JP2016017554A - シール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスケットを用いたシール構造において、圧縮時のガスケットの反力を抑制しつつ、ガスケットの倒れを抑制する。
【解決手段】シール構造１０は、シリンダヘッド２０に取り付けられ、被シール面２２に対向する部位に挿入溝３４が設けられ、溝底３５に中央部３５Ａから溝壁３６に向かって徐々に溝深さを浅くする傾斜部３５Ｂが中央部３５Ａを挟んで両側に形成されたシリンダヘッドカバー３０と、挿入溝３４に挿入され、シリンダヘッドカバーが取り付けられた状態では端部４２Ａが中央部３５Ａに当接し端部４４Ａが被シール面に当接して圧縮状態となり、圧縮状態では挿入部４２の最大幅部４２Ｂが両溝壁３６にそれぞれ当接し且つ挿入部４２の側面４１と挿入溝３４との間に隙間Ｓが形成されるガスケット４０と、ガスケット４０の端部４４Ａ側に形成され、幅方向に張り出し挿入溝３４の縁部と被シール面との間に配置される張出部４６と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、シール構造に関する。

特許文献１には、断面略Ｔ字形状のガスケットの基部をシリンダヘッドカバーのガスケット取付溝に嵌合させ、ガスケットのシール部をシリンダヘッドのフランジ面とシリンダヘッドカバーのフランジ面とで狭圧するシール構造について開示されている。この特許文献１では、ガスケットの基部の断面積をガスケット取付溝の断面積以上にすることで、ガスケット取付溝にガスケットの基部を隙間なく密着させている。

特開平６−２８１０１３号公報

ところで、特許文献１のようにガスケットの基部の断面積をガスケット取付溝の断面積以上にした場合、ガスケットの基部とガスケット取付溝との間のシール性を十分に確保できるが、シリンダヘッドカバーが圧縮状態のガスケットから受ける反力（復元力）も大きくなる。このため、ガスケットの幅を細くして反力を減少させることについて検討されているが、ガスケットの幅を細くし過ぎると、ガスケット取付溝内でガスケットが倒れてしまい、十分なガスケットのつぶし代（圧縮される量）を確保できずに、シール性が低下するという懸念がある。

本発明は、ガスケットを用いたシール構造において、圧縮時のガスケットの反力を抑制しつつ、ガスケットの倒れを抑制することを課題とする。

本発明の請求項１に記載のシール構造は、被カバー部材に取り付けられて前記被カバー部材をカバーし、前記被カバー部材に形成された閉ループ状の被シール面に対向する部位に挿入溝が閉ループ状に設けられ、前記挿入溝の溝底に溝幅方向の中央部から溝壁に向かって徐々に溝深さを浅くする傾斜部が前記中央部を挟んで両側にそれぞれ形成されたカバー部材と、前記挿入溝に一部が挿入され、前記被カバー部材に前記カバー部材が取り付けられた状態では挿入方向の端部が前記溝底の前記中央部に当接すると共に挿入方向と反対側の端部が前記被シール面に当接して挿入方向に圧縮された圧縮状態となり、前記圧縮状態では前記挿入溝に挿入される挿入部の最大幅部が両側の前記溝壁にそれぞれ当接し且つ前記挿入部の挿入方向の前記端部から前記最大幅部までの側面と前記挿入溝との間に隙間が形成される弾性を有する閉ループ状のガスケットと、前記ガスケットの挿入方向と反対側の前記端部側に形成され、幅方向の少なくとも一方側に張り出し、前記圧縮状態では前記挿入溝の縁部と前記被シール面との間に配置される張出部と、を備えている。

請求項１に記載のシール構造では、ガスケットの圧縮状態において、挿入方向の端部が溝底の中央部に当接し、挿入方向と反対側の端部が被シール面に当接し、挿入部の最大幅部が挿入溝の両溝壁にそれぞれ当接することから、被カバー部材とカバー部材との間がシールされる。なお、ここでいう「挿入部の最大幅部」とは、挿入部の中で幅が最も広い部分を指している。

