JP6785103B2 - シール構造 - Google Patents

Description

本発明は、シール構造、特に、液状ガスケット（シール剤）を用いたシール構造に関する。

従来、内燃機関を構成する２つの部材を接合するにあたり、この２つの部材の間に成形ガスケットではなく液状ガスケットを用い、この液状ガスケットを硬化させてシール構造とするものが知られている。この液状ガスケットは、その含有成分である架橋剤が、空気中の湿気（水分）と接触して反応することにより硬化する。

特許文献１には、２つの部材の対向する接合面の間に液状ガスケットを介在させ、これを硬化させた液状ガスケットによるシール構造が記載されている。このシール構造では、２つの部材のうち、一方の部材の接合面に、平面部と、該平面部に対して窪んだチャンファ部とを設けており、このチャンファ部によって液状ガスケットの溜り部を形成している。

特開平１１−１７３４２４号公報

内燃機関等に液状ガスケットによるシール構造を用いる場合、対向する２つの部材の接合面の面圧が比較的高くなり、この接合面の間に空気が侵入し難くなる。そのため、接合面の間に介在された液状ガスケットの硬化時間が遅くなる。この点、特許文献１のシール構造では、液状ガスケットの溜り部を設け、この溜り部による大きな開口形状によって、液状ガスケットと空気との接触面積を大きくし、液状ガスケットの硬化時間を早めることができる。

しかしながら、溜り部に充填された液状ガスケットにおいて、溜り部の開口部分（すなわち、液状ガスケットと空気との接触部分）から離れた部分では、空気中の水分との接触・反応までに時間がかかってしまうという問題があった。かかる問題を解消し、製造ラインの生産性を向上するために、より液状ガスケットの硬化を促進できるシール構造が望まれていた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、液状ガスケットを用いたシール構造において、液状ガスケットの硬化を促進できるシール構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係るシール構造は、第１接合面を有する第１部材と、前記第１接合面と対向する第２接合面を有する第２部材とを備え、前記第１接合面は、平面部と、該平面部に対して窪んだチャンファ部とを有し、前記平面部及び前記チャンファ部と、前記第２接合面との間に液状ガスケットが充填され、前記チャンファ部と、該チャンファ部に対向する前記第２接合面とによって、液状ガスケットの溜り部が形成されるシール構造において、前記第１部材及び前記第２部材のうち、すくなくとも前記第１部材に、前記溜り部に連通する貫通孔を設け、前記チャンファ部は、前記平面部に連なるとともに該平面部に対して傾斜する傾斜部と、該傾斜部に連なる略平面状の底面部とを有し、前記貫通孔の一端は、前記底面部において前記傾斜部の近傍に位置することを特徴とする。
また、本発明の一実施形態に係るシール構造は、第１接合面を有する第１部材と、前記第１接合面と対向する第２接合面を有する第２部材とを備え、前記第１接合面は、平面部と、該平面部に対して窪んだチャンファ部とを有し、前記平面部及び前記チャンファ部と、前記第２接合面との間に液状ガスケットが充填され、前記チャンファ部と、該チャンファ部に対向する前記第２接合面とによって、液状ガスケットの溜り部が形成されるシール構造において、前記第１部材及び前記第２部材のうち、すくなくとも前記第２部材に、前記溜り部に連通する貫通孔を設け、前記チャンファ部は、前記平面部に連なるとともに該平面部に対して傾斜する傾斜部と、該傾斜部に連なる略平面状の底面部とを有し、前記貫通孔の一端は、前記傾斜部と対向する前記第２接合面に位置することを特徴とする。

この構成によれば、チャンファ部によって第１接合面及び第２接合面の間に大きな開口形状を有する溜り部を形成することができるとともに、第１及び第２部材のうち、少なくとも一方の部材に、溜り部に連通する貫通孔を設けることで、空気との接触面積をより大きくして、液状ガスケットの硬化を促進することができる。特に、貫通孔を設けることで、溜り部の内側であって接合面の中央部付近の液状ガスケット、つまり、溜り部の開口部分から離れた位置にある液状ガスケットに対し、空気中の水分と接触・反応する時間を早めることができる。これにより、液状ガスケットの硬化時間を短縮して生産性を向上することができる。
また、第１及び第２接合面の間に液状ガスケットを充填させる際に、液状ガスケットを傾斜部に沿って流して溜り部に隙間なく充填させることができる。また、傾斜部は平面部に連なる部分であって接合面の中央部付近に位置するので、この傾斜部の近傍に貫通孔の一端が位置することで、接合面の中央部付近の液状ガスケットを効果的に硬化促進させることができる。

