JP2020002890A - エンジン用ガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】構造用ケースとケースカバーとの間に介装されるガスケットの構造工夫により、構造用ケースの改造を伴うことなく、ケースカバーを締付け固定するボルトの経時によるトルクダウンが防止又は抑制されるように改善されたエンジン用ガスケットを提供する。【解決手段】構造用ケースに重ねられるケースカバーを構造用ケースに重ねて固定するボルトを通すためのボルト挿通孔１６を備え、構造用ケースとケースカバーとの間に挟まれて用いられるエンジン用ガスケット１４であって、金属製のガスケット本体層１７と、可撓性又は弾性を有する材料製でガスケット本体層１７に積層されるシール層１８とを有し、シール層１８におけるボルト挿通孔１６の周囲に、シール層１８を予圧縮してなる薄肉部１８ａが形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ギヤケースとそのカバーとの間やミッションケースとそのカバーとの間などに介装されるガスケット、即ち、エンジン用ガスケットに関するものである。

産業用や自動車用の各種エンジンにおいては、ギヤケースなどの構造用ケースと、その構造用ケースに被さるケースカバーとの間にガスケット（エンジン用ガスケット）を介装し、水やゴミなどの異物が入らないようにシールすることが行われている。

例えば、特許文献１にて開示されている自動二輪車用エンジンにおいては、クランクケース（２８）における構造用ケースに相当するケース部（６１）と、ケースカバーに相当するケース部材（６３）との間に、ケース部材（６３）の外郭形状とほぼ同じ形状を有するガスケット（６２）が介装されている。ケース部材（６３）は、多数のボルトにより、ガスケット（６２）を挟んだ状態でケース部（６１）に取り付けられている。

実開平７−４２４３１号公報

しかしながら、エンジンの耐久試験を行った際に、運転時間の経時により構造用カバーを締付け固定するボルトが規定以上にトルクダウンしている不都合の生じることがあった。トルクダウンが大きくなると、構造用ケースの気密性が損なわれて、水や砂塵などが浸入するおそれが生じるので好ましくない。

そこで、多少トルクダウンしても気密性の保持が可能となるように、ボルトの締付けトルクを若干増やすことが試された。しかしながらケースカバーが合成樹脂などの比較的柔らかい材料でなる場合には、前述のトルクアップにより、クラックが発生するおそれがある。従って、ボルトの締め付けトルクを予め若干増やす手段を採ることは困難であり、前述した経時によるトルクダウンを抑制又は防止するには、更なる改善の余地が残されていた。

本発明の目的は、構造用ケースとケースカバーとの間に介装されるガスケットの構造工夫により、構造用ケースの改造を伴うことなく、ケースカバーを締付け固定するボルトの経時によるトルクダウンが防止又は抑制されるように改善されたエンジン用ガスケットを提供する点にある。

本発明は、構造用ケースに重ねられる伝動カバーを前記伝動ケースに重ねて固定するボルトを通すためのボルト挿通孔を備え、前記伝動ケースと前記伝動カバーとの間に挟まれて用いられるエンジン用ガスケットにおいて、
金属製のガスケット本体層と、可撓性又は弾性を有する材料製で前記ガスケット本体層に積層されるシール層とを有し、
前記ガスケット本体層のみからなるシール層欠如部が前記ボルト挿通孔の周囲に形成されている、又は、前記シール層を予圧縮してなる薄肉部が前記シール層における前記ボルト挿通孔の周囲に形成されている、ことを特徴とする。

例えば、産業用エンジンにおける伝動ベルトを収容するベルトケースと、そのベルトケースに被さる合成樹脂製のベルトカバーの間に設けられるガスケットが、アルミ合金板によるガスケット本体層と、発泡ゴムによるシール層が積層された積層構造のエンジン用ガスケットが挙げられ、ボルト挿通孔の回りのシール層を無くしたシール層欠如部、或いはボルト挿通孔の回りのシール層を予圧縮した薄肉部とされている。

本発明によれば、エンジン用ガスケットは、ボルト挿通孔の回りが、シール層の無いシール層欠如部、或いはシール層を予圧縮した薄肉部とされているので、構造用ケースとケースカバーとの間に挟まれてボルト締付けされた場合は、ボルト挿通孔に周囲部分及び隣り合うボルト挿通孔の間の部分が一様に圧縮されるようになる。従って、ボルト挿通孔付近だけが強く締付けられていた従来品に比べて、経時によるトルクダウンが抑制又は防止される効果を得ることができる。

