(57)【要約】【課題】合成樹脂製のハウジングとゴム製のガスケットとを一体としてモジュール化を図ると共に、相手方ハウジングとの締結一体化状態で優れたシール性を発揮するシール構造を提供する。【解決手段】締結により合体される第１及び第２のハウジング１，２の両合体部におけるシール構造であって、前記第２のハウジング２は、前記第１のハウジング１に対する締結合体部としてのフランジ部２１を含む合成樹脂の成型体からなり、該フランジ部には、合成樹脂の成型体からなる環状フレーム部材５が、該フランジ部との間に空間２５を形成するよう一方の周側部５ａにおいて一体に固着され、該環状フレーム部材は前記空間の形成部位とは反対側の面にゴム製環状ガスケット６を一体に備え、前記第２のハウジングを、前記フランジ部をして、前記第１のハウジングに締結一体とした際には、前記両合体部の間に、前記環状フレーム部材及び前記環状ガスケットが弾性変形を伴い挟装されるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
締結により合体される第１及び第２のハウジングの両合体部におけるシール構造であって、
前記第２のハウジングは、前記第１のハウジングに対する締結合体部としてのフランジ部を含む合成樹脂の成型体からなり、該フランジ部には、合成樹脂の成型体からなる環状フレーム部材が、該フランジ部との間に空間を形成するよう一方の周側部において一体に固着され、該環状フレーム部材は前記空間の形成部位とは反対側の面にゴム製環状ガスケットを一体に備え、
前記第２のハウジングを、前記フランジ部をして、前記第１のハウジングに締結一体とした際には、前記両合体部の間に、前記環状フレーム部材及び前記環状ガスケットが弾性変形を伴い挟装されるよう構成したことを特徴とするシール構造。
【請求項２】
請求項１に記載のシール構造において、
前記環状ガスケットは前記環状フレーム部材に成型一体に形成されていることを特徴とするシール構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシール構造において、
前記環状フレーム部材と前記フランジ部との間に弾性部材が介装されていることを特徴とするシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互に締結合体される合成樹脂製のハウジングと相手方ハウジングとの両合体部におけるシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用内燃機関等においては、２つのハウジングを、ガスケット等のシール部材を介して締結して接合する構造部分が多く組み込まれている（例えば、特許文献１〜５参照）。近時、軽量化或いは低コスト化の為に、内燃機関におけるシリンダヘッドカバーや、インレットウォーター、アウトレットウォーター或いはマニホールドの配管部材等として、合成樹脂部品（成型体）が広く用いられるようになった。このようなシリンダヘッドカバーや、配管部材等のハウジングは、相手方ハウジングとしてのシリンダヘッド等に対して、ボルト等の締結部材によって締結合体され、両合体部にはガスケットが介在されて両ハウジング間がシールされる。そして、前記合成樹脂製のハウジングとゴム製のガスケットとを一体としてモジュール化するニーズも高まり、このモジュール化されたパーツは、内燃機関等の組立工場に持ち込まれ、相手方ハウジングにボルト等によって締結一体とされる。
【特許文献１】実開昭６２−１５５２８５号公報
【特許文献２】実開平３−４７４１８号公報
【特許文献３】実公平６−１２２２０号公報
【特許文献４】特開平１１−２２３１６６号公報
【特許文献５】特開２００５−３３０９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記のようなモジュール化されたパーツは、事前に成型されたゴム製ガスケット部材を所定形状の金型にインサートし、合成樹脂材を金型内に注入してインサート成型することによって形成される。ところで、このようなインサート成型においては、ハウジングの形状が複雑な場合、注入樹脂の流動圧によってインサート部品（ゴム製ガスケット部材）が動き、所定の位置にガスケットが固着一体とされず、パーツ製品としての歩留まりを低下させる要因となることがある。また、ゴム製ガスケットの支持体としてのハウジングが合成樹脂製であるから、相手方ハウジングに対する締結強度に限界があり、その為、ゴム製ガスケットにへたりが生じると、これが前記合体部間のシール性を低下させることになる。
