JP2007503316A - 保持具付きガスケットの構造 - Google Patents

Abstract

流体の密封を行うための密封用ガスケット構造（９０）で一対の対向して合わせた部品又は構造を介在させている。ガスケットには金属保持具（１２）及び保持具内に形成されたグルーブ（３０ａ、３２ａ）で受入れている弾性のある密封要素が含まれている。そのようなグルーブはコイニング又は同様の金属薄板を型押し又は成形する工程により加工するのに適している。

Description

本発明は広い意味で一対の対向して合わせた部品又は構造を介在させた流体密封材、より特定すれば、コイニング（ｃｏｉｎｉｎｇ）又は類似の金属薄板を型押し又は成形する工程により加工するのに適していて密封材を受入れるグルーブ（ｇｒｏｏｖｅ）を有するそのための金属保持具に関する。

基本的構造では、これに関連するタイプ（ｔｙｐｅ）のガスケット（ｇａｓｋｅｔ）は１以上の弾性体の密封要素から形成され、機械加工、型押し、成形その他で密封する合わせ面の形状に適合するように形成された金属薄板又は他の保持具により保持される。特に、密封部材は、保持具の片側又は両側に形成されたグルーブに現場成形又は他の方法で成形しうる。そのような代表的ガスケットは例えば特許文献１−１６に示されていて、Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｓｅａｌｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ Ｐａｒｋｅｒ−Ｈａｎｎｉｆｉｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ， ＣＡ，により“Ｇａｓｋ−Ｏ−Ｓｅａｌ”の商標で販売されている。

これに関連する保持具付きガスケットは商業用、工業用又は軍用の機器、車両、航空機のような多様な密封用途で、その流体密封面を形成するために一対の合わせる部品又は構造の対向面又は合わせ面を圧縮するために用いられている。使用時に、密封部材の圧縮と変形を行い、これらの各面で流体密封面を形成するために、合わせ面の間にガスケットを保持する。圧縮力はボルト（ｂｏｌｔ）又は他の締結部材を円周に間隔を開けた配置で用いて、又は、合わせ部品のねじ込み係合により発生する。

従来、片側又は両側又は壁に埋められた保持部のグルーブを機械加工により形成していた。比較的に労働集約的で、低速の処理なので、機械加工はガスケットの総費用中で有意な部分になっている。それゆえ、低費用の代替策は業界により特に自動車用及び他の大量の用途に向けて十分受入れられると信じられている。
米国特許第３，１９５，９０６号明細書 米国特許第３，２１５，４４２号明細書 米国特許第３，２５９，４０４号明細書 米国特許第３，５７８，３４６号明細書 米国特許第３，６３５，４８０号明細書 米国特許第３，７２０，４２０号明細書 米国特許第３，７４６，３４８号明細書 米国特許第４，０２６，５６５号明細書 米国特許第４，６２５，９７８号明細書 米国特許第５，８９０，７１９号明細書 米国特許第６，４６０，８５９号明細書 米国特許第６，５５３，６６４号明細書 米国特許出願第２００３／００２５３２８Ａ１号明細書 米国特許出願第２００２／０１４０１８２Ａ１号明細書 米国特許出願第２００２／０１３５１３７Ａ１号明細書 米国特許出願第２００２／００３０３２６Ａ１号明細書

本発明は特に複雑な密封形状を有する量産品の用途に適合した保持具付きガスケットを
目指している。ガスケットには、金属薄板又は他の金属板で形成された保持具及びその保持具で保持された１以上の一体密封要素が含まれている。保持具は本発明の指針に基づいて、密封要素を受入れるためのグルーブを有し、そのグルーブはコイニングその他の型押しによるか、保持具に成形された金属薄板で形成される。そのように形成されたグルーブにより、各密封要素が対応するグルーブのひとつに受入れられるように現場成形するか又は他の方法で成形される。保持具にグルーブをコイニングすることは自動車及び他の大量の用途のための製作を容易にする。さらに、そのようなコイニングによりピン（ｐｉｎ）及びスロット（ｓｌｏｔ）のような構造を保持具内に経済的に形成することを可能にする。

従って、本発明は以下の詳細な開示で例示されている構造を有する物品と方法、要素の組合わせ、及び、部品とステップ（ｓｔｅｐ）の配置から成っている。本発明の利点には種々の密封形状特にマルチポート（ｍｕｌｔｉ−ｐｏｒｔ）又は他の複雑な配置と共に用いるのに適したガスケット構造が含まれる。別の利点には大量生産を経済的に行うガスケット構造が含まれる。これら及び他の利点はここに含まれている開示に基づいて、当業の技術者にはすぐに明らかになる。

