JP5880395B2 - ガスケット - Google Patents

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号公報あるいは実開平07-018069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。

特開2006-029364号公報 実開平07-018069号公報

ところで近年、車両の軽量化に伴って樹脂製のシリンダヘッドカバーが用いられている。しかし樹脂製のシリンダヘッドカバーにおいては、金属製のものより剛性が低いため、ガスケットの反力が大きいとシリンダヘッドへの締め付け時にシリンダヘッドカバーが変形し、シール性が低下する場合がある。そのためガスケットの高さ寸法は、寸法精度の低さを吸収できる潰れ代を確保するために高く設定せざるを得ない。また省スペース化によって、ガスケットを挿入するリング溝の溝幅が制限される場合もあり、ガスケットの形状は断面縦長形状となっている。

このような断面縦長形状のガスケットにおいては、リング溝への挿入時にさらに倒れやすくなるため、上記した特許文献のように側面突起が必須となっている。しかしながら、側面突起を設けることによって、リング溝への挿入荷重が大きくなるため組付け作業性が低下する。一方、組付け作業性を重視して側面突起の突出高さを低くしたりすると、物流時の振動などによってガスケットがリング溝から脱落したり、脱落までには至らないものの一部が抜けかかったような場合には、シリンダヘッドへの組付時にガスケットが倒れて組付けられてシール性が損なわれる場合がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、リング溝への挿入荷重と抜け荷重の両方を適切に設計できるガスケットと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るガスケットであって、一端部と他端部を備えた断面縦長形状で無端のリング状の本体と、本体の両側面から幅方向に突出する側面突起と、本体の両側面には長手方向に互いに間隔を隔てて列設され本体の高さ方向に延びる複数のリブと、を有し、
側面突起は、
(i) 突出先端にリング溝への挿入時にリング溝の側壁面に当接して圧接される平坦な当接面を有し、
(ii) 当接面はリング溝へ挿入された状態においてリング溝の深さの半分の位置よりリング溝の底面側に位置し、
(iii) 当接面から一端部側で本体へ向かって延び徐々に幅寸法が小さくなるテーパ状の第１表面と、当接面から他端部側で本体へ向かって延びる第２表面とを備え、断面における本体の高さ方向に対する角度は第１表面が第２表面より小さく、
リブは、リング溝へ挿入された状態においてリング溝の側壁面に当接しない、ことにある。

本発明のガスケットによれば、断面における本体の高さ方向に対する角度は第１表面が第２表面より小さいので、リング溝への挿入荷重より抜け荷重の方が大きくなる。したがってリング溝への挿入作業性が向上するとともに、振動などによるリング溝からの脱落が防止される。そして当接面が、リング溝の深さの半分の位置よりリング溝の底面側で、リング溝の側壁面に圧接されているので、当接面とリング溝との接触面積を充分に確保できる。したがって本体の一端部の首振り現象が抑制されるとともに、リング溝内におけるガスケットの姿勢が安定するので、振動などによるリング溝からの脱落がさらに防止される。

本発明の一実施例に係るガスケットの一部正面図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 図１の要部拡大図である。 図１のＢ−Ｂ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前の状態を示す断面図である。 第２の実施例に係るガスケットの一部正面図である。 図６のＣ−Ｃ矢視断面図である。 第３の実施例に係るガスケットの一部正面図である。 図８のＤ−Ｄ矢視断面図である。 比較例に係るガスケットの一部正面図である。 図10のＥ−Ｅ矢視断面図である。 抜け荷重と変位量との関係を示すグラフである。

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が好ましく、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。

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。

本発明のガスケットは、一端部と他端部を備えた断面縦長形状で無端のリング状の本体と、本体の両側面から幅方向に突出する側面突起と、を有している。本体の形状は、第一シール部と第二シール部を形成する一端部と他端部とをもてば特に制約されず、従来と同様のものを用いることができる。

側面突起は、(i) 突出先端にリング溝への挿入時にリング溝の側壁面に当接して圧接される平坦な当接面を有している。リング溝への挿入時には、この当接面はリング溝の側壁面と略平行となる。本体の高さ方向（一端部と他端部とを連結する方向）における当接面の長さ寸法は、リング溝の深さ寸法に対して９〜13％の範囲とすることが望ましい。当接面の長さ寸法がこの範囲より小さいと、本体の一端部の首振り現象が生じ易くなったり、リング溝内での姿勢が不安定となる。また当接面の長さ寸法がこの範囲より大きくなると、リング溝への挿入荷重が大きくなり過ぎて作業性が低下し、ガスケットの体積が増大するためコストアップとなる。

(ii) 当接面はリング溝へ挿入された状態においてリング溝の深さの半分の位置よりリング溝の底面側に位置している。こうすることで、当接面から一端部までの距離が短くなり、振動時における一端部の首振り現象を抑制できるため、リング溝からの脱落を確実に防止することができる。

