WO2010061806A1 - 2材質複合ガスケット - Google Patents

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gasket
hardness elastomer
hardness
gap
material composite
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健 渡邉
満守 亀池
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Nok株式会社
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    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/10—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02F11/00—Arrangements of sealings in combustion engines 
    • F02F11/002—Arrangements of sealings in combustion engines  involving cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/062—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces characterised by the geometry of the seat

Definitions

  • the present invention relates to a two-material composite gasket. More specifically, the present invention relates to a two-material composite gasket that is effectively used for simultaneous sealing of three surfaces of a member such as an automobile engine.
  • Automobile engines use relatively large gaskets for inlet manifolds, filter blankets, cylinder head covers, cam covers, and the like.
  • a groove is provided in one member, the other member has a flat portion, and a structure is adopted in which a gasket is attached to the groove to seal between the two members.
  • the depth of the groove is not always the same depth due to the tolerance during groove processing and assembly (see Patent Document 1).
  • the engine cylinder block and the cylinder head are hermetically sealed through a cylinder head gasket.
  • the chain cover In order to integrate the power transmission mechanism attached to these members with the engine, the chain cover must be It is laid. Since this chain cover is laid orthogonally across the joint surface between the block and the head, an irregular three-surface simultaneous sealing function is required at the intersection of these mating surfaces.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a state in which an engine seal gasket is applied as an application example of a three-sided simultaneous seal, and in an automobile engine, a cylinder that is a part that converts explosive combustion of fuel into a reciprocating motion of a piston
  • a cylinder that is a part that converts explosive combustion of fuel into a reciprocating motion of a piston
  • Two members of the block 21 and the cylinder head 22 which is a part for converting the reciprocating motion from the piston into a rotational motion are cylinder heads which are seal members for maintaining the airtightness between the cylinder block 21 and the cylinder head 22.
  • the gasket 23 is hermetically sealed.
  • a chain cover 24 is laid as a part for accommodating a speed change mechanism for transmitting the rotational motion converted by the cylinder head to the outside of the engine.
  • a speed change mechanism for transmitting the rotational motion converted by the cylinder head to the outside of the engine.
  • a gasket 26 is required as a sealing member.
  • the sealing material that seals the three-surface mating part is used as the sealing material that can reliably seal the three-surface mating part.
  • a first seal piece that seals between the cylinder block and the upper surface of the cylinder block, and projects from the rear side of the first seal piece between the front side end of the cylinder head lower surface and the front side end of the cylinder block upper surface A second seal piece that seals between the front side end portion of the cylinder head lower surface and the front side end portion of the cylinder block upper surface, and between the rear side upper portion of the first seal piece and the upper surface of the second seal piece.
  • a head gasket is attached between the cylinder block and the cylinder head, and the cylinder block, cylinder head and front cover are attached.
  • the front cover gasket is arranged in the direction perpendicular to the head gasket, and the head gasket is arranged so that the end surface on the side of the three-member joint is slightly recessed, so that the three-member joint of the front cover gasket is at both right angles.
  • a gasket structure of a three-member joint has been proposed that extends in the direction to form a substantially cross portion, and that the contact surface of the substantially cross-shaped head gasket partially protrudes to form a convex portion. In this proposal, it is necessary to specify the position of the mating surface, and the airtightness of the three-point seal portion becomes insufficient due to the dimensional variation due to the tolerance of the three members (see Patent Document 3).
  • the applicant firstly Proposing a gasket with a slanted side surface to make the part easier to compress than the part on the low pressure side and, when compressed by two members, bend and deform so that the vicinity of the center of the fuselage protrudes toward the region on the low pressure side (See Patent Document 4).
  • the gasket in a gasket that seals between two opposing surfaces having a gap portion recessed on one surface, the gasket is sealed at the upper end portion and the lower end portion of the gasket having a vertically long cross-sectional shape that seals the gap portion, respectively.
  • the gasket material include rubber materials such as acrylic rubber, nitrile rubber, and fluorine rubber having a rubber hardness (durometer A: JIS 625 K6253) of 40 to 70, and thermoplastic elastomers. A single unit is used.
  • An object of the present invention is to provide a gasket that seals between two opposing surfaces having a gap portion that is recessed on one surface, in particular, a gasket having seal protrusions on the upper end portion and the lower end portion of a gasket having a vertically long cross-sectional shape. It is used to seal the gap, and it is possible to seal three gaps at the same time on three surfaces, as represented by a combined structure consisting of three parts, preferably a cylinder block, cylinder head and chain cover of an automobile engine. It is to provide a leveling gasket.
  • An object of the present invention is to provide a gasket that seals between two opposing surfaces having a gap portion recessed on one surface, and has a vertically long cross-sectional shape having protrusions on the upper end portion and the lower end portion of the gasket that seals the gap portion, respectively.
  • the upper low-hardness elastomer molding part of the gasket is made of vulcanized rubber with Shore A hardness 5 to 35, and the lower high-hardness elastomer molding part is made of vulcanized rubber with Shore A hardness 45 to 80, respectively.
  • the parting line for joining the molded part and the high-hardness elastomer molded part is achieved by a two-material composite gasket in which the height of the low-hardness elastomer molded part is set to 5 to 40% of the total height.
  • the gasket that seals between two opposing surfaces is an annular gasket, and a protrusion is provided at each of the center of the upper end portion and the center of the lower end portion of the gasket.
