JP2006336667A - ガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】理想的なシールラインを確保し、十分なシール性が実現可能なガスケットを提供することを目的とする。
【解決手段】相互に締結一体とされる２部材間に介装され、該２部材間をシールする弾性材製ガスケット７であって、上記２部材の内の一方の部材４の被シール面４ａには、上記ガスケット７を嵌装し得るガスケット溝６が凹設されており、上記ガスケット溝６は、円弧部６ａを含む環状に形成され、上記ガスケット７の該円弧部６ａに対応する部位７ａは、該ガスケット７が上記ガスケット溝６に嵌装され締結されたときに、遠心方向に弾性変形して、その幅方向中心位置が変位し、上記ガスケット溝６における円弧部６ａの幅方向中心位置Ｃに略合致するような形状とされていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、相互に締結一体とされる２部材間に介装され、該２部材間をシールする弾性材製ガスケットであって、更に詳しくは２部材の内の一方の部材の被シール面に、ガスケット溝が凹設されており、このガスケット溝にガスケットを嵌装させることにより、２部材間をシールするガスケットに関する。

従来より、２部材間をシールするガスケットとして、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両者をシールするものや、シリンダヘッドとインテークマニホールドとの連接部をシールするもの等が知られている。
例えばヘッドカバーの被シール面には、ガスケットを半嵌装させる為、その全周に亘り環状にガスケット溝が凹設されており、該ヘッドカバーと上記シリンダヘッドとは、ヘッドカバーの被シール面を上向きにし、該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、ボルトによってヘッドカバーをシリンダヘッドに締付固定されている。

図４（ａ）は、上述のようなガスケット溝とガスケットとを示す断面図、（ｂ）はガスケットの平面図である。図中、１００はガスケット、１００ａはガスケットの円弧部、１００ｂはガスケットの直線部、２００はガスケット溝、２００ａはガスケット溝の側面、Ｃはガスケット１００及びガスケット溝の中心位置を示している。
ガスケット１００は、ガスケット溝２００の形状に対応して形成され、そのシールラインは、理想的なシール性を実現させるため、ガスケット溝２００とガスケット１００との中心位置Ｃ（センターライン）が同じになるように設計される。

しかしながら、現実にガスケット溝２００へガスケット１００を半嵌装させ、ヘッドカバーとシリンダヘッドを上述のように締付固定する際には、締付応力によりガスケット１００の円弧部１００ａにおいては遠心方向に力が加わり、また該円弧部１００ａ側へ圧縮され押し出された直線部１００ｂのガスケット１００がよってくるため、結果として円弧部１００ａのシールラインはガスケット溝２００の中心位置Ｃより外側に外れてしまう。更には、円弧部１００ａと直線部１００ｂとのつなぎ部分でシールラインが蛇行し、中心位置Ｃがずれるので、シール性が損なわれてしまうということがわかっている。
またガスケット１００が外側へずれたり蛇行すると、ガスケット溝２００の側面２００ａへの応力が発生するため、ガスケット１００の弾性変形の大きさやヘッドカバーの厚みや材質によっては、ガスケット溝２００の側面（壁面）２００ａが変形してしまうこともある。

下記特許文献１では、ガスケット本体の全周に複数の変形部を形成し、この変形部により、ガスケット本体が溝に保持され、例えば、ロッカーカバーとシリンダヘッドに取り付けようとする際の脱落が防止され、且つこの変形部がガスケット本体と同一の断面形状に形成されることにより、変形部の一側と溝との間には間隙が形成されるので、接合時に側方への膨出を許容し、無理な力がかかることのないものが開示されている。
実開昭６２−９２３６０号公報

しかしながら、上記特許文献１は、相互に締結一体とされるべき２部材（本特許文献では、シリンダヘッドとロッカーカバー）を締結させる際や搬送時に、溝に装着されたガスケットが脱落しないように変形部を形成し、締結後の変形部に無理な力がかからないように、変形部をガスケット本体と同一断面形状にするものであるが、締結時において、特に円弧部やコーナー部が遠心方向へ膨大化してシールラインの位置ずれが生じてしまう問題点、或いは上記蛇行によりシール性が低下するという問題点等についての解決課題を解消するものではなかった。
よって、上記特許文献１では締付の影響を一番受けやすく蛇行を起こしやすいガスケットの円弧部に対して何ら対策がなされていないため、上記変形部で吸収しきれない応力がかかった場合、ガスケットが円弧部側へ押しだされ、シール性に影響を与えてしまう。また上記変形部が形成されることにより、側方への膨出を許容できたとしても、変形部の一側と溝との間には間隙が形成されるので、理想的なシールラインを構成できず、改良が望ま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、理想的なシールラインを確保し、十分なシール性が実現可能なガスケットを提供することを目的としている。

