JP2007002927A - ガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】 簡素な構造で安定したシール性が得られるガスケット１０の提供。
【解決手段】 ガスケット１０は、樹脂製ヘッドカバー１のガスケット溝３の溝底面４と、この溝底面４に対向するシリンダヘッド２の座面７と、の間で圧縮されて両部材１，２間を密封する。このガスケット１０の圧縮方向Ｆ１の上端部に、その頂部１２へ向かって先細りする尾根形状をなす上シール部１１を設ける。このシール部１１では、頂部１２を挟んでエア側Ｆ２の第１側面１４を、オイル側Ｆ３の第２側面１５よりも外方へ張り出させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、２部材間を密封するガスケットの改良に関する。

エンジンのヘッドカバーとシリンダヘッドのような２部材の一方に形成されたガスケット溝に装着されて両部材間を密封するガスケットが、従来より広く用いられている。また、特許文献１〜３に記載されているように、ガスケット溝を有する部材が例えば合成樹脂のような比較的剛性の低い材質である場合、ガスケット溝幅に対して初期状態（圧縮前）でのガスケット幅を短くし、ガスケット溝の側面とガスケットの側面との間に所定の隙間を確保して、ガスケットの反発力を低く抑制した、いわゆる低反発型のガスケットが近年では良く用いられている。

このような低反発型のガスケットにおける座屈や蛇行を防止するために、上記の特許文献１や特許文献２では、ガスケットの側面に側方へ張り出した環状突起部を設けている。また、特許文献３では、装着安全性や組付性を向上するために、ガスケットをガスケット溝に挿入・セットした圧縮前の状態で、ガスケットの一方の側面に形成された直線部をガスケット溝の側面に接触させている。
特開２００３−２６９６１３号公報 特開２００４−２０４９４１号公報 特開２００２−３４０１９０号公報

上記のような低反発型のガスケットが幅方向で左右対称形状をなしていると、圧縮時にガスケットが幅方向でいずれかの方向に不用意に屈曲・座屈すると、ガスケットのへたりや、面圧のバランスが崩れてシール性の低下を招くおそれがある。このような座屈を防止するために特許文献１や特許文献２のように環状突起部を設けると、ガスケットの反発力が増加し、所期の低反発性を損ねるおそれがある。また、ガスケット挿入時に環状突起部とガスケット溝の側面との摺動抵抗によりねじれが生じ易い。

特許文献３のように、圧縮前のガスケットの一方の側面をガスケット溝の側面に接触させるものでは、組付作業性や挿入性を損ねることなく接触させるためには高い寸法精度が要求されるとともに、ガスケットの圧縮方向で接触させる分の長さを確保する分、ガスケット溝深さ（ガスケット高さ）が余分に必要となり、大型化を招くおそれがある。

本発明は、これらの課題に鑑みてなされたものであって、簡素な構造でありながら所期のシール性能を安定して得ることができる新規なガスケットを提供することを目的としている。

第１の部材に形成されるガスケット溝の溝底面と、この溝底面に対向する第２の部材の座面と、の間で圧縮されて両部材間を密封するガスケットにおいて、圧縮方向の一端に、その頂部へ向かって先細りする尾根形状をなすシール部が設けられ、このシール部では、頂部を挟んで一方の第１側面が他方の第２側面よりも外方へ張り出している。言い換えると、このシール部は、圧縮時に圧縮方向と直交する幅方向で所定方向に傾いて変形し、この所定方向のガスケット側面がガスケット溝の側面と接触するように設定されている。

本発明によれば、ガスケットの圧縮・変形時におけるシール部の倒れ方向が、安定的に所定方向、詳しくは第１側面寄りの方向に特定されるので、簡素な構造でありながら所期のシール性を安定して得ることが可能となる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１及び図２は本発明の第１実施例に係るガスケット１０を示している。このガスケット１０は、弾性体であるアクリルゴム等のエラストマにより形成され、自動車用エンジンのオイル密閉空間をなすハウジングの一部を構成する２つの部材であるヘッドカバー１とシリンダヘッド２との周縁同士を全周にわたって密封するように全体として環状をなしている。ヘッドカバー１は、金属製に比して剛性の低い合成樹脂製であって、シリンダヘッド２に対向する下面に、ガスケット１０が挿入・装着されるガスケット溝３が形成されている。このガスケット溝３は、溝底面４と一対の溝側面５，６からなるチャンネル形状をなしている。シリンダヘッド２は、アルミ合金のような金属材料により鋳造される。ガスケット溝３にガスケット１０を装着した状態で、ヘッドカバー１とシリンダヘッド２とを圧縮方向Ｆ１に沿って互いに接近させて固定することにより、図２の実線で示すように、ガスケット１０が溝底面４とこれに対向するシリンダヘッド２の座面７との間で圧縮方向Ｆ１に圧縮されて弾性変形し、少なくとも溝底面４と座面７とに圧接・密着することにより、ヘッドカバー１とシリンダヘッド２の隙間が密封される。なお、樹脂製ヘッドカバー１がシリンダヘッド２に対して隙間を確保した状態で固定される、いわゆるフローティング・セミフローティング構造となっている。

