(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２部材の内の一方の部材の被シール面に凹設された溝部にガスケットを装着し、前記２部材間をシールする密封構造であって、
前記溝部は、深さ方向奥側に形成された第１溝部と、前記溝部の開口側に前記第１溝部よりも幅広で、且つ、対向する両内壁が略平行に形成された第２溝部とを備え、
前記ガスケットは、前記第１溝部に挿入される挿入部を有したガスケット本体部と、該ガスケット本体部よりも幅寸法が大きく、且つ、他方の部材の被シール面に対向する曲面部を有した突出部とを備え、
前記突出部の最大幅寸法は、前記第１溝部の幅寸法よりも大きく、前記第２溝部の幅寸法よりも小さくされており、
前記ガスケット本体部の高さ寸法は、前記突出部の高さ寸法より大きいことを特徴とする密封構造。
【請求項２】
請求項１に記載の密封構造において、
前記挿入部は、先側に向かって幅が次第に小さくなる先細形状に形成されていることを特徴とする密封構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の密封構造において、
前記２部材のうちの少なくともいずれか一方が樹脂材製であることを特徴とする密封構造。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の密封構造において、
前記ガスケット本体部の幅寸法は、前記第１溝部の幅寸法よりも小さいことを特徴とする密封構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、内燃機関におけるシリンダヘッドとインテークマニホールドとの間、或いはシリンダヘッドとヘッドカバーとの間を、ガスケットを介してシールする密封構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、上述のような２部材間をガスケットを介してシールする密封構造が、種々提案されており、例えば、以下の特許文献１が挙げられる。
特許文献１には、ブレーキ液圧制御装置における電磁制御弁のソレノイド駆動機構部を収容するケーシングにおけるシール構造が開示されている。
このシール構造においては、ケーシングを構成する第１構成ユニットの組み付けシール面側に環状シール溝が形成され、この環状シール溝は、底部側の幅狭溝部と、開口部側の幅広溝部とを有している。一方、この環状シール溝に装着される環状シール部材は、該環状シール溝の深さより長手方向が長い断面略長円状の形状とされている。そして、環状シール溝に環状シール部材を装着した状態で、第１構成ユニットに第２構成ユニットを組み付ける際に、環状シール部材が幅狭溝部に圧縮状態で充填されると共に、環状シール部材における環状シール溝の開口縁部より突出する先端潰れ部が幅広溝部に収容される。これによって、組み付け時における環状シール部材の倒れを防止すると共に、第１構成ユニット及び第２構成ユニット間での環状シール部材の噛み込みを防止することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２６３４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されるシール構造の場合、環状シール部材は、幅狭溝部の内壁に対して干渉する範囲が大きくなっているため、例えば熱を受けることにより２部材のいずれか一方に熱変形が生じる場合、次のような問題が生じることが予想される。即ち、２部材間に環状シール部材を組み付けた後、熱が加わることによって、２部材のいずれか一方に熱変形が生じると両部材間のシール面間隔が大きくなろうとする。この時、前記のように環状シール部材の幅狭溝部の内壁への干渉範囲が大きいと、シール部材と幅狭溝部の内壁との間に生じる摩擦抵抗も大きくなるため、環状シール部材はシール面の間隔の変動に追従して弾性変形することが難くなり、シール面間におけるシール性が低下することになる。また、環状シール部材の幅狭溝部の内壁への干渉範囲を小さくするために幅狭溝部の深さを小さくすることも考えられる。しかしながら、この場合、環状シール部材における前記幅狭溝部より突出する部分の割合が大きくなり、これに伴って幅狭溝部の内壁では環状シール部材の傾きを規制することが難しくなる。そのため、第１構成ユニットと第２構成ユニットとを組み付ける際に、環状シール部材が組み付け時に倒れ易くなることが予想される。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みなされたもので、２部材の組み付け時にガスケットが倒れることを抑制でき、また２部材のうちの少なくともいずれか一方が熱変形した場合でもシール性を維持することができる密封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】
