(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状で実質剛体構造のガスケット受け座を備えた本体部材と、前記ガスケット受け座に対応したガスケット保持溝を形成する実質非剛体構造のガスケット保持壁を備えた蓋部材との間をシールし、エラストマー材料から形成されてなる弾性ガスケットにおいて、
前記ガスケット受け座に圧接する一本又は複数本の底部シールリップを備えたガスケット元部と、該ガスケット元部から上方へ突出し、前記ガスケット保持溝の溝底部に圧接する頂部シールリップと、前記ガスケット保持溝に嵌合する溝嵌合部とを備え、さらに、
前記底部シールリップの形成部位の両側に前記ガスケット受け座に先端が当接する着座安定用リップを備えた、
該着座安定用リップの肩部が、３０〜６０°で面取りされて、弾性ガスケット圧縮時に、前記ガスケット保持溝の下端両側面との間に隙間を有するものとされていることを特徴とする弾性ガスケット。
【請求項２】
前記底部シールリップを形成する部位（シールリップ形成部位）の幅／ガスケットの厚さ（高さ）＝１／３〜１／５とされていることを特徴とする請求項１記載の弾性ガスケット。
【請求項３】
前記弾性ガスケットが硬さＨｓ（JIS Ａ）５０〜７０のエラストマー材料で形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の弾性ガスケット。
【請求項４】
前記弾性ガスケットがシリンダヘッドカバーガスケットであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の弾性ガスケット。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４記載の弾性ガスケットで蓋部材／本体部材間をシールする構造において、前記蓋部材のガスケット保持溝の深さがガスケット高さの５０％以上を有しており、前記弾性ガスケットが１２〜３５％の所定圧縮歪み率の負荷時に、必要最低のシール面圧を確保可能とされていることを特徴とする蓋部材／本体部材間のシール構造。
【請求項６】
前記ガスケット保持溝を形成する断面逆Ｌ字形のガスケット保持壁の上側と前記蓋部材の周壁との間に反り防止リブが締結部位間に位置して形成されていることを特徴とする請求項５記載の蓋部材／本体部材間のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環状のガスケット受け座を備えた実質剛体の本体部材、前記ガスケット受け座に対応したガスケット保持溝を備えた実質撓み体の蓋部材との間をシールする弾性ガスケットに関する。ここでは、弾性ガスケットとして、自動車部品であるシリンダーヘッドカバーガスケット（別名；ロッカカバーガスケット、以下「カバーガスケット」）を例にとり説明するがこれに限られるものではない。例えば、タイミングベルトカバーガスケット等に本発明は適用可能である。
【０００２】
なお、本明細書で、圧縮ひずみ率とは、圧縮ひずみ（図２ではε＝△ｈ／Ｈ）を百分率表示したものをいう。
【０００３】
【従来の技術】
通常、ガスケットを用いて蓋部材／本体部材間をシールする場合、シールに必要な面圧を確保するため、ガスケットの高さを所定圧縮率で圧縮し（所定圧縮歪みを加えて）、圧縮により生ずるガスケットからの反力（面圧）でシールを行う。
【０００４】
例えば、共に金属（例えばアルミ鋳造）製で、共に実質剛体のシリンダーヘッド（本体部材）１２及びヘッドカバー（蓋部材）１４の間のシールは、通常、下記の如く行われている（図１・２参照）。
【０００５】
シリンダーヘッド１２は、周囲壁上端面が環状のシール受け座１３とされ、ヘッドカバー１４は、その下端側周囲壁に横断面逆Ｌ字型のガスケット保持壁１６が形成されシール受け座１３に対応したガスケット保持溝１８を備えている。
【０００６】
