JP4677283B2 - ヘッドカバーガスケットの位置決め構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用エンジン等におけるシリンダヘッドと、ヘッドカバーとの間に介在させて両者をシールするゴム製ヘッドカバーガスケットの位置決め構造であって、更に詳しくは、シリンダヘッド上に横設される給排気バルブ駆動用カムシャフトを抱持し得るカムアーチ部或いはプラグセミサーキュラー部を備えたヘッドカバーと、シリンダヘッドとの間に介在されるゴム製ヘッドカバーガスケットの位置決め構造に関する。

上記のようなシリンダヘッド及びヘッドカバー間のシール構造において、ヘッドカバーの被シール面は、前記カムアーチ部或いはプラグセミサーキュラー部に相当する凹曲部或いは凸曲部と、ヘッドカバーガスケットを半嵌装させる為その全周に亘り凹設されたガスケット溝とを備えている。ヘッドカバーをシリンダヘッドに締付組立てる際は、ヘッドカバーをその被シール面を上向きにし、ガスケット溝にヘッドカバーガスケットを半嵌装させた上でヘッドカバーを天地反転させてシリンダヘッド上に被せ、ヘッドカバーガスケットの弾性圧縮を伴いながらボルト等によりヘッドカバーをシリンダヘッドに締付固定する。この場合、反転させた時にヘッドカバーガスケットが落下しないように、ヘッドカバーガスケットの要所、要所に厚肉部を設け、ガスケット溝に弾装保持させるようになされているものもある。

上記のように、ヘッドカバーをシリンダヘッドに被せ、位置合わせをしながら締付固定する場合、特に、凹曲部或いは凸曲部においてはヘッドカバーガスケットが位置ずれやねじれを生じ易く、そのまま締付けてしまうとシリンダヘッドとヘッドカバーとの十分な密封性が得られなくなることがある。特許文献１には、前記のようなカムアーチ部のガスケット溝壁に複数の切欠を隔設し、ヘッドカバーガスケットの同部分には突起を設け、ヘッドカバーガスケットをガスケット溝に装着させる際は、切欠に突起を係合させて上記位置ずれやねじれを生じさせないようにしたガスケットが開示されている。また、特許文献２には、カムアーチ部（円弧状起伏部）の連接部分（立上り部）におけるガスケット溝壁に傾斜した切欠きを形成し、一方、ガスケットの同部分には傾斜した受圧面を有する受圧突起部を形成し、ヘッドカバーの締付固定時に、この切欠きと受圧突起部との分力作用によって、連接部分のガスケットにたるみを生じさせることなくシャフト（カムシャフト）の外周面に押圧するようにしたパッキン（ガスケット）が開示されている。
特開２００３−１２０８１７号公報 実公昭５２−５４６９８号公報

上記特許文献１に開示されたガスケットでは、カムアーチ部（高さ方向に湾曲する部分）において複数の切欠きと突起とを係合させるようにしているが、この湾曲部分でこれらを１固ずつ係合させる作業は少なからず煩わしさを伴うことは否めなかった。また、組付け性から切欠きと突起とには遊隙が確保されているが、この遊隙分の為に高度な位置決め精度が得られず、更に、ヘッドカバーの締付時に切欠き内でガスケットを構成するゴム材の横流れが発生し、ガスケット倒れが生じる懸念もあった。そして、特許文献１では、カムアーチ部の立上り部での位置決めについては特に考慮されていないが、この部分の位置決め精度がガスケット全体の位置決め精度に大きく影響することが、その後の本発明者等の研究で明らかになった。

特許文献２に開示されたガスケットは、ヘッドカバーの締付固定時に立上り部でガスケットのたるみを生じさせずシャフトの外周面に押圧するようにしたことで特筆されるものであるが、ガスケットをヘッドカバーに装着する際の位置決めについて意図するものではなく、従って、ヘッドカバーをシリンダヘッドに被せて位置合わせをする際、ガスケットの位置ずれを生じることが予想されるところであった。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、極めて精度よく位置決めができ、しかもヘッドカバーの締付固定時にガスケットの倒れ等を生じない新規且つ簡単なゴム製ヘッドカバーガスケットの位置決め構造を提供することを目的としている。

