JP2009299735A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により適正な密封性能を発揮することができる密封装置を提供する。
【解決手段】第１部材と第２部材との面重なり部に挟まれる第１ガスケット１０と、第１部材と第３部材との面重なり部及び第２部材と第３部材との面重なり部に挟まれる第２ガスケット１１と、第１ガスケット１０と第２ガスケット１１との間の隙間に充填される液状のシール部材１２と、を備え、第１ガスケット１０の端面１０ｃに、ビード部１０ｂが圧縮された状態においてビード部１０ｂの終端面及び第１ガスケットの端面１０ｃにおいて該終端面に隣接する領域をビード部１０ｂの圧縮方向に沿って切り欠かいたような形状に形成される凹部１０ｄを設け、シール部材１２に、シール部材１２の一部が前記凹部１０ｄに充填されることで形成される凸部１２ａを設けたことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、互いに結合される３つの部材間の隙間を密封する密封装置に関するものである。

従来、この種の密封装置としては、例えば、図６に示すようなものがある。図６は、従来技術に係る密封装置の模式的断面図である。

密封装置１００は、自動車用エンジン等のエンジンにおいて、シリンダヘッド２００とシリンダブロック３００とチェーンカバー４００との間の隙間を密封するためのものである。

図に示すように、シリンダヘッド２００とシリンダブロック３００とチェーンカバー４００との間には、シリンダヘッド２００とシリンダブロック３００との間において面が重なる部分と、チェーンカバー４００とシリンダヘッド２００との間において面が重なる部分と、チェーンカバー４００とシリンダブロック３００との間において面が重なる部分と、の３つの面重なり部が隣接して形成される。

シリンダヘッド２００とシリンダブロック３００との面重なり部、すなわち、シリンダヘッド２００とシリンダブロック３００との対向面間には、金属製のシリンダヘッドガスケット１０１が挟まれており、燃焼室と冷却液及び潤滑油の通路を密封している。また、チェーンカバー４００とシリンダヘッド２００との間の面重なり部及びチェーンカバー４００とシリンダブロック３００との間の面重なり部、すなわち、チェーンカバー４００とシリンダヘッド２００及びシリンダブロック３００との対向面間には、チェーンカバーガスケット１０２が挟まれており、クランク軸の回転をカム軸に伝達するチェーンやギヤ等の収容空間を密封している。

このように、３つの面重なり部が隣接する領域では、シリンダヘッドガスケット１０１の端面とチェーンカバーガスケット１０２との間が適正に密封されることが重要である。しかし、シリンダヘッドガスケット１０１の加工精度等の影響によっては、図６に示すように、シリンダヘッドガスケット１０１の端面とチェーンカバーガスケット１０２との間に隙間Ｓが形成されてしまうことがある。

また、図示を省略するが、シリンダヘッドガスケット１０１の端部がシリンダヘッド２００とシリンダブロック３００との対向面からはみ出して、チェーンカバー４００とシリンダヘッド２００及びシリンダブロック３００との対向面を押し広げてしまい、チェーンカバーガスケット１０２によっては密封しきれない隙間を形成してしまうこともある。

そこで、例えば、特許文献１、２等においては、図７（ａ）に示すように、液状のシール材１０３をシリンダヘッドガスケット１０１の端面に塗布し、硬化したシール材１０３によってシリンダヘッドガスケット１０１の端面とチェーンカバーガスケット１０２との間の隙間を埋める技術が記載されている。

しかし、このように隙間充填材として一般的に使用される液状のシール材１０３は、チェーンカバー４００を組付ける前に、時間をかけて十分に乾燥させる必要がある。したがって、十分な乾燥時間を確保できないような場合には、チェーンカバーガスケット１０２の反力によって液状のシール材１０３が押し分けられてしまい、シール材１０３の反力が
不足して密封性能を確保できずに、漏れ等の不具合を生じることがある。さらに、シリンダヘッドガスケット１０１及びチェーンカバーガスケット１０２との密着が不十分となるため、図７（ｂ）に示すように、エンジン作動時にエンジン内部側から受ける圧力によって、シール材１０３が外部側に流出するおそれがある。ここで、図７は、図６のＸＸ断面に対応する図であって、（ａ）はシール材が適正に充填されている状態、（ｂ）は不具合が生じた状態をそれぞれ示している。