本発明の本質と目的を完全に理解するために、添付図面に関連付けて以下の詳細説明を参照すべきである。

図面は本発明の以下の詳細説明と関連付けて示されている。

以下の説明で一定の技術を用いているが限定する目的よりも、便宜上である。例えば、「前方（ｆｏｒｗａｒｄ）」及び「後方（ｒｅａｒｗａｒｄ）」、「前（ｆｒｏｎｔ）」及び「後ろ（ｒｅａｒ）」、「右（ｒｉｇｈｔ）」及び「左（ｌｅｆｔ）」、「上方（ｕｐｐｅｒ）」及び「下方（ｌｏｗｅｒ）」、「上部（ｔｏｐ）」「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」「右（ｒｉｇｈｔ）」及び「左（ｌｅｆｔ）」の用語は参照している図面内の方向を示している。又、「内へ（ｉｎｗａｒｄ）」「より内へ（ｉｎｎｅｒ）」「内部（ｉｎｔｅｒｉｏｒ）」「内側（ｉｎｓｉｄｅ）」又は「内側（ｉｎｂｏａｒｄ）」及び「外へ（ｏｕｔｗａｒｄ）」「より外へ（ｏｕｔｅｒ）」「外部（ｅｘｔｅｒｉｏｒ）」「外側（ｏｕｔｓｉｄｅ）」又は「外側（ｏｕｔｂｏａｒｄ）」の用語はそれぞれ参照要素の中心に向うか離れることを意味する。「ラジアル（ｒａｄｉａｌ）」「バーチカル（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」「アキシャル（ａｘｉａｌ）」「ホリゾンタル（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」の用語はそれぞれ参照要素の長手の中心軸に垂直及び平行な方向、軸又は平面を意味している。特に上記で示した単語以外に導入した同様の用語は限定する意味よりむしろ便宜上用いられていると見なすべきである。

図面では、英数字で指定されている要素は文脈から明らかなように、指定の数字部分のみにより集合的に又は択一的に指定することがある。さらに、図面中の種々の要素の構成部分を別個の参照番号で指定することがあり、それはその要素のその構成部分を意味していると理解すべきで、その要素全体を意味していない。間隔、面、寸法、範囲の参照と共に、全般的参照を矢印又は下線により示すことがある。

従うべき説明の例示的目的に合わせて、本発明の保持具付きガスケット構造の指針は、自動車用エンジン内の吸気マニフォールド（ｍａｎｉｆｏｌｄ）、シリンダーヘッド用ガスケット、又は他のマルチポート用密封部として用いるための構造と関連させて示されている。しかしながら、従うべき説明に基づいて、本発明の各側面がこれと関連するタイプの柔軟なガスケットを必要とする他の流体密封用に有用であることを見いだすことがあるだろう。それゆえ、そのような他の用途で用いることは、本発明の範囲に明確に入ると見
なすべきである。

そして、図面を参照すると、図１の平面図で一般的に１２と示されていて、対応する参照記号がいくつかの図面を通じて対応する要素を指定するために用いられていて、同等の要素を単独の又は一連の英数字による指定により参照されていて、示されている実施例の反対側は示されている側と実質的に同じであると理解されていて、保持具付きガスケット構造内の保持具１２の片側又は典型的に両側（図２参照）に取付けられた１以上の弾性体の密封要素と組合わせて用いるための全体として平面で金属の保持具についての本発明に基づく代表的な実施例である。保持具１２は内燃機関内のシリンダーヘッドとエンジンブロックのような一対の境界面の間に挿入するように、それらの面の外縁部に対応するように外縁部１４を有するように示された形状としうる。そのような外縁部１４は１６ａ−ｂで示した直交したホリゾンタル軸により定義されたラジアル方向に伸ばせて、又、例示に示したように、全体として不規則な形状にできるが、意図する用途に基づいて、その形状を代わりに円形、楕円、多角形又は直線的としうる。外縁部１４が向かい合っている上方１８ａ及び下方１８ｂ（図２参照）のラジアル面のラジアル方向の範囲を定義する。各ラジアル面１８は全体として平坦で、又は、代わりに１度以上の曲率にして、対応する密封すべき境界面の曲率に合わせる。

これに関連するタイプの保持具付きガスケットは、シリンダー穴、ボルト穴、冷却材ないし潤滑剤用ポートその他の貫通穴、通路、チャンバー（ｃｈａｍｂｅｒ）と位置合わせする場合のように、そのラジアル面を貫通して形成された１以上の開口部を有するように通常なっている。この点で、保持具１２には１以上の開口部が含まれ、そのひとつが２０として示され、面１８を貫通して形成される。そのような開口部２０のそれぞれが対応するエンジンの穴、通路又はチャンバーと位置合わせする形状になっている。この点で、保持具部材１２を貫通して形成され、図１に示した開口部２０の配置が、そのエンジン要素間に保護具１２を組込んだガスケットを挿入すべきエンジン要素の境界面内に形成された開口部の数と配置に対応しうると想定されている。