ガスケットの圧縮状態では、挿入部の挿入方向の端部から最大幅部までの側面と挿入溝との間に隙間が形成されることから、例えば、ガスケットを圧縮した状態で挿入溝と挿入部との間が隙間なく接するものと比べて、ガスケットの圧縮に対する反力（復元力）を抑制できる。

また、ガスケットの圧縮状態では、挿入方向の端部が溝底の中央部に当接し、挿入部の最大幅部が挿入溝の両溝壁にそれぞれ当接することから、ガスケットに幅方向の入力（例えば、被カバー部材とカバー部材とがガスケットの幅方向に相対移動した際の入力）が作用しても挿入溝内における挿入部の倒れを抑制できる。仮に、挿入方向の端部に幅方向の入力があっても、挿入方向の端部は、傾斜部に沿って溝底の中央部から溝壁へスライドし難いため、挿入溝内における挿入部の倒れを抑制できる。

さらに、ガスケットの圧縮状態では、挿入溝の縁部と被シール面との間に張出部が配置されることから、ガスケットに幅方向の入力が作用した場合、張出部が被シール面又は挿入溝の縁部に当接するため、ガスケットの倒れを抑制できる。

以上のことから、請求項１に記載のシール構造によれば、圧縮時のガスケットの反力を抑制しつつ、ガスケットの倒れを抑制できる。

本発明の請求項２に記載のシール構造は、請求項１に記載のシール構造において、前記ガスケットは、非圧縮状態においても前記挿入部の最大幅部の幅が前記挿入溝の溝幅以上である。

請求項２に記載のシール構造では、挿入溝にガスケットを挿入すると、挿入部の最大幅部が挿入溝の両側の溝壁にそれぞれ当接することから、ガスケットを被カバー部材に仮止めすることができる。これにより、被カバー部材にカバー部材を取り付ける際の取付作業が容易になる。

本発明の請求項３に記載のシール構造は、請求項１又は請求項２に記載のシール構造において、前記張出部は、挿入方向と反対側の前記端部から前記挿入方向に間隔をあけて配置されている。

請求項３に記載のシール構造では、ガスケットの張出部を挿入方向と反対側の端部から挿入方向に間隔をあけて配置していることから、例えば、張出部を挿入方向と反対側の端部に配置するものと比べて、挿入方向と反対側の端部近傍を圧縮変形させやすい。すなわち、ガスケットの圧縮に対する反力（復元力）をさらに抑制できる。

本発明の請求項４に記載のシール構造は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシール構造において、前記被カバー部材は、シリンダヘッドであり、前記カバー部材は、樹脂製のシリンダヘッドカバーである。

請求項４に記載のシール構造では、被カバー部材をシリンダヘッドとし、カバー部材を樹脂製のシリンダヘッドカバーとしている。ここで、エンジンを構成するシリンダヘッド周辺は、エンジン運転時には高温になるため、樹脂製のシリンダヘッドカバーが強い入力によって塑性変形しやすい傾向があるが、圧縮時のガスケットの反力を抑制しているため、シリンダヘッドカバーがガスケットの反力によって塑性変形するのを抑制できる。

本発明のシール構造によれば、圧縮時のガスケットの反力を抑制しつつ、ガスケットの倒れを抑制できる。

本発明の一実施形態に係るシール構造で用いられるガスケットの断面斜視図である。 図１のガスケットを挿入溝に挿入したシリンダヘッドカバーを用いてシリンダヘッドをカバーした状態を示す、ガスケット及びその周辺部分の断面図である。 図２のシリンダヘッドカバーをシリンダヘッドに取り付けてガスケットを圧縮させた状態を示す、ガスケット及びその周辺部分の断面図である。