【０００４】
特許文献３には、金属材からなるフランジ部と、合成ゴムや合成樹脂等からなるカバー部とによりフロントカバーを構成し、カバー部の弾性体をフランジ部まで延設してガスケットと一体化させたフロントカバーが開示されている。この場合、ボルトによってフランジ部をブロック部に締結することにより、前記ガスケットがフランジ部とブロック部との間に挟圧され、これによりフロントカバーとブロック部との間のシールがなされる。フランジ部とカバー部との一体化は、本特許文献にも記載されているとおり、フランジ部にカバー部を直接加硫接着成型するか、フランジ部及びカバー部を予め形成し、両者を接着剤で固着一体とし、或いは締付け具で締結一体とするなどによってなされる。前記加硫接着成型する場合、ガスケットがカバー部の一部として構成されるから、前述のインサート成型の場合のように、ガスケット自体が注入樹脂の流動圧によって動くようなことがない。しかし、ゴム製ガスケットをカバー部と別体として加硫成型し、合成樹脂製のカバー部にインサート成型する場合は、前記のようなガスケットの移動による不具合を生じることが懸念される。
【０００５】
特許文献４には、マニホールドのフランジ及びマニホールドハウジングのそれぞれの開口周縁部に形成された環状段部間にシール部材が装着され、締結部材（ボルト）によって、マニホールドを、フランジをしてマニホールドハウジングに締結するマニホールドの取付構造が開示されている。前記シール部材は、剛体製の環状支持部材と、該支持部材の外周側に加硫接着されたゴム状弾性体製のパッキンとよりなり、前記環状段部間に圧入装着され、この装着状態ではパッキンがそれぞれの周壁に密接している。しかし、この場合のシール部材は、パッキンが支持部材に一体に支持されているが、マニホールド及びマニホールドハウジングとは別部材として構成され、これらのいずれかと組み合ってモジュール化されているものではない。また、パッキンは前記締結部材の締結方向に沿って圧縮されるものではなく、従って、締結圧縮に伴う反力によって２つのハウジング間をシールするシール構造とは質的に異なる。
【０００６】
本発明は、前記実情に鑑みなされたものであり、合成樹脂製のハウジングとゴム製のガスケットとを一体としてモジュール化を図ると共に、相手方ハウジングとの締結一体化状態で優れたシール性を発揮するシール構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のシール構造は、締結により合体される第１及び第２のハウジングの両合体部におけるシール構造であって、前記第２のハウジングは、前記第１のハウジングに対する締結合体部としてのフランジ部を含む合成樹脂の成型体からなり、該フランジ部には、合成樹脂の成型体からなる環状フレーム部材が、該フランジ部との間に空間を形成するよう一方の周側部において一体に固着され、該環状フレーム部材は前記空間の形成部位とは反対側の面にゴム製環状ガスケットを一体に備え、前記第２のハウジングを、前記フランジ部をして、前記第１のハウジングに締結一体とした際には、前記両合体部間に、前記環状フレーム部材及び前記環状ガスケットが弾性変形を伴い挟装されるよう構成したことを特徴とする。
環状フレーム部材と第２のハウジングのフランジ部との一体固着は、超音波溶着或いはレーザ溶着等によってなされる。
【０００８】
本発明において、前記環状ガスケットは前記環状フレーム部材に成型一体に形成されているものとすることができる。この成型一体化としては、事前に成型されたゴム製環状ガスケットを金型内の所定部位にインサートして環状フレーム部材を樹脂成型する方法、事前に成型された合成樹脂製環状フレーム部材をインサートしてゴム製環状ガスケットを加硫成型する方法、或いは、合成樹脂及びゴム材を金型内で同時（二色）成型する方法等が採用される。
また、本発明において、前記環状フレーム部材と前記フランジ部との間に弾性部材を介装しても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るシール構造によれば、合成樹脂の成型体からなる第２のハウジングとゴム製ガスケットとが、フレーム部材を介して一体とされて、モジュール化されているから、このモジュール化されたパーツを組立工場に持ち込み、第１のハウジングに締結一体とすることができ、モジュール化のニーズに応えることができる。また、合成樹脂の成型体からなる環状フレーム部材が、前記フランジ部との間に空間を形成するよう一方の周側部において一体に固着されているから、該環状フレーム部材の他方の周側部側が合成樹脂特有の弾性を保有する自由端とされる。従って、前記第２のハウジングを、前記フランジ部をして、前記第１のハウジングに締結一体とする際には、該環状フレーム部材の他方の周側部側は、環状ガスケットを介して、第１のハウジングの合体部から締結に伴う反力を受け、前記一方の周側部における固着部を支点として、前記空間内で合成樹脂特有の弾性により変形する。また、環状ガスケットは、環状フレーム部材と第１のハウジングの合体部との間で挟圧され、ゴム弾性を伴い圧縮弾性変形する。