図１は、圧縮前の自然長の状態でのガスケット１０を、ガスケット溝３内に挿入・セットした仮組付状態での断面形状で示している。図中、Ｆ３はエンジンオイルが密封されているエンジンのハウジング内部側つまりオイル側であり、Ｆ２はエンジン外方のエア側である。この図１及び図２に加え、図３を適宜参照しつつ、ガスケット１０の特徴的な形状について詳細に説明する。

ガスケット１０は、圧縮方向Ｆ１に長尺な縦長で、かつ、図１の左右方向である幅方向で左右非対称の断面形状をなしており、全幅Ｄ０（図３）がガスケット溝３の全幅よりも短く、全高Ｈ０（図３）がガスケット溝３の全高よりも長く、上記の仮組付状態でガスケット溝３の両側面５，６とガスケット１０の側面１６，１７との間に所定の隙間ΔＳが確保された、低反発型のガスケットである。

ガスケット１０の上端部には、溝底面４に密接することとなる１つの上シール部１１が設けらている。この上シール部１１は、上端の稜線をなす頂部１２へ向かって先細りする尾根形状をなしている。そして、上シール部１１では、頂部１２を挟んで一方の第１側面１４が他方の第２側面１５よりも外方へ張り出した非左右対称形状をなしている。第１側面１４は、上シール部１１における頂部１２よりもエア側Ｆ２の側面であり、第２側面１５は、頂部１２よりもオイル側Ｆ３の側面である。つまり上シール部１１は、頂部１２を通って圧縮方向Ｆ１に平行な上シール中央線（面）１３に対し、頂部１２に対してエア側Ｆ２寄りの部分（１４）が、オイル側Ｆ３寄りの部分（１５）に比して肉量が多く厚肉化された形状となっている。

より詳しくは、頂部１２近傍では、上シール中央線１３に対し、エア側Ｆ２の第１側面１４のなす角度θ１（図３参照）が、オイル側Ｆ３の第２側面１５のなす角度θ２（図３参照）よりも大きく設定されている。従って、図１の仮組付状態では第１側面１４が溝底面４に対して緩やかに傾斜し、溝底面４との間隔が比較的小さく、一方、第２側面１５が溝底面４に対して急な角度で立ち上がり、この溝底面４に対して比較的大きく離間している。

なお、頂部１２は、実際には所定の曲率で湾曲する湾曲形状・面取り形状であり、また、上記の第１・第２側面１４，１５は、傾斜面又は適宜な曲率半径で湾曲する湾曲面あるいは両者を組合せて構成されている。従って、上記の角度θ１，θ２は、第１・第２側面１４，１５又はその接線方向と上シール中央線１３とのなす角度に相当する。

更に、仮組付状態で、頂部１２は、ガスケット溝３の幅方向中央線（面）Ｌ０及びガスケット１０の幅方向中央線（面）Ｌ１（図３参照）に対し、オイル側Ｆ３、つまり第２側面１５寄りに所定量ΔＤ１，ΔＤ２（図３参照）偏心・オフセットしている。言い換えると、頂部１２が溝幅方向中央線Ｌ０よりも内周寄りのオイル側Ｆ３に偏心した位置で組み付けられるように、ガスケット１０の周方向寸法等が設定されている。