  • the two-material composite gasket according to the present invention has the following effects. (1) The present invention is effectively applied to a seal between two opposing surfaces, in which scratches or grooves that are recessed on one surface side are formed as gap portions in the mating portion of the two surfaces. (2) Since the entire gasket can be sealed on three surfaces, it is possible to seal three surfaces simultaneously without specifying the position of the mating surfaces.
  • the upper protrusion of the upper low-hardness elastomer molding part has three members, for example, a cylinder block, a cylinder head and a chain of an automobile engine It effectively closes and seals an irregular gap formed on the mating surface formed by the coupling of the cover, thereby enabling sealing.
  • the gasket is used as a sealing material, the number of processes (application-assembly-drying) when using silicone-based liquid rubber is not complicated, and the product management of the sealing material found in silicone-based liquid rubber is eliminated. The sex is also improved. In addition, it is possible to improve the maintenance work such as rework work when defects occur in the process and vehicle inspection.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a basic aspect of a two-material composite annular gasket of the present invention.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the two-material composite annular gasket of the present invention. It is a partial plan view of a two-material composite annular gasket.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view of another two-material composite annular gasket having different cross-sectional shapes. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the mounting state of the 2 material composite cyclic
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a mounting state of the two-material composite annular gasket shown in FIG. 4.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a mounting state of the two-material composite annular gasket shown in FIG. 4.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the two-material composite annular gasket of the present invention is mounted in a mounting groove with respect to a housing in which a gap is formed.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a leaked state (a) and a sealed state (b) when mounted in a mounting groove.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a state where the two-material composite annular gasket is applied to an engine seal gasket as an example of application in which three surfaces are simultaneously sealed.
  • the two-material composite gasket according to the present invention is a gasket that seals between two opposing surfaces having a gap portion that is recessed on one surface, and the center of the upper end portion of the gasket that seals the gap portion. And a vertically long cross-sectional shape having a protrusion at the center of the lower end, and the upper portion of the gasket is formed of a low hardness elastomer and the lower portion is formed of a high hardness elastomer.
  • the annular shape of the annular gasket may be a circle or a quadrangle, and may take any shape.
  • the low hardness elastomer has a Shore A hardness of 5 to 35, preferably 10 to 20 in order to obtain excellent clearance followability
  • the high hardness elastomer is a support that generates a reaction force.
  • the Shore A hardness is 40 or more, preferably 45 to 80.
  • the high-hardness elastomer is a support that generates a reaction force, it is preferably resistant to settling (compression set).
  • the rubber hardness is adjusted by adjusting the filler blending amount and the crosslinking density, and when increasing the hardness, the rubber hardness is adjusted by increasing the filler blending amount and the crosslinking density.
  • the Shore A hardness was measured according to JIS K6253 type A durometer corresponding to ISO 7619-1.
  • the protrusion in the upper center of the low-hardness elastomer molded part has a curvature.
  • the protrusion at the lower center of the high-hardness elastomer molded portion also has a curvature.
  • Each protrusion has a curvature, thereby obtaining a good surface pressure and at the same time reducing distortion during compression.
  • the curvature is preferably about 0.3 to 0.5 from the viewpoint of improving the followability of the gap to the three-surface mating member and reducing distortion.
  • the upper cross-sectional area of the gasket molded from low-hardness elastomer is larger than the cross-sectional area of the gap created by the three mating surfaces of interest, because it follows the gap of the three faces with good bite.
  • the dimensions must be designed.
  • the lower cross-section height of the gasket molded from high-hardness elastomer is the upper low-hardness elastomer molding because the low-hardness elastomer molding part needs to gain enough reaction force to bite into the gap between the three sides. Must be greater than the height of the section of the section.
  • the height of the low-hardness elastomer molded portion is preferably about 5 to 40% of the overall cross-sectional height of the two-material composite gasket. When this value is less than about 5%, the amount of low hardness elastomer that bites into the gap is insufficient, and sealing cannot be performed reliably.
  • various annular gaskets for engines are designed with a vertically long cross-sectional shape having a height of about 5 to 20 mm and a width of about 1.5 to 6 mm.
  • the aspect ratio ( The width d 0 / height h 0 ) is set within the range of 0.2 to 0.3.
  • both side surfaces are configured as inclined surfaces so that the width gradually decreases from the upper low hardness elastic body to the lower tip of the lower high hardness elastic body. It is possible to improve the reaction force characteristics of the lower high-hardness elastic body, propagate to the upper low-elasticity body, follow the gap, and ensure the support of the upper low-hardness elastic body.
  • the interface between the low-hardness elastomer molded part and the high-hardness elastomer molded part is joined from the viewpoint of sealing properties, and the joint may be adhesive bonding, but it should be vulcanized from the viewpoint of molding and peel strength. Is preferred. From the viewpoint of the peel strength of the vulcanized adhesive, it is preferable that the low-hardness elastomer and the high-hardness elastomer are the same type of elastomer and have the same cross-linking structure, specifically as a gasket around the engine. In view of the above functions, acrylic rubber, silicone rubber, fluorine rubber and the like having excellent oil resistance, heat resistance, cold resistance and chemical resistance are used.
