JP4415436B2

JP4415436B2 - 金属製ガスケットを用いたシール方法及び金属製ガスケット

Info

Publication number: JP4415436B2
Application number: JP35207899A
Authority: JP
Inventors: 一也 ▲吉▼島; 清治大村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2019-12-10
Also published as: JP2001165321A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば内燃機関のシリンダヘッドガスケットに採用される金属製ガスケットを用いたシール方法及び金属製ガスケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の金属製ガスケットとしては、例えば実開平３―２７８５７号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この金属製ガスケットは、シリンダブロック及びこのシリンダブロックに隣接して取り付けられるチェーンケースの上面と、シリンダヘッドの下面との間に介設される。該ガスケットは、前記チェーンケースに形成されるチェーン通路及び前記シリンダブロックに形成されるシリンダ等の複数の開口部と対応する位置にそれぞれ貫通孔を有している。また、前記チェーン通路及び前記シリンダ内等の密封性を確保するため、該ガスケットには、前記各貫通孔の周縁にビードが形成されている。
【０００４】
ここで、前記シリンダブロックとチェーンケースとシリンダヘッドとからなる三面合わせ部では、シリンダブロック及びチェーンケースの寸法公差あるいは熱膨張差等により、僅かな段差の発生が不可避となっている。
【０００５】
そして従来、この段差部をシールする方法の１つとして、ＦＩＰＧ（ Formed-in-Place Gasket)を用いる方法が知られている。このＦＩＰＧは、組み付け時には液状で塗布され、その後何らかの反応により弾性体となって、組付け部を接着するものである。
【０００６】
すなわち、上記公報に記載のガスケットにあっても、具体的には、当該ガスケットの前記三面合わせ部と対向する部分に、前記ＦＩＰＧとしての室温硬化型シリコンゴムを設けている。このシリコンゴムは、室温において大気中の水分を浸透して液体状態からゴム状態に徐々に変化する性質を有するものである。このようなシリコンゴムを上記のように設けることにより、前記三面合わせ部の段差部においても該ガスケットのシール性能を保持可能としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようにＦＩＰＧを用いることで、金属製ガスケットにあっても、前記三面合わせ部の段差部でのシール性能を保持することはできる。
【０００８】
ところで、上述のようにシリンダブロックに隣接してチェーンケースが取り付けられる場合には、確かに前記三面合わせ部での段差は無視できないものとはなるが、こうして段差が生じる場合、上記チェーンケースの上面とシリンダヘッドの下面との間では、こうした三面合わせ部以外の部分においてもその合わせ面に隙間が生じ、この隙間に起因するシール性能の低下も無視できないものとなっている。
【０００９】
しかし、前記従来のガスケットにあっては、チェーン通路周縁において、前記三面合わせ部以外の部分はビードのみでシールする構造となっているため、上述した隙間を十分にシールすることができず、ひいてはその密封性を確保することも難しいものとなっている。
【００１０】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、三面合わせ部はもとより、該三面合わせ部での段差に起因する隙間についてもこれを好適に密封可能な金属製ガスケットを用いたシール方法及び金属製ガスケットを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段及びその作用効果について以下に記載する。