【０００６】
本発明に係る密封構造は、２部材の内の一方の部材の被シール面に凹設された溝部にガスケットを装着し、前記２部材間をシールする密封構造であって、前記溝部は、深さ方向奥側に形成された第１溝部と、前記溝部の開口側に前記第１溝部よりも幅広で、且つ、対向する両内壁が略平行に形成された第２溝部とを備え、前記ガスケットは、前記第１溝部に挿入される挿入部を有したガスケット本体部と、該ガスケット本体部よりも幅寸法（溝部の深さ方向に直交する方向に沿った寸法）が大きく、且つ、他方の部材の被シール面に対向する曲面部を有した突出部とを備え、前記突出部の最大幅寸法は、前記第１溝部の幅寸法よりも大きく、前記第２溝部の幅寸法よりも小さくされており、前記ガスケット本体部の高さ寸法は、前記突出部の高さ寸法より大きいことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、一方の部材の溝部にガスケットが装着される際、ガスケット本体部の挿入部が第１溝部に挿入される。それぞれの被シール面が当該ガスケットを介在させてシールされるよう２部材を組み付けると、ガスケットが前記深さ方向に圧縮され、前記挿入部が幅方向への膨大化を伴い変形して第１溝部の底壁に弾接する。この組み付けの際、挿入部が倒れようとしても、第１溝部の開口縁部ないしは内壁に当たって倒れが防止される。また、ガスケットは、最大幅寸法がガスケット本体部の幅寸法より大きい突出部を備えているから、前記組み付けの際、この突出部が幅方向への膨大化を伴い変形する。そして、この時、ガスケットが倒れようとしても、突出部が第２溝部の開口縁部ないしは内壁に当たることで倒れが防止される。このように、２部材が組み付けられる際に、ガスケットは第１溝部及び第２溝部の両方で倒れが防止されるため、第１溝部及び第２溝部の深さ寸法に拘らず、ガスケットは倒れ難い。そして、前記突出部の最大幅寸法は、ガスケット本体部の幅寸法及び前記第１溝部の幅寸法よりも大きく、前記第２溝部の幅寸法よりも小さいから、ガスケット本体部自体は第２溝部の内壁に対して非接触ないしは小さな力で弾接する。従って、溝部の内壁に対するガスケットの干渉範囲がガスケットの全体には及ばないので、溝部の内壁との間で生じる摩擦抵抗が大きくない。そのため、例えば２部材の少なくとも一方が熱変形することによって両部材の被シール面の間隔が変動しても、ガスケットはその復元弾力によって被シール面間の変動に追従して弾性変形することができ、突出部と対向する被シール面との弾接状態が維持される。これによって、シール性が維持される。更に、突出部の前記被シール面に対向する部分が曲面部とされているから、組み付け開始時におけるこの曲面部と被シール面との当接が、線接触状態から幅広の接触状態に移行する。そのため、２部材の組み付けの際における圧縮力が曲面部に分散して加わり、曲率半径の小さなものと比べてガスケット本体に対する圧縮力の集中の度合いが小さい。従って、両部材の被シール面が平行になっていない状態で両部材が組み付けられようとしても、ガスケットを倒そうとする方向の力は小さくなり、所謂斜め組み付けによるガスケットの倒れが生じ難くなる。
また、本発明の密封構造において、前記ガスケット本体部の高さ寸法（溝部の深さ方向に沿った寸法）を、前記突出部の高さ寸法（同上）より大きくしている。このような寸法関係にすることにより、ガスケット全体におけるガスケット本体部の割合が大きくなり、溝部の内壁に対するガスケットの干渉範囲が相対的に小さくなる。これによって、ガスケットは、前記熱変形による２部材の被シール面の間隔変動に対してより追従して弾性変形し易くなる。特に、少なくとも一方が合成樹脂のように熱変形を生じ易い素材で構成される２部材間をシールする場合においてより有効である。