また、シール材１０３の硬度が低い（柔らかい）場合には、エンジン作動時にチェーンカバー４００とシール材１０３との間のシール面（境界面）から燃焼ガス等が吹き抜けるおそれがある。

この他、例えば、特許文献３等には、チェーンカバーに液状シール材を溜めるための凹部を形成する技術が記載されている。しかし、凹部を形成するための溝加工が必要となるため、製作コストの増大を招くことになる。

また、例えば、特許文献４、５等には、シリンダヘッドガスケットの端縁部に弾性部材を設ける技術が記載されている。通常、シリンダヘッドとシリンダブロック間は、金属製のシリンダヘッドガスケットのビードのみで密封するところ、シリンダヘッドガスケットの端縁部に弾性部材を設ける構成では、シリンダヘッドとシリンダブロック間を金属製のビードと弾性部材とでシールすることになる。そのため、ビードのみの場合と比べてガスケット全体のシール面圧が低下することになる。したがって、適正なシール面圧を発生させるためには、弾性部材の弾性による圧縮力・反力をも考慮したビード形状を採用しなければならず、ビード設計が複雑になってしまう。

その他、関連する技術としては、特許文献６〜８等に記載されたものがある。
特開２０００−０７３８５９号公報 特開平１１−３３６９０２号公報 特開平１１−３３６９０７号公報 実開平０２−１４７８４７号公報 特開平０７−１３３８７０号公報 実公平０５−０２３７９１号公報 特開２００２−２５７２４１号公報 特開平０７−１３３８７０号公報

本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡易な構成により適正な密封性能を発揮することができる密封装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明における密封装置は、
互いに結合される３部材間の隙間を密封する密封装置であって、
第１部材と第２部材との連結部分において、互いに対向する前記第１部材の第１面と前記第２部材の第２面との間に挟まれる第１ガスケットと、
前記第１部材及び前記第２部材と第３部材との連結部分において、前記第１部材と第２部材との連結部分を挟んで同一平面上に隣り合う前記第１面及び前記第２面に垂直な面であって、前記第１面に隣接する前記第１部材の第３面及び前記第２面に隣接する前記第２部材の第４面と、これらの面に対向する前記第３部材の第５面との間に挟まれる第２ガスケットと、
前記第１ガスケットと前記第２ガスケットとの間の隙間に充填される液状のシール部材と、を備え、
前記第１ガスケットに、前記第１ガスケットの表面よりも突出して設けられるとともに前記第１ガスケットの前記第２ガスケットに対向する端面で終端し、前記第１部材と前記第２部材とによって圧縮されるビード部を設けた密封装置において、
前記ビード部が圧縮された状態において前記ビード部の終端面及び前記端面において該終端面に隣接する領域を前記ビード部の圧縮方向に沿って切り欠かいたような形状に形成される凹部を設け、
前記シール部材に、前記シール部材の一部が前記凹部に充填されることで形成される凸部を設けたことを特徴とする。

これにより、凸部が設けられる分だけシール部材の厚みを確保することができるので、第１ガスケット及び第２ガスケットに対する反力を高めて適切な密封性能の発揮を図ることができる。

また、シール部材の凸部が第１ガスケットの凹部によって係止されることにより、シール部材が第１ガスケット及び第２ガスケットに対して位置ずれを生じることが抑制される。

さらに、例えば、シール部材が長期間の使用によってヘタリを生じることによって、第１ガスケット及び第２ガスケットに対する密着性が低下したような場合でも、凹部と凸部の凹凸嵌合により、シール部材と第１ガスケット及び第２ガスケットとの間に密着状態を形成することができ、密封状態の維持を図ることができる。

したがって、第１ガスケットと第２ガスケットとの間に充填されるシール部材の密着性のばらつきを低減し、安定した密封性能の確保を図ることができる。また、密封性能の長期的な維持を図ることができる。

