JP3644722B2 - 液体ガスケットシール構造 - Google Patents
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- F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
- F16J15/14—Sealings between relatively-stationary surfaces by means of granular or plastic material, or fluid
Description
【産業上の利用分野】
本発明は、液体ガスケットシール構造の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
エンジンに備えられるウォータポンプ等にあっては、ポンプ室を画成する2つの部材を合成ゴム等からなる液体ガスケットを介して接合する液体ガスケットシール構造を備えるものがある。
【0003】
この種の液体ガスケットシール構造は、液体ガスケットを介して互いに接合する各部材にシール面と、シール面に連接して傾斜する面取り部がそれぞれ形成され、各面取り部の間にはポンプ室に面して開口する外側シール溝が画成される。各面取り部は対称的に形成され、外側シール溝は三角形の断面をもっている。
【0004】
各部材のシール面を液体ガスケットを介して接合する際、各シール面の間から液体ガスケットが押し出されるが、この各シール面の間から押し出される液体ガスケットが外側シール溝に充填される。これにより、液体ガスケットが各部材の接合部から大きくはみ出すことがなく、ウォータポンプのベーン等と干渉することが防止される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の液体ガスケットシール構造にあっては、外側シール溝に充填された液体ガスケットは、ポンプ室の水流にさらされるため、液体ガスケットが外側シール溝から剥がれる可能性がある。
【0006】
これに対処して、液体ガスケットを外側シール溝から剥がれにくくするためには、三角形の断面をした外側シール溝の拡がり角度を小さく形成する必要がある。
【0007】
しかしながら、自動車用エンジンに備えられるウォータポンプ等にあっては、外側シール溝の深さが制約されることにより、外側シール溝に所定容積を確保するためには、三角形の断面をした外側シール溝の拡がり角度を大きく設定する必要があり、液体ガスケットが外側シール溝から剥がれやすくなるという問題点が考えられる。
【0008】
本発明は上記の問題点を解消し、液体ガスケットが面取り部から剥がれにくいシール構造を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の液体ガスケットシール構造は、
回転して流体に速度成分を付与するベーンと、
ベーンの外周端に対峙するポンプ室壁と、
ポンプ室壁面によって画成されるポンプ室と、
ベーンの背後でポンプ室壁に連接する第一シール面と、
液体ガスケットを介して第一シール面に接合する第二シール面と、
ポンプ室に面し、第一シール面に対して傾斜する第一面取り部と、
ポンプ室に面し、第二シール面に対して傾斜する第二面取り部と、
第一面取り部と第二面取り部の間に画成されて液体ガスケットが充填される外側シール溝と、
を備える液体ガスケットシール構造において、
第一シール面と第一面取り部の交点を第二シール面と第二面取り部の交点に対してベーンに近接する方向にオフセットし、
第一面取り部側の外側シール溝の容積が第二面取り部側の外側シール溝の容積に対して小さくする。
【0011】
請求項2に記載の液体ガスケットシール構造は、請求項1に記載の発明において、
エンジンブロックの前面側にクランクシャフトの回転をウォータポンプに伝達するチェーンを備え、
エンジンブロックの前面にポンプ室を画成し、
前記ポンプ室とチェーンが循環するチェーン室とを仕切るチェーンケースリヤを備え、
エンジンブロックに前記第一シール面と第一面取り部をそれぞれ形成し、
チェーンケースリヤに前記第二シール面と第二面取り部をそれぞれ形成する。
【0012】
【作用】
請求項1に記載の液体ガスケットシール構造において、第一シール面と第二シール面を液体ガスケットを介して接合する際、各シール面の間から液体ガスケットが押し出されるが、この各シール面の間から押し出される液体ガスケットが外側シール溝に充填される。これにより、液体ガスケットが各部材の接合部から大きくはみ出すことがなく、例えばウォータポンプのベーン等と干渉することが防止される。