請求項１に記載の発明は、シリンダブロック及びこのシリンダブロックに隣接して取り付けられるチェーンケースの上面とシリンダヘッドの下面との間に介設される金属製ガスケットを用いて、これらシリンダブロック及びチェーンケースとシリンダヘッドとの間をシールする金属製ガスケットを用いたシール方法において、前記シリンダヘッド及びチェーンケースの上面に掛け渡される第１の金属薄板とその第１の金属薄板上に積層される第２の金属薄板とを用い、それら第１及び第２の金属薄板には前記チェーンケースと前記シリンダブロックとにより形成されるチェーン通路に対応する部位に開口部を形成するとともに、同第１及び第２の金属薄板のうちの第２の金属薄板のみをその開口部の内周まで張り出させることで該開口部の周囲に全周に亘って段部を形成し、その段部に前記開口部の全周に亘るように前記第１の金属薄板の厚みよりも厚くＦＩＰＧを塗布することを要旨とする。
【００１２】
上記方法によれば、シリンダブロック及びチェーンケースに対するシリンダヘッドの組み付け時、ＦＩＰＧはそれらの三面合わせ部を含めて前記チェーン通路の上端全周縁の形状に倣って押し広げられる。この状態で該ＦＩＰＧが弾性体に変化し、同チェーン通路の上端全周縁をシールするため、前述した段差や隙間等があったとしても、その密封性を好適に保持することができるようになる。また、第１の金属薄板が設けられることにより、上記組み付け後、ＦＩＰＧは該第１の金属薄板の板厚相当の厚さを有しつつ、チェーンケースの膨張・収縮に対応して収縮・復元する。すなわち、上記密封性を長期にわたって保持することもできる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の金属製ガスケットを用いたシール方法において、前記第１の金属薄板の前記段部に臨む端辺に予めビードを形成することを要旨とする。
【００１４】
上記方法によれば、ＦＩＰＧの塗布時、第１の金属薄板のビードと第２の金属薄板との間に形成される空間にも該ＦＩＰＧが入り込み、このＦＩＰＧが入り込んだ状態で上記の組み付けが行われるようになる。このため、金属製ガスケットとしての第１の金属薄板と第２の金属薄板との積層間のシール性をより向上させることができるようになる。また、前記チェーン通路はその上端全周縁をＦＩＰＧ及びビードにより二重にシールされるようになるため、より好適にその密封性が保持されるようにもなる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の金属製ガスケットを用いたシール方法において、前記ＦＩＰＧとして、室温硬化型のＦＩＰＧを用いることを要旨とする。
【００１６】
上記方法によれば、ＦＩＰＧを所定の位置に塗布した後、単にガスケットを所定の位置に組み付けさえすればよく、後はそのまま放置するか、その後の通常の作業を行っている間に、該ＦＩＰＧが弾性体に変化していくこととなる。このため、ＦＩＰＧの硬化のための何ら特別な作業工程を設ける必要がなくなる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の金属製ガスケットを用いたシール方法において、前記第１の金属薄板の厚みを０．２ｍｍ以上とすることを要旨とする。
【００２０】
上記方法によるように、第１の金属薄板の厚みを０．２ｍｍ以上に設定することで、前記ＦＩＰＧは大気中の水分を十分かつ短時間で浸透させることができるようになる。このため、このＦＩＰＧのゴム状態への変化を確実に、そして短時間で行わせることができるようになる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、シリンダブロック及びこのシリンダブロックに隣接して取り付けられるチェーンケースの上面とシリンダヘッドの下面との間に介設されて、それらシリンダブロック及びチェーンケースとシリンダヘッドとの間をシールする金属製ガスケットにおいて、前記シリンダヘッド及びチェーンケースの上面に掛け渡される第１の金属薄板と、該第１の金属薄板上に積層される第２の金属薄板とを備え、これら第１及び第２の金属薄板は、前記チェーンケースと前記シリンダブロックとにより形成されるチェーン通路に対応する部位に開口部を有するとともに、同第１及び第２の金属薄板のうちの第２の金属薄板のみがその開口部の内周まで張り出す形状を有して該開口部の周囲に全周に亘って段部を形成し、その段部に前記開口部の全周に亘るようにＦＩＰＧが塗布されてなることを要旨とする。
【００２２】