側面突起は、(iii) 当接面から一端部側で本体へ向かって延び徐々に幅寸法が小さくなる（肉厚が薄くなる）テーパ状の第１表面と、当接面から他端部側で本体へ向かって延びる第２表面とを備え、断面における本体の高さ方向に対する角度は第１表面が第２表面より小さい。このようにすることで、リング溝への挿入荷重より抜け荷重の方が大きくなる。したがってリング溝への挿入作業性が向上するとともに、振動などによるリング溝からの脱落が防止される。

側面突起は、本体の全周に形成されていてもよいし、本体に部分的に形成されていてもよいが、体積増大によるコストアップを避けるために、本体の長手方向に互いに間隔を隔てて複数列設するのが好ましい。複数列設する場合、側面突起は本体の両側面から千鳥状に突出するように形成されていてもよいが、本体の両側面から左右対称に突出しているのが望ましい。また側面突起を複数列設する場合、列設のピッチが小さいほどリング溝への挿入荷重が増大し、ピッチが大きいほど姿勢安定性が低下するので、ピッチは20mm〜40mmの範囲が好ましい。

本体の両側面には長手方向に互いに間隔を隔てて列設され本体の高さ方向に延びる複数のリブを備え、側面突起はリブの少なくとも一つから一体に連続していることが望ましい。長手方向に互いに間隔を隔てて列設され本体の高さ方向に延びる複数のリブは、通常はリング溝の側壁面に当接しないので、挿入荷重や抜け荷重に影響を与えるものではなく、本体に剛性を与えて姿勢の安定化に寄与するものである。しかし側面突起がリブの少なくとも一つから一体に連続している構造とすることで、挿入時及び抜け時における側面突起自体の変形を規制することができ、変形によって側面突起の上記した機能が損なわれるのを防止することができる。

以下、実施例及び比較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正面図を、図２に図１のＡ−Ａ矢視断面図を、図３に図１の要部拡大図を、図４に図１のＢ−Ｂ断面図をそれぞれ示す。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。このガスケット１は、図５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（第一部材）と、アルミニウム合金製のシリンダヘッド３（第二部材）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、リング状の本体10と、本体10の両側面から幅方向に突出する側面突起11と、本体10の高さ方向に延びる複数のリブ12と、からなる。

本体10は、図２に示すように一端部101と他端部102とを有する。一端部101の端面には、リング溝20の底面と当接するリング状の第一シール突条103が形成されている。また他端部102の端面には、シリンダヘッド３と当接する一対のリング状の第二シール突条104が形成されている。

側面突起11は、本体10の長手方向に沿い、互いに間隔を隔てて複数個列設されている。またリング状の本体10の外周表面と内周表面にそれぞれ形成され、図１のＢ−Ｂ断面において左右対称形状に形成されている。

側面突起11は、本体10の両側面から本体10の厚さ方向にそれぞれ突出形成され、先端に平坦な当接面111がそれぞれ形成されている。内外周で左右対称位置にある一対の側面突起11における当接面111の距離（図４における寸法L1）は、リング溝20の溝間隔に対して113％となるように設計されている。また本体10の高さ方向における当接面111の長さ寸法（図４における寸法L2）は、リング溝20の深さ寸法に対して11％となるように設計されている。

それぞれの当接面111は、ガスケット１が一端部101からリング溝20に挿入されたときに、リング溝20の深さの半分の位置よりリング溝20の底面側となる位置に形成されている。

側面突起11は、図２に示すように、当接面111から一端部101側で本体10へ向かって延び徐々に幅寸法が小さくなるテーパ状の第１表面112と、当接面111から他端部102側で本体10へ向かって延び徐々に幅寸法が小さくなるテーパ状の第２表面113とを備えている。図４に示すように、本体10の高さ方向に対する第１表面112の角度αと、本体10の高さ方向に対する第２表面113の角度βとを比べると、α＜βの関係となっている。なお本実施例では、角度βは90°未満であるが、角度βを90°としてもよい。

リブ12は、本体10の長手方向に沿い、互いに間隔を隔てて複数個列設されている。またリング状の本体10の外周表面と内周表面にそれぞれ形成され、断面において左右対称形状に形成されている。リブ12は、本体10の両側面から本体10の厚さ方向にそれぞれ突出形成されている。その突出高さは、ガスケット１がリング溝20に挿入された状態で、リブ12の先端表面とリング溝20の側壁面との間に間隙が形成され、リング溝20の側壁面に当接しない高さとされている。

側面突起11は、本体10の長手方向においてリブ12と同じ位置に形成され、リブ12と一体となっている。図１からわかるように、本体10の長手方向において一つの側面突起11から次の側面突起11までの間に、それぞれ二つのリブ12が配置されている。

[比較例]
図10に比較例のガスケットの要部正面図を、図11に図10のＥ−Ｅ矢視断面図を示す。このガスケットは、側面突起20の形状が異なること以外は実施例１のガスケットと同様の形状である。