本発明の一実施形態に係るシール構造について説明する。
図２及び図３に示されるように、本実施形態のシール構造１０は、図示しないエンジンの一部を構成するシリンダヘッド２０に取り付けられてシリンダヘッド２０の上部をカバーするシリンダヘッドカバー３０と、シリンダヘッド２０とシリンダヘッドカバー３０との間に配置されてシリンダヘッド２０とシリンダヘッドカバー３０との間をシールするガスケット４０を備えている。
なお、本実施形態のシリンダヘッド２０は本発明の被カバー部材の一例であり、本実施形態のシリンダヘッドカバー３０は本発明のカバー部材の一例である。

図２に示されるように、シリンダヘッド２０の上部の周縁部には、ガスケット４０によってシールされる被シール面２２が形成されている。この被シール面２２は、周縁部に沿って閉ループ状に形成されている。

シリンダヘッドカバー３０の下部の周縁部には、シリンダヘッド２０の被シール面２２に対向する対向面３２が形成されている。この対向面３２は、周縁部に沿って閉ループ状に形成されている。また、対向面３２には、ガスケット４０の挿入部４２が挿入される挿入溝３４が形成されている。この挿入溝３４は、対向面３２に沿って閉ループ状に形成されている。

挿入溝３４は、溝底３５と、溝幅方向両側の溝壁３６とで構成されている。また、溝底３５は、溝幅方向の中央部３５Ａと、この中央部３５Ａを挟んで溝幅方向の両側にそれぞれ形成され中央部３５Ａから溝壁３６に向かって徐々に溝深さを浅くする傾斜部３５Ｂと、を備えている。
なお、本実施形態では、傾斜部３５Ｂを直線状に傾斜する傾斜面としているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、傾斜部３５Ｂを曲線状に傾斜する湾曲面としてもよい。
また、本実形態では、挿入溝３４の溝幅（両側の溝壁３６間の距離）を略一定としているが、本発明はこの構成に限定されず、挿入溝３４の溝幅を開口部に向かって徐々に広くする構成としてもよい。

なお、本実施形態では、シリンダヘッド２０とシリンダヘッドカバー３０とをボルトで締結する取付構造を用いているが、本発明はこの構成に限定されず、シリンダヘッド２０にシリンダヘッドカバー３０を取り付けられればどのような取付構造を用いてもよい。

ガスケット４０は、ゴム弾性を有する材料を挿入溝３４に合わせた閉ループ状に形成したものであり、図２に示されるように、挿入溝３４に挿入される挿入部４２と、被シール面２２をシールするシール部４４とを備えている。

挿入部４２は、ガスケット４０の挿入方向（図２及び図３では、矢印Ｘ方向）の端部４２Ａ（図１及び図２ではガスケット４０の上端部）から最大幅部４２Ｂに向かって幅が広くなる形状（略三角形状）とされている。なお、ここでいう「最大幅部４２Ｂ」とは、挿入部４２の中で幅が最も広い部分を指している。
また、本実施形態では、挿入部４２の両側の側面４１からそれぞれ幅方向（図１〜３では、矢印Ｙ方向））に突出してガスケット４０の延在方向に連続して延びる一対の突条部によって最大幅部４２Ｂが形成されている。

挿入部４２の最大幅部４２Ｂの幅は、後述する非圧縮状態においても挿入溝３４の溝幅以上とされている。

なお、ガスケット４０の断面においては、ガスケット４０の挿入方向とガスケット４０の幅方向は直交する方向である。また、ガスケット４０の挿入部４２を挿入溝３４に挿入した状態のガスケット４０の断面においては、ガスケット４０の挿入方向と挿入溝３４の深さ方向は同じ方向であり、ガスケット４０の幅方向と挿入溝３４の溝幅方向は同じ方向である。