さらに、保持具１２は、ラジアル面１８を介して定義され、それを貫通して開口部２０が伸びている図２の断面図にｔとして示された厚みを有している。そのような厚みｔ自体が図２に２２と示しているバーチカル軸に沿った軸方向に伸びている。その軸と方向が全体として軸１６により示されているラジアル方向に垂直になっている。製作用材料及び意図する用途により、厚みｔは約１／１６−１インチ（０．１５−２．５ ｃｍ）の間で、保持具１２を全体として剛性にする。保持具１２の製造に適当な金属材料には、アルミニウム、鋼、ステンレス鋼、銅、黄銅、チタン、ニッケル及びその合金が含まれる。アルミニウムが多くの用途で好ましい。この金属は耐食性を高めるために、陽極酸化、メッキ、その他の処理を行なえる。

図１に示すように、又、図２−３の断面図で、さらに、保持具１２には１以上の取付グルーブを有するように成形されたラジアル面１８の一方又は両方が設けられていて、面１８ａに対して３０ａ及び３２ａと示されているような１以上の取付グルーブを有するように形成され、そのグルーブのそれぞれが典型的に図２に３０ｂ及び図３に３２ｂと示されているような対応するグルーブを有している。それにより、軸方向に位置合わせした取付グルーブのペア（ｐａｉｒ）を定義する。図１に示すように、又、図２の断面図を追加的に参照することにより、グルーブ３０ａ−ｂのそれぞれが、保持具１２の対向面１８ａ−ｂ上に全体としてＬ形のチャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）を形成することで、開口部２０を囲む。グルーブ３０ａ−ｂのそれぞれが、アキシャルの側壁３４ａ−ｂを有し、かつ、それぞれ、ラジアルの底壁３６ａ−ｂを有し、それがラジアル方向内向きに、対応する側壁３４ａ又は３４ｂから開口部２０の周縁部を形成している共通エッジ（ｅｄｇｅ）３８に伸びている。この場合、グルーブの側壁３４ａ−ｂがそれぞれ全体として開口部２０の形状に対応している閉じた形状を形成している。グルーブの側壁３４ａ−ｂも又対応するグルーブの底壁３６ａ−ｂに関連して、図２で“ｄ”で共通表示されている各グルーブの深さを形成していて、それらはアキシャル方向の厚みｔの約１／８−１／３の間になっている。

図１の参照を続け、かつ、ここで図３の断面図を追加的に参照すると、グルーブ３２ａ−ｂのそれぞれがほぼ直線的、直線的又は曲線的に伸びて、保持具１２の向かい合った面１８ａ−ｂ上に全体としてＵ字状チャンネルを形成する。グルーブ３２ａ−ｂのそれぞれも又閉鎖型又は示されているように開放型の形状を形成している。又、それは、グルーブ３０ａ−ｂ（図２）のような他のグルーブと隣接して良く、それぞれ、アキシャル方向の第一の側壁４０ａ−ｂと向かい合って間隔を設けた第二の側壁４１ａ−ｂを有している。ラジアル方向の第一の底壁４２ａ−ｂ及び第二の底壁４３ａ−ｂのそれぞれが対応する側壁４０ａ−ｂ又は４１ａ−ｂから一対の向かい合ったエッジ５０及び５２に内向きに伸びて、その間に、スロット又は他のギャップ（ｇａｐ）５４を形成する。前述のように、グルーブの側壁４０ａ−ｂ及び４１ａ−ｂが、対応するグルーブの底壁４２ａ−ｂ又は４３ａ−ｂに関連して、これも図３に示されている深さを定義する。

特定の用途が必要となる場合、保持具１２内に追加の機能と構造も形成される。例えば、図１で６０と示されているように、保持具１２の特定部分を曲げて又は他の方法で突起状の形状に成形しうる。６２ａ−ｂと示された全体として直立した位置決めピンを設けても良い。図４及び５の断面図を追加的に参照して示されているように、ピン６２ａ（図４）と６２ｂ（図５）のそれぞれが対応する穴６４ａ−ｂの縁から内向きに伸びていて、その上に、面１８ａ−ｂの一方に対して上方に伸びるように、曲げられ、又は、他の方法で成形される。ピン６２ｂについて図５に示すように、ピン自体はその底壁から全体として共通の平面になるように伸びてグルーブ３２ａ−ｂに隣接する。グルーブ３０ａ−ｂに関して図１に６６として示されているように１以上の他の穴がグルーブの外縁を貫通して形成しうる。