その結果、構造用ケースとケースカバーとの間に介装されるガスケットの構造工夫により、構造用ケースの改造を伴うことなく、ケースカバーを締付け固定するボルトの経時によるトルクダウンが防止又は抑制されるように改善されたエンジン用ガスケットを提供することができる。

ベルトケース用のガスケットを示す正面図 （Ａ）は図１におけるＡ部分の拡大図、（Ｂ）は図２（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図 ベルトカバーの背面図 （Ａ）は図３のＹ−Ｙ線断面図、（Ｂ）は別構造による取付孔部分を示す一部切欠きの側面図 産業用汎用エンジンの正面図 図５のエンジンの平面図 図５のエンジンの右側面図 ガスケットをボルト挿通孔でガスケット内外方向に切った断面図を示し、（Ａ）は第２別構造、（Ｂ）は第３別構造

以下に、本発明によるエンジン用ガスケットの実施の形態を、産業用エンジンに適用された場合について図面を参照しながら説明する。以下、エンジン用ガスケットは、単にガスケットと略称する。なお、「構造用ケース」とは、ベルトケース、ギヤケース、ミッションケース、ベアリングケース、伝動ケースなどの総称であるとする。

図５〜図７に産業用の水冷２気筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンと略称する）が示されている。
このエンジンＥは、シリンダブロック１の上にシリンダヘッド２が組み付けられ、シリンダヘッド２の上にヘッドカバー３が組み付けられ、シリンダブロック１の下にはオイルパン４が組み付けられている。シリンダヘッド２の左側には燃料供給装置（キャブレタ）５、エアクリーナ６、オイルフィルタ７などが装備され、右側には排気マニホルド８、スタータモータ９などが装備されている。

シリンダブロック１の後側にはフライホイール１０が装備されている。シリンダブロック１の前側にはベルトケース（構造用ケースの一例）１１が取り付けられ、ベルトケース１１の前側にはベルトカバー（ケースカバーの一例）１２が組み付けられている。ベルトケース１１とベルトカバー１２とでベルト伝動ケーシングＫが構成されている。ベルト伝動ケーシングＫの前側にはエンジン冷却ファン１３が配置されている。

ベルト伝動ケーシングＫは、クランク軸プーリ（図示省略）と、エンジン冷却ファン１３の受動プーリ（図示省略）と、他の伝動軸（オルタネータやポンプの軸など：図示省略）とに跨る伝動ベルト（図示省略）を内装している。
ベルトケース１１と、ベルトケース１１に被さるベルトカバー１２との間には、シール材としてのガスケット１４（図１を参照）が設けられている。
ベルトケース１１はアルミ合金製であって、複数のボルト（図示省略）によってシリンダブロック１の前面に取り付けられている。

図３及び図４（Ａ）に示されるように、ベルトカバー１２は、広い面積を有するカバー本体壁１２Ａ、側周壁１２Ｂ、取付座（取付面）１２ｃを有する取付壁１２Ｃ、及びフランジ壁１２Ｄを有する合成樹脂製で伏せ鍋状（伏せ皿状又は無底箱状）に形成されている。
取付座１２ｃはガスケット１４（図１を参照）が当接される面であり、取付壁１２Ｃには複数個所のボルト通し用の丸孔１５が形成されている。丸孔１５は、ベルトカバー１２にインサートされた金属製のパイプ材２０により形成されている。

図１及び図２（Ａ）に示されるように、ガスケット１４は、金属製のガスケット本体層１７と、可撓性又は弾性を有する材料製でガスケット本体層１７に積層されるシール層１８と、からなる複合構造のガスケットである。ガスケット１４は、伝動ケース１１に重ねられる伝動カバー１２を伝動ケース１１に重ねて固定するボルトを通すためのボルト挿通孔１６を備え、伝動ケース１１と伝動カバー１２との間に挟まれて用いられる。