図１及び図２に示されるように、シール部４４は、被シール面２２側（図２では下側）の面が円弧状に湾曲した湾曲面とされている。このシール部４４には、幅方向の一方側（図１〜３では右側）に張り出して挿入溝３４の縁部（ここでは対向面３２）と被シール面２２との間に配置される板状の張出部４６が形成されている。なお、本発明はこの構成に限定されず、シール部４４に幅方向の他方側に張り出す張出部４６を形成してもよいし、シール部４４に幅方向の両側にそれぞれ張り出す張出部４６を形成してもよい。また、張出部４６は、ガスケット４０の延在方向に連続して延びている。なお、本発明はこの構成に限定されず、例えば、張出部４６をガスケット４０の延在方向に断続的に形成する構成としてもよい。

図２及び図３に示されるように、張出部４６は、シール部４４のガスケット４０の挿入方向と反対側の端部４４Ａ（図１及び図２では、ガスケット４０の下端部）からガスケット４０の挿入方向に間隔をあけて配置されている。

ここで、図２及び図３に示されるように、シリンダヘッド２０にシリンダヘッドカバー３０が取り付けられた状態ではガスケット４０の端部４２Ａが溝底３５の中央部３５Ａに当接すると共に端部４４Ａが被シール面２２に当接して、ガスケット４０が挿入方向に圧縮された圧縮状態（圧縮されて弾性変形した状態）となる。この圧縮状態では、挿入溝３４に挿入された挿入部４２の最大幅部４２Ｂが両側の溝壁３６にそれぞれ当接する。このとき、挿入部４２の端部４２Ａから最大幅部４２Ｂまでの側面４１と挿入溝３４の傾斜部３５Ｂ及び溝壁３６との間に隙間Ｓが形成される。

次に、本実施形態のシール構造１０の作用効果について説明する。
シリンダヘッド２０にシリンダヘッドカバー３０を取り付けると、図３に示されるように、ガスケット４０が圧縮状態になり、挿入部４２の端部４２Ａが溝底３５の中央部３５Ａに当接して当接部分周辺をシールし、シール部４４の端部４４Ａが被シール面２２に当接して当接部分周辺をシールし、挿入部４２の最大幅部４２Ｂが挿入溝３４の両溝壁３６にそれぞれ当接して当接部分周辺をシールすることから、シリンダヘッド２０とシリンダヘッドカバー３０との間がシールされる。

ガスケット４０の圧縮状態では、挿入部４２の端部４２Ａから最大幅部４２Ｂまでの側面４１と挿入溝３４との間に隙間Ｓが形成されることから、例えば、ガスケットを圧縮した状態で挿入溝と挿入部との間が隙間なく接するものと比べて、ガスケット４０の圧縮に対する反力（復元力）を抑制できる。

また、ガスケット４０の圧縮状態では、挿入部４２の端部４２Ａが溝底３５の中央部３５Ａに当接し、挿入部４２の最大幅部４２Ｂが挿入溝３４の両溝壁３６にそれぞれ当接することから、ガスケット４０に幅方向の入力（例えば、シリンダヘッドカバー３０の内外の圧力変動により、シリンダヘッド２０とシリンダヘッドカバー３０がガスケット４０の幅方向に相対移動した際の入力）が作用しても挿入溝３４内における挿入部４２の倒れを抑制できる。仮に、挿入部４２の端部４２Ａに幅方向の入力があっても、端部４２Ａは、傾斜部３５Ｂに沿って溝底３５の中央部３５Ａから溝壁３６へスライドし難いため、挿入溝３４内における挿入部４２の倒れを抑制できる。

さらに、ガスケット４０の圧縮状態では、挿入溝３４の縁部と被シール面２２との間に張出部４６が配置されることから、ガスケット４０に幅方向の入力が作用した場合、張出部４６が被シール面２２又は挿入溝３４の縁部に当接するため、ガスケット４０の倒れを抑制できる。

以上のことから、シール構造１０によれば、圧縮時のガスケット４０の反力を抑制しつつ、ガスケット４０の倒れを抑制できる。
特に、エンジン運転時には、シリンダヘッド周辺が高温になるため、樹脂製のシリンダヘッドカバー３０が強い入力によって塑性変形しやすくなる傾向があるが、圧縮時のガスケット４０の反力を抑制しているため、高温下においてもシリンダヘッドカバー３０がガスケット４０の反力によって塑性変形するのを抑制できる。また、ガスケット４０から受ける反力を減らすことで、樹脂製のシリンダヘッドカバー３０の厚みを薄くして、軽量化及びコストダウンを図ることが可能となる。