本発明に基づくと、１以上の又は全てのグルーブ３０ａ−ｂ及び３２ａ−ｂをコイニング又は類似の金属薄板の型押しないし成形の工程により形成しうる。ここで図６Ａ−６Ｃを参照すると、いくぶん省略され、部分的な図面で本発明に基づく代表的なコイニング工程を全体として７０と示している。そのような工程７０は図６Ａで始まり、保持具１２はブランク（ｂｌａｎｋ）ないしスラグ（ｓｌｕｇ）７２として提供され、その厚みｔを貫通して形成される任意の幅を示すために７４として部分的に示したスロット、グルーブ、穴その他の開口部を有する。そのような開口部７４は該当する場合開口部２０又はスロット５４（図１）のひとつに対応するが、“ｗ”で示した幅を有している場合、エッジ（単数又は複数）７６ａ−ｂを有している。そのような範囲が僅かである場合、即ち、開口部２０に対しては図１のｗ’、スロット５４に対してｗ’’で示すように、最終の対応幅即ち開口部又はスロットのラジアル方向の範囲より約２５−９０％大きくなる。

パンチは図６Ａに部分的に７８として示されていて、ここでも全体として開口部７４の幅ｗに基づく恣意的な幅又は直径を示していて、これも、該当する場合（図１−３）、全体として円筒状、刃先状又はグルーブ３０ａ−ｂ又は３２ａ−ｂの形状に対応した他の形を有するとして工程７０内で用いられる。さらに、パンチ７８はパンチ面７９を有し、パンチ面７９はブランク７２の表面１８ａに対峙している。さらに、そのような面７９は本発明に基づく突起部８０を有する形状になっていて、その突起部はパンチ７８の外縁部８２に沿って連続的に又は実質的に連続的に、又は、グルーブ３０又は３２の形状に実質的に対応して伸びている。パンチ７８がそのように提供されているので、又、エッジ（単数又は複数）７６ａ−ｂを重ねた突起部によるので、パンチ７８が移動して図６Ｂに移行したことが示されていて、一定圧力で面１８ａに接触し、それによりグルーブ３０ａ又は３２ａの圧痕を加える。

ここで、図６Ｃを参照すると、パンチ７８の後退を示している。そのような接触がブランクを形成する金属材料の軸方向の移動又は厚みの変化を生じて、材料が対応してラジアル方向内向きに流れて、それにより開口部７４の幅がｗからｗ’に減少するが、そのような開口部は引続きエッジ７６ａ−ｂの間に形成されている。必要な公差により、開口部７４の内径をさらに剪断又は機械加工によりそのような寸法にする。多くの用途に対して、エッジ（単数又は複数）は非接触又は他の形で開放的であるけれども、そのようなエッジ（単数又は複数）がコイニング工程により接触し、又は、他の形で閉じた形状になることも本発明の範囲内に含まれると考えるべきである。突起部８０を設けることは押し込まれた材料の流れを閉じ込めるように有利に機能し、そのように形成されたグルーブの圧痕８３ａが図６Ｃに８４ａとして示されているように鋭くなり、即ち、実質的に９０度になり、又は、他の形の良く形成されたエッジになるという結果により観察されている。さらに、ピン６２がそのようなコイニング工程により形成される。しかし、一般的に平坦なパンチを用いて、対応する穴（６４ａ−ｂ）（図１）の周囲から内向きに伸びたタブ（ｔａｂ）状にする工程を行える。

続いて図６Ｄを見ると、グルーブ３０ａ−ｂ及び３２ａ−ｂを形成するための本発明に基づく別のコイニング操作が全体として７０’として示されている。そのような工程は、一般的に図６Ａ−Ｃに関連して説明したように行われるが、ここで７８’として示されたパンチと関連して用いるためにダイ（ｄｉｅ）８５を追加的に用いている。ダイ８５はキャビティ８６を有するように形成され、キャビティ８６の中でブランク７２又はその部分を受入れる。図６Ｄに示すように、キャビティ８６は側壁ないし壁８７を有し、又、直立したダイの面８８を有する構成になっている。ダイの面８８はパンチの面７９’と対称になっていて、その点で、８０’として示されているそれ自体の突起部も有している。

