(57)【要約】【解決手段】  シリンダヘッド２およびシリンダブロック３のシール面２ａ、３ａは、切削加工によって平坦面となっているが、この切削加工や鋳巣によって微小な凹部が形成されている。本発明では当該微小な凹部に充填材５を充填してシール面を上記平坦面よりも平滑な平滑面とし、さらに当該シール面２ａ、３ａには上記充填材とともにシリンダヘッド２およびシリンダブロック３の素材を露出させ、これらシール面の間には表面の平滑な金属ガスケット４が設けられている。【効果】  シール面を平滑面とすることで高いシール性と耐久性を得ることができる。【選択図】  図１
2005076877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材のシール面と第２部材のシール面との間をシールするシール構造であって、
上記第１部材のシール面を該第１部材の素材が露出した平坦面に形成するとともに、この平坦面の表面に形成される微小な凹部に充填材を充填して、該シール面を充填材と第１部材の素材とが共に露出する上記平坦面よりも平滑な平滑面に形成し、
上記第２部材のシール面を該第２部材の素材が露出した平坦面に形成するとともに、この平坦面の表面に形成される微小な凹部に充填材を充填して、該シール面を充填材と第２部材の素材とが共に露出する上記平坦面よりも平滑な平滑面に形成し、
さらに上記第１部材のシール面と第２部材のシール面とを相互に密着させることによって両シール面をシールすることを特徴とするシール構造。
【請求項２】
第１部材のシール面と第２部材のシール面との間をシールするシール構造であって、
上記第１部材のシール面を該第１部材の素材が露出した平坦面に形成するとともに、この平坦面の表面に形成される微小な凹部に充填材を充填して、該シール面を充填材と第１部材の素材とが共に露出する上記平坦面よりも平滑な平滑面に形成し、
上記第２部材のシール面を該第２部材の素材が露出した平坦面に形成するとともに、この平坦面の表面に形成される微小な凹部に充填材を充填して、該シールを充填材と第２部材の素材とが共に露出する上記平坦面よりも平滑な平滑面に形成し、
これら双方のシール面の間にその表面が平滑にされた金属ガスケットを介在させ、第１部材のシール面と金属ガスケットとを相互に密着させるとともに、第２部材のシール面と金属ガスケットの平滑面とを相互に密着させることで、両シール面をシールすることを特徴とするシール構造。
【請求項３】
上記金属ガスケットには第１部材若しくは第２部材のいずれかに向けて膨出するビードが形成されており、当該ビードの頂部といずれか一方のシール面とを密着させ、ビードの基部と他方のシール面とを密着させることを特徴とする請求項２に記載のシール構造。
【請求項４】
上記シール面と金属ガスケットとが密着する部分において、上記金属ガスケットの表面に薄膜のコーティング層を形成し、上記充填材及びコーティング層によって当該凹部を満たしてシール面と金属ガスケットとのシールを行うことを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載のシール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシール構造に関し、詳しくは第１部材のシール面と第２部材のシール面との間をシールするシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、第１部材のシール面と第２部材のシール面との間をシールするシール構造として、これらシール面を平滑に仕上げて互いに密着させれば、高いシール性の得られる事が知られているが、機械加工によってこれらの面を平滑に仕上げるのはコストの面から見て困難であった。
そこで従来、互いに向き合うシール面をシールするには、下記特許文献１、２に示すような、互いに向き合うシール面の間にシール部材としてのガスケットを挿入するのが一般的となっている。
【特許文献１】実開昭６２−１７７９６３号公報