【０００８】
本発明の密封構造において、前記挿入部が、先側に向かって幅が次第に小さくなる先細形状に形成されているものとしても良い。これによれば、第１溝部に挿入部が挿入されて圧縮状態となった際、第１溝部が充填過多になり難く、挿入部の圧縮阻害を生じ難くすることができる。
【０００９】
本発明の密封構造において、前記２部材のうちの少なくともいずれか一方が樹脂材製であっても良い。樹脂材製の部材は熱によって変形し易いが、前述のように、熱変形して２部材の被シール面の間隔が変動しても、ガスケットがこれに追従して弾性変形し被シール面におけるシール性が維持される。特に、２部材の一方の部材が樹脂材製である場合が多い前記シリンダヘッドとインテークマニホールドとの間、或いはシリンダヘッドとヘッドカバーとの間に、本発明の密封構造を適用すれば、熱変形によってもシール性が低下せず、これらの適性が増大する。
【００１１】
本発明の密封構造において、前記ガスケット本体部の幅寸法が、前記第１溝部の幅寸法よりも小さいものとしても良い。このような寸法関係によって、ガスケット本体部の挿入部が第１溝部に円滑に挿入される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の密封構造によれば、２部材の組み付け時にガスケットが倒れることを抑制でき、また２部材のうちの少なくともいずれか一方が熱変形した場合でもシール性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の密封構造が適用されるシール対象の２部材の締結状態を示す要部の断面図である。
【図２】図１におけるＺ部の拡大断面図であり、同密封構造に用いられるガスケットの一実施形態を示し、このガスケットを２部材間に配置した状態を示す図である。
【図３】同実施形態のガスケットを介在させ、２部材を締結によって組み付けて構成した密封構造を示す断面図である。
【図４】同実施形態のガスケットの部分破断斜視図である。
【図５】同ガスケットを用い、２部材を斜め組み付けさせる際のガスケットの圧縮過程の状態を示す断面図である。
【図６】比較例としてのガスケットを用い、２部材を斜め組み付けさせる際のガスケットの圧縮過程の状態を示す断面図である。
【図７】他の実施形態のガスケットの部分破断斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１ないし図３は、内燃機関におけるインテークマニホールド（１方の部材）とシリンダヘッド（他方の部材）２との間を、ガスケット３を介してシールする密封構造を示している。インテークマニホールド１は合成樹脂の成型体からなり、該インテークマニホールド１の被シール面１ａには、ガスケット３を装着するための溝部１０が凹設されている。被シール面１ａは、環状に形成され、溝部１０は、環状の被シール面１ａの周方向に沿って環状に凹設されている。溝部１０は、深さ方向（被シール面１ａに直交する方向）Ｆの奥側に形成された第１溝部１１と、第１溝部１１の開口側に該第１溝部１１よりも幅広で、且つ、対向する内壁１２ａ，１２ａが略平行に形成された第２溝部１２とを備えている。第２溝部１２は、図２に示すように、その幅寸法Ｌ２が第１溝部１１の幅寸法Ｌ１より大となるよう、第１溝部１１に対し段差部１３を介して連なって形成されている。第１溝部１１及び第２溝部１２は、前記深さ方向Ｆに沿った中心線に対し線対称に形成されている。
【００１５】
ガスケット３は、ＦＫＭ，ＮＢＲ，Ｈ−ＮＢＲ，ＥＰＤＭ，ＣＲ，ＡＣＭ，ＡＥＭ，ＶＭＱ及びＦＶＭＱ等のゴム材による加硫成型体からなり、前記環状の溝部１０に填まり得るよう環状に形成されている。該ガスケット３は、図４にも示すように、前記第１溝部１１に挿入される挿入部３１を有したガスケット本体部３０と、該ガスケット本体部３０よりも幅寸法が大きく、且つ、シリンダヘッド２の被シール面２ａに対向する曲面部３２ａを有した突出部３２とを備えている。ガスケット本体部３０は、断面形状が長方形部分と、その長手方向一端側に、先側に向かって幅が次第に小さくなる先細形状（山形テーパ形状）に形成された前記挿入部３１とよりなる。また、ガスケット本体部３０の長手方向他端側には、該ガスケット本体部３０の幅寸法（短手方向寸法）Ａより最大幅寸法Ｂが大きい前記突出部３２が一体に形成されている。図例の突出部３２は断面形状が円形とされ、前記最大幅寸法Ｂは、該円形の突出部３２の直径に略相当する。