請求項１の発明に係るヘッドカバーガスケットの位置決構造は、シリンダヘッドとヘッドカバーとの間に介在させて両者をシールするゴム製ヘッドカバーガスケットの位置決構造であって、ヘッドカバーの被シール面は、シリンダヘッドの構造に対応した凹曲部及び／若しくは凸曲部と、上記ヘッドカバーガスケットを半嵌装させる為その全周に亘り凹設された環状のガスケット溝と、上記凹曲部及び／若しくは凸曲部の曲成基部におけるガスケット溝の周方向に沿った両外側近傍位置若しくは該曲成基部に略合致する位置のガスケット溝壁に形成された切欠部とを備え、一方、ヘッドカバーガスケットは、上記ガスケット溝に沿って環状に形成されると共に上記切欠部に対応する部位には側方に突出し該切欠部に係合し得る位置決突起を備え、該切欠部のガスケット溝の周方向幅及び／若しくは位置決突起のガスケット溝の周方向厚みは、ガスケット溝の深さ方向に向かって漸次狭小となるよう形成されていることを特徴とする。

本発明においては、請求項２の発明のように、前記凹曲部が、カムシャフトを抱持するカムアーチ部とすることができる。また、請求項３の発明のように、前記切欠部のガスケット溝の周方向幅が、ガスケット溝の深さ方向に向かって漸次狭小とされると共にガスケット溝の深さ方向先側の上記幅が、位置決突起のガスケット溝の深さ方向先側の厚みと同等若しくはやや大とされていること、更には、請求項４の発明のように、前記位置決突起の前記深さ方向に沿った高さが、ヘッドカバーをシリンダヘッドに締付固定した際にヘッドカバーガスケット自体が圧縮変形した状態の締付高さより大とされていることが望ましい。

請求項１或いは請求項２の発明に係るヘッドカバーガスケットの位置決構造においては、ガスケット溝にヘッドカバーガスケットを半嵌装させる際、凹曲部及び／若しくは凸曲部（請求項２の発明では、凹曲部がカムアーチ部）の曲成基部近傍のガスケット溝壁に形成された切欠部と、ヘッドカバーガスケットに形成された位置決突起とが係合されるから、凹曲部及び／若しくは凸曲部の両側近傍で位置決めされることになる。従って、凹曲部及び／若しくは凸曲部でのヘッドカバーガスケットは、煩わしい作業を伴うことなく、所定の位置に安定的に保持され、ヘッドカバーガスケット全体のガスケット溝への位置決め嵌装が的確になされる。また、切欠部のガスケット溝の周方向幅及び／若しくは位置決突起のガスケット溝の周方向厚みは、ガスケット溝の深さ方向に向かって漸次狭小となるよう形成されているから、切欠部への位置決突起の係合初期の組付作業性が良い上に、その形状的特性から相互のガイド的作用によって適正な位置に両者が緊合するよう位置決めされ、ヘッドカバーの締付固定時に位置決突起のゴムが横流れしたり倒れたりすることもない。

特に、請求項３の発明のように、前記切欠部のガスケット溝の周方向幅が、ガスケット溝の深さ方向に向かって漸次狭小とされると共にガスケット溝の深さ方向先側の上記幅が、位置決突起のガスケット溝の深さ方向先側の厚みと同等若しくはやや大とされているようにすれば、切欠部と位置決突起との係合初期では簡易に両者の位置合わせができ、係合完了後は両者が緊合状態に維持されることになる。

また、請求項４の発明のように、前記位置決突起の前記深さ方向に沿った高さが、ヘッドカバーをシリンダヘッドに締付固定した際にヘッドカバーガスケット自体が圧縮変形した状態の締付高さより大としておけば、ヘッドカバーの締付固定時に位置決突起が上記深さ方向に圧縮され、切欠部内に弾装されることになるから、位置決突起のゴムが横流れしたり、倒れたりすることがない。

