溶液として使用されることが好
ましい。
【0013】硫酸−黒鉛層間化合物は、天然黒鉛、キッ
シュ黒鉛、熱分解黒鉛等の高度に結晶構造の発達した黒
鉛を、濃硫酸と硝酸との混液、濃硫酸と過マンガン酸カ
リウムとの混液等の強酸化性の溶液に浸漬処理するか或
いは濃硫酸中に浸漬させた黒鉛を電解酸化処理すること
により作製できる。
【0014】本発明における膨張黒鉛シートの厚さは3
0〜400μmが好ましく、さらに50〜200μmが
好ましい。膨張黒鉛シートが薄すぎると面粗度吸収性が
低下する傾向があり、厚すぎると耐油性及び耐水性が低
下する傾向がある。また、本発明における膨張黒鉛シー
トの密度は、0.8〜1.4g/cm3であることが好まし
く、1.0〜1.3g/cm3であることがより好ましい。
密度が大きすぎると面粗度吸収性が低下する傾向があ
り、密度が小さすぎると耐油性及び耐水性が低下する傾
向があり、さらにクリープによる軸力低下が大きくなる
傾向がある。
【0015】金属芯板への膨張黒鉛シートの被覆方法
は、特に制限はないが、金属芯板或いは膨張黒鉛シート
に接着剤を塗布した後、金属芯板と膨張黒鉛シートを接
着することで達成できる。接着剤としては、耐熱接着性
の点で、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性
フェノール樹脂、ニトリル変性フェノール樹脂、フラン
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等の熱
硬化性樹脂が好ましい。
【0016】上記のようにして、金属芯板の表面に膨張
黒鉛シートを被覆したガスケット材料は、次いで、所定
のガスケット形状に打ち抜き加工を行い、シリンダボア
周縁に山形のビードを設ける。山形のビードの加工は、
膨張黒鉛シートを被覆する前に行なってもよい。山形ビ
ードは、ガスケットが締め付けられた状態で、締付面圧
を集中させて高圧のの燃焼ガスをシールすることができ
る。このようにして作製したシリンダヘッドガスケット
は、単独またはこれらを2層以上に積層して使用する。
【0017】
【実施例】次に本発明の実施例を説明するが、本発明は
実施例の範囲に制限されない。 実施例1 (1)膨張黒鉛シートの作製 平均粒径が300μmの鱗片状天然黒鉛50gを濃度9
8%の濃硫酸500g中に浸漬したのち、濃度60%の
濃硝酸30gを添加して硫酸−黒鉛層間化合物を作製し
た。硫酸−黒鉛層間化合物を水洗及び脱水した後、濃度
が10%のリン酸二水素アンモニウム水溶液100gを
添加し、撹拌したのち濾過し、105℃で乾燥した。次
いで800℃の電気炉中で熱処理を行い、膨張黒鉛を作
製した。この膨張黒鉛を面圧30kg/cm2でプレスし仮成
形した後、ロールで圧縮し、板厚が0.2mm、密度が
0.6g/cm3の膨張黒鉛シートを作製した。得られた膨
張黒鉛シート中に含まれるリン元素濃度は、250ppm
であった。リン元素濃度の測定は、ボンブ燃焼により膨
張黒鉛シートから発生するガスを水抽出し、抽出水中の
リン元素をイオンクロマトグラムで測定して行った。イ
オンクロマトグラムとして、(株)島津製作所製HIC
−6Aを使用した。
【0018】(2)シリンダヘッドガスケットの作製厚
さが0.2mmのSUS301Hバネ鋼板の芯板(A)及
び(B)を加工して、図1及びそのA−A断面図である
図2に示すように、シリンダボア1の周辺に高さ0.3
mmの山形ビード2を形成し、油穴4の周縁には、また、
水穴3とボルト穴5を縫うようにして0.2mmの段差ビ
ード6を形成した。この芯板7の片面及び芯板9の両面
に接着剤としてフェノール樹脂ワニス(日立化成工業
(株)製、商品名VP11−N6を塗工した。このワニス
を塗工した面に、(l)で作製した膨張黒鉛シートを積
層し、熱プレスにより温度180℃及び圧力l.47MP
a(15kg/cm2)の条件で加圧して芯板7、9に膨張黒
鉛シートを接着し、その後ロールを通して膨張黒鉛シー
トを圧縮し、膨張黒鉛シート8、10、10′の厚さを
0.1mm及び密度を1.2g/cm3に仕上げた。
【0019】実施例2 濃度5%のリン酸二水素アンモニウム水溶液を使用した
こと以外は、実施例1と同様にして膨張黒鉛シートを作
製した。作製した膨張黒鉛シート中に含まれるリン元素
濃度は100ppmであった。次いで、実施例1と同様の
構造のシリンダヘッドガスケットを作製した。
【0020】比較例1 濃度1%のリン酸二水素アンモニウム水溶液を使用した
こと以外は、実施例1と同様にして膨張黒鉛シートを作
製した。作製した膨張黒鉛シート中に含まれるリン元素
濃度は70ppmであった。次いで実施例lと同様の構造
のシリンダヘッドガスケットを作製した。
【0021】次に実施例1〜2及び比較例1で得られた
シリンダヘッドガスケットについて200時間のベンチ
耐久試験(実機エンジン耐久試験)を実施した。試験条
件は各シリンダヘッドガスケットを実機エンジンに組み
込み表1に示すA及ぴBの工程を繰り返し、200時間
継続して行った。
【0022】
【表1】
【0023】試験の結果、実施例1〜2のガスケットに
は試験中にガス、水及び油漏れは発生せず、試験後のシ
リンダヘッドガスケットのシリンダボア周辺にも異常は
発見されなかった。一方、比較例1のシリンダヘッドガ
スケットは、試験中にガス、水及び油漏れは発生しなか
ったが、試験後のシリンダヘッドガスケットのシリンダ
ボア周辺の膨張黒鉛に一部崩れが発生した。
【0024】
【発明の効果】請求項1〜2におけるシリンダヘッドガ
スケットは、シール性、耐熱性に優れ、且つ膨張黒鉛シ
ートのシリンダボア内への脱落剥離を防ぎ、シリンダヘ
ッドガスケットの長寿命化を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシリンダヘッドガスケットの一例を示
す平面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【符号の説明】
1・・・シリンダボア 2・・・山形のビード 3・・・水穴 4・・・油穴 5・・・ボルト穴 6・・・段差ビード 7・・・芯板(A) 8・・・膨張黒鉛シート 9・・・芯板(B) 10、10′・・・膨張黒鉛シート

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダボアの周辺に山形ビードが設け
    られ、しかもバネ弾性を有する金属芯板をリン元素を含
    有させた膨張黒鉛シートで被覆してなるシリンダヘッド
    ガスケット。
  2. 【請求項2】 膨張黒鉛シートのリン元素含有率が80
    ppm以上である請求項1記載のシリンダヘッドガスケッ
    ト。
JP9970696A 1996-04-22 1996-04-22 シリンダヘッドガスケット Pending JPH09286972A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001005703A1 (en) * 1999-07-14 2001-01-25 Toyo Tanso Co., Ltd. Heat-resistant expanded graphite sheet and method for producing the same
JP2007170461A (ja) * 2005-12-20 2007-07-05 Nippon Gasket Co Ltd 金属ガスケット

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