JP2014066277A - ガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】組付時における挿入姿勢のバラツキを確実に吸収し、座屈を防止して確実にシールする。
【解決手段】リング溝２０に挿入される一端部に均一幅部１０１とテーパ部１０２を形成し、テーパ部１０２の先端の第一シール突条１１がリング溝２０の底部に弾接するようにし、リング溝２０と一端部の各部位の寸法を最適化した。
【選択図】図２

Description

本発明は、シリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとの間に介在してシールするシリンダヘッドカバー用ガスケットなどのガスケットに関するものである。

エンジンのシリンダヘッド上部には、カムシャフトなどの機械部品が表出し、オイルミストやブローバイガスが発生する。したがって機械部品を保護するとともにブローバイガスなどの飛散を防止し、かつ騒音を低減するために、シリンダヘッドカバーが設けられている。そしてシリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとの間を確実にシールするために、軟質でリング状のガスケットが介在されている。

シリンダヘッドカバー用ガスケットのシールポイントは、通常はガスケットの頂部と底部に設定される。ガスケットは、シリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとの二部材に挟まれて圧縮されることで、弾性反力によってオイルミストやブローバイガスの漏れをシールする機能が発現される。

シリンダヘッドカバー用ガスケットは、シリンダヘッドカバーに設けられたリング溝内に一端部が挿入され、ガスケットの頂部がリング溝の底部に弾接してシールするとともに、リング溝から突出するガスケットの底部がシリンダヘッドに弾接してシールしている。ところがガスケットをリング溝へ挿入する際に、ガスケットが傾斜して挿入される場合がある。このような状態からガスケットの圧縮が進行すると、座屈によって充分な弾性反力が発現されないという不具合が生じる。

そこで特開2006-029364号公報あるいは特開2003-269613号公報には、リング溝の側面に接触又は近接するように突出する側面突起を形成したガスケットが提案されている。これらのガスケットによれば、傾斜して挿入された場合にも側面突起の弾性反力によって傾斜が矯正されるので、上記不具合を回避することができる。

ところで近年、軽量化やコスト低減を目的として、金属製から樹脂製のシリンダヘッドカバーへの移行が進んでいる。ところが側面突起をもつガスケットをリング溝に挿入するには、組付荷重が大きくなるために、樹脂製のシリンダヘッドカバーには適用しにくいという問題がある。そこで特開2002-071024号公報には、形状を工夫することで、傾斜挿入を防止しつつ樹脂製のシリンダヘッドカバーに適用できるようにしたガスケットが記載されている。しかし組付作業における挿入姿勢のバラツキを完全に吸収できるまでには至っていない。

特開2006-029364号公報 特開2003-269613号公報 特開2002-071024号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、組付時における挿入姿勢のバラツキを確実に吸収でき、座屈を防止して確実にシールできるようにすることを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する本発明のガスケットの特徴は、無端のリング状をなし、樹脂製の第一部材に形成されたリング溝に一端部が挿入され一端部の先端がリング溝の底部に圧接することで第一シール部が構成され、一端部と反対側の他端部の表面が第二部材の表面に圧接することで第二シール部が構成され、JIS A 硬度で50°〜70°のゴム硬度を有し第一部材と第二部材との間に組み付けられた状態での圧縮率が20〜35％であるガスケットであって、
一端部は、厚さが一定の均一幅部と均一幅部から先端に向かって徐々に厚さが減少するテーパ部とを備え、均一幅部の厚さはリング溝の幅の65〜75％であり、テーパ部の高さはリング溝の深さの60〜80％であり、テーパ部の先端面の幅方向中央には１本の先端に平坦部を有する第一シール突条が突出形成され、第一シール突条がリング溝の底部に圧接することで第一シール部が構成されることにある。

本発明のガスケットによれば、均一幅部の厚さをリング溝の幅の65〜75％とし、かつテーパ部の高さをリング溝の深さの60〜80％としたことにより、リング溝に傾斜状態で組み付けられたとしても、圧縮時に均一幅部が膨らんでリング溝の側壁に軽く接触することで傾斜が矯正され、座屈と圧縮荷重の増大を回避するとともに、第一シール突条によって高い面圧が確保される。そして第一シール突条先端の平坦部により、圧縮時の傾斜及び座屈が防止される。