前記シール部材は、前記３部材間の各対向面に対して平行な方向において、前記シール部材を挟んだ一方の密封領域が他方の密封領域に対して高圧となる領域であり、
前記凹部は、一方の密封領域から他方の密封領域に向かうにしたがって、前記第２ガスケットの表面との間隔が徐々に狭くなる面を有するとよい。

これにより、いわゆる自己シール機能を発揮することができる。すなわち、シール部材の凸部が、一方の密封領域側からの圧力によって凹部と第２ガスケットとの間に形成される狭い空間に押し込まれることにより、第１ガスケット及び第２ガスケットに対する密着性の大小にかかわらず、第１ガスケットと第２ガスケットとの間の隙間を好適に密封することができる。

以上説明したように、本発明により、簡易な構成により適正な密封性能を発揮することができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例）
図１〜図５を参照して、本発明の実施例に係る密封装置について説明する。図１は、本実施例に係る密封装置の模式的断面図である。図２は、３部材と密封装置の構成を説明するための模式的分解図である。図３は、本実施例に係る密封装置のシリンダヘッドガスケットの構成を説明する模式図であって、（ａ）はシリンダヘッドガスケットの平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図、（ｃ）は（ａ）のＢ部斜視図である。図４は、図１のＡＡ断面であり、（ａ）は無圧時の状態、（ｂ）は加圧時の状態をそれぞれ示している。図５は、本実施例の変形例を示す模式図である。

図１及び図２に示すように、密封装置１は、自動車用エンジン等のエンジンにおいて、第１部材としてのシリンダヘッド２０と、第２部材としてのシリンダブロック３０と、第３部材としてのチェーンカバー４０と、の間に形成される隙間を密封するためのものである。

密封装置１は、第１ガスケットとしての金属製のシリンダヘッドガスケット１０と、第２ガスケットとしての弾性部材からなるチェーンカバーガスケット１１と、第１ガスケットと第２ガスケットとの間の隙間を密封するための液状のシール部材１２とを備えている。

図に示すように、シリンダヘッド２０とシリンダブロック３０とチェーンカバー４０との間には、シリンダヘッド２０とシリンダブロック３０との間において面が重なる部分と、チェーンカバー４０とシリンダヘッド２０との間において面が重なる部分と、チェーンカバー４０とシリンダブロック３０との間において面が重なる部分と、の３つの面重なり部が隣接して形成される。

シリンダヘッドガスケット１０は、シリンダヘッド２０とシリンダブロック３０との面重なり部、すなわち、シリンダヘッド２０とシリンダブロック３０との対向面である、シリンダヘッド２０の端面２０ａと、シリンダブロック３０の端面３０ａとの間に挟み込まれる。シリンダ内部にはシリンダヘッド２０とシリンダブロック３０との対向面を介して燃焼室や冷却液及び潤滑油の通路が設けられており、シリンダヘッドガスケット１０は、これら燃焼室や冷却液及び潤滑油の通路とシリンダ外部との間を密封する。

シリンダヘッドガスケット１０には、チェーンカバー４０がシリンダヘッド２０及びシリンダブロック３０の側面との間に形成する密封領域（Ｉ）に隣接する縁部１０ａに沿って、シリンダヘッドガスケット１０の表面から突出した形状を有するビード部１０ｂが設けられている。ビード部１０ｂは、シリンダヘッドガスケット１０においてチェーンカバーガスケット１１の側面１１ａに対向する端面１０ｃで終端している。このビード部１０ｂがシリンダヘッド２０とシリンダブロック３０とに圧縮されることにより、密封領域（Ｉ）と、シリンダヘッド２０とシリンダブロック３０の対向面及び外部（Ｏ）と、の間が密封される。

その他、シリンダヘッドガスケット１０には、説明は省略するが、燃焼室や冷却液及び潤滑油の通路に対応した種々の孔が複数設けられている。また、図示は省略しているが、これらの孔の周りにもビード部が設けられている。