  • (A) an acrylic polymer having at least one alkenyl group capable of hydrosilylation reaction, (B) a cured product of a composition containing a hydrosilyl group-containing compound curing agent and (C) a hydrosilylation catalyst as essential components are also used (see Patent Document 5).
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a basic aspect of a two-material composite annular gasket of the present invention.
  • An annular gasket 1 having a longitudinally elongated section has an upper projection 2 at the center of the upper end and a lower projection 3 at the center of the lower end.
  • the low-hardness elastomer molded portion 4 and the high-hardness elastomer molded portion 5 are vulcanized and bonded by a parting line 6.
  • the symbol A indicates the inner surface
  • the symbol B indicates the outer surface
  • the height (h 1 ) of the low-hardness elastomer molded part is about the total height (h 0 ).
  • the position is set to 40% or less, preferably about 5 to 40%, particularly preferably about 15 to 40%.
  • the parting line is not flat, and preferably, as shown in FIG. 2, the upper low-hardness elastomer molded portion side is set to be concave and the lower high-hardness elastomer molded portion side is set to be convex.
  • the uneven surface as the bonding surface, not only can the bonding area be increased to increase the peel strength (unit: N / mm), but also the force from the high-hardness support elastic body to the low-hardness elastic body can be increased. Propagation can be facilitated.
  • the height (h 2 ) of the lower high hardness elastomer molded portion is the height at the top of the convex portion.
  • the height (h 1 ) of the upper low hardness elastomer portion is the height at the bottom of the recess.
  • FIG. 3 is a partial plan view of a two-material composite annular gasket, and the overall shape of the gasket is formed in an annular shape in accordance with the groove shape, but it can also be applied when there is no step groove. Moreover, you may have a some protrusion on the sealing surface like the conventional gasket. 1 and 2 each show a cross section taken along line AA of FIG. The side surface of the annular gasket 1 is provided with a pair of protrusions 7 and 7 ′ on both side surfaces with an interval L in the longitudinal direction, and the pair of protrusions is a protrusion for preventing falling or falling off. It is arbitrary whether to provide such a convex part.
  • FIG. 4 shows a longitudinal sectional view of another two-material composite annular gasket having different sectional shapes. That is, the upper low-hardness elastomer molded portion having the shape shown in FIGS. 1 and 2 is bulged on both sides, and the upper protrusions 2, 2 ′, and 2 ′′ are provided on the bulged portion 8.
  • the cross section width of the high hardness elastomer molded part becomes narrower toward the lower end.
  • both side surfaces of the cross section are constituted by inclined surfaces, and the symbol C is a taper.
  • FIGS. 5 and 6 are cross-sectional views showing the mounting state of the two-material composite annular gasket shown in FIGS. 1 and 4, respectively.
  • Reference numeral 9 denotes a housing
  • 10 denotes a mounting groove.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the member having the mounting groove 10 is not mounted on the housing having the gap 12 in the two-material composite annular gasket 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a leaked state (a) and a sealed state (b) when the gasket 11 is mounted in such a gap portion 12.
  • the two-material composite annular gasket according to the present invention is a gasket that is sandwiched and mounted between two opposing surfaces of a non-sealing surface of two members sealed with a sealing material and another member surface, and is attached to one surface side.
  • a gasket mounting groove is formed, and on the other surface facing the gasket, a gap is formed that is recessed in a positional relationship across the mounting groove, and the high hardness elastomer molding portion side of the gasket is formed in the mounting groove.
  • the surface of the low-hardness elastomer molding part of the gasket contacts the surface with the other gap part facing and deforms, and this gap part is hermetically joined by the low-hardness elastomer molding part. It is preferably used in the form of simultaneous sealing.
  • the two members 21 and 22 are sealed by the sealing material 23, and the surfaces to be sealed 21 ′ and 22 ′ of these two members are opposed to the simultaneous sealing surface 24 ′ of the other member 24.
  • a gasket mounting groove 27 is formed on the one surface 24 'side, and the other surface 21', 22 'side opposite to this is mounted.
  • a recessed gap 28 composed of the two members 21 and 22 and the sealing material 23 is formed in a positional relationship across the groove 27, and the high-hardness elastomer molded portion side of the gasket is mounted in the mounting groove 27, and the other facing
  • the low-hardness elastomer molded part side of the gasket contacts the surface with the gap and deforms, and this gap is hermetically joined by the low-hardness elastomer molded part. Used in the form of that.
  • the volume of the low-hardness elastomer molded part must be set larger than the volume of the gap (gap generated by the three-face mating face) that is the target of simultaneous sealing on the three faces.
  • Example A T-shaped taper type annular gasket having the cross-sectional shape shown in FIG. 4 was used in the state shown in FIG. 7 to perform sealing.
  • the overall height h 0 is 7.95 mm, so the height h 1 / h 0 is 18.9%.
  • the parting line width d 0 was 2.17 mm, and the taper angle (C) was 2.0 °.
  • the gap area 13 when compressed at a crushing rate of 25% or 30% was measured by a compression test.
  • the leakage state has a gap area, and the sealed state indicates a gap area of zero.
  • the measurement of the gap area was performed by the following method.
  • a putty is pre-embedded in a metal plate provided with a rectangular groove (pseudo gap) and pressed together with the metal plate against the gasket, the putty is pushed out of the groove by the amount of gasket material that has entered the gap.
  • a part remains in the groove, it is cured as it is.
  • a different-colored putty is poured and cured.