そして、ガスケットとして、ガスケット受け座１３に当接する横断面略だ円形のガスケット元部２０と、該ガスケット元部２０から上方へ突出しガスケット保持溝１８に嵌合する断面砲弾形の溝嵌合部２２とを備えた横断面略だるま形のもの２４を用意する。ここで、ガスケット元部２０の底面側は所定圧縮歪み率負荷時に、ガスケット受け座１３に圧接してシール面を形成する逆台形状の底部シールリップ（図例では一本）２６を備え、この底部シールリップ２６は、シール面圧（最低設定面圧）を確保し易くする見地から底部補助シール凸条２７、２７を備えている。底部補助シール凸条２７、２７が２本であるのは、着座安定性の見地からである。同様に、溝嵌合部２２の頂部側は、所定圧縮歪み率負荷時に、ガスケット保持溝１８の底部に圧接してシール面を形成する頂部シールリップ２８とされ、この頂部シールリップ２８も、シール面圧（最低設定面圧）を確保し易くする見地から中央部に頂部補助シール凸条２９を備えている。
【０００７】
また、ガスケット２４は、通常、硬さがＨS （JIS Ａ）で６０〜７０の耐熱性に優れた合成ゴム（例えばアクリル系ゴム）材料等を用いて射出成形等で製造していた。
【０００８】
まず、ヘッドカバー１４のガスケット保持溝１６にガスケット２４の溝嵌合部２２を挿入して、ガスケット２４をヘッドカバー１４に保持する。続いて、このガスケット２４を保持されたヘッドカバー１４をシリンダーヘッド１２上にセット（配）する。そして、シリンダヘッド１２の上面側方、及び、ヘッドカバー１４の下面側方に、それぞれ所定間隔（通常、８０〜１５０mm）で形成された突出して形成されたボルト頭座１２ａおよびねじ込み座１４ａを介してボルト（図例ではレンチ穴付き）３２により締結して、ガスケット２４を所定圧縮歪み率（所定シール面圧を確保するために、例えば８〜３０％）となるように上下方向に圧縮する。図例では、破線部にシリンダーヘッド１２が位置する状態とする。
【０００９】
そして、ガスケット元部２０の底部シールリップ２６がシリンダーヘッド１２のガスケット受け座（シール座）１３に圧接するとともに、溝嵌合部２２の頂部シールリップ２８がヘッドカバー１４のガスケット保持溝１８の天底部に圧接して所定のシール面圧（例えば、０．５ＭＰａ以上）を確保していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、軽量化、コスト低減等を目的に、ヘッドカバーの材質が金属から加工性容易なプラスチック（耐熱強化プラスチック）の採用が始まっている。例えば、ヘッドカバーに関しては、耐熱性、耐油性、騒音抑制等の見地から、ナイロン６６、ナイロン６等のポリアミドに適宜、充填剤、補強剤等を含有させた材料が採用されている。
【００１１】
上記の如く、ヘッドカバーをプラスチック化（樹脂化）してガスケット保持壁部を実質非剛体構造化した場合、従来と同様のシール面圧を確保することは困難であることが分かった。
【００１２】
所定のシール面圧を得るために、ヘッドカバーをねじ締結して行くと、ねじ締結部位では締結力を直接的に受けるため所定の圧縮歪み率（シール面圧）を確保し易いが、ねじ締結部位の中間位置では、ヘットねじ締結部位の締結力が十分作用し難く、所定の圧縮ひずみ率（シール面圧）を確保し難い。
【００１３】
ねじ締結部位の中間位置でも所定のシール面圧を確保するために、締結部位における設定圧縮ひずみ率を増大させると、今度は、ガスケットの圧縮反力により締結部位の中間部位での浮き上がりが発生する。特に、夏季等のエンジン運転時等には高温となり、プラスチック製のヘッドカバーは熱膨張するともに剛性率（も低下することにより、この傾向はより顕著となる。
【００１４】
本発明は、上記にかんがみて、ヘッドカバー等のガスケット保持溝を備えた蓋部材をプラスチック製としたりアルミ材を薄肉化したりして実質非剛体としても、実質剛体の本体部材のガスケット受け座との間で所定のシール圧を確保することが容易な弾性ガスケットを提供することを目的とする。