また、シリンダヘッドガスケット１０の端面１０ｃには、凹部としての切り欠き部１０ｄが設けられている。切り欠き部１０ｄは、端面１０ｃをビード部１０ｂの圧縮方向に切り欠いたような形状に設けられている。切り欠き部１０ｄが設けられる範囲は、端面１０ｃのうちビード部１０ｂの終端面が隣接して設けられている領域、すなわち、ビート部１０ｂの終端面及び端面１０ｃにおいて該終端面に隣接する領域の範囲内であり、ビード部１０ｂからはみ出さないように形成される。

切り欠き部１０ｄの形状は、ビード部１０ｂの圧縮方向にみた場合に略楔状となっており、ビード部１０ｂの中央部が最も深く切り欠かれたように形成されている。したがって、端面１０ｃとチェーンカバーガスケット１１の側面１１ａとの間には、ビード部１０ｂの圧縮方向（シリンダヘッド２０とシリンダブロック３０の連結方向）に延びる略三角柱状の空間が形成されることになる。この空間は、隙間中央部に対して、密封領域（Ｉ）側に近いほど、また、外部（Ｏ）側に近いほど、徐々に狭くなる形状となっている。この形状は、シリンダヘッド２０とシリンダブロック３０に圧縮された状態においても維持されるようになっている。

チェーンカバーガスケット１１は、チェーンカバー４０とシリンダヘッド２０との間の面重なり部及びチェーンカバー４０とシリンダブロック３０との間の面重なり部、すなわち、チェーンカバー４０とシリンダヘッド２０及びシリンダブロック３０との対向面である、チェーンカバー４０の取付面４０ａと、シリンダヘッド２０側面の取付面２０ｂ及びシリンダブロック３０側面の取付面３０ｂとの間に挟み込まれる一対のガスケット部材である。密封領域（Ｉ）は、クランク軸の回転をカム軸に伝達するチェーンやギヤ等を収容するための空間であり、反密封領域である外部（Ｏ）に対して高圧となる。チェーンカバーガスケット１１は、この空間を外部（Ｏ）に対して密封する。

なお、本実施例では、チェーンカバーガスケット１１として、弾性部材からなるラバーガスケットを用いているが、これに限られるものではなく、例えば、液状のガスケットであってもよい。

シール部材１２は、シリンダヘッドガスケット１０においてチェーンカバーガスケット１１に対向する端面１０ｃと、チェーンカバーガスケット１１の側面１１ａとの間の隙間に充填硬化される。シール部材１２の一部は、シリンダヘッドガスケット１０の切り欠き部１０ｄにも充填硬化され、凸部１２ａが形成される。

このように、凸部１２ａが形成される分だけ、シール部材１２の厚みを確保することができる。したがって、シリンダヘッドガスケット１０及びチェーンカバーガスケット１１に対するシール部材１２の反力を高めることができ、シール部材１２による適切な密封性能の発揮を図ることができる。

また、シール部材１２が、シリンダヘッドガスケット１０の加工精度や、シリンダヘッドガスケット１０がシリンダヘッド２０とシリンダブロック３０に組み込まれた際の位置のバラつきによる影響等から、十分な厚みを確保できなかったり、硬化時に収縮を生じたり、あるいは長期間の使用によってヘタリを生じると、第１ガスケット及び第２ガスケットに対する密着性が十分でなかったり、あるいは低下してしまう場合が生じる。しかし、凸部１２ａと切り欠き部１０ｄによる凹凸嵌合によって、すなわち、凸部１２ａが、チェーンケース内部からの圧力によって外部側に押し込まれることで切り欠き部１０ｄに密着することにより、シリンダヘッドガスケット１０とチェーンカバーガスケット１１との隙間を密封することができる。

さらに、凸部１２ａが切り欠き部１０ｄに係止されることによって、シール部材１２がシリンダヘッドガスケット１０及びチェーンカバーガスケット１１に対して位置ずれを生じることが抑制される。

したがって、シリンダヘッドガスケット１０とチェーンカバーガスケット１１との間に充填硬化されるシール部材１２の密着性のばらつきを低減し、安定した密封性能の確保を図ることができる。また、密封性能の長期的な維持を図ることができる。