また、シール構造１０では、挿入溝３４にガスケット４０を挿入すると、挿入部４２の最大幅部４２Ｂが挿入溝３４の両側の溝壁３６にそれぞれ当接するため、ガスケット４０をシリンダヘッドカバー３０に仮止めすることができる。これにより、シリンダヘッド２０にシリンダヘッドカバー３０を取り付ける際の取付作業が容易になる。

さらに、シール構造１０では、ガスケット４０の張出部４６をシール部４４の端部４４Ａからガスケット４０の挿入方向に間隔をあけて配置していることから、例えば、張出部をガスケットのシール部の端部に配置するものと比べて、シール部４４の端部４４Ａ近傍を圧縮変形させやすい。すなわち、ガスケット４０の圧縮に対する反力（復元力）をさらに抑制できる。

前述の実施形態では、挿入部４２の最大幅部４２Ｂの幅を非圧縮状態においても挿入溝３４の溝幅以上としているが、本発明はこの構成に限定されず、圧縮状態において挿入部４２の最大幅部４２Ｂが両側の溝壁３６にそれぞれ当接できれば、非圧縮状態において挿入部４２の最大幅部４２Ｂの幅が挿入溝３４の溝幅未満であってもよい。

また、前述の実施形態では、本発明の被カバー部材をシリンダヘッド２０とし、本発明のカバー部材をシリンダヘッドカバー３０としているが、本発明はこの構成に限定されない。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。

１０ シール構造
２０ シリンダヘッド（被カバー部材）
２２ 被シール面
３０ シリンダヘッドカバー（カバー部材）
３４ 挿入溝
３５ 溝底
３５Ａ 中央部
３５Ｂ 傾斜部
３６ 溝壁
４０ ガスケット
４１ 側面
４２ 挿入部
４２Ａ 端部
４２Ｂ 最大幅部
４４Ａ 端部
４６ 張出部
Ｓ 隙間

Claims (4)

1. 被カバー部材に取り付けられて前記被カバー部材をカバーし、前記被カバー部材に形成された閉ループ状の被シール面に対向する部位に挿入溝が閉ループ状に設けられ、前記挿入溝の溝底に溝幅方向の中央部から溝壁に向かって徐々に溝深さを浅くする傾斜部が前記中央部を挟んで両側にそれぞれ形成されたカバー部材と、
   前記挿入溝に一部が挿入され、前記被カバー部材に前記カバー部材が取り付けられた状態では挿入方向の端部が前記溝底の前記中央部に当接すると共に挿入方向と反対側の端部が前記被シール面に当接して挿入方向に圧縮された圧縮状態となり、前記圧縮状態では前記挿入溝に挿入される挿入部の最大幅部が両側の前記溝壁にそれぞれ当接し且つ前記挿入部の挿入方向の前記端部から前記最大幅部までの側面と前記挿入溝との間に隙間が形成される弾性を有する閉ループ状のガスケットと、
   前記ガスケットの挿入方向と反対側の前記端部側に形成され、幅方向の少なくとも一方側に張り出し、前記圧縮状態では前記挿入溝の縁部と前記被シール面との間に配置される張出部と、
   を備えるシール構造。
2. 前記ガスケットは、非圧縮状態においても前記挿入部の最大幅部の幅が前記挿入溝の溝幅以上である、請求項１に記載のシール構造。
3. 前記張出部は、挿入方向と反対側の前記端部から前記挿入方向に間隔をあけて配置されている、請求項１又は請求項２に記載のシール構造。
4. 前記被カバー部材は、シリンダヘッドであり、
   前記カバー部材は、樹脂製のシリンダヘッドカバーである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシール構造。

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