ガスケット１０の下端部には、座面７に密接することとなる１つの下シール部２１が設けられている。この下シール部２１も、上シール部１１と同様、下頂部２２を挟んで一方の第１側面２４が他方の第２側面２５よりも外方へ張り出した左右非対称形状をなし、第１側面２４は、下シール部２１における下頂部２２よりもエア側Ｆ２の側面であり、第２側面２５は、下頂部２２よりもオイル側Ｆ３の側面である。つまり下シール部２１は、下頂部２２を通って圧縮方向Ｆ１に平行な下シール中央線（面）２３に対し、下頂部２２に対してエア側Ｆ２寄りの部分（２４）が、オイル側Ｆ３寄りの部分（２５）に比して肉量が多く厚肉化された形状となっている。より詳しくは、下頂部２２近傍では、下シール中央線２３に対し、エア側Ｆ２の第１側面２４のなす角度θ３が、オイル側Ｆ３の第２側面２５のなす角度θ４よりも大きく設定されている。従って、図１の仮組付状態では第１側面２４が座面７に対して緩やかに傾斜し、座面７との間隔が比較的小さく、一方、第２側面２５が座面７に対して急な角度で立ち上がり、この座面７に対して比較的大きく離間している。また、下頂部２２は、実際には所定の曲率で湾曲する湾曲形状・面取り形状であり、また、上記の第１・第２側面２４，２５は、傾斜面又は適宜な曲率半径で湾曲する湾曲面あるいは両者を組合せて構成されている。従って、上記の角度θ３，θ４は、第１・第２側面２４，２５又はその接線方向と下シール中央線２３との角度に相当する。更に、仮組付状態で、下頂部２２は、ガスケット溝３の幅方向中央線Ｌ０やガスケット中央線Ｌ１（図３参照）に対し、オイル側Ｆ３、つまり第２側面２５寄りに所定量ΔＤ３，ΔＤ４（図３参照）偏心している。言い換えると、下頂部２２が溝幅方向中央線Ｌ０よりも内周寄りのオイル側Ｆ３に偏心した位置で組み付けられるように、ガスケット１０の周方向寸法等が設定されている。

上・下シール部１１，２１の第１側面１４，２４は、ガスケット１０のエア側Ｆ２のガスケット側面１６の一部を構成し、上・下シール部１１，２１の第２側面１５，２５は、オイル側Ｆ３のガスケット側面１７の一部を構成している。

このような特徴的な形状を有するガスケット１０によれば、ヘッドカバー１をシリンダヘッド２へ組み付ける際に、ガスケット１０が圧縮方向Ｆ１に圧縮されると、図２に示すように、上・下シール部１１，２１が積極的にエア側Ｆ２へ傾くように弾性変形して、ガスケット１０のエア側Ｆ２のガスケット側面１６が優先的・積極的にガスケット溝３のエア側の側面５に当接することとなる。

また、上シール部１１では、第１側面１４が、溝底面４に対し、幅方向中央線Ｌ０を跨ぐ幅広い範囲にわたって密接する。これにより、表面の凹凸や、髪の毛や軍手繊維等の異物の挟み込み等に対しても安定したシール性を確保することができる。また、図２に示すように、エア側Ｆ２では第１側面１４と溝底面４との接触角度α１が非常に小さく、ヘッドカバー内外の差圧（負圧）により第１側面１４が積極的に溝底面４へ吸い付けられる形となって、接触面積が増大することから、自己密封（シール）性が向上する。一方、オイル側Ｆ３では第２側面１５と溝底面４とが相対的に大きな角度α２をもって接することから、シール面圧が局所的に高面圧化し、オイル側Ｆ３からエア側Ｆ２へのオイル漏れを確実に防止することができる。下シール部２１についても、上記の上シール部１１とほぼ同様の作用効果を奏することができる。

このように本実施例のガスケット１０では、その圧縮時に上・下シール部１１，２１が積極的に所定方向（エア側）Ｆ２へ傾いて変形する形状としたことにより、その反発力や内部応力を低減・回避しつつ、安定したシール性を確保することができる。このようにガスケット反発力を低減することにより、樹脂製ヘッドカバー１側の剛性を抑制し、このヘッドカバー１のフランジ部の薄肉化や軽量化を図ることができる。また、ガスケット１０の上・下ともに上・下シール部１１，２１の一箇所のみでシールするシール構造であるため、座面７の幅狭化等のシール構造のコンパクト化が可能となり、更にはシール構造周辺のレイアウトの自由度も向上し、かつ、その面圧出力を増加させることができる。上述したように内部応力の集中を低減・回避できるため、ガスケットの局所的な過大な歪みの発生を回避し、その耐久性・信頼性を向上し、長期にわたって安定したシール性を確保することができる。更に、図１に示す仮組付状態で、ガスケット両側面１６，１７がガスケット溝３の両側面５，６に対して隙間ΔＳが確保されているので、ガスケット溝３への挿入作業性にも優れている。

以下に説明する実施例では、既述した実施例の構成要素と実質的に同一の構成要素には同じ参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