図６Ｄに示された閉じる方向で、パンチ７８’とダイ８８が８９として示された線に沿って合わされている。それによりブランク７２を収容する。この点で、ブランク材料の外向きの流れを側壁８７により保持され、それにより、部品の周縁形状を一定の公差で形成されるように保持される。そのような保持は図３に示すような狭い領域では特に好ましく、その場合、グルーブの壁４０及び４１材料の比較的大きな質量により裏打ちされない。同時に、ダイの面８８がブランクの面１８ｂ上に接触して、その中のグルーブ３０ｂ又は３２ｂの圧痕８３ａを加える。そのような圧痕も又良く形成されたエッジ８４ｂを有している。その部分形状が側壁８７を利用できない場合、前記のように、開口部を剪断、機械加工又は他の二次加工により所定寸法に形成する。

保持具１２の商用製造で、そのような保持具は、マルチステーション（ｍｕｌｔｉ−ｓｔａｔｉｏｎ）、順送金型加工又は代わりにトランスファープレス（ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｅｓｓ）加工内に別々の金型を用いることで製作しうる。そのような加工で、保持具１２が最初に全体として平坦な金属板又は板状素材として供給され、種々の金型ステーション又は金型の中で、型押し、曲げ、圧印をして、保持具１２の最終形状に成形する。

ここで図７を見ると、保持具１２が本発明に基づき、金属と弾性体のガスケット構造９０の中に組込まれた状態で再表示されている。この場合、保持具１２が図６Ａ−６Ｃと関連して記載されているように成形されるので、種々の密封要素は、そのうちの２個が９２ａ及び９４ａとして示されているが、モールドされ、接着され、又は、他の方法で、ガスケット９０の構造を完成するために弾性材料の連続したリング（ｒｉｎｇ）又は全長として取付けられる。

図７に示されている構造では、又、図８−９の断面図に示されているように、これらの
密封要素９２ａ及び９４ａのそれぞれが面１８ａ状に位置し、さらに、対応する要素９２ｂ及び９４ｂが面１８ｂ上に位置して、９６として共通に示されたビード（ｂｅａｄ）又はローブ（ｌｏｂｅ）の部分を有するとして、対応するグルーブ３０ａ−ｂ又は３２ａ−ｂにより受入れられる。ビード部分９６のそれぞれが境界面（図示せず）の一方により接触可能であり、その間にガスケット９０が意図する用途内で密封要素９２及び９４のアキシャル方向の密封用圧縮をするために挿入される。

この場合、ガスケット１０に対するそのような境界面の位置により、ビード部分６０のそれぞれが対応する側壁３４ａ−ｂ、４０ａ−ｂ又は４１ａ−ｂから間隔を置いて、又は、代わりに、又、密封要素９４ａ−ｂについては図９に示すように、９８と共通番号を付けられた環状ギャップを形成するために片側又は反対側を向くように、片側のグルーブ３０ａ−ｂについては図８に示すように対向したエッジで、両側のグルーブ３２ａ−ｂについては図９に示すように対向する側壁で配置しうる。ビード部分９６は任意のラジアル方向の寸法で良いが、典型的に図８に“ａ”と示した幅を有する。その幅はグルーブの寸法によるが、約０．０３０−０．２００インチ（０．７５−５．０８ｍｍ）の間である。

対応するグルーブ３０又は３４のペア内で、ビード部分９６のそれぞれが、示されている実施例でガスケット９０に対する片側又は両側１８上のラジアル密封材を形成している対向して配置された、一般に半球形の保持面を提供する。面１８ａについて図７に示すように、そのような密封面が、例えば、流体が流れる通路又はチャンバーを囲む境界面の外縁と共通軸の位置合わせをするために、全体として円形の開口部２０に沿って伸びている。しかしながら、種々の及び（又は）独自の形状の密封要素９２及び９４が対応する通路又はチャンバーの、及び（又は）意図する用途内の境界面の形状によると想定しうる。

流体密封効果を生じるために境界面により密封要素９２及び９４をアキシャル方向に圧縮するために、そのビード部分９６が、ここでも境界面の形状により、境界面の対応するひとつと隣接するために保持具１２の対応するラジアル面を超えてアキシャル方向に伸びている。即ち、ビード部分６０が図８−９に示されているように、対応するラジアル面１８を越えて約１−１００ミル（０．０２５−２．５ｍｍ）の間で突出し、ギャップ部分９８はビード部分９６の変形を受入れて、その各表面が、境界面の間で密封要素９２及び９４が機能するとき、保持具の面１８の対応する一方と共通平面になるように配置される。ビード部分９６は示されているように１個でも、代わりに、各境界面に対する冗長性の密封面を与えるために二重にしうる。