【００１６】
ガスケット本体部３０の幅寸法Ａは、前記第１溝部１１の幅寸法（前記深さ方向Ｆに直交する方向の幅）Ｌ１より小とされ、また、突出部３２の最大幅寸法Ｂは、第１溝部１１の幅寸法Ｌ１より大きく、第２溝部１２の幅寸法（同上）Ｌ２より小さく設定されている。また、挿入部３１を含むガスケット本体部３０の高さ（前記深さ方向Ｆに沿った高さ）Ｈ１は、突出部３２の高さ（同上）Ｈ２より大とされている。更に、ガスケット本体部３０の高さＨ１は、溝部１０の深さＦ０より小さく、ガスケット３の全体高さＨ１＋Ｈ２は、溝部１０の深さＦ０より大とされている。ガスケット本体部３０における前記挿入部３１に連なる部分の両外側部には、その周方向に沿って、適宜間隔毎に複数の脱落防止突起３３が突設されている。この脱落防止突起３３は、後記するように、前記挿入部３１を第１溝部１１に挿入する際に、第１溝部１１の開口縁部１１ｂ，１１ｂ近傍の内壁１１ａ，１１ａに圧縮状態で弾接し得るようにその位置及び突出高さが設定されている。
【００１７】
次に、インテークマニホールド１及びシリンダヘッド２の各被シール面１ａ，２ａ間に前記ガスケット３を介在させて、当該２部材１，２間をシールする密封構造を構成する要領を説明する。先ず、図２に示すように、ガスケット３の挿入部３１を、インテークマニホールド1の被シール面１ａに形成された溝部１０の第１溝部１１に挿入する。この挿入は、ガスケット本体部３０の両外側部に形成された脱落防止突起３３をガスケット本体部３０の幅方向中心部に向け圧縮させながら、挿入部３１の頂部が第１溝部１１の底壁１１ｃに当接ないし近接するようになされる。これによって、ガスケット３の溝部１０に対する装着がなされる。このように、挿入部３１を第１溝部１１に挿入することによって、ガスケット３を溝部１０に装着させた状態では、脱落防止突起３３は圧縮反力により第１溝部１１の両内壁１１ａ，１１ａに突っ張るよう弾接する。従って、インテークマニホールド１の被シール面１ａを下向きにしても、この脱落防止突起３３の突っ張るような弾接力によって、ガスケット３が脱落することなく溝部１０に安定的に保持される。
【００１８】
次いで、図２に示すように、ガスケット３が溝部１０に装着されたインテークマニホールド１を、その被シール面１ａを下向きにして、シリンダヘッド２の被シール面２ａの上に重ね、ボルト４の締結によってシリンダヘッド２に組み付ける。ボルト４による締結過程で、ガスケット３が前記深さ方向Ｆに沿って圧縮され、この圧縮に伴い、ガスケット３の各部位が幅方向に膨大化するよう弾性変形する。挿入部３１においては、先側に向かって幅が次第に小さくなる山形テーパ形状とされているため、ガスケット３の圧縮前においては第１溝部１１に空間部が確保されており、ガスケット３が圧縮されると第１溝部１１の空間部を満たすように弾性変形がなされる。そのため、ガスケット３が圧縮された状態でも第１溝部１１が充填過多とならず、図３に示すように、挿入部３１が、第１溝部１１内に均一に、且つ、圧縮阻害を生じることなく充填される。また、締結過程で、挿入部３１が倒れようとしても、第１溝部１１の開口縁部１１ｂないしは開口縁部１１ｂの近傍内壁１１ａに当たって、それ以上の倒れが防止される。
【００１９】
また、ガスケット本体部３０及び突出部３２においても、前記深さ方向Ｆへの圧縮に伴い幅方向に膨大化して、第２溝部１２の空間部を満たすように弾性変形がなされる。この場合、突出部３２の最大幅寸法Ｂがガスケット本体部３０の幅寸法Ａより大とされているから、ガスケット本体部３０の両側部は、図３に示すように両内壁１２ａ，１２ａに非接触ないしは小さな力で弾接する。そして、締結過程でガスケット本体部３０及び突出部３２が倒れようとしても、突出部３２が第２溝部１２の開口縁部１２ｂないしは開口縁部１２ｂの近傍内壁１２ａに当たって、それ以上の倒れが防止される。
【００２０】