【００１５】
【発明の概要】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意開発に努力をした結果、下記構成の弾性ガスケットに想到した。
【００１６】
環状で実質剛体構造のガスケット受け座を備えた本体部材と、ガスケット受け座に対応したガスケット保持溝を形成する実質非剛体構造のガスケット保持壁を備えた蓋部材との間をシールする弾性ガスケットにおいて、
ガスケット受け座に圧接する一本又は複数本の底部シールリップを備えたガスケット元部と、該ガスケット元部から上方へ突出し、ガスケット保持溝の溝底部に圧接する頂部シールリップを備え、ガスケット保持溝に嵌合する溝嵌合部とを備え、
底部シールリップの形成部位の両側にガスケット受け座に先端が当接する着座安定用リップを備えている。
【００１７】
当該構成とすることにより、シール面圧を確保するための底部シールリップの幅を相対的に小さくすることができるとともにガスケットの高さを相対的に高くすることができる。ガスケット圧縮時に、底部シールリップの幅を狭くすることによる一方側への逃げ易さ、及び、ガスケットを高くすることによる底部近傍での腰折れの発生を、それぞれ阻止できるためである。
【００１８】
したがって、底部シールリップを形成する部位の幅を小さくできることによりガスケット保持壁に対する頂部シールリップの圧縮反力も小さくなり、実質非剛体構造のガスケット保持壁における締結部位中間位置でのガスケット圧縮反力に伴う浮き上がり変形を小さくすることができる。また、このガスケット保持壁の浮き上がり変形（反り変形）及びガスケット自体の圧縮永久ひずみに伴うガスケットの相対的な圧縮量バラツキ（絶対量）に圧縮ひずみ率の変動も、ガスケット高さが高くなることにより相対的に小さくすることができる。
【００１９】
よって、ヘッドカバー等のガスケット保持溝を備えた蓋部材をプラスチック製として実質非剛体としても、実質剛体の本体部材のガスケット受け座との間で所定のシール圧を確保することが容易となる。
【００２０】
上記構成において、元部シール面を形成する部位（以下「元部シール面形成部」）の幅／ガスケットの厚さ（高さ）＝１／３〜１／５とすることにより、本発明の効果がより確保し易くなる。
【００２１】
なお、着座安定用リップの肩部が面取りされて斜面とすると、弾性ガスケット圧縮時に、着座安定用リップの肩部が面取りされて形成されるフランジ部が蓋部材のガスケット保持溝の下端両側面により圧縮されず、すなわち、図５に示す如く、ガスケット保持溝の下端両側面との間に隙間を有するものとなる。したがって、弾性ガスケットに対する不要な反力を抑えることができる。
【００２２】
さらに、弾性ガスケットがアクリルゴム製とすることが、耐油性、耐熱性に優れており、シリンダヘッドカバーガスケット等適用した場合、設定圧縮ひずみ率（設定圧縮量）を考慮する（組み入れる）圧縮永久ひずみ率（圧縮永久ひずみ量）の割合を相対的に小さくできて、本発明の効果をより確実とすることができる。
【００２３】
そして、上記弾性ガスケットで蓋部材と本体部材との間をシールする場合におけるシール構造は、例えば、ガスケットカバー等に適用する場合、下記構成とする。
【００２４】
蓋部材のガスケット保持溝が、ガスケット保持溝の深さが弾性ガスケット全高さの５０％以上を有しており、該ガスケット保持溝に弾性ガスケットが圧縮ひずみ率１２〜３５％の状態でシールされる際に、必要最低のシール面圧を確保可能とすることを特徴とする。
【００２５】