【特許文献２】特開平１０−６１５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述したようにシール面の間にガスケットを挿入しても、当該シール面には通常、機械加工や鋳巣などによって微小な凹部が形成されており、ガスやオイルなどの流体はこの微小な凹部とガスケットとの間から洩れてしまい、充分なシール性を得ることができないでいた。
それに対してこれらの特許文献１，２では、ガスケットやシリンダヘッドにコーティング層を形成することで、この微小な凹部にコーティング層を食い込ませてシールを行っているが、このコーティング層だけに圧力がかかってしまい、十分な耐久性が得られないなどの様々な問題が生じていた。
そこで本発明では、高いシール性と耐久性の得られるシール構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
すなわち、請求項１におけるシール構造は、上記第１部材のシール面を該第１部材の素材が露出した平坦面に形成するとともに、この平坦面の表面に形成される微小な凹部に充填材を充填して、該シール面を充填材と第１部材の素材とが共に露出する上記平坦面よりも平滑な平滑面に形成し、
上記第２部材のシール面を該第２部材の素材が露出した平坦面に形成するとともに、この平坦面の表面に形成される微小な凹部に充填材を充填して、該シール面を充填材と第２部材の素材とが共に露出する上記平坦面よりも平滑な平滑面に形成し、
さらに上記第１部材のシール面と第２部材のシール面とを相互に密着させることによって両シール面をシールすることを特徴としている。
【０００５】
また請求項２におけるシール構造は、上記第１部材のシール面を該第１部材の素材が露出した平坦面に形成するとともに、この平坦面の表面に形成される微小な凹部に充填材を充填して、該シール面を充填材と第１部材の素材とが共に露出する上記平坦面よりも平滑な平滑面に形成し、
上記第２部材のシール面を該第２部材の素材が露出した平坦面に形成するとともに、この平坦面の表面に形成される微小な凹部に充填材を充填して、該シールを充填材と第２部材の素材とが共に露出する上記平坦面よりも平滑な平滑面に形成し、
これら双方のシール面の間にその表面が平滑にされた金属ガスケットを介在させ、第１部材のシール面と金属ガスケットとを相互に密着させるとともに、第２部材のシール面と金属ガスケットの平滑面とを相互に密着させることで、両シール面をシールすることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
上記請求項１の発明によれば、各部材におけるシール面は充填材と各部材の素材とが共に露出する平滑面に形成されるので、これらのシール面を互いに密着させることで高いシール性を得ることができる。
しかも、シール面には充填材と各部材の素材とが共に露出しているため、両シール面を密着させた時に、充填材と素材とに圧力が分散し、充填材がへたりにくく、高い耐久性を得ることができる。
【０００７】
また請求項２の発明によれば、各部材におけるシール面は充填材と各部材の素材とが共に露出する平滑面に形成されるので、このシール面に表面が平滑な金属ガスケットを密着させることで、高いシール性を得ることができる。
しかも、シール面の表面には充填材と両部材の素材とが共に露出しているため、シール面に金属ガスケットを密着させた時に、充填材と素材とに圧力が分散し、充填材がへたりにくく、高い耐久性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下図示実施例について説明すると、図１は本発明にかかるシール構造をエンジン１に適用した時の断面図を示したものであり、当該エンジン１は第１部材としてのシリンダヘッド２と、第２部材としてのシリンダブロック３と、これらの間に挟持された金属ガスケット４とから構成されている。
本実施例におけるシリンダヘッド２はアルミニウム製の鋳造品であり、シリンダブロック３は鋳鉄製の鋳造品となっていて、シリンダヘッド２とシリンダブロック３の互いに向き合うシール面２ａ、３ａはそれぞれフライスなどによって切削加工されている。
上記シール面２ａ、３ａを切削加工することにより、これらのシール面２ａ、３ａは平坦面に加工されているが、実際その表面には約２〜９μｍ程度の微小な凹部が形成されている。