【0013】
第一シール面と第一面取り部の交点を第二シール面と第二面取り部の交点に対してオフセットすることにより、外側シール溝の断面は2つの三角形を合成した楔形となる。
【0014】
したがって、本発明による外側シール溝は、その拡がり角度が単純な三角形の断面をもつ従来の外側シール溝に比べて小さくなり、液体ガスケットが外側シール溝から剥がれにくくなる。
【0015】
請求項2に記載の液体ガスケットシール構造において、外側シール溝に充填される液体ガスケットのうち第一面取り部に付着する部位は、ベーンに近接して比較的強い流体圧を受ける。
【0016】
これに対処して、第一面取り部が第二面取り部に対してベーンに近接する方向にオフセットされることにより、ベーンに生起される流れの勢力が比較的強い領域に面する液体ガスケットの容積を削減し、液体ガスケットが外側シール溝から剥がれることを防止できる。
【0017】
請求項3に記載の液体ガスケットシール構造において、エンジンブロックの第一シール面とチェーンケースリヤの第二シール面の間に介装された液体ガスケットによりポンプ室とチェーン室の密封がはかられる。
【0018】
第一シール面と第一面取り部の交点を第二シール面と第二面取り部の交点に対してオフセットすることにより、外側シール溝の深さを小さくしつつ、液体ガスケットが外側シール溝から剥がれにくくし、ウォータポンプまわりのコンパクト化がはかれる。
【0019】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【0020】
図1〜図3は、本発明に係るウォータポンプ1を備えたエンジンの前部の断面図である。
【0021】
シリンダブロック(エンジンブロック)2の前面を覆うようにチェーンケースリヤ4が取付けられる。チェーンケースリヤ4の前面を覆うようにフロントカバー5が取付けられ、両者の間にチェーン室6が画成される。
【0022】
ウォータポンプ1は、シリンダブロック2の前面に形成されたポンプ室31と、このポンプ室31に収装されるウォータポンプユニット32から構成される。
【0023】
ウォータポンプユニット32は、チェーンケースリヤ4に取付けられるポンプハウジング44と、駆動軸20を回転自在に支持する軸受45と、駆動軸20の先端に取付けられたベーン46と、駆動軸20の基端に取付けられたポンプスプロケット21を主体としている。
【0024】
図示しないカムスプロケットとクランクスプロケットの間に掛け回されるチェーン12は、ポンプスプロケット21に噛合う。これにより、クランシャフトの回転がチェーン12およびポンプスプロケット21を介してウォータポンプ1の駆動軸20に伝達される。
【0025】
ウォータポンプ1は、そのベーン46が回転することにより、エンジンの図示しないウォータジャケットを循環する冷却水をシリンダブロック2に円形に開口したポンプ入口35から吸い込み、ポンプ室31から図示しない冷却水通路を通ってラジエータ等に圧送するようになっている。
【0026】
ポンプハウジング44とベーン46の間にはメカニカルシール48が介装される。
【0027】
チェーンケースリヤ4には、ポンプ室31につながる円筒面状をしたポンプ取付部36が開口し、その周縁にポンプハウジング44に対するフランジ部37が形成されている。
【0028】
ポンプハウジング44はチェーンケースリヤ4のポンプ取付部36に2本のOリング53を介してに嵌合する。ポンプハウジング44のフランジ部44aは、チェーンケースリヤ4のフランジ部37に接合し、チェーンケースリヤ4に螺合する複数のボルト47を介して締結される。
【0029】
チェーンケースリヤ4はシリンダブロック2の前面に図示しない複数のボルトによって締結され、第一、第二シール面18,23の接合部にはポンプ室31の周囲に位置して液体ガスケットが塗布される。
【0030】
図2、図3に示すように、チェーンケースリヤ4の第二シール面23には、第一シール面18に面して環状に窪む内側シール溝22が形成される。内側シール溝22と第一シール面18の間に液体ガスケット7が充填される。
【0031】
図3にも示すように、シリンダブロック2とチェーンケースリヤ4の接合部にはポンプ室31に面して第一、第二面取り部14,17がそれぞれ形成される。第一、第二面取り部14,17の間に画成される環状をした外側シール溝9が画成される。