  • the cured two-color putty is simultaneously extracted from the groove and cut at right angles to the groove direction. The cut surface was photographed, the photograph was subjected to image processing, and the cross-sectional area of the first putty remaining in the rectangular portion was measured as a gap area.
  • Such a two-material composite annular gasket of the present invention is used, for example, in an engine gasket as shown in FIG. 9, for example, an intersection portion of a mating surface of a cylinder block, a cylinder head and a chain cover or a cam cover, that is, a three-point seal portion. And enables simultaneous sealing on three sides.

Abstract

　一方の面に窪んだ隙間部を有する対向する2面間をシールするガスケットにおいて、該隙間部をシールするガスケットの上端部および下端部にそれぞれ突起を設けた縦長断面形状を有し、ガスケットの上部低硬度エラストマー成形部をショアA硬度5～35の加硫ゴムで、また下部高硬度エラストマー成形部をショアA硬度45～80の加硫ゴムでそれぞれ形成させ、低硬度エラストマー成形部と高硬度エラストマー成形部を接合させるパーティングラインが、低硬度エラストマー成形部の高さがガスケット全体の高さの5～40％となる位置に設定された2材質複合ガスケット、好ましくは2材質複合環状ガスケット。この2材質複合ガスケットは、自動車用エンジンのシリンダブロック、シリンダヘッド、チェーンカバーの3部材よりなる結合構造において代表される3部材の隙間を3面同時シールすることを可能とする。

Description

2材質複合ガスケット
　本発明は、2材質複合ガスケットに関する。さらに詳しくは、自動車用エンジン等の部材の3面同時シールに有効に用いられる2材質複合ガスケットに関する。
　自動車用エンジンには、インレットマニホールド用、フィルターブランケット用、シリンダヘッドカバー用、カムカバー用等の比較的大型のガスケットが用いられている。この場合、一方の部材に溝が設けられ、他方の部材は平坦部を有しており、溝にガスケットを装着することにより、2部材間を密封する構造がとられている。しかしながら、溝の深さは、溝加工や組立て時の公差が影響して、常に同一の深さになっているとは限らない(特許文献１参照)。
　自動車用エンジンにおいては、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの2部材は、シリンダヘッドガスケットを介して気密シールされるが、これらに付帯する動力伝達機構をエンジンと一体化するために、チェーンカバーが敷設されている。このチェーンカバーは、ブロックとヘッドとの接合面を跨いで直交して敷設されるので、これらの合わせ面の交点部分では、変則的な3面同時シール機能が要求される。
　図９は、3面同時シールの用途例として、エンジンシール用ガスケットが適用される状態を示す斜視図であり、自動車用エンジンにおいて、燃料の爆発燃焼をピストンの往復運動に変換する部分であるシリンダブロック２１とピストンからの往復運動を回転運動に変換する部分であるシリンダヘッド２２との2部材は、シリンダブロック２１とシリンダヘッド２２との間の気密性を保持するためのシール部材であるシリンダヘッドガスケット２３を介して気密シールされる。
　これらに付帯する動力伝達機構をエンジンと一体化するために、シリンダヘッドで変換した回転運動をエンジン外部に伝達するための変速機構を収容する部分として、チェーンカバー２４が敷設され、このチェーンカバー２４は、シリンダブロック２１とシリンダヘッド２２との接合面を跨いで直交して敷設されるので、これらの合わせ面の交点部分、すなわち3点シール部分２５では、変則的な3面同時シール機能が要求されるシール部材としてのガスケット２６が必要とされる。
　シリンダヘッド、シリンダブロックおよびチェーンケースの熱膨張量に差が生じても、3面合わせ部を確実にシールすることができるシール材として、3面合せ部をシールするシール材を、シリンダヘッドの下面とシリンダブロックの上面との間をシールする第1シール片と、第1シール片のリヤ側面よりシリンダヘッド下面のフロント側端部およびシリンダブロック上面のフロント側端部同士の間に向って突設され、シリンダヘッド下面のフロント側端部およびシリンダブロック上面のフロント側端部同士の間をシールする第2シール片と、第1シール片のリヤ側面上部と第2シール片の上面との間を斜めに連結する第1リブと、第1シール片のリヤ側面下部と第2シール片の下面との間を斜めに連結する第2リブで構成することが提案されており、この提案では第1シール片と第2シール片によってシール材を形成させている(特許文献２参照)。