また圧縮荷重の増大が回避される結果、ガスケットから第一部材への反力が小さくなるので、第一部材を樹脂製とすることができる。したがって第一部材の軽量化とともに、金属製のものに比べて製造工数を大きく低減でき安価とすることができる。

さらに均一幅部の厚さを規制することで、圧縮による膨張時に、リング溝と強く接触することによってリング溝底の第一シール部に圧縮力が伝わらなくなる現象を防止することができる。

本発明の一実施例に係るガスケットの一部斜視図である。 本発明の一実施例に係るガスケットをシリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとの間に介在させた圧縮前の状態を示す断面図である。 本発明の一実施例に係るガスケットをシリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとの間に介在させた圧縮後の状態を示す断面図である。 比較例のガスケットの断面図である。 比較例に係るガスケットをシリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとの間に介在させた圧縮後の状態を示す断面図である。

本発明のガスケットは、第一部材と第二部材の間に介在してシールする。実施例に示すようなシリンダヘッドカバー用ガスケットの場合には、シリンダヘッドカバーが第一部材を構成し、シリンダヘッドが第二部材を構成する。第一部材は樹脂から形成されているので、射出成形などで容易に製造することができ、軽量で安価である。

第一部材には、ガスケットが挿入されるリング溝が形成されている。リング溝の形状は、断面長方形とされるのが一般的であり、本発明もそれに倣う。

ガスケットは、JIS A 硬度で50°〜70°のゴム硬度を有するものであり、アクリルゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、水素添加ニトリルゴムなどのゴムから製造することができる。

本発明のガスケットは、第一部材と第二部材との間に組み付けられた状態での圧縮率が20〜35％である。圧縮率が20％未満ではシール部に必要な面圧を確保できないと共にヘタリが大きく生じ易く、圧縮率が35％を超えるとヘタリが大きく生じ易く経時においてシール部の面圧が低下する。

ガスケットは、第一部材に形成されたリング溝に一端部が挿入され一端部の先端がリング溝の底部に圧接することで第一シール部が構成され、一端部と反対側の他端部の表面が第二部材の表面に圧接することで第二シール部が構成される。本発明においては、一端部の形状が特に重要である。

一端部は、厚さが一定の均一幅部と、均一幅部から先端に向かって徐々に厚さが減少するテーパ部とを備えている。均一幅部の厚さは、第一部材のリング溝の幅の65〜75％とする。均一幅部の厚さがリング溝の幅の65％未満では、20〜35％の圧縮率で圧縮された場合にリング溝内で一端部が座屈し易くなる。また均一幅部の厚さがリング溝の幅の75％を超えると、圧縮により膨張した均一幅部とリング溝側面との接触も加わって、20〜35％の圧縮率で圧縮された場合における圧縮荷重が増大し、第一部材の変形も増大し、ひいては第一シール部における面圧が低下する。均一幅部の厚さは、第一部材のリング溝の幅の67〜73％であることがさらに望ましい。

テーパ部は、両側壁が共に傾斜した対称形状とするのが望ましい。テーパ部の高さは、リング溝の深さの60〜80％である。テーパ部の高さがリング溝の深さの60％未満では、20〜35％の圧縮率で圧縮された場合における圧縮荷重が増大し、反力が上がり、第一部材の変形が大きくなり、ひいてはシール部における面圧が低下する。またテーパ部の高さがリング溝の深さの80％を超えると、20〜35％の圧縮率で圧縮された場合にリング溝内で一端部が座屈し易くなる。

テーパ部の先端面の幅方向中央には１本の第一シール突条が突出形成され、第一シール突条がリング溝の底部に圧接することで第一シール部が構成される。この第一シール突条の高さは、0.1mm〜0.5mmの範囲が好ましい。第一シール突条の高さが0.1mm未満では、第一シール部における面圧が低下し、第一シール突条の高さが0.5mmを超えるとヘタリにより経時における面圧が低下する場合がある。また圧縮時に、テーパ部の先端面の両肩部をリング溝の底部にそれぞれ弾接させることが困難となる場合がある。

