JP3317713B2 - 部材間のシール方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一対の部材間に液状ガ
スケットを介在させてシールする方法に係り、例えば自
動車用エンジンのシリンダヘッドとシリンダヘッドカバ
ーとの間をシールする際に適用される部材間のシール方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば自動車のエンジンにおいて
は、シリンダヘッドカバーのシリンダヘッドへの取付け
に際し、両者のフランジを互いに重ね合わせボルト等で
締結している。このような取付け構造では、エンジン内
部のエンジンオイルが両フランジの接合部分からエンジ
ン外部へ漏れ出てしまうので、一般に、両フランジ間に
液状ガスケットを介在させてシールを行っている。そし
て、このような液状ガスケットを用いたシール方法とし
ては、次の２つの方法Ａ，Ｂが採られている。

【０００３】方法Ａでは、図３（ａ）で示すように一方
のフランジ２１に液状ガスケット２３を塗布し、その液
状ガスケット２３が硬化する前に、図３（ｂ）で示すよ
うに、両フランジ２１，２２の間隔ｄを狭めて液状ガス
ケット２３を圧接する。この方法は、液状ガスケット２
３が硬化後に接着力を有していることを利用したもの
で、この接着力によってシール性を確保するようにして
いる。

【０００４】また、方法Ｂでは、図４（ａ）で示すよう
に一方のフランジ２１に液状ガスケット２３を塗布し、
その液状ガスケット２３が硬化した後に、図４（ｂ）で
示すように、両フランジ２１，２２の間隔ｄを狭めて液
状ガスケット２３を圧縮させる。この方法は、液状ガス
ケット２３が硬化するとゴム弾性を有することを利用し
たもので、このゴム弾性によってシール性を確保するよ
うにしている（例えば、特開昭５８−１６３８６５号公
報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した方
法Ａでは、液状ガスケット２３の接着力のみによって両
フランジ２１，２２間をシールするので、液状ガスケッ
ト２３の圧接前に、フランジ２２に油等が付着している
と、同フランジ２２に対する液状ガスケット２３の接着
力が十分に発揮されない。このため、シリンダヘッドと
シリンダヘッドカバーとの間に相対変位が起こった場
合、液状ガスケット２３とフランジ２２との接着部分に
隙間が生じてしまう。

【０００６】また、たとえ前記のようにフランジ２２に
油等が付着しておらず、そのフランジ２２に対する液状
ガスケット２３の接着力が十分に大きくても、相対変位
が大きいと、液状ガスケット２３にはその相対変位に追
従するだけの弾性力がないので、切れてしまうおそれが
ある。そして、前記のように隙間が発生したり、液状ガ
スケット２３が切断したりすると、これらの部分からエ
ンジンオイルが漏れ出る不具合が生ずる。

【０００７】上述した方法Ｂでは、液状ガスケット２３
の弾性力のみによって両フランジ２１，２２間をシール
するので、両フランジ２１，２２間に成形ガスケットを
介在させた状態と同様な状態となる。このため、成形ガ
スケットと同様に長期間の使用により疲労して弾性力が
減少する、いわゆるへたりが起こる。すると、もともと
接着されていないフランジ２２と液状ガスケット２３と
の間のシール力が低下し、この部分にエンジンオイルが
浸透及し漏出するおそれがある。また、このようなへた
りを考慮し、液状ガスケット２３を圧縮させる際に過大
な荷重を加えた場合、液状ガスケット２３が破損するお
それがある。すると、この破損が原因でエンジンオイル
が漏れ出てしまう。