説明したように保持具１２が設けられていて、密封要素９２及び９４のそれぞれを、接着、締まりはめ、又は、好ましくはモールド（ｍｏｌｄ）、又は、他の方法で、グルーブ３０又は３２の対応するひとつの中に、連続した又は不連続の即ち弾性材料の分割されたリング又は全長として取付ける。密封要素９２及び９４をグルーブ３０及び３２内に取付けるために、グルーブの壁の面はシロキサン（ｓｉｌｏｘａｎｅ）、シラン（ｓｉｌａｎｅ）又は他の接着剤を塗布しうる。そして、塗布された保持具１２を、一体密封要素を形成する未硬化ゴム又は他の弾性コンパウンド（ｃｏｍｐｏｕｎｄ）の射出成形、圧縮成形、トランスファー（ｔｒａｎｓｆｅｒ）成形のために、加熱した成形用キャビティに配置する。それによる密封要素のそれぞれが保持具１２上で直接硬化するように成形し、かつ、現場硬化しうる。代わりに、弾性要素を別個の操作で、又、グルーブ３０又は３２への接着又は締まりばめを用いて接着された他の方法でモールドしうる。

さらに、密封要素９２及び９４を保持具１２上に、図９に示すように、要素９４ｂに要素９４ａを一体結合させるために、スロット５４を通して弾性材料を射出その他の方法で流動させることによるような方法で、機械的に固定する。同様に、又、図１０に示すように、密封要素９２ａを要素９２ｂに一体結合するために穴６６を通して射出又は他の方法
で材料を流動させる。

密封要素９２及び９４は、取扱う流体に適合した高温用その他の特性で特に選択した合成ゴムから形成しうる。適当な材料に含まれるのは、Ｈｅｖｅａのような天然ゴム、熱可塑性即ち溶融処理可能、又は、熱硬化性即ち硬化反応可能、ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒｓ、ｃｈｌｏｒｏｓｕｆｏｎａｔｅ、ｐｏｌｙｂｕｔａｄｉｅｎｅ、ｂｕｎａ−Ｎ、ｂｕｔｙｌ、ｎｅｏｐｒｅｎｅ、ｎｉｔｒｉｌｅ、ｐｏｌｙｉｓｏｐｒｅｎｅ、ｓｉｌｉｃｏｎｅ、ｆｌｕｏｒｏｓｉｌｉｃｏｎｅのような合成ゴム、ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ（ＥＰＲ）、ｅｔｙｌｅｎｅ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ−ｄｉｅｎ ｍｏｎｏｍｅｒ（ＥＰＤＭ）、ｎｉｔｒｉｌｅ−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ（ＮＢＲ）及びｓｔｙｒｅｎｅ−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ（ＳＢＲ）のような共重合体ゴム、又は、ｅｔｈｙｌｅｎｅ又はｐｒｏｐｙｌｅｎｅ−ＥＰＤＭ，ＥＰＲ、又は、ＮＢＲのような混合体である。「合成ゴム」の用語は、ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ、ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ、ｆｌｕｏｒｏｓｉｌｉｃｏｎｅｓ、ｓｔｙｒｅｎｅ−ｉｓｏｐｒｅｎｅ−ｓｔｙｒｅｎｅ（ＳＩＳ）及びｓｔｙｒｅｎｅ−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−ｓｔｙｒｅｎｅ（ＳＢＳ）のような熱可塑性又は熱硬化性の弾性体、さらに、可塑化ナイロン、ポリエステル、エチレン・ビニール・アセテート、ポリ塩化ビニールのようなゴム状特性を示す他の重合体として代替的に広く分類しうる材料を含むと理解すべきである。ここで用いる場合、「弾性体的」の用語は伸展性、弾力性又は圧縮たわみ、低い圧縮永久歪み、柔軟性及び変形後の回復能力即ち応力緩和というゴム状特性を示す従来の意味で説明されている。

好ましいことに、密封要素９２及び９４は保持具１２と比較して低い降伏応力を示す。従って、意図する用途内で境界面間に存在する不規則性に適合するように変形できる。さらに、この場合、一定の圧縮荷重が密封要素９２及び９４に加えられた場合、境界面上のビード部分９６の保持面に接触する表面積が少ないことにより、その上に大きな保持応力が加えられる。この高い応力は一般的に境界面で液体を密封するのに有効な変形を生じるために、密封要素９２及び９４の低い降伏応力を越えるのに十分である。実際、密封要素はＶＯＣ（揮発性有機化合物）その他の汚染物質を抑制するために、石油化学その他の用途で特に有用な真空密封として有効に使用される。