また、シリンダヘッド２及びシリンダブロック３は鋳造されているため、シール面２ａ，３ａには鋳巣も微小な凹部として露出することがあり、この鋳巣による凹部は一般的には上記切削加工による凹部よりも深くなっている。
【０００９】
そして本実施例では、これらシール面２ａ，３ａに形成された微小な凹部に、ゴムなどの樹脂を原料とする充填材５を充填するようになっている。
具体的には、シリンダヘッド２およびシリンダブロック３のシール面２ａ、３ａが切削加工された後、液状化した充填材５をローラやスプレーなどの手段によって当該シール面２ａ、３ａ全体に塗布して上記凹部に充填する。
その後、へら等を用いてシール面２ａ、３ａに堆積した充填材５を除去し、残った充填材を乾燥させることで、該シール面２ａ、３ａは充填材とシリンダヘッド２もしくはシリンダブロック３の素材とが共に露出する上記平坦面よりも平滑な平滑面に形成される。
【００１０】
つぎに、図２は上記金属ガスケット４の平面図を示しており、上記図１はこの図２におけるＡ−Ａ部の断面を示している。
当該金属ガスケット４にはシリンダブロック３のシリンダボア３ｂに合わせて穿設された複数の燃焼室孔６と、図示しない締結ボルトを挿通するための複数のボルト孔７と、潤滑油を流通させる油孔８と、冷却水を流通させるための水孔９とがそれぞれ穿設されており、さらに各燃焼室孔６の周囲には、図１に示すようなシリンダヘッド２側に向けて突出する断面円弧状のフルビード１０が形成されている。
また本実施例の金属ガスケット４はＳＵＳ板から製造されており、その表面は上記シリンダヘッド２やシリンダブロック３のシール面２ａ、３ａにおける切削加工時の平坦面に対して平滑な平滑面となっている。
【００１１】
以上のような構成を有する本実施例のシール構造により、以下のような効果が得られる。
第１の効果として、特許文献１、２のように金属ガスケットにコーティング層を形成するのと同様、高いシール性を得ることができる。
すなわち、充填材５をシール面２ａ、３ａの微小な凹部に充填してその表面を平滑面とすることで、シール面２ａ、３ａと金属ガスケット４との隙間が充填材により塞がれることとなる。
したがって、シール面２ａ、３ａに金属ガスケット４を密着させることができるので、これらの間からガスやオイルが洩れ出てしまうのが防止され、高いシール性を得ることができる。
【００１２】
第２の効果として、本実施例のシール構造を用いることにより、オイル上がりやピストンの摺動性能の低下を低減することができる。
すなわち、シール面２ａ、３ａおよび金属ガスケット４はともに平滑面となっているので、エンジン１組み立ての際、シリンダヘッド２とシリンダブロック３との締め付け力が小さくても充分なシール性を得ることが可能である。
したがって、締め付け力を小さくすると、ボルト孔７周辺に集中していた荷重が緩和されてシリンダボア３ｂの変形がなくなるので、オイル上がりやピストンの摺動性能の低下が低減されることとなる。
【００１３】
これに対し、上記特許文献１では、金属ガスケットにのみコーティング層が形成されていたため、良好なシール性を得るために大きな締め付け力を必要としていた。
すなわち、上記特許文献１においてもシール面に微小な凹部が形成されているが、このシール面と金属ガスケットとの隙間を解消するには、金属ガスケットのコーティング層を当該微小な凹部に食い込ませなければならず、そのためには大きな締付け力が必要となっていた。
【００１４】
第３の効果として、製造時のコストを削減できるという効果が生じる。
すなわち本実施例の場合、微小な凹部に鋳巣による凹部が含まれていたり、加工精度が多少悪くても、微小な凹部の深さに関係なく充填材５が充填されるので、シール面２ａ、３ａを平滑面とすることができ、常に良好なシール性を得ることができる。
したがって、シリンダヘッド２やシリンダブロック３に鋳巣が発生するのを防止したり、切削時における加工精度を高くする必要がなくなるので、鋳造時や機械加工時における精度管理を容易にすることができ、ひいては製造時のコストを削減できるという効果が得られる。
【００１５】