【０００８】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は液状ガスケットの接着力及び弾性
を有効に利用し、一対の部材での相対変位に対する追従
性を向上させてその相対変位により隙間が発生するのを
防止するとともに、液状ガスケットと両部材との接着力
を高めてその接着部分から流体が漏出するのを防止する
ことが可能な部材間のシール方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明は、硬化前に接着力を有し、かつ
硬化後に弾性を有する液状ガスケットを第１の部材と第
２の部材との間に介在させて両部材間をシールする方法
において、前記第１の部材及び第２の部材の少なくとも
一方に前記液状ガスケットを塗布し、該液状ガスケット
を硬化させる前に第１及び第２の部材を所定の間隔をも
って接近させることにより両部材に液状ガスケットを接
着させる第１の工程と、前記液状ガスケットを前記両部
材に接着させた後に同液状ガスケットを硬化させる第２
の工程と、前記液状ガスケットを所定量硬化させた後に
前記第１及び第２の部材の間隔を狭めて液状ガスケット
を圧縮させることにより、第１の部材と第２の部材との
間をシールする第３の工程とを含むようにしている。請
求項２記載の発明は、請求項１記載の部材間のシール方
法についてその第２の工程において、前記第１及び第２
の部材の間隔を所定の間隔に保持しつつ前記液状ガスケ
ットを硬化させるようにしている。請求項３記載の発明
は、請求項２記載の部材間のシール方法についてその第
２の工程において、前記第１及び第２の部材の間にスト
ッパを介在させてこれら両部材の間隔を所定の間隔に保
持するようにしている。

【００１０】

【作用】第１の部材と第２の部材との間のシール作業に
際し、まず、第１の部材及び第２の部材の少なくとも一
方に液状ガスケットを塗布する。これにより塗布された
側の一方の部材に液状ガスケットが接着される。次に、
第１及び第２の部材を所定の間隔をもって接近させる。
これにより、他方の部材に液状ガスケットが接着され
る。従って、この時点で両部材に液状ガスケットが接着
されることになる。

【００１１】続いて、前記液状ガスケットを所定量硬化
させた後に前記第１及び第２の部材の間隔を狭めて液状
ガスケットを圧縮させる。すると、前記液状ガスケット
が硬化時にゴム弾性を有することから、両部材間には適
度な弾性力を有する液状ガスケットが介在されることと
なる。

【００１２】従って、本発明によると第１及び第２の部
材間の液状ガスケットは、弾性力を有した状態で両部材
に接着する。

【００１３】

【実施例】

（第１実施例）以下、本発明を具体化した第１実施例を
図１（ａ）〜（ｃ）に従って説明する。

【００１４】図１（ｃ）で示すように、本実施例のシー
ル方法が適用される箇所は、自動車のエンジンにおい
て、シリンダヘッドのフランジ１とシリンダヘッドカバ
ーのフランジ２との間である。前者のフランジ１は第１
の部材を構成し、後者のフランジ２は第２の部材を構成
している。両フランジ１，２間には液状ガスケット３が
介在され、両フランジ１，２が複数本のボルト（図示し
ない）で締結されることによって、液状ガスケット３が
圧縮されている。

【００１５】前記液状ガスケット３としては、次の〜
からなる光硬化性樹脂が用いられている。 分子の末端又は側鎖に少なくとも一つ以上の（メタ）
アクロイル基を有し、主鎖がポリエーテル、ポリエステ
ル、ポリウレタン、ポリシロキサン又はこれらの共重合
体からなるプレポリマー 少なくとも一つ以上の（メタ）アクロイル基を有する
反応性モノマーを一種以上 アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、アセトフェノ
ン類から選ばれる０．０１〜１０％重量部の濃度の光重
合開始剤 アルコキシポリシロキサン又はイソシアネート基を残
すウレタンポリマーの一種以上よりなる湿気硬化性プレ
ポリマー なお、上記，は必要に応じて用いられる。

【００１６】前記光硬化性樹脂は、紫外線が照射される
と硬化する合成樹脂であり、硬化前には接着力を有する
ものの硬化後にゴム弾性を有するようになる。そして、
前記両フランジ１，２間に液状ガスケット３が介在され
た状態では、同液状ガスケット３が弾性を有し、かつ両
フランジ１，２の各締結面１ａ，２ａに接着している。