また、本発明の一実施形態は、前記シール構造において、前記第１部材及び前記第２部材は、前記第１接合面と前記第２接合面との間に液状ガスケットを介在させて接合した接合状態において内部空間を形成する内側面を有し、前記貫通孔は、前記溜り部と前記内部空間とを連通するように、前記溜り部を形成する接合面から前記内側面まで延在することを特徴とする。

この構成によれば、第１部材及び第２部材の接合状態において、第１部材及び第２部材が形成する内部空間内に液体が貯留される場合に、この液体が貫通孔を通して内部空間の外部へ流出するのを防止することができる。例えば、内燃機関に、液状ガスケットによるシール構造を用いる場合、内燃機関の内部空間には潤滑用のオイルが貯留される。貫通孔が、オイルが貯留される内部空間と液状ガスケットの溜め部とを連通するように延在することで、オイルが第１及び第２接合面の間から貫通孔を通して内部空間の外部へ流出する懸念をなくすことができる。

本発明に係るシール構造によれば、液状ガスケットと空気との接触面積を大きくして液状ガスケットの硬化を促進することができる。

本発明の第１実施形態であるシール構造を適用した内燃機関の概要説明図。 左バンクの合せ面の一部を示す斜視図。 シール構造の要部を示す断面図。 左バンクと右バンクの組付けを説明する断面図。 本発明の第２実施形態であるシール構造を示す図３と同様の断面図。

図１は、本発明の一実施形態であるシール構造１０を適用した内燃機関の概要説明図である。図１では、エンジンの一例として水平対向エンジンを示している。内燃機関は、水平対向エンジンのエンジン本体を構成するシリンダブロック２０及びシリンダヘッド２２Ｌ，２２Ｒと、オイルパン２４とを備える。

シリンダブロック２０は、左右のバンク２０Ｌ，２０Ｒに分割されており、この両バンクバンク２０Ｌ，２０Ｒの合せ面には、図示しないクランクシャフトが配設される。各バンク２０Ｌ，２０Ｒの端部には、シリンダヘッド２２Ｌ，２２Ｒが設けられる。オイルパン２４は、オイルの貯留容器であり、シリンダブロック２０の底面に配設される。

本発明に係る液状ガスケット１５によるシール構造１０は、例えば、左右のバンク２０Ｌ，２０Ｒの合せ面（接合面）２５ａ，２５ｂ、各バンク２０Ｌ，２０Ｒとシリンダヘッド２２Ｌ，２２Ｒとの取付面（接合面）２６ａ，２６ｂ及び２７ａ，２７ｂ、シリンダブロック２０とオイルパン２４との取付面（接合面）２８ａ，２８ｂ等に適用することができる。液状ガスケット１５としては、例えば、ＦＩＰＧ（Ｆｏｒｍｅｄ Ｉｎ Ｐｌａｃｅ Ｇａｓｋｅｔ）を用いることができる。ＦＩＰＧは、一方の被シール部材（第１部材）の接合面に塗布したシール剤が硬化する前に他方の被シール部材（第２部材）を組付けて使用する。以下の説明では、一例として左右のバンク２０Ｌ，２０Ｒの合せ面２５ａ，２５ｂにおけるシール構造１０について説明する。

図２は、左バンク２０Ｌの合せ面の一部を示す斜視図であり、図３は、シール構造１０の要部を示す断面図であって、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面において左右のバンク２０Ｌ，２０Ｒを接合した状態を示す。左バンク２０Ｌはシール構造１０における第１部材を構成し、右バンク２０Ｒはシール構造１０における第２部材を構成する。

左バンク２０Ｌは、その周面に、右バンク２０Ｒとの合せ面となる第１接合面３０を有する。また、左バンク２０Ｌは、その周面に、右バンク２０Ｒとの接合状態において、オイル通路や冷却水通路となる内部空間Ｓを形成する内側面３１と、内部空間Ｓを非形成とする外側面３２とを有する。

右バンク２０Ｒは、左バンク２０Ｌとの合せ面であって設置状態において第１接合面３０と対向する第２接合面４０を有する。第２接合面４０は、設置状態において第１接合面３０と液状ガスケット１５を介して接合される面であり、全体に亘ってほぼ平面状に形成される。右バンク２０Ｒは、その周面に、左バンク２０Ｌとの接合状態において、オイル通路や冷却水通路となる内部空間Ｓを形成する内側面４１と、内部空間Ｓを非形成とする外側面４２とを有する。

第１接合面３０は、平面状をなす平面部３４と、平面部３４に対して窪んだチャンファ部３６とを有する。第１接合面３０において、チャンファ部３６は左バンク２０Ｌの内側面３１側、すなわち内部空間Ｓを形成する側に位置し、平面部３４は、外側面３２側に位置するように形成されることが好ましい。

