JP2006183788A - シール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 締結圧力を大きくできない一対の部材を液体ガスケットを介して締結するシール構造において、一対の部材間のシール性を向上させる。
【解決手段】 液体ガスケット３は、樹脂製のシリンダヘッドカバー２に設けられた溝部７に予め塗布され、液体ガスケット３が固化した状態で、金属製のシリンダヘッド１とシリンダヘッドカバー２とが液体ガスケット３を介して締結される。溝部７内には、突起部９が設けられ、この突起部９により、シリンダヘッド１とシリンダヘッドカバー２が締結された際に、シリンダヘッド１のヘッドフランジ部５のフランジ面５ａに、相対的に面圧が上昇する面圧上昇部を形成する。これにより、シリンダヘッド１とシリンダヘッドカバー２との間のシール性が向上する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、一対の部材間を液体ガスケットを用いてシールするシール構造に関する。

車両用の内燃機関において、シリンダヘッドにシリンダヘッドカバーを取り付ける際には、両者のフランジ部間にシール用のガスケットを配置して、外部に対するシール性を確保する必要があり、このときシール用のガスケットとしていわゆる液体ガスケットを用いること（例えば特許文献１等を参照）は従来周知の技術である。

また、軽量化を図るために、近年金属製のシリンダヘッドカバーに替わり樹脂製のシリンダヘッドカバーを組み付けた内燃機関も多用されてきている。
特開２００１−４０３２９号公報

ところで、金属製のシリンダヘッドに対して液体ガスケットを介して樹脂製のシリンダヘッドカバーを組み付ける場合には、シリンダヘッドカバーが樹脂製であることを考慮すると、金属製のシリンダヘッドカバーを金属製のシリンダヘッドに組み付けるのと比べるとボルトによる締結圧力を小さく（ボルトの締付荷重を少なく）するのが一般的である。

そのため、液体ガスケットをシリンダヘッドもしくはシリンダヘッドカバーの少なくとも一方に予め塗布し、液体ガスケットが固化した後に両者を締結するような場合、上述の理由によりボルトによる締結圧力の低下に伴い液体ガスケットのシール面圧が低下し、シリンダヘッドとシリンダヘッドカバーとの間のシール性能が相対的に低下してしまう虞がある。

そこで、液体ガスケットを介して一対の部材を締結し、部材間のシール性を確保するにあたって、部材の材質に起因して部材間の締結圧力を大きくできないような場合には、液体ガスケットが固化する前に部材を締結し、締結された状態で液体ガスケットを固化させることで部材同士を接着し、シール機能を持たせている。

しかしながら、一対の部材間に塗布された液体ガスケットが固化する前に部材を締結する場合には、締結する直前まで液体ガスケットを塗布することができないという生産工程上の制約が生じ、場合によっては生産性が悪化してしまう虞がある。

そこで、本発明の請求項１の発明は、少なくとも一方の部材が樹脂製部材である一対の部材同士を、液体ガスケットを介して締結し、部材間をシールするシール構造において、一対の部材のうちの一方に設けられた溝部に液体ガスケットが予め塗布され、部材間の締結が行われ、溝部内に形成された突起部により、液体ガスケットによりシールされたシール面に、相対的に面圧が上昇する面圧上昇部が形成されていることを特徴としている。

液体ガスケットを介して一対の部材を締結し、部材間のシール性を確保するにあたって、金属材料からなる一対の部材を締結する際の締結圧力に比べて、材質に起因して締結圧力を大きくできないような場合であっても、液体ガスケットによりシールされたシール面に相対的に面圧が上昇する面圧上昇部が形成されるため、部材間のシール性能が確保される。

本発明によれば、液体ガスケットによりシールされたシール面に相対的に面圧が上昇する面圧上昇部を形成したため、一対の部材同士を液体ガスケットを介して締結する際の締結圧力が、金属材料からなる２部材間を締結する際の締結圧力に比べて小さくても、シール性能を確実に確保することができる。

また、液体ガスケットを塗布するタイミングも一対の部材同士を締結する直前に限定されず、事前に塗布することが可能となり、生産効率に主眼をおいて生産工程の工程順序を最適化して、生産効率の向上を図ることができると共に、組み付け性や取り扱い性についても容易にすることができる。

本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１〜図３を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。この第１実施形態におけるシール構造は、図１に示すように、内燃機関のシリンダヘッド１と、このシリンダヘッド１の上部に取り付けられるシリンダヘッドカバー２とを時間の経過に伴い固化する液体ガスケット３を介して締結するものであって、シリンダヘッド１は金属材料からなり、シリンダヘッドカバー２は樹脂材料からなっている。

シリンダヘッドカバー２は、図２に示すように、略箱形状を呈し、開口部４の外周縁には、シリンダヘッド１（図１を参照）のヘッドフランジ部５（図１を参照）に締結される鍔状のカバーフランジ部６が形成されている。このカバーフランジ部６には、全周に亙って溝部７が形成されていると共に、この溝部７に液体ガスケット３が塗布されている。尚、図２中における８はシリンダヘッド１とシリンダヘッドカバー２とを締結するボルト（図示せず）の挿入孔である。