　また、エンジンにおけるシリンダブロック、シリンダヘッドおよびフロントカバーの3部材接合部へ装着されるガスケット材として、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間にはヘッドガスケットを装着し、シリンダブロックおよびシリンダヘッドとフロントカバーの間にはヘッドガスケットに対して直角方向にフロントカバーガスケットを配備してなり、ヘッドガスケットは3部材接合部の側の端面をわずかに奥まる配置として、フロントカバーガスケットの3部材接合部を両直角方向に延出して略十字部を形成せしめると共に、略十字部のヘッドガスケットの接触面を部分的に突出させ凸部を形成させた3部材接合部のガスケット構造が提案されている。この提案では、合わせ面位置の特定が必要であり、3部材の公差による寸法のバラツキによって、3点シール部分の気密性が不十分となる(特許文献３参照)。
　本出願人は先に、2部材の内の一方の部材に設けられた装着溝に装着されると共に、2部材により圧縮されて、これら2部材の隙間をシールするガスケットにおいて、ガスケットの高圧側の部分を低圧側の部分よりも圧縮され易くして、2部材により圧縮されると、胴体中央付近が低圧側の領域に向って突き出るように湾曲変形すべく、側面が傾斜しているガスケットを提案している(特許文献４参照)。
　この提案された発明においては、一方の面に窪んだ隙間部を有する対向する2面間をシールするガスケットにおいて、該隙間部をシールする縦長断面形状を有するガスケットの上端部および下端部にそれぞれシール突起を設けた態様も記載されているが、ガスケット材料としては、例えばゴム硬度(デュロメータA：JIS K6253)40～70のアクリル系ゴム、ニトリル系ゴム、フッ素ゴム等のゴム材料単体や熱可塑性エラストマー単体が用いられている。
特開２００２－２７６４６２号公報 特開２００８－１９７９３号公報 特許第３５７２２０１号公報 特開２００７－２５５６７１号公報 ＷＯ ２００４／０３１３１５ Ａ１
　例えば、シリンダブロック、シリンダヘッドおよびチェーンカバーの3部材よりなる結合構造においては、合わせ面に変則的な隙間が生ずるが、ガスケット単体ではこのような隙間部を密封することができず、これが問題となっている。現在この部分は、シリコーン系液状ゴムで対応し、組立てられているが、シリコーン系液状ゴムは面圧を発生させるシール材ではなく、単なる隙間部を塞ぐ詰め物として用いられているため、長期間での使用により材料劣化(ヘタリ)による漏れなどが問題となっており、特にバイオエタノール等の新燃料に対しては、非常に劣化し易いという欠点がみられる。また、組立てラインでは、塗布-組付け-乾燥などという工程数の煩雑さ、工程内不良発生時の手直し作業の困難性などがあり、加えてシリコーン系液状ゴム自体の製品管理も難しいという問題もみられる。
　本発明の目的は、一方の面に窪んだ隙間部を有する対向する2面間をシールするガスケット、特に縦長断面形状を有するガスケットの上端部および下端部にそれぞれシール突起を設けたガスケットにおいて、該隙間部をシールするのに用いられ、好ましくは自動車用エンジンのシリンダブロック、シリンダヘッドおよびチェーンカバーの3部材よりなる結合構造において代表されるような3部材の隙間を3面同時シールすることを可能ならしめるガスケットを提供することにある。
　かかる本発明の目的は、一方の面に窪んだ隙間部を有する対向する2面間をシールするガスケットにおいて、該隙間部をシールするガスケットの上端部および下端部にそれぞれ突起を有する縦長断面形状を有し、ガスケットの上部低硬度エラストマー成形部をショアA硬度5～35の加硫ゴムで、また下部高硬度エラストマー成形部をショアA硬度45～80の加硫ゴムでそれぞれ形成させ、低硬度エラストマー成形部と高硬度エラストマー成形部を接合させるパーティングラインが、低硬度エラストマー成形部の高さが全体の高さの5～40％となる位置に設定された2材質複合ガスケットによって達成される。
　好ましくは、対向する2面間をシールするガスケットは環状ガスケットであり、またガスケットの上端部の中央および下端部の中央にぞれぞれ突起が設けられる。
　本発明に係る2材質複合ガスケットは、次のような効果を奏する。
　(1)一方の面側に窪んだ傷や溝が隙間部として2面の合わせ部に形成された、対向する2面間のシールに有効に適用される。
　(2)ガスケット全面が3面シール可能な構造となっているため、合わせ面の位置を特定することなく、3面同時シールを可能とする。
　(3)装着の際、ガスケット下部の高硬度エラストマー成形部から十分な反力を得て、上部低硬度エラストマー成形部の上部突起が、3部材、例えば自動車用エンジンのシリンダブロック、シリンダヘッドおよびチェーンカバーの結合によって構成された合わせ面に生ずる変則的な隙間部を有効に塞ぎ、シールして密封を可能とする。
　(4)ガスケットをシール材とするため、シリコーン系液状ゴム使用時の工程数(塗布-組み付け-乾燥)が複数工程にわたるといった煩雑さがなく、シリコーン系液状ゴムにみられたシール材の製品管理性も改善される。また、工程内での不良発生時の手直し作業および車検時などのメンテナンス性の向上も図られる。