チャンファ部３６は、傾斜部３６ａと、底面部３６ｂとを有する。傾斜部３６ａは、平面部３４と連なるとともに、平面部３４に対して傾斜する部位である。底面部３６ｂは、傾斜部３６ａに連なっており、平面部３４とほぼ平行な平面状に形成される。チャンファ部３６には、貫通孔５０が設けられる。

貫通孔５０は、チャンファ部３６の底面部３６ｂから内側面３１まで貫通する孔であり、底面部３６ｂと内側面３１との間を略直線状に延在している。本実施形態において貫通孔５０は、一端５２から他端５４に亘って断面が略円形に形成されているが、断面形状はこれに限らず、楕円状、多角形状等、適宜の形状に設定することができる。貫通孔５０の一端５２は、底面部３６ｂにおいて傾斜部３６ａの近傍に位置する。貫通孔５０は、第２接合面４０と対向するチャンファ部３６に少なくとも一つ設けられ、本実施形態ではチャンファ部３６に複数の貫通孔５０を設けている。このような貫通孔５０は、例えば、チャンファ部３６に穿孔加工を施すことによって形成することができる。

第１接合面３０と第２接合面４０とは、これらの間をシールする液状ガスケット１５を介して接合される。具体的には、図４に示すように、液状ガスケット１５は平面部３４に塗布され、これに第２部材である右バンク２０Ｒを組付けることで、図３に示すように、第１接合面３０と第２接合面４０との間に液状ガスケット１５を充填される。チャンファ部３６に傾斜部３６ａを設けることで、液状ガスケット１５を傾斜部３６ａに沿って流して隙間なく充填させることができる。左右のバンク２０Ｌ，２０Ｒは、さらに、ボルト穴３８（図２参照）に挿通したボルトの締結によって接合、固定される。

図３に示す接合状態において、チャンファ部３６と第２接合面４０との間には、平面部３４と第２接合面４０との間に比べて液状ガスケット１５が肉厚になる、液状ガスケット１５の溜り部１６が形成される。貫通孔５０は、この溜り部１６と内部空間Ｓとを連通している。

第１接合面３０に位置する貫通孔５０の一端５２の内径Ｌは、貫通孔５０の傾斜角度θが大きいほど小さくなる。本実施形態では、貫通孔５０の孔径と、内径Ｌとがほぼ同程度となるように、傾斜角度θを約６０〜８０度の範囲に設定している。なお、内径Ｌを大きくするために、傾斜角度θを６０度以下に設定してもよい。

貫通孔５０の孔径は、溜り部１６への液状ガスケット１５の充填を阻害しない程度に設定される。充填を阻害しないレベルはＦＩＰＧの粘度に依存する。貫通孔５０への流量Ｑは、下記の数式（１）に示す円管内の層流充填の理論式により算出できる。

Ｑ＝（Δｐπｄ＾４）／１２８μＬ・・・・・（１）

表１は、数式（１）によって得られた貫通孔５０の孔径による液状ガスケット１５の入り込み量の違いを示している。表１及び数式（１）において、φは貫通孔５０の孔径、θは貫通孔５０の傾斜角度（図３参照）、ΔｐはＦＩＰＧ圧縮力、μはＦＩＰＧの粘度、Ｌは貫通孔５０の溜り部１６との接触長さ（すなわち内径Ｌ）である。

表１における入り込み量は、数式（１）から流量Ｑを算出し、第１部材及び第２部材の組付け時間を１秒と仮定して算出した。貫通孔５０への液状ガスケット１５の入り込み量が深さ０．１ｍｍ程度となり、貫通孔５０の一端５２の近傍まで空気が入り込み可能となるように、孔径φは１ｍｍ以下とすることが好ましい。

上述したシール構造１０では、溜り部１６の開口部分１８において、液状ガスケット１５と空気との接触面積を大きく確保することができるとともに、溜り部１６に連通する貫通孔５０を設けることで、液状ガスケット１５と空気との接触面積をより大きくして、液状ガスケット１５の硬化を促進することができる。

貫通孔５０を有していない従来のシール構造では、液状ガスケットは、溜り部の開口部分側から硬化し、この開口部分から離れた溜り部の奥部側では硬化時間が遅くなる。

本実施形態では、貫通孔５０の一端５２が、傾斜部３６ａの近傍、すなわち溜り部１６の奥部１６ａ側に位置している。そのため、溜り部１６の開口部分１８から離れた位置にある液状ガスケット１５に対しても、空気中の水分と接触・反応する時間を早めることができる。これにより、液状ガスケット１５の硬化時間を短縮して、製造ラインのラインスピードを速めることができ、その結果、生産性を向上することができる。