シリンダヘッドカバー２のカバーフランジ部６に形成された溝部７は、図３に示すように、断面略半円形となる溝の底面から凸断面形状の突起部９が突出形成された断面形状となっている。詳述すると、突起部９の先端１０は３つの頂部１０ａを有する構造となっている。換言すれば、突起部９の先端１０は、３つの突起によって構成されている。また、突起部９の先端１０は、溝部７の開口面、すなわちカバーフランジ部６のフランジ面６ａよりも外側、すなわちフランジ面６ａよりも図３における上方に突出しないように形成されている。尚、この突起部９は、溝部７の全周に亙って形成されている。

溝部７内に塗布された液体ガスケット３は、シリンダヘッド１との締結時の変形によって、溝部７の開口縁７ａに乗り上げてしまわないように、溝部７の周壁面７ｂに対して所定の隙間を有するように溝部７に予め塗布されている。液体ガスケット３は、その先端が、フランジ面６ａよりも図３における上方に突出するよう溝部７内に塗布され、締結時にはシリンダヘッド１のヘッドフランジ部５のフランジ面５ａに密着する。

尚、本実施形態においては、液体ガスケット３が塗布される溝部７がシリンダヘッドカバー２側に設けられているので、液体ガスケット３は、シリンダヘッド１に対しては締結時のボルトによる締め付けによって密着することになる。

このようなシリンダヘッド１とシリンダヘッドカバー２とのシール構造においては、溝部７内に形成された突起部９により、シリンダヘッド１とシリンダヘッドカバー２との締結方向（図１における上下方向）に沿った液体ガスケットの厚さが、溝部７の幅方向（図１における左右方向）で大きく変化する。そのため、突起部９が形成された部分では、締結方向に沿った液体ガスケット３の厚さが相対的に薄くなり、シリンダヘッド１とシリンダヘッドカバー２との締結時に、液体ガスケット３の内部応力が局部的に大きくなる。詳述すると、突起部９の先端１０の３つの頂部１０ａの位置において、締結時に液体ガスケット３の内部応力が局部的に大きくなる。

そして、この位置において、液体ガスケット３によりシールされたシール面としてのフランジ面５ａに対するシール面圧が大きくなる。換言すれば、先端１０に３つの頂部１０ａを有する突起部９により、フランジ面５ａに面圧上昇部が形成される。

すなわち、シリンダヘッドカバー２が樹脂製のために、ボルトによる締結圧力を、金属製のシリンダヘッドカバーと金属製のシリンダヘッドとをガスケットを介して締結する際の締結圧力に比べて低くしても、液体ガスケット３内に発生する内部応力を局部的なシール面圧として伝達することができるため、シール性能を向上させることができる。

また、締結時に、ヘッドフランジ部５のフランジ面５ａの複数箇所（本実施形態では３箇所）に局部的なシール面圧を伝達することにより、液体ガスケット３の内部応力は積極的に分散されることにもなる。つまり、突起部９の先端１０の３つの頂部１０ａの位置に液体ガスケット３の内部応力を分散させることになるため、過度の応力集中が発生することもなく、総じて液体ガスケット３の耐久性を向上させることができる。

そして、液体ガスケット３を溝部７に塗布することによって、溝部７の周壁面７ｂにより、重力による液体ガスケット３の横方向（図１における左右方向）の垂れ、広がりが抑制されるので、シリンダヘッドカバー２のカバーフランジ部６の変形に追従可能な液体ガスケットの高さを確保することができる。すなわち、シリンダヘッドカバー２は樹脂製のため、シリンダヘッド１への締結時（組み付け時）の変形や、締結後の熱膨張による変形が金属製のシリンダヘッドカバーに比べて大きくなるが、締結方向に沿って十分な厚みを有した状態で液体ガスケット３が固化するので、締結時のボルトの締結力が少ない場合であっても、シリンダヘッドカバー２のカバーフランジ部６の変形に十分追従可能となり、シリンダヘッド１とシリンダヘッドカバー２との間のシール性が損なわれることはない。

また、溝部７に塗布された液体ガスケット３が固化した状態で、シリンダヘッド１とシリンダヘッドカバー２の締結を行えるので、溝部７に液体ガスケット３を塗布するタイミングは、生産工程上で大きな自由度を持つことになる。そのため、生産工程の工程順序を最適化して、生産効率の向上を図ることができると共に、組み付け性や取り扱い性についても容易にすることができる。

尚、この第１実施形態においては、溝部７の全周に亙って、突起部９が設けられているが、突起部９を溝部７の全周に形成するのではなく、図４に斜線で示すように、締結用ボルトの締結力（締付荷重）が弱まるカバーフランジ部６のボルトの挿入孔８と挿入孔８との中間部分にのみ突起部９を設けるようにしてもよい。換言すれば、突起部９を溝部７の周方向に沿って間欠的に設けるようにしてもよい。