上記構成によれば、チェーン通路の上端全周縁にＦＩＰＧによるシール性能の強化が施されるために、前述した三面合わせ部の段差はもとより、該段差に起因する隙間が生じている場合であっても、その好適な密封性が保持されるようになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２４】
はじめに、図１〜図４を参照して、同実施の形態にかかるシール方法及び金属製ガスケットの概要について説明する。なお、図１は上記ガスケットを組み付けた状態での概略を示す側面図、図２は同ガスケットの一部についてその平面構造を示す平面図、また図３は、図２の３―３線に沿った断面図である。
【００２５】
図１に示すように、この金属製ガスケット２０はシリンダブロック１１及びこのシリンダブロック１１に隣接して取り付けられるチェーンケース１２の上面と、シリンダヘッド１３の下面との間に介設される。そして、シリンダブロック１１及びチェーンケース１２の下方にはオイルパン１４が配設されている。これら各部材は、図示しないボルト等により複数の箇所で締結されており一体となっている。
【００２６】
チェーンケース１２は、その水平断面が略コの字形状をしており、この断面略コの字形状の開口端側がシリンダブロック１１の側面に当接して固定されることで図示しないカムシャフト駆動用のチェーンが走行するチェーン通路が形成されている。そして、チェーンの走行時には、オイルパン１４内の潤滑油がこのチェーンに吹き付けられるようになっている。
【００２７】
一方、図２に示すように、金属製ガスケット２０には、シリンダブロック１１に形成される図示しない複数の燃焼室及びボルト穴等と対応する位置にボア孔３０及びボルト挿入孔３１等が設けられている。さらに、同ガスケット２０には、前記チェーン通路と対応する位置に開口部としてのチェーン挿通孔３２が設けられている。
【００２８】
また、図３に示すように、本実施の形態のシール方法に用いられる金属製ガスケット２０は、第２の金属薄板としての中間板２１と、この中間板２１の下面に当接して積層される第１の金属薄板としての下部ビード板２３と、中間板２１の上面に当接して積層される第３の金属薄板としての上部ビード板２２とを備えている。そして、上部及び下部ビード板２２，２３は、その板厚が０．２ｍｍとなっている。
【００２９】
ここで、このガスケット２０は、チェーン挿通孔３２の周縁において、中間板２１、上部及び下部ビード板２２，２３のうち中間板２１のみを前記チェーン通路の内周まで張り出すように設けられている。これにより、チェーン挿通孔３２の全周縁には段部２１ａが形成されることとなる。この段部２１ａの上面及び下面には、ＦＩＰＧとしての室温硬化型シリコンゴム２４がこれらビード板２２，２３の板厚よりも厚く塗布されている。さらに、これらビード板２２，２３のチェーン挿通孔３２の全周縁には、段部２１ａに隣接すると共に上下方向に膨出するハーフビード部２２ａ及び２３ａがそれぞれ設けられている。ここで、前記室温硬化型シリコンゴム２４は、室温において空気中の水分を浸透して液体状態からゴム状態に徐々に変化する性質を有するものである。
【００３０】
そして、図４に示すように、このようなガスケット２０をシリンダブロック１１等に組み付けると、シリンダブロック１１、チェーンケース１２そしてシリンダヘッド１３とからなる三面合わせ部の段差部Ａを含めて前記チェーン通路の上端全周縁が室温硬化型シリコンゴム２４によりシールされることとなる。
【００３１】
すなわち、組み付け時においては、シリコンゴム２４はまだ液体状態であるため、このシリコンゴム２４が段差部Ａの形状に倣って押し広げられ、上部及び下部ビード板２２，２３のそれぞれの板厚程度の厚みを保った状態でシリコンゴム２４が徐々にゴム状態に変化してゆく。このように、段差部Ａを含めて前記チェーン通路の上端全周縁をシリコンゴム２４によりシールすることで、このチェーン通路内の密封性を好適に保持することができるようになる。
【００３２】
また、ガスケット２０は、中間板２１と各ハーフビード部２２ａ，２３ａとの間に形成される空間２２ｂ及び２３ｂにもシリコンゴム２４が入り込んだ状態で組み付けられるようになる。このため、ガスケット２０の中間板２１と各上部及び下部ビード板２２，２３との積層間のシール性を向上させることができるようにもなる。
【００３３】