インテークマニホールド１及びシリンダヘッド２が、図１及び図３に示すように、所定の締結合体状態に組みつけられた時には、ガスケット３は溝部１０内に圧縮された状態とされる。この圧縮状態では、ガスケット本体部３０の挿入部３１を含む一端側部分が第１溝部１１の内壁１１ａ及び底壁１１ｃに弾接し、また突出部３２が第２溝部１２の内壁１２ａ及びシリンダヘッド２の被シール面２ａに弾接する。これによって、インテークマニホールド１及びシリンダヘッド２の被シール面１ａ，２ａがシールされるとともに、ガスケット３を膨潤（劣化）させる媒体（例えば、燃料等）が溝部１０内にまで進入することを抑制できる。そして、インテークマニホールド１を含む内燃機関は高温の環境下で使用されるため、図例のようにインテークマニホールド１が合成樹脂の成型体からなる場合、熱変形を起こし易い。この熱変形によって、各ボルト４による隣り合う締結部間におけるインテークマニホールド１の被シール面１ａが浮き上がり、被シール面１ａ，２ａの間隔が拡がろうとする。しかし、ガスケット本体部３０は第２溝部１２の両内壁１２ａ，１２ａに非接触ないしは小さな力で弾接するから、ガスケット３の溝部１０の内壁による干渉範囲は、図３のクロスハッチングに示すように、ガスケット３の全体には及ばない。ガスケット３には圧縮されていることによって深さ方向Ｆに沿った復元弾力が生じており、ガスケット３と第２溝部１２の内壁１２ａとの間で生じる摩擦抵抗はガスケット３の復元弾力よりも小さくなっているため、被シール面１ａ，２ａの間隔の拡がりに伴い突出部３２は被シール面２ａ側に膨出するよう弾性変形する。これによって、突出部３２の下面部（曲面部）３２ａの被シール面２ａに対する弾接状態が一定に維持され、インテークマニホールド１が熱変形しても、シリンダヘッド２とのシール性が低下することがない。
【００２１】
前記ガスケット３を介したインテークマニホールド１及びシリンダヘッド２の組み付けの際、両被シール面１ａ，２ａが平行でなく、所謂斜め組み付けがなされる場合が間々ある。この場合、被シール面２ａから受ける締結力の方向（被シール面２ａに垂直な方向）は、前記深さ方向Ｆに沿わなくなる。図５は、このような斜め組み付けの際のガスケット３の圧縮過程の状態を示している。図５の２点鎖線で示すように、シリンダヘッド２の被シール面２ａがインテークマニホールド１の被シール面１ａに対して斜めの状態で締結が開始されると、ガスケット３は被シール面２ａとの接触部分で矢印Ｘ方向の締結力を受ける。この締結力の方向Ｘは、前記深さ方向Ｆに沿わないから、ガスケット３を倒そうとする力として作用する。締結当初では、ガスケット３における突出部３２の曲面部３２ａが被シール面２ａに対して線接触状態で当接しているが、曲面部３２ａの曲率半径が大きいので、締結の開始に伴う突出部３２の圧縮によって、程なく面接触状態に移行する。そのため、前記締結力が面接触部分で分散し、実質的にガスケット３を倒そうとする力が分散することになり、これによって、斜め組み付けにおいてもガスケット３の倒れが生じることなく締結による圧縮がなされる。
【００２２】
これに対し、図６に示す比較例では、ガスケット３´の被シール面２ａに当接する部分３２´が曲率半径の小さな曲面部とされている。そのため、締結過程で被シール面２ａに当接する部分３２´の線接触状態から面接触状態への移行度合いが小さく、従って、前記矢印Ｘ方向の締結力がガスケット３´に対して集中し、ガスケット３´を倒そうとする大きな力として作用する。その結果、図６の実線で示すように、ガスケット３´が、締結過程で溝部１０内に倒れこむような事態が生じ易くなる。
【００２３】
図７は、本発明の密封構造に適用されるガスケットの他の実施形態を示している。この実施形態のガスケット３は、突出部３２の形状が前記の実施形態と異なっている。突出部３２は、断面形状が倒Ｄ字形状であり、その最大幅寸法Ｂがガスケット本体部３０の幅寸法Ａより大とされ、シリンダヘッド２の被シール面２ａに対向する側に前記実施形態の例よりも曲率半径の大きな曲面部３２ａを有している。このような形状の突出部３２も、前記と同様の機能を奏する。特に、曲面部３２ａの曲率半径が大きいから、斜め組み付け時におけるガスケット３の倒れの懸念がより少なくなる。ガスケット３の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、その説明を省略する。
【００２４】