第一シール突条の平坦部の幅寸法は、テーパ部の先端面の幅寸法に対して20〜40％であるのが望ましい。このようにすることで、圧縮時にテーパ部の先端面の両肩部をリング溝の底部にそれぞれ弾接させることができる。したがって第一シール部は両側から支えられた状態となり、第一シール部の形状安定性が向上するとともに、第一シール部をオイルなどから保護することができ、劣化を防止することができる。

一端部と反対側の他端部の表面が第二部材の表面に圧接することで、第二シール部が構成される。他端部の形状は特に限定されないが、他端部の表面に、互いに間隔を隔てて平行に延びる一対の第二シール突条を突出形成し、第二シール突条が第二部材の表面に圧接することで第二シール部を構成することが望ましい。このようにすることで、ガスケットを断面の高さ方向に透視したときに、一対の第二シール突条の中間に第一シール突条が位置した状態となる。したがって圧縮時における姿勢が安定し、座屈をより防止することができる。

一端部と反対側の他端部には、長手方向に対して垂直な断面において均一幅部の一端に均一幅部から左右両側へ張り出したヒレ部を形成し、ヒレ部の胴部と反対側表面は第二部材の表面と平行となる平坦面を構成し、他端部の端面から突出し均一幅部の幅内に互いに間隔を隔てて均一幅部と平行に延びる一対のシール突条を形成することが望ましい。そしてヒレ部は、左右方向の先端に向かって厚さが減少するテーパ形状をなすことが望ましい。

一対のシール突条を互いに間隔を隔てて形成すれば、つまり一対のシール突条どうしの間に凹溝が形成されていれば、圧縮時の初期に一対のシール突条が第二部材に弾接することで、組付時にリング溝への挿入姿勢が傾いていても姿勢が安定し座屈が防止される。また均一幅部の幅内に互いに間隔を隔てて形成されていれば、圧縮時に均一幅部が膨らんでも、一対のシール突条に加圧の応力を確実に伝達することができ、第二シール部における面圧が高くなる。

一対のシール突条の間に形成された凹溝の深さは、一対のシール突条の高さより大きいことが望ましい。このようにすることで、圧縮時に二条の第二シール部を形成することができ、それぞれの面圧をさらに高めることができる。

また一対のシール突条の先端面は、それぞれ平坦とすることが望ましい。こうすることでガスケットの姿勢を確実に矯正することができ、座屈をさらに防止することができる。

ヒレ部の第一シール部と反対側表面は第二部材の表面と平行となる平坦面を構成し、ヒレ部は左右方向の先端に向かって厚さが減少するテーパ形状をなすことが好ましい。つまり第二部材と対向する表面を平坦とし、その反対側表面を傾斜させるのが好ましい。このようにすれば、圧縮時には一対のヒレ部に互いに下方へ向かい、かつ互いに幅方向中央部へ向かう方向に応力が作用し、ヒレ部の先端が第二部材の表面に弾接する。したがって姿勢が安定するため座屈をさらに防止できる。また両側のヒレ部が第二部材に弾接して第二シール部を囲っているため、第二シール部はオイルなどの接触から保護され劣化が防止される。

ヒレ部は、圧縮完了時に第二部材と軽く圧接された状態となるように設計するのが望ましい。ヒレ部の第二部材に対する面圧が高くなり過ぎると、第二シール部の面圧が低下するばかりか、第一部材への反力が大きくなるため、第一部材に変形が生じる場合がある。

以下、実施例により本発明の実施形態を具体的に説明する。

図１に本発明の一実施例に係るガスケットの斜視図を示す。このガスケットはシリンダヘッドカバー用ガスケットであり、シリンダヘッドカバーの枠形状に沿う無端のリング状をなしている。図１にはその一部を切り取った状態の斜視図を示している。このガスケット１は、図２に示すように、ガラス繊維強化ポリアミド樹脂からなるシリンダヘッドカバー２と、アルミニウム合金製のシリンダヘッド３との間に介在してシールする。シリンダヘッドカバー２には、断面長方形のリング溝20が形成されている。