本発明の2材質複合環状ガスケットの基本的な態様を示す縦断面図である。 本発明の2材質複合環状ガスケットの他の態様を示す縦断面図である。 2材質複合環状ガスケットの一部平面図である。 断面形状の異なる他の2材質複合環状ガスケットの縦断面図である。 図１に示された2材質複合環状ガスケットの装着状態を示す縦断面図である。 図４に示された2材質複合環状ガスケットの装着状態を示す縦断面図である。 本発明の2材質複合環状ガスケットを隙間部を生じたハウジングに対して、装着溝に装着せんとする状態を示した斜視図である。 装着溝に装着した際の漏れ状態(a)と密封状態(b)とを示した断面図である。 2材質複合環状ガスケットを3面同時シールした用途例として、エンジンシール用ガスケットに適用した状態を示す斜視図である。
　本発明に係る2材質複合ガスケット、好ましくは2材質複合環状ガスケットは、一方の面に窪んだ隙間部を有する対向する2面間をシールするガスケットにおいて、該隙間部をシールするガスケットの上端部中央および下端部中央に突起を有する縦長断面形状を有し、ガスケットの上部を低硬度エラストマーで、また下部を高硬度エラストマーで形成させてなる。環状ガスケットの環状形状は、円形や四角形などであってもよく、任意の形状をとり得る。
　ここで、低硬度エラストマーとしては、すぐれた隙間追随性を得るために、ショアA硬度が5～35、好ましくは10～20であり、また高硬度エラストマーとしては、反力を発生する支持体でありつつ、他方装着溝側の密封を可能とする硬度を有する必要があるため、ショアA硬度が40以上、好ましくは45～80であるとされる。また、高硬度エラストマーは、反力を発生する支持体であるために、ヘタリ(圧縮永久歪)に強いことが好ましい。ゴム硬度の調整は、充填剤配合量や架橋密度を調整することによって行われ、硬度を増加させる場合には、充填剤配合量の増加や架橋密度の増加によって行われる。なお、ショアA硬度の測定は、ISO 7619-1に対応するJIS K6253のタイプAデュロメーターに準拠して行われた。
　ガスケットの装着に際しては、このような下部高硬度エラストマー成形部から十分な反力を得て、低硬度エラストマー成形部上部の突起が、3部材の結合によって構成された合わせ面に生ずる変則的な隙間部を塞ぎ、面圧を向上させながら、密封シールする。一方、下部の突起は、ガスケット下部のシール性を向上させる。
　低硬度エラストマー成形部の上部中央にある突起は、曲率を有している。また、高硬度エラストマー成形部の下部中央にある突起も、同様に曲率を有する。各突起は、曲率を有することで良好な面圧を得ると同時に、圧縮時の歪みを緩和させる。3面合わせ部材への隙間追随性の向上や歪み緩和の点からは、曲率は約0.3～0.5であることが好ましい。
　低硬度エラストマーから成形されるガスケットの上部断面積は、3面部の隙間部に喰い込み性良く追随するという点から、対象となる3面合わせ面により生ずる隙間部の断面積よりは大きくなるように寸法設計しなければならない。また、高硬度エラストマーから成形されるガスケットの下部断面の高さは、低硬度エラストマー成形部が3面部の隙間への喰い込みに必要な十分な反力を稼ぐ必要性から、上部低硬度エラストマー成形部の断面の高さよりも大きくなければならない。
　逆に断面積が一定の場合には、高硬度エラストマー成形部の高さが低硬度エラストマー成形部の高さよりも低いと、十分な反力が得られず、また同時に座屈が発生し易い。このため、十分な反力の発生と座屈防止の観点から、低硬度エラストマー成形部の高さは、2材質複合ガスケット全体の断面高さの約5～40％であることが好ましい。なお、この値が約5％未満の場合には、低硬度エラストマーの隙間部への食い込み量が不足し、確実にシールすることができなくなる。
　通常、エンジン用の各種環状ガスケットは、高さが約5～20mm、幅が約1.5～6mmの縦長の断面形状で設計され、本発明に係る2材質複合環状ガスケットにあっては、アスペクト比(幅d0/高さh0)は0.2～0.3の範囲内に設定される。このガスケットの断面幅に関していえば、上部低硬度弾性体から下部高硬度弾性体の下部先端に向って、徐々に幅が狭くなるように両側面は傾斜面として構成されることが好ましく、これによって下部高硬度弾性体の反力特性アップや上部低弾性体への伝播、隙間への追随および上部低硬度弾性体の支持の確保が図られる。
　低硬度エラストマー成形部と高硬度エラストマー成形部との界面は、密封性の点から接合されており、接合は接着剤による接着でもよいが、成形上および剥離強度の点から加硫接着であることが好ましい。また、加硫接着物の剥離強度の点からは、低硬度エラストマーと高硬度エラストマーとは、同種のエラストマーで、同じ架橋構造を有するエラストマーであることが好ましく、具体的にはエンジン周りのガスケットとしての機能上、耐油性、耐熱性、耐寒性、耐薬品性にすぐれたアクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が用いられる。さらに、(A)ヒドロシリル化反応可能なアルケニル基を少くとも1個有するアクリル系重合体、(B)ヒドロシリル基含有化合物硬化剤および(C)ヒドロシリル化触媒を必須成分として含有する組成物の硬化物なども用いられる(特許文献５参照)。
　図１は、本発明の2材質複合環状ガスケットの基本的な態様を示す縦断面図であり、縦長断面を有する環状ガスケット１は、上端部中央に上部突起２、下端部中央に下部突起３を有し、低硬度エラストマー成形部４と高硬度エラストマー成形部５とがパーティングライン６で加硫接着されている。
　なお、図１、図２および図４において、符号Ａは内側面を、符号Ｂは外側面をそれぞれ示している。
