JPH10184447A - シリンダヘッドカバーの取付け構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱膨張率の異なるシリンダヘッドカバーとシ
リンダヘッドとの間のスティックスリップによる音の発
生を解消する。 【解決手段】 マグネシウム合金のシリンダヘッドカバ
ー２とアルミニウム合金のシリンダヘッド１の締結面２
ａ、１ａの何れか一方または両方に、固体潤滑剤を含む
熱硬化性樹脂の潤滑皮膜５を形成して、締結面２ａ、１
ａ間の熱膨張差をスティックスリップを生じることなく
滑らせるようにし、音の発生をなくした。潤滑皮膜５構
造のため、摩耗および塑性変形が少なく、ボルトゆるみ
を生じさせないかまたは生じさせにくい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのシリン
ダヘッドカバーの、シリンダヘッドカバーと材質が異な
るシリンダヘッドへの取付け構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平４−２５５５５５号公報は、互い
に材質の異なるシリンダヘッドカバーとシリンダヘッド
との取付け構造を開示している。そこでは、マグネシウ
ム製シリンダヘッドカバーと鋳鉄製シリンダヘッドとの
間に補強繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたＳＭＣからな
るガスケット過剰圧縮防止用位置決めプレートを設け、
材質の異なるシリンダヘッドとの接触によるシリンダヘ
ッドカバーの電食を防止するとともにシリンダヘッドか
らの振動伝達を抑制している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のシリン
ダヘッドカバーのシリンダヘッドへの取付け構造にはつ
ぎの問題がある。すなわち、シリンダヘッドカバーとシ
リンダヘッドとの間に材質が異なることにより熱膨張差
が生じると、位置決めプレートとシリンダヘッドヘッド
またはシリンダヘッドカバーとの間にスティックスリッ
プ（あるところまでは摩擦力でスティックしているが熱
膨張差による力が摩擦力にうちかつと突然スリップを生
じる現象）が生じ、異音が発生する（バキッ、バキッと
いう音）ことがある。本発明の目的は、異音発生を防止
することができる、熱膨張率の異なるシリンダヘッドカ
バーのシリンダヘッドへの取付け構造を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。 （１） 熱膨張率の異なる金属材料からなるシリンダヘ
ッドとシリンダヘッドカバーとの間にガスケットを介在
させ、締結手段によりシリンダヘッドカバーをシリンダ
ヘッドに締結したシリンダヘッドカバーの取付け構造に
おいて、シリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとの何
れか一方または両方の締結面に、固体潤滑剤を含む熱硬
化性樹脂からなる潤滑皮膜を形成したシリンダヘッドカ
バーの取付け構造。 （２） 前記シリンダヘッドカバーはマグネシウム合金
からなり、前記シリンダヘッドはアルミニウム合金から
なる（１）記載のシリンダヘッドカバーの取付け構造。 （３） 前記潤滑皮膜の固体潤滑剤はポリテトラフルオ
ロエチレンからなり、前記熱硬化性樹脂はポリアミドイ
ミド樹脂からなる（１）記載のシリンダヘッドカバーの
取付け構造。 （４） 前記潤滑皮膜が前記ポリテトラフルオロエチレ
ンを１０〜７０重量％含む（１）または（３）記載のシ
リンダヘッドカバーの取付け構造。