また、切り欠き部１０ｄによって形成される空間が、密封領域（Ｉ）側から外部（Ｏ）側に向かうにつれて徐々に狭くなっているので、シール部材１２は、いわゆる自己シール機能を発揮することができる。すなわち、シール部材１２は、凸部１２ａが、密封領域（Ｉ）側からの圧力によってシリンダヘッドガスケット１０とチェーンカバーガスケット１１との間に形成される狭い空間に押し込まれることで、シール部材１２がヘタリ等を生じていてもシリンダヘッドガスケット１０及びチェーンカバーガスケット１１に対して密着することができ、シリンダヘッドガスケット１０とチェーンカバーガスケット１１との間の隙間を好適に密封することができる。

したがって、本実施例によれば、シリンダヘッドガスケットの端面に切り欠き部を設ける簡易な構成により、シール部材に適正な密封性能を発揮させることが可能となる。

なお、切り欠き部１０ｄの形状は、密封領域側（Ｉ）から外部側（Ｏ）に向かうにしたがって、チェーンカバーガスケット１１の側面１１ａとの間隔が徐々に狭くなる面を有するものであれが、上述のような略楔形状ものに限られるものではない。例えば、図５に示すような、略直角三角形状の切り欠き部１０ｄ´であってもよい。

また、上記実施例では、シリンダヘッドガスケットにビード部が設けられている場合を例として説明したが、ビード部の代わりにコーティング部が設けられている場合には、コーティング部からはみ出さないように切り欠き部を設けるとよい。

さらに、上記実施例では、本発明をシリンダヘッドとシリンダブロックとチェーンカバーとの間に形成される３つの隣接する面重なり部に適用した例について説明したが、本発明の適用例はこれに限られるものではなく、例えば、フロントカバー又はフライホイールハウジングとシリンダブロックとオイルパンとの間に形成される３つの隣接する面重なり部等においても好適に適用することができる。

本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図である。 密封構造を構成する各部材を分解して示す模式的斜視図である。 シリンダヘッドガスケットの構成を説明する図である。 図１のＡＡ断面である。 変形例を示す模式図である。 従来技術に係る密封装置の模式的断面図である。 図６のＸＸ断面に対応する図である。

符号の説明

１ 密封装置
１０ シリンダヘッドガスケット
１０ａ 端部
１０ｂ ビード部
１０ｃ 端面
１０ｄ 切り欠き部
１１ チェーンカバーガスケット
１２ シール部材
２０ シリンダヘッド
３０ シリンダブロック
４０ チェーンカバー

Claims (2)

1. 互いに結合される３部材間の隙間を密封する密封装置であって、
   第１部材と第２部材との連結部分において、互いに対向する前記第１部材の第１面と前記第２部材の第２面との間に挟まれる第１ガスケットと、
   前記第１部材及び前記第２部材と第３部材との連結部分において、前記第１部材と第２部材との連結部分を挟んで同一平面上に隣り合う前記第１面及び前記第２面に垂直な面であって、前記第１面に隣接する前記第１部材の第３面及び前記第２面に隣接する前記第２部材の第４面と、これらの面に対向する前記第３部材の第５面との間に挟まれる第２ガスケットと、
   前記第１ガスケットと前記第２ガスケットとの間の隙間に充填される液状のシール部材と、を備え、
   前記第１ガスケットに、前記第１ガスケットの表面よりも突出して設けられるとともに前記第１ガスケットの前記第２ガスケットに対向する端面で終端し、前記第１部材と前記第２部材とによって圧縮されるビード部を設けた密封装置において、
   前記ビード部が圧縮された状態において前記ビード部の終端面及び前記端面において該終端面に隣接する領域を前記ビード部の圧縮方向に沿って切り欠かいたような形状に形成される凹部を設け、
   前記シール部材に、前記シール部材の一部が前記凹部に充填されることで形成される凸部を設けたことを特徴とする密封装置。
2. 前記シール部材は、前記３部材間の各対向面に対して平行な方向において、前記シール部材を挟んだ一方の密封領域が他方の密封領域に対して高圧となる領域であり、
   前記凹部は、一方の密封領域から他方の密封領域に向かうにしたがって、前記第２ガスケットの表面との間隔が徐々に狭くなる面を有することを特徴とする請求項１に記載の密封装置。

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