【００１０】
そして、環状フレーム部材及び環状ガスケットの弾性変形に伴う複合した復元弾力が、環状ガスケットと第１のハウジングの合体部との間に作用するから、第１及び第２のハウジングにおける両合体部間が極めて好適にシールされる。特に、第２のハウジングが合成樹脂製であるが故に、金属等の剛体製に比べて締結圧を大きくすることができないにも拘わらず、前記複合した復元弾力によって、環状ガスケットと第１のハウジングの合体部との間の面圧が充分に確保される。しかも、締結圧は環状フレーム部材及び環状ガスケットの弾性に分散吸収されることになり、これにより、環状ガスケットにかかる応力が緩和され、ゴム材のへたりが抑制される。仮に、環状ガスケットにへたりが生じても、環状フレーム部材がその復元性によってへたりに追随し、これを補うことになるから、良好なシール性を長く維持することができる。
【００１１】
前記環状ガスケットが前記環状フレーム部材に成型一体に形成されているものとした場合、第２のハウジングの全体形状が複雑であっても、環状フレーム部材自体はフランジ部の形状に沿った形状であれば良く、しかも環状ガスケットとの大きさに大きな差がないから、ゴム製環状ガスケットとの前記インサート成型や、二色成型等においては、相互の流動圧による影響が少なく、精度良く成型がなされる。従って、歩留まりよく環状ガスケットと環状フレーム部材との一体物を得ることができる。
【００１２】
前記環状フレーム部材とフランジ部との間に弾性部材を介装した場合、弾性部材の復元弾力が更に加わることにより、前記複合した復元弾力が一層強化され、環状ガスケットと第１のハウジングの合体部との間の強化された面圧により、シール性がより向上する。また、ゴム製ガスケットのへたり緩和効果や、へたりが発生した場合のへたり追随性がより助長され、シール寿命の延長がより効果的になされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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は本発明のシール構造の一実施形態を示す要部の縦断面図、図２及び図３は他の実施形態であって図１におけるＸ部に対応する図、図４（ａ）（ｂ）は更に別の実施形態を示し、（ａ）は締結前の状態を、（ｂ）は締結後の状態をそれぞれ示す図２と同様図である。
【００１４】
図１は自動車用内燃機関におけるシリンダヘッド（第１のハウジング）１に対して合成樹脂製のシリンダヘッドカバー（第２のハウジング）２をボルト（締着具）３によって締着し合体させた状態を示している。シリンダヘッドカバー２は、カバー本体２０と、該カバー本体２０の外周部分に一体に形成された外向のフランジ部２１とよりなり、該フランジ部２１が、シリンダヘッド１との締結合体部とされる。該フランジ部２１には、その周方向に沿って適宜間隔毎にボルト挿通孔２２が貫設され、該ボルト挿通孔２２の内孔には金属製のスリーブ４が嵌着されている。前記シリンダヘッドカバー２は、カバー本体２０及びフランジ部２１を含んで合成樹脂の一体成型によって製せられるが、この成型の際に、スリーブ４が金型内の所定の位置に配されてインサート成型により一体とされる。スリーブ４は、フランジ部２１に対する一体状態で、上端がフランジ部２１の上端面と同一面をなし、下端が該フランジ部２１の下端面２１ａより下方にやや突出するようその軸方向長さが設定されている。また、該スリーブ４の内径は、前記ボルト３のねじ部３０の外径よりやや大とされ、該ねじ部３０の挿通が可能とされている。シリンダヘッド１の前記ボルト挿通孔２２に対応する箇所には、前記ねじ部３０と螺合し得る雌ねじ部１０が形成されている。
【００１５】