また、貫通孔５０は、溜り部１６を形成するチャンファ部３６から内部空間Ｓを形成する内側面３１まで延在している。そのため、左バンク２０Ｌと右バンク２０Ｒを接合した状態において、内部空間Ｓにオイルや冷却水が流動可能に貯留される場合に、これらの液体が貫通孔５０を通して外部へ流出するのを防ぐことができる。また、貫通孔５０をチャンファ部３６に設けた場合には、チャンファ部３６の窪み形状に合わせて、液状ガスケット１５の充填を阻害することのない適切な位置に貫通孔５０を設けることが容易である。

なお、上述した溜り部１６及び貫通孔５０を有するシール構造１０は、既述のとおり、シリンダブロック２０とシリンダヘッド２２Ｌ，２２Ｒの接合面２６ａ，２６ｂ及び２７ａ，２７ｂや、シリンダブロック２０とオイルパンの接合面２８ａ，２８ｂに適用することができる。さらに、内燃機関を構成する他の部材の接合面に適用することも可能である。

図５は、本発明の第２実施形態におけるシール構造１０を示す図３同様の断面図である。なお、図５において、第１実施形態と対応する部位には同一符号を付しており、第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成については詳細な説明を省略する。第２実施形態では、第２部材である右バンク２０Ｒに貫通孔５０が設けられる。

貫通孔５０は、平面状に形成された第２接合面４０から、内部空間Ｓを形成する内側面４１まで延在する。貫通孔５０の一端５２は、接合状態において溜り部１６と連通する位置、つまり、第２接合面４０においてチャンファ部３６と対向する領域に位置する。貫通孔５０の一端５２は、傾斜部３６ａの近傍に位置することが好ましく、本実施形態では、一端５２が、第２接合面４０において傾斜部３６ａと対向する領域に位置している。

このように、第２部材に溜り部１６と連通する貫通孔５０を設けることで、第１部材に貫通孔５０を設けたものと同様に、溜り部１６に充填された液状ガスケット１５の硬化を促進させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、貫通孔５０を第１部材及び第２部材のいずれか一方に設けているが、貫通孔５０を第１部材及び第２部材の両方に設けてもよい。これにより、液状ガスケット１５と空気との接触面積をより大きくして、液状ガスケット１５の硬化を促進することができる。

１０ シール構造
１５ 液状ガスケット
１６ 溜り部
１８ 開口部分
２０ シリンダブロック
２０Ｌ 左バンク（第１部材）
２０Ｒ 右バンク（第２部材）
３０ 第１接合面
３１ 内側面
３４ 平面部
３６ チャンファ部
３６ａ 傾斜部
３６ｂ 底面部
４０ 第２接合面
５０ 貫通孔
５２ 貫通孔の一端
Ｓ 内部空間

Claims (3)

1. 第１接合面を有する第１部材と、
   前記第１接合面と対向する第２接合面を有する第２部材とを備え、
   前記第１接合面は、平面部と、該平面部に対して窪んだチャンファ部とを有し、
   前記平面部及び前記チャンファ部と、前記第２接合面との間に液状ガスケットが充填され、前記チャンファ部と、該チャンファ部に対向する前記第２接合面とによって、液状ガスケットの溜り部が形成されるシール構造において、
   前記第１部材及び前記第２部材のうち、すくなくとも前記第１部材に、前記溜り部に連通する貫通孔を設け、
   前記チャンファ部は、前記平面部に連なるとともに該平面部に対して傾斜する傾斜部と、該傾斜部に連なる略平面状の底面部とを有し、
   前記貫通孔の一端は、前記底面部において前記傾斜部の近傍に位置することを特徴とするシール構造。
2. 第１接合面を有する第１部材と、
   前記第１接合面と対向する第２接合面を有する第２部材とを備え、
   前記第１接合面は、平面部と、該平面部に対して窪んだチャンファ部とを有し、
   前記平面部及び前記チャンファ部と、前記第２接合面との間に液状ガスケットが充填され、前記チャンファ部と、該チャンファ部に対向する前記第２接合面とによって、液状ガスケットの溜り部が形成されるシール構造において、
   前記第１部材及び前記第２部材のうち、すくなくとも前記第２部材に、前記溜り部に連通する貫通孔を設け、
   前記チャンファ部は、前記平面部に連なるとともに該平面部に対して傾斜する傾斜部と、該傾斜部に連なる略平面状の底面部とを有し、
   前記貫通孔の一端は、前記傾斜部と対向する前記第２接合面に位置することを特徴とするシール構造。
3. 前記第１部材及び前記第２部材は、前記第１接合面と前記第２接合面との間に液状ガスケットを介在させて接合した接合状態において内部空間を形成する内側面を有し、
   前記貫通孔は、前記溜り部と前記内部空間とを連通するように、前記溜り部を形成する接合面から前記内側面まで延在することを特徴とする請求項１又は２に記載のシール構造。

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