図１及び図５〜図７に示されるように、ガスケット１４は、ベルトカバー１２の取付壁１２Ｃと同等の外郭形状及び複数のボルト挿通孔１６を備えている。図２（Ｂ）に示されるように、このガスケット１４は、ＮＢＲ系発泡ゴムなどのゴム（可撓性又は弾性を有する材料の一例）製のシール層１８が、アルミ合金板（金属の一例）製のガスケット本体層１７の表裏のそれぞれに、積層された３層構造のものに構成されている。

一例として、ガスケット本体層１７の厚みが０．２５ｍｍで、ガスケット１４としての厚みが１．５ｍｍのものが挙げられる。なお、図１において、Ｃはクランク軸心、Ｐはエンジン冷却ファン軸心、Ｑはポンプ軸などのその他軸心である。なお、ガスケット１４においては、軸心Ｃ，Ｐ，Ｑの存在側を内側（その反対側は外側）と定義する（図１参照）。

〔実施形態１〕
図１及び図２（Ａ），（Ｂ）に示されるように、ボルト挿通孔１６の周囲に、ガスケット本体層１７のみからなるシール層欠如部１７Ａが形成されている。表裏の各シール層欠如部１７Ａは、ボルト挿通孔１６と同心状で半径ｒの円弧、即ち円弧ｒの範囲において、シール層１８が無くガスケット本体層１７のみの状態に形成されている。

図１に示されるガスケット１４においては、９箇所のボルト挿通孔１６の表裏の計１８箇所にシール層欠如部１７Ａが形成されている。図２（Ａ）に示されるように、シール層欠如部１７Ａの内側において、シール層１８がガスケット１４の周方向に繋がっているのが望ましいが、少し途切れていてもよい。

〔実施形態２〕
ガスケット１４は、図４（Ｂ）に示されるように、両シール層１８，１８におけるボルト挿通孔１６の周囲部分が予圧縮されてなる薄肉部１８ａに形成された構造のものでもよい。つまり、実施形態１のガスケット１４のシール層欠如部１７Ａに代えて薄肉部１８ａとされた構造である。なお、実施形態１のガスケット１４のシール層欠如部１７Ａの円弧（半径）ｒと、実施形態２のガスケットの薄肉部１８ａの円弧（半径）ｒとは同じでも異なっていてもよい。

薄肉部１８ａの厚さｔの、シール層１８の厚さＴに対する比率ｔ／Ｔの範囲は０．５以下（ｔ／Ｔ≦０．５）であり、好ましくは０．３以下（ｔ／Ｔ≦０．３）である。図２（Ｂ）に示す例では、ｔ／Ｔがおよそ０．３４で描かれている。なお、図２（Ａ）に示されるように、薄肉部１８ａの内側には、シール層１８における正規の厚さを有する部分がガスケット１４の周方向に繋がっているのが望ましいが、少し途切れていてもよい。

次に、本発明のガスケット１４による作用効果について説明する。
ベルトカバー１２は合成樹脂製であって、金属製のものに比べて軽量かつ廉価に構成できる反面、強度や剛性の点では不利である。従って、ベルトカバー１２をベルトケース１１にボルト止めする箇所を多数箇所（９箇所）にしても、ベルトカバー１２における隣り合う丸孔１５，１５の間はボルト締付けによって撓み変形し易い。

そのため、ガスケット１４を介してベルトカバー１２をベルトケース１１に締付け固定すると、丸孔１５近傍（ボルト挿通孔１６近傍）ではガスケット１４が強く圧縮されるが、隣り合う丸孔１５，１５の間ではベルトカバー１２が撓んでガスケット１４の圧縮が弱くなる傾向のあることが分かってきた。

つまり、丸孔１５部位ではガスケット１４のシール層１８が想定以上に圧縮されてしまうので、経時によるトルクダウンが無視できない状態になったものと推測される（なお、程度に差はあるが、「経時によるトルクダウン」は、アルミ合金などの剛性を有するケースカバーでも生じることが分かってきた）。故に、ボルト挿通孔１６の周囲部分に、シール層１８を欠如させたシール層欠如部１７Ａを、又はシール層１８を予圧縮させた薄肉部１８ａを設ける手段とした。