請求項１の発明に係るガスケットは、相互に締結一体とされる２部材間に介装され、該２部材間をシールする弾性材製ガスケットであって、上記２部材の内の一方の部材の被シール面には、上記ガスケットを嵌装し得るガスケット溝が凹設されており、上記ガスケット溝は、円弧部を含む環状に形成され、上記ガスケットの該円弧部に対応する部位は、該ガスケットが上記ガスケット溝に嵌装され締結されたときに、遠心方向に弾性変形して、その幅方向中心位置が変位し、上記ガスケット溝における円弧部の幅方向中心位置に略合致するような形状とされていることを特徴とする。

請求項２に係るガスケットは、請求項１に記載のガスケットにおいて、上記ガスケットにおける上記円弧部に対応する部位は、ガスケットを上記ガスケット溝に嵌装させる際に、遠心方向に弾性変形させ、復元弾力によりガスケット溝における円弧部の内壁面に弾接し得るような形状とされていることを特徴とする。

請求項３に係るガスケットは、請求項１又は２に記載のガスケットにおいて、 上記ガスケット溝は、円弧部と直線部を含む環状に形成されていることを特徴とする。また請求項４に係るガスケットのように、上記ガスケットにおける上記円弧部に対応する部位は、上記締結の際の遠心方向への弾性変形により、その幅方向中心位置が変位し、上記ガスケット溝における円弧部の幅方向中心位置に略合致するよう、予め内向きに形成された湾曲部とされたものとしてもよい。
更に請求項５に係るガスケットのように、上記ガスケット溝は、略方形の環状に形成され、隅角部が円弧部とされたものとしてもよい。

請求項１乃至５の発明に係るガスケットによれば、ガスケットの該円弧部に対応する部位は、該ガスケットが上記ガスケット溝に嵌装され締結されたときに、遠心方向に弾性変形して、その幅方向中心位置が変位し、上記ガスケット溝における円弧部の幅方向中心位置に略合致するような形状とされているので、２部材を締結一体としたときに、理想的なシールラインを確保することができ、十分なシール性を実現できる。
またガスケットは、２部材を締結一体に締め付ける際の弾性変形を予め予測して形成されているので、ガスケットの円弧部側への応力を抑えることができる。よって、ガスケット溝の側面へ締付による余計な応力がかからず、ガスケット溝の溝壁が変形してしまうことがない。

特に請求項２の発明に係るガスケットによれば、ガスケットにおける上記円弧部に対応する部位は、ガスケットを上記ガスケット溝に嵌装させる際に、遠心方向に弾性変形させ、復元弾力によりガスケット溝における円弧部の内壁面に弾接し得るような形状とされているので、ガスケットの脱落を防止することができる。

また請求項５の発明に係るガスケットによれば、ガスケット溝が円弧部と直線部とを含む略方形の環状に形成され、隅角部が円弧部とされたものであっても、円弧部の隅角部と直線部のつなぎ部分での蛇行が防止され、シール性が良好に維持される。

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（ａ）は本発明のガスケットが採用されたエンジンの部分切欠正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＸ部の拡大図、図２は本発明のガスケットの平面図、図３（ａ）及び（ｂ）は図２におけるＹ部の拡大図である。

本発明に係るガスケットは、相互に締結一体とされる２部材間に介装され、該２部材間をシールする箇所に適用可能である。本実施例では自動車に搭載されるエンジンのシリンダヘッドとヘッドカバーとの間に適用した例を説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）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３を介してシリンダヘッド２が締付一体とされている。ヘッドカバー４は、シリンダヘッド２の上面に締付覆蓋されるものであり、ヘッドカバー４の周縁部分にはフランジ部４ｂが形成されており、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５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２ａに対合する被シール面４ａ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弾性材製のガスケット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５にて締付一体とした時には、締付圧縮に伴うガスケット７の弾性変形により、上記両被シール面２ａ、４ａが完全にシールされる。

本発明のガスケット７は、円弧部６ａを含む環状に形成されたガスケット溝６に対応して形成され、ガスケット７の該円弧部６ａに対応する部位７ａは、該ガスケット７が上記ガスケット溝６に嵌装され締結されたときに、遠心方向に弾性変形して、その幅方向中心位置が変位し、上記ガスケット溝６における円弧部６ａの幅方向中心位置に略合致するような形状とされていることを特徴とする。
またガスケット７は、ガスケット７における該円弧部６ａに対応する部位７ａを、嵌装時に、遠心方向に弾性変形させ、復元弾力によりガスケット溝６における円弧部６ａの内側の内壁面６ｂに弾接し得るような形状とすれば、内壁面６ｂに弾接した部分が、図２や図３（ａ）に示すように係止部となり、ガスケット７を半嵌装させた上でヘッドカバー４を天地反転させてシリンダヘッド上に被せる際にガスケット７の脱落を防止することができる。このように構成すれば、脱落防止用の突起部等をガスケット７に設ける必要がなくなるので、製造コストの削減につながる。