これに対し、上記特許文献１では金属ガスケットに形成するコーティング層の厚さを、切削加工によってシール面に形成された微小な凹部のうち、最も深い凹部を想定して設定し、コーティング層が上記凹部に完全に食い込むようにしていた。
このため、コーティング層を薄くするためには加工精度を上げて微小な凹部を浅くする必要があり、加工精度向上のための製造コストが必要であった。
また、シール面に形成された鋳巣による凹部は切削加工による凹部よりも深くなるため、切削加工による凹部の深さに設定されたコーティング層を食い込ませても、当該凹部を完全に塞ぐことができず、良好なシール性を得ることができなかった。
【００１６】
第４の効果として、シリンダヘッド２とシリンダブロック３との間におけるシールの耐久性を向上させることができる。
すなわち、本実施例ではシール面２ａ、３ａには充填材５のほかにシリンダヘッド２もしくはシリンダブロック３の素材が露出しているので、例えばシリンダブロック側では金属ガスケットのボアビードからシール面が受ける圧力は、充填材５とシリンダブロック３の素材に分散することとなる。
したがって、充填材５だけに金属ガスケット４の圧力がかかることはないので、充填材５のへたりが防止され、シール構造として高い耐久性を得ることができる。
【００１７】
これに対し、上記特許文献１では、上述したようにコーティング層の厚みはシール面における凹部の最も深い位置を想定して設定されているので、それ以外の凹部の浅い部分ではコーティング層は凹部に完全に食い込まないこととなる。
すると、金属ガスケットからの圧力は金属ガスケットと微小な凹部との間に位置するコーティング層だけにかかることとなるので、コーティング層がへたってシールの耐久性が低下してしまう。
また、上述したように金属ガスケットの表面は平滑であるため、コーティング層を金属ガスケットに密着させるのは困難であり、あまりに厚いコーティング層を使用すると、それだけエンジンの使用中にコーティング層が金属ガスケットより剥離してしまうおそれが高くなる。
【００１８】
さらに、上記特許文献２では、シリンダヘッド側にもコーティング層を施しているが、特許文献２の図７からみて明らかなように、コーティング層はシール面全体を覆っており、シリンダヘッドの素材がコーティング層より露出していない。
このため、締め付け力は金属ガスケットのコーティング層と、シリンダヘッドにおけるシール面のコーティング層の双方にかかることとなってしまうので、エンジンの使用中にコーティング層がへたってシールの耐久性が低下してしまう。
【００１９】
なお、上記実施例では金属ガスケット４にコーティング層を形成していないが、金属ガスケット４の表面に１０μｍ以下の薄膜のコーティング層を形成しても良い。
このようにすれば、充分な充填材５が充填されていない位置においてコーティング層が充填剤の足りない分を補うので、上記充填材５とコーティング層によってシール面２ａ，３ａと金属ガスケット４とのシールを行なうことができる。さらに、従来は金属ガスケットの表面に２０〜２５μｍの厚さのコーティング層を形成していたのに対し、本件では１０μｍ以下としたのでコーティング層のへたりによるシール性の低下を防ぐことができる。
また、エンジンなどシール部に高い圧力のかかるシール構造でなければ、上記金属ガスケット４を省略することも可能である。
この場合、互いに向き合うシール面２ａ、３ａの表面は充填材５によって平滑面とされているので、両シール面２ａ、３ａを互いに密着させるだけで高いシール性を得ることができ、しかも両シール面２ａ、３ａには充填材５と微小な凹部の頂部が露出しているので、充填材５だけ圧力を受けることはなく、高い耐久性を得ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施例にかかるシール構造を示す断面図。
【図２】本実施例の金属ガスケットを示す平面図。
【符号の説明】
【００２１】
２  シリンダヘッド              ３  シリンダブロック
２ａ、３ａ  シール面            ４  金属ガスケット
５  充填材
【図１】
2005076877.tif 000003
【図２】
2005076877.tif 000004