以下に本発明の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は本発明の位置決め構造に採用されるヘッドカバーガスケットの一例を示す部分切欠斜視図、図２は本発明の同ヘッドカバーガスケットを用いて組立てられたエンジンの部分切欠正面図、図３は図２におけるＸ部の拡大図、図４は図３におけるＹ−Ｙ線矢視図、図５は図３におけるＺ−Ｚ線断面図、図６は別実施形態の図３と同様図、図７は更に別の実施形態の図３と同様図である。

図２において、１はエンジンのシリンダブロックであり、このシリンダブロック１の上面にはシリンダヘッドガスケット２ａを介してシリンダヘッド２が締付一体とされている。このシリンダヘッド２上には２本の給排気バルブ駆動用カムシャフト３、３が横設され、このカムシャフト３、３の駆動伝達側一端部は、シリンダヘッド２の外側（紙面手前側）に延出されている。この延出部分は、不図示のクランクシャフトとチェーン連結され、クランクシャフトの回転動力が伝達され、夫々が軸回転するようメタル３ａ、３ａを介しシリンダヘッド２上に保持される。

ヘッドカバー４は、上記カムシャフト３、３の保持部も抱持するようシリンダヘッド２の上面に締付覆蓋されるものであり、その一端側部には、カムシャフト３、３の駆動伝達側をシリンダヘッド２の上面との間で貫装状態で抱持し得るカムアーチ部分（凹曲部）４ａが刳り抜くように形成されている。このカムアーチ部分４ａを含むヘッドカバー４の周縁部分にはフランジ部４ｂが形成されている。カムアーチ部分４ａとシリンダヘッド２上のカムシャフト３、３の保持部との間には、アルミニウム等の金属材からなるカムアーチブラケット５が介在し、このカムアーチブラケット５も一括してヘッドカバー４が、フランジ部４ｂをしてシリンダヘッド２上にボルト４ｃにより締付一体とされる。

上記フランジ部４ｂの下面であって、シリンダヘッド２上面の被シール面（カムアーチブラケット５の上辺部も含む）２ｂに対合する被シール面４ｄには、平面視して略方形の環状のガスケット溝６が掘設されている。このガスケット溝６には、該ガスケット溝６の形状に沿うよう成形されたゴム製のヘッドカバーガスケット７が半嵌装状態で装着され、ヘッドカバー４をシリンダヘッド２にボルト４ｃにて締付一体とした時には、締付圧縮に伴うヘッドカバーガスケット７の弾性変形（特に、環状溝６から突出する部分の弾性変形）により、上記両被シール面２ｂ、４ｄが完全にシールされる。図３の想像線（２点鎖線）で示すシリンダヘッド２における被シール面２ｂの位置は、ヘッドカバーガスケット７が締付圧縮により弾性変形した下端位置を示すことになる。

ヘッドカバーガスケット７は、図１に示すように、ヘッドカバー４の被シール面４ｄに形成されたガスケット溝６の全体形状に合致した略方形のゴム製環状体からなる。ヘッドカバーガスケット７の断面形状は、ガスケット溝６に半嵌装し得る形状であって、図５では、方形とされているが、これに限定されず逆Ｔ字形、その他の形状も採用可能である。また、ヘッドカバー４のカムアーチ部分４ａに対応する部分は、上方に立ち上がるアーチ形状部（山形部分）７ａとされ、このアーチ形状部７ａの立上がり部（カムアーチ部分４ａの曲成基部に対応する）近傍には、その外側に突出する位置決突起７ｂが形成されている。この位置決突起７ｂの上記ガスケット溝６の周方向に沿った厚み（ヘッドカバーガスケット７の環状方向に沿った厚み）は、ガスケット溝６の深さ方向（ヘッドカバーガスケット７の高さ方向）に向かって漸次狭小（側面視テーパー形状）となるよう形成されている。