　低硬度エラストマー成形部と高硬度エラストマー成形部とを接合させているパーティングラインは、前述の如く低硬度エラストマー成形部の高さ(h1)が全体の高さ(h0)に対して約40％以下、好ましくは約5～40％、特に好ましくは約15～40％となる位置に設定される。
　また、このパーティングラインは、平面状ではなく、好ましくは図２に示されるように、上部低硬度エラストマー成形部側が凹面状、下部高硬度エラストマー成形部側が凸面状に設定される。凹凸面を接合面とすることにより、接合面積をより大きくして剥離強度(単位：N/mm)を大きくすることができるばかりではなく、高硬度支持弾性体から低硬度弾性体への力が伝播し易くすることができる。なお、この場合の下部高硬度エラストマー成形部の高さ(h2)は、凸部頂点における高さとする。換言すれば、上部低硬度エラストマー部の高さ(h1)は、凹部底部における高さとする。
　図３は、2材質複合環状ガスケットの一部平面図であり、ガスケットの全体形状は溝形状に合わせて環状に形成されるが、段差溝のない場合にも適用可能である。また、従来のガスケットのようにシール面に複数の突起を有していてもよい。なお、図１～２は、いずれも図３のA-A線断面を示している。環状ガスケット１の側面には、長手方向に対して間隔Ｌをおいて、両側面にそれぞれ一対の突起７、７′を備えており、これら一対の突起は、倒れ防止用や脱落防止用の凸部であり、このような凸部を設けるか否かは任意である。
　図４は、断面形状の異なる他の2材質複合環状ガスケットの縦断面図を示している。すなわち、図１～２の形状の上部低硬度エラストマー成形部を両側に張り出させ、張り出し部８に上部突起２、２′、２″が設けられている。この張り出し部は、2面間に挟まれ、ガスケットの装着状態をより安定化させるために設けられており、2面間に挟まれるが、張り出し部に設けられた突起が他方のハウジング面に当接するように構成されているため、反力の増加を抑え、高面圧を得ることを可能とする。なお、高硬度エラストマー成形部の反力特性を得るために、高硬度エラストマー成形部は下部先端に向って断面幅が狭くなるように断面両側面は傾斜面によって構成されることが好ましい。なお、符号Ｃは、テーパーである。
　図５および図６は、それぞれ図１および図４に図示された2材質複合環状ガスケットの装着状態を示す断面図であり、符号９はハウジング、１０は装着溝を示している。また、図７は、本発明の2材質複合環状ガスケット１を隙間部１２を生じたハウジングに対して、装着溝１０を有する部材を装着せんとする状態を示した斜視図である。さらに、図８は、このような隙間部１２にガスケット１１を装着した際の漏れ状態(a)と密封状態(b)とを示した断面図である。
　本発明に係る2材質複合環状ガスケットは、シール材によってシールされた2部材の非シール面と他の部材面との対向する2面間に挟まれて装着されるガスケットにおいて、一方の面側にガスケット用装着溝が形成されており、これと対向する他方の面側にはこの装着溝を跨ぐ位置関係で窪んだ隙間部が形成されており、前記装着溝にガスケットの高硬度エラストマー成形部側が装着され、対向する他方の隙間部を有する面にガスケットの低硬度エラストマー成形部側が接触して変形し、この隙間部を低硬度エラストマー成形部で気密接合させる、3面合わせ部材の隙間を3面同時シールするという形態で好適に用いられる。
　例えば、参照される図９において、2部材２１、２２はシール材２３によってシールされており、これら2部材のシール対象面２１′、２２′と他の部材２４の同時シール面２４′との対向する2面間に挟まれて装着されるガスケット２６において、一方の面２４′側にガスケット装着溝２７が形成されており、これと対向する他方の面２１′、２２′側には、この装着溝２７を跨ぐ位置関係で2部材２１、２２とシール材２３とからなる窪んだ隙間部２８が形成されており、前記装着溝２７にガスケットの高硬度エラストマー成形部側が装着され、対向する他方の隙間部を有する面にガスケットの低硬度エラストマー成形部側が接触して変形し、この隙間部を低硬度エラストマー成形部で気密接合させる、3面合わせ部材の隙間を3面同時シールするという形で用いられる。
　この際、低硬度エラストマー成形部分の体積は、3面同時シールの対象となる隙間(3面合わせ面により生ずる隙間)体積量よりも、大きく設定されなければならない。
　次に、実施例について本発明を説明する。
　実施例
　図４に図示された断面形状を有するT字テーパータイプの円環状ガスケットを図７に図示された状態で用い、シールを行った。低硬度エラストマー成形部(高さh1=1.5mm)はショアA硬度10のアクリルゴムで構成され、高硬度エラストマー成形部(高さh2=6.45mm)はショアA硬度50のアクリルゴムで構成され、全体の高さh0は7.95mmであり、したがって高さh1/h0は18.9％となる。パーティングラインの幅d0は2.17mmであり、またテーパー角(Ｃ)は2.0°であるものが用いられた。
　図７に示される態様において、隙間部１２(隙間高さBh=1.0mm、隙間幅Bm=0.6mm)を有するハウジングに対して、これに直角方向の装着溝に上記2材質複合環状ガスケットを装着した後、つぶし率25％または30％で圧縮したときの隙間面積１３(図８参照)を、圧縮試験により計測した。なお、漏れ状態とは隙間面積があり、密封状態とは隙間面積０を指している。
　本実施例の2材質複合環状ガスケット(実施例)とそれと同じ形状の従来の1材質ガスケット(全体がショアA硬度50のアクリルゴム製)を用いたもの(比較例)とについて、隙間面積を測定すると、次の表に示すような結果が得られた。