【００１７】次に、前記液状ガスケット３により両フラ
ンジ１，２間をシールする方法について説明する。ま
ず、図１（ａ）で示すように、フランジ１の締結面１ａ
の全周にわたって液状ガスケット３を塗布する。このよ
うに塗布された状態では、液状ガスケット３は断面半円
状（ビード状）となる。この液状ガスケット３が硬化す
る前に、図１（ｂ）で示すように、他方のフランジ２を
同液状ガスケット３上に載せる。すると、シリンダヘッ
ドカバーの重量によって液状ガスケット３が押圧され、
両フランジ１，２の間隔ｄが狭められる。このときに
は、液状ガスケット３に内部応力が発生しない。

【００１８】また、液状ガスケット３へのフランジ２の
載置に際しては、前記間隔ｄを所定の値（１〜５mm）に
保持するために、両フランジ１，２間にストッパ４を介
在させる。このストッパ４としては、紫外線ＵＶが透過
しやすい材料（例えば透明の樹脂板、繊維等）からなる
ものを用いる。そして、液状ガスケット３の硬化後には
ストッパ４が不要となることから、除去しやすいように
ストッパ４を液状ガスケット３の外周側に配置する。

【００１９】前記両フランジ１，２が所定の間隔ｄを隔
てて保持された状態では、液状ガスケット３が両フラン
ジ１，２間で適度に変形され、その液状ガスケット３の
有する粘性により両締結面１ａ，２ａの微細な凹凸に入
り込む。これにより、液状ガスケット３は両締結面１
ａ，２ａに接着する。

【００２０】次に、スポット照射機、レンズによる集
光、偏光板等を用いて液状ガスケット３に紫外線ＵＶを
照射する。この際、液状ガスケット３の外側にはストッ
パ４が位置しているものの、同ストッパ４が紫外線ＵＶ
の透過しやすい材料で形成されていることから、このス
トッパ４が紫外線照射の妨げになることがない。この紫
外線照射により液状ガスケット３は短時間で硬化し、接
着力が消失するとともにゴム弾性が生じてくる。そし
て、液状ガスケット３が所定量硬化したところで、両フ
ランジ１，２間からストッパ４を除去する。

【００２１】なお、本実施例では、液状ガスケット３と
して株式会社スリーボンド製の光硬化性樹脂（製品名Ｔ
Ｂ３０８１、ＴＢ３０１６Ｅ）を用い、間隔ｄと硬化時
間との関係を調べた。その結果、例えば間隔ｄが２mmの
場合、約３０秒で光硬化性樹脂が硬化することを確認し
た。

【００２２】前記ストッパ４を除去した後、図１（ｃ）
で示すように、ボルトを締付けて両フランジ１，２の間
隔ｄを狭める。この際、液状ガスケット３に内部応力が
発生し、その反作用でゴム弾性が生じる。これにより、
両フランジ１，２間が液状ガスケット３によってシール
され、ここからエンジンオイルが漏出することが防止さ
れる。

【００２３】次に、前記シール方法によって両フランジ
１，２間をシールした場合の作用及び効果を、従来技術
の方法Ａ，Ｂと対比しながら説明する。まず、従来の方
法Ａとの差異について説明する。

【００２４】（ａ）従来の方法Ａでは、液状ガスケット
２３がゴム弾性を有していないので、シリンダヘッドと
シリンダヘッドカバーとの相対変位（主に上下方向の相
対変位）に追従できない。これに対し、本実施例ではシ
リンダヘッドカバー組付け後の液状ガスケット３がゴム
弾性を有しているので、この液状ガスケット３が弾性変
形することによって前記相対変位に追従することが可能
である。

【００２５】このため、たとえシリンダヘッドカバー側
のフランジ２の締結面２ａに油等の接着性を阻害する物
質が付着していて、同締結面２ａに対する液状ガスケッ
ト３の接着力が十分でない場合でも、弾性力によってシ
ールされる。これにより、前記相対変位によって液状ガ
スケット３と締結面２ａの接着部分に隙間が生ずること
がない。また、相対変位が大きい場合でも、液状ガスケ
ット３がそのゴム弾性によって相対変位に追従するの
で、同液状ガスケット３が切断することがない。従っ
て、前記隙間の発生や液状ガスケット３の切断に基づく
エンジンオイル漏出を確実に防止できる。