側面突起20は球形状をなし、本体10の両側面から断面円弧状に突出し、リブ12と一体となっている。両側の側面突起20の頂点間の距離は、実施例１における当接面111間の距離（L1）と同一である。また両側の側面突起20の頂点の位置は、リング溝20に挿入されたときに、リング溝20の深さの半分の位置よりリング溝20の底面側となる位置に形成されている。

＜試験・評価＞
実施例１と比較例のガスケットについて、リング溝20に挿入したときのスプリングバック量を測定した。結果を表１に示す。なお試験は、側面突起11,20がそれぞれ２個含まれるようにガスケットを切断し、リング溝20と同じ形状の溝部が形成された透明樹脂製の治具の溝部に向かって押圧して、第一シール突条103が溝部の底面に接した瞬間に押圧を解除する。そのときの第一シール突条103の先端面と溝部の底面との距離を測定した。

実施例１のガスケットは比較例のガスケットに比べてスプリングバック量が小さく、比較例に比べて抜けにくいと考えられる。

そこで同じ試料と治具を用い、挿入荷重と抜き荷重を調べた。その結果、実施例１のガスケットと比較例のガスケットは、挿入荷重はほぼ同等であった。しかし抜き荷重については、両者の間に相違が生じた。図12に示すように、比較例１では変位量が増加するにつれて荷重の減少量が大きいのに対し、実施例１では変位量が増加しても高い荷重が維持されている。この結果から、実施例のガスケットは比較例のガスケットに比べて抜けにくいことが明らかである。これは、側面突起11の形状による効果である。

本実施例のガスケットの正面図を図６に、図６のＣ−Ｃ矢視断面図を図７に示す。本実施例のガスケットは、側面突条13が本体10の長手方向に連続したリング状に形成されていること以外は、実施例１と同様である。側面突条13の断面形状は、実施例１の側面突起11の断面形状と同一である。また本体10とリブ12の形状も実施例１のガスケットと同一である。

側面突条13は、リング状の本体10の外周表面と内周表面にそれぞれ形成され、左右対称形状に形成されている。その先端には、平坦な当接面131がそれぞれ形成されている。それぞれの当接面131は、ガスケット１が一端部101からリング溝20に挿入されたときに、リング溝20の深さの半分の位置よりリング溝20の底面側となる位置に形成されている。

側面突条13は、当接面131から一端部101側で本体10へ向かって延び徐々に幅寸法が小さくなるテーパ状の第１表面132と、当接面131から他端部102側で本体10へ向かって延び徐々に幅寸法が小さくなるテーパ状の第２表面133とを備え、図示は省略するが図４と同様に、本体10の高さ方向に対する第１表面132の角度αと、本体10の高さ方向に対する第２表面133の角度βとを比べると、α＜βの関係となっている。

本実施例のガスケットは、挿入荷重と抜き荷重が若干増大するものの、実施例１の側面突起11によるものと同様の作用効果が奏される。

本実施例のガスケットの正面図を図８に、図８のＤ−Ｄ矢視断面図を図９に示す。本実施例のガスケットは、リブ12をもたないこと以外は実施例１と同様である。

本実施例のガスケットは、リブ12による支持が無いため側面突起11が変形し易いものの、実施例１と同様に側面突起11による作用効果が奏される。

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（第一部材）
３：シリンダヘッド（第二部材）
10：本体 11：側面突起 12：リブ
20：リング溝 101：一端部 102：他端部
111：当接面 112：第１表面 113：第２表面

Claims (4)

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るガスケットであって、該一端部と該他端部を備えた断面縦長形状で無端のリング状の本体と、該本体の両側面から幅方向に突出する側面突起と、前記本体の両側面には長手方向に互いに間隔を隔てて列設され前記本体の高さ方向に延びる複数のリブと、を有し、
   該側面突起は、
   (i) 突出先端に該リング溝への挿入時に該リング溝の側壁面に当接して圧接される平坦な当接面を有し、
   (ii) 該当接面は該リング溝へ挿入された状態において該リング溝の深さの半分の位置より該リング溝の底面側に位置し、
   (iii) 該当接面から該一端部側で該本体へ向かって延び徐々に幅寸法が小さくなるテーパ状の第１表面と、該当接面から該他端部側で該本体へ向かって延びる第２表面とを備え、断面における該本体の高さ方向に対する角度は該第１表面が該第２表面より小さく、
   該リブは、該リング溝へ挿入された状態において該リング溝の該側壁面に当接しないことを特徴とするガスケット。
2. 前記側面突起と少なくとも１つの前記リブとは、前記本体の高さ方向において、それぞれ互いの端部同士が一体に連続している請求項１に記載のガスケット。
3. 前記側面突起は、前記本体の長手方向に互いに間隔を隔てて複数列設されている請求項１又は２に記載のガスケット。
4. 前記側面突起は前記本体の両側面から左右対称に突出している請求項３に記載のガスケット。

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