また、上述した第１実施形態において、突起部９の先端１０が、カバーフランジ部６のフランジ面６ａよりも図１における上方に突出するよう構成することも可能である。

以下、本発明の他の実施形態について説明するが、上述した第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図５は、本発明の第２実施形態を示している。この第２実施形態は、樹脂製のシリンダヘッドカバー２のカバーフランジ部６に形成された溝部２１の形状が、上述した第１実施形態における溝部７と異なっているものであって、それ以外は上述した第１実施形態の構成と同一構成である。

すなわち、この第２実施形態における溝部２１は、中央部２１ａが断面略半円形を呈し、かつこの中央部２１ａに連続する両側部２１ｂ、２１ｂが略テーパ状となった断面形状に形成されている。そして、溝部２１内には、中央部２１ａと側部２１ｂとによって突起部としての角部２１ｃ、２１ｃが形成されている。

溝部２１内に塗布される液体ガスケット３は、この第２実施形態においては、角部２１ｃの外側まで塗布されているが、溝部２１の開口縁２１ｄ近傍には塗布されていない。また、液体ガスケット３は、その先端が、フランジ面６ａよりも図５における上方に突出するよう溝部２１内に塗布されている。

この第２実施形態においては、中央部２１ａと両側部２１ｂ、２１ｂとによって構成される角部２１ｃ、２１ｃが、上述した第１実施形態における突起部９の先端１０の頂部１０ａと同様の作用効果を奏することになる。つまり、角部２１ｃの位置において、締結時に液体ガスケット３の内部応力が局部的に大きくなり、この位置におけるシール面圧を大きくすることができる。換言すれば、突起部としての角部２１ｃにより、上述した面圧上昇部が形成される。尚、この第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

図６は、本発明の第３実施形態を示している。この第３実施形態においても、樹脂製のシリンダヘッドカバー２のカバーフランジ部６に形成された溝部３１の形状が、上述した第１実施形態の溝部７と異なっているものであって、それ以外は上述した第１実施形態の構成と同一構成である。

すなわち、この第３実施形態における溝部３１は、断面矩形の第１溝３１ａと、この第１溝３１ａの底面に形成された断面略半円形の第２溝３１ｂと、から構成されている。そして、第１溝３１ａと第２溝３１ｂとによって突起部として角部３１ｃ、３１ｃが形成されている。

溝部３１内に塗布される液体ガスケット３は、この第３実施形態においては、角部３１ｃの外側まで塗布されているが、第１溝３１ａの側壁３１ｄには塗布されていない。また、液体ガスケット３は、その先端が、フランジ面６ａよりも図６における上方に突出するよう溝部３１内に塗布されている。

この第３実施形態においては、第１溝３１ａと第２溝３１ｂとによって形成される角部３１ｃ、３１ｃが、上述した第１実施形態における突起部９の先端１０の頂部１０ａと同様の作用効果を奏することになる。つまり、角部３１ｃの位置において、締結時に液体ガスケット３の内部応力が局部的に大きくなり、この位置におけるシール面圧を大きくすることができる。換言すれば、突起部として角部３１ｃにより、上述した面圧上昇部が形成される。尚、この第３実施形態においても、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

尚、本発明は、シリンダヘッドとシリンダヘッドカバーとのシール構造に限定されるものではなく、金属部材と樹脂部材、もしくは樹脂部材と樹脂部材、を液体ガスケットを介して締結するシール構造に広く適用可能なものである。

また、図７〜図９にそれぞれ示すように、液体ガスケット３と溝部の接着面４１が平面となっていなければ、締結時に、液体ガスケット３の内部応力を局部的に大きくすることはできないものの、液体ガスケット３の内部応力を分散させることはできる。

本発明に係る第１実施形態のシール構造の要部断面を示す説明図。 シリンダヘッドカバーをシリンダヘッド側からみた説明図。 本発明に係る第１実施形態のシール構造の要部断面を示す説明図であって、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。 本発明の他の実施形態におけるシリンダヘッドカバーをシリンダヘッド側からみた説明図。 本発明に係る第２実施形態のシール構造の要部断面を示す説明図であって、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。 本発明に係る第３実施形態のシール構造の要部断面を示す説明図であって、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。 本発明の比較例における要部断面図。 本発明の比較例における要部断面図。 本発明の比較例における要部断面図。

符号の説明

３…液体ガスケット
７…溝部
９…突起部
１０…先端
１０ａ…頂部

Claims (1)

1. 少なくとも一方の部材が樹脂製部材である一対の部材同士を、液体ガスケットを介して締結し、部材間をシールするシール構造において、
   一対の部材のうちの一方に設けられた溝部に液体ガスケットが予め塗布され、部材間の締結が行われ、
   溝部内に形成された突起部により、液体ガスケットによりシールされたシール面に、相対的に面圧が上昇する面圧上昇部が形成されていることを特徴とするシール構造。

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