シール層欠如部１７Ａ又は薄肉部１８ａを備えるガスケット１４を用いてベルトカバー１２をベルトケース１１に締付けると、ガスケット１４におけるボルト挿通孔１６の周囲部分は既に締付けられた状態になっているので、ベルトカバー１２における隣り合う丸孔１５，１５の間の部分で強くガスケット１４が（シール層１８が）圧迫されるようになる。従って、広い面積でガスケット１４を圧縮させた状態になり、経時によるボルトのトルクダウンがより抑制又は防止されるのである。

実施形態１によるガスケット１４では、増し締め法によってトルクダウンを測定した場合は次のとおりの結果が得られた。一様厚さのシール層１８有する従来のガスケットにおいて、ボルトを締付けトルク１３．２５（Ｎ）で締付けたときは、２４時間後の増し締め時には締付けトルクが１１．４０（Ｎ）に低下した。これに対して、本発明によるガスケット１４では、締付けトルク１３．２５（Ｎ）でボルトを締付けたときは、２４時間後の増し締め時には締付けトルクが１８．７０（Ｎ）にトルクアップしており、如実に差の出ることが分かった。

実施形態２によるガスケット１４では、経時によるトルクダウン率が、従来品（シール層１８が均一厚さのもの）では１４％であるに対して、本発明品では０％（トルクダウン無し）という優れた結果が得られた。この場合のテスト法は、上述の増し締め法ではなく、最初に締付けた後は何もしないで置いておく方法である。

〔別実施形態〕
（１）図８（Ａ）に示されるように、ボルト挿通孔１６の周囲に薄肉部１８ａとシール層欠如部１７Ａとの双方を備える３層構造のガスケット１４でもよい。また、この場合、薄肉部１８ａやシール層欠如部１７Ａの側壁１９が、ボルト挿通孔１６に対する径方向長さが短いほどガスケット厚みが小となる方向に傾斜したテーパ壁に形成された構造のガスケット１４でもよい。

（２）図８（Ｂ）に示されるように、金属製のガスケット本体層１７の片側の面のみにシール層１８が積層一体化された２層構造のガスケット１４でもよい。この場合、ガスケット１４は、シール層１８が取付座１２ｃに当接する状態で、ベルトカバー１２とベルトケース１１との間に介装されるとよい。

（３）ガスケット本体層１７は、鋼板やステンレス板などアルミ合金以外の金属製でも良く、シール層１８は、天然ゴム、合成ゴム、或いは合成樹脂など、発泡ゴム以外の可撓性又は弾性を有する材料製でもよい。

１１ 構造用ケース（ベルトケース）
１２ ケースカバー（ベルトカバー）
１６ ボルト挿通孔
１７ ガスケット本体層
１７Ａ シール層欠如部
１８ シール層
１８ａ 薄肉部

Claims (6)

1. 構造用ケースに重ねられるケースカバーを前記構造用ケースに重ねて固定するボルトを通すためのボルト挿通孔を備え、前記構造用ケースと前記ケースカバーとの間に挟まれて用いられるエンジン用ガスケットであって、
   金属製のガスケット本体層と、可撓性又は弾性を有する材料製で前記ガスケット本体層に積層されるシール層とを有し、
   前記ボルト挿通孔の周囲に、前記ガスケット本体層のみからなるシール層欠如部が形成されているエンジン用ガスケット。
2. 構造用ケースに重ねられるケースカバーを前記構造用ケースに重ねて固定するボルトを通すためのボルト挿通孔を備え、前記構造用ケースと前記ケースカバーとの間に挟まれて用いられるエンジン用ガスケットであって、
   金属製のガスケット本体層と、可撓性又は弾性を有する材料製で前記ガスケット本体層に積層されるシール層とを有し、
   前記シール層における前記ボルト挿通孔の周囲に、前記シール層を予圧縮してなる薄肉部が形成されているエンジン用ガスケット。
3. 前記シール層が、前記ガスケット本体層の表裏の両側に形成された３層構造に設定されている請求項１又は２に記載のエンジン用ガスケット。
4. 前記シール層はゴム製であり、前記ガスケット本体層はアルミ合金製である請求項１〜３の何れか一項に記載のエンジン用ガスケット。
5. 前記伝動カバーが合成樹脂製である請求項１〜４の何れか一項に記載のエンジン用ガスケット。
6. 前記伝動ケースは、シリンダブロックのエンジン冷却ファン配置側に取り付けられる金属製のベルトケースである請求項１〜５の何れか一項に記載のエンジン用ガスケット。

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