ここで、図２に示すように、ガスケット溝６が、円弧部６ａと直線部６ｃを含む環状に形成される場合は、ガスケット７におけるガスケット溝６の円弧部６ａに対応する部位７ａは、締結の際の遠心方向への弾性変形により、その幅方向中心位置が変位し、ガスケット溝６における円弧部６ａの幅方向中心位置に略合致するように、予め内向きに形成された湾曲部７ａとされる。
図３（ａ）（ｂ）は、図２におけるＹ部の拡大図を示した図であり、（ａ）はボルト５で締結固定される前の状態であって、２点鎖線はガスケット７をガスケット溝６に嵌装させない状態の形状を示し、実線はガスケット７をガスケット溝に嵌装させた状態の形状を示している。また図３（ｂ）は締結固定された後の状態を示しており、図中１点鎖線Ｃはガスケット７とガスケット溝６の中心位置（シールライン）を示している。

図に示すようにガスケット７は、シリンダヘッド２とヘッドカバー４とを締結一体とした際に生じる弾性変形を予め予測して形成され、締結前は、ガスケット溝６の円弧部６ａに対応する部位７ａ、すなわち湾曲部がガスケット溝６における円弧部６ａの内側の内壁面６ｂに弾接し得るように内向きに湾曲して図２（ａ）の２点鎖線のような形状に形成されている。この形状のガスケット７をガスケット溝６に半嵌装させ、シリンダヘッド２上に被せ、ボルト５によってヘッドカバー４をシリンダヘッド２に締付固定していくと、ガスケット７の遠心方向に力が加わり、更に湾曲部７ａ側へ直線部７ｃのガスケット７が圧縮され押し出されて弾性変形し、締結後には、図３（ｂ）に示すように、ガスケット７の湾曲部７ａとガスケット溝６の円弧部６ａの中心位置Ｃとがおおよそ合致する状態となり、理想的なシールラインを確保することができ、十分なシール性を実現できる。
また本発明のガスケット７によれば、このようにガスケット７によるガスケット溝６の内壁面６ｂに対する押圧力を抑えることができ、締付による余計な応力がかからず、ガスケット溝６の内溝壁６ｂ及びヘッドカバー４の側面が変形してしまうことがない。

このときのガスケット７の弾性変形の予測は、有限要素法（ＦＥＭ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ）等による数値解析によりなされる。解析においては、解析対象となるガスケット７に用いられる材料物性やガスケット溝６の形状等をパラメータとして入力し、締結時の形状変形を解析する。

尚、ここでは略方形の環状に形成され、隅角部が円弧部７ａとされているものについて説明したが、これに限られず、略楕円形状、長円状、真円状のものにも適用可能である。
また、ガスケット７は相互に締結一体とされる２部材間に介装され、該２部材間をシールするものに適用可能であり、上記実施例の他、シリンダヘッドとインテークマニホールドとの連接部をシールするガスケットにも適用可能である。

（ａ）本発明の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、（ｂ）は図１（ａ）におけるＹ部の拡大図である。 本発明のガスケット及びガスケット溝の構成を示す平面図である。 （ａ）及び（ｂ）は図２におけるＹ部の拡大図である。 （ａ）は従来のガスケット溝とガスケットとを示す断面図、（ｂ）は従来のガスケットの平面図である。

符号の説明

２ シリンダヘッド（２部材の他方）
４ ヘッドカバー（２部材の一方）
４ａ 被シール面
６ ガスケット溝
６ａ 円弧部
６ｂ 内壁面
７ ガスケット
７ａ 湾曲部
Ｃ 中心位置

Claims (5)

1. 相互に締結一体とされる２部材間に介装され、該２部材間をシールする弾性材製ガスケットであって、
   上記２部材の内の一方の部材の被シール面には、上記ガスケットを嵌装し得るガスケット溝が凹設されており、
   上記ガスケット溝は、円弧部を含む環状に形成され、上記ガスケットの該円弧部に対応する部位は、該ガスケットが上記ガスケット溝に嵌装され締結されたときに、遠心方向に弾性変形して、その幅方向中心位置が変位し、上記ガスケット溝における円弧部の幅方向中心位置に略合致するような形状とされていることを特徴とするガスケット。
2. 請求項１に記載のガスケットにおいて、
   上記ガスケットにおける上記円弧部に対応する部位は、ガスケットを上記ガスケット溝に嵌装させる際に、遠心方向に弾性変形させ、復元弾力によりガスケット溝における円弧部の内壁面に弾接し得るような形状とされていることを特徴とするガスケット。
3. 請求項１又は２に記載のガスケットにおいて、
   上記ガスケット溝は、円弧部と直線部を含む環状に形成されていることを特徴とするガスケット。
4. 請求項３に記載のガスケットにおいて、
   上記ガスケットにおける上記円弧部に対応する部位は、上記締結の際の遠心方向への弾性変形により、その幅方向中心位置が変位し、上記ガスケット溝における円弧部の幅方向中心位置に略合致するよう、予め内向きに形成された湾曲部とされていることを特徴とするガスケット。
5. 請求項３又は４に記載のガスケットにおいて、
   上記ガスケット溝は、略方形の環状に形成され、隅角部が円弧部とされていることを特徴とするガスケット。

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