前記フランジ部２１の内周側下角部には、その全周に亘る環状の切欠段部２３が形成されている。更に、該切欠段部２３における前記カバー本体２０の基部に、環状フレーム部材５の取付段部２４が形成されている。環状フレーム部材５は、内周側の側部（一方の周側部）の環状起立部５ａと、該起立部５ａの下端より外周側に延出された環状横向鍔部片５ｂとよりなる断面略鉤型の合成樹脂の一体成型体からなる。該環状フレーム部材５は、前記起立部５ａの上端部において、前記フランジ部２１の取付段部２４に、超音波溶着或いはレーザ溶着等によって一体固着されている。この起立部５ａの上端部と取付段部２４との一体固着は、両者間に僅かな隙間もなく密封的になされる。そして、この一体固着状態で、フランジ部２１の切欠段部２３と環状フレーム部材５との間に、環状フレーム部材５の上向き弾性変形を許容する空間２５が形成される。
【００１６】
横向鍔部片５ｂの外周側（自由端側）に寄った部分の下面（前記空間２５の形成部位とは反対側の面）には、ゴム製環状ガスケット６が、その突状基部６ａを埋入させた状態で一体とされている。環状フレーム部材５とゴム製環状ガスケット６との一体化は、前述のように、事前に成型されたゴム製環状ガスケット６を金型（不図示）内の所定部位にインサートして環状フレーム部材５を樹脂成型する方法、事前に成型された合成樹脂製環状フレーム部材５をインサートしてゴム製環状ガスケット６を加硫成型する方法、或いは、合成樹脂及びゴム材を同時（二色）成型する方法等によってなされる。
【００１７】
前記のようにシリンダヘッドカバー２と、ゴム製ガスケット６を一体に備える環状フレーム部材５とが一体固着されてモジュール化されたパーツ製品においては、図１の２点鎖線に示すように、横向鍔部片５ｂが起立部５ａから鈍角に延出され、横向鍔部片５ｂの外周部（他方の周側部）側が垂れ下がり、環状ガスケット６がフランジ部２１の下端面２１ａより突出するような状態に形成されている。この状態で内燃機関の組立工場に持ち込まれ、シリンダヘッド１に組付けられる。即ち、シリンダヘッド１の上に前記モジュール化されたパーツを、フランジ部２１がシリンダヘッド１の上端部（シリンダヘッド１の合体部）１ａに載るように置く。前記のように環状ガスケット６がフランジ部２１の下端面２１ａより突出しているから、この置く過程で、環状ガスケット６がシリンダヘッド１の上端部１ａに先ず当接する。この状態では、パーツの自重による負荷分に応じて、該環状ガスケット６が弾性変形すると共に、横向鍔部片５ｂの外周部側が自由端となり、且つ、起立部５ａの上端部と取付段部２４との固着部を支点として、合成樹脂特有の弾性を保有する環状フレーム部材５が、前記空間２５内を上向きに弾性変形する。
【００１８】
そして、各スリーブ４の内孔部にボルト３を挿入し、シリンダヘッド１の雌ねじ部１０にボルト３のねじ部３０を螺合させてゆくと、フランジ部２１の切欠段部２３とシリンダヘッド１の上端部１ａとの間で、環状フレーム部材５及び環状ガスケット６が挟圧され、前記各弾性変形が更に促進される。スリーブ４の下端がシリンダヘッド１の上端部１ａに当接し、ボルト３のねじ部３０に嵌装されたワッシャ（若しくは頭部３１に一体とされた鍔）３２とシリンダヘッド１の上端部１ａとの間でスリーブ４が強く緊合された状態で、ボルト３による螺合締結が完了する。このように、ボルト挿通孔２２にスリーブ４を前記位置関係で嵌着させておくことにより、合成樹脂製のフランジ部２１に対して過剰な締結圧がかからず、フランジ部２１が締結圧により毀損等を生じることを未然に防止することができる。
【００１９】
ボルト３によるシリンダヘッドカバー２のシリンダヘッド１に対する締結合体が完了すると、図１に示すように、環状フレーム部材５及び環状ガスケット６が、２点鎖線で示す初期の状態から、実線位置で示すように弾性変形した状態で、フランジ部２１の切欠段部２３とシリンダヘッド１の上端部１ａとの間に挟装される。この挟装状態では、環状フレーム部材５が合成樹脂特有の弾性により変形し、また、環状ガスケット６がゴム弾性により変形し、それぞれが復元弾力を保有した状態に維持される。従って、環状ガスケット６とシリンダヘッド１の上端部１ａとの間には、これらの復元弾力が複合した面圧が作用し、この面圧により、この部分が好適にシールされ、シリンダヘッド１内のオイル等の漏出が防止される。
【００２０】
そして、前述のとおり、ボルト３による締結圧は弾性を保有する環状フレーム部材５及び環状ガスケット６に分散吸収されることになり、これにより、環状ガスケット６にかかる応力が緩和され、ゴム材のへたりが抑制される。仮に、環状ガスケット６にへたりが生じても、環状フレーム部材５がへたりに追随し、良好なシール性を長く維持することができる。
【００２１】