ガスケット溝６における上記カムアーチ部分４ａの曲成基部近傍であって、上記位置決突起７ｂに対応する位置のガスケット溝壁には、外側に開口する切欠部６ａが形成されている。該切欠部６ａの上記ガスケット溝６の周方向に沿った開口幅は、ガスケット溝６の深さ方向に向かって漸次狭小（側面視テーパー形状）となるよう形成されている。該切欠部６ａの下端開口幅は、上記位置決突起７ｂの厚みより大とされ、また、上記深さ方向先側の開口幅が、位置決突起７ｂのガスケット溝の深さ方向（高さ方向）先側の厚みと同等若しくはやや大とされている。

従って、ヘッドカバーガスケット７をガスケット溝６に装着させる際、切欠部６ａに位置決突起７ｂを係合させて位置決めすることにより、ヘッドカバーガスケット７のアーチ形状部７ａが、カムアーチ部分４ａのガスケット溝６に的確に合致するよう装着される。しかも、切欠部６ａの上記開口幅形状と位置決突起７ｂの上記厚み形状との上記関係により、係合初期においてはその相互のガイド的作用によって係合組付け性が極めて良好であり且つ係合が確実になされる。また、係合完了時には切欠部６ａに対して位置決突起７ｂが緊合する状態となるから、安定した位置決め状態が得られる。

また、図３及び図５に示すように、位置決突起７ｂの前記深さ方向に沿った高さＨが、ヘッドカバー４をシリンダヘッド２に締付固定した際にヘッドカバーガスケット７自体が圧縮変形した状態の締付高さｈより大とされている。従って、ヘッドカバー４の締付固定時に位置決突起７ｂが上記深さ方向に圧縮され、切欠部６ａ内に弾装されることになるから、位置決突起７ｂが切欠部６ａ内で緊合しゴムが横流れしたり、倒れたりすることがない。尚、切欠部６ａ及び位置決突起７ｂは、双方共がテーパー形状とされている例を示したが、これらは少なくともどちらか一方がテーパー形状とされ、上記のように係合初期においてはその相互のガイド的作用が機能し、係合完了時には相互が緊合するような形状とされておれば良い。また、切欠部６ａ及び位置決突起７ｂはヘッドカバー４の外側に向くよう形成されているが、内側に向くものであっても良い。

図６に示す例は、ガスケット溝６におけるカムアーチ部４ａの立上がり部（曲成基部）に略合致する位置に傾斜した扇形状の切欠部６ａが形成され、ヘッドカバーガスケット７の切欠部６ａに対応する位置の側面には、図のように切欠部６ａに対して係合し得る形状の位置決突起７ｂが形成されている。切欠部６ａ及び位置決突起７ｂの前記周方向に沿った開口幅及び厚みは、上記同様漸次狭小とされ、係合初期においてはその相互のガイド的作用が機能し、係合完了時には相互が緊合するような形状とされている。また、この例の場合においても、位置決突起７ｂの前記深さ方向に沿った高さＨが、ヘッドカバー４をシリンダヘッド２に締付固定した際にヘッドカバーガスケット７自体が圧縮変形する締付高さｈより大とされ、従って、上記同様位置決突起７ｂが切欠部６ａ内で緊合しゴムが横流れしたり、倒れたりすることがない。その他の構成は、上記と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、ここではその説明を割愛アする。

図７に示す例では、切欠部６ａの前記ガスケット溝６の周方向に沿った開口幅は、深さ方向に関してＡで一定とされ、また、位置決突起７ｂの同方向に沿った厚みは、深さ方向に関して所定部位までＣで略一定とされ、更に深さ方向に向かい段差状に漸次狭小とされ、その深さ方向先側ではＢで略一定とされている。この場合、ＣはＡと略同じかやや小とされ、ＣからＢに移行する段差部Ｄは、位置決突起７ｂを切欠部６ａに係合した際に、切欠部６ａの深さ方向途中に位置するよう形成されている。従って、上記ＡとＢとの大小関係により、位置決突起７ｂの切欠部６ａに対する係合挿入がし易く、また、ＡとＣとの大小関係により、両者の緊合状態が維持される。その他の構成は上記と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。