このガスケット１はアクリルゴムから形成され、JIS A 硬度で60°±５°のゴム硬度を有している。ガスケット１は、図１に示すように、胴部10（一端部）と、胴部10の一端面に形成された第一シール突条11と、胴部10の他端に形成され幅方向で左右に突出する一対のヒレ部12と、胴部10の他端面から突出し胴部10と平行に延びる一対の第二シール突条13と、から構成されている。

胴部10は、厚さが一定の均一幅部101と、均一幅部101から先端に向かって徐々に厚さが減少するテーパ部102とからなる。テーパ部102は、両側壁が傾斜した左右対称形状とされている。テーパ部102の先端面は平坦であり、その幅方向中央に同様に先端面が平坦な第一シール突条11が形成されている。第一シール突条11の幅寸法は0.5mmであって、テーパ部102の先端面の幅寸法1.5mmに対して1/3の寸法に形成されている。また第一シール突条11の高さは0.3mmである。

第一シール突条11の上端面から第二シール突条13の下端面までの高さは8.0mmであり、テーパ部102の高さ（均一幅部101とテーパ部102との境界から第一シール突条11の上端面までの高さ）は2.4mmである。

均一幅部101の厚さ（幅）は2.2mmであり、リング溝20の幅寸法３mmに対して73％となるように形成されている。またテーパ部102の高さ（2.4mm）は、リング溝20の深さ4.5mmに対して53％となるように形成されている。

一対の第二シール突条13はそれぞれ端面が平坦であり、それぞれ均一幅部101端面から突出する高さが0.2mm、幅が0.8mmであって、一対の第二シール突条13の間には幅が0.5mm、深さが0.3mmの凹溝14が形成されている。一対の第二シール突条13は、均一幅部101の幅内に収まっている。

ヒレ部12は、シリンダヘッド３に対向する表面が平坦面を構成し、その反対側の表面が均一幅部101から幅方向に遠ざかるにつれて厚さが減少するテーパ形状に形成されている。ヒレ部12の先端の厚さはそれぞれ1.0mmであり、均一幅部101との境界位置の厚さは1.25mmである。

このガスケット１は、胴部10がシリンダヘッドカバー２のリング溝20に挿入されて保持される。そしてガスケット１が保持されたシリンダヘッドカバー２は、図２に示すようにシリンダヘッド３の所定位置に配置される。このときガスケット１は、第一シール突条11の端面がリング溝20の底面に当接し、一対の第二シール突条13の端面がシリンダヘッド３の表面に当接している。したがって断面において三角形の三点で支持されるので、リング溝20内におけるガスケット１の姿勢が矯正され、傾斜挿入を回避することができる。

続いて、図示されないボルトによってシリンダヘッドカバー２がシリンダヘッド３に締結固定される。締結の進行に伴って、ガスケット１が高さ方向に圧縮される。それに伴って胴部10は図２の左右方向へ膨張する。このときリング溝20内におけるガスケット１の姿勢が傾斜していても、胴部10の形状とリング溝20の形状効果によって姿勢が矯正される。また胴部10の形状とリング溝20の形状効果によって、座屈も防止される。

ガスケット１は、最終的に28％の圧縮率まで圧縮される。そのときの形状と面圧をCAEにてシミュレーションした結果を図３に示す。胴部10の形状とリング溝20の形状効果によって、座屈が防止されていることがわかる。

第一シール突条11はテーパ部102の端面から内部にほとんど埋没しているが、第一シール突条11の左右両肩部に対応する部位に高い面圧が発生し、この部位に第一シール部(A)が形成されている。またテーパ部102の端面がリング溝20の底部に弾接することで、テーパ部102の左右両肩部に対応する部位にもある程度高い面圧が発生し、第一補助シール部(B)が形成されている。したがって第一シール部(A)は左右両側から第一補助シール部(B)によって囲まれた状態となり、第一シール部(A)にオイルやブローバイガスなどが接触するのが規制されている。これにより第一シール部(A)のシール力の劣化が防止されている。