【００２６】（ｂ）従来の方法Ａでは、液状ガスケット
２３の耐圧力（液状ガスケット２３がエンジンオイルの
圧力に耐えるのに必要な力）を得るために、多数本のボ
ルトによって両フランジ２１，２２を締付ける必要があ
る。これに対し、本実施例では液状ガスケット３がゴム
弾性を有していることから低い締付け力でも高い耐圧性
が得られるので、ボルトの本数を少なくすることができ
る。

【００２７】（ｃ）従来の方法Ａで用いられる液状ガス
ケット２３は一般に常温硬化型のシリコーンゴム剤であ
るので、フランジ２１，２２への塗布後、完全に硬化し
て高いシール圧が得られるまでに長時間を要する。これ
に対し、本実施例では液状ガスケット３として光硬化性
樹脂を用い、これに紫外線を照射して硬化させているの
で、前記常温硬化型の液状ガスケットに比べ短い時間で
硬化させることができる。

【００２８】（ｄ）従来の方法Ａでは、シール作業直後
に液状ガスケット２３が完全に硬化していないので、エ
ンジンオイルに対する耐圧性が十分に高くない。これに
対し、本実施例ではシール作業直後に液状ガスケット３
が硬化するので、エンジンオイルに対する耐圧性等の初
期特性が向上する。

【００２９】（ｅ）従来の方法Ａでは、エンジンが駆動
される際に液状ガスケット２３が完全に硬化していない
場合がある。この場合にはエンジンオイルの高温（１３
０℃程度）の熱が硬化前の液状ガスケット２３に伝わっ
たり、同エンジンオイルが液状ガスケット２３内に浸透
したりして液状ガスケット２３中の硬化剤を劣化させ
る。この硬化剤の劣化により液状ガスケット２３の硬化
時間がさらに長くなってしまう。これに対し、本実施例
では紫外線照射により短時間で液状ガスケット３を硬化
させてしまうので、前記のような熱の伝達、エンジンオ
イルの吸収等によって液状ガスケット３の硬化が悪影響
を受けることがない。

【００３０】（ｆ）従来の方法Ａでは、フランジ２１，
２２の長さが長い場合、振動が長期間にわたって加わっ
たり、加熱・冷却が繰り返し行われたりすると液状ガス
ケット２３に亀裂が入るおそれがある。この亀裂発生を
防止しようとすると、フランジ２１に溝を形成し、この
溝内に液状ガスケット２３の一部を収容する必要があ
る。これに対し、本実施例では、液状ガスケット２３の
ゴム弾性及び接着力が亀裂の発生を防止するので、前記
溝が不要となる。

【００３１】次に、従来の方法Ｂと本実施例の方法との
差異について説明する。 （ｇ）従来の方法Ｂでは、液状ガスケット２３が硬化し
た後に両フランジ２１，２２の間隔ｄを狭めて液状ガス
ケット２３を一度に大きく圧縮させる。このため、この
圧縮時に限度を越えた過大な荷重が加えられると、液状
ガスケット２３内で大きな内部応力が発生し、その結
果、液状ガスケット２３が破壊されるおそれがある。こ
れに対し、本実施例の方法では、液状ガスケット３硬化
前の液体状態のときに両フランジ１，２間の間隔ｄを狭
めて、液状ガスケット３を一旦圧縮しておき、この液状
ガスケット３が硬化した後に再び圧縮させるようにして
いる。このうち、液状ガスケット３が液体のときには内
部応力がほとんど生じないので、前記方法Ｂに比べ最初
の圧縮変形分だけ内部応力が少なくなる。従って、前記
と同様に過大な荷重が加えられても、液状ガスケット３
が破壊されにくくなる。