図３は、本発明の第２実施例に係るガスケット１０Ａを示す断面図である。この第２実施例のガスケット１０Ａは、上シール中央線１３と下シール中央線２３とがオフセットしている点では第１実施例と異なるが、基本的には第１実施例と同様である。この図３を参照して、本発明に係るガスケットの特徴的な形状をより具体的に説明する。上シール部１１に関し、圧縮による弾性変形に伴って第１側面１４が良好に幅広く溝底面４と接触するように、好ましくは第１側面１４を適切な曲率半径をもった湾曲面とする。また、上シール中央線１３に対して第１側面１４（又はその接線方向）のなす角度θ１は、好ましくは４５°以上であり、より好ましくは６０°以上である。第２側面１５のなす角度θ２は、好ましくは、角度θ１の半分以下で、例えば３０°以下である。下シール部２１についても同様である。

図４は、本発明の第３実施例に係るガスケット１０Ｂを示す断面図である。この第３実施例では、断面略直方体形状をなすガスケット下部３０に、座面に当接する下シール部として、エア側Ｆ２の第１下シール部３１と、オイル側Ｆ３の第２下シール部３２と、が設けられている。つまり、このガスケット１０Ｂは、一箇所の上シール部１１と二箇所の下シール部３１，３２との上下三点支持の安定したシール・支持構造となっている。このガスケット下部３０は、幅方向中央線Ｌ０（及びＬ１）に対してオイル側Ｆ３へ大きくオフセットしており、つまりオイル側Ｆ３の部位（３２）の肉量が多く厚肉化されている。また、ガスケット下部３０では、第１下シール部３１の頂部を通って圧縮方向Ｆ１に平行な第１下シール中央線２３Ａに対してエア側Ｆ２の側面３３のなす角度θ５が、第２シール部３２の頂部を通って圧縮方向Ｆ１に平行な第２下シール中央線２３Ｂ（図１０参照）に対してオイル側Ｆ３の側面３４のなす角度θ６（図１０参照）よりも大きく設定されている。

このような形状によって、ガスケット下部３０では、圧縮時にオイル側Ｆ３に傾くように弾性変形し、オイル側Ｆ３の側面３４がガスケット溝３の側面６に優先的・積極的に密接することとなる。すなわち、このガスケット１０Ｂは、上部ではエア側Ｆ２の溝側面５に優先的に接触し、下部３０ではオイル側Ｆ３の溝側面６に接触するように、いわゆるＳ字型に弾性変形するように設定されている。このように弾性変形時の傾き・座屈方向を特定化することによって、上記の第１・第２実施例と同様、簡素な構造で所期のシール性を安定して確保することができ、かつ、作業性にも優れている。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。

例えば図５に示すガスケット１０Ｃのように、上，下シール部１１，２１のオイル側Ｆ３の第２側面１５Ｃ，２５Ｃが、内側に凸な湾曲面であっても良い。

図６〜８に示すガスケット１０Ｄ〜１０Ｆでは、主としてガスケット圧縮時の弾性変形（所定方向の倒れ）に対する安定補助並びに仮組付状態でのガスケットの脱落防止を目的として、圧縮前の仮組付状態で、ガスケットの高さ方向中央部が、ガスケット溝３の両側面５，６に実質的に隙間なく対向・接触するように構成されている。詳しくは、図６に示すガスケット１０Ｄでは、オイル側Ｆ３の側面に、ガスケット溝３の側面６に当接するようにオイル側Ｆ３へ張り出した突条部４０を設けている。この突条部４０は、ガスケット全周にわたって延びる帯状をなしている。図７に示すガスケット１０Ｅでは、仮組付状態で両ガスケット側面１６Ｅ，１７Ｅがガスケット溝の両側面５，６に実質的に隙間なく接触するように設定されている。図８に示すガスケット１０Ｆでは、オイル側Ｆ３の側面１７に、ガスケット溝３の側面６に当接するようにオイル側Ｆ３へ張り出した突起部４１を設けている。この突起部４１は、周方向に適宜間隔を置いて複数設けられている。

図９に示すガスケット１０Ｇは、自立安定性を向上するために、下側の下シール部２１Ｇの肉量を上側の上シール部１１Ｇの肉量に対して上述した実施例よりも更に十分に大きく設定した例である。

図１０に示すガスケット１０Ｈは、第３実施例と同様、断面略直方体形状をなすガスケット下部３０Ｈに、座面に当接する下シール部として、エア側Ｆ２の第１下シール部３１Ｈと、オイル側Ｆ３の第２下シール部３２Ｈと、が設けられている。ガスケット下部３０Ｈは、幅方向中央線Ｌ０（及びＬ１）に対してオイル側Ｆ３へ大きくオフセットしており、つまりオイル側Ｆ３の部位（３２Ｈ）の肉量が多く厚肉化されている。また、第１下シール中央線２３Ａに対してエア側Ｆ２の側面３３のなす角度θ５は、第２下シール中央線２３Ｂに対してオイル側Ｆ３の側面３４のなす角度θ６よりも大きく設定されている。