使用中に比較的非圧縮性の保持具１２と比較的圧縮可能な密封要素９２及び９４の組合わせがトルク（ｔｏｒｑｕｅ）損失を最小限で済ますガスケット構造を提供し、それにより、結合された部材の定期的再締め付けの必要性を大幅に低減する。即ち、この種のガスケットは圧縮永久歪みを生じて、結合部の緊張を弛め、境界面の流体密封機能を低下することが流体漏洩により明らかになることが良く知られている。この場合、ビード部分９６を設けることは確実な密封機能を強化する。一方、保持具１２は全体として、ガスケット９０の圧縮永久歪みと漏洩の可能性を最小限にする代替的負荷トルクのパス（ｐａｔｈ）を設定することで圧縮の停止と降伏を生じない接触を相乗的に提供する。それゆえ、保持具の使用は合わせ部分で応力負荷を保持することを可能にし、そうでなければ、保持具が欠けているガスケットの変形又は押出しを生じる。金属保持具１２の場合、そのような接触は追加的に境界面間の熱伝達を改善し、さらに、境界構造の流体密封機能を確保するために、比較的高い密封部の応力を発生させる。

ピン６２のような追加の特性と構造も、又、密封要素９２及び９４と同じ又は異なる弾性体又は他の重合材料による被覆成形により形成しうる。図１１及び１２に示すように、そのような弾性体又は他の材料で保持具のピン６２ａ（図１１）及び６２ｂ（図１２）を包み、そのように形成されたピン構造１００ａ（図１１）及び１００ｂ（図１２）を強化するように機能する。図１２に示すように、ピン構造１００ｂを形成する弾性材料は密封要素９４ａ−ｂを形成する材料と一体成形になっている。

それゆえ、自動車用その他の商業用、工業用、軍事用のための独自のガスケット構造が説明されていて、それは複雑な形状でも経済的に製造され、かつ、信頼できる密封特性を示す。ここに含めた趣旨から逸脱せずに本発明に一定の変更を行なえると予想されるので、前記に含まれる全ての事項は例示用であって、制限用では無いことを意図している。ここで引用した優先権書類を含む全ての引用は参照用として明確に組込まれている。

本発明に基づくグルーブ付き保持具構造の代表的実施例の平面図である。 図１の線２−２を通る図１の保持具の拡大した部分的断面図である。 図１の線３−３を通る図１の保持具の拡大した断面図である。 図１の線４−４を通る図１の保持具の拡大した部分的断面図である。 図１の線５−５を通る図１の保持具の拡大した部分的断面図である。 図１の保持具のグルーブを形成するための本発明に基づくコイニング操作を示す若干略して部分的に示した断面図で、パンチを加えることから始まる方法である。 コイニング操作の続きとしてパンチでブランクの表面を叩いている図面である。 コイニング操作の完了を示す図面である。 図１の保持具のグルーブを形成するための代替的コイニング操作を示す図面である。 図１の保持具を組込んでいる本発明に基づくガスケット構造の代表的実施例の平面図である。 図７の線８−８を通る図７のガスケットの拡大した部分的断面図である。 図７の線９−９を通る図７のガスケットの拡大した断面図である。 図７の線１０−１０を通る図７のガスケットの拡大した部分的断面図である。 図７の線１１−１１を通る図７のガスケットの拡大した部分的断面図である。 図７の線１２−１２を通る図７のガスケットの拡大した部分的断面図である。

Claims (19)