しかも、このガスケット２０をシリンダブロック１１等に組み付けた後は、これをそのまま放置しておくか、その後の通常の作業工程を行っているうちに前記チェーン通路内の空気中の水分を浸透して室温硬化型シリコンゴム２４がゴム状態に変化する。このため、室温硬化型シリコンゴム２４の硬化のための何ら特別な作業工程を設ける必要もない。
【００３４】
次に図５を参照して、締結部の隙間と室温硬化型シリコンゴム２４の硬化幅との関係を説明する。なお、この図５は、その幅が１６ｍｍの２つのフランジ部の対向する側面間に室温硬化型シリコンゴム２４を充填し、２４時間放置した後の端部からのシリコンゴム２４の硬化幅を対向面間の間隔を変えて測定した結果をグラフに示したものである。
【００３５】
同図５のグラフに示すように、締結部の隙間が大きくなるに伴い、硬化幅が大きくなる傾向が見られる。つまり、締結部の隙間が大きくなると、大気に触れる表面積が大きくなり大気中の水分を浸透させやすくなる。この結果、室温硬化型シリコンゴム２４が液体状態からゴム状態に早く変化するようになる。特に、締結部の隙間が０．２ｍｍ以上になると、このシリコンゴム２４の硬化時間を短くすることができるようになる。本実施の形態において、この締結部の隙間は、金属製ガスケット２０をシリンダブロック１１等に組み付けた状態での上部及び下部ビード板２２，２３の各板厚に相当する。
【００３６】
以上詳述したように、この実施の形態にかかるシール方法及び金属製ガスケット２０によれば、以下に示すような優れた効果が得られるようになる。
（１）金属製ガスケット２０をシリンダブロック１１等に組み付ける際には、室温硬化型シリコンゴム２４は三面合わせ部を含めて前記チェーン通路の上端全周縁の形状に倣って押し広げられ、この状態で該シリコンゴム２４がゴム状態に変化し前記チェーン通路をシールする。このため、シリンダブロック１１及びチェーンケース１２の寸法公差等があったとしても、このチェーン通路の密封性を好適に保持することができるようになる。
【００３７】
（２）また、上部及び下部ビード板２２，２３が設けられることにより、組み付け後にはシリコンゴム２４はこれらビード板２２，２３の板厚相当の厚さを有することとなる。このため、シリコンゴム２４はチェーンケース１２の膨張・収縮に対応して収縮・復元し、前記チェーン通路の密封性を好適に保持することができるようになる。
【００３８】
（３）また、シリコンゴム２４は組み付け時においては液体状態であるため、段部２１ａにシリコンゴム２４を塗布する際の上下位置がずれたとしても中間板２１には曲げ応力が生じない。このため、中間板２１の板厚等を大きくすることで剛性を高くする必要がなく、ガスケット２０の軽量化を図ることができるようになる。
【００３９】
（４）金属製ガスケット２０は、中間板２１と各ハーフビード部２２ａ，２３ａとの間に形成される空間２２ｂ及び２３ｂにもシリコンゴム２４が入り込んだ状態で組み付けられるようになる。このため、ガスケット２０の中間板２１と各上部及び下部ビード板２２，２３との積層間のシール性を向上させることができるようになる。また、前記チェーン通路はその上端全周縁をシリコンゴム２４及び各ハーフビード部２２ａ，２３ａにより二重にシールされるようになるため、さらに好適にその密封性が保持されるようになる。
【００４０】
（５）室温硬化型シリコンゴム２４をガスケット２０の所定の位置に塗布してその後、このガスケット２０を所定の位置に組み付けさえすればよく、後はそのまま放置するか、その後の作業工程を行っている間に、シリコンゴム２４がゴム状態に変化していくため、特別な作業工程を設ける必要がない。
【００４１】
（６）上部及び下部ビード板２２，２３の板厚を０．２ｍｍとし、室温硬化型シリコンゴム２４の空気に触れる表面積を大きく確保することで、前記チェーンケース内の空気中の水分を十分に浸透させることができるようになる。このため、このシリコンゴム２４のゴム状態への変化を十分に、そして短時間で行わせることができるようになる。
【００４２】
なお、上記実施の形態は例えば、以下のように構成を適宜変更することもできる。
・上記実施の形態では、上部及び下部ビード板２２，２３の板厚を共に０．２ｍｍとしたが、この板厚はそれぞれ０．２ｍｍ以上であれば任意である。また、各ビード板２２，２３の板厚を等しく設ける必要もなく、例えば、下部ビード板２３の板厚を上部ビード板２２のそれよりも大きくして設けるようにしてもよい。この板厚は、要は、室温硬化型シリコンゴム２４に大気中の水分を十分に浸透させることの可能な値であればよい。