また、ガスケット保持溝を形成する断面逆Ｌ字形のガスケット保持壁の上側と記蓋部材の周壁との間に反り補強リブを締結部位中間に位置させた形成することが、締結部位中間位置でのガスケット圧縮反力に伴う浮き上がり変形を小さくすることができて望ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態であるカバーガスケット（弾性ガスケット）について、主として図３〜５に基づいて、詳細に説明をする。なお、本実施形態の図符号は三桁とし、既述例と対応する部分については、同一図符号の百位に「１」を付加して、それらの説明の全部又は一部を省略することがある。
【００２７】
本実施形態において、本体部材であるシリンダヘッド１１２は、前述と同様、アルミニウム製や鋳鉄製であり、環状で剛体構造のガスケット受け座１１３を備えたものである。
【００２８】
また、蓋部材であるヘッドカバー１１４は、プラスチック製（強化剤充填タイプ：例えば、ガラス繊維３５％充填６６ナイロン）であり、ガスケット受け座１１３に対応するガスケット保持溝１１８を形成する実質非剛体構造のガスケット保持壁１１６を備えたものである。ここで、「強化剤充填タイプ」としては、例えば、ガラス繊維３５％充填６６ナイロン、ガラス繊維２５％／無機粉末１５％充填６６ナイロン、ガラス繊維４５％充填６ナイロンがある。
【００２９】
ここで、「実質非剛体構造」とは、「実質剛体構造」に対する語で、本実施形態の如く、材料的に「剛性率」の低い材料を用いるだけでなく、薄肉として断面係数的に剛性の低い構造とする場合も含む。
【００３０】
カバーガスケット１２４は、ガスケット受け座１１３に当接する底部シールリップ１２６を備えたガスケット元部１２０と、ガスケット元部１２０から上方へ突出しガスケット保持溝１１８に嵌合し、ガスケット保持溝１１８の溝底部１１８ａに圧接する頂部シールリップ１２８を備えた溝嵌合部１２２とを備えている。
【００３１】
そして、本実施形態では、本発明の前記課題を解決するために、ガスケット１２４の底部シール面形成幅（底部シールリップ１２６の幅）Ｂが相対的に小さくされ、且つ、ガスケット１２４の全高さＨが高くされている。すなわち、Ｂ（底部シール面形成幅）／Ｈ（ガスケット高さ）＝１／３〜１／５、望ましくは１／３．５〜１／４．５とする。Ｂ／Ｈ値が大きすぎると、相対的に底部シール面が大きくなってガスケット保持壁１１６の、すなわちガスケット保持溝１１８の溝底部（天底部）１１８ａに対する押上力（圧縮反力）が大きくなる。また、Ｂ／Ｈ値が小さすぎると、圧縮時におけるガスケットの着座安定性に欠けることになる。例えば、シールリップ１２６の幅Ｂを、後述の如く、２．５〜５mmとすると、ガスケット高さは、７．５〜２５mmとなる。
【００３２】
ここで、ガスケット元部１２０の幅ｂは、ガスケット受け座１１３の幅が１０mmの場合、後述の着座安定リップ対１３６、１３６も含めて、５〜８mmとする。幅が狭すぎると、ガスケット１２４の着座安定性に問題が発生し、幅が広すぎると、ガスケット１２４の組み付けばらつきによりガスケット受け座１１３の側縁からはみ出すおそれがあり、やはり、ガスケット１２４の着座安定性に問題が発生する。また、ガスケット元部１２０の高さｈ１は、２〜４mmとする。高さが低過ぎると、ガスケット保持溝１１８の下端両側面１１９、１１９とガスケット受け座１１３との隙間バラツキ（製作・組み付け）を吸収しがたい。また、高さが高すぎると、ガスケット１２４の着座安定性に欠け、締結時にガスケット元部１２０と溝嵌合部１２２の連結部でガスケット１２４に腰折れ等が発生しやすくなる。なお、１２２ａは、脱落防止リブを示し、適宜所定間隔で設けられている。
【００３３】
ここで、底部シールリップ１２６は、断面逆台形状で、中央部にバラツキ吸収用溝部１２６ａを備えて、前述の底部保持シール凸条２７、２７を形成する代わりとしている。当然、バラツキ吸収用溝部１２６ａの代わり又は該溝部１２６ａとともに、前述のごとく、底部保持シール凸条を形成してもよい。さらには、着座安定性には劣るが、底部シールリップ１２６は、複数本に分割してもよい。
【００３４】