尚、ガスケット３の挿入部３１の形状は、図例のような先細形状に限定されず、例えば、断面形状がガスケット本体部３０と同様に長方形状となるように形成してもよいし、更に、その一端側に突条を設けてもよい。また、ガスケット本体部３０の高さＨ１と突出部３２の高さＨ２とが等しくなるようにガスケット３を形成してもよいし、突出部３２の高さＨ２の方がガスケット本体部３０の高さＨ１よりも大きくなるようにガスケット３を形成してもよい。また、ガスケット３が圧縮されたときに、第１溝部１１において充填過多にならないような形状に形成されるのであれば、ガスケット本体部３０の幅寸法Ａが第１溝部１１の幅寸法Ｌ１と等しい、若しくは第１溝部１１の幅寸法Ｌ１より若干大きくなるようにガスケット本体部３０の幅寸法Ａを設定してもよい。このような形状のガスケット３であっても、ガスケット本体部３０を幅方向に圧縮させることで、第１溝部１１に挿入することができる。また、前記実施形態では、２部材１，２がインテークマニホールド及びシリンダヘッドである例について述べたが、本発明の密封構造は、これに限定されず、ヘッドカバー及びシリンダヘッド間の密封構造や、ウォーターポンプケース及びその取付部間の密封構造や、オイルパン及びその取付部間の密封構造等、その他の２部材間の密封構造にも適用される。また、１方の部材１であるインテークマニホールドが合成樹脂の成型体からなる場合を例示したが、２部材１，２が共に金属製、或いは合成樹脂製であっても良い。更に、脱落防止突起３３を設けるガスケット３の部位は図４の例に限定されず変更してもよい。例えば、脱落防止突起３３をガスケット本体部３０のうち挿入部３１以外の部分、具体的には脱落防止突起３３を第２溝部１２の内壁１２ａに対向するガスケット本体部３０の側面に設けてもよい。この場合、脱落防止突起３３は第２溝部１２の両内壁１２ａ，１２ａに弾接し、ガスケット３が脱落することを防止する。また、脱落防止突起３３は、溝部１０に装着されたガスケット３の安定性を図る上で有効であるが、本発明の密封構造においては、必ずしも必須とされるものではない。
【符号の説明】
【００２５】
１                                    インテークマニホールド（一方の部材）
１ａ                                  被シール面
１０                                  溝部
１１                                  第１溝部
１２                                  第２溝部
１２ａ                                内壁
２                                    シリンダヘッド（他方の部材）
２ａ                                  被シール面
３                                    ガスケット
３０                                  ガスケット本体部
３１                                  挿入部
３２                                  突出部
３２ａ                                曲面部
Ａ                                    ガスケット本体部の幅寸法
Ｂ                                    突出部の最大幅寸法
Ｆ                                    深さ方向
Ｌ１                                  第１溝部の幅寸法
Ｌ２                                  第２溝部の幅寸法
Ｈ１                                  ガスケット本体部の高さ寸法
Ｈ２                                  突出部の高さ寸法
【図１】
0005835836.tif 000002
【図２】
0005835836.tif 000003
【図３】
0005835836.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005835836.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005835836.tif 000008