図２及び図３は、本発明の他の実施形態を示し、前記実施形態に加えて、フレーム部材５とフランジ部２１との間に弾性部材を介装したことを特徴とするものである。図２の例では、フレーム部材５の全周に亘る環状の皿ばね７が介装されている。また、図３の例では、圧縮コイルばね８がフレーム部材５の周方向に適宜間隔毎の配置状態で介装されている。これら弾性部材としての皿ばね７或いは圧縮コイルばね８は、前記同様のシリンダヘッドカバー２のシリンダヘッド１に対する締結状態では、フランジ部２１の切欠段部２３とフレーム部材５との間に圧縮状態で弾装され、その復元弾力が環状フレーム部材５に作用して、前記複合した復元弾力が一層強化され、環状ガスケット６とシリンダヘッド１の上端部１ａとの間の面圧が補強される。従って、この部分のシール性がより向上すると共に、環状ガスケット６のへたり緩和効果や、へたりが発生した場合のへたり追随性がより助長され、シール寿命の延命化を図ることができる。
【００２２】
図２及び図３では、弾性部材として皿ばね７或いは圧縮コイルばね８を例示したが、これに限られず、例えば、板ばね、ゴム或いは樹脂若しくはゴムの発泡体等のように、復元性のある弾性体をこれらに代えて用いることはもとより可能である。その他の構成は図１に示す例と同様であるから、共通部分に同一の符号を付しその説明を割愛する。
【００２３】
図４（ａ）（ｂ）は、更に別の実施形態を示すものであり、環状フレーム部材５の形状が前記例とは若干異なることを示している。即ち、図４（ａ）に示すようにフレーム部材５の初期形状（締結圧等の外力が付加されていない場合の形状）は、横向鍔部片５ｂが起立部５ａに対して略９０°の角度で外周側に延出された形状とされている。また、環状ガスケット６の下部は、フランジ部２１の下端面２１ａより下方に突出している。このように構成されたシリンダヘッドカバー２を前記と同様にシリンダヘッド１に締結合体させると、図４（ｂ）に示すように、環状ガスケット６が弾性変形すると共に、横向鍔部片５ｂが起立部５ａに対して鋭角に弾性変形した状態で、環状フレーム部材５及び環状ガスケット６がシリンダヘッドカバー２のフランジ部２１及びシリンダヘッド１の上端部１ａの間に挟装される。従って、環状フレーム部材５及び環状ガスケット６は前記と同様の機能を奏する。この例の場合、環状ガスケット６の、フランジ部２１の下端面２１ａからの突出量が少ないので、製品としての前記パーツの梱包性や輸送性に優れる利点が付加される。その他の構成は前記と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、ここでもその説明を割愛する。
【００２４】
尚、前記実施形態では、内燃機関におけるシリンダヘッド１とシリンダヘッドカバー２との締結合体部におけるシール構造を例に採って説明したが、インレットウォーター、アウトレットウォーター、フロントカバー或いはマニホールド等や、その他の産業機械等において、少なくとも一方のハウジングに相当する部分が合成樹脂製であり、この合成樹脂製のハウジングにガスケットを一体としてモジュール化することが求められる場合においても、本発明のシール構造を適用することができる。また、前記実施形態では、環状フレーム部材５の内周側の周側部をフランジ部２１に固着し、外周側の周側部を自由端としたが、これとは逆に、外周側の周側部をフランジ部２１に固着し、内周側の周側部を自由端としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のシール構造の一実施形態を示す要部の縦断面図である。
【図２】他の実施形態であって図１におけるＸ部に対応する図である。
【図３】同実施形態の変形例を示す図２と同様図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は更に別の実施形態を示し、（ａ）は締結前の状態を、（ｂ）は締結後の状態をそれぞれ示す図２と同様図である。
【符号の説明】
【００２６】
１      シリンダヘッド（第１のハウジング）
１ａ    シリンダヘッドの上端部（合体部）
２      シリンダヘッドカバー（第２のハウジング）
２１    フランジ部（合体部）
２５    空間
５      環状フレーム部材
５ａ    起立部（一方の周側部）
６      環状ガスケット
７      皿ばね（弾性部材）
８      圧縮コイルばね（弾性部材）
【図１】
2010065739.tif 000003
【図２】
2010065739.tif 000004
【図３】
2010065739.tif 000005
【図４】
2010065739.tif 000006