【０００５】上記（１）のシリンダヘッドカバーの取付
け構造では、熱硬化性樹脂に固体潤滑剤を含有させてい
るので、潤滑皮膜がシリンダヘッドとシリンダヘッドカ
バーとの締結面間の熱膨張差を、スティックスリップを
生じさせることなく円滑に滑らせて吸収することがで
き、スティックスリップ発生時に生じていた異音が生じ
なくなる。また、潤滑皮膜の摩耗、摩耗によるボルトの
ゆるみも生じない。上記（２）のシリンダヘッドカバー
の取付け構造では、シリンダヘッドカバーにマグネシウ
ム合金を、シリンダヘッドにアルミニウム合金を使用す
ることができ、エンジンの軽量化における材料選定の自
由度が大きい。上記（３）のシリンダヘッドカバーの取
付け構造では、固体潤滑剤にポリテトラフルオロエチレ
ンを、熱硬化性樹脂にポリアミドイミド樹脂を用いるこ
とにより、締結時に大きな面圧がかかる潤滑皮膜に必要
とされる耐摩耗性と潤滑性の両方が得られる。上記
（４）のシリンダヘッドカバーの取付け構造では、ポリ
テトラフルオロエチレンの含有量を１０〜７０重量％と
したので、潤滑皮膜の摩耗が抑制され、潤滑皮膜は長期
の使用に有効に機能する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明実施例のシリンダヘッドカ
バーの取付け構造を図１、図２を参照して説明する。図
１、図２に示すように、互いに熱膨張率の異なる金属か
らなるシリンダヘッド１と、シリンダヘッドカバー２と
は、それらの間にガスケット３を介在させ、締結手段
（ボルト）４により互いに締結される構造となってい
る。シリンダヘッドカバー２は、たとえば、マグネシウ
ム合金からなり、シリンダヘッド１は、たとえば、アル
ミニウム合金からなる。

【０００７】シリンダヘッド１のその上端部に複数のね
じ穴（図では１つのみを示してある）６が互いに間隔を
おいて形成されている。シリンダヘッドカバー２は平面
視がほぼ四角形状で下方に開放している。シリンダヘッ
ドカバー２の下端周縁にはフランジ７が一体成形されて
いる。このフランジ７の下面には溝８が形成されてお
り、そこに合成ゴム製のガスケット３が嵌入されてい
る。フランジ７にはボス部９が、複数互いに間隔をおい
て、側方にかつ外側に突出させて形成されている。この
ボス部９にボルト４が挿通するボルト穴１０が穿設され
ている。ボス部９の下面は、取付け時にガスケット３に
過剰の圧縮力がかからないように、フランジ下面より下
方に位置させてある。ただし、ガスケット非締付状態で
は、ボス部９の下面はガスケット３の下面より上方に位
置する。ボルト４はボルト１０穴を挿通してねじ穴６に
ねじ込まれており、これによってシリンダヘッドカバー
２がシリンダヘッド１に締結される。締結時には、ボス
部９の下面と、シリンダヘッド１の上面のうちボス部９
の下面と当たる部分とが当接するので、ボス部９の下面
はシリンダヘッドカバー２の締結面２ａを構成し、シリ
ンダヘッド１の上面のうちボス部９の下面と当たる部分
はシリンダヘッド１の締結面１ａを構成する。

【０００８】シリンダヘッドカバー２の締結面２ａとシ
リンダヘッド１の締結面１ａの何れか一方または両方に
（図示例ではシリンダヘッドカバー２の締結面２ａのみ
に）、固体潤滑剤を含む熱硬化性樹脂からなる潤滑皮膜
５が形成されている。潤滑皮膜５は締結面２ａ（または
締結面１ａ、または締結面２ａと締結面１ａの両方）の
うち、ボルト４のまわりの部分の少なくとも一部に形成
されればよい。ただし、締結面全面に形成されてもよ
い。

【０００９】潤滑皮膜５の固体潤滑剤は、ポリテトラフ
ルオロエチレンであることが望ましい。固体潤滑剤をポ
リテトラフルオロエチレンとすることにより、ボルト締
結面という非常に高面圧下でも相手材に移着膜を形成す
るため、金属との直接接触が無くなり、摩耗の進行を抑
制し長期間にわたって良好な滑りを確保することができ
る。ポリテトラフルオロエチレンの添加量は、移着膜を
形成できる１０％から、潤滑皮膜５の強度を維持できる
７０％の間であることが望ましい。図３は、スラスト試
験機を用いて潤滑皮膜５の性能を評価した結果である。
試験条件は、面圧を２０ＭＰａ、滑り速度を０．０１ｍ
／ｓｅｃ、温度を室温、潤滑油無し、時間を３０分、相
手材をＡＣ２Ｂ、膜厚を１５μｍとした。図３より、ポ
リテトラフルオロエチレンの添加量が１０％より少なく
ても７０％より多くても潤滑皮膜の摩耗が増加すること
がわかる。また、ポリテトラフルオロエチレンを使わず
に二硫化モリブデンを使用した場合も潤滑皮膜が摩耗し
てしまうことから、ポリテトラフルオロエチレンの、他
の材料に対する有効性がわかる。