図１１〜１４に示すガスケット１０Ｉ〜１０Ｋでは、ヘッドカバーへのガスケット装着時あるいはシリンダヘッドへの組付け時におけるガスケットシール面の均一性確保，形状保持並びにガスケット装着時の作業性向上を目的として、ガスケット溝３の周縁部に対する装着ガイド突起が設けられている。詳しくは、図１１及び図１２に示すガスケット１０Ｉでは、エア側Ｆ２の側面に、ガスケット溝３の外周縁部３Ａに当接可能に対向する装着ガイド突起４５Ｉが一体的に形成されている。図１３に示すガスケット１０Ｊの装着ガイド突起４５Ｊは、ガスケットの外周縁部３Ａに下方側からはまり込むように、断面略Ｌ字状に形成されている。図１４に示すガスケット１０Ｋでは、エア側Ｆ２及びオイル側Ｆ３の双方の側面に装着ガイド突起４５Ｋ，４５Ｋが設けられている。

図１５には、本発明に係る左右非対称形状のガスケット１０に好適なガスケット溝３の幾つかの形状例を示している。（Ａ）〜（Ｃ）では、溝底面４が上シール部１１のエア側Ｆ２の第１側面１４と幅広い範囲にわたって良好に面接触するように、この溝底面４を、上記第１側面１４に応じて傾斜又は湾曲する傾斜面又は湾曲面としている。（Ｄ）〜（Ｆ）では、ガスケット溝３のエア側Ｆ２の側面５を、エア側ガスケット側面１６と良好に面接触するように、上側へ向かうにしたがってオイル側Ｆ３へ傾斜する傾斜面としている。また、（Ｄ）〜（Ｆ）では、圧縮時のガスケットの弾性変形態様（倒れ方向）を安定化するために、ガスケット溝３の両側面５，６を非対称形状としている。特に、（Ｄ），（Ｆ）では、ガスケット溝のオイル側Ｆ３の側面６を、オイル側ガスケット側面１７と局所的に強く接触（片当たり）することのないように、オイル側ガスケット側面１７に沿うように傾斜させている。

本発明の第１実施例に係るガスケットを仮組付状態で示す断面図。 上記第１実施例のガスケットを圧縮・変形状態で示す断面図。 本発明の第２実施例に係るガスケットを単体で示す断面図。 本発明の第３実施例に係るガスケットを単体で示す断面図。 本発明に係るガスケットの形状例を示す断面図。 同じくガスケットの形状例を示す断面図。 同じくガスケットの形状例を示す断面図。 同じくガスケットの形状例を示す断面図。 同じくガスケットの形状例を示す断面図。 同じくガスケットの形状例を示す断面図。 同じくガスケットの形状例を示す断面図。 図１１のガスケットを示す斜視図。 本発明に係るガスケットの形状例を示す断面図。 同じくガスケットの形状例を示す断面図。 本発明に係るガスケット溝の複数の形状例を示す断面図。

符号の説明

１…ヘッドカバー（第１の部材）
２…シリンダヘッド（第２の部材）
３…ガスケット溝
４…溝底面
５，６…ガスケット溝の側面
７…座面
１０…ガスケット
１１，２１…シール部
１２，２２…頂部
１４，２４…第１側面
１５，２５…第２側面

Claims (4)

1. 第１の部材に形成されるガスケット溝の溝底面と、この溝底面に対向する第２の部材の座面と、の間で圧縮されて両部材間を密封するガスケットにおいて、
   圧縮方向の一端に、その頂部へ向かって先細りする尾根形状をなすシール部が設けられ、このシール部では、頂部を挟んで一方の第１側面が他方の第２側面よりも外方へ張り出していることを特徴とするガスケット。
2. 上記頂部がガスケット溝の幅方向中央に対して第２側面寄りにオフセットしていることを特徴とする請求項１に記載のガスケット。
3. 上記シール部が、圧縮方向の両端にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスケット。
4. 第１の部材に形成されるガスケット溝の溝底面と、この溝底面に対向する第２の部材の座面と、の間で圧縮されて両部材間を密封するガスケットにおいて、
   圧縮方向の一端に、その頂部へ向かって先細りする尾根形状をなすシール部が設けられ、このシール部は、圧縮時に圧縮方向と直交する幅方向で所定方向に傾いて変形し、この所定方向のガスケット側面がガスケット溝の側面と接触するように設定されていることを特徴とするガスケット。
   

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