一方、一対の第二シール突条13はシリンダヘッド３の表面に圧接されて圧縮変形している。そして一対の第二シール突条13は均一幅部101の幅内に収まるように設計されているため、加圧の応力が確実に伝わる。したがって、それぞれの第二シール突条13の左右両肩部に対応する部位に高い面圧が発生し、この部位に第二シール部(C)が形成されている。

さらに一対のヒレ部12は、ほぼ全面でシリンダヘッド３の表面に当接し、左右両端部にはそれぞれ面圧が発生し、第二補助シール部(D)が形成されている。これはヒレ部12の上表面をテーパ形状としたことによる効果である。したがって第二シール部(C)は左右両側から第二補助シール部(D)によって囲まれた状態となり、第二シール部(C)にオイルやブローバイガスなどが接触するのが規制されている。これにより第二シール部(C)のシール力の劣化が防止されている。

[比較例]
図４に示す断面形状のガスケット４を用意した。このガスケットに見合うリング溝をもつシリンダヘッドカバーと、シリンダヘッドとの間にガスケットを介在させ、実施例１と同様にシミュレーションした結果を図５に示す。

図５と図３との比較から明らかなように、実施例１に係るガスケットによれば比較例のガスケットに比べて面圧が高くシール性に優れていることが明らかである。

本発明のガスケットは、シリンダヘッドカバー用に限らず、インテークマニホールド用、タイミングベルトカバー用、フィルタブランケット用などのガスケットに用いることができる。

１：ガスケット ２：シリンダヘッドカバー ３：シリンダヘッド
10：胴部 101：均一幅部 102：テーパ部
11：第一シール突条 12：ヒレ部 13:第二シール突条
14：凹溝 20：リング溝

Claims (7)

1. 無端のリング状をなし、樹脂製の第一部材に形成されたリング溝に一端部が挿入され該一端部の先端が該リング溝の底部に圧接することで第一シール部が構成され、該一端部と反対側の他端部の表面が第二部材の表面に圧接することで第二シール部が構成され、JIS A 硬度で50°〜70°のゴム硬度を有し該第一部材と該第二部材との間に組み付けられた状態での圧縮率が20〜35％であるガスケットであって、
   該一端部は、厚さが一定の均一幅部と該均一幅部から先端に向かって徐々に厚さが減少するテーパ部とを備え、該均一幅部の厚さは該リング溝の幅の65〜75％であり、該テーパ部の高さは該リング溝の深さの60〜80％であり、該テーパ部の先端面の幅方向中央には１本の先端に平坦部を有する第一シール突条が突出形成され、該第一シール突条が該リング溝の底部に圧接することで該第一シール部が構成されることを特徴とするガスケット。
2. 前記第一シール突条の高さは0.1mm〜0.5mmである請求項１に記載のガスケット。
3. 前記第一シール突条の前記先端部の幅寸法は、前記テーパ部の前記先端面の幅寸法に対して20〜40％である請求項１又は請求項２に記載のガスケット。
4. 前記他端部の表面には、互いに間隔を隔てて平行に延びる一対の第二シール突条が突出形成され、該第二シール突条が前記第二部材の表面に圧接することで前記第二シール部が構成される請求項１〜請求項３のいずれかに記載のガスケット。
5. 一対の前記第二シール突条は、前記均一幅部の末端表面から突出し前記均一幅部の幅内に互いに間隔を隔てて前記均一幅部と平行に延び、前記均一幅部の一端には前記均一幅部から幅方向左右両側へ張り出したヒレ部を備え、該ヒレ部の前記第一シール部と反対側表面は前記第二部材の表面と平行となる平坦面を構成し、該ヒレ部は左右方向の先端に向かって厚さが減少するテーパ形状をなす請求項４に記載のガスケット。
6. 一対の前記第二シール突条の間に形成された凹溝の深さは、一対の前記第二シール突条の高さより大きい請求項４又は請求項５に記載のガスケット。
7. 一対の前記第二シール突条の先端は平坦である請求項４〜請求項６のいずれかに記載のガスケット。

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