　　　　　　　　　　　　　　　表
　　　　　　　つぶし率　　　　実施例　　　　 　比較例　
　　　　　　　　25％　　　　　0.00mm2　　　　　0.22mm2
　　　　　　　　30％　　　　　0.00mm2　　　　　0.15mm2
以上の結果から、本発明に係る2材質複合環状ガスケットは、ハウジングに対する隙間追随性にすぐれていることが分かる。
　なお、隙間面積の測定は、次のような方法によって行われた。
　矩形の堀り込み溝(疑似隙間部)を設けた金属板に予めパテを埋め込み、これを金属板ごとガスケットに押し付けると、埋め込まれたパテは隙間部に侵入したガスケット材の分だけ溝から押し出され、一部が溝内に残存するので、そのまま硬化させる。硬化後、さらに異色のパテを流し込んで硬化させ、硬化後の2色のパテを溝から同時に抜き出し、溝方向に対して直角に切断する。この切断面を写真撮影し、その写真を画像処理して、矩形部に残存した最初のパテの断面積を隙間面積として計測した。
　このような本発明の2材質複合環状ガスケットは、例えば図９に示されるようなエンジン用ガスケット、例えばシリンダブロック、シリンダヘッドおよびチェーンカバーあるいはカムカバーの合わせ面の交点部分、すなわち3点シール部分に用いられ、3面同時シールを可能とさせる。
　Ａ　　　内側面
　Ｂ　　　外側面
　Ｃ　　　テーパー
　１　　　2材質複合環状ガスケット
　２　　　上部突起
　３　　　下部突起
　４　　　低硬度エラストマー成形部
　５　　　高硬度エラストマー成形部
　６　　　パーティングライン
　７　　　突起
　８　　　張り出し部
　９　　　ハウジング
　１０　　装着溝
　１１　　ガスケット
　１２　　隙間部
　１３　　隙間面積
　２１　　シリンダブロック
　２１′　シリンダブロックとチェーンカバーとのシール対象面
　２２　　シリンダヘッド
　２２′　シリンダヘッドとチェーンカバーとのシール対象面
　２３　　シリンダヘッドガスケット
　２４　　チェーンカバー
　２４′　同時シール面
　２５　　3点シール部分
　２６　　ガスケット
　２７　　ガスケット用溝

Claims (13)

  1. 　一方の面に窪んだ隙間部を有する対向する2面間をシールするガスケットにおいて、該隙間部をシールするガスケットの上端部および下端部にそれぞれ突起を設けた縦長断面形状を有し、ガスケットの上部低硬度エラストマー成形部をショアA硬度5～35の加硫ゴムで、また下部高硬度エラストマー成形部をショアA硬度45～80の加硫ゴムでそれぞれ形成させ、低硬度エラストマー成形部と高硬度エラストマー成形部を接合させるパーティングラインが、低硬度エラストマー成形部の高さがガスケット全体の高さの5～40％となる位置に設定された2材質複合ガスケット。
  2. 　対向する2面間をシールするガスケットが環状ガスケットである請求項１記載の2材質複合ガスケット。
  3. 　ガスケットの上端部の中央および下端部の中央にそれぞれ突起が設けられた請求項１または２記載の2材質複合ガスケット。
  4. 　低硬度エラストマー成形部と高硬度エラストマー成形部を接合させるパーティングラインが、ガスケットの上下方向に対して垂直な平面状に形成された請求項１記載の2材質複合ガスケット。
  5. 　低硬度エラストマー成形部と高硬度エラストマー成形部を接合させるパーティングラインにおいて、低硬度エラストマー成形部が凹状に、また高硬度エラストマー成形部が凸状に形成された請求項１記載の2材質複合ガスケット。
  6. 　低硬度エラストマー成形部と高硬度エラストマー成形部との接合が加硫接着によって行われた請求項１記載の2材質複合ガスケット。
  7. 　低硬度エラストマー成形部を両側に張り出させ、張り出し部に複数個の突起が設けられた請求項１記載の2材質複合ガスケット。
  8. 　高硬度エラストマー成形部が下部先端に向って断面幅が狭くなるように断面両側面が傾斜面として構成された請求項１または７記載の2材質複合ガスケット。
  9. 　隙間部を有する面の隙間が、複数の部材が接することによって生ずる隙間である請求項１記載の2材質複合ガスケット。
  10. 　3面合わせ部材の隙間を3面同時シールするのに用いられる請求項９記載の2材質複合ガスケット。
  11. 　シール材によってシールされた2部材の非シール面と他の部材面との対向する2面間に挟まれて装着されるガスケットにおいて、一方の面側にガスケット用装着溝が形成されており、これと対向する他方の面側にはこの装着溝を跨ぐ位置関係で窪んだ隙間部が形成されており、前記装着溝にガスケットの高硬度エラストマー成形部側が装着され、対向する他方の隙間部を有する面にガスケットの低硬度エラストマー成形部側が接触して変形し、この隙間部を低硬度エラストマー成形部で気密接合させる、3面合わせ部材の隙間を3面同時シールする請求項１０記載の2材質複合ガスケット。
  12. 　低硬度エラストマー成形部分の体積を、3面同時シールの対象となる隙間体積量よりも大きく設定した請求項１０または１１記載の2材質複合ガスケット。
  13. 　自動車用エンジンのシリンダブロック、シリンダヘッドおよびチェーンカバーの3部材よりなる結合構造の隙間を3面同時シールするのに用いられる請求項１０記載の2材質複合ガスケット。
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