【００１０】熱硬化性樹脂は使用環境によって選定する
が、ポリアミドイミド樹脂とすることによって耐摩耗
性、耐食性が有利となる。また、ポリアミドイミド樹脂
もポリテトラフルオロエチレンも電気絶縁材であるか
ら、潤滑皮膜５は電気絶縁膜であり、異種金属であるシ
リンダヘッドカバーとシリンダヘッド間の電食を防止す
る機能も持つ。

【００１１】潤滑皮膜５の厚さは、耐摩耗性（寿命）か
ら５μｍ以上は必要であり、塑性変形やへたりの面で３
０μｍ以下であることが望ましい。潤滑皮膜５が３０μ
ｍ以下であるため、潤滑皮膜５の摩耗、塑性変形が殆ど
なく、潤滑皮膜５の摩耗、塑性変形が生じるとそれに伴
って生じるボルト締結力の低下も見られない。図５は、
本発明実施例の潤滑皮膜５と、比較例としての、潤滑皮
膜を形成しないもの、座金を締結面間に配置したもの、
における摩耗、塑性変形を試験してみた結果を示してい
る。図５から明らかなように、何もつけないもの、金属
座金およびナイロン（ナイロンは商標名）製座金には、
摩耗や塑性変形が発生しており、長期使用した場合、ボ
ルト締結力が低下する可能性があることに対し、本発明
実施例の潤滑皮膜５は、ほとんど摩耗、塑性変形が見ら
れない。このことから、本発明実施例の潤滑皮膜５は優
れた滑り特性を長期間維持できることがわかる。

【００１２】つぎに、作用を説明する。本発明実施例で
は、締結面１ａ、２ａの何れか一方または両方に潤滑皮
膜５を形成したことによって、シリンダヘッドカバー２
の締結面２ａとシリンダヘッド１の締結面１ａとの間の
滑りがよくなり、シリンダヘッドカバー２とシリンダヘ
ッド１間に熱膨張差が生じても、締結面１ａ、２ａ間の
スティックスリップが生じなくなり、スティックスリッ
プが生じた場合にそれと同時に発する異音も生じなくな
る。

【００１３】図４はエンジンの冷熱サイクル試験におい
て、スティックスリップに伴なう音の発生を調べたもの
である。本発明実施例品の潤滑皮膜５は、熱硬化性樹脂
としてポリアミドイミド、固体潤滑材としてポリテトラ
フルオロエチレンが１：１となる樹脂液をエアースプレ
ーによりコーティングした後、２２０°Ｃ×３０分間、
焼成を行ったものを使用した。膜厚は１５μｍとした。
比較として、金属座金（ステンレス、銅）、ナイロン
（商標名）製座金、および何も付けないものを示す。図
４から明らかなように、何もつけないものと金属座金
は、比較的初期から音の発生が見られるが、潤滑皮膜５
とナイロン（商標名）製座金には、最後まで音の発生が
無かった。ただし、ナイロン（商標名）製座金の場合に
は、図４に示すように、摩耗や塑性変形が発生するの
で、ボルト締結力の低下の可能性があるのに対し、潤滑
皮膜５の場合には、摩耗や塑性変形が無い。

【００１４】その他の作用、たとえば、シリンダヘッド
カバーとシリンダヘッド間の、電食防止作用、振動伝達
防止作用は、程度の差こそあれ、従来型の樹脂座金と同
様にある。また、ボス部９の下面をフランジ７の下面よ
り下方にしたこと、そして締結面１ａ、２ａの何れか一
方または両方に潤滑皮膜５を形成したこと、により、シ
リンダヘッドカバー２の側壁とボス部９連結部に働く応
力が低減されるという作用もある。これを図６を参照し
てさらに説明するとつぎの通りである。シリンダヘッド
カバー２をシリンダヘッド１上にのせてボルト４をしめ
ていくと、締結面１ａ、２ａ間に隙間がある間はガスケ
ット３を支点として荷重Ｂがボス部つけね部１１の外面
に曲げの引張応力を生じ、応力腐蝕（応力と腐蝕の両方
がかかった時の耐久性の低下）を進行させるように作用
する。しかし、ボルト４をさらに締めて締結面１ａ、２
ａ同士が当たると荷重Ｃが働いてボス部つけね部１１の
外面に曲げの圧縮応力を生じ、荷重Ｂによる曲げの引張
応力を相殺して、応力腐蝕の問題が軽減される。