【0032】
第一シール面18と第二シール面23の接合時に、両者の間から押し出される液体ガスケット7が外側シール溝9に充填される。これにより、液体ガスケット7がポンプ室31に大きくはみ出すことがなく、ウォータポンプのベーン46と干渉することが防止される。
【0033】
円錐面状をした第一面取り部14は、シリンダブロック2のチェーンケースリヤ4に対峙する平面状をしたシール面延長部13と、シリンダブロック2のポンプ室31を画成する円筒面状をしたポンプ室壁面10とを結ぶ。
【0034】
円錐面状をした第二面取り部17は、チェーンケースリヤ4のシリンダブロック2に対する平面状をした第二シール面23と、チェーンケースリヤ4のポンプハウジング44の周囲にひろがる平面状をした内周端面19とを結ぶ。
【0035】
そして本発明の要旨とするところであるが、チェーンケースリヤ4の第二面取り部17の第二シール面23との交点である内周端は、シリンダブロック2の第一面取り部14の第一シール面18(シール面延長部13)との交点である内周端に対してオフセットして形成される。
【0036】
ベーン46から近接する第一面取り部14は、第二面取り部17に対してベーン46に近接する内周側にオフセットして、ベーン46に生起される水流の勢力が比較的強い領域に面する液体ガスケット7の容積を削減する。
【0037】
このようにして、液体ガスケット7が充填される外側シール溝9は、シリンダブロック2の第一面取り部14およびシール面延長部13と、チェーンケースリヤ4の内周端面19と第二面取り部17の間に曲折した楔状の断面形をもって形成される。
【0038】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【0039】
ウォータポンプ1のベーン46が回転し、エンジンのウォータジャケットを循環する冷却水がポンプ入口35からポンプ室31に吸い込まれ、ポンプ室31から冷却水通路へと吐出される。
【0040】
ポンプ室31は、チェーンケースリヤ4とシリンダブロック2の接合部において、第一、第二シール面18,23の間に塗布された液体ガスケット7によって密封される。内側シール溝22に充填される液体ガスケット7は、ポンプ室31を密封し、ポンプ室31からエンジン冷却水がもれ出すことを確実に防止できる。
【0041】
第一シール面18と第二シール面23の接合時に、両者の間から押し出される液体ガスケット7が外側シール溝9に充填されることにより、液体ガスケット7がポンプ室31に大きくはみ出すことがなく、ウォータポンプ1のベーン46と干渉することが防止される。
【0042】
しかし、外側シール溝9に充填される液体ガスケット7は、ポンプ室31の水流にさらされるため、液体ガスケット7が外側シール溝9から剥がれることを防止する必要がある。
【0043】
図4に破線で示すように、第一、第二面取り部14,17を互いにオフセットされず、外側シール溝9の断面形を二等辺三角形に形成した従来構造の場合、外側シール溝9に所定容積を確保するためには、外側シール溝9の深さがA0点で制約されることにより、外側シール溝9の拡がり角度α0が大きくなり、液体ガスケット7が外側シール溝9から剥がれやすくなる。
【0044】
これに対して本発明は、図4に実線で示すように、第一面取り部14の外周端を上記従来構造と同じB0点とし、第二面取り部17の内周端を上記従来構造と同じA0点とする一方、第一、第二面取り部14,17の内周端を互いにx1だけオフセットするとともに、第二面取り部17の外周端を点C0から点C1へと移行させて、外側シール溝9の断面形を二つの三角形を合成した楔形に形成している。
【0045】
図のように、本発明による外側シール溝9で増加する容積をV1とし、削減される容積をV2として、V1とV2を一致させるためには、次式を満たせばよい。
【0046】
x1=x(y2−y1)/y1 …(1)
ただし、y1はシール面延長点Dと第一面取り部14の外周端の点B0との距離であり、y2はシール面延長点Dと第二面取り部17の外周端の点C1との距離である。
【0047】
これにより、従来構造における外側シール溝9の拡がり角度α0に対して、本発明における外側シール溝9の拡がり角度α1が大幅に小さくなり、液体ガスケット7が外側シール溝9から剥がれにくくなる。
【0048】