1. 第一のグルーブを有する保持具、及び、その第一のグルーブ内に受入れられた弾性材料から形成された弾性体の密封要素を含む種類の密封用ガスケットを作る方法で、その第一のグルーブが第一の底壁及びその第一の底壁に隣接した第一の側壁を有し、
   （ａ）金属材料から形成された保持具用ブランクを供給し、そのブランクは対向した面（複数）を有し、その対向した面がその間でブランクの厚みの寸法をアキシャル方向で定義していて、その対向するブランクの面のそれぞれが全体としてそのアキシャル方向に垂直なラジアル方向に伸びていること、
   （ｂ）第一のパンチをブランクの面（複数）の第一の面の上方に配置し、その第一のパンチはブランクの面の第一の面に直面する第一のパンチの面を有すること、
   （ｃ）その第一のパンチをブランクの面の第一の面に向けてアキシャル方向に動かすこと、
   （ｄ）ブランクの面の第一の面に第一のパンチの面を接触すること、そのような接触により、ブランクの面の第一の面内に第一のグルーブの第一の側壁及び底壁の圧痕を加えるのに十分な圧力を生じること、
   のステップから成る方法。
2. ステップ（ａ）に示されたブランクの面が第一のエッジまでラジアル方向に伸びていること、
   ステップ（ｂ）内で配置された第一のパンチがブランクの面の第一の面の上方にあるときに、第一のパンチの面が第一のエッジに横方向で重なっている周縁部を有していること、
   ステップ（ｄ）内のそのような接触により、金属材料が第一のパンチの面の周縁部により拘束され、アキシャル方向に変位し、ラジアル方向に第一のエッジの方に流れること、を特徴とする請求項１の方法。
3. ステップ（ａ）で示されたブランクの第一のエッジがブランクの開口部の横方向の範囲を定義すること、かつ、
   ステップ（ｄ）のラジアル方向のそのような流れにより、第一のエッジのラジアル方向の変位と、対応して開口部の横方向の範囲の減少を生じること、
   を特徴とする請求項２の方法。
4. ステップ（ａ）で示されたブランクの第一のエッジがラジアル方向に伸びて、全体として閉じた形状を有する開口部を定義することを特徴とする請求項３の方法。
5. ステップ（ａ）のブランクの開口部の横方向の範囲が第一のエッジと、対向する第二のエッジの間で定義されていること、
   ステップ（ｂ）で配置された第一のパンチがブランクの面の第一の面の上方にあるとき、第一のパンチの面の周縁部が、さらに、その第二のエッジと横方向で重なること、
   ステップ（ｄ）のそのような接触が第一の側壁に対向する第一のグルーブの第二の側壁及びその第二の側壁に隣接する第一のグルーブの第二の底壁の圧痕を加えること、
   を特徴とする請求項３の方法。
6. ステップ（ｄ）に形成された第一のグルーブの第二の底壁が第一の底壁に隣接し、それによりその開口部を閉じることを特徴とする請求項５の方法。
7. ステップ（ａ）で示されたブランクの第一及び第二のエッジのそれぞれがラジアル方向に伸びて、第一のグルーブを、ほぼ直線、直線又は曲線の形状のひとつ以上を有するとして定義することを特徴とする請求項５の方法。
8. ステップ（ｂ）で示された第一のパンチの面がそのブランクの面（複数）の第一の面に向ってそれからアキシャル方向に伸びている突起部を有する形状であり、その突起部がその第一のパンチの面の周縁部の少なくとも一部を定義していることを特徴とする請求項２の方法。
9. さらに、
   （ｅ）第一のグルーブ内に密封部材を受入れること、
   のステップを含む請求項１の方法。
10. 密封要素が、ステップ（ｃ）の第一のグルーブ内に、その中での現場成形により受入れられることを特徴とする請求項９の方法。
11. ステップ（ａ）のブランクを形成する金属材料が、アルミニウム、鋼、ステンレス鋼、銅、黄銅、チタン、ニッケル及び合金及びその組合わせから成るグループから選択されることを特徴とする請求項１の方法。
12. 密封要素が天然ゴム及び（又は）合成ゴムである弾性材料から形成されることを特徴とする請求項９の方法。
13. ステップ（ａ）のブランクが、さらに、第一及び第二の面を通して形成されたタブ状の処理を有しているとして供給され、その方法がステップ（ａ）の後に、さらに、
    第二のパンチがその処理の上方に配置され、その第二のパンチが第一及び第二の面のひとつに直面すること、
    その直面している第一及び第二の面のひとつに向けてアキシャル方向に、その第二のパンチを動かすこと、
    その直面している第一及び第二の面のひとつを第二のパンチの面に接触させ、そのような接触が、そのブランクの厚みの寸法内でピンの圧痕を生じるのに十分な圧力を生じること、
    の追加のステップを含むことを特徴とする請求項１の方法。
14. さらに、ピンが第一及び第二の面のひとつに対して立ち上がって配置されるように、そのピンを曲げる追加ステップを含むことを特徴とする請求項１３の方法。
15. さらに、ピンの上に重合材料を被覆成形する追加ステップを含むことを特徴とする請求項１４の方法。
16. タブ状の処理が第一のグルーブに隣接して形成されることを特徴とする請求項１３の方法。
17. ステップ（ｃ）の前に、
    ダイのキャビティ内にブランクを受けて、そのダイが、ブランクの面（複数）の第二の面に直面するダイの面を有すること、
    その場合、ブランクの面の第二の面がステップ（ｄ）でダイの面により接触されて、そのような接触が加圧面でブランクの面の第二の面内に第一のグルーブと対向する第二のグルーブの圧痕を生じること、
    のステップを含む請求項１の方法。
18. ステップ（ａ）で示されたブランクの面が第一のエッジに向ってラジアル方向に伸びていること、
    ダイの面がその第一のエッジと横方向で重なる周縁部を有していること、
    ステップ（ｄ）でのそのような接触により、ダイの面の周縁部により拘束された金属材料をアキシャル方向に変位させ、第一のエッジに向かってラジアル方向に流れさせること、
    を特徴とする請求項１７の方法。
19. ダイの面が、ブランクの面の第二の面に向かってそれからアキシャル方向に伸びている突起部を有し、その突起部がダイの面の周縁部の少なくとも一部を形成している形状になっていることを特徴とする請求項１８の方法。

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