【００３２】（ｈ）従来の方法Ｂでは、液状ガスケット
２３が硬化した後にボルト等を締付けて両フランジ２
１，２２の間隔ｄを狭めており、この場合には締付け時
の間隔に応じた量のへたりが液状ガスケット２３に生ず
る。これに対し、本実施例の方法では、液体状態のとき
に液状ガスケット３を若干変形させ、その変形した液状
ガスケット３を硬化させた後にボルトを締付けて両フラ
ンジ１，２の間隔ｄを狭めている。つまり、締付け時の
液状ガスケット３の厚さは本実施例の方が方法Ｂよりも
薄くなる。このため、方法Ｂと同一の締付け力でボルト
を締付けた場合には、本実施例の方が従来の方法Ｂより
もへたり量が少なくなる。

【００３３】（ｉ）従来の方法Ｂでは、液状ガスケット
２３が他方のフランジ２２に接着していないので、へた
りが生じて液状ガスケット２３のシール力が低下した場
合、この非接着部分からエンジンオイルが浸透し漏出す
るおそれがある。これに対し、本実施例の方法では液状
ガスケット３の硬化前に両フランジ１，２の間隔ｄを若
干狭めることにより、液状ガスケット３を両方のフラン
ジ１，２に接着させているので、この接着部分からのエ
ンジンオイルの漏出を確実に防止できる。

【００３４】（ｊ）硬化後の液状ガスケット３（２３）
が圧縮されると、その反発力がフランジ１，２（２１，
２２）に作用する。ここで、フランジ１，２（２１，２
２）が長尺状をなし、剛性が低い場合であって、しかも
シール方法として従来の方法Ｂが適用されたとする。す
ると、同方法Ｂではボルト締付け時における液状ガスケ
ット２３が厚いので、液状ガスケット２３によってフラ
ンジ２１，２２に作用する圧力の分布が不均一となり、
その結果、前記フランジ２１，２２が大きく反ってしま
う。ところが、本実施例の方法では、ボルト締付け時に
おける液状ガスケット３の厚さが前記方法Ｂの場合より
も薄いことから、液状ガスケット３によってフランジ
１，２に作用する圧力の分布がほぼ均一となり、前記フ
ランジ１，２の反りを少なくできる。 （第２実施例）次に、本発明の第２実施例を図２（ａ）
〜（ｃ）に従って説明する。

【００３５】本実施例では、シリンダヘッド側のフラン
ジ２の全周又は一部に溝５が形成されている点が前記第
１実施例と異なっており、シリンダヘッドカバー側のフ
ランジ２、液状ガスケット３、ストッパ４は同一であ
る。本実施例において両フランジ１，２間をシールする
には、図２（ａ）で示すように、フランジ１の溝５内に
液状ガスケット３を充填し、その一部を締結面１ａから
上方へ突出させておく。次に、この液状ガスケット３が
硬化する前に、図２（ｂ）で示すように、フランジ２を
同液状ガスケット３上に載せる。この際、両フランジ
１，２間にストッパ４を介在させ、両フランジ１，２間
の間隔ｄを所定の値（１〜５mm）に保持する。この状態
では、溝５が液状ガスケット３によって完全に充填さ
れ、同溝５内に入りきらない液状ガスケット３が両フラ
ンジ１，２間で適度に変形される。これにより、液状ガ
スケット３は溝５の壁面とフランジ２の締結面２ａに接
着する。

【００３６】次に、液状ガスケット３に紫外線ＵＶを照
射しする。これにより液状ガスケット３は短時間で硬化
し、接着力が消失するとともにゴム弾性が生じてくる。
そして、液状ガスケット３が所定量硬化したところで、
両フランジ１，２間からストッパ４を除去する。

【００３７】その後、ボルトを締付けて両フランジ１，
２の間隔ｄを狭める。この際、液状ガスケット３に内部
応力が発生し、その反作用でゴム弾性が生じる。これに
より、両フランジ１，２間が液状ガスケット３によって
シールされ、ここからエンジンオイルが漏出することが
防止される。