【００１５】

【発明の効果】請求項１のシリンダヘッドの取付け構造
によれば、潤滑皮膜を熱硬化性樹脂に固体潤滑剤を含有
させたものから構成しているので、潤滑皮膜がシリンダ
ヘッドとシリンダヘッドカバーとの締結面間の熱膨張差
を、スティックスリップを生じさせることなく円滑に滑
らせて吸収することができ、スティックスリップ発生時
に生じていた異音が生じなくなる。また、潤滑皮膜構成
のため、潤滑皮膜の摩耗、摩耗によるボルトのゆるみも
生じない。請求項２のシリンダヘッドの取付け構造によ
れば、シリンダヘッドカバーにマグネシウム合金を、シ
リンダヘッドにアルミニウム合金を使用することがで
き、エンジンの軽量化における材料選定の自由度が大き
い。請求項３のシリンダヘッドの取付け構造によれば、
固体潤滑剤にポリテトラフルオロエチレンを、熱硬化性
樹脂にポリアミドイミド樹脂を用いることにより、締結
時に大きな面圧がかかる潤滑皮膜に必要とされる耐摩耗
性と潤滑性の両方が確実に得られ、請求項１の効果が最
大に発揮される。請求項４のシリンダヘッドの取付け構
造によれば、ポリテトラフルオロエチレンの含有量を１
０〜７０重量％としたので、潤滑皮膜の摩耗が抑制さ
れ、潤滑皮膜は長期の使用に有効に機能する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例のシリンダヘッドの取付け構造の
部分拡大断面図である。

【図２】本発明実施例のシリンダヘッドの取付け構造の
シリンダヘッドカバーの底面図である。

【図３】本発明実施例のシリンダヘッドの取付け構造の
潤滑皮膜において固体潤滑剤の含有量および種類を変え
た場合の潤滑皮膜の摩耗量を示すグラフである。

【図４】本発明実施例のシリンダヘッドの取付け構造と
他の構造との、エンジン冷熱サイクル時のスティックス
リップによる音発生を比較したグラフである。

【図５】本発明実施例のシリンダヘッドの取付け構造と
他の構造との、エンジン冷熱サイクル時のボス部、座金
の摩耗、変形量を比較したグラフである。

【図６】本発明実施例のシリンダヘッドの取付け構造
の、力のかかり方を示す断面図である。

【符号の説明】

１ シリンダヘッド ２ シリンダヘッドカバー １ａ、２ａ 締結面 ３ ガスケット ４ ボルト ５ 潤滑皮膜 ６ ねじ穴 ７ フランジ ８ 溝 ９ ボス部 １０ ボルト穴

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱膨張率の異なる金属材料からなるシリ
   ンダヘッドとシリンダヘッドカバーとの間にガスケット
   を介在させ、締結手段によりシリンダヘッドカバーをシ
   リンダヘッドに締結したシリンダヘッドカバーの取付け
   構造において、シリンダヘッドカバーとシリンダヘッド
   との何れか一方または両方の締結面に、固体潤滑剤を含
   む熱硬化性樹脂からなる潤滑皮膜を形成したことを特徴
   とするシリンダヘッドカバーの取付け構造。
2. 【請求項２】 前記シリンダヘッドカバーはマグネシウ
   ム合金からなり、前記シリンダヘッドはアルミニウム合
   金からなる請求項１記載のシリンダヘッドカバーの取付
   け構造。
3. 【請求項３】 前記潤滑皮膜の固体潤滑剤はポリテトラ
   フルオロエチレンからなり、前記熱硬化性樹脂はポリア
   ミドイミド樹脂からなる請求項１記載のシリンダヘッド
   カバーの取付け構造。
4. 【請求項４】 前記潤滑皮膜が前記ポリテトラフルオロ
   エチレンを１０〜７０重量％含む請求項１または３記載
   のシリンダヘッドカバーの取付け構造。