【００４３】
・上記実施の形態では、室温硬化型シリコンゴム２４を用いたが、ＦＩＰＧとしてはこのシリコンゴムに限られるわけではない。組み付け時には液状で塗布され、その後室温にて何らかの反応により弾性体となるものであればよい。他に例えば、室温硬化型の樹脂等を用いてもよい。
【００４４】
・上記実施の形態では、上部及び下部ビード板２２，２３のチェーン挿通孔３２の周縁にハーフビード部２２ａ，２３ａを設けたが、このビード部２２ａ，２３ａを設けない構成として変更してもよい。また、これらビード板２２，２３のうちどちらか一方のみにビード部を設ける構成として変更してもよい。
【００４５】
・上記実施の形態では、金属製ガスケット２０は上部ビード板２２（第３の金属薄板）を備える構成としたが、この上部ビード板２２を備えない構成としてもよい。このとき、中間板２１の上面に前記ＦＩＰＧは塗布されないが、上記実施の形態に準じた効果を得ることはできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシール方法及び金属製ガスケットの一実施の形態についてその組み付け状態の概略を示す側面図。
【図２】上記ガスケットの一部の平面構造を示す平面図。
【図３】図２の３―３線に沿った断面図。
【図４】同ガスケットを組み付けた状態での三面合わせ部を示す拡大断面図。
【図５】締結部の隙間と室温硬化型シリコンゴムの硬化幅との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１１…シリンダブロック、１２…チェーンケース、１３…シリンダヘッド、２０…金属製ガスケット、２１…中間板、２１ａ…段部、２３…下部ビード板、２３ａ…ハーフビード部、２４…室温硬化型シリコンゴム、３２…チェーン挿通孔、Ａ…段差部。

Claims

シリンダブロック及びこのシリンダブロックに隣接して取り付けられるチェーンケースの上面とシリンダヘッドの下面との間に介設される金属製ガスケットを用いて、これらシリンダブロック及びチェーンケースとシリンダヘッドとの間をシールする金属製ガスケットを用いたシール方法において、
前記シリンダヘッド及びチェーンケースの上面に掛け渡される第１の金属薄板とその第１の金属薄板上に積層される第２の金属薄板とを用い、それら第１及び第２の金属薄板には前記チェーンケースと前記シリンダブロックとにより形成されるチェーン通路に対応する部位に開口部を形成するとともに、同第１及び第２の金属薄板のうちの第２の金属薄板のみをその開口部の内周まで張り出させることで該開口部の周囲に全周に亘って段部を形成し、その段部に前記開口部の全周に亘るように前記第１の金属薄板の厚みよりも厚くＦＩＰＧを塗布する
ことを特徴とする金属製ガスケットを用いたシール方法。
請求項１記載の金属製ガスケットを用いたシール方法において、
前記第１の金属薄板の前記段部に臨む端辺に予めビードを形成する
ことを特徴とする金属製ガスケットを用いたシール方法。
請求項１または２記載の金属製ガスケットを用いたシール方法において、
前記ＦＩＰＧとして、室温硬化型のＦＩＰＧを用いる
ことを特徴とする金属製ガスケットを用いたシール方法。
請求項３記載の金属製ガスケットを用いたシール方法において、
前記第１の金属薄板の厚みを、０．２ｍｍ以上とする
ことを特徴とする金属製ガスケットを用いたシール方法。
シリンダブロック及びこのシリンダブロックに隣接して取り付けられるチェーンケースの上面とシリンダヘッドの下面との間に介設されて、それらシリンダブロック及びチェーンケースとシリンダヘッドとの間をシールする金属製ガスケットにおいて、
前記シリンダヘッド及びチェーンケースの上面に掛け渡される第１の金属薄板と、該第１の金属薄板上に積層される第２の金属薄板とを備え、これら第１及び第２の金属薄板は、前記チェーンケースと前記シリンダブロックとにより形成されるチェーン通路に対応する部位に開口部を有するとともに、同第１及び第２の金属薄板のうちの第２の金属薄板のみがその開口部の内周まで張り出す形状を有して該開口部の周囲に全周に亘って段部を形成し、その段部に前記開口部の全周に亘るようにＦＩＰＧが塗布されてなる
ことを特徴とする金属製ガスケット。