また、本発明は、図5に実線で示すように、第二面取り部17の外周端を上記従来構造と同じC0点とし、第二面取り部17の内周端を上記従来構造と同じA0点とする一方、第一、第二面取り部14,17の内周端を互いにx1だけオフセットするとともに、第一面取り部14の外周端を点B0から点B1へと移行させて、外側シール溝9の断面形を二つの三角形を合成した楔形に形成することも考えられる。
【0049】
この場合、本発明による外側シール溝9で増加する容積をV1と、削減される容積をV2とを一致させるためには、次式を満たせばよい。
【0050】
x1=x(y2−y1)/y2 …(2)
ただし、y1はシール面延長点Dと点B0との距離であり、y2はシール面延長点Dと第二面取り部17の外周端の点B1との距離である。
【0051】
これにより、従来構造における外側シール溝9の拡がり角度α0に対して、本発明における外側シール溝9の拡がり角度α2が大幅に小さくなり、液体ガスケット7が外側シール溝9から剥がれにくくなる。
【0052】
図6に示すように、液体ガスケット7のうち第一面取り部14に付着した部位は、ベーン46の径方向に位置して比較的強い水流の勢力を受ける。これに対処して、第一面取り部14が第二面取り部17に対して内周側にオフセットされることにより、ベーン46に生起される水流の勢力が比較的強い領域に面する液体ガスケット7の容積を削減し、液体ガスケット7が外側シール溝9から剥がれることを防止できる。
【0054】
【発明の効果】
請求項1に記載の液体ガスケットシール構造は、第一面取り部が第二面取り部に対してベーンに近接する方向にオフセットされ、第一面取り部側の外側シール溝の容積が第二面取り部側の外側シール溝の容積に対して小さいことにより、ベーンに生起される流れの勢力が比較的強い領域に面する液体ガスケットの容積を削減し、液体ガスケットが外側シール溝から剥がれることを防止できる。
【0055】
請求項2に記載の液体ガスケットシール構造は、エンジンブロックの第一シール面とチェーンケースリアの第二シール面の間に介装された液体ガスケットによりポンプ室とチェーン室の密封がはかられ、外側シール溝の深さを小さくしつつ、液体ガスケットが外側シール溝から剥がれにくくし、エンジンにおけるウォータポンプまわりのコンパクト化がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すエンジンの断面図。
【図2】同じく図1のF部を拡大した断面図。
【図3】同じく図2のE部を拡大した断面図。
【図4】同じく外側シール溝の模式図。
【図5】同じく外側シール溝の模式図。
【図6】同じく作用を示す説明図。
【符号の説明】
1 ウォータポンプ
2 シリンダブロック
4 チェーンケースリヤ
7 液体ガスケット
9 外側シール溝
13 シール面延長部
14 第一面取り部
17 第二面取り部
18 第一シール面
23 第二シール面
31 ポンプ室
44 ポンプハウジング
46 ベーン
Claims (2)
- 回転して流体に速度成分を付与するベーンと、
ベーンの外周端に対峙するポンプ室壁と、
ポンプ室壁面によって画成されるポンプ室と、
ベーンの背後でポンプ室壁に連接する第一シール面と、
液体ガスケットを介して第一シール面に接合する第二シール面と、
ポンプ室に面し、第一シール面に対して傾斜する第一面取り部と、
ポンプ室に面し、第二シール面に対して傾斜する第二面取り部と、
第一面取り部と第二面取り部の間に画成されて液体ガスケットが充填される外側シール溝と、
を備える液体ガスケットシール構造において、
第一シール面と第一面取り部の交点を第二シール面と第二面取り部の交点に対してベーンに近接する方向にオフセットし、
第一面取り部側の外側シール溝の容積が第二面取り部側の外側シール溝の容積に対して小さいことを特徴とする液体ガスケットシール構造。 - エンジンブロックの前面側にクランクシャフトの回転をウォータポンプに伝達するチェーンを備え、
エンジンブロックの前面にポンプ室を画成し、
前記ポンプ室とチェーンが循環するチェーン室とを仕切るチェーンケースリヤを備え、
エンジンブロックに前記第一シール面と第一面取り部をそれぞれ形成し、
チェーンケースリヤに前記第二シール面と第二面取り部をそれぞれ形成したことを特徴とする請求項1に記載の液体ガスケットシール構造。
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