【００３８】このように、本実施例の方法でシールされ
た場合にも前記第１実施例と同様な作用及び効果を奏す
る。なお、本発明は前記実施例の構成に限定されるもの
ではなく、例えば以下のように発明の趣旨から逸脱しな
い範囲で任意に変更してもよい。 （１）本発明は、自動車用エンジンのシリンダヘッドの
フランジとシリンダヘッドカバーのフランジとの間以外
にも、シリンダブロックとオイルパンとの間や、シリン
ダブロックとマニホールドとの間をシールする際に適用
可能である。さらには、自動車以外の二部材間をシール
する際に本発明を適用してもよい。 （２）前記第１実施例及び第２実施例では片方のフラン
ジ１に液状ガスケット３を塗布したが、両方のフランジ
１，２に液状ガスケット３を塗布し、同フランジ１，２
を所定間隔をもって接近させることにより、両液状ガス
ケット３を互いに接合させるようにしてもよい。 （３）前記第１実施例及び第２実施例ではストッパ４を
紫外線の透過可能な材料で形成したが、同ストッパ４に
光を集め、このストッパ４から液状ガスケット３に光を
照射する構成としてもよい。 （４）第２実施例において、シリンダヘッドカバー側の
フランジ２に、シリンダヘッド側のフランジ１の溝５内
に挿入可能な突部を設け、これらの溝５と突部との間を
シールする際に本発明のシール方法を適用してもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、第
１の部材及び第２の部材の少なくとも一方に液状ガスケ
ットを塗布し、第１及び第２の部材を所定の間隔をもっ
て接近させることにより両部材に液状ガスケットを接着
させ、前記液状ガスケットを所定量硬化させた後に前記
第１及び第２の部材の間隔を狭めて液状ガスケットを圧
縮させることにより、第１の部材と第２の部材との間を
シールするようにしたので、液状ガスケットの接着力及
び弾性を有効に利用し、両部材の相対変位に対する追従
性を向上させてその相対変位により隙間が発生するのを
防止するとともに、液状ガスケットと両部材との接着力
を高めてその接着部分から流体が漏出するのを確実に防
止することができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明を具体化した第１実施
例のシール方法を説明するフランジの部分断面図であ
る。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明を具体化した第２実施
例のシール方法を説明するフランジの部分断面図であ
る。

【図３】（ａ），（ｂ）は従来の方法Ａを説明するフラ
ンジの部分断面図である。

【図４】（ａ），（ｂ）は従来の方法Ｂを説明するフラ
ンジの部分断面図である。

【符号の説明】

１…第１の部材としてのシリンダヘッドのフランジ、２
…第２の部材としてのシリンダヘッドカバーのフラン
ジ、３…液状ガスケット、ｄ…間隔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 和隆 東京都八王子市狭間町1456番地 株式会 社 スリーボンド 内 (56)参考文献 特開 昭58−163865（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−43155（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−49167（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硬化前に接着力を有し、かつ硬化後に弾
   性を有する液状ガスケットを第１の部材と第２の部材と
   の間に介在させて両部材間をシールする方法において、 前記第１の部材及び第２の部材の少なくとも一方に前記
   液状ガスケットを塗布し、該液状ガスケットを硬化させ
   る前に第１及び第２の部材を所定の間隔をもって接近さ
   せることにより両部材に液状ガスケットを接着させる第
   １の工程と、 前記液状ガスケットを前記両部材に接着させた後に同液
   状ガスケットを硬化させる第２の工程と、 前記液状ガスケットを所定量硬化させた後に前記第１及
   び第２の部材の間隔を狭めて液状ガスケットを圧縮させ
   ることにより、第１の部材と第２の部材との間をシール
   する第３の工程とを含むことを特徴とする部材間のシー
   ル方法。
2. 【請求項２】 前記第２の工程において、前記第１及び
   第２の部材の間隔を所定の間隔に保持しつつ前記液状ガ
   スケットを硬化させることを特徴とする請求項１記載の
   部材間のシール方法。
3. 【請求項３】 前記第２の工程において、前記第１及び
   第２の部材の間にストッパを介在させてこれら両部材の
   間隔を所定の間隔に保持することを特徴とする請求項２
   記載の部材間のシール方法。