尚、上記実施例では、ヘッドカバー４が、カムアーチ部４ａのような凹曲部を備えた例について述べたが、プラグセミサーキュラー部のような凸曲部を備えている場合にも本発明が適用され得ることは言うまでもない。また、切欠部６ａ及び位置決突起７ｂの形状も図例のものに限定されず、本発明を逸脱しない限り他の形状とすることも可能である。更に、図では省略したが、ヘッドカバーガスケット７の側部に適宜間隔毎に厚肉部を設け、ガスケット溝６にヘッドカバーガスケット７を装着した後、ヘッドカバー４を反転してシリンダヘッド２に被せるようにする場合でも、その弾性保持力をしてヘッドカバーガスケット７が落下しないようになすことも可能である。

本発明の位置決め構造に採用されるヘッドカバーガスケットの一例を示す部分切欠斜視図である。 同ヘッドカバーガスケットを用いて組立てられたエンジンの部分切欠正面図である。 図２におけるＸ部の拡大図である。 図３におけるＹ−Ｙ線矢視図である。 図３におけるＺ−Ｚ線断面図である。 別実施形態の図３と同様図である。 更に別の実施形態の図３と同様図である。

符号の説明

２ シリンダヘッド
３ カムシャフト
４ ヘッドカバー
４ａ カムアーチ部（凹曲部）
４ｄ 被シール面
６ ガスケット溝
６ａ 切欠部
７ ヘッドカバーガスケット
７ｂ 位置決突起
Ｈ 位置決突起の高さ
ｈ 位置決突起の締付高さ

Claims (4)

1. シリンダヘッドとヘッドカバーとの間に介在させて両者をシールするゴム製ヘッドカバーガスケットの位置決め構造であって、
   ヘッドカバーの被シール面は、シリンダヘッドの構造に対応した凹曲部及び／若しくは凸曲部と、上記ヘッドカバーガスケットを半嵌装させる為その全周に亘り凹設された環状のガスケット溝と、上記凹曲部及び／若しくは凸曲部の曲成基部におけるガスケット溝の周方向に沿った両外側近傍位置若しくは該曲成基部に略合致する位置のガスケット溝壁に形成された切欠部とを備え、一方、ヘッドカバーガスケットは、上記ガスケット溝に沿って環状に形成されると共に上記切欠部に対応する部位には側方に突出し該切欠部に係合し得る位置決突起を備え、該切欠部のガスケット溝の周方向幅及び／若しくは位置決突起のガスケット溝の周方向厚みは、ガスケット溝の深さ方向に向かって漸次狭小となるよう形成されていることを特徴とするヘッドカバーガスケットの位置決め構造。
2. 請求項１に記載のヘッドカバーガスケットの位置決め構造において、
   前記凹曲部が、カムシャフトを抱持するカムアーチ部であることを特徴とするヘッドカバーガスケットの位置決め構造。
3. 請求項１又は２に記載のヘッドカバーガスケットの位置決め構造において、
   前記切欠部のガスケット溝の周方向幅が、ガスケット溝の深さ方向に向かって漸次狭小とされると共にガスケット溝の深さ方向先側の上記幅が、位置決突起のガスケット溝の深さ方向先側の厚みと同等若しくはやや大とされていることを特徴とするヘッドカバーガスケットの位置決め構造。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヘッドカバーガスケットの位置決め構造において、
   前記位置決突起の前記深さ方向に沿った高さが、ヘッドカバーをシリンダヘッドに締付固定した際にヘッドカバーガスケット自体が圧縮変形した状態の締付高さより大とされていることを特徴とするヘッドカバーガスケットの位置決め構造。

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