この底部シールリップ１２６は、例えば、汎用のガスケット受け座１１３の幅が１０mmの場合、高さｈ２＝１〜２mm、幅Ｂ＝２．５〜５mmとする。また、バラツキ吸収溝１２６ａの幅は１mm前後、深さ０．３mm前後とする。
【００３５】
シールリップ１２６の高さが高すぎたり、幅が狭すぎると、ヘッドカバー１１４をボルト締結した場合、シールリップ１２６に幅方向への屈曲現象（先端逃げ）が発生して、圧縮荷重がガスケット受け座１１３に対して直交する方向に作用せず、所定のシール面圧を確保し難くなる。逆に底シールリップ１２６の高さが低過ぎたり幅が広すぎると、所定のシール面圧を確保するための荷重が相対的に増大し易くて、すなわち、ガスケット保持壁１１６に対する圧縮反力も増大してヘッドカバー１１４の変形防止が困難となる。
【００３６】
本実施形態では、底部シールリップ１２６の幅を相対的に小さくしても、先端逃げを発生し難いように、シールリップ１２６の両側に着座安定用リップ対１３６、１３６を備えている。この着座安定用リップ対１３６、１３６の内側開口角度α＝６０〜１２０°とし、両外壁略直立状とした先端先細りの断面を有している。開口角度が小さ過ぎても大きすぎても底部シールリップ１２６の着座安定作用を奏し難くなる。
【００３７】
着座安定用リップ対１３６、１３６は、シール面圧を確保するためでなく、シールリップ１２６の先端逃げを規制するためのものである。すなわち、先端先細り対がガスケット圧縮時に、図５に示す如く、受け座面を両側へずり抵抗をすることにより、着座安定用リップ対１３６、１３６が、シールリップ１２６の元部両側に対して斜め方向から支持するつっかい棒的作用（擬似トラス構造）を奏する。先端先細りでなくてもよいが、圧縮荷重を着座安定用リップ対１３６、１３６からの上方への反力が発生してヘッドカバー１１４のガスケット保持溝１１８の溝底部１１８ａが受ける反力が増大するため、着座安定用リップ対１３６、１３６の先端は、先細りとすることが望ましい。着座安定用リップ対１３６、１３６の外側張り出し方向は、二点鎖線の如く、水平方向でもよいが、図例の如く、肩部１３６ａを面取りした断面形状が望ましい。同様に、ガスケットを圧縮時に、ヘッドカバー１１４の保持溝１１８の下端両側面１１９、１１９と肩部１３６ａとが干渉すると上記同様の問題点が発生するためである。ここで、肩部１３６ａの面取り角度β＝３０〜６０°とする。面取り角度βが小さすぎると、ヘッドカバー１１４の保持溝１１８の下端両側面１１９、１１９と肩部１３６ａとが干渉し易くなる。逆に、面取り角度βが大きすぎると、着座安定用リップ対１３６、１３６のつっ張り作用（支持作用）が得難くなり、着座安定作用を奏し難くなる。
【００３８】
また、ガスケット元部１２０から上方へ突出する溝嵌合部１２２は、図例では、端平坦状でテーパ状（塔状台形）を有している。ガスケット保持溝１１８に対する挿入し易さや倒れに対する形状保持性のためである。ここで、通常、テーパ＝１／８〜１／１２とする。テーパが大きすぎても、小さすぎても、ガスケット保持溝に対する挿入作業性に悪影響を及ぼす。この溝嵌合部１２２の高さは、前述のガスケット高さＨからガスケット元部高さｈを引いたものとなり、通常、５〜２０mmとなる。そして、溝嵌合部１２２の頂部シールリップ１２８の頂部には前述と同様に頂部補助シール凸条１２９が形成されている。この頂部補助シール凸条１２９は図例では台形状であるが半円状であってもよく、通常、元部幅０．５〜１mm、高さ、０．２〜１mmとする。
【００３９】
上記ガスケットは、通常、耐熱性・耐油性に優れたアクリル系ゴム、ニトリルゴム等のゴム材料を用いて、射出成形、トランスファ成形等により一体成形する。
【００４０】
次に、上記ガスケット１２４の使用態様を説明する。
【００４１】
ここで、ヘッドカバー１１４のガスケット保持溝１１８は、溝底部側部１１８ａが２〜４°（図例では３°）のテーパ開口とされ、開口側部（開口側から約１／４）１１８ｂからテーパ角度が３０〜５０°（図例では４０°）のテーパ開口とされている。ガスケットを挿入し易くしたり、倒れに対する形状保持性を高めるためである。また、ガスケット保持溝１１８の深さは、ガスケット高さの５０％以上、望ましくは、５５％以上（図例では約６１．５％）とされている。深さが浅すぎると、ガスケット保持溝１１８のガスケット保持性に問題が発生し易いとともに、ガスケットの溝嵌合部に座屈が発生し易い。
【００４２】
また、本実施形態では、ガスケット保持壁１１６の締結部位１１４ａ、１１４ａ（図１参照）中間位置で、ガスケット保持壁１１６の上側とヘッドカバー（蓋部材）１１４の周壁との間に反り防止リブ１３８が形成されている。締結部位中間位置でのガスケット圧縮反力に伴うガスケット保持壁１１６の浮き上がり変形を小さくするためであるる。なお、該反り防止リブ１３８の肉厚は、前述のガラス繊維強化ナイロン６６を使用した場合、５〜１５mmとする。
【００４３】
前述と同様にして、ガスケット１２４の溝嵌合部１２２を、反転させたヘッドカバー１１４のガスケット保持溝１１８に挿入し保持させた後、ヘッドカバー１１４を下向きにして、シリンダヘッド１１２に重ね合わせて、ボルト１３２を用いて締結する。このとき、重ね合わせから締結初期の間において、着座安定用リップ対１３６、１３６が、シリンダヘッド１１２のガスケット受け座１１３に当接してガスケットに組み付け傾きがあった場合、その傾斜を補整するように作用する。また、ボルト締結中期以降においては、着座安定用リップ対１３６、１３６は、断面縦長となったガスケットの中央柱部に対してつっかい棒的作用を奏して圧縮荷重をシール面圧に有効に変換する。
【００４４】
また、相対的に底部シールリップの幅が小さくなっているため、締結部位（ボルト１３２）間での反力も小さく、結果的に締結部位間でのガスケット保持壁１１６の浮き上がり（反り変形）が小さい。そして、相対的にガスケットの全体高さが高くなっているため、ガスケット保持壁１１６に浮き上がりやガスケット圧縮永久ひずみが発生しても、圧縮量バラツキ（絶対量）を吸収して圧縮ひずみ率の変動を小さくすることできる。すなわち、実質剛体のシリンダヘッド１１２のガスケット受け座１１３と、実質非剛体のヘッドカバー１１４との間で所定のシール圧を確保することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するシリンダヘッド（本体部材）／ヘッドカバー（蓋部材）対及びそれらの間に組み付けるカバーガスケット（弾性ガスケット）の一例を示す全体分解斜視図。
【図２】従来例のガスケットをヘッドカバーに嵌合保持させた後シリンダヘッドに配して組付け・締結した際の部分横断面図。
【図３】本発明の一実施形態におけるカバーガスケット及びそれを組み付けるヘッドカバーの分解部分横断面図。
【図４】同じくガスケットをヘッドカバーのガスケット保持溝に保持させた状態の部分横断面図。
【図５】同じくガスケットをヘッドカバーに嵌合保持させた後シリンダヘッドに配して組付け・締結した際の部分横断面図。
【符号の説明】
１２、１１２：シリンダーヘッド（本体部材）
１３、１１３：ガスケット受け座
１４、１１４：ヘッドカバー（蓋部材）
１６、１１６：ガスケット保持壁
１８、１１８：ガスケット保持溝
２０、１２０：ガスケット元部
２２、１２２：溝嵌合部
２４、１２４：カバーガスケット
２６、１２６：底部シールリップ
２８、１２８：頂部シールリップ
１３６：着座安定用リップ
１３８：反り防止リブ
【図１】
0003918415.tif 000002
【図２】
0003918415.tif 000003
【図３】
0003918415.tif 000004
【図４】
0003918415.tif